超聲波診斷裝置以及超聲波二維斷層圖像生成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲波診斷裝置，特別涉及根據(jù)超聲波的亮度體數(shù)據(jù)來生成二維斷層圖像的超聲波診斷裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波診斷裝置通過超聲波探頭向被檢測體內(nèi)部發(fā)送超聲波，從被檢測體內(nèi)部接收與生物體組織的構(gòu)造相應(yīng)的超聲波的反射回波信號(hào)，例如，構(gòu)成超聲波斷層圖像(B模式像)等斷層圖像來在診斷用途中進(jìn)行顯示。
[0003]在收集三維超聲波數(shù)據(jù)的情況下，在對通過自動(dòng)或手動(dòng)在短軸方向上掃描探頭而得到的三維數(shù)據(jù)進(jìn)行了座標(biāo)變換后，在視線方向上重構(gòu)超聲波圖像數(shù)據(jù)來創(chuàng)建三維圖像從而觀察對象物的表面，這樣的技術(shù)是普遍的。當(dāng)前，實(shí)時(shí)地實(shí)施這些信號(hào)處理并動(dòng)態(tài)地顯示三維圖像的被稱為實(shí)時(shí)3D或4D的技術(shù)變得普遍。
[0004]另外，在不僅是表面還想觀察三維空間的任意的剖面的情況下，或想得到詳細(xì)的圖像的情況下，根據(jù)三維數(shù)據(jù)來顯示任意的剖面的技術(shù)變得普遍。
[0005]然而，在這些技術(shù)中，與通常的二維斷層圖像相同，存在如下問題:由于被稱為斑紋的超聲波特有的衍射圖樣，應(yīng)該連續(xù)的區(qū)域中斷而被顯示或者對象物的立體的構(gòu)造變得難讀。
[0006]作為解決這樣的問題的方法，例如存在專利文獻(xiàn)I中所公開的方法。在該方法中，公開了如下內(nèi)容:為了顯示強(qiáng)調(diào)后的C面圖像，選擇作為表面紋理、最大密度、最小密度、平均投影、傾斜光繪制以及最大透明度當(dāng)中的一者的體繪制技法，來強(qiáng)調(diào)解剖學(xué)的特征當(dāng)中的I個(gè)。
[0007]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:JP特開2005-74227號(hào)公報(bào)
[0010]發(fā)明要解決的課題
[0011]然而，在現(xiàn)有的超聲波診斷裝置中，未能像通過肉眼來觀察的宏觀標(biāo)本、通過顯微鏡或放大鏡來從背面打光進(jìn)行觀察的微觀標(biāo)本等那樣得到構(gòu)造可清楚地確認(rèn)、使真實(shí)感得以提高的斷層圖像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的問題而提出，其目的在于，對三維空間的任意的剖面圖像賦予表示光的行為(漏出、吸收、散射、反射等)的光學(xué)特性(或陰影效果)以使構(gòu)造可清楚地被確認(rèn)從而得到提高了真實(shí)感的斷層圖像。
[0013]用于解決課題的手段
[0014]本發(fā)明的超聲波診斷裝置具備:光源信息設(shè)定部，其設(shè)定表示照射至所述對象物的剖面的光源的特性，并基于光源的特性來生成光源數(shù)據(jù)；光學(xué)特性設(shè)定部，其設(shè)定表示包含所述剖面中的亮度信息在內(nèi)的剖面數(shù)據(jù)相對于所述光源的光學(xué)特性的權(quán)重系數(shù)；照度切片數(shù)據(jù)創(chuàng)建部，其基于所述光源數(shù)據(jù)以及所述權(quán)重系數(shù)來計(jì)算與多個(gè)所述剖面的座標(biāo)相應(yīng)的位置的照度，并基于計(jì)算出的所述照度來創(chuàng)建所述多個(gè)剖面的照度切片數(shù)據(jù)；以及合成部，其從所述多個(gè)照度切片數(shù)據(jù)來合成所述對象物的二維斷層圖像。
[0015]根據(jù)該構(gòu)成，對三維空間的任意的剖面圖像賦予表示光的行為(漏出、吸收、散射、反射等)的光學(xué)特性(或陰影效果)，構(gòu)造可清楚地被確認(rèn)，能得到提高了真實(shí)感的斷層圖像。
[0016]發(fā)明效果
[0017]本發(fā)明對三維空間的任意的剖面圖像賦予表示光的行為(漏出、吸收、散射、反射等)的光學(xué)特性(或陰影效果)，構(gòu)造可清楚地被確認(rèn)，能得到提高了真實(shí)感的斷層圖像。
【附圖說明】
[0018]圖1是表示本實(shí)施方式所涉及的超聲波診斷裝置的一例的框圖。
[0019]圖2是表示任意剖面圖像存儲(chǔ)部中所存儲(chǔ)的多個(gè)剖面圖像的概念圖。
[0020]圖3是表示斷層圖像處理部的一例的框圖。
[0021]圖4是示意性地表示任意的剖面的剖面數(shù)據(jù)、照度切片數(shù)據(jù)、以及光源的概念圖。
[0022]圖5是表示照度切片數(shù)據(jù)創(chuàng)建部的構(gòu)成的一例的框圖。
