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 1JP 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。
附图说明 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)。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 n 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 “n” 。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 “n” 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 “n” 、 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 n 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]
αouti ＝ αini+(1-αini)×αi
Couti ＝ Cini+(1-αini)×αi×Ci
αouti ： 第 i 个不透明度的输出
αini ： 第 i 个不透明度的输入
αi ： 第 i 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 ： ボクセル ) 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 24 ； 和对从弹性图像构成部 24 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 28。
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 “n” 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 “n” 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 “n” 、 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 “n” 的 RF 信号 帧数据， 接着在存储介质 201 中存储帧数 “n-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 n 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 M×M 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 29 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 29 测量 出的压力为 P(X)， 则形变 ΔS(X) 能通过对 L(X) 进行空间微分来计算， 所以使用 ΔS(X) ＝ ΔL(X)/ΔX 这样的式子就能求出形变 ΔS(X)。此外， 弹性率的杨氏模量 (Young’ s modulus)Ym(X) 可通过 Ym ＝ (ΔP(X))/ΔS(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 24 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 24 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 26 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” ～ “n” 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 24、 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 26 存储一连串的帧数 “1” ～ “n” 的二维弹性图像数据。图 5 是表示产生帧数 “1” ～ “n” 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” ～ “n” 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 26 中存储帧数 “1” ～ “n” 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” ～ “n” 的 RF 信号帧数据改写为在 A 方向上重新扫描的帧数 “1” ～ “n” 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” ～ “n” 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 26 中存储帧数 “1” ～ “n” 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 26 中顺序存储帧数 “1” ～ “n” 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 26 中的 n 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 28 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]
αouti ＝ αini+(1-αini)×αi
Eouti ＝ Eini+(1-αini)×αi×Ei
αouti ： 第 i 个不透明度的输出
αini ： 第 i 个不透明度的输入
αi ： 第 i 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 28， 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 28 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) ＝
α×( 彩色三维弹性图像数据 R)+(1-α)×( 黑白三维断层图像数据 R)
( 合成图像数据 G) ＝
α×( 彩色三维弹性图像数据 G)+(1-α)×( 黑白三维断层图像数据 G)
( 合成图像数据 B) ＝
α×( 彩色三维弹性图像数据 B)+(1-α)×( 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” ～ “n” 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” ～ “n” 的 RF 信号帧数据。 图 8 是表示产生帧数 “1” ～ “n” 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” ～ “n” 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” ～ “n” 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” ～ “n” 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” ～ “n” 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” ～ “n” 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 26 存储 一连串的帧数 “1” ～ “n” 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 26 中的 n 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 28 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 28 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 “n” 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” ～ “n” 的 RF 信号帧数据相同帧数 “1” ～ “n” 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” ～ “n” 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 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， 二维弹性图像存储部 26 存储一连串的帧数 “1” ～ “n” 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 26 中的 n 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 28 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 28 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 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 ； 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” ～ “n” 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 24 ； 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” ～ “n” 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 息。
[ 数学式 4]
αouti ＝ αini+(1-αini)×αi
Couti ＝ Cini+(1-αini)×αi×Ci
Eouti ＝ Eini+(1-αini)×αi×Ei
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 (B) 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 28 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 28 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]
αouti ＝ αini+(1-αini)×αi+βi
Eouti ＝ Eini+(1-αini)×Ei
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 ～ n 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 24、 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 26 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 26 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 26 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 26 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 26 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 28， 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 28， 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” ～ “n” 的黑白三维断层图像和从三维弹性图像构成部 28 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。