超声诊断设备通过将超声波发射到一个对象并接收从对象反射回的 超声波，而产生回波信号，以产生的回波信号为基础构建一个对象截面 的图像，并在屏幕上显示该截面的图像。该超声诊断设备支持各种各样 的成像模式，例如，A模式，B模式，C模式，彩色血流描图法(CFM) 模式，和脉冲波多普勒(PWD)模式。该超声诊断设备能实时构建和显 示图像，并因此在医学领域尤其在产前筛查或心脏病筛查中被证明是有 用的。
超声诊断设备通过执行扫描将超声波从超声探头发射到对象中的三 维区域和接收从所述三维区域反射的超声波，而产生回波信号，以回波 信号为基础实时构建三维区域的图像，并随后在显示表面上(例如，参 考专利文件1)显示该图像。
[专利文件1]日本未审专利公开No.2000-152932。
[专利文件2]日本未审专利公开No.2001-353150。
但是，因为仅仅构建和在显示表面上显示了一幅相应于用超声探头 扫描截面的区域的图像，因而不能观察到覆盖宽范围的整个诊断区域。 因此，在一些情况下，必须再执行一次扫描。这阻碍了提高诊断效率。 例如，当诊断区域是胸区或血管区，不能扫描整个诊断区域。诊断效率 低下的缺点变得突出。

因此，本发明的一个目的是提供一种超声图像构建方法和一种超声 诊断设备，其有可能观察覆盖宽范围的整个诊断区域和提高诊断效率。
致力于实现上述目的，根据本发明的一种超声图像构建方法以回波 信号为基础构建对象的图像，该回波信号是通过用超声探头将超声波从 超声探头发射到对象并接收从对象反射的超声波而产生的。该超声图像 构建方法包括：第一步骤，其以第一回波信号为基础构建相应于对象上 第一位置的三维区域的第一图像，该第一回波信号是通过执行扫描以将 超声波从超声探头发射到相应于第一位置的三维区域并接收从相应于第 一位置的三维区域反射的超声波而产生的；和第二步骤，其以第二回波 信号为基础构建相应于第二位置的三维区域的第二图像，该第二回波信 号是通过执行扫描以将超声波从已由对象上的第一位置移动到第二位置 的超声探头发射到相应于第二位置的三维区域，并接收从相应于第二位 置的三维区域反射的超声波而产生的，并随后通过联合第一步骤中构建 的第一图像和该第二图像而构建联合图像，因而图像将分别与第一和第 二位置相关。
致力于实现前述目的，根据本发明的超声诊断设备以回波信号为基 础构建对象的图像，该回波信号是通过用超声探头将超声波从超声探头 发射到对象并接收从对象反射的超声波而产生的。该超声诊断设备包 括：收发器，其获取第一回波信号，并随后获取第二回波信号，该第一 回波信号是通过执行扫描以将超声波从超声探头发射到相应于对象上第 一位置的三维区域并接收从相应于第一位置的三维区域反射的超声波而 产生的，该第二回波信号是通过执行扫描以将超声波从已移动到与对象 上第一位置邻接的第二位置的超声探头发射到相应于第二位置的三维区 域并接收从相应于第二位置的三维区域反射的超声波而产生的；和图像 构建单元，其以第一回波信号为基础构建相应于第一位置的三维区域的 第一图像，并以第二回波信号为基础构建相应于第二位置的三维区域的 第二图像。该图像构建单元通过联合第一图像和第二图像而构建联合图 像，因此图像将分别与第一和第二位置相关。
根据本发明，提供了一种超声图像构建方法和一种超声诊断设备， 其有可能观察覆盖宽范围的整个诊断区域和提高诊断效率。
根据如对附图中所示的本发明优选实施例的下列描述，本发明的更 多目的和优点将是显而易见的。

图1是结构简图，示出了根据本发明第一实施例的超声诊断设备1 的全部配置。
图2是流程图，描述了在使用根据本发明的第一实施例的超声诊断 设备1扫描对象后，为显示对象的图像而执行的操作。
