超声波诊断装置及超声波图像显示方法

专利名称：超声波诊断装置及超声波图像显示方法
技术领域：
本发明涉及一种利用超声波来显示表示被测体的生物体组织的硬度或软度的弹 性图像的超声波诊断装置及超声波图像显示方法。
背景技术：
超声波诊断装置，通过超声波探头向被测体内部发送超声波，基于从被测体内部 的生物体组织接收的接收信号，构成例如断层图像加以显示。此外，用超声波探头测量从被 测体内部的生物体组织接收的接收信号，由测量时间不同的2个接收信号的RF信号帧数据 求出生物体各部的变位。然后，基于此变位数据进行表示生物体组织的弹性率的弹性图像 的构成(例如，专利文献1)。此外，具有在发送接收超声波的同时测量超声波探头的位置和倾斜度的位置传感 器，由通过位置传感器获取的位置信息和多个二维断层图像生成容积数据(volume data), 进行三维断层图像的显示(例如，专利文献2)。专利文献IJP特开2000-060853号公报专利文献2JP特开2006-271523号公报

发明内容
但是，在专利文献1中，仅停留在构成二维弹性图像上，并没有具体地公开有关构 成三维弹性图像的情况。为此，要构成三维弹性图像，需要大量的运算量和存储器容量，利 用专利文献2的三维断层图像构成的技术的扩展不能实现。本发明的目的在于，构成并显示表示被测体的生物体组织的硬度或软度的三维弹 性图像。为了解决上述课题，本发明提供一种超声波诊断装置，其特征在于，包括由振子 对被测体发送接收超声波的超声波探头；经由上述超声波探头发送超声波的发送部；接收 来自上述被测体的反射回波信号的接收部；存储基于由该接收部接收到的反射回波信号的 RF信号帧数据的RF信号帧数据存储部；选择存储在RF信号帧数据存储部中的至少2个上 述RF信号帧数据的RF信号帧数据选择部；基于选择出的RF信号帧数据，计算形变或弹性 率的弹性信息运算部；基于由上述弹性信息运算部求出的形变或弹性率，构成二维弹性图 像数据的弹性图像构成部；根据多个上述二维弹性图像数据，产生弹性容积数据的弹性容 积数据产生部；以及根据通过上述弹性容积数据产生部产生的上述弹性容积数据，构成三 维弹性图像的三维弹性图像构成部。因此，能够构成表示被测体的生物体组织的硬度或软度的三维弹性图像。根据本发明，能够构成并显示表示被测体的生物体组织的硬度或软度的三维弹性 图像。


图1是表示本发明的整体结构的方框图。图2是表示本发明的断层图像数据的存储方式的图。图3是表示本发明的第一实施方式的RF信号帧数据存储部的详情的图。图4是表示本发明的第一实施方式的RF信号帧数据存储部的详情的图。图5是表示产生本发明的第一实施方式的二维弹性图像数据的方式的图。图6是表示本发明的第二实施方式的RF信号帧数据存储部的详情的图。图7表示本发明的第二实施方式的RF信号帧数据存储部的详情的图。图8是表示产生本发明的第一实施方式的二维弹性图像数据的方式的图。图9是表示本发明的第三实施方式的图。图10是表示本发明的第四实施方式的图。图11是表示本发明的第六实施方式的RF信号帧数据存储部的详情的图。图12是表示产生本发明的第六实施方式的二维弹性图像数据的方式的图。符号说明1被测体，2超声波探头，3发送部，4接收部，5超声波发送接收控制部，6定相 (phasing)加法部，7断层图像构成部，8黑白扫描转换器，9 二维断层图像存储部，10黑白 容积数据产生部，11黑白三维断层图像构成部，12切换合成部，13图像显示部，20RF信号帧 数据存储部，21RF信号帧数据选择部，22变位运算部，23弹性信息运算部，24弹性图像构成 部，25彩色扫描转换器，26 二维弹性图像存储部，27弹性容积数据产生部，28彩色三维弹性 图像构成部
具体实施例方式第一实施方式反方向相关使用图1说明应用本发明的超声波诊断装置。如图1所示，在超声波诊断装置中 具备与被测体1对接使用的超声波探头2 ；设定时间间隔经由超声波探头2向被测体1反 复发送超声波的发送部3 ；接收由被测体1产生的时间系列的反射回波信号的接收部4 ；进 行切换发送部3和接收部4的发送和接收的控制的超声波发送接收控制部5 ；和对由接收 部4接收到的反射回波信号进行定相加法计算的定相加法部6。配设多个振子形成超声波探头2，该超声波探头2具有经由振子对被测体1发送 接收超声波的功能。在与成为矩形或扇形的多个振子的排列方向正交的方向上使振子机械 地振动，此超声波探头2就能发送接收超声波。