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IF値: 1.878(2021年)→1.8(2022年)


Journal of Medical Ultrasonics

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2015 - Vol.42

Vol.42 No.04

Review Article(総説)

(0435 - 0444)

超音波検査の3次元表示 -原理と効果-

Three-dimensional visualization for ultrasound examination: principle and effect

嶺 喜隆, 久我 衣津紀

Yoshitaka MINE, Itsuki KUGA


Ultrasound Systems Development Department, Ultrasound Systems Division, Toshiba Medical Systems Corporation

キーワード : 3D visualization, MPR, rendering, MIP, global illumination

近年,3次元超音波技術が発展し,リアルタイムに3次元超音波画像が表示できる超音波診断装置が開発されている.機械揺動式電子プローブや2次元アレイプローブで収集された3次元画像データはリサンプリングされ ,3次元データに再構成される.超音波の3次元データを利用した3次元表示法の原理と効果を解説する.3次元表示法は,任意断面表示法としてMPR (multi-planar reconstruction/reformation)法と,3次元画像を2次元面上に立体的にみえるように投影表示するレンダリング法の2種類がある.レンダリング法では,超音波データに適したボリュームレンダリング法が利用されている.ボリュームレンダリング法には,半透明表示法とMIP (maximum intensity projection)法がある.半透明表示法で導入される不透明度(opacity)の概念と画質を調整するオパシティーカーブについて説明する.レンダリング法はドプラモードとの組み合わせや透視投影法の導入により,診断目的に合わせて多様な観察が可能になっている.大域照明がフォトンマッピング技術で実用化され,照明の位置や間接光の効果がシミュレートされた写実性の高い3次元表示が可能になっている.よりよい画質で3次元画像を得るためには,第一に,よりよい条件でデータを収集することが重要である.ボリュームレンダリング像の表示では,閾値や透明度,画像を平滑化するフィルター設定が画質に影響する.目的に合わせた表示法の選択と画質条件の設定が大切である.

Recent developments in three-dimensional (3D) ultrasound technologies have made it possible to display 3D ultrasound images in real time. 3D ultrasound image data acquired using a mechanical 3D dynamic (4D) probe or a two-dimensional (2D) matrix array probe are resampled and reconstructed to generate 3D ultrasound images. This paper describes the principles and effectiveness of such 3D visualization methods. There are two basic 3D visualization methods: the multiplanar reconstruction/reformation (MPR) method and the rendering method. In the MPR method, any desired cross-sectional plane can be displayed from the 3D data. In the rendering method, the 3D data are displayed to give the appearance of a 3D object projected onto a 2D plane. The volume rendering method is more suitable for 3D ultrasound data. There are two volume rendering methods: the translucent display method and the maximum intensity projection (MIP) method. The translucent display method employs the concept of opacity. It is possible to change the image characteristics by adjusting the opacity curve and the image quality parameters (transparency and threshold). In the rendering method, Doppler mode or the perspective projection method can be used in combination, improving and expanding the visualization capabilities in diagnostic applications. Global illumination has been realized by photon mapping technology. The position of the light source and the effects of indirect lighting are simulated, resulting in extremely realistic 3D display. In order to obtain high-quality 3D images, it is necessary to acquire the 3D ultrasound data under optimal conditions. In volume rendering, the threshold, transparency, and filter settings for image smoothing all affect the image quality. It is important to select the appropriate display method and to set the optimal imaging conditions to obtain the best possible image quality in clinical diagnosis.