專利名稱：超聲波診斷裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種超聲波診斷裝置，特別涉及身體標記和探測器標記的顯示。
背景技術：
超聲波診斷裝置具有在顯示設備的屏幕上顯示“身體標記(身體表征)”和“探測器標記(探測器表征)”的功能，“身體標記(身體表征)”和“探測器標記(探測器表征)”與超聲波圖像(活組織的圖像，或活體圖像)一起作為參考圖像。身體標記通常是一個簡單的二維圖形，示意性地代表活體內的一個局部形狀。用戶可操作設備選擇與被診斷的身體局部相對應的一個特定身體標記，這是利用超聲波從事先準備的多個身體標記中選擇的。身體標記顯示在活體圖像附近。在超聲波診斷過程中為了識別探測器的位置和方向，探測器標記被與身體標記相重疊地顯示。探測器標記通常是簡單的線或簡單的框的圖像。用戶可自由地在身體標記上設定探測器標記的位置和方向。這些標記對于在顯示屏幕上或在檢查報告上識別獲得的活體圖像部分是重要的信息。
在相關技術中，當身體標記和探測器標記與當前獲得的活體圖像一起顯示時，如標記選擇和標記定位等的用戶操作是必要的。在相關技術中，通過從儲存接收數(shù)據(jù)的電影存儲器中讀取接收到的數(shù)據(jù)，可以重放和顯示靜態(tài)圖像和動態(tài)圖像。同樣在這一結構中，必須重復進行如標記選擇和標記定位等的用戶操作。這些操作對于用戶來說是復雜的。另外，有一個缺點是難以適當?shù)卦O定探測器標記。
日本專利公開的出版物第2000-201926號公布了一個裝置，其中，可以顯示三維身體標記和三維探測器標記。在這一裝置中，當用戶改變探測器標記的位置時，身體標記的顯示內容自動地變化，以使探測器的位置處于身體標記的中心位置。日本專利公開的出版物第2001-017433號還公布了一個裝置，其中，可以顯示三維身體標記和三維探測器標記。在這一裝置中，可以產生從用戶利用輸入單元指定的觀察方向看到的身體標記和探測器標記?；谠诨铙w與該探測器之間的實際位置關系，探測器標記顯示在身體標記的適當位置上。在這種情況下，利用磁傳感器(參考日本專利公開出版物第2001-017433號的0025段)測量實際位置關系。
但是，這些參考沒有公布當顯示接收到的數(shù)據(jù)時用于自動顯示身體標記和探測器標記的技術。另外，除了探測器標記的位置之外，這些參考沒有公布探測器標記的定向的自動確定。

發(fā)明內容
本發(fā)明有利地提供一種超聲波診斷裝置，當獲得接收到的數(shù)據(jù)時，在重放接收到的數(shù)據(jù)過程中自動產生代表測量條件的一個參考圖像。
本發(fā)明有利地提供一種超聲波診斷裝置，該裝置在顯示身體標記和探測器標記過程中可以降低用戶的負擔。
本發(fā)明有利地提供一種超聲波診斷裝置，該裝置可以顯示精確反映實際測量條件的身體標記和探測器標記。
(1)根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種超聲波裝置，它包括一個發(fā)送并接收超聲波以及輸出接收到的數(shù)據(jù)的探測器；一個坐標測量單元，該單元測量探測器的空間位置和方向中的至少一個并且輸出代表測量結果的坐標數(shù)據(jù)；一個存儲接收到的數(shù)據(jù)以及與接收到的數(shù)據(jù)相關的坐標數(shù)據(jù)的存儲單元；一個讀取控制器單元，該單元從存儲單元讀取接收到的數(shù)據(jù)以及與接收到的數(shù)據(jù)相關的坐標數(shù)據(jù)；一個活體圖像發(fā)生器單元，它基于讀取的接收到的數(shù)據(jù)產生一個活體圖像；一個參考圖像發(fā)生器單元，它基于讀取的接收到的數(shù)據(jù)產生一個參考圖像；和一個顯示單元，用來顯示活體圖像和參考圖像。
利用該結構，可以獲得代表探測器的空間位置和方向的至少一個的坐標數(shù)據(jù)。坐標數(shù)據(jù)最好是既代表探測器的空間位置又代表探測器的方向的數(shù)據(jù)。當存儲接收到的數(shù)據(jù)時，與接收到的數(shù)據(jù)相關的坐標數(shù)據(jù)也被存儲。當讀取接收到的數(shù)據(jù)時，與接收到的數(shù)據(jù)相關的相對應的坐標數(shù)據(jù)也被讀取。當重放和顯示活體圖像時，基于坐標數(shù)據(jù)所產生的參考圖像與活體圖像一起被顯示。通過觀察參考圖像，可以容易地識別出坐標數(shù)據(jù)的內容，就是說，當?shù)玫浇邮盏降臄?shù)據(jù)時識別出測量條件(例如，有關活體的探測器位置和探測器方向)。在這種方式中，因為在重放接收到的數(shù)據(jù)過程中可以顯示參考圖像，而不需要復雜的設定，因此能夠降低或去掉用戶的負擔，并準確地知道測量條件。