此外，超声波探头2具有在发送接收超声波 的同时测量振子的倾斜度的位置传感器，输出振子的倾斜度作为帧数(frame number) 0再 有，超声波探头2也可以二维地排列多个振子，可电子地控制超声波发送接收方向。如此，超声波探头2就随着进行超声波发送接收的在与成为矩形或扇形的多个振子 的排列方向正交的方向上机械的或电子的振动，发送接收超声波。发送部3生成用于驱动超 声波探头2的振子并产生超声波的发送波脉冲。发送部3具有按某一深度设定发送的超声波 的会聚点的功能。此外，接收部4对由超声波探头2接收到的反射回波信号以规定的增益进 行放大，生成RF信号即接收信号。超声波发送接收控制部5用于控制发送部3和接收部4。定相加法部6输入由接收部4放大后的RF信号，进行相位控制，对于一点或多个会聚点形成超声波束，生成RF信号帧数据。断层图像构成部7输入来自定相加法部6的RF信号帧数据，进行增益修正、对数 压缩、检波、轮廓加强、滤波处理等信号处理，得到断层图像数据。此外，黑白扫描转换器8， 为了以图像显示部13的扫描方式显示同步于超声波扫描的断层图像数据而进行断层图像 数据的坐标系转换。如图2所示，二维断层图像存储部9将从黑白扫描转换器8输出的断层图像数据 和帧数一起存储。在此，振子在与成为矩形或扇形的多个振子的排列方向正交的方向上机 械地振动，发送接收超声波，对于A方向或B方向的扫描，获取η帧的断层图像数据。图2(a)是表示在帧方向上将二维断层图像数据看作1行，三维地获取断层图像数 据的图。图2(b)是表示三维地获取二维断层图像数据的图。帧数，如图2(a)所示，用于使多个振子的位置(倾斜度)和断层图像数据相对应。 设A方向的扫描中的最初的帧数为“1”、设最后的帧数为“η”。首先将帧数“1”的断层图像 数据存储在二维断层图像存储部9中，接着，将帧数“2，，的断层图像数据存储在二维断层图 像存储部9中。然后，最后将帧数“η”的断层图像数据存储在二维断层图像存储部9中。此 外，设B方向的扫描中的最初的帧数为“η”、设最后的帧数为“1”，将断层图像数据存储在二 维断层图像存储部9中。黑白容积数据产生部10读出存储在二维断层图像存储部9中的η帧的断层图像 数据，按每扫描面顺序排列、产生黑白容积数据。如此，构成作为被测体内的断层图像数据 的集合的再现(rendering)用的黑白容积数据。黑白三维断层图像构成部11从黑白容积数据产生部10中读出黑白容积数据，将 黑白容积数据投影在平面上，构成黑白三维断层图像。具体地，黑白三维断层图像构成部11 基于与黑白容积数据的各点(坐标)对应的亮度值和不透明度求出各点的图像信息。然 后，使用例如根据下式的在深度方向上计算视线方向的黑白容积数据的亮度值和不透明度 并付与浓淡的容积再现(volume rendering)法，构成黑白三维断层图像。[数学式1]aouti = aini+(l-aini)X QiCouti = Cin^(I-Qini)XaiXCia。uti 第i个不透明度的输出a ini 第i个不透明度的输入、第1个不透明度Couti 第i个亮度值的输出Cini 第i个亮度值的输入Ci 第i个亮度值再有，在上述说明中，虽然使用容积再现法构成黑白三维断层图像，但也可以使 用按照各点图像相对与视点位置相当的面所成的倾斜角付与浓淡的表面再现(surface rendering)法、或按照从视点位置看的对象物的进深付与浓淡的体素(voxel #々) 法。此外，包括进行或合成黑白三维断层图像和后述的彩色三维弹性图像、或并列进 行显示的切换的切换合成部12 ；和对黑白三维断层图像、彩色三维弹性图像、合成了黑白三维断层图像和彩色三维弹性图像后得到的合成图像进行显示的图像显示部13。并且，在超声波诊断装置中，包括存储从定相加法部6输出的RF信号帧数据的 RF信号帧数据存储部20 ；选择存储在RF信号帧数据存储部20中的、至少2个RF信号帧数 据的RF信号帧数据选择部21 ；基于2个RF信号帧数据测量被测体1的生物体组织的变位 的变位运算部22 ；基于由变位运算部22测量出的变位信息求出形变或弹性率等的弹性信 息的弹性信息运算部23 ；根据由弹性信息运算部23计算出的形变或弹性率构成二维弹性 图像数据的弹性图像构成部M ；和对从弹性图像构成部M输出的二维弹性图像数据进行 用于以图像显示部13的扫描方式进行显示的坐标系转换的弹性扫描转换器25。在本实施方式中，还包括存储从弹性扫描转换器25输出的二维弹性图像数据的 二维弹性图像存储部26 ；根据多个二维弹性图像数据产生弹性容积数据的弹性容积数据 产生部27 ；和根据弹性容积数据构成彩色三维弹性图像的三维弹性图像构成部观。