[0023]圖6是針對在加權(quán)加法部中使用的權(quán)重系數(shù)的設(shè)定進(jìn)行說明的圖。
[0024]圖7是表示本實(shí)施方式的效果的一例的圖。
[0025]圖8是表示對斷層圖像的顯示狀態(tài)進(jìn)行切換的圖形用戶界面的一例的圖。
[0026]圖9是表示將超聲波的任意的剖面圖像、以及斷層圖像的同一剖面同時(shí)顯示的形態(tài)的圖。
[0027]圖10是表示將超聲波的任意的剖面圖像、以及與該剖面圖像正交的斷層圖像同時(shí)顯示的形態(tài)的圖。
[0028]圖11是表示將三維空間中相互正交的3個(gè)面中的二維斷層圖像、以及三維圖像同時(shí)顯示的形態(tài)的圖。
[0029]圖12是表示將超聲波的I個(gè)以上的任意的斷層圖像、以及正交的多個(gè)斷層圖像同時(shí)顯示的顯示形態(tài)的一例的圖。
[0030]圖13是表示本實(shí)施方式的變形例所涉及的照度切片數(shù)據(jù)創(chuàng)建部的框圖。
[0031]圖14是表示本實(shí)施方式的其他的變形例所涉及的二維卷積處理部的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下，使用附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式的超聲波診斷裝置。圖1是表示本實(shí)施方式所涉及的超聲波診斷裝置的一例的框圖。如圖1所示，超聲波診斷裝置0001具備:控制部0003、操作部0004、發(fā)送部0005、接收部0006、收發(fā)控制部0007、調(diào)相加法部0008、顯示部0009、斷層信息運(yùn)算部0011、三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部0012、任意剖面圖像創(chuàng)建部0013、三維座標(biāo)變換部0014、體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部0015、三維圖像處理部0016、圖像合成部0017、投影處理部0018、斜率運(yùn)算部0019、任意剖面圖像存儲(chǔ)部0020、以及斷層圖像處理部0021，基于亮度體數(shù)據(jù)來生成三維空間中的對象物的圖像。另外，在超聲波診斷裝置0001，連接著超聲波探頭0002ο
[0033]超聲波探頭0002與被檢測體0010相抵接而被使用。超聲波探頭0002配設(shè)多個(gè)振子而形成，具有經(jīng)由振子來對被檢測體0010發(fā)送接收超聲波的功能。超聲波探頭0002由呈矩形或扇形的多個(gè)振子組成，在與多個(gè)振子的排列方向正交的方向上使振子機(jī)械式振動(dòng)，或者以手動(dòng)進(jìn)行移動(dòng)，能三維地發(fā)送接收超聲波。超聲波探頭0002也可以將多個(gè)振子進(jìn)行二維排列，而能對超聲波的收發(fā)進(jìn)行電子式控制。
[0034]控制部0003對超聲波診斷裝置0001以及超聲波探頭0002的各構(gòu)成要素進(jìn)行控制。操作部0004對控制部0003進(jìn)行各種輸入。操作部0004具備鍵盤或軌跡球等。
[0035]發(fā)送部0005每隔一定的時(shí)間間隔通過超聲波探頭0002來向被檢測體0010反復(fù)發(fā)送超聲波。發(fā)送部0005驅(qū)動(dòng)超聲波探頭0002的振子來生成用于使超聲波產(chǎn)生的送波脈沖。發(fā)送部0005具有將所發(fā)送的超聲波的收斂點(diǎn)設(shè)定在一定深度的功能。接收部0006接收從被檢測體0010反射的反射回波信號(hào)。接收部0006針對由超聲波探頭0002接收的反射回波信號(hào)以給定的增益進(jìn)行放大來生成RF信號(hào)即接收信號(hào)。收發(fā)控制部0007對發(fā)送部0005和接收部0006進(jìn)行控制。
[0036]調(diào)相加法部0008對由接收部0006接收到的反射回波進(jìn)行調(diào)相加法運(yùn)算。調(diào)相加法部0008對由接收部0006放大后的RF信號(hào)的相位進(jìn)行控制，對I點(diǎn)或多個(gè)收斂點(diǎn)形成超聲波波束來生成RF信號(hào)幀數(shù)據(jù)(相當(dāng)于RAW數(shù)據(jù))。斷層信息運(yùn)算部0011基于由調(diào)相加法部0008生成的RF信號(hào)幀數(shù)據(jù)來構(gòu)成斷層圖像。三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部0012將由斷層信息運(yùn)算部0011構(gòu)成的斷層圖像存儲(chǔ)多個(gè)。
