JP2009131420A - Ultrasonic image diagnosing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波画像診断装置に係り、特に、心拍同期3次元走査法の適用により広範囲な3次元領域に対するボリュームデータの収集を可能とする超音波画像診断装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic imaging apparatus, and more particularly to an ultrasonic diagnostic imaging apparatus that enables collection of volume data for a wide range of three-dimensional regions by applying a heartbeat-synchronized three-dimensional scanning method.
超音波画像診断装置は、複数の振動素子が配列された超音波プローブを用いて被検体の複数方向に対し超音波送受信を行ない、このとき得られた反射波に基づいて生成した画像データをモニタ上に表示するものである。この装置は、超音波プローブの先端部を体表に接触させるだけの簡単な操作で体内の2次元画像データや3次元画像データをリアルタイムで観測することができるため各種臓器の形態診断や機能診断に広く用いられている。 An ultrasonic diagnostic imaging apparatus transmits and receives ultrasonic waves in multiple directions of a subject using an ultrasonic probe in which a plurality of vibration elements are arranged, and monitors image data generated based on the reflected waves obtained at this time It is what is displayed above. This device can observe 2D image data and 3D image data in the body in real time with a simple operation by simply bringing the tip of the ultrasound probe into contact with the body surface. Widely used in
3次元画像データの収集を目的とした従来の3次元走査では、複数の振動素子が1次元配列された超音波プローブをその配列方向に対して垂直な方向に移動あるいは回動させながら被検体の3次元領域に対し超音波を送受信し、このとき収集したボリュームデータをレンダリング処理することにより3次元画像データの生成を行なってきた。又、近年では、複数の振動素子が2次元配列された超音波プローブ(2次元アレイ超音波プローブ)が実用化されている。この2次元アレイ超音波プローブの使用により3次元領域に対する超音波の送受信は全て電子的な制御で行なうことができるため、3次元走査に要する時間は大幅に短縮され、検査における操作性は著しく向上した。 In conventional three-dimensional scanning for the purpose of collecting three-dimensional image data, an ultrasonic probe in which a plurality of vibration elements are arranged one-dimensionally is moved or rotated in a direction perpendicular to the arrangement direction of the subject. Three-dimensional image data has been generated by transmitting / receiving ultrasonic waves to / from a three-dimensional region and rendering the volume data collected at this time. In recent years, an ultrasonic probe (two-dimensional array ultrasonic probe) in which a plurality of vibration elements are two-dimensionally arranged has been put into practical use. By using this two-dimensional array ultrasonic probe, all transmission and reception of ultrasonic waves to and from the three-dimensional region can be performed electronically, so the time required for three-dimensional scanning is greatly reduced and the operability in inspection is significantly improved. did.
しかしながら、所望の3次元領域に対する超音波の送受信によって3次元データ(ボリュームデータ)を収集する場合、極めて多くの送受信を繰り返す必要があり、しかも夫々の送受信に要する時間は、被検体の体内を伝播する超音波の音速と最大撮影深度によって略決定されるため空間分解能に優れたボリュームデータの収集に多くの時間が要求される。 However, when collecting three-dimensional data (volume data) by transmitting / receiving ultrasonic waves to / from a desired three-dimensional region, it is necessary to repeat a large number of transmission / receptions, and the time required for each transmission / reception propagates through the body of the subject. Therefore, a large amount of time is required for collecting volume data with excellent spatial resolution.
一方、被検体内の複数方向からの反射波を同時に受信する、所謂、並列同時受信法によって画像データのリアルタイム性を向上させる方法が開発され、この方法を上述の3次元走査に適用することによりボリュームデータの収集に要する時間を短縮することが可能となる。しかしながら、心臓等の拍動性移動の有る臓器に対する3次元走査では多くの並列受信数が要求され、これを実現するためには装置の回路構成が極めて複雑になるという問題点を有していた。 On the other hand, a method for improving the real-time property of image data by a so-called parallel simultaneous reception method that simultaneously receives reflected waves from a plurality of directions in a subject has been developed. By applying this method to the above-described three-dimensional scanning, It is possible to reduce the time required for collecting volume data. However, three-dimensional scanning of an organ with pulsatile movement such as the heart requires a large number of parallel receptions, and there is a problem that the circuit configuration of the apparatus becomes extremely complicated in order to realize this. .
このような問題点を解決するために、被検体の診断対象部位を含む3次元領域を複数の3次元サブ領域に分割し、これらの3次元サブ領域から収集された時系列的なボリュームデータ(以下では、サブボリュームデータと呼ぶ。)を心拍時相に基づいて合成する心拍同期3次元走査法(Triggered Volume Scan)が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 In order to solve such a problem, a three-dimensional region including a diagnosis target part of a subject is divided into a plurality of three-dimensional subregions, and time-series volume data collected from these three-dimensional subregions ( In the following, a heartbeat-synchronized three-dimensional scanning method (Triggered Volume Scan) that synthesizes sub-volume data) based on the heartbeat time phase has been proposed (for example, see Patent Document 1).
上述の方法では、3次元領域を構成する複数の3次元サブ領域に対し所定期間(例えば、1心拍期間)の3次元走査を順次行ない、このとき得られたサブボリュームデータに心拍時相情報を付加して一旦保存する。そして、複数の3次元サブ領域に対するサブボリュームデータの収集が完了したならば、同一の心拍時相において収集されたサブボリュームデータを合成することによって各心拍時相における3次元領域のボリュームデータを生成し、更に、これらのボリュームデータを処理して時系列的なボリュームレンダリング画像データ等の3次元画像データや所望スライス断面におけるMPR(Multi Planar Reconstruction)画像データを生成することにより、前記診断対象部位の所望心拍時相における3次元的な情報を動画像あるいは静止画像として観察することが可能となる。
既に述べたように、心拍同期3次元走査法を適用して3次元サブ領域の各々から収集したサブボリュームデータを心拍時相情報に基づいて合成することにより、広範囲な3次元領域に対する時系列的なボリュームデータの生成が可能となる。 As described above, the sub-volume data collected from each of the three-dimensional sub-regions by applying the heart-beat synchronized three-dimensional scanning method is synthesized based on the heartbeat time phase information, so that time-series for a wide range of three-dimensional regions is obtained. Volume data can be generated.
しかしながら、心拍同期させながら複数の3次元サブ領域におけるサブボリュームデータを順次収集する際に手ぶれ等によって被検体に対する超音波プローブの相対的位置が変化した場合、予め設定された3次元サブ領域と異なる領域においてサブボリュームデータの収集が行なわれる。このため、これらのサブボリュームデータを合成して得られたボリュームデータに基づいて3次元画像データやMPR画像データを生成する際、これらの画像データに不連続な領域が発生し、画質が劣化するという問題点を有していた。 However, when the relative position of the ultrasound probe with respect to the subject changes due to camera shake or the like when sequentially collecting sub-volume data in a plurality of three-dimensional sub-regions while synchronizing the heartbeat, it differs from the preset three-dimensional sub-region. Sub-volume data is collected in the area. For this reason, when generating three-dimensional image data or MPR image data based on the volume data obtained by synthesizing these sub-volume data, discontinuous areas are generated in these image data, and the image quality deteriorates. It had the problem that.
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、心拍同期3次元走査法を適用して複数のサブボリュームデータを順次収集し、得られたこれらのサブボリュームデータを心拍時相情報に基づいて合成することにより広範囲な3次元領域に対する時系列的なボリュームデータを生成する際、サブボリュームデータの収集中に手ぶれ等によって超音波プローブの位置が変化した場合においても正確なボリュームデータの生成が可能な超音波画像診断装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to sequentially collect a plurality of sub-volume data by applying a heartbeat-synchronized three-dimensional scanning method and obtain these sub-volumes. When generating time-series volume data for a wide range of three-dimensional areas by synthesizing volume data based on heartbeat time phase information, the position of the ultrasound probe changes due to camera shake during sub-volume data collection. Is to provide an ultrasonic diagnostic imaging apparatus capable of generating accurate volume data.