此外，在超声波诊断装置中具备控制各构成要素的控制部31 ；和对控制部31进 行各种输入的输入部30。输入部30具备键盘和跟踪球(track ball)等。RF信号帧数据存储部20，顺序存储从定相加法部6按时间系列生成的RF信号帧 数据。图3、图4是表示RF信号帧数据存储部20的详情的图。在本实施方式中，RF信号帧 数据存储部20具有存储涉及A方向的扫描的RF信号帧数据的存储介质200 ；和存储涉及 B方向的扫描的RF信号帧数据的存储介质201。图3 (a)是表示A方向的扫描中的RF信号帧数据和帧数之间的关系的图，图3 (c) 是表示将A方向的扫描中的RF信号帧数据与帧数相对应进行存储的RF信号帧数据存储部 20的存储介质200的存储方式的图。图3(b)是表示B方向的扫描中的RF信号帧数据和帧 数之间的关系的图，图3(d)是表示将B方向的扫描中的RF信号帧数据与帧数相对应进行 存储的RF信号帧数据存储部20的另一存储介质201的方式的图。存储介质200以A方向的扫描中的最初的帧数为“1”、以最后的帧数为“η”来存储 RF信号帧数据。具体地，最初在存储介质200中存储A方向的扫描中的帧数“1”的RF信 号帧数据，接着在存储介质200中存储帧数“2”的RF信号帧数据。然后，最后在存储介质 200中存储帧数“η”的RF信号帧数据。存储介质201以B方向的扫描中的最初的帧数为“η”、以最后的帧数为“ 1”来存储 RF信号帧数据。具体地，最初在存储介质201中存储B方向的扫描中的帧数“η”的RF信号 帧数据，接着在存储介质201中存储帧数“η-1”的RF信号帧数据。然后，最后在存储介质 201中存储帧数“1”的RF信号帧数据。再有，在上述说明中，RF信号帧数据存储部20虽然具有2个存储介质200、201，但 也可以将RF信号帧数据分配给1个存储介质加以存储。如图4所示，RF信号帧数据选择部21选择存储在RF信号帧数据存储部20的存 储介质200中的帧数“N”的RF信号帧数据。N是1以上η以下的整数。然后，RF信号帧数 据选择部21选择与从存储介质200中读出的RF信号帧数据相同的帧数“N”的、存储在存 储介质201中的帧数“N”的RF信号帧数据。然后，变位测量部22基于选择出的帧数“N”的RF信号帧数据进行一维或二维相 关处理，求出和与RF信号帧数据的各点对应的生物体组织中的变位和移动向量即变位的 方向和大小有关的一维或二维变位分布。在此，在移动向量的检测中使用块匹配法。块匹配法将图像分为例如由MXM像素组成的块，着眼于关心区域内的块，从前面的帧中找出最 近似关注的块的块，参照其进行根据预测编码即差分决定样本值的处理。弹性信息运算部23基于从变位测量部22输出的测量值例如移动向量、和从压力 测量部26输出的压力值，计算与图像上的各点(坐标)对应的生物体组织的形变和弹性 率，生成弹性信息。此时，形变可通过对生物体组织的移动量、例如变位进行空间微分来计 算。此外，在弹性信息运算部23中计算弹性率的时候，向弹性信息运算部23输出用连接在 超声波探头2的压力传感器(未图示)上的压力测量部四获取到的压力信息。通过用形 变的变化除压力的变化来计算弹性率。例如，由于如果设由变位测量部22测量出的变位为L(X)、由压力测量部四测量 出的压力为P(x)，则形变AS(X)能通过对L(X)进行空间微分来计算，所以使用AS(X) =AL(X)/AX这样的式子就能求出形变AS(X)。此外，弹性率的杨氏模量(Young's modulus) Ym(X)可通过Ym= ( Δ P (X))/Δ S (X)这样的式子计算。由于根据此杨氏模量Ym 能求出相当于图像的各点的生物体组织的弹性率，所以能连续地得到二维弹性图像。再有， 杨氏模量是加在物体上的单纯拉伸应力和相对拉伸平行地产生的形变的比。弹性图像构成部M对计算出的弹性值(形变、弹性率等)进行坐标平面内的平滑 (smoothing)处理、对比度最佳化处理、和帧间的时间轴方向的平滑处理等各种各样的图像 处理，构成二维弹性图像数据。弹性扫描转换器25具有对从弹性图像构成部M输出的二维弹性图像数据进行用 于以图像显示部13的扫描方式进行显示的坐标系转换的功能。二维弹性图像存储部沈将 二维弹性图像数据与帧数“N” 一起存储。如此，如图4所示，RF信号帧数据选择部21分别选择存储在RF信号帧数据存储 部20的存储介质200和存储介质201中的相同的帧数“1” “η”的RF信号帧数据，按照 上述，在变位测量部22、弹性信息运算部23、弹性图像构成部Μ、弹性扫描转换器25中进行 一连串的处理。