在上述結構中，例如，探測器可以是用于測量二維數(shù)據(jù)的探測器，或用于測量三維數(shù)據(jù)的探測器。作為坐標測量單元，最好是利用如下文描述的一個磁場測量系統(tǒng)。例如，可替換地，也可以利用機械測量系統(tǒng)、光學測量系統(tǒng)、利用電波的測量系統(tǒng)或利用超聲波的測量系統(tǒng)作為坐標測量單元。活體圖像最好是二維或三維超聲波圖像。參考圖像最好是二維或三維圖形圖像。參考圖像可以是數(shù)字攝影圖像?；铙w圖像和參考圖像最好是在單一的屏幕上顯示。可替換地，還能夠在主顯示器上顯示活體圖像和參考圖像，其它圖像在輔助顯示器上顯示。接收到的數(shù)據(jù)典型地被管理在波束、幀或卷的單元中?？傊唤M坐標數(shù)據(jù)與一組接收到的數(shù)據(jù)相關?？商鎿Q地，還能夠將一組坐標數(shù)據(jù)與多個接收到的數(shù)據(jù)組相關聯(lián)，或將多個坐標數(shù)據(jù)組與一組接收到的數(shù)據(jù)相關聯(lián)。存儲單元最好是大容量存儲設備，如半導體存儲器和硬盤驅動器。存儲單元最好具有如電影存儲器的功能。在接收到的數(shù)據(jù)被轉換為用于顯示的視頻信號之前，存儲單元存儲接收到的數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，最好是在超聲波診斷裝置中，參考圖像包含身體標記(身體表征)和顯示成與身體標記相重疊的探測器標記(探測器表征)。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，最好是在超聲波診斷裝置中，身體標記是一個三維身體標記，并且探測器標記是一個三維探測器標記。三維身體標記是示意性地代表活體一部分的三維圖像。三維探測器標記是示意性地代表探測器的三維圖像。作為產生標記(身體標記和探測器標記)的方法，可以使用各種方法，例如，如選擇提前準備的多個標記之一的方法，在必要時通過軟件處理而產生標記的方法，或這些方法的組合?？商鎿Q地，能夠利用一種結構，其中探測器位置自動地被識別，探測器方向由人工來設定；或一種結構，其中探測器位置由人工來設定，探測器方向被自動地識別。每個標記可以是單色圖像或彩色圖像。
身體標記可能是二維圖像，在這種情況下，它也可能是線條圖。探測器標記可能被表示為模擬探測器的近似形狀的模型，或可以是一個符號，如代表探測器所接觸的位置(和/或方向)的箭頭或框。可替換地，探測器標記可以是準確地表示實際探測器的三維圖像?；趯嶋H所使用的探測器的類型，可以選擇探測器標記的類型。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，最好是，在超聲波診斷裝置中三維探測器標記顯示在三維身體標記上，其位置根據(jù)坐標數(shù)據(jù)來確定。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，最好是，在超聲波診斷裝置中三維探測器標記顯示在三維身體標記上，其方向是基于坐標數(shù)據(jù)來確定。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，最好是，在超聲波診斷裝置中存儲單元還存儲作為身體標記類型的信息的身體標記類型信息，以及作為探測器標記類型的信息的探測器標記類型信息，在產生參考圖像的過程中身體標記類型信息和探測器標記類型信息被提供，參考圖像的產生是基于這些信息。利用這一結構，身體標記的類型和探測器標記的類型在所讀取(重放)接收到的數(shù)據(jù)過程中是被自動地識別，可以產生(或選擇)適當?shù)纳眢w標記和探測器標記。當獲得接收到的數(shù)據(jù)或接收到的數(shù)據(jù)從診斷項目被自動地識別時，用戶可以選擇身體標記的類型。同樣，當接收到的數(shù)據(jù)被獲得或基于獲得的探測器類型數(shù)據(jù)而被自動地識別時，用戶可以選擇探測器的類型。還能夠在重放圖像時，如有必要，允許用戶選擇身體標記類型和探測器標記類型。