上記課題を解決するために、請求項1に係る本発明の超音波画像診断装置は、被検体の診断対象部位に対して設定された複数の3次元走査領域に対し心拍同期3次元走査法を適用して前記被検体の広範囲な3次元領域におけるボリュームデータを収集する超音波画像診断装置において、隣接する前記3次元走査領域の端部が互いに重複するように前記被検体に対する超音波の3次元走査を制御する走査制御手段と、前記3次元走査領域の各々に対する超音波送受信によって得られた受信信号に基づいてサブボリュームデータを生成するサブボリュームデータ生成手段と、前記隣接する3次元走査領域の重複領域に対応した前記サブボリュームデータの2次元データあるいは3次元データに基づいて前記サブボリュームデータの相対的な位置ズレを検出する位置ズレ検出手段と、検出した前記位置ズレに基づいて位置補正された前記サブボリュームデータを合成してボリュームデータを生成するボリュームデータ生成手段とを備えたことを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, an ultrasonic diagnostic imaging apparatus according to a first aspect of the present invention uses a heartbeat-synchronized three-dimensional scanning method for a plurality of three-dimensional scanning regions set for a diagnosis target region of a subject. In an ultrasonic diagnostic imaging apparatus that applies and collects volume data in a wide range of three-dimensional regions of the subject, the three-dimensional ultrasound of the subject is overlapped so that ends of adjacent three-dimensional scanning regions overlap each other. Scanning control means for controlling scanning; sub-volume data generating means for generating sub-volume data based on a reception signal obtained by ultrasonic transmission / reception for each of the three-dimensional scanning areas; and The relative position of the sub-volume data based on the two-dimensional data or the three-dimensional data of the sub-volume data corresponding to the overlapping area Is characterized by comprising a positional displacement detecting means for detecting, and a volume data generation means for generating position correction is volume data by combining the sub-volume data was based on the detected the positional shift of.
又、請求項3に係る本発明の超音波画像診断装置は、被検体の診断対象部位を含む3次元領域を分割して設定された複数の3次元走査領域に対し心拍同期3次元走査法を適用して前記被検体の広範囲な3次元領域におけるボリュームデータを収集する超音波画像診断装置において、前記複数の3次元走査領域に対する超音波の3次元走査を制御する走査制御手段と、前記3次元走査領域に対する超音波送受信によって得られた受信信号に基づいてサブボリュームデータを生成するサブボリュームデータ生成手段と、隣接する前記3次元走査領域の各々における境界領域に対応した前記サブボリュームデータの2次元データあるいは3次元データに基づいて前記サブボリュームデータの相対的な位置ズレを検出する位置ズレ検出手段と、検出した前記位置ズレに基づいて位置補正された前記サブボリュームデータを合成してボリュームデータを生成するボリュームデータ生成手段とを備えたことを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic image diagnostic apparatus according to the present invention, wherein a heartbeat-synchronized three-dimensional scanning method is applied to a plurality of three-dimensional scanning regions set by dividing a three-dimensional region including a diagnosis target part of a subject. In an ultrasonic diagnostic imaging apparatus that applies and collects volume data in a wide range of three-dimensional regions of the subject, scanning control means for controlling three-dimensional scanning of ultrasonic waves with respect to the plurality of three-dimensional scanning regions, and the three-dimensional Sub-volume data generating means for generating sub-volume data based on a reception signal obtained by ultrasonic transmission / reception with respect to the scanning area, and two-dimensional of the sub-volume data corresponding to the boundary area in each of the adjacent three-dimensional scanning areas A positional deviation detecting means for detecting a relative positional deviation of the sub-volume data based on data or three-dimensional data; It is characterized in that a volume data generation unit generates volume data by combining the sub-volume data position correction based on the positional deviation.
本発明によれば、心拍同期3次元走査法を適用して複数のサブボリュームデータを順次収集し、得られたこれらのサブボリュームデータを心拍時相情報に基づいて合成することにより広範囲な3次元領域に対する時系列的なボリュームデータを生成する際、サブボリュームデータの収集中に手ぶれ等によって超音波プローブの位置が変化した場合においても正確なボリュームデータの生成が可能となる。従って、前記ボリュームデータに基づいて生成される3次元画像データやMPR画像データ等の画質を向上させることができる。 According to the present invention, a plurality of sub-volume data is sequentially collected by applying a heart-beat synchronized three-dimensional scanning method, and the obtained sub-volume data is synthesized based on heartbeat time phase information to obtain a wide range of three-dimensional data. When generating time-series volume data for an area, accurate volume data can be generated even when the position of the ultrasound probe changes due to camera shake or the like during collection of sub-volume data. Accordingly, it is possible to improve the image quality of the three-dimensional image data and MPR image data generated based on the volume data.
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
以下に述べる本発明の実施例では、先ず、被検体の診断対象部位に対する広範囲な3次元領域を所定方向に所定間隔で分割して複数からなる3次元サブ領域を設定し、更に、これら3次元サブ領域の各々を中心とし、隣接する3次元サブ領域の端部が含まれる大きさを有した領域(以下では、3次元走査領域と呼ぶ。)を設定する。そして、これらの3次元走査領域の各々に対し所定心拍期間の3次元走査を行なって複数のサブボリュームデータを収集する。次いで、隣接した3次元走査領域が互いに重なる領域(以下では、重複領域と呼ぶ、)から収集されるサブボリュームデータに対し相互相関演算を適用してこれらサブボリュームデータの相対的な位置ズレを検出し、更に、この位置ズレに基づいて補正された3次元走査領域の位置情報に基づいてサブボリュームデータを合成することにより前記広範囲な3次元領域に対するボリュームデータを生成する。 In the embodiments of the present invention to be described below, first, a wide range of three-dimensional regions with respect to a diagnosis target region of a subject are divided at predetermined intervals in a predetermined direction to set a plurality of three-dimensional subregions. A region (hereinafter, referred to as a three-dimensional scanning region) having a size including the end of each adjacent three-dimensional sub region is set with each sub region as a center. Then, each of these three-dimensional scanning regions is subjected to a three-dimensional scan for a predetermined heartbeat period to collect a plurality of subvolume data. Next, a cross-correlation operation is applied to sub-volume data collected from areas where adjacent three-dimensional scanning areas overlap each other (hereinafter referred to as overlapping areas) to detect relative positional deviation of these sub-volume data. In addition, volume data for the wide-range three-dimensional area is generated by synthesizing the sub-volume data based on the position information of the three-dimensional scanning area corrected based on the positional deviation.
尚、以下の実施例では、上述の3次元走査領域に対する超音波の送受信によって得られた受信信号を処理してBモードデータを生成し、このBモードデータに基づいて3次元走査領域のサブボリュームデータを生成する場合について述べるが、カラードプラデータ等の他の超音波データに基づいてサブボリュームデータを生成してもよい。 In the following embodiments, B-mode data is generated by processing a reception signal obtained by transmitting / receiving ultrasonic waves to / from the above-described three-dimensional scanning region, and a sub-volume of the three-dimensional scanning region is generated based on this B-mode data. Although the case where data is generated will be described, sub-volume data may be generated based on other ultrasonic data such as color Doppler data.
(装置の構成)
本発明の実施例における超音波画像診断装置の構成と基本的な動作につき図1乃至図6を用いて説明する。尚、図1は、超音波画像診断装置の全体構成を示すブロック図であり、図2及び図5は、この超音波画像診断装置が備える送受信部/受信信号処理部及びサブボリュームデータ生成部の具体的な構成を示すブロック図である。
(Device configuration)
The configuration and basic operation of the ultrasonic diagnostic imaging apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the ultrasonic diagnostic imaging apparatus, and FIGS. 2 and 5 show the transmission / reception unit / reception signal processing unit and subvolume data generation unit of the ultrasonic diagnostic imaging apparatus. It is a block diagram which shows a specific structure.