二维弹性图像存储部沈存储一连串的帧数“1” “η”的二维弹性图像数据。图 5是表示产生帧数“1” “η”的二维弹性图像数据的方式的图。图5(a) (b)是表示从存储 介质200和存储介质201中读出A方向及B方向中的帧数“1” “η”的RF信号帧数据的 方式的图，图5(d)是表示在二维弹性图像存储部沈中存储帧数“1” “η”的二维弹性图 像数据的状态的图。然后，如图5(c)所示，在向A方向上重新进行了扫描的时候，将存储在存储介质 200中的帧数“1” “η”的RF信号帧数据改写为在A方向上重新扫描的帧数“1” “η”的 RF信号帧数据。然后，如图5(b) (c)所示，从存储介质200和存储介质201中读出A方向 及B方向中的相同的帧数“ 1” “η”的RF信号帧数据，如图5 (e)所示，与图5 (d)的方式 相同，进行弹性运算，在二维弹性图像存储部沈中存储帧数“ 1” “η”的二维弹性图像数 据。此外，在向B方向上重新进行了扫描的时候也同样，顺序重复A方向及B方向的扫描， 在二维弹性图像存储部沈中顺序存储帧数“1” “η”的二维弹性图像数据。弹性容积数据产生部27根据多个二维弹性图像数据产生弹性容积数据。读出存 储在二维弹性图像存储部沈中的η帧的二维弹性图像数据，按每扫描面顺序排列、产生弹 性容积数据。如此，构成作为被测体内的二维弹性图像数据的集合的再现用的弹性容积数据。三维弹性图像构成部观基于与弹性容积数据的各点相对应的弹性值(形变、弹性 率等的任意一个)和不透明度求出各点的图像信息，构成三维弹性图像。使用例如根据下 式的在深度方向上计算视线方向的弹性容积数据的弹性值的容积再现法，构成三维弹性图 像。再有，此视线方向与黑白三维断层图像构成部11的容积再现处理等中的视线方向是相 同方向。[数学式2]aouti = aini+(l-aini)X QiEouti = Eini+(l-aini)X QiXEia。uti 第i个不透明度的输出a ini 第i个不透明度的输入、第1个不透明度Eouti 第i个弹性值的输出Eini 第i个弹性值的输入Ei 第i个弹性值此外，三维弹性图像构成部28向构成三维弹性图像的图像信息付与光的3原色即 红(R)值、绿(G)值、蓝(B)值。三维弹性图像构成部观，进行向例如与周围相比形变较大 的部位或弹性率较小的部位付与红色代码，向与周围相比形变较小的部位或弹性率较大的 部位付与蓝色代码等的处理。(并列显示·重合显示)切换合成部12结构为具备图像存储器、图像处理部、和图像选择部。在此，图像存 储器将从黑白三维断层图像构成部11输出的黑白三维断层图像和从三维弹性图像构成部 观输出的彩色三维弹性图像与时间信息一起加以保存。此外，图像处理部变更合成比例对确保在图像存储器中的黑白三维断层图像数据 和彩色三维弹性图像数据进行合成。图像处理部从图像存储器中读出相同的视点位置中的 黑白三维断层图像数据和彩色三维弹性图像数据。然后，虽然图像处理部对黑白三维断层 图像数据和彩色三维弹性图像数据进行合成，但由于黑白三维断层图像数据和彩色三维弹 性图像数据是容积再现处理等后的图像数据，所以实质上为分别进行二维的加法计算。具体地，例如，如下记数学式所示，在各点中，分别将彩色三维弹性图像数据的红 (R)值、绿(G)值、蓝(B)值和黑白三维断层图像数据的红(R)值、绿(G)值、蓝(B)值相加。 再有，α是0以上1以下的系数，可在输入部30中任意地设定。[数学式3](合成图像数据R)=a X(彩色三维弹性图像数据R) + (l-a)X(黑白三维断层图像数据R)(合成图像数据G)=a X(彩色三维弹性图像数据G) + (l-a)X(黑白三维断层图像数据G)(合成图像数据B)=a X(彩色三维弹性图像数据B) + (l-a)X(黑白三维断层图像数据B)例如，通过设上述α为0或1，也能抽取出仅黑白三维断层图像数据或彩色三维弹性图像数据。图像选择部从容积存储器内的黑白三维断层图像数据和彩色三维弹性图像数 据及图像处理部的合成图像数据中选择在图像显示部10中进行显示的图像。图像显示部13并列显示由切换合成部12合成的合成图像、黑白三维断层图像或 彩色三维弹性图像。以上，根据本实施方式，可构成并显示表示被测体的生物体组织的硬度或软度的 三维弹性图像。第二实施方式同方向相关接着，使用图6 图8说明第二实施方式。与第一实施方式的不同点在于使用同 方向的扫描中的RF信号帧数据产生二维弹性图像数据这点。