JP2009297346A - Ultrasonic observation apparatus, ultrasonic endoscopic apparatus, image processing method, and image processing program - Google Patents
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Description
本発明は、医療診断のために患者の体内に挿入される超音波内視鏡に接続して超音波断層像を得るための超音波観測装置、及び、そのような超音波観測装置と超音波内視鏡とによって構成される超音波内視鏡装置に関する。さらに、本発明は,そのような超音波観測装置において用いられる画像処理方法及び画像処理プログラムに関する。 The present invention relates to an ultrasonic observation apparatus for obtaining an ultrasonic tomographic image by connecting to an ultrasonic endoscope inserted into a patient's body for medical diagnosis, and such an ultrasonic observation apparatus and an ultrasonic wave. The present invention relates to an ultrasonic endoscope apparatus including an endoscope. Furthermore, the present invention relates to an image processing method and an image processing program used in such an ultrasonic observation apparatus.
従来より、超音波内視鏡を用いた穿刺処理は、患者の体内に挿入された超音波内視鏡の挿入部の先端から突出される穿刺針の突出状態を、超音波内視鏡の挿入部の先端に設けられた複数の超音波トランスデューサ(超音波振動子)を用いて撮影した超音波断層像においてリアルタイムで確認しながら行われている。しかしながら、超音波内視鏡を用いた穿刺処理は、非常に難易度が高く、高度な手法を必要とする。 Conventionally, puncture processing using an ultrasonic endoscope is performed by inserting an ultrasonic endoscope into a protruding state of a puncture needle protruding from the distal end of an insertion portion of an ultrasonic endoscope inserted into a patient's body. This is performed while confirming in real time in an ultrasonic tomographic image taken using a plurality of ultrasonic transducers (ultrasonic transducers) provided at the tip of the part. However, puncture processing using an ultrasonic endoscope is very difficult and requires an advanced technique.
関連する技術として、特許文献1は、超音波(放射線)イメージ装置により、患者の体内に挿入されるカテーテルの画像を明瞭に得るエコー生成装置を開示している。このエコー生成装置によれば、マトリックス材料製のチューブ部分の上に配置される境界層の音響インピーダンスをマトリックス材料のそれと異なるようにしている。しかしながら、このようなエコー生成装置は、カテーテルの構成が従来のものとは異なるため、従来のカテーテルや穿刺針には適用できないという問題がある。
As a related technique,
さらに、特許文献2は、生体内における穿刺針を強調して表示する超音波診断装置を開示している。この超音波診断装置によれば、穿刺アダプタに設けられた角度検出器を用いて取得した穿刺針の刺入角度に関する情報と、超音波ビームの反射波の受信信号に基づいて取得した輝度信号とから生体内における穿刺針の位置を判断すると共に、穿刺針からの反射信号がモニタ上において強調して表示されるような処理を施している。しかしながら、このような超音波診断装置は、特殊なビーム走査が必要であるために制御が難しく、また、穿刺針の刺入角度を取得するための角度検出器が必要であるため、超音波内視鏡に採用するには必ずしも適していないという問題がある。
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、患者の体内に挿入される穿刺針が強調して表示される超音波断層像を容易に精度良く得ることができる超音波観測装置、超音波内視鏡装置、画像処理方法及び画像処理プログラムを提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above points, the present invention provides an ultrasonic observation apparatus and an ultrasonic endoscope that can easily and accurately obtain an ultrasonic tomographic image displayed by emphasizing a puncture needle inserted into a patient's body. An object is to provide a mirror device, an image processing method, and an image processing program.
上記課題を解決するため、本発明の1つの観点に係る超音波観測装置は、複数の超音波トランスデューサから送信された超音波ビームが被検体及び穿刺針によって反射されて生じる超音波エコーに基づいて得られる複数の受信信号を処理する受信回路と、受信回路によって処理された受信信号に受信フォーカス処理を施すことにより複数の音線信号を生成し、音線信号に基づいて超音波画像を表す画像信号を生成する画像信号生成手段と、穿刺針強調操作手段の操作に従って、各音線信号について反射点の深さに応じた利得制御を行うことにより、設定されたガイドライン領域からの超音波エコーに基づく音線信号のレベルを上昇させ、他の領域からの超音波エコーに基づく音線信号のレベルを低下させて、ガイドライン領域に沿って被検体に挿入される穿刺針が超音波画像において強調して表示されるようにする穿刺針強調処理手段とを具備する。 In order to solve the above-described problem, an ultrasonic observation apparatus according to one aspect of the present invention is based on ultrasonic echoes generated by reflection of ultrasonic beams transmitted from a plurality of ultrasonic transducers by a subject and a puncture needle. A receiving circuit that processes a plurality of received signals obtained, and an image that represents an ultrasonic image based on the sound ray signals by generating a plurality of sound ray signals by subjecting the received signals processed by the receiving circuit to reception focus processing. By performing gain control according to the depth of the reflection point for each sound ray signal according to the operation of the image signal generating means for generating the signal and the puncture needle emphasizing operation means, the ultrasonic echoes from the set guideline area are Increase the level of the sound ray signal based on, and decrease the level of the sound ray signal based on the ultrasonic echo from other areas, along the guideline area Puncture needle inserted to and a puncture needle enhancement processing means to be highlighted in the ultrasound image.