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，最好是，在超聲波診斷裝置中坐標測量單元包括設置在探測器和預定的固定位置中的一個上的磁場發(fā)生器，設置在探測器和預定的固定位置中的另一個上的磁傳感器，和基于磁傳感器的輸出信號計算坐標數(shù)據(jù)的坐標數(shù)據(jù)計算器。總體上，較小尺寸的磁傳感器設置在探測器的內部，或是設置在探測器的外部，較大尺寸的磁場發(fā)生器設置在靠近一張床的預定固定位置。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，最好是在超聲波診斷裝置中進一步包括一個圖像記錄單元，它記錄包含活體圖像和參考圖像的圖像。作為記錄單元，例如，可以利用把圖像記錄到如VTR和CD-ROM等電子記錄介質的系統(tǒng)，通過攝影記錄圖像的系統(tǒng)，以及通過在紙上打印記錄圖像的系統(tǒng)。
最好是在坐標測量之前進行校準，以定義反映對象的大小和方向的坐標系統(tǒng)。在校準時，執(zhí)行操作來調節(jié)身體標記的大小和范圍以與對象的實際大小和范圍相適應。作為這一過程的結果，可以產生準確反映探測器(實際測量部分)在對象上的位置的參考圖像。在校準時，最好使用一種方法，其中在探測器的發(fā)送/接收表面上的中心位置順序接觸進行校準的對象的多個部分，以進行設定校準，以及被測量對象的大小(可替換地，也可以利用日本專利申請第2002-218497號所描述的方法，在本發(fā)明申請日本專利申請時，日本專利申請第2002-218497號還沒有公開)。
(2)根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種超聲波診斷裝置，它包括一個便攜式探測器，該探測器通過與對象接觸并使用超聲波束重復掃描來輸出接收到的每一幀的數(shù)據(jù)；一個坐標測量單元，它包括設置在探測器上的磁傳感器和一個設置在靠近對象的預定固定位置的磁場發(fā)生器，其中坐標測量單元實時地測量探測器的空間位置和方向，并且輸出代表測量結果的坐標數(shù)據(jù)；一個存儲接收到的數(shù)據(jù)的電影存儲器；一個存儲與接收到的數(shù)據(jù)相關的坐標數(shù)據(jù)的坐標數(shù)據(jù)表；一個讀取控制器，當重放數(shù)據(jù)時它從電影存儲器讀取接收到的數(shù)據(jù)，以及當重放數(shù)據(jù)時從坐標數(shù)據(jù)表讀取與所讀取的接收到的數(shù)據(jù)相關的坐標數(shù)據(jù)；一個活體圖像發(fā)生器單元，它基于讀取的接收到的數(shù)據(jù)產生活體圖像；一個參考圖像發(fā)生器單元，它基于所讀取的接收到的數(shù)據(jù)產生包括身體標記和探測器標記的參考圖像；和一個顯示單元，它同時顯示活體圖像和參考圖像。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，最好是在超聲波診斷裝置中，接收數(shù)據(jù)的序列是順序地從電影存儲器讀取以顯示作為動態(tài)圖像的活體圖像序列；以及，對應于接收到數(shù)據(jù)序列的坐標數(shù)據(jù)序列是順序地從坐標數(shù)據(jù)表讀取，以與連續(xù)的活體圖像一起顯示作為動態(tài)圖像參考圖像的序列。
在下文描述的本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，可以自動地顯示參考圖像(身體標記和探測器標記)，其示意性地代表從電影存儲器中重放靜態(tài)圖像或動態(tài)圖像時的過去的實際測量條件。利用這一結構，不需要復雜的用戶操作。另外，因為當獲得活體圖像時的實際測量條件可以被準確地重新創(chuàng)建，可能從活體圖像提供對于疾病診斷的有用信息。


基于下面附圖，將詳盡描述本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，其中圖1是一個方框圖，表示根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的超聲波診斷裝置的總體結構；圖2是一個圖表，表示在圖1中所示的坐標數(shù)據(jù)表的特殊結構的示例；圖3是解釋參考圖像產生過程的一個概念圖；圖4是一個示意圖，用于解釋通過校準所定義的一個坐標系統(tǒng)；和圖5是一個示意圖，用于解釋參考圖像和活體圖像的同時顯示。