图6是表示存储A方向的扫描中的RF信号帧数据的存储介质200和存储介质202 的一例的图。由于存储介质200 203的存储方式与第一实施方式相同，所以在此省略说 明。具体地，如图7所示，RF信号帧数据存储部20具有存储A方向的扫描中的RF信号帧 数据的存储介质200和存储介质202、以及存储B方向的扫描中的RF信号帧数据的存储介 质201和存储介质203。存储介质202存储在存储介质200中存储的下一 A方向的扫描中的帧数“ 1” “η”的RF信号帧数据。存储介质203存储在存储介质201中存储的下一 B方向的扫描中的 帧数“ 1 ” “η”的RF信号帧数据。图8是表示产生帧数“1” “η”的二维弹性图像数据的方式的图。如图8(a) (c) 所示，从存储介质200和存储介质202中读出A方向中的帧数“1” “η”的RF信号帧数据。 具体地，如图7所示，RF信号帧数据选择部21分别选择存储在RF信号帧数据存储部20的 存储介质200和存储介质202中的相同的帧数“1” “η”的RF信号帧数据。然后，经过变 位测量部22、弹性信息运算部23、弹性图像构成部24、弹性扫描转换器25构成二维弹性图 像数据。关于变位测量部22、弹性信息运算部23、弹性图像构成部24、弹性扫描转换器25， 由于与第一实施方式相同，所以在此省略说明。然后，如图8(e)所示，二维弹性图像存储部 26存储一连串的帧数“1” “η”的二维弹性图像数据。此外，如图8(b) (d)所示，从存储介质201和存储介质203中读出B方向中的帧数 “1” “η”的RF信号帧数据。具体地，如图7所示，RF信号帧数据选择部21分别选择存储 在RF信号帧数据存储部20的存储介质201和存储介质203中的相同的帧数“1” “η”的 RF信号帧数据。然后，经过变位测量部22、弹性信息运算部23、弹性图像构成部24、弹性扫 描转换器25构成二维弹性图像数据。然后，如图8(f)所示，二维弹性图像存储部沈存储 一连串的帧数“ 1” “η”的二维弹性图像数据。然后，弹性容积数据产生部27根据多个二维弹性图像数据产生弹性容积数据。读 出存储在二维弹性图像存储部沈中的η帧的二维弹性图像数据，按每扫描面顺序排列、产 生弹性容积数据。如此，构成作为被测体内的二维弹性图像数据的集合的再现用的弹性容 积数据。此外，三维弹性图像构成部观基于与弹性容积数据的各点相对应的弹性值(形 变、弹性率等的任意一个)和不透明度求出各点的图像信息，构成三维弹性图像。再有，三 维弹性图像构成部观的详情由于与第一实施方式相同，所以在此省略说明。在上文中，根据本实施方式，可构成并显示表示被测体的生物体组织的硬度或软度的三维弹性图像。第三实施方式1个存储介质接着，使用图1、图9说明第三实施方式。与第一实施方式、第二实施方式的不同点 在于RF信号帧数据存储部20具有1个存储介质这点。如图9所示，RF信号帧数据存储部20具有存储A方向的扫描中的RF信号帧数据 的存储介质200。最初在存储介质200中存储A方向的扫描中的帧数“1”的RF信号帧数 据，接着在存储介质200中存储帧数“2”的RF信号帧数据。然后，最后在存储介质200中 存储帧数“η”的RF信号帧数据。然后，直接从定相加法部6向RF信号帧数据选择部21输出下一 A方向的扫描中 的新的RF信号帧数据。RF信号帧数据选择部21分别从存储介质200中读出与重新从定相 加法部6输出的帧数“ 1” “η”的RF信号帧数据相同帧数“ 1” “η”的RF信号帧数据。 然后，将从存储介质200读出到RF信号帧数据选择部21中的RF信号帧数据改写成新的RF 信号帧数据并存储在存储介质200中。基于由RF信号帧数据选择部21选择出的各个帧数“ 1 ” “η”中的2个RF信号 帧数据，经过变位测量部22、弹性信息运算部23、弹性图像构成部Μ、弹性扫描转换器25构 成二维弹性图像数据。关于变位测量部22、弹性信息运算部23、弹性图像构成部Μ、弹性扫 描转换器25，由于与第一实施方式相同，所以在此省略说明。然后，二维弹性图像存储部26 存储一连串的帧数“ 1” “η”的二维弹性图像数据。然后，弹性容积数据产生部27根据多个二维弹性图像数据产生弹性容积数据。读 出存储在二维弹性图像存储部沈中的η帧的二维弹性图像数据，按每扫描面顺序排列、产 生弹性容积数据。如此，构成作为被测体内的二维弹性图像数据的集合的再现用的弹性容 积数据。此外，三维弹性图像构成部观基于与弹性容积数据的各点相对应的弹性值(形 变、弹性率等的任意一个)和不透明度求出各点的图像信息，构成三维弹性图像。