图3包括示出用超声探头11执行的对象扫描的透视图，该超声探头 11包括在根据本发明的第一实施例的超声诊断设备1中，图3a示出了 扫描相应于对象上的第一位置P1的三维区域R1的情况，和图3b示出 扫描了相应于对象上的第二位置P2的三维区域R2的情况。
图4示出了通过根据本发明的第一实施例联合第一图像I1和第二图 像I2构建联合图像IK，图4a是透视图，示出了以C模式图像形式构建 的第一图像I1和第二图像I2相关的平面与C模式图像中显现的对象血 管之间的关系，和图4b示出了通过联合第一图像I1和第二图像I2构建 的联合图像IK。
图5是透视图，示出了通过包括在本发明的第二实施例中的图像构 建单元13构建的联合图像IK。

下面将描述本发明的实施例。
<第一实施例>
图1是结构简图，示出了根据本发明第一实施例的超声诊断设备1 的全部配置。
如图1所示，超声诊断设备1包括超声探头11，收发器12a，探头 位置感测单元12b，图像构建单元13，存储单元14，显示单元121，控 制单元301，和操作单元302。
超声诊断设备1的这些组成部分将相继地描述。
超声探头11具有邻接对象表面的接触表面，经过接触表面将超声波 发射到对象，并接收经过接触表面从对象反射的超声波。例如，超声探 头11是二维阵列探头并具有在其表面设置成阵列的多个超声换能器 (transducer)，其表面邻接对象的表面。包括在超声探头11中的超声换 能器例如是由锆钛酸铅(PZT)陶瓷制成的。超声换能器将电信号转换 成超声波，将超声波发射到对象，接收从对象反射的超声波，并将接收 到的超声波转换成电信号。具体而言，根据由收发器12a响应控制单元 301发布的命令而发出的驱动信号，超声探头11将超声换能器11a产生 的超声波发射到对象的体内区域。为产生回波信号，接收从超声波已经 发射到的体内区域反射的超声波，并将该回波信号发射到收发器12a。 此外，包括在探头位置感测单元12b中的磁性传感器(未示出)布置在 超声探头11中，探头位置感测单元12b将在随后描述。
收发器12a包括发射/接收回路，其发射或接收超声波。收发器12a 连接到超声探头11。收发器12a导致包括在超声探头11中的超声换能 器响应从控制单元301发布的命令，将超声波发射到对象。收发器12a 导致包括在超声探头11中的超声换能器接收从对象反射的超声波，以 产生回波信号。例如，收发器12a根据电子凸阵扫描方法执行扫描。收 发器12a获取产生的回波信号，并将回波信号传递到图像构建单元13。 特别地，收发器12a顺序地改变包括在超声探头11中的选定的超声换 能器，并驱动这些选定的超声换能器，因而这些选定的超声换能器将接 收超声波以产生回波信号，并因此导致超声探头11在扫描期间移动超 声束。回波信号受到例如放大、延迟和叠加的处理，并随后传送到图像 构建单元13。
操作将在随后描述。在本实施例中，收发器12a获取第一回波信号， 该第一回波信号是通过执行扫描以将超声波从超声探头11发射到相应 于对象上第一位置的三维区域，并接收从相应于第一位置的三维区域反 射的超声波而产生的。其后，收发器12a获取第二回波信号，该第二回 波信号是通过执行扫描以将超声波从手动移动到对象上邻接第一位置的 第二位置的超声探头11发射到相应于第二位置的三维区域，并接收从 相应于第二位置的三维区域反射的超声波而产生的。因此，收发器12a 顺序地获取回波信号，这些回波信号是通过执行扫描以将超声波从顺序 地移动到不同位置的超声探头11发射到相应于对象上不同位置的三维 区域，并接收从相应于移动到的不同位置的三维区域反射的超声波而产 生的。