具體實施例方式
現(xiàn)在將描述本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例(下文簡稱為“實施例”)。
圖1是一個方框圖，表示根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的超聲波診斷裝置的總體結構。
探測器10是一個便攜式設備，用于發(fā)送和接收超聲波。探測器10具有包括多個傳感器元件的一個傳感器陣列，圖1示例性地表示出傳感器元件的結構。傳感器陣列產生一個超聲波束B，通過利用超聲波束B進行電子掃描，產生一個二維掃描平面S。作為電子掃描的方法，例如可以利用一個電子扇形掃描系統(tǒng)或一個電子線性掃描系統(tǒng)。也可以提供在探測器10中的一個2D(二維)傳感器陣列，以形成一個3D(三維)數(shù)據(jù)獲取空間。
作為測量坐標的工具，根據(jù)本實施例的超聲波診斷裝置包括一個磁場發(fā)生器14、一個磁傳感器12和一個坐標計算器單元16。在圖1所示的結構中，在預定的固定位置提供了磁場發(fā)生器14，如在病人所處的一張床(未標出)附近的位置。另一方面，在圖1的示例性的結構中的探測器10上提供了磁傳感器12。更具體地說，磁傳感器12存放并位于探測器10中的樹脂容器內。各種設備可以被用作磁場發(fā)生器14和磁傳感器12，只要這些設備可以測量探測器10的三維位置和三維方向。例如，磁場發(fā)生器14提供的磁場發(fā)生器線圈對應于三個軸，該三個軸彼此垂直。這三個線圈以時間分割的方式來驅動。例如，磁傳感器12包括三個磁場檢測器線圈，這些線圈被設置成對應于三個軸，而三個軸彼此垂直。坐標計算器單元16基于從磁傳感器14輸出的線圈的輸出信號計算探測器10的空間位置(x，y，z)和探測器10相對于軸的旋轉角(α，β，γ)。坐標測量技術自身是一項已知的技術。坐標系統(tǒng)的組件的定義可以不同于以上所描述的那些組件。
探測器10通過電纜18連接到本裝置的主系統(tǒng)上。就是說，本實施例中的探測器10是便攜式的，一般可用于與對象的身體的表面相接觸。可替換地，還能夠是使用插入到身體的孔中，如食道的探測器10。
現(xiàn)在將描述本裝置主系統(tǒng)的結構。發(fā)送器單元20功能為傳輸波束形成器。發(fā)送器單元20在控制器單元38的控制下向多個換能器元件發(fā)送多個傳輸信號，對該傳輸信號進行一個延遲處理。接收器單元22功能為一個接收波束形成器。在控制器單元38的控制下，接收器單元22對多個換能器元件輸出的多個接收信號進行相位調整和求和處理。
對信號處理器單元24進行一些處理，如對接收器單元22輸出的相位調整后和求和后的接收信號進行檢測和對數(shù)壓縮。這些處理可替換地被施于下文將進行描述的存儲單元26下游。在這一結構中，一個RF信號被存儲在存儲單元26中。在坐標被轉換之前，接收信號(接收的信號)被存儲單元26存儲?？商鎿Q地，還能夠在坐標被轉換之后在存儲單元26中存儲接收信號。
在本實施例中，存儲單元具有一個電影存儲器(cine-memory)26和一個坐標數(shù)據(jù)表30。電影存儲器28存儲以時間序列輸入的多個幀的數(shù)據(jù)。電影存儲器28具有類似于環(huán)形緩沖器的存儲結構。電影存儲器28通常存儲從最近的幀到預定時間之前幀的連續(xù)接收數(shù)據(jù)。如已經知道的，當用戶施加一個停止操作時，超聲波的傳輸和接收被中止。在這一點，電影存儲器28存儲的內容被凍結。當超聲波圖像被實時地顯示時，可以利用這樣的結構，其中信號處理器單元24輸出的接收到的數(shù)據(jù)被臨時存儲在電影存儲器28中，接收到的數(shù)據(jù)立即從電影存儲器28讀取?？商鎿Q地，還能夠把信號處理器單元24輸出的接收數(shù)據(jù)直接輸出到后面將描述的圖像發(fā)生器單元32，同時，在電影存儲器28存儲接收到的數(shù)據(jù)。
坐標數(shù)據(jù)表30是一個存儲多個坐標數(shù)據(jù)的表，多個坐標數(shù)據(jù)與存儲在電影存儲器28中的接收到的數(shù)據(jù)相關。當特定的接收到的數(shù)據(jù)存儲在電影存儲器28時，與接收到的數(shù)據(jù)相關的坐標數(shù)據(jù)存儲在坐標數(shù)據(jù)表30。坐標數(shù)據(jù)代表當獲得接收到的數(shù)據(jù)時的探測器10的位置和方向。在本實施例中，一項坐標數(shù)據(jù)與一項接收到的數(shù)據(jù)相關并與其一起存儲。因此，類似于電影存儲器28，坐標數(shù)據(jù)表30還具有類似于環(huán)形緩沖器的存儲結構。