再有，三 维弹性图像构成部观的详情由于与第一实施方式相同，所以在此省略说明。以上，根据本实施方式，使RF信号帧数据存储部的容量减少，可构成并显示表示 被测体的生物体组织的硬度或软度的三维弹性图像。第四实施方式根据容积数据构成三维图像接着，使用图10说明第四实施方式。与第一实施方式 第三实施方式的不同点在 于根据断层容积数据和弹性容积数据构成三维合成图像这点。使用图10说明应用本发明的超声波诊断装置。如图10所示，在超声波诊断装置 中具备与被测体ι对接使用的超声波探头2 ；设定时间间隔经由超声波探头2向被测体1 反复发送超声波的发送部3 ；接收由被测体1产生的时间系列的反射回波信号的接收部4 ； 切换发送部3和接收部4的发送和接收的超声波发送接收控制部5 ；和对由接收部4接收 到的反射回波信号进行定相加法计算的定相加法部6。详细的结构与第一实施方式相同。断层图像构成部7输入来自定相加法部6的RF信号帧数据，进行增益修正、对数 压缩、检波、轮廓加强、滤波处理等信号处理，得到断层图像数据。断层容积数据产生部40， 通过使断层图像数据对应帧数“1” “η”在扫描方向上排列，来产生断层容积数据。断层 容积扫描转换器42，为了以图像显示部13的扫描方式显示同步于超声波扫描的断层容积数据而进行断层图像容积数据的坐标系转换。并且，在超声波振动装置中，包括存储从定相加法部6输出的RF信号帧数据的 RF信号帧数据存储部20 ；选择存储在RF信号帧数据存储部20中的、至少2个RF信号帧数 据的RF信号帧数据选择部21 ；基于2个RF信号帧数据测量被测体1的生物体组织的变位 的变位运算部22 ；基于由变位运算部22测量出的变位信息求出形变或弹性率等的弹性信 息的弹性信息运算部23 ；根据由弹性信息运算部23计算出的形变或弹性率构成二维弹性 图像数据的弹性图像构成部M ；根据二维弹性图像数据产生弹性容积数据的弹性容积数 据产生部41 ；和进行弹性容积数据的坐标系转换的弹性容积扫描转换器48。关于弹性容积 数据产生部41和弹性容积扫描转换器48以外的详细结构与第一实施方式相同。弹性容积数据产生部46通过使二维弹性图像数据对应帧数“1” “η”在扫描方 向上排列，来产生三维弹性容积数据。弹性容积扫描转换器48，为了以图像显示部13的扫 描方式显示同步于超声波扫描的弹性容积数据而进行弹性容积数据的坐标系转换。切换合成部44结构为具备容积存储器和图像处理部。在此，容积存储器将从断层 容积扫描转换器42输出的断层容积数据和从弹性容积扫描转换器48输出的弹性容积数据 与时间信息一起加以保存。然后，图像处理部按每一坐标对确保在容积存储器中的断层容积数据和弹性容积 数据进行合成。并且，图像处理部针对合成了的合成容积数据进行容积再现。具体地，图像 处理部基于与合成容积数据的各点对应的不透明度、亮度值、和弹性值求出各点的图像信 肩、ο[数学式4]Q = u outi=aini+(l--aini)xα i
C = IoutiCini+(1-αini) X α :[xc
F = LoutiEini+(I" αini) X α[XE此外，图像处理部向弹性容积数据付与光的3原色即红(R)值、绿(G)值、蓝⑶ 值。图像处理部，进行例如向和周围相比形变较大的部位或弹性率较小的部位付与红色代 码，向与周围相比形变较小的部位或弹性率较大的部位付与蓝色代码等的处理。然后，图像 显示部13显示带颜色的合成图像。根据本实施方式，可构成并显示三维弹性图像。第五实施方式硬的部位的不透明度UP接着，使用图1说明第五实施方式。与第一实施方式 第四实施方式的不同点在 于调整不透明度这点。三维弹性图像构成部观在基于与弹性容积数据的各点对应的弹性值和不透明度 求取各点的图像信息时，调整弹性容积数据的不透明度。具体地，在本实施方式中，提高与 周围相比形变较小或弹性率较大(例如300kPa以上)的弹性容积数据的硬的部位的不透 明度。然后，三维弹性图像构成部观使用例如根据下式的在深度方向上计算视线方向 的弹性容积数据的弹性值的容积再现法，构成三维弹性图像。再有，β是按照形变或弹性 率变化的值。例如，β是与形变成反比例、与弹性率成正比例的值。[数学式5]