図1に示す超音波画像診断装置100は、被検体の診断対象部位が配置された3次元領域に対し超音波パルス(送信超音波)を送信し、この送信によって得られた超音波反射波(受信超音波)を電気信号(受信信号)に変換する複数個の振動素子が2次元配列された超音波プローブ3と、前記被検体の所定方向に対して超音波パルスを送信するための駆動信号を前記振動素子に供給し、これらの振動素子から得られた複数チャンネルの受信信号を整相加算する送受信部2と、整相加算後の受信信号を処理してBモードデータを生成する受信信号処理部4と、前記被検体の3次元領域に対して設定された複数の3次元サブ領域の各々を中心とする3次元走査領域にて収集されたBモードデータを3次元走査領域の位置情報及び心拍時相情報と共に超音波送受信方向に対応させて保存しサブボリュームデータを生成するサブボリュームデータ生成部5を備えている。
The ultrasonic
又、超音波画像診断装置100は、隣接する3次元走査領域の各々にて生成されたサブボリュームデータの重複領域に対し相互相関演算を行なってこれらサブボリュームデータの相対的な位置ズレを検出する位置ズレ検出部6と、前記サブボリュームデータに付帯されている3次元走査領域の位置情報を前記位置ズレに基づいて補正する位置情報補正部7と、補正された3次元走査領域の位置情報と上述の心拍時相情報に基づいて複数のサブボリュームデータを合成し広範囲な3次元領域に対するボリュームデータを生成するボリュームデータ生成部8と、ボリュームデータ生成部8から供給されるボリュームデータに基づいてMPR画像データや3次元画像データを生成する画像データ生成部9と、画像データ生成部9によって生成されたMPR画像データや3次元画像データを表示する表示部10を備えている。
In addition, the ultrasonic
更に、超音波画像診断装置100は、被検体情報の入力、サブボリュームデータ生成条件や画像データ生成条件の設定、3次元領域の設定やサブボリュームデータに対する関心領域の設定、各種コマンド信号の入力等を行なう入力部11と、複数からなる3次元サブ領域を中心として設定された3次元走査領域に対して超音波送受信を行なうための制御を送受信部2に対して行なう走査制御部12を備え、更に、当該被検体の心電波形を計測する生体信号計測ユニット13と、この心電波形に基づいて心拍時相を検出する心拍時相検出部14と、上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部15を備えている。
Furthermore, the ultrasonic
超音波プローブ3は、2次元配列されたM個の図示しない振動素子をその先端部に有し、前記先端部を被検体の体表に接触させて超音波の送受信を行なう。振動素子は電気音響変換素子であり、送信時には電気パルス(駆動信号)を超音波パルス(送信超音波)に変換し、又、受信時には超音波反射波(受信超音波)を電気的な受信信号に変換する機能を有している。そして、これら振動素子の各々は、図示しないMチャンネルの多芯ケーブルを介して送受信部2に接続されている。尚、本実施例では、M個の振動素子が2次元配列されたセクタ走査用の超音波プローブ3を用いた超音波画像診断装置100について述べるが、リニア走査やコンベックス走査等に対応した超音波プローブを用いても構わない。
The
次に、図2に示す送受信部2は、超音波プローブ3の振動素子に対して駆動信号を供給する送信部21と、振動素子から得られた受信信号に対して整相加算を行なう受信部22を備えている。
Next, the transmission /
送信部21は、レートパルス発生器211と、送信遅延回路212と、駆動回路213を備え、レートパルス発生器211は、送信超音波の繰り返し周期を決定するレートパルスを生成して送信遅延回路212に供給する。送信遅延回路212は、送信に使用されるMt個の振動素子と同数の独立な遅延回路から構成され、送信超音波を所定の深さに集束するための集束用遅延時間と所定方向(θp、φq)に送信するための偏向用遅延時間を上記レートパルスに与えて駆動回路213へ供給する。駆動回路213は、送信遅延回路212と同数の独立な駆動回路を有しており、超音波プローブ3にて2次元配列されたM個の振動素子の中から送信用として選択されたMt(Mt≦M)個の振動素子を駆動し、被検体の体内に送信超音波を放射する。
The transmission unit 21 includes a
一方、受信部22は、超音波プローブ3に内蔵されたM個の振動素子の中から受信用として選択されたMr(Mr≦M)個の振動素子に対応するMrチャンネルのA/D変換器221及び受信遅延回路222と加算器223を備えており、受信用の振動素子から供給されたMrチャンネルの受信信号は、A/D変換器221にてデジタル信号に変換され、受信遅延回路222に送られる。
On the other hand, the receiving
受信遅延回路222は、所定の深さからの受信超音波を集束するための集束用遅延時間と、所定方向(θp、φq)に対して受信指向性を設定するための偏向用遅延時間をA/D変換器221から出力されるMrチャンネルの受信信号の各々に与え、加算器223は、受信遅延回路222からの受信信号を加算する。即ち、受信遅延回路222と加算器223により、所定方向から得られた受信信号は整相加算される。又、受信部22の受信遅延回路222及び加算器223は、その遅延時間の制御によって複数方向に対する受信指向性を同時に形成する所謂並列同時受信を可能とし、この並列同時受信法の適用により3次元走査に要する時間は大幅に短縮される。尚、上述の送受信部2が備える送信部21及び受信部22の一部は超音波プローブ3の内部に設けられていても構わない。
The
図3は、超音波プローブ3の中心軸をz軸とした直交座標(x−y−z)における超音波送受信方向(θp、φq)を示したものであり、この場合、振動素子はx軸方向及びy軸方向に2次元配列され、θp及びφqは、x−z平面及びy−z平面に投影された超音波送受信方向のz軸に対する角度を示している。そして、走査制御部12から供給される走査制御信号に従って送信部21の送信遅延回路212及び受信部22の受信遅延回路222における遅延時間が制御され、複数の3次元サブ領域の各々を中心として設定された所定サイズの3次元走査領域に対して超音波送受信が順次行なわれる。
FIG. 3 shows the ultrasonic transmission / reception direction (θp, φq) in orthogonal coordinates (xyz) with the central axis of the
次に、当該被検体の3次元領域を分割することによって設定される複数の3次元サブ領域とこれら3次元サブ領域の各々を中心としてその端部が重複するように設定される3次元走査領域につき図4を用いて説明する。 Next, a plurality of three-dimensional sub-regions set by dividing the three-dimensional region of the subject and a three-dimensional scanning region set so that the ends overlap each other around each of these three-dimensional sub-regions This will be described with reference to FIG.
図4(a)は、被検体の診断対象部位に設定された3次元領域S0及び3次元サブ領域S1乃至S4を示しており、例えば、3次元領域S0を所定のサブ領域数N(N=4)あるいは最大3次元サブ領域幅ΔSでy方向に分割することによって4つの3次元サブ領域S1乃至S4が設定される。一方、図4(b)は、3次元サブ領域S1乃至S4の各々を中心としてその端部が重複するように設定される3次元走査領域P1乃至P4を示している。但し、図4(b)では説明を容易にするために、図4(a)のy−z平面に平行な断面Cにおける3次元サブ領域S1乃至S4と3次元走査領域P1乃至P4の切断面を用いて3次元サブ領域と3次元走査領域の関係を示している。 FIG. 4A shows the three-dimensional region S0 and the three-dimensional subregions S1 to S4 set as the diagnosis target region of the subject. For example, the three-dimensional region S0 is represented by a predetermined number of subregions N (N = N = 4) Alternatively, four three-dimensional sub-regions S1 to S4 are set by dividing in the y-direction with a maximum three-dimensional sub-region width ΔS. On the other hand, FIG. 4B shows three-dimensional scanning regions P1 to P4 that are set so that the ends thereof overlap with each other of the three-dimensional subregions S1 to S4. However, in order to facilitate explanation in FIG. 4B, cut surfaces of the three-dimensional sub-regions S1 to S4 and the three-dimensional scanning regions P1 to P4 in the cross section C parallel to the yz plane of FIG. Is used to show the relationship between the three-dimensional sub-region and the three-dimensional scanning region.
即ち、図4(b)においてy方向の最大3次元領域幅RyをN(N=4)分割することにより最大3次元サブ領域幅ΔSを有する3次元サブ領域S1乃至S4が設定され、これら3次元サブ領域S1乃至S4の各々を覆うように所定の最大3次元走査領域幅ΔP(ΔP>ΔS)を有する3次元走査領域P1乃至P4が設定される。そして、3次元走査領域P1乃至P4の各々は、その端部がy方向において隣接する他の3次元走査領域の端部と重なるように設定され、従って、隣接した3次元走査領域から収集されるサブボリュームデータの端部は同一診断対象部位の3次元情報によって形成される。尚、本実施例では、隣接した3次元走査領域の各々が互いに重なる端部の3次元領域を重複領域と呼び、この重複領域に対して設定される3次元的な関心領域のデータを関心領域データと呼ぶ。 That is, in FIG. 4B, the three-dimensional sub-regions S1 to S4 having the maximum three-dimensional sub-region width ΔS are set by dividing the maximum three-dimensional region width Ry in the y direction by N (N = 4). Three-dimensional scanning regions P1 to P4 having a predetermined maximum three-dimensional scanning region width ΔP (ΔP> ΔS) are set so as to cover each of the dimensional subregions S1 to S4. Each of the three-dimensional scanning regions P1 to P4 is set so that the end thereof overlaps the end of another three-dimensional scanning region adjacent in the y direction, and is thus collected from the adjacent three-dimensional scanning region. The end of the subvolume data is formed by three-dimensional information of the same diagnosis target part. In this embodiment, the three-dimensional region at the end where adjacent three-dimensional scanning regions overlap each other is called an overlapping region, and the three-dimensional region-of-interest data set for this overlapping region is the region of interest. Called data.