在電影存儲器28內的接收數(shù)據(jù)的管理單元可以是，例如波束、幀、或卷。在坐標數(shù)據(jù)表30中的坐標數(shù)據(jù)的管理單元也可以是如波束、幀、或卷等類似于接收數(shù)據(jù)的管理單元的一個單元。在本實施例中，接收數(shù)據(jù)與坐標數(shù)據(jù)之間的相關性與組成多個波束的幀作為管理單元來管理?？商鎿Q地，在該結構中，一個坐標數(shù)據(jù)可以與多個接收到的數(shù)據(jù)相關。可替換地，多個坐標數(shù)據(jù)可以與一個接收到的數(shù)據(jù)相關。在本實施例中，坐標數(shù)據(jù)可形成一組x、y、z和α、β、γ的參數(shù)值，如上文所描述的。在這些參數(shù)中，例如，已知的值或定值的測量和存儲可以被忽略。可替換地，且可能的是，利用六個參數(shù)值中產生參考圖像所必需的最合適參數(shù)值來形成坐標數(shù)據(jù)。在任何情況下，因為坐標數(shù)據(jù)與接收到的數(shù)據(jù)相關并一起存儲，當重放接收到的數(shù)據(jù)時，可以利用與接收到的數(shù)據(jù)相關的坐標數(shù)據(jù)，如下文將描述的。就是說，本實施例的優(yōu)勢是，利用坐標數(shù)據(jù)，身體標記和探測器標記可以自動產生和顯示。通過下文將進行描述的控制器單元38，可執(zhí)行到存儲單元26的寫入數(shù)據(jù)控制以及從存儲單元26讀取數(shù)據(jù)的控制。還能夠與接收到的數(shù)據(jù)一起在電影存儲器28中存儲心電圖信號。
圖像發(fā)生器單元32是基于接收數(shù)據(jù)產生作為活體圖像的超聲波圖像的工具，例如，圖像發(fā)生器單元32具有數(shù)字掃描轉換器(DSC)。在本實施例中，產生二維超聲波圖像(組織的圖像和血流的圖像，等等)?？商鎿Q地，可以產生三維圖像或一個M模式圖像或多普勒波形圖像。
顯示處理器單元34合成圖像數(shù)據(jù)以作為圖像發(fā)生器單元32輸出的活體圖像和下文將予以描述的圖形發(fā)生器單元42輸出的圖形數(shù)據(jù)，并輸出代表合成圖像的數(shù)據(jù)。顯示處理器單元34輸出的圖像數(shù)據(jù)被送到顯示單元36。包括活體圖像和圖形圖像的合成圖像在顯示單元36的屏幕上顯示。
顯示單元36可替換地由兩個顯示設備形成(主顯示設備和輔助顯示設備)。在這一結構中，活體圖像可以顯示在兩個顯示設備中的一個上，圖形圖像可以顯示在兩個顯示設備中的另一個上。合成的圖像可以被記錄在如VTR和CD-ROM等的記錄介質、打印在紙張上、或作為圖片獲取。由于合成的圖像包含參考圖像，因此能夠與活體圖像一起記錄參考圖像。
控制器單元38具有執(zhí)行軟件指令的一個CPU?？刂破鲉卧?8控制圖1中所示結構的操作，尤其是，給圖形發(fā)生器單元42提供一個圖形產生條件，該圖形發(fā)生器單元42基本上是由軟件形成的。
控制器單元38具有校準功能，這里所述的實施例是在校準執(zhí)行單元40內。在測量之前執(zhí)行校準過程，通過識別對象中的坐標系統(tǒng)，以把身體標記的比例或尺寸與對象的實際比例或實際大小相調整(適應)。
現(xiàn)在描述校準的一個具體的實例。在本實施例中，由用戶操作，探測器10的發(fā)送/接收表面的中心位置與形成在對象上的多個特定位置相接觸以進行校準，在每個特定的位置可獲得探測器的坐標數(shù)據(jù)。然后，對象的坐標系統(tǒng)基于與多個特定位置相對應的多個坐標數(shù)據(jù)而被識別。根據(jù)該識別，可以使有關身體標記的坐標系統(tǒng)與有關對象的坐標系統(tǒng)相適應。坐標系統(tǒng)的適應包括原點的匹配、比例或尺寸的匹配等等。當對象與身體標記之間的坐標系統(tǒng)的不匹配不成為一個問題時，沒有必要采用校準過程。