aouti = aini+(l-aini)X α,+ β,Eouti = Ein^(I-Qini)XEi然后，与第一实施方式同样进行处理，切换合成部12变更合成比例对确保在图像 存储器中的黑白三维断层图像数据和彩色三维弹性图像数据进行合成，在图像显示部13 中进行合成图像的显示。图像显示部13显示由切换合成部12合成的合成图像、黑白三维 断层图像或彩色三维弹性图像。根据本实施方式，由于提高不透明度来显示硬的部位，所以能强调显示肿瘤等。第六实施方式选择显示接着，使用图1、图11、12说明第六实施方式。与第一实施方式 第五实施方式的 不同点在于部分地构成彩色三维弹性图像这点。如图11所示，存储介质206存储A方向的扫描中的、规定范围的RF信号帧数据。 存储介质206，以最初的帧数为“a”、以最后的帧数为“a+b”，存储此中间的RF信号帧数据。 “a”、“a+b”是1 η的整数。存储介质207也同样地，以B方向的扫描中的最初的帧数为 “a+b”、以最后的帧数为“a”，存储规定范围的RF信号帧数据。RF信号帧数据选择部21分别选择存储在RF信号帧数据存储部20的存储介质206 和存储介质207中的相同的帧数“a” “a+b”的RF信号帧数据，按照上述，在变位测量部 22、弹性信息运算部23、弹性图像构成部M、弹性扫描转换器25中进行一连串的处理。关 于这些处理由于与第一实施方式相同，所以在此省略说明。二维弹性图像存储部沈存储帧数“a” “a+b”的二维弹性图像数据。图12是表 示产生帧数“a” “a+b”的二维弹性图像数据的方式的图。图12(a) (b)是表示从存储介 质205和存储介质206中读出A方向及B方向的帧数“a” “a+b”的RF信号帧数据的方 式的图，图12(d)是表示在二维弹性图像存储部沈中存储帧数“a” “a+b”的二维弹性图 像数据的状态的图。然后，如图12(c)所示，在向A方向上重新进行了扫描的时候，将存储在存储介质 206中的帧数“a” “a+b”的RF信号帧数据改写为在向A方向上重新扫描时的帧数“a” “a+b”的RF信号帧数据。然后，如图12(b) (c)所示，从存储介质206和存储介质207中读 出A方向及B方向中的相同的帧数“a” “a+b”的RF信号帧数据，如图12 (e)所示，与图 12(d)的方式相同，进行弹性运算，在二维弹性图像存储部沈中存储帧数“a” “a+b”的 二维弹性图像数据。此外，在向B方向上重新进行了扫描的时候也同样，顺序重复A方向及 B方向的扫描，在二维弹性图像存储部沈中顺序存储帧数“a” “a+b”的二维弹性图像数 据。弹性容积数据产生部27根据多个二维弹性图像产生弹性容积数据。读出存储在 二维弹性图像存储部沈中的b帧的二维弹性图像数据，按每扫描面顺序排列、产生弹性容 积数据。如此，构成作为被测体内的二维弹性图像数据的集合的再现用的弹性容积数据。此外，三维弹性图像构成部观，基于与弹性容积数据的各点相对应的弹性值和不 透明度求出各点的图像信息。然后，三维弹性图像构成部观，使用在深度方向上计算视线方 向的弹性容积数据的弹性值的容积再现法，构成三维弹性图像。切换合成部12的图像存储器将从黑白三维断层图像构成部11输出的帧数“1” “η”的黑白三维断层图像和从三维弹性图像构成部观输出的帧数“a” “a+b”的彩色三维弹性图像与时间信息一起加以保存。此外，图像处理部在帧数“a” “a+b”的范围内变更 合成比例对确保在图像存储器中的黑白三维断层图像数据和彩色三维弹性图像数据进行 合成。图像显示部13显示由切换合成部12合成的合成图像。再有，帧数“a” “a+b”可 在输入部30中任意地设定。 根据本实施方式，通过部分地构成彩色三维弹性图像，就能减少弹性运算量。此 外，能仅显示想关注的三维弹性图像。
权利要求
1.一种超声波诊断装置，其特征在于，包括 超声波探头，其具有发送接收超声波的振子；发送部，其经由上述超声波探头向被测体发送超声波； 接收部，其接收来自上述被测体的反射回波信号；RF信号帧数据存储部，其存储基于由该接收部接收到的反射回波信号的RF信号帧数据；RF信号帧数据选择部，其选择存储在RF信号帧数据存储部中的至少2个上述RF信号 帧数据；弹性信息运算部，其基于选择出的RF信号帧数据，计算形变或弹性率； 弹性图像构成部，其基于由上述弹性信息运算部求出的形变或弹性率，构成二维弹性 图像数据；弹性容积数据产生部，其根据多个上述二维弹性图像数据，产生弹性容积数据；以及 三维弹性图像构成部，其根据通过上述弹性容积数据产生部产生的上述弹性容积数 据，构成三维弹性图像。
2.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，使振子向与成为矩形或扇形的多个振子的排列方向正交的方向倾斜，从而构成上述超 声波探头。