図2へ戻って、受信信号処理部4は、超音波データとしてのBモードデータを生成する機能を有し包絡線検波器41と対数変換器42を備えている。包絡線検波器41は、受信部22の加算器223から供給される整相加算後の受信信号を包絡線検波し、対数変換器42は、包絡線検波された受信信号の振幅を対数変換してBモードデータを生成する。尚、包絡線検波器41と対数変換器42は順序を入れ替えて構成してもよい。
Returning to FIG. 2, the reception
次に、図1に示したサブボリュームデータ生成部5の具体的な構成につき図5のブロック図を用いて説明する。このサブボリュームデータ生成部5は、超音波データ記憶部51、補間処理部52及びサブボリュームデータ記憶部53を備えている。
Next, a specific configuration of the sub-volume
超音波データ記憶部51には、3次元走査領域の各々に対する超音波送受信によって得られた受信信号に基づいて受信信号処理部4が生成した時系列的なBモードデータが超音波送受信方向(θp、φq)を付帯情報として順次保存される。一方、補間処理部52は、前記超音波データ記憶部51から3次元走査領域単位で読み出した複数のBモードデータを超音波送受信方向に対応させて配列することにより3次元Bモードデータを形成し、更に、この3次元Bモードデータを構成する不等間隔のボクセルを補間処理して等方的なボクセルで構成される時系列的なサブボリュームデータを生成する。そして、3次元走査領域の各々に対して生成された上述のサブボリュームデータは、システム制御部15から供給される3次元走査領域の位置情報や後述の心拍時相検出部14から供給される当該被検体の心拍時相情報を付帯情報としてサブボリュームデータ記憶部53に保存される。但し、サブボリュームデータにおいて位置ズレが発生した場合、サブボリュームデータ記憶部53においてサブボリュームデータと共に保存されている3次元走査領域の位置情報は後述の位置情報補正部7によって補正され、補正後の位置情報が前記サブボリュームデータの付帯情報として新たに保存される。同様にして、超音波データ記憶部51においてBモードデータと共に保存されている超音波送受信方向の情報は補正後の位置情報に基づいて変換され前記超音波データの付帯情報として新たに保存される。
In the ultrasonic
再び図1へ戻って、位置ズレ検出部6は図示しない演算回路を備え、例えば、図4の3次元走査領域P1から収集されるサブボリュームデータVd1と隣接する3次元走査領域P2から収集されるサブボリュームデータVd2をサブボリュームデータ生成部5のサブボリュームデータ記憶部53から読み出す。そして、サブボリュームデータVd1とサブボリュームデータVd2との重複領域に対し所定サイズの3次元的な関心領域を設定し、サブボリュームデータVd1の前記関心領域から抽出される関心領域データとサブボリュームデータVd2との演算処理によりサブボリュームデータVd1に対するサブボリュームデータVd2の相対的な位置ズレを検出する。尚、2次元画像データ等に対する位置ズレ検出法として各種の方法が従来より提案されており、ここでは、相互相関法を適用した位置ズレ検出法につき図6を用いて説明する。
Returning to FIG. 1 again, the positional
図6において、3次元走査領域P1から収集されたサブボリュームデータVd1の前記重複領域に設定された3次元的な関心領域Ro1における関心領域データの信号強度(輝度)をA(p、q、r)(p=1〜P,q=1〜Q、r=1〜R)、3次元走査領域P1に隣接する3次元走査領域P2から収集されるサブボリュームデータVd2の前記重複領域におけるボクセルの信号強度をB(p、q、r)とすれば、サブボリュームデータVd1に対するサブボリュームデータVd2の位置ズレを検出するための評価関数βAB(j、k、s)は、次式(1)によって示される。
そして、サブボリュームデータVd1の前記重複領域に設定された関心領域Ro1をサブボリュームデータVd2に対しp方向、q方向及びr方向に逐次移動させながら上式(1)の評価関数γAB(j、k、s)を算出し、j=jx、k=kx及びs=sxにおいてγAB(j、k、s)がピーク値を有した場合、サブボリュームデータVd2は、サブボリュームデータVd1に対しp方向にjxボクセル分、q方向にkxボクセル分、r方向にsxボクセル分だけ位置ズレしたものとして検出される。但し、上式(1)におけるNは、関心領域データにおけるp方向のボクセル数P、q方向のボクセル数Q及びr方向のボクセル数Rの積を示している。 Then, while sequentially moving the region of interest Ro1 set in the overlapping region of the subvolume data Vd1 in the p direction, q direction, and r direction with respect to the subvolume data Vd2, the evaluation function γ AB (j, k, s) is calculated, and when γ AB (j, k, s) has a peak value at j = jx, k = kx and s = sx, the subvolume data Vd2 is p with respect to the subvolume data Vd1. It is detected that the position is shifted by jx voxels in the direction, kx voxels in the q direction, and sx voxels in the r direction. However, N in the above equation (1) represents the product of the number P of voxels in the p direction, the number of voxels Q in the q direction, and the number R of voxels in the r direction in the region of interest data.
尚、図6では、サブボリュームデータVd1の関心領域データとサブボリュームデータVd2との相互相関演算によりサブボリュームデータVd1に対するサブボリュームデータVd2の位置ズレを検出する場合について述べたが、3次元走査領域P3から収集されるサブボリュームデータVd3のサブボリュームデータVd2に対する位置ズレや3次元走査領域P4から収集されるサブボリュームデータVd4のサブボリュームデータVd3に対する位置ズレも同様の手順によって検出される。 In FIG. 6, the case where the positional deviation of the subvolume data Vd2 with respect to the subvolume data Vd1 is detected by the cross-correlation calculation between the region-of-interest data of the subvolume data Vd1 and the subvolume data Vd2 has been described. The positional deviation of the subvolume data Vd3 collected from P3 with respect to the subvolume data Vd2 and the positional deviation of the subvolume data Vd4 collected from the three-dimensional scanning region P4 with respect to the subvolume data Vd3 are also detected by the same procedure.
一方、図1の位置情報補正部7は、サブボリュームデータ生成部5のサブボリュームデータ記憶部53においてサブボリュームデータと共に保存されている3次元走査領域の位置情報を読み出す。次いで、位置ズレ検出部6において検出された位置ズレの情報に基づいて3次元走査領域の位置情報を補正し、補正した3次元走査領域の位置情報をサブボリュームデータ記憶部53に保存する。即ち、サブボリュームデータの付帯情報として保存されていた補正前の3次元走査領域の位置情報は、位置情報補正部7から供給された補正後の3次元走査領域の位置情報に更新される。
On the other hand, the position
次に、ボリュームデータ生成部8は、図示しない演算回路とボリュームデータ記憶回路を備えている。前記演算回路は、サブボリュームデータ生成部5のサブボリュームデータ記憶部53に保存されているサブボリュームデータとその付帯情報である心拍時相情報及び補正後の3次元走査領域の位置情報を読み出し、これらの付帯情報に基づき3次元走査領域の各々にて収集された複数のサブボリュームデータを合成して広範囲な3次元領域に対する時系列的なボリュームデータを生成する。そして、得られたボリュームデータは前記ボリュームデータ記憶回路に一旦保存される。
Next, the volume
画像データ生成部9は、図示しないMPR画像データ生成部と3次元画像データ生成部を備えている。前記MPR画像データ生成部は、ボリュームデータ生成部8のボリュームデータ記憶回路に保存されている時系列的なボリュームデータを読み出し、このボリュームデータの中から予め設定されたMPR画像断面に対応するボクセルを抽出して時系列的なMPR画像データを生成する。
The image
一方、前記3次元画像データ生成部は、ボリュームデータ生成部8から供給されるボリュームデータをレンダリング処理してボリュームレンダリング画像データやサーフィスレンダリング画像データ等の3次元画像データを生成する機能を有し、例えば、不透度・色調設定部とレンダリング処理部を備えている。そして、前記不透明度・色調設定部は、ボリュームデータのボクセル値に基づいて各ボクセルの不透明度や色調を設定し、前記レンダリング処理部は、前記不透明度・色調設定部によって設定された不透明度や色調の情報に基づいてボリュームデータをレンダリング処理し3次元画像データを生成する。
On the other hand, the three-dimensional image data generation unit has a function of rendering volume data supplied from the volume
次に、表示部10は、図示しない表示データ生成部、データ変換部及びモニタを備え、前記表示データ生成部は、画像データ生成部9の前記MPR画像データ生成部において生成された所望MPR画像断面のMPR画像データや前記3次元画像データ生成部において生成された3次元画像データに被検体情報等の付帯情報を付加して表示データを生成する。そして、前記データ変換部は、前記表示データ生成部によって生成された表示データに対しD/A変換と表示フォーマット変換を行なって前記モニタに表示する。
Next, the
入力部11は、操作パネル上に表示パネルやキーボード、トラックボール、マウス、選択ボタン、入力ボタン等の入力デバイスを備え、サブボリュームデータの重複領域に対し関心領域を設定する関心領域設定部111及び診断対象部位を含む3次元領域を設定する3次元領域設定部112を有している。又、被検体情報の入力、サブボリュームデータ生成条件の設定、画像データの生成条件や表示条件の設定、MPR画像断面の設定、サブ領域数Nあるいは最大3次元サブ領域幅ΔSの設定、最大3次元走査領域幅ΔPの設定、更には、各種コマンド信号の入力等も上述の表示パネルや入力デバイスを用いて行なわれる。
The input unit 11 includes an input device such as a display panel, a keyboard, a trackball, a mouse, a selection button, and an input button on the operation panel, and a region-of-interest setting unit 111 that sets a region of interest for an overlapping region of sub-volume data. A three-dimensional
走査制御部12は、心拍同期3次元走査が適用された当該被検体の3次元領域にて設定される上述の複数からなる3次元走査領域(例えば、図4(b)のP1乃至P4)に対して超音波送受信を順次行なうための遅延時間制御を送信部21の送信遅延回路212及び受信部22の受信遅延回路222に対して行なう。
The
生体信号計測ユニット13は、当該被検体の心電波形を計測する機能を有し、被検体体表面に装着され心電波形を検出する計測用電極と、この計測用電極が検出した心電波形を所定の振幅に増幅する増幅回路と、増幅された心電波形をデジタル信号に変換するA/D変換器(何れも図示せず)を備えている。 The biological signal measurement unit 13 has a function of measuring an electrocardiogram waveform of the subject, a measurement electrode attached to the surface of the subject body and detecting the electrocardiogram waveform, and an electrocardiogram waveform detected by the measurement electrode. And an A / D converter (both not shown) for converting the amplified electrocardiogram waveform into a digital signal.