探头位置感测单元12b感测超声探头11的位置。探头位置感测单元 12b包括，例如磁性传感器(未示出)，磁性发生器(未示出)，和探头 位置运算单元(未示出)。包括在探头位置感测单元12b中的磁性传感 器布置在超声探头11中。磁性传感器和磁性发生器各自具有三个相互 正交的线圈。磁性发生器感生磁场，磁性传感器感测磁性发生器感生的 磁场。当磁性传感器感测磁性发生器感生的磁场时，磁性传感器产生了 与相对于磁场方向的线圈斜率反相关的感生场，并且传送感生电流到探 头位置运算单元，所述感生电流的值与场强成比例。探头位置运算单元 以磁性传感器产生的感生电流为基础，计算超声探头11的位置和其斜 率。其后，探头位置感测单元12b将代表感测结果的数据传送到图像构 建单元13。
根据本实施例，探头位置感测单元12b顺序地感测，例如，将用超 声探头11扫描的对象上的第一位置，和将用操作者手动移动的超声探 头11扫描的第二位置。因此，探头位置感测单元12b顺序地感测将用 操作者手动移动的超声探头11扫描的多个位置。其后，探头位置感测 单元12b将代表操作者手动移动的超声探头11的位置的位置数据传送 到图像构建单元13。
图像构建单元13以收发器12a获取的回波信号为基础，构建对象的 图像。图像构建单元13包括，例如，计算机和程序。响应从控制单元301 发布的命令，图像构建单元13以收发器12a发出的回波信号为基础， 执行图像处理，并按时序逐帧地构建对象截面的图像。图像构建单元13 连接到存储单元14，并顺序地将构建的帧图像传送到存储单元14。
根据本实施例，图像构建单元13以收发器12a收到的第一回波信号 为基础，构建相应于对象上第一位置的三维区域的第一图像。在这里， 图像构建单元13用扫描实时构建第一图像，其中该扫描被执行以产生 第一回波信号。此外，图像构建单元13以收发器12a收到的第二回波 信号为基础，构建相应于第二位置的三维区域的第二图像。在这里，图 像构建单元13用扫描实时构建第二图像，其中该扫描被执行以产生第 二回波信号。
更具体而言，图像构建单元13构建C模式图像作为第一和第二图 像，C模式图像是在超声波传播的方向上，从与对象接触的超声探头11 的接触表面间隔基本相同距离的截面的图像。换句话说，构建横截面的 图像作为第一和第二图像。因而，图像构建单元13以回波信号为基础 顺序地实时构建C模式图像，所述回波信号是通过用操作者手动移动的 超声探头11扫描多个位置而产生的。图像构建单元13顺序地将作为第 一和第二图像构建的C模式图像传送到存储单元14，从而将图像存储 在存储单元中。而且，图像构建单元13联合以C模式图像形式构建的 第一和第二图像，从而图像将与扫描的第一和第二位置相关，并因此构 建联合图像。在这里，图像构建单元13根据代表探头位置感测单元12b 感测到的超声探头11的位置的数据，排列第一和第二图像，并将图像 联合起来以构建联合图像。换句话说，图像构建单元13从存储单元14 读取多个如上所述顺序地构建的C模式图像，排列C模式图像，并联合 它们以构建联合图像。其后，图像构建单元13将构建的联合图像传送 到存储单元14，从而联合图像将存储在存储单元14中。
存储单元14包括，例如，电影摄影存储器(cine memory)和硬盘 驱动器(HDD)，并保存图像构建单元13构建的图像。存储单元14连 接到图像构建单元13。响应于从控制单元301发布的命令，由图像构建 单元13构建的多个帧图像暂时存储在电影摄影存储器中，并随后传送 到和存储在HDD中。例如，存储单元14将帧图像保存在电影摄影存储 器中，所述帧图像相当于持续两分钟的运动图片。组成持续两分钟运动 图片的帧图像被传送到和存储在HDD中。此外，包括在存储单元14中 的电影摄影存储器连接到显示单元121。组成运动图片和存储在电影摄 影存储器中的帧在显示单元121上顺序地实时显示。包括在存储单元14 中的HDD也连接到显示单元121。响应于操作者在操作单元302输入 的命令，代表组成运动图片和存储在HDD中的帧图像的图像数据被传 送到显示单元121。从而，根据图像数据，在显示单元121上显示图像。