3.根据权利要求2所述的超声波诊断装置，其特征在于，上述超声波探头具有测量上述振子的倾斜度的位置传感器，输出上述振子的倾斜度作 为帧数。
4.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，上述RF信号帧数据存储部具备将向一方向扫描的一连串的RF信号帧数据和与上述振 子的倾斜度相对应的帧数一起加以存储的存储介质。
5.根据权利要求4所述的超声波诊断装置，其特征在于，在重新向一方向进行了扫描的情况下，将存储在上述存储介质中的上述RF信号帧数 据改写为重新扫描了的RF信号帧数据。
6.根据权利要求4所述的超声波诊断装置，其特征在于，上述RF信号帧数据选择部从上述RF信号帧数据存储部输出并选择相同的上述帧数的 RF信号帧数据。
7.根据权利要求4所述的超声波诊断装置，其特征在于，上述RF信号帧数据选择部选择不同方向的扫描中的2个RF信号帧数据。
8.根据权利要求4所述的超声波诊断装置，其特征在于，上述RF信号帧数据选择部选择相同方向的扫描中的2个RF信号帧数据。
9.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，包括 断层图像构成部，其根据上述RF信号帧数据构成断层图像；断层容积数据产生部，其根据多个上述断层图像，产生断层容积数据；以及 三维断层图像构成部，其根据上述断层容积数据，构成三维断层图像。
10.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，上述三维弹性图像构成部基于与上述弹性容积数据的各点相对应的不透明度和上述形变或上述弹性率，求出各点的图像信息，构成三维弹性图像。
11.根据权利要求4所述的超声波诊断装置，其特征在于，在重新向一方向进行了扫描的情况下，重新获取到的RF信号帧数据，上述RF信号帧数 据选择部从存储介质中读出与新的RF信号帧数据相同帧数的RF信号帧数据。
12.根据权利要求9所述的超声波诊断装置，其特征在于，包括图像处理部，其根据与对上述弹性容积数据和断层容积数据进行合成后得到的合成容 积数据的各点相对应的不透明度、亮度值、和弹性值，求出各点的图像信息。
13.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，上述三维弹性图像构成部按照上述形变或上述弹性率，调整上述3维弹性图像的不透 明度。
14.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，上述RF信号帧数据存储部具备将向一方向扫描的一连串的RF信号帧数据内、规定范 围的RF信号帧数据和与上述振子的倾斜度相对应的帧数一起加以存储的存储介质， 上述三维弹性图像构成部使用规定范围中的RF信号帧数据构成三维弹性图像。
15.一种超声波图像显示方法，其特征在于，包括 对被测体发送接收超声波的步骤；选择基于由该接收部接收到的反射回波信号的至少2个上述RF信号帧数据的步骤； 基于选择出的RF信号帧数据，计算形变或弹性率的进行弹性信息运算的步骤； 基于上述形变或弹性率，构成二维弹性图像数据的步骤； 根据多个上述二维弹性图像数据，产生弹性容积数据的步骤；以及 根据上述弹性容积数据，构成三维弹性图像的步骤。
全文摘要
本发明提供一种构成并显示表示被测体的生物体组织的硬度或软度的三维弹性图像的超声波诊断装置及超声波图像显示方法。该超声波诊断装置的特征在于，包括由振子对被测体(1)发送接收超声波的超声波探头(2)；经由超声波探头(2)发送超声波的发送部(3)；接收来自被测体(1)的反射回波信号的接收部(4)；存储基于由该接收部(4)接收到的反射回波信号的RF信号帧数据的RF信号帧数据存储部(20)；选择至少2个上述RF信号帧数据的RF信号帧数据选择部(21)；基于选择出的RF信号帧数据，计算形变或弹性率的弹性信息运算部(23)；基于由弹性信息运算部(23)求出的形变或弹性率构成二维弹性图像数据的弹性图像构成部(24)；根据多个二维弹性图像数据产生弹性容积数据的弹性容积数据产生部(26)；以及根据弹性容积数据构成三维弹性图像的三维弹性图像构成部(28)。
文档编号A61B8/08GK102131466SQ200980133128
公开日2011年7月20日 申请日期2009年6月22日 优先权日2008年8月25日
发明者栗原浩, 胁康治 申请人:株式会社日立医疗器械