一方、心拍時相検出部14は、生体信号計測ユニット13から供給される心電波形に基づいて心拍時相を検出する。具体的には、先ず、心電波形のピーク値を計測することによってR波の位置を検出し、次いで、時間方向に隣接する2つのR波の間隔(R−R間隔)を所定の時間間隔で分割することによって心拍時相を検出する。そして、このとき検出された心拍時相の情報は、サブボリュームデータ生成部5において生成されるサブボリュームデータに付帯情報として付加される。
On the other hand, the heartbeat time phase detection unit 14 detects a heartbeat time phase based on the electrocardiogram waveform supplied from the biological signal measurement unit 13. Specifically, first, the position of the R wave is detected by measuring the peak value of the electrocardiogram waveform, and then the interval between two R waves adjacent in the time direction (RR interval) is set to a predetermined time interval. The heartbeat time phase is detected by dividing by. The information on the heartbeat time phase detected at this time is added to the subvolume data generated by the subvolume
次に、システム制御部15は、図示しないCPUと記憶回路を備え、前記記憶回路には、入力部11にて入力/設定された上述の各種情報が保存される。そして、前記CPUは、上述の入力/設定情報に基づいて超音波画像診断装置100の各ユニットを制御し、診断対象部位に対する3次元領域の設定、前記3次元領域に対する3次元サブ領域及び3次元走査領域の設定、前記3次元走査領域におけるサブボリュームデータの収集とこれらサブボリュームデータの合成によるボリュームデータの生成、更には、前記ボリュームデータに基づく3次元画像データの生成と表示を行なう。
Next, the system control unit 15 includes a CPU and a storage circuit (not shown), and the above-described various information input / set by the input unit 11 is stored in the storage circuit. Then, the CPU controls each unit of the ultrasonic image
(心拍同期3次元走査法による画像データの生成手順)
次に、心拍同期3次元走査法の適用によって当該被検体から収集される複数のサブボリュームデータに基づいた画像データの生成手順につき図7のフローチャートを用いて説明する。
(Procedure for generating image data by heartbeat synchronization three-dimensional scanning method)
Next, a procedure for generating image data based on a plurality of sub-volume data collected from the subject by applying the heartbeat-synchronized three-dimensional scanning method will be described with reference to the flowchart of FIG.
心拍同期3次元走査法による3次元画像データの生成に先立ち、超音波画像診断装置100の操作者は、入力部11において被検体情報の入力、サブボリュームデータ生成条件の設定、画像データの生成条件や表示条件の設定、MPR画像断面の設定、サブ領域数Nあるいは最大3次元サブ領域幅ΔSの設定、最大3次元走査領域幅ΔPの設定等を必要に応じて行なう。そして、これらの入力情報や設定情報は、システム制御部15の記憶回路に保存される(図7のステップS1)。
Prior to generating three-dimensional image data by the heartbeat-synchronized three-dimensional scanning method, the operator of the ultrasonic image
上述の初期設定が終了したならば、操作者は、過去の検査データ等に基づき当該被検体の診断対象部位に対してボリュームデータを収集するための3次元領域S0を入力部11の3次元領域設定部112において設定する。この3次元領域S0の設定情報を3次元領域設定部112から受信したシステム制御部15は、既に設定されているサブ領域数Nあるいは最大3次元サブ領域幅ΔSに基づいて3次元領域S0をN分割して3次元サブ領域S1乃至SNを設定し(図7のステップS2)、更に、3次元サブ領域S1乃至SNの各々を中心とし最大3次元走査領域幅ΔP(ΔP>ΔS)を有する3次元走査領域P1乃至PNを設定する(図7のステップS3)。
When the above initial setting is completed, the operator sets the three-dimensional area S0 of the input unit 11 to collect volume data for the diagnosis target part of the subject based on past examination data and the like. Setting is performed by the
次いで、操作者は、心拍同期3次元走査法による3次元画像データの生成開始コマンドを入力部11にて入力し、このコマンド信号がシステム制御部15へ供給されることにより3次元画像データの生成と表示が開始される(図7のステップS4)。 Next, the operator inputs a generation start command of 3D image data by the heartbeat synchronization 3D scanning method at the input unit 11, and the command signal is supplied to the system control unit 15 to generate 3D image data. Is displayed (step S4 in FIG. 7).
最初の3次元走査領域P1に対するサブボリュームデータの生成に際し、図2に示した送信部21のレートパルス発生器211は、システム制御部15から供給される基準信号を分周してレートパルスを生成し送信遅延回路212に供給する。送信遅延回路212は、所定の深さに超音波を集束するための集束用遅延時間と、3次元走査領域P1における最初の超音波送受信方向(θ1、φ1)に超音波を送信するための偏向用遅延時間を前記レートパルスに与え、このレートパルスをMtチャンネルの駆動回路213に供給する。次いで、駆動回路213は、送信遅延回路212から供給されたレートパルスに基づいて駆動信号を生成し、この駆動信号を超音波プローブ3に設けられたMt個の送信用振動素子に供給して被検体内に送信超音波を放射する。
When generating the sub-volume data for the first three-dimensional scanning region P1, the
放射された送信超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる被検体の臓器境界面や組織にて反射し、超音波プローブ3に設けられたMr個の受信用振動素子によって受信されてMrチャンネルの電気的な受信信号に変換される。次いで、この受信信号は、受信部22のA/D変換器221においてデジタル信号に変換され、更に、Mrチャンネルの受信遅延回路222において所定の深さからの受信超音波を収束するための集束用遅延時間と超音波送受信方向(θ1、φ1)からの受信超音波に対し強い受信指向性を設定するための偏向用遅延時間が与えられた後加算器223にて整相加算される。そして、整相加算後の受信信号が供給された受信信号処理部4の包絡線検波器41及び対数変換器42は、この受信信号に対して包絡線検波と対数変換を行なってBモードデータを生成し、得られたBモードデータは、超音波送受信方向(θ1、φ1)を付帯情報としてサブボリュームデータ生成部5の超音波データ記憶部51に保存される。
A part of the transmitted ultrasonic wave is reflected by the organ boundary surface or tissue of the subject having different acoustic impedance, and is received by the Mr receiving vibration elements provided in the
次いで、システム制御部15は、送信部21の送信遅延回路212及び受信部22の受信遅延回路222における遅延時間を制御してθ方向にΔθ、φ方向にΔφずつ順次更新された3次元走査領域P1の超音波送受信方向(θp、φq)(θp=θ1+(p−1)Δθ(p=2〜P)、φq=φ1+(q−1)Δφ(q=2〜Q))の各々に対し同様の手順で超音波を送受信して3次元走査を行なう。そして、各々の送受信方向にて得られたBモードデータも上述の超音波送受信方向を付帯情報としてサブボリュームデータ生成部5の超音波データ記憶部51に保存される。
Next, the system control unit 15 controls the delay time in the
そして、3次元走査領域P1に対するBモードデータの生成と保存が終了したならば、サブボリュームデータ生成部5の補間処理部52は、超音波データ記憶部51から読み出した時系列的な複数のBモードデータを超音波送受信方向(θp、φq)(θp=θ1+(p−1)Δθ(p=1〜P)、φq=φ1+(q−1)Δφ(q=1〜Q))に対応させて配列することにより3次元Bモードデータを形成し、更に、この3次元Bモードデータを構成する不等間隔のボクセルを補間処理して等方的なボクセルで構成されるサブボリュームデータVd1を生成する。次いで、3次元走査領域P1において収集されたサブボリュームデータVd1は、心拍時相検出部14から供給される当該被検体の心拍時相情報やシステム制御部15から供給される3次元走査領域P1の位置情報を付帯情報としてサブボリュームデータ生成部5のサブボリュームデータ記憶部53に保存される(図7のステップS5)。
When the generation and storage of the B-mode data for the three-dimensional scanning region P1 is completed, the
更に、同様の手順によって3次元走査領域P2乃至PNに対し超音波を送受信してサブボリュームデータVd2乃至VdNを生成し、得られたサブボリュームデータVd2乃至VdNも心拍時相情報や3次元走査領域P2乃至PNの位置情報を付帯情報としてサブボリュームデータ生成部5のサブボリュームデータ記憶部53に保存される(図7のステップS5)。
Furthermore, ultrasonic waves are transmitted / received to / from the three-dimensional scanning areas P2 to PN by the same procedure to generate subvolume data Vd2 to VdN, and the obtained subvolume data Vd2 to VdN are also used for heartbeat time phase information and three-dimensional scanning areas. The position information of P2 to PN is stored as supplementary information in the subvolume
サブボリュームデータVd1乃至VdNの生成と保存が終了したならば、位置ズレ検出部6は、先ず、3次元走査領域P1から収集されたサブボリュームデータVd1と隣接する3次元走査領域P2から収集されたサブボリュームデータVd2をサブボリュームデータ生成部5のサブボリュームデータ記憶部53から読み出す。そして、サブボリュームデータVd1とサブボリュームデータVd2との重複領域に対し所定サイズの3次元的な関心領域を設定し、サブボリュームデータVd1の前記関心領域から抽出される関心領域データとサブボリュームデータVd2との相互相関演算によりサブボリュームデータVd1に対するサブボリュームデータVd2の相対的な位置ズレを検出する。
When the generation and storage of the sub-volume data Vd1 to VdN is completed, the positional
更に、サブボリュームデータVd2と3次元走査領域P2に隣接する3次元走査領域P3から収集されるサブボリュームデータVd3、・・・3次元走査領域PN−1から収集されるサブボリュームデータVdN−1と3次元走査領域PN−1に隣接する3次元走査領域PNから収集されるサブボリュームデータVdNの各々に対しても上述と同様の手順によって相対的な位置ズレを検出する(図7のステップS6)。 Further, the subvolume data Vd2 and the subvolume data Vd3 collected from the three-dimensional scanning area P3 adjacent to the three-dimensional scanning area P2,... The subvolume data VdN-1 collected from the three-dimensional scanning area PN-1 For each of the sub-volume data VdN collected from the three-dimensional scanning region PN adjacent to the three-dimensional scanning region PN-1, a relative positional shift is detected by the same procedure as described above (step S6 in FIG. 7). .
