超声波诊断装置以及超声波二维断层图像生成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及超声波诊断装置，特别涉及根据超声波的亮度体数据来生成二维断层图像的超声波诊断装置。
【背景技术】
[0002]超声波诊断装置通过超声波探头向被检测体内部发送超声波，从被检测体内部接收与生物体组织的构造相应的超声波的反射回波信号，例如，构成超声波断层图像(B模式像)等断层图像来在诊断用途中进行显示。
[0003]在收集三维超声波数据的情况下，在对通过自动或手动在短轴方向上扫描探头而得到的三维数据进行了座标变换后，在视线方向上重构超声波图像数据来创建三维图像从而观察对象物的表面，这样的技术是普遍的。当前，实时地实施这些信号处理并动态地显示三维图像的被称为实时3D或4D的技术变得普遍。
[0004]另外，在不仅是表面还想观察三维空间的任意的剖面的情况下，或想得到详细的图像的情况下，根据三维数据来显示任意的剖面的技术变得普遍。
[0005]然而，在这些技术中，与通常的二维断层图像相同，存在如下问题:由于被称为斑纹的超声波特有的衍射图样，应该连续的区域中断而被显示或者对象物的立体的构造变得难读。
[0006]作为解决这样的问题的方法，例如存在专利文献I中所公开的方法。在该方法中，公开了如下内容:为了显示强调后的C面图像，选择作为表面纹理、最大密度、最小密度、平均投影、倾斜光绘制以及最大透明度当中的一者的体绘制技法，来强调解剖学的特征当中的I个。
[0007]在先技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:JP特开2005-74227号公报
[0010]发明要解决的课题
[0011]然而，在现有的超声波诊断装置中，未能像通过肉眼来观察的宏观标本、通过显微镜或放大镜来从背面打光进行观察的微观标本等那样得到构造可清楚地确认、使真实感得以提高的断层图像。
【发明内容】
[0012]本发明为了解决现有的问题而提出，其目的在于，对三维空间的任意的剖面图像赋予表示光的行为(漏出、吸收、散射、反射等)的光学特性(或阴影效果)以使构造可清楚地被确认从而得到提高了真实感的断层图像。
[0013]用于解决课题的手段
[0014]本发明的超声波诊断装置具备:光源信息设定部，其设定表示照射至所述对象物的剖面的光源的特性，并基于光源的特性来生成光源数据；光学特性设定部，其设定表示包含所述剖面中的亮度信息在内的剖面数据相对于所述光源的光学特性的权重系数；照度切片数据创建部，其基于所述光源数据以及所述权重系数来计算与多个所述剖面的座标相应的位置的照度，并基于计算出的所述照度来创建所述多个剖面的照度切片数据；以及合成部，其从所述多个照度切片数据来合成所述对象物的二维断层图像。
[0015]根据该构成，对三维空间的任意的剖面图像赋予表示光的行为(漏出、吸收、散射、反射等)的光学特性(或阴影效果)，构造可清楚地被确认，能得到提高了真实感的断层图像。
[0016]发明效果
[0017]本发明对三维空间的任意的剖面图像赋予表示光的行为(漏出、吸收、散射、反射等)的光学特性(或阴影效果)，构造可清楚地被确认，能得到提高了真实感的断层图像。
【附图说明】
[0018]图1是表示本实施方式所涉及的超声波诊断装置的一例的框图。
[0019]图2是表示任意剖面图像存储部中所存储的多个剖面图像的概念图。
[0020]图3是表示断层图像处理部的一例的框图。
[0021]图4是示意性地表示任意的剖面的剖面数据、照度切片数据、以及光源的概念图。
[0022]图5是表示照度切片数据创建部的构成的一例的框图。
[0023]图6是针对在加权加法部中使用的权重系数的设定进行说明的图。
[0024]图7是表示本实施方式的效果的一例的图。
[0025]图8是表示对断层图像的显示状态进行切换的图形用户界面的一例的图。
[0026]图9是表示将超声波的任意的剖面图像、以及断层图像的同一剖面同时显示的形态的图。
[0027]图10是表示将超声波的任意的剖面图像、以及与该剖面图像正交的断层图像同时显示的形态的图。
[0028]图11是表示将三维空间中相互正交的3个面中的二维断层图像、以及三维图像同时显示的形态的图。
[0029]图12是表示将超声波的I个以上的任意的断层图像、以及正交的多个断层图像同时显示的显示形态的一例的图。
[0030]图13是表示本实施方式的变形例所涉及的照度切片数据创建部的框图。
[0031]图14是表示本实施方式的其他的变形例所涉及的二维卷积处理部的框图。
【具体实施方式】