根据本实施例，在存储单元14中，第一图像存储在电影摄影存储器 中，该第一图像是图像构建单元13以收发器12a接收的第一回波信号 为基础以C模式图像的形式构建的。其后，第二图像存储在电影摄影存 储器中，该第二图像是图像构建单元13以收发器12a接收的第二回波 信号为基础以C模式图像的形式构建的。因此，存储单元14在电影摄 影存储器中顺序地实时保存多个C模式图像，所述C模式图像是图像构 建单元13基于回波信号顺序地构建的，所述回波信号是用操作者手动 移动的超声探头11扫描多个位置产生的。此外，存储单元14保存联合 图像，所述联合图像是由图像构建单元13通过联合如上所述顺序地构 建的第一和第二图像而构建的。即，存储单元14顺序地更新和保存联 合图像，所述联合图像是由图像构建单元13通过联合多个顺序地构建 的C模式图像而构建的。图像构建单元13将构建的联合图像传送到显 示单元121，从而联合图像将显示在显示表面上。
显示单元121从存储单元14接收并显示由图像构建单元13构建的 图像。显示单元121包括，例如，图形显示器和数字扫描转换器(DSC)。 显示单元121连接到存储单元14。响应从控制单元301发布的命令，DSC 将存储在包含于存储单元14中的电影摄影存储器的图像转换为显示信 号，且在图形显示器的显示屏幕上实时显示由图像构建单元13构建的 图像。此外，显示单元121连接到包括在存储单元14中的HDD。响应 于操作者在操作单元302输入的命令，显示单元121接收代表帧图像的 图像数据，并在其屏幕上显示图像，所述帧图像组成运动图片并存储在 HDD中。
在本实施例中，显示单元121使用扫描在其显示表面上实时显示由 图像构建单元13构建的联合图像。
控制单301包括，例如，计算机和程序，并连接到其他部件。根 据操作单元302发出的操作信号，控制单元301将控制信号应用到部件 以控制这些部件。
操作单元302包括输入装置，例如，键盘、触摸板、跟踪球、脚踏 开关和声音输入装置。操作者在操作单元302输入操作信息，因此操作 单元302将命令传送到控制单元301。
根据本实施例的超声诊断设备1相当于根据本发明的超声诊断设 备。包括在本实施例中的超声探头11相当于包括在本发明中的超声探 头。包括在本实施例中的收发器12a相当于包括在本发明中的收发器。 包括在本实施例中的位置感测单元12b相当于包括在本发明中的位置感 测单元。包括在本实施例中的图像构建单元13相当于包括在本发明中 的图像构建单元。包括在本实施例中的显示单元121相当于包括在本发 明中的显示单元。
现在，以下将描述在根据本发明的本实施例的超声诊断设备1中执 行的操作。
图2和图3涉及到当超声诊断设备1扫描对象时将执行的操作。图 2是流程图，描述了当根据本实施例的超声诊断设备1扫描对象并显示 对象的图像时执行的操作。图3包括透视图，示出了用包括在超声诊断 设备1中的超声探头11执行的对象的扫描。图3a示出了相应于对象上 第一位置P1的三维区域R1的扫描，和图3b示出了相应于对象上第二 位置P2的三维区域R2的扫描。
如图2所述，首先扫描相应于对象上第一位置P1的三维区域R1 (S11)。
如图3a所示，操作者使得超声探头11的接触表面S接触对象上的 第一位置P1。收发器12a获取第一回波信号E1，第一回波信号E1是通 过执行扫描以将超声波从超声探头11发射到相应于对象上第一位置P1 的三维区域R1；并接收从相应于第一位置P1的三维区域R1反射的超 声波而产生的。这时，探头位置感测单元12b感测用超声探头11扫描 的对象上的第一位置P1。
其后，如图2所示，构建相应于第一位置P1的三维区域R1的第一 图像I1(S21)。