そして、位置ズレ検出部6よりサブボリュームデータVd2乃至VdNの位置ズレ情報を受信した位置情報補正部7は、サブボリュームデータ生成部5のサブボリュームデータ記憶部53においてサブボリュームデータVd2乃至VdNと共に保存されている3次元走査領域の位置情報を読み出す。次いで、位置ズレ検出部6から供給されたサブボリュームデータVd2乃至VdNの位置ズレ情報に基づいて3次元走査領域の位置情報を補正し、サブボリュームデータ記憶部53に保存されていた補正前の3次元走査領域の位置情報を補正後の3次元走査領域の位置情報によって更新する(図7のステップS7)。
The position
次に、ボリュームデータ生成部8の演算回路は、サブボリュームデータ生成部5のサブボリュームデータ記憶部53に保存されているサブボリュームデータとその付帯情報である心拍時相情報及び補正後の3次元走査領域の位置情報を読み出し、これらの付帯情報に基づき3次元走査領域の各々にて収集された複数のサブボリュームデータを合成して広範囲な3次元領域に対する時系列的なボリュームデータを生成する。そして、得られたボリュームデータを自己のボリュームデータ記憶回路に一旦保存する(図7のステップS8)。
Next, the arithmetic circuit of the volume
一方、画像データ生成部9は、ボリュームデータ生成部8のボリュームデータ記憶回路に保存されている時系列的なボリュームデータを読み出す。そして、所定のMPR画像断面におけるMPR画像データや3次元画像データを生成し、表示部10のモニタに動画像あるいは所望心拍時相における静止画像として表示する(図7のステップS9)。
On the other hand, the image
(変形例)
次に、本実施例の変形例につき図8を用いて説明する。上述の実施例では被検体の3次元領域をN分割して複数からなる3次元サブ領域を設定し、これら3次元サブ領域の各々を中心とし、その端部が重複するように設定した3次元走査領域から収集されるサブボリュームデータの重複領域に対し相互相関演算を適用して前記サブボリュームデータの位置ズレを検出する場合について述べたが、本変形例では、上述の3次元サブ領域を3次元走査領域に設定し、隣接する3次元走査領域の境界面あるいはその近傍から収集される2つの2次元データに対し相互相関演算を適用してサブボリュームデータの位置ズレを検出する。
(Modification)
Next, a modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the above-described embodiment, a three-dimensional sub-region composed of a plurality of three-dimensional sub-regions is set by dividing the three-dimensional region of the subject into three pieces, and each of the three-dimensional sub-regions is set as the center and the end portions thereof are overlapped. Although the case where the cross-correlation calculation is applied to the overlapping area of the sub-volume data collected from the scanning area to detect the positional deviation of the sub-volume data has been described, in this modification, the above-described three-dimensional sub-area is changed to 3 A position shift of the sub-volume data is detected by applying a cross-correlation operation to two two-dimensional data collected from the boundary surface of the adjacent three-dimensional scanning region or the vicinity thereof.
図8(a)は、図4(a)と同様に被検体の診断対象部位に設定された3次元領域S0及び3次元サブ領域S1乃至S4を示しており、例えば、3次元領域S0を所定のサブ領域数N(N=4)あるいは最大3次元サブ領域幅ΔSでy方向に分割することによって4つの3次元サブ領域S1乃至S4が設定される。一方、図4(b)は、3次元サブ領域S1乃至S4に設定された3次元走査領域P1乃至P4とこれらの境界面あるいはその近傍から収集される6つの2次元データQ1b、Q2a、Q2b、Q3a、Q3b及びQ4aを示している。但し、この図8(b)でも説明を容易にするために、図8(a)のy−z平面に平行な断面Cにおける3次元走査領域P1乃至P4及び2次元データの切断面を用いて隣接する3次元走査領域の境界面あるいはその近傍から収集される2次元データを示している。 FIG. 8A shows the three-dimensional region S0 and the three-dimensional subregions S1 to S4 set in the diagnosis target region of the subject as in FIG. 4A. For example, the three-dimensional region S0 is set as a predetermined value. The four three-dimensional subregions S1 to S4 are set by dividing in the y direction by the number of subregions N (N = 4) or the maximum three-dimensional subregion width ΔS. On the other hand, FIG. 4B shows six two-dimensional data Q1b, Q2a, Q2b collected from the three-dimensional scanning regions P1 to P4 set in the three-dimensional subregions S1 to S4 and their boundary surfaces or the vicinity thereof. Q3a, Q3b and Q4a are shown. However, in order to facilitate the description also in FIG. 8B, the three-dimensional scanning regions P1 to P4 in the cross section C parallel to the yz plane in FIG. 8A and the cut surface of the two-dimensional data are used. 2D data collected from the boundary surface of an adjacent 3D scanning region or the vicinity thereof is shown.
即ち、図8(b)において、y方向の最大3次元領域幅RyをN(N=4)分割することにより最大3次元走査領域幅ΔPを有する3次元走査領域P1乃至P4を設定し、これら3次元走査領域P1乃至P4に対する超音波送受信によってサブボリュームデータVd1乃至Vd4を生成する。次いで、3次元走査領域P1と3次元走査領域P2との境界面あるいはその近傍における2次元データQ1b及びQ2aをサブボリュームデータVd1及びサブボリュームデータVd2に基づいて生成し、得られた2つの2次元データQ1b及びQ2aに対し相互相関演算を適用してサブボリュームデータVd1に対するサブボリュームデータVd2の位置ズレを検出する。 That is, in FIG. 8B, the three-dimensional scanning regions P1 to P4 having the maximum three-dimensional scanning region width ΔP are set by dividing the maximum three-dimensional region width Ry in the y direction by N (N = 4). Sub-volume data Vd1 to Vd4 are generated by ultrasonic transmission / reception with respect to the three-dimensional scanning regions P1 to P4. Next, two-dimensional data Q1b and Q2a at or near the boundary surface between the three-dimensional scanning region P1 and the three-dimensional scanning region P2 are generated based on the sub-volume data Vd1 and the sub-volume data Vd2, and the obtained two-dimensional data A cross-correlation operation is applied to the data Q1b and Q2a to detect a positional shift of the subvolume data Vd2 with respect to the subvolume data Vd1.