また、本発明の1つの観点に係る超音波内視鏡装置は、本発明に係る超音波観測装置と、超音波観測装置に接続され、超音波を送受信するための複数の超音波トランスデューサを有し、穿刺針を突出させるための孔が形成された超音波内視鏡とを具備する。 An ultrasonic endoscope apparatus according to one aspect of the present invention includes an ultrasonic observation apparatus according to the present invention and a plurality of ultrasonic transducers connected to the ultrasonic observation apparatus for transmitting and receiving ultrasonic waves. And an ultrasonic endoscope in which a hole for projecting the puncture needle is formed.
さらに、本発明の1つの観点に係る画像処理方法は、複数の超音波トランスデューサから送信された超音波ビームが被検体及び穿刺針によって反射されて生じる超音波エコーに基づいて得られる複数の受信信号を処理して超音波画像を表す画像信号を生成する画像処理方法であって、受信回路によって処理された受信信号に受信フォーカス処理を施すことにより複数の音線信号を生成するステップ(a)と、穿刺針強調操作手段の操作に従って、各音線信号について反射点の深さに応じた利得制御を行うことにより、設定されたガイドライン領域からの超音波エコーに基づく音線信号のレベルを上昇させ、他の領域からの超音波エコーに基づく音線信号のレベルを低下させるステップ(b)と、ステップ(b)においてレベルが調整された音線信号に基づいて超音波画像を表す画像信号を生成することにより、ガイドラインに沿って被検体に挿入される穿刺針が超音波画像において強調して表示されるようにするステップ(c)とを具備する。 Furthermore, an image processing method according to one aspect of the present invention includes a plurality of reception signals obtained based on ultrasonic echoes generated by reflection of ultrasonic beams transmitted from a plurality of ultrasonic transducers by a subject and a puncture needle. A method of generating a plurality of sound ray signals by performing a reception focus process on a reception signal processed by a reception circuit; In accordance with the operation of the puncture needle emphasizing operation means, by performing gain control according to the depth of the reflection point for each sound ray signal, the level of the sound ray signal based on the ultrasonic echo from the set guideline region is increased. (B) reducing the level of the sound ray signal based on the ultrasonic echoes from other areas, and the sound whose level is adjusted in step (b) Generating an image signal representing an ultrasound image based on the signal so that the puncture needle inserted into the subject is displayed in an enhanced manner in the ultrasound image according to the guideline. To do.
加えて、本発明の1つの観点に係る画像処理プログラムは、複数の超音波トランスデューサから送信された超音波ビームが被検体及び穿刺針によって反射されて生じる超音波エコーに基づいて得られる複数の受信信号を処理して超音波画像を表す画像信号を生成する画像処理プログラムであって、受信回路によって処理された受信信号に受信フォーカス処理を施すことにより複数の音線信号を生成する手順(a)と、穿刺針強調操作手段の操作に従って、各音線信号について反射点の深さに応じた利得制御を行うことにより、設定されたガイドライン領域からの超音波エコーに基づく音線信号のレベルを上昇させ、他の領域からの超音波エコーに基づく音線信号のレベルを低下させる手順(b)と、手順(b)においてレベルが調整された音線信号に基づいて超音波画像を表す画像信号を生成することにより、ガイドラインに沿って被検体に挿入される穿刺針が超音波画像において強調して表示されるようにする手順(c)とをCPUに実行させる。 In addition, an image processing program according to one aspect of the present invention includes a plurality of receptions obtained based on ultrasonic echoes generated by reflection of ultrasonic beams transmitted from a plurality of ultrasonic transducers by a subject and a puncture needle. An image processing program for generating an image signal representing an ultrasonic image by processing a signal, and generating a plurality of sound ray signals by performing reception focus processing on the reception signal processed by the reception circuit (a) In accordance with the operation of the puncture needle emphasizing operation means, by performing gain control according to the depth of the reflection point for each sound ray signal, the level of the sound ray signal based on the ultrasonic echo from the set guideline region is increased. And (b) reducing the level of the sound ray signal based on ultrasonic echoes from other regions, and the sound whose level is adjusted in step (b) A step (c) for generating an image signal representing an ultrasonic image based on the signal so that the puncture needle inserted into the subject is displayed in an enhanced manner in the ultrasonic image according to the guideline. To run.
本発明によれば、オペレータによる穿刺針強調操作手段の操作に従って、各音線信号について反射点の深さに応じた利得制御を行うことにより、設定されたガイドライン領域からの超音波エコーに基づく音線信号のレベルを上昇させ、他の領域からの超音波エコーに基づく音線信号のレベルを低