當執(zhí)行如上所述的校準過程時，校準的結果從控制器單元38提供到坐標計算器單元16。在校準之后的超聲波診斷中，坐標計算器單元16基于磁傳感器12的一個輸出信號并根據(jù)通過基于校準所定義的對象的坐標系統(tǒng)計算探測器的坐標，坐標計算器單元16作為計算結果的坐標數(shù)據(jù)而輸出到存儲單元26的坐標數(shù)據(jù)表30并輸出到控制器單元38。當超聲波圖像是實時顯示時，控制器單元38接收坐標計算器單元16輸出的坐標數(shù)據(jù)。另一方面，當利用電影存儲器28重放一個圖像時，控制器38接收從坐標數(shù)據(jù)表30讀取的坐標數(shù)據(jù)。控制器38基于接收的坐標數(shù)據(jù)控制身體標記的產生和探測器標記的產生，如下文所描述的。在本實施例中，三維身體標記和三維探測器標記可以同時自動地顯示在一個實時顯示(實時顯示模式)超聲波圖像的結構中，以及利用接收到的數(shù)據(jù)重放和顯示超聲波圖像的結構中，接收到的數(shù)據(jù)存儲在作為存儲設備的電影存儲器中(重放顯示模式)。
在本實施例的一個示例中，圖形發(fā)生器單元42包括身體標記發(fā)生器單元44和探測器標記發(fā)生器單元46。這些發(fā)生器單元44和46在本實施例中基本上是由軟件實現(xiàn)的。在發(fā)生器單元44和46中，對應于由控制器單元38輸出的條件的標記是從多個事先提供的標記中選擇的，或當控制器單元38輸出條件時基于控制器單元38所輸出的條件產生一個標記。在本實施例中，身體標記發(fā)生器單元44產生單色或彩色的三維身體標記，探測器標記發(fā)生器單元46產生單色或彩色的三維探測器標記。身體標記和探測器標記可替換地是由數(shù)字相機來獲取的數(shù)字圖像。
在本實施例中，圖形發(fā)生器單元42具有實時顯示模式和重放顯示模式功能。就是說，在兩種顯示模式中，身體標記和探測器標記可以根據(jù)控制器單元38輸出的顯示條件自動地產生。包含這些標記的圖形數(shù)據(jù)被送到顯示處理器單元34。顯示處理器單元34執(zhí)行一個處理以合成活體圖像數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)，并把該處理所產生的合成圖像的數(shù)據(jù)送到顯示單元36。
更具體地，身體標記發(fā)生器單元44可以產生多種類型的身體標記。更為具體的是，身體標記發(fā)生器單元44可以產生具有對應于診斷項目、診斷部分、病人的類型和病人的身材的適當形式的三維身體標記。表明身體標記類型的信息被存儲在如下文所述的坐標數(shù)據(jù)表30中。另一方面，探測器標記發(fā)生器單元46可以產生多種類型的探測器標記。更為具體的是，探測器標記發(fā)生器單元46可以產生具有對應于探測器類型的形狀的三維探測器標記。表明探測器標記類型的信息被存儲在如下文所述的坐標數(shù)據(jù)表30中。且可能的是，允許顯示身體標記的方向(視線的方向)是可以變化的。探測器標記的位置和方向可以基于探測器的實際位置和方向適應性地設定。在顯示屏幕上，探測器標記的顯示與身體標記重疊。在該方式中，探測器的實際使用狀態(tài)在顯示屏幕上被模擬和重新創(chuàng)建。例如，為了自動地產生三維標記，可以利用已知的三維圖像構建方法，如體積透視和表面修整方法。
外部存儲設備50被連接到控制器單元38，并存儲控制器單元38的控制操作所必需的各種數(shù)據(jù)。另外，操作面板48被連接到控制器單元38。用戶利用操作面板48可設定和輸入各種參數(shù)。
圖2表示圖1中所示的坐標數(shù)據(jù)表30的一個具體實例的結構。在圖2所示例的結構中，接收到的數(shù)據(jù)在幀的單元中進行管理。具體的坐標數(shù)據(jù)30A與幀號碼相關。坐標數(shù)據(jù)由代表探測器空間位置的數(shù)據(jù)x、y、z和代表探測器方向的數(shù)據(jù)α、β、γ組成。然而，該結構僅僅是示例性的，各種形式的坐標數(shù)據(jù)可以被使用，只要坐標數(shù)據(jù)允許標記的適當顯示。
在本實施例中，坐標數(shù)據(jù)表30存儲除了坐標數(shù)據(jù)之外的身體標記類型信息30B和探測器標記類型信息30C。身體標記類型是基于醫(yī)療的信息和病人信息自動地選擇或由用戶選擇。探測器標記類型是自動地識別或由用戶來登記。因為信息30B和30C存儲在坐標數(shù)據(jù)表中，標記的類型可以，利用實時顯示模式和重放顯示模式的信息30B和30C被自動地選擇?？商鎿Q地，且能夠使用一種結構，其中，在凍結操作之后，如有必要用戶指定身體標記類型和探測器標記類型的一種或兩種。