同様にして、3次元走査領域P2と3次元走査領域P3及び3次元走査領域P3と3次元走査領域P4との境界面あるいはその近傍における2次元データQ2b、Q3a、Q3b及びQ4aをサブボリュームデータVd2乃至Vd4に基づいて生成する。そして、2次元データQ2b及び2次元データQ3aの相互相関演算によりサブボリュームデータVd2に対するサブボリュームデータVd3の位置ズレを検出し、2次元データQ3b及び2次元データQ4aの相互相関演算によりサブボリュームデータVd3に対するサブボリュームデータVd4の位置ズレを検出する。 Similarly, the two-dimensional data Q2b, Q3a, Q3b, and Q4a at or near the boundary surface between the three-dimensional scanning region P2, the three-dimensional scanning region P3, the three-dimensional scanning region P3, and the three-dimensional scanning region P4 are sub-volume data Vd2. To Vd4. Then, a positional shift of the subvolume data Vd3 with respect to the subvolume data Vd2 is detected by the cross-correlation calculation of the two-dimensional data Q2b and the two-dimensional data Q3a, and the subvolume data Vd3 is calculated by the cross-correlation calculation of the two-dimensional data Q3b and the two-dimensional data Q4a. The positional deviation of the sub volume data Vd4 with respect to is detected.
尚、本変形例の相互相関演算に用いられる2つの2次元データ(例えば、2次元データQ1bと2次元データQ2a)は被検体の同一部位から収集されるものではないが、極めて近接した部位から収集されるため略同一の2次元データとして取り扱うことが可能である。この方法によれば、2次元データに対して相互相関演算が行われるため、3次元データに対して相互相関演算を行なう上述の実施例と比較して位置ズレ検出に要する時間が大幅に短縮され、3次元画像データの表示における時間的な連続性を改善することができる。 Note that the two two-dimensional data (for example, the two-dimensional data Q1b and the two-dimensional data Q2a) used for the cross-correlation calculation of the present modification are not collected from the same part of the subject, but from extremely close parts. Since it is collected, it can be handled as substantially the same two-dimensional data. According to this method, since the cross-correlation calculation is performed on the two-dimensional data, the time required for detecting the positional deviation is significantly shortened as compared with the above-described embodiment in which the cross-correlation calculation is performed on the three-dimensional data. Temporal continuity in the display of three-dimensional image data can be improved.
以上述べた本発明の実施例によれば、心拍同期3次元走査法を適用して複数のサブボリュームデータを順次収集し、得られた複数のサブボリュームデータを心拍時相情報に基づいて合成することにより広範囲な3次元領域に対する時系列的なボリュームデータを生成する際、サブボリュームデータの収集中に手ぶれ等によって超音波プローブの位置が変化した場合においても正確なボリュームデータの生成が可能となる。従って、前記ボリュームデータに基づいて生成される3次元画像データやMPR画像データ等の画質を向上させることができる。又、手ぶれによるサブボリュームデータの再収集が不要となるため、検査効率が改善され被検体や操作者に対する負担が軽減される。 According to the embodiment of the present invention described above, a plurality of sub-volume data are sequentially collected by applying the heartbeat-synchronized three-dimensional scanning method, and the obtained plurality of sub-volume data is synthesized based on the heartbeat time phase information. As a result, when generating time-series volume data for a wide range of three-dimensional regions, accurate volume data can be generated even when the position of the ultrasound probe changes due to camera shake during the collection of sub-volume data. . Accordingly, it is possible to improve the image quality of the three-dimensional image data and MPR image data generated based on the volume data. In addition, since re-collection of sub-volume data due to camera shake is not necessary, examination efficiency is improved and the burden on the subject and the operator is reduced.
特に、サブボリュームデータが収集される3次元走査領域は、その端部が隣接する他の3次元走査領域の端部と重複するように設定されるため、被検体の同一診断対象部位における3次元情報が含まれた2つのサブボリュームデータに対して相互相関演算を適用することが可能となり、サブボリュームデータ間の相対的な位置ズレを正確に検出することができる。 In particular, since the three-dimensional scanning region where the sub-volume data is collected is set so that the end thereof overlaps the end of another adjacent three-dimensional scanning region, the three-dimensional scanning region in the same diagnosis target region of the subject The cross-correlation calculation can be applied to the two sub-volume data including the information, and the relative positional deviation between the sub-volume data can be accurately detected.
又、サブボリュームデータと共に保存されている3次元走査領域の位置情報及び超音波送受信方向の情報は上述の位置ズレに基づいて補正された3次元走査領域の位置情報及びこの位置情報に基づいて変換された超音波送受信方向に更新されるため、これらの超音波データやサブボリュームデータを繰り返しあるいは再度用いてボリュームデータを生成する場合には、サブボリュームデータの位置ズレ検出や3次元走査領域の位置情報補正を省略することができる。従って、ボリュームデータの生成に要する時間を短縮することが可能となる。 Also, the position information of the three-dimensional scanning area and the information on the ultrasonic transmission / reception direction stored together with the sub-volume data are converted based on the position information of the three-dimensional scanning area corrected based on the above-described position deviation and the position information. Therefore, when the volume data is generated by repeating or reusing these ultrasonic data and sub-volume data, the position detection of the sub-volume data and the position of the three-dimensional scanning area are performed. Information correction can be omitted. Accordingly, it is possible to reduce the time required for generating volume data.
一方、上述の変形例によれば、2次元データに対して相互相関演算が行われるため、位置ズレ検出に要する時間が大幅に短縮される。従って、ボリュームデータの生成に要する時間が更に短縮され、このボリュームデータに基づいて生成される時系列的な3次元画像データの表示における時間的な連続性を改善することができる。 On the other hand, according to the above-described modification, since the cross-correlation calculation is performed on the two-dimensional data, the time required for detecting the positional deviation is greatly shortened. Accordingly, the time required for generating the volume data is further shortened, and the temporal continuity in displaying the time-series three-dimensional image data generated based on the volume data can be improved.
以上、本発明の実施例及びその変形例について述べてきたが、本発明は、上述の実施例及びその変形例に限定されるものではなく、更に変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施例では、隣接した2つのサブボリュームデータにおける重複領域において3次元的な関心領域を設定し、この関心領域から得られる3次元データに基づいてサブボリュームデータ間の相対的な位置ズレを検出する場合について述べたが、前記重複領域に対し2次元的な関心領域を所望の方向に設定し、この関心領域から得られる2次元データに基づいてサブボリュームデータ間の位置ズレを検出してもよい。この方法によれば、位置ズレ検出に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。 As mentioned above, although the Example of this invention and its modification were described, this invention is not limited to the above-mentioned Example and its modification, It can change and implement further. For example, in the above-described embodiment, a three-dimensional region of interest is set in the overlapping region in two adjacent subvolume data, and the relative position between the subvolume data is based on the three-dimensional data obtained from this region of interest. In the case of detecting a deviation, a two-dimensional region of interest is set in a desired direction with respect to the overlapping region, and a positional deviation between sub-volume data is detected based on the two-dimensional data obtained from the region of interest. May be. According to this method, it is possible to significantly reduce the time required for detecting the positional deviation.
又、過去の検査データ等に基づき当該被検体の診断対象部位に対し3次元領域を設定する場合について述べたが、サブボリュームデータの収集に先行してシングルプレーン法あるいはマルチプレーン法により2次元画像データを収集し、これらの2次元画像データに基づいて前記3次元領域を設定してもよく、又、3次元走査によって収集される暫定的な3次元画像データに基づいて前記3次元領域を設定してもよい。 In addition, the case where a three-dimensional region is set for a diagnosis target part of the subject based on past examination data has been described. However, prior to the collection of subvolume data, a two-dimensional image is obtained by a single plane method or a multiplane method. Data may be collected and the 3D region may be set based on these 2D image data, or the 3D region may be set based on provisional 3D image data collected by 3D scanning. May be.
一方、上述の変形例では、隣接する3次元走査領域の境界面あるいはその近傍から収集される2つの2次元データを相互相関演算してサブボリュームデータ間の相対的な位置ズレを検出する場合について述べたが、前記3次元走査領域の境界面あるいはその近傍から収集される2つの3次元データを相互相関演算してサブボリュームデータ間の位置ズレを検出しても構わない。 On the other hand, in the above-described modification, a case where a relative positional shift between sub-volume data is detected by performing a cross-correlation operation on two two-dimensional data collected from the boundary surface of adjacent three-dimensional scanning regions or the vicinity thereof. As described above, the positional deviation between the sub-volume data may be detected by performing a cross-correlation operation on two three-dimensional data collected from the boundary surface of the three-dimensional scanning region or its vicinity.