[0032]以下，使用附图来说明本发明的实施方式的超声波诊断装置。图1是表示本实施方式所涉及的超声波诊断装置的一例的框图。如图1所示，超声波诊断装置0001具备:控制部0003、操作部0004、发送部0005、接收部0006、收发控制部0007、调相加法部0008、显示部0009、断层信息运算部0011、三维数据存储部0012、任意剖面图像创建部0013、三维座标变换部0014、体数据存储部0015、三维图像处理部0016、图像合成部0017、投影处理部0018、斜率运算部0019、任意剖面图像存储部0020、以及断层图像处理部0021，基于亮度体数据来生成三维空间中的对象物的图像。另外，在超声波诊断装置0001，连接着超声波探头0002ο
[0033]超声波探头0002与被检测体0010相抵接而被使用。超声波探头0002配设多个振子而形成，具有经由振子来对被检测体0010发送接收超声波的功能。超声波探头0002由呈矩形或扇形的多个振子组成，在与多个振子的排列方向正交的方向上使振子机械式振动，或者以手动进行移动，能三维地发送接收超声波。超声波探头0002也可以将多个振子进行二维排列，而能对超声波的收发进行电子式控制。
[0034]控制部0003对超声波诊断装置0001以及超声波探头0002的各构成要素进行控制。操作部0004对控制部0003进行各种输入。操作部0004具备键盘或轨迹球等。
[0035]发送部0005每隔一定的时间间隔通过超声波探头0002来向被检测体0010反复发送超声波。发送部0005驱动超声波探头0002的振子来生成用于使超声波产生的送波脉冲。发送部0005具有将所发送的超声波的收敛点设定在一定深度的功能。接收部0006接收从被检测体0010反射的反射回波信号。接收部0006针对由超声波探头0002接收的反射回波信号以给定的增益进行放大来生成RF信号即接收信号。收发控制部0007对发送部0005和接收部0006进行控制。
[0036]调相加法部0008对由接收部0006接收到的反射回波进行调相加法运算。调相加法部0008对由接收部0006放大后的RF信号的相位进行控制，对I点或多个收敛点形成超声波波束来生成RF信号帧数据(相当于RAW数据)。断层信息运算部0011基于由调相加法部0008生成的RF信号帧数据来构成断层图像。三维数据存储部0012将由断层信息运算部0011构成的断层图像存储多个。
[0037]任意剖面图像创建部0013基于断层图像的获取形状来创建剖面图像。三维座标变换部0014基于断层图像的获取形状进行三维座标变换，生成亮度体数据，并存放至体数据存储部0015。三维图像处理部0016使用体数据存储部0015中所存放的亮度体数据来创建照度体数据。
[0038]斜率运算部0019使用体数据存储部0015中所存放的亮度体数据来创建斜率体数据。投影处理部0018使用照度体数据、亮度体数据、以及斜率体数据来进行绘制处理，从而生成三维图像。另外，投影处理部0018可以从亮度体数据以及照度体数据来创建三维图像。图像合成部0017将由投影处理部0018生成的三维图像、与由任意剖面图像创建部0013创建的剖面图像进行合成。显示部0009对由图像合成部0017创建的显示图像进行显示。
[0039]接下来，说明三维数据的处理。超声波探头0002与超声波的收发同时地，能一边二维地切换收发方向，一边例如沿0、Φ的2个轴来进行计测。断层信息运算部0011基于控制部0003中的设定条件，输入从调相加法部0008输出的RF信号帧数据，并进行增益校正、日志压缩、检波、轮廓强调、平滑化处理等的信号处理，从而构成二维断层数据。
[0040]三维数据存储部0012具有将断层信息运算部0011的输出数据即二维断层数据基于相当于获取位置的收发方向而存储多个的功能。例如，将根据在深度方向上进行了采样后的时间序列的超声波数据在O方向上进行收发后的计测结果而创建的二维断层图像，在与O方向正交的Φ方向上进行驱动而获取多张，并将与Φ建立了关联的多个二维断层数据作为三维断层数据进行存储。
[0041]三维座标变换部0014使用三维数据存储部0012中所存储的三维断层数据，基于获取位置(深度、0、Φ)来对空间上的座标进行三维座标变换，生成亮度体数据，并存放至体数据存储部0015。
[0042]任意剖面图像创建部0013使用三维数据存储部0012中所存储的三维断层数据，基于获取位置(深度、0、Φ)，来创建由控制部0003以及操作部0004设定的三维空间上的任意的平面中的任意剖面图像。
[0043]三维图像处理部0016基于体数据存储部0015中所存放的亮度体数据来创建照度体数据。斜率运算部0019基于体数据存储部0015中所存放的亮度体数据，来创建算出了各体素座标中的视线方向的斜率的体数据。投影处理部0018使用照度体数据和亮度体数据进行绘制处理，来生成三维图像。
[0044]任意剖面图像存储部0020对由任意剖面图像创建部0013创建的多个剖面图像进行存储。在本实施方式中，任意剖面图像存储部0020存储任意的剖面(操作者所观察的剖面)以及与该剖面平行且等间隔的剖面图像的剖面数据。
[0045]图2是表示任意剖面图像存储部0