超聲波診斷裝置以及超聲波三維圖像創(chuàng)建方法
【技術領域】
[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)生成三維投影像 的超聲波診斷裝置。
【背景技術】
[0002] 超聲波診斷裝置用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 與生物體組織的結(jié)構(gòu)相應的超聲波的反射回波信號，例如構(gòu)成超聲波斷層像（B模像）等的 斷層圖像而在診斷用途中顯示。
[0003] 在收集三維超聲波數(shù)據(jù)的情況下，對自動或手動使探頭在短軸方向上掃描而得到 的三維數(shù)據(jù)進行坐標變換后，在視線方向上重構(gòu)超聲波圖像數(shù)據(jù)，創(chuàng)建三維圖像，由此來觀 察對象物的表面，這樣的技術變得普通。
[0004] 另外，當前，實時地實施這些信號處理、顯示運動的三維圖像的被稱作實時3D或 4D的技術變得普通。
[0005] 這些三維圖像在表面形狀的描出能力上卓越，在過去難以從顯示1個截面的超聲 波斷層像進行診斷的皮膚上的裂縫（唇裂、上顎裂等）的疾患的診斷中是有效的。
[0006] 但是，超聲波的圖像由于斑點噪聲等超聲波特有的假象信號較多，因此雖然通過 平滑化處理等來使畫質(zhì)提升，但通過平滑化處理會使邊界變得連續(xù)，還有將皮膚上的裂縫 顯示得連續(xù)這樣的相反效果。
[0007] 作為解決該問題的方法，有如下圖像處理裝置（例如參考專利文獻1):在能進行 三維圖像顯示的圖像處理裝置中，兼顧檢查對象物的結(jié)構(gòu)把握和表面形狀的提取，能得到 良好的畫質(zhì)的合成三維圖像。
[0008] 先行技術文獻
[0009] 專利文獻
[0010] 專利文獻I : JP特開2006-130071號公報
[0011] 發(fā)明的概要
[0012] 發(fā)明要解決的課題
[0013] 但是，在現(xiàn)有的超聲波診斷裝置（圖像處理裝置）中，雖然能通過兼顧檢查對象物 的結(jié)構(gòu)把握和表面形狀的提取來得到良好的畫質(zhì)，但不能像光學照片那樣在體繪制法中設 定光源，得到以陰影等來提升真實性的圖像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的問題而提出，目的在于提供一種超聲波診斷裝置，通過表 現(xiàn)組織中的光的行為（漏出、吸收、散射、反射等）來再現(xiàn)組織背部的陰影、在皮膚的裂縫產(chǎn) 生的局部的陰影，創(chuàng)建表現(xiàn)了光的漏出、吸收等所帶來的陰影效果的三維圖像。
[0015] 用于解決課題的手段
[0016] 本發(fā)明的超聲波診斷裝置基于亮度體數(shù)據(jù)顯示對象物的三維圖像，特征在于，具 備：光源信息設定部，其設定表征在三維空間中設定的光源的特性的光源數(shù)據(jù)；光學特性 設定部，其設定表征所述亮度體數(shù)據(jù)相對于所述光源的光學特性的權重系數(shù)；照度運算部， 其基于所述光學數(shù)據(jù)以及所述權重系數(shù)來算出與所述亮度體數(shù)據(jù)的坐標相應的位置的照 度，基于算出的所述照度來創(chuàng)建照度體數(shù)據(jù)；和投影處理部，其根據(jù)所述亮度體數(shù)據(jù)以及所 述照度體數(shù)據(jù)創(chuàng)建所述三維圖像。
[0017] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能提供創(chuàng)建表現(xiàn)光的漏出、吸收等所帶來的陰影效果的三維圖像的 超聲波診斷裝置。
[0018] 發(fā)明的效果
[0019] 本發(fā)明基于光學數(shù)據(jù)以及權重系數(shù)來算出與亮度體數(shù)據(jù)的坐標相應的位置的照 度，基于算出的照度來創(chuàng)建照度體數(shù)據(jù)，由此能創(chuàng)建表現(xiàn)光的漏出、吸收等所帶來的陰影效 果的三維圖像。
【附圖說明】
[0020] 圖1是表示本實施方式所涉及的超聲波診斷裝置的一例的框圖。
[0021] 圖2是表示三維圖像處理部的一例的框圖。
[0022] 圖3是示意性地表征亮度體數(shù)據(jù)和光源的位置關系的概念圖。
[0023] 圖4是表示照度運算部的構(gòu)成的一例的框圖。
[0024]圖5是表示規(guī)定權重系數(shù)的二維權重系數(shù)表的一例的圖。
[0025] 圖6是對本實施方式的三維圖像的特征進行說明的圖。
[0026] 圖7是表示本實施方式中的顯示例的圖。
[0027] 圖8是表示與本實施方式的變形例相關的三維圖像處理部的框圖。
[0028] 圖9是表征本實施方式的變形例的照度運算的概念圖的圖。
[0029] 圖10是表示照度補正部的構(gòu)成的一例的框圖。
[0030] 圖11是表示與本實施方式的其它變形例相關的二維卷積處理部的框圖。
[0031] 圖12是表示顯示部顯示色圖這一情況的圖。
[0032] 圖13是表示色圖的選擇方法的示例的圖。
[0033] 圖14是表示色圖的選擇方法的其它示例的圖。
【具體實施方式】
[0034] 以下使用附圖來說明本發(fā)明的實施方式的超聲波診斷裝置。圖1是表示本實施方 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)相加法運算部0008、 顯示部0009、斷層信息運算部0011、三維數(shù)據(jù)存儲部0012、任意截面圖像創(chuàng)建部0013、三維 坐標變換部0014、體數(shù)據(jù)存儲部0015、三維圖像處理部0016、圖像合成部0017、投影處理部 0018、以及梯度運算部0019,基于亮度體數(shù)據(jù)顯示對象物的三維圖像。另外，在超聲波診斷 裝置0001連接超聲波探頭0002。