[0037]任意剖面圖像創(chuàng)建部0013基于斷層圖像的獲取形狀來創(chuàng)建剖面圖像。三維座標(biāo)變換部0014基于斷層圖像的獲取形狀進(jìn)行三維座標(biāo)變換，生成亮度體數(shù)據(jù)，并存放至體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部0015。三維圖像處理部0016使用體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部0015中所存放的亮度體數(shù)據(jù)來創(chuàng)建照度體數(shù)據(jù)。
[0038]斜率運(yùn)算部0019使用體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部0015中所存放的亮度體數(shù)據(jù)來創(chuàng)建斜率體數(shù)據(jù)。投影處理部0018使用照度體數(shù)據(jù)、亮度體數(shù)據(jù)、以及斜率體數(shù)據(jù)來進(jìn)行繪制處理，從而生成三維圖像。另外，投影處理部0018可以從亮度體數(shù)據(jù)以及照度體數(shù)據(jù)來創(chuàng)建三維圖像。圖像合成部0017將由投影處理部0018生成的三維圖像、與由任意剖面圖像創(chuàng)建部0013創(chuàng)建的剖面圖像進(jìn)行合成。顯示部0009對由圖像合成部0017創(chuàng)建的顯示圖像進(jìn)行顯示。
[0039]接下來，說明三維數(shù)據(jù)的處理。超聲波探頭0002與超聲波的收發(fā)同時(shí)地，能一邊二維地切換收發(fā)方向，一邊例如沿0、Φ的2個(gè)軸來進(jìn)行計(jì)測。斷層信息運(yùn)算部0011基于控制部0003中的設(shè)定條件，輸入從調(diào)相加法部0008輸出的RF信號(hào)幀數(shù)據(jù)，并進(jìn)行增益校正、日志壓縮、檢波、輪廓強(qiáng)調(diào)、平滑化處理等的信號(hào)處理，從而構(gòu)成二維斷層數(shù)據(jù)。
[0040]三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部0012具有將斷層信息運(yùn)算部0011的輸出數(shù)據(jù)即二維斷層數(shù)據(jù)基于相當(dāng)于獲取位置的收發(fā)方向而存儲(chǔ)多個(gè)的功能。例如，將根據(jù)在深度方向上進(jìn)行了采樣后的時(shí)間序列的超聲波數(shù)據(jù)在O方向上進(jìn)行收發(fā)后的計(jì)測結(jié)果而創(chuàng)建的二維斷層圖像，在與O方向正交的Φ方向上進(jìn)行驅(qū)動(dòng)而獲取多張，并將與Φ建立了關(guān)聯(lián)的多個(gè)二維斷層數(shù)據(jù)作為三維斷層數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0041]三維座標(biāo)變換部0014使用三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部0012中所存儲(chǔ)的三維斷層數(shù)據(jù)，基于獲取位置(深度、0、Φ)來對空間上的座標(biāo)進(jìn)行三維座標(biāo)變換，生成亮度體數(shù)據(jù)，并存放至體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部0015。
[0042]任意剖面圖像創(chuàng)建部0013使用三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部0012中所存儲(chǔ)的三維斷層數(shù)據(jù)，基于獲取位置(深度、0、Φ)，來創(chuàng)建由控制部0003以及操作部0004設(shè)定的三維空間上的任意的平面中的任意剖面圖像。
[0043]三維圖像處理部0016基于體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部0015中所存放的亮度體數(shù)據(jù)來創(chuàng)建照度體數(shù)據(jù)。斜率運(yùn)算部0019基于體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部0015中所存放的亮度體數(shù)據(jù)，來創(chuàng)建算出了各體素座標(biāo)中的視線方向的斜率的體數(shù)據(jù)。投影處理部0018使用照度體數(shù)據(jù)和亮度體數(shù)據(jù)進(jìn)行繪制處理，來生成三維圖像。
[0044]任意剖面圖像存儲(chǔ)部0020對由任意剖面圖像創(chuàng)建部0013創(chuàng)建的多個(gè)剖面圖像進(jìn)行存儲(chǔ)。在本實(shí)施方式中，任意剖面圖像存儲(chǔ)部0020存儲(chǔ)任意的剖面(操作者所觀察的剖面)以及與該剖面平行且等間隔的剖面圖像的剖面數(shù)據(jù)。
[0045]圖2是表示任意剖面圖像存儲(chǔ)部0