圖3是表示參考圖像產生過程的一個概念圖。在步驟S10，執(zhí)行上文描述的校準。在校準之前或之后，在步驟S12，指定身體標記類型，在步驟S14，指定探測器標記類型。標記類型是自動地指定或由用戶指定。在步驟S16產生身體標記，在S18產生探測器標記。利用該結構，以實時顯示模式使用當前獲得的坐標數(shù)據(jù)在身體標記的適當位置和適當方向顯示探測器標記。就是說，反映實際測量狀態(tài)的情形被示意性地重新創(chuàng)建。這類似于利用電影存儲器的重放顯示模式。即在重放顯示模式中，存儲在坐標數(shù)據(jù)表的坐標數(shù)據(jù)被讀取，基于讀取的坐標數(shù)據(jù)身體標記的適當位置和適當方向顯示探測器標記。
在以上描述的步驟S18中，探測器標記根據(jù)在步驟S14指定的探測器標記類型而產生。在這一過程中，校準執(zhí)行的結果被考慮。同樣，在以上描述的步驟S16中，身體標記基于在步驟S12指定的身體標記類型而產生。在該過程中，如有必要，可以考慮校準執(zhí)行的結果和考慮坐標數(shù)據(jù)。例如，從屬于被指定的身體標記類型的多個身體標記中，根據(jù)坐標數(shù)據(jù)，選擇具體的身體標記。
在步驟S20，通過合成身體標記(圖形數(shù)據(jù))和探測器標記(圖形數(shù)據(jù))產生一個圖形圖像(參考圖像)。更具體地說，參考圖像是根據(jù)顯示的條件而產生的。例如，膚色的色彩編碼處理可以應用于身體標記，反映探測器實際顏色的色彩編碼處理可以應用于探測器標記。在步驟S22，根據(jù)由控制器單元設定的顯示條件，圖形圖像(即參考圖像)與活體圖像一起顯示在屏幕上。
對每幀執(zhí)行上述處理。例如，當從電影存儲器的接收到的數(shù)據(jù)為一個動態(tài)圖像時，當獲得接收到的數(shù)據(jù)時探測器的移動隨著探測器標記的移動而重新創(chuàng)建。
圖4表示定義的有關身體標記(或對象)的坐標系統(tǒng)60。坐標系統(tǒng)60在上述的校準過程中定義。圖4表示一個典型的身體標記62。坐標系統(tǒng)60具有三個通過坐標原點O的垂直軸X、Y、Z。在這樣的坐標系統(tǒng)60中的探測器位置和方向通過上述坐標測量工具實時地進行測量。圖5中所示，根據(jù)通過測量所獲得的坐標數(shù)據(jù)，在身體標記上顯示探測器的標記。
圖5表示顯示屏幕64的一個示例?；铙w圖像66和參考圖像68顯示在顯示屏幕64上。如上所述，參考圖像68包括身體標記70和探測器標記72。這些標記是具有可被感覺到的深度的三維圖像。當探測器在活體的表面以實時顯示模式移動時，在身體標記70上的探測器標記72也相應地移動。這類似于重放顯示模式。在相關技術中，用戶的選擇操作和定位操作對于以重放顯示模式顯示身體標記70和探測器標記72是必需的。然而，利用本實施例，這樣的具體操作不是必需的。更具體地說，因為與接收到的數(shù)據(jù)相關的坐標數(shù)據(jù)被存儲，當讀取接收到的數(shù)據(jù)時，可以讀取和利用與接收到的數(shù)據(jù)相關的坐標數(shù)據(jù)。結果，能夠在身體標記70上的適當位置和適當方向自動地顯示探測器標記72。利用這一結構，可以在示意性地重新構建超聲波診斷的情況，由于數(shù)據(jù)被實際獲得。尤其是，在本實施例中，因為顯示三維身體標記和三維探測器標記，所以可以提供一個顯示，其允許被成像的身體部分直覺地識別出和其被成像的方向。
在顯示屏幕64上的參考圖像68的顯示位置可以由用戶主觀地設定。所希望的是，允許用戶任意地設定參考圖像的大小?？商鎿Q地，也可能的是，準備多個代表同樣部分和具有不同方向的身體標記，以根據(jù)探測器的位置自動地選擇要顯示的身體標記。還可能的是，允許產生多個身體標記，它們可以代表病人躺在床上的狀態(tài)。
權利要求
1.一種超聲波診斷裝置，包括探測器，它發(fā)送并接收超聲波，輸出接收到的數(shù)據(jù)；坐標測量單元，它測量探測器的空間位置和方向中的至少一個，并且輸出代表測量結果的坐標數(shù)據(jù)；存儲單元，它存儲接收到的數(shù)據(jù)以及與接收到的數(shù)據(jù)相關的坐標數(shù)據(jù)；讀取控制器單元，它從存儲單元讀取接收到的數(shù)據(jù)以及與接收到的數(shù)據(jù)相關的坐標數(shù)據(jù)；活體圖像發(fā)生器單元，它基于所讀取的接收到的數(shù)據(jù)產生活體圖像；參考圖像發(fā)生器單元，它基于所讀取的坐標數(shù)據(jù)產生參考圖像；以及顯示單元，它顯示所述活體圖像和所述參考圖像。