在这里，如图3a所示，图像构建单元13根据收发器12a接收的第 一回波信号E1，构建相应于对象上第一位置P1的三维区域R1的C模 式图像作为第一图像I1。在这里，图像构建单元13使用用以产生第一 回波信号E1的扫描实时构建第一图像I1。然后，图像构建单元13将第 一图像I1传送到存储单元14，从而第一图像将存储在存储单元中。
其后，如图2所示，扫描相应于对象上的第二位置P2的三维区域R2 (S31)。
在这里，如图3b所示，操作者在接触表面S的主轴的方向y上滑动 超声探头11，以将其从位置P1移动，并随后使超声探头11的接触表面 S接触对象上的位置P2。收发器12a采集第二回波信号E2，第二回波 信号E2是通过执行扫描以将超声波传送到相应于对象上的第二位置P2 的三维区域R2，并接收从相应于第二位置P2的三维区域R反射的超声 波而产生的。这时，探头位置感测单元12b感测用超声探头11扫描的 对象上的位置P2。
其后，如图2所示，构建相应于第二位置P2的三维区域R2的第二 图像I2(S41)。
在这里，如图3b所示，图像构建单元13根据收发器12a收到的第 二回波信号E2，构建相应于对象上的第二位置P2的三维区域R2的C 模式图像作为第二图像I2。在这里，图像构建单元13使用用以产生第 二回波信号E2的扫描实时构建第二图像I2。然后，图像构建单元13将 第二图像I2传送到存储单元14，从而第二图像将存储在存储单元里。
其后，如图2所示，第一图像I1和第二图像I2被联合以构建联合 图像IK(S51)。
在这里，图像构建单元13联合以C模式图像形式构建的第一图像I1 和第二图像I2，从而第一和第二图像将与对象上的第一位置P1和第二 位置P2相关，并因此构建了联合图像IK。在本实施例中，图像构建单 元13根据由探头位置感测单元12b感测的代表超声探头11的位置的数 据，排列第一图像I1和第二图像I2，并联合这些图像以构建联合图像。
图4示出通过联合第一图像I1和第二图像I2构建联合图像IK。在 这里，图4a是透视图，示出了以C模式图像形式构建的第一图像I1和 第二图像I2相关的平面与在C模式图像中显现的对象血管之间的关系。 图4b示出了通过联合第一图像I1和第二图像I2构建的联合图像IK。
如图4所示，排列第一图像I1和第二图像I2，从而图像将与对象上 各自的位置相关，并随后被联合以重叠。因此，构建了联合图像I1。例 如，第一图像I1和第二图像I2的血管图像部分V互相耦合，以构建联 合图像IK。图像构建单元13将合成的联合图像IK传送到存储单元14， 从而联合图像将存储在存储单元中。
其后，如图2所示，显示联合图像IK(S61)。
在这里，显示单元121从存储单元14获得由图像构建单元13构建 的联合图像IK，并在它的显示屏上用扫描实时显示联合图像IK。
如到现在所述，根据本实施例，首先，基于第一回波信号E1，构建 相应于第一位置P1的三维区域R1的第一图像I1，该第一回波信号E1 是通过执行扫描以将超声波从超声探头11发射到相应于对象上第一位 置P1的三维区域R1，并接收从相应于第一位置P1的三维区域R1反射 的超声波而产生的。在这里，构建C模式图像作为第一图像I1。其后， 基于第二回波信号E2，构建相应于第二位置P2的三维区域R2的第二 图像I2，该第二回波信号E2是通过执行扫描以将超声波从由对象上的 第一位置P1移动到第二位置P2的超声探头11发射到相应于第二位置P2 的三维区域R，并接收从相应于第二位置P2的三维区域R2反射的超声 波而产生的。在这里，以与第一图像I1一样的方式，构建C模式图像 作为第二图像I2。其后，如上所述，联合以C模式图像形式构建的第一 图像I1和第二图像I2，从而图像将分别与第一位置P1和第二位置P2 相关，由此构建联合图像IK。然后，在显示单元121的显示表面上显示 该联合图像IK。本实施例构建和显示联合图像IK，其代表通过移动超 声探头11扫描的三维区域。因此，本实施例有可能观察覆盖宽范围的 整个诊断区域和提高诊断效率。