更に、上述の実施例及びその変形例では、相互相関法の適用によってサブボリュームデータ間の相対的な位置ズレを検出する方法について述べたが、サブボリュームデータ間の差分値を算出し、この差分値の絶対値和あるいは2乗和が最小となる関心領域の移動量を検出する方法(ここでは、差分和最小法と呼ぶ。)やエントロピー法等の他の方法を適用してサブボリュームデータ間の位置ズレを検出してもよい。 Furthermore, in the above-described embodiment and its modification, the method for detecting the relative positional deviation between the sub-volume data by applying the cross-correlation method has been described. However, the difference value between the sub-volume data is calculated, and this difference is calculated. Applying other methods such as a method of detecting the amount of movement of the region of interest that minimizes the sum of absolute values or the sum of squares (referred to here as the difference sum minimum method) and the entropy method between sub-volume data The positional deviation may be detected.
2…送受信部
21…送信部
211…レートパルス発生器
212…送信遅延回路
213…駆動回路
22…受信部
221…A/D変換器
222…受信遅延回路
223…加算器
3…超音波プローブ
4…受信信号処理部
41…包絡線検波器
42…対数変換器
5…サブボリュームデータ生成部
51…超音波データ記憶部
52…補間処理部
53…サブボリュームデータ記憶部
6…位置ズレ検出部
7…位置情報補正部
8…ボリュームデータ生成部
9…画像データ生成部
10…表示部
11…入力部
111…関心領域設定部
112…3次元領域設定部
12…走査制御部
13…生体信号計測ユニット
14…心拍時相検出部
15…システム制御部
100…超音波画像診断装置
2. Transmission / reception unit 21 ...
Claims (9)
隣接する前記3次元走査領域の端部が互いに重複するように前記被検体に対する超音波の3次元走査を制御する走査制御手段と、
前記3次元走査領域の各々に対する超音波送受信によって得られた受信信号に基づいてサブボリュームデータを生成するサブボリュームデータ生成手段と、
前記隣接する3次元走査領域の重複領域に対応した前記サブボリュームデータの2次元データあるいは3次元データに基づいて前記サブボリュームデータの相対的な位置ズレを検出する位置ズレ検出手段と、
検出した前記位置ズレに基づいて位置補正された前記サブボリュームデータを合成してボリュームデータを生成するボリュームデータ生成手段とを
備えたことを特徴とする超音波画像診断装置。 An ultrasonic diagnostic imaging apparatus that collects volume data in a wide range of three-dimensional regions of the subject by applying a heartbeat-synchronized three-dimensional scanning method to a plurality of three-dimensional scanning regions set for a region to be diagnosed of the subject In
Scanning control means for controlling the three-dimensional scanning of the ultrasonic wave on the subject so that the end portions of the adjacent three-dimensional scanning regions overlap each other;
Sub-volume data generating means for generating sub-volume data based on a reception signal obtained by ultrasonic transmission / reception for each of the three-dimensional scanning regions;
A positional deviation detecting means for detecting a relative positional deviation of the sub-volume data based on two-dimensional data or three-dimensional data of the sub-volume data corresponding to an overlapping area of the adjacent three-dimensional scanning area;
An ultrasonic diagnostic imaging apparatus comprising: volume data generation means for generating volume data by synthesizing the sub-volume data whose position is corrected based on the detected positional deviation.
前記複数の3次元走査領域に対する超音波の3次元走査を制御する走査制御手段と、
前記3次元走査領域に対する超音波送受信によって得られた受信信号に基づいてサブボリュームデータを生成するサブボリュームデータ生成手段と、
隣接する前記3次元走査領域の各々における境界領域に対応した前記サブボリュームデータの2次元データあるいは3次元データに基づいて前記サブボリュームデータの相対的な位置ズレを検出する位置ズレ検出手段と、
検出した前記位置ズレに基づいて位置補正された前記サブボリュームデータを合成してボリュームデータを生成するボリュームデータ生成手段とを
備えたことを特徴とする超音波画像診断装置。 Collection of volume data in a wide range of three-dimensional regions of the subject by applying a heartbeat-synchronized three-dimensional scanning method to a plurality of three-dimensional scanning regions set by dividing a three-dimensional region including a diagnosis target part of the subject In the ultrasonic diagnostic imaging apparatus,
Scanning control means for controlling three-dimensional scanning of ultrasonic waves for the plurality of three-dimensional scanning regions;
Subvolume data generation means for generating subvolume data based on a reception signal obtained by ultrasonic transmission / reception with respect to the three-dimensional scanning region;
Position shift detection means for detecting a relative position shift of the sub-volume data based on two-dimensional data or three-dimensional data of the sub-volume data corresponding to a boundary region in each of the adjacent three-dimensional scan areas;
An ultrasonic diagnostic imaging apparatus comprising: volume data generation means for generating volume data by synthesizing the sub-volume data whose position is corrected based on the detected positional deviation.
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Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011045659A (en) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Toshiba Corp | Ultrasonic diagnostic apparatus, ultrasonic image processor and ultrasonic image processing program |
JP2013248276A (en) * | 2012-06-01 | 2013-12-12 | Canon Inc | Subject information acquisition device and subject information acquisition method |
JP2014036848A (en) * | 2012-08-17 | 2014-02-27 | General Electric Co <Ge> | Ultrasonic imaging system and method |
WO2015068928A1 (en) * | 2013-11-05 | 2015-05-14 | 한국디지털병원수출사업협동조합 | Three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus and method, comprising merging of three-dimensional ultrasonic scanned images |
US9255990B2 (en) | 2012-05-14 | 2016-02-09 | Samsung Medison Co., Ltd. | Method and apparatus for generating volume image |
KR20160056164A (en) * | 2014-11-11 | 2016-05-19 | 삼성메디슨 주식회사 | Untrasound dianognosis apparatus, operating method thereof and computer-readable storage medium |
JP2016525406A (en) * | 2013-07-24 | 2016-08-25 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | A method for aligning spatially different subvolumes of vascular ultrasound data |
WO2017006595A1 (en) * | 2015-07-03 | 2017-01-12 | 株式会社日立製作所 | Ultrasonic diagnosing device and ultrasonic image processing method |
JP2017018285A (en) * | 2015-07-09 | 2017-01-26 | キヤノン株式会社 | Photoacoustic apparatus, image processing method, and program |
US10445897B2 (en) | 2015-07-09 | 2019-10-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Device for acquiring information relating to position displacement of multiple image data sets, method, and program |
-
2007
- 2007-11-29 JP JP2007309458A patent/JP2009131420A/en not_active Withdrawn
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011045659A (en) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Toshiba Corp | Ultrasonic diagnostic apparatus, ultrasonic image processor and ultrasonic image processing program |
US9255990B2 (en) | 2012-05-14 | 2016-02-09 | Samsung Medison Co., Ltd. | Method and apparatus for generating volume image |
CN105962899A (en) * | 2012-06-01 | 2016-09-28 | 佳能株式会社 | Test-object-information acquisition apparatus and test-object-information acquisition method |
JP2013248276A (en) * | 2012-06-01 | 2013-12-12 | Canon Inc | Subject information acquisition device and subject information acquisition method |
US9535159B2 (en) | 2012-06-01 | 2017-01-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Test-object-information acquisition apparatus and test-object-information acquisition method |
JP2014036848A (en) * | 2012-08-17 | 2014-02-27 | General Electric Co <Ge> | Ultrasonic imaging system and method |
US11382596B2 (en) | 2013-07-24 | 2022-07-12 | Koninklijke Philips N.V. | Method for aligning spatially different subvolumes of ultrasonic data of a blood vessel |
JP2016525406A (en) * | 2013-07-24 | 2016-08-25 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | A method for aligning spatially different subvolumes of vascular ultrasound data |
KR101562569B1 (en) | 2013-11-05 | 2015-10-22 | 한국디지털병원수출사업협동조합 | Medical device and its method for merging volume images in 3D ultrasound scanning |
WO2015068928A1 (en) * | 2013-11-05 | 2015-05-14 | 한국디지털병원수출사업협동조합 | Three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus and method, comprising merging of three-dimensional ultrasonic scanned images |
KR20160056164A (en) * | 2014-11-11 | 2016-05-19 | 삼성메디슨 주식회사 | Untrasound dianognosis apparatus, operating method thereof and computer-readable storage medium |
KR102270718B1 (en) | 2014-11-11 | 2021-06-30 | 삼성메디슨 주식회사 | Untrasound dianognosis apparatus, operating method thereof and computer-readable storage medium |
WO2017006595A1 (en) * | 2015-07-03 | 2017-01-12 | 株式会社日立製作所 | Ultrasonic diagnosing device and ultrasonic image processing method |
JP2017012587A (en) * | 2015-07-03 | 2017-01-19 | 株式会社日立製作所 | Ultrasound diagnostic apparatus and program |
JP2017018285A (en) * | 2015-07-09 | 2017-01-26 | キヤノン株式会社 | Photoacoustic apparatus, image processing method, and program |
US10445897B2 (en) | 2015-07-09 | 2019-10-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Device for acquiring information relating to position displacement of multiple image data sets, method, and program |
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