2.如權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于所述參考圖像包含身體標記和顯示成與身體標記相重疊的探測器標記。
3.如權利要求2所述的超聲波診斷裝置，其特征在于所述身體標記是三維身體標記，以及所述探測器標記是三維探測器標記。
4.如權利要求3所述的一個超聲波診斷裝置，其特征在于所述三維探測器標記顯示在所述三維身體標記根據(jù)所述坐標數(shù)據(jù)所確定的位置上。
5.如權利要求4所述的一個超聲波診斷裝置，其特征在于所述三維探測器標記根據(jù)所述坐標數(shù)據(jù)所確定的方向顯示在所述三維身體標記上。
6.如權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于所述存儲單元還存儲有關身體標記類型的信息的身體標記類型信息，以及有關探測器標記類型的信息的探測器標記類型信息；以及在產生參考圖像的過程中身體標記類型信息和探測器標記類型信息被提供，而參考圖像的產生是基于這些信息。
7.如權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于所述坐標測量單元包括設置在探測器和預定的固定位置中的一個上的磁場發(fā)生器；設置在探測器和預定的固定位置中的另一個上的磁傳感器；以及坐標數(shù)據(jù)計算器，基于磁傳感器的輸出信號計算坐標數(shù)據(jù)。
8.如權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，進一步包括圖像記錄單元，記錄包含所述活體圖像和所述參考圖像的圖像。
9.一種超聲波診斷裝置，包括便攜式探測器，該探測器通過與對象接觸并使用超聲波束重復掃描輸出所接收的每一幀的數(shù)據(jù)；坐標測量單元，包括設置在探測器上的磁傳感器以及設置在靠近對象的預定固定位置的磁場發(fā)生器，其中坐標測量單元實時地測量探測器的空間位置和方向，并且輸出代表測量結果的坐標數(shù)據(jù)；電影存儲器，存儲接收到的數(shù)據(jù)；坐標數(shù)據(jù)表，存儲與接收到的數(shù)據(jù)相關的坐標數(shù)據(jù)；讀取控制器，當重放數(shù)據(jù)時它從電影存儲器讀取接收到的數(shù)據(jù)，并且當重放數(shù)據(jù)時從坐標數(shù)據(jù)表讀取與所讀取的接收到的數(shù)據(jù)相關的坐標數(shù)據(jù)；活體圖像發(fā)生器單元，基于所讀取的接收到的數(shù)據(jù)產生活體圖像；參考圖像發(fā)生器單元，基于所讀取的接收到的數(shù)據(jù)產生包括身體標記和探測器標記的參考圖像；以及顯示單元，同時顯示活體圖像和參考圖像。
10.如權利要求9所述的超聲波診斷裝置，其特征在于接收數(shù)據(jù)的序列是順序地從電影存儲器讀取，以顯示作為動態(tài)圖像的活體圖像序列；以及對應于接收到數(shù)據(jù)序列的坐標數(shù)據(jù)序列是順序地從坐標數(shù)據(jù)表讀取，以與連續(xù)的活體圖像一起顯示作為動態(tài)圖像參考圖像的序列。
全文摘要
一種超聲波診斷裝置，在醫(yī)療超聲波診斷裝置中，測量傳送和接收超聲波的探測器的空間位置和方向作為坐標數(shù)據(jù)。接收到的數(shù)據(jù)和測量的數(shù)據(jù)是與存儲單元相關的并存儲在其中。當接收到的數(shù)據(jù)從存儲單元中讀取，也讀取與接收到的數(shù)據(jù)相關的坐標數(shù)據(jù)。當基于接收到的數(shù)據(jù)的一個超聲波圖像被重放和顯示時，基于坐標數(shù)據(jù)的一個參考圖像也與超聲波圖像一起被顯示。參考圖像包含身體標記和探測器標記。在當獲得接收到的數(shù)據(jù)的過程中，診斷的情況是由參考圖像示意性地重新創(chuàng)建的。就是說，診斷的部分和診斷的方向是由在身體標記上的探測器標記的位置和方向來表示的。
文檔編號A61B8/14GK1606966SQ20041008402
公開日2005年4月20日 申請日期2004年10月13日 優(yōu)先權日2003年10月14日
發(fā)明者大竹章文 申請人:阿洛卡株式會社