<第二实施例>
下面将描述本发明的第二实施例。
除了图像构建单元13的操作，本实施例与第一实施例相同。重复的 描述将省略。
根据本实施例，图像构建单元13构建代表三维对象的三维图像作为 第一和第二图像。
更具体而言，图像构建单元13构建对象中的体区域(voluminal field) 的三维图像作为第一和第二图像，所述体区域并置(juxtaposed)在超声 波传播通过超声探头11的接触表面的方向上，所述接触表面接触该对 象。即，构建所谓的体图像作为第一和第二图像。在这里，图像构建单 元13以回波信号为基础顺序地实时构建三维图像，该回波信号是通过 使用操作者手动移动的超声探头11扫描多个位置而产生的。该图像构 建单元13顺序地将构建作为第一和第二图像的三维图像传送到存储单 元14，从而图像将存储在存储单元中。此外，图像构建单元13联合以 三维图像形式构建的第一和第二图像，从而图像将与扫描的第一和第二 位置分别相关，由此构建联合图像。在这里，与第一实施例相似，图像 构建单元13根据代表探头位置感测单元12b感测的超声探头11的位置 的数据，排列第一和第二图像，并将图像联合起来构建联合图像。图像 构建单元13将合成的联合图像传送到存储单元14，从而图像将存储在 存储单元中。
图5是透视图，示出了由包括在本实施例中的图像构建单元13构建 的联合图像。
如图5所示，首先，扫描相应于第一位置P1的三维区域R1，以便 以三维图像的形式构建三维区域R1的第一图像I1。其后，扫描相应于 对象上第二位置P2的三维区域R2，以便以三维图像的形式构建三维区 域R2的第二图像I2。在这里，例如，通过在以基于从各自区域返回的 回波产生的回波信号为基础产生三维数据项之后执行绘制，以三维图像 的形式构建代表对象中的柱形区域的第一图像I1和第二图像I2。在以 三维图像的形式构建了对象中柱形区域的第一图像I1和第二图像I2之 后，联合第一图像I1和第二图像I2以构建呈现为三维的联合图像IK。
如上所述，在本实施例中，与第一实施例相似，构建第一图像I1和 第二图像I2。在这里，以三维图像的形式构建第一图像I1和第二图像I2。 其后，联合第一图像I1和第二图像I2以构建联合图像IK。然后，在显 示单元121的显示表面上显示联合图像IK。因此，本实施例构建和显示 了代表通过移动超声探头11而扫描的三维区域的联合图像IK。从而， 本实施例有可能观察覆盖宽范围的整个诊断区域和提高诊断效率。
附带说明，本发明不局限于前述实施例。可以采取各种各样不同的 模式。
例如，在实施例中，可以采用一个能机械三维扫描对象的探头，作 为超声探头11。
此外，例如，在实施例中，当联合第一图像I1和第二图像I2以构 建联合图像IK时，可以基于包括在第一图像I1和第二图像I2中的像素 之间的相关值排列第一图像I1和第二图像I2。从而，可以构建联合图 像IK。
此外，在实施例中，超声探头11在接触表面S的主轴的方向x上直 线地滑动，以便扫描对象。本发明不局限于这个模式。本发明可以应用 于一种情形，其中，例如超声探头11可以在接触表面S的短轴方向上 直线地滑动，以便扫描对象。此外，本发明可以应用于一种情形，其中， 例如超声探头11旋转地滑动以便扫描对象。
在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以配置许多不同的实施 例。应该理解，除了如在后附的权利要求书中所定义的，本发明不局限 于说明书中描述的特定实施例。