[0035] 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配設多個 振子而形成，具有經(jīng)由振子向被檢測體0010收發(fā)超聲波的功能。超聲波探頭0002由呈矩 形或扇形的多個振子構(gòu)成，在與多個振子的排列方向正交的方向上使振子機械式振動或手 動使振子移動，能三維地收發(fā)超聲波。超聲波探頭0002也可以二維排列多個振子，電子地 控制超聲波的收發(fā)。
[0036] 控制部0003控制超聲波診斷裝置0001以及超聲波探頭0002的各構(gòu)成要素。操 作部0004對控制部0003進行各種輸入。操作部0004具備鍵盤或軌跡球等。
[0037] 發(fā)送部0005經(jīng)由超聲波探頭0002對被檢測體0010空開恒定的時間間隔反復發(fā) 送超聲波。發(fā)送部0005驅(qū)動超聲波探頭0002的振子來生成用于使超聲波產(chǎn)生的發(fā)射脈沖。 發(fā)送部0005具有將發(fā)送的超聲波的收斂點設定在某深度的功能。接收部0006接收從被檢 測體0010反射的反射回波信號。接收部0006以給定的增益放大在超聲波探頭0002接收 到的反射回波信號，來生成RF信號即接收信號。收發(fā)控制部0007控制發(fā)送部0005和接收 部 0006。
[0038] 調(diào)相加法運算部0008對在接收部0006接收到的反射回波進行調(diào)相加法運算。調(diào) 相加法運算部0008控制在接收部0006放大的RF信號的相位，對1個或多個收斂點形成超 聲波束來生成RF信號幀數(shù)據(jù)（相當于RAW數(shù)據(jù)）。斷層信息運算部0011基于在調(diào)相加法 運算部0008生成的RF信號幀數(shù)據(jù)來構(gòu)成斷層圖像。三維數(shù)據(jù)存儲部0012存儲多個在斷 層信息運算部0011中構(gòu)成的斷層圖像。
[0039] 任意截面圖像創(chuàng)建部0013基于斷層圖像的取得形狀創(chuàng)建任意截面圖像。三維坐 標變換部0014基于斷層圖像的取得形狀進行三維坐標變換，生成亮度體數(shù)據(jù)，容納在體數(shù) 據(jù)存儲部0015。三維圖像處理部0016使用容納在體數(shù)據(jù)存儲部0015的亮度體數(shù)據(jù)來創(chuàng)建 照度體數(shù)據(jù)。
[0040] 梯度運算部0019使用容納在體數(shù)據(jù)存儲部0015的亮度體數(shù)據(jù)來創(chuàng)建梯度體數(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)、和梯度體數(shù)據(jù)來進行繪制處理，生成三 維圖像。另外，投影處理部0018也可以根據(jù)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將在投影處理部0018生成的三維圖像、和在任意截面圖像創(chuàng)建部0013創(chuàng) 建的任意截面圖像合成。顯示部0009顯示在圖像合成部0017創(chuàng)建的顯示圖像。
[0041] 接下來說明三維數(shù)據(jù)的處理。超聲波探頭0002能在超聲波的收發(fā)的同時，一邊二 維地切換收發(fā)方向一邊例如沿9、巾這2個軸進行測量。斷層信息運算部0011基于控制 部0003中的設定條件被輸入從調(diào)相加法運算部0008輸出的RF信號幀數(shù)據(jù)，進行增益補 正、日志壓縮、檢波、輪廓強調(diào)、平滑化處理等的信號處理，構(gòu)成二維斷層數(shù)據(jù)。
[0042] 三維數(shù)據(jù)存儲部0012具有基于相當于取得位置的收發(fā)方向來存儲多個斷層信息 運算部0011的輸出數(shù)據(jù)即二維斷層數(shù)據(jù)的功能。例如，將根據(jù)在深度方向上進行了采樣后 的時間序列的超聲波數(shù)據(jù)在0方向上進行收發(fā)后的計測結(jié)果而創(chuàng)建的二維斷層圖像，在 與0方向正交的巾方向上進行驅(qū)動而獲取多張，并將與巾建立了關聯(lián)的多個二維斷層數(shù) 據(jù)作為三維斷層數(shù)據(jù)進行存儲。
[0043] 三維坐標變換部0014使用存儲在三維數(shù)據(jù)存儲部0012的三維斷層數(shù)據(jù)，基于取 得位置（深度，0，9 )在空間上的坐標進行三維坐標變換，生成亮度體數(shù)據(jù)，容納在體數(shù)據(jù) 存儲部0015。
[0044] 任意截面圖像創(chuàng)建部0013使用存儲在三維數(shù)據(jù)存儲部0012的三維斷層數(shù)據(jù)，基 于取得位置（深度，9，9)來創(chuàng)建由控制部〇〇〇3以及操作部0004設定的三維空間上的任 意的平面中的任意截面圖像。
[0045] 三維圖像處理部0016基于容納在體數(shù)據(jù)存儲部0015的亮度體數(shù)據(jù)來創(chuàng)建照度體 數(shù)據(jù)。梯度運算部0019基于容納在體數(shù)據(jù)存儲部0015的亮度體數(shù)據(jù)來創(chuàng)建算出了各體素 坐標中的視線方向的梯度的體數(shù)據(jù)。
[0046] 接下來說明三維圖像處理部0016的處理。三維圖像處理部0016是本實施方式所 涉及的超聲波診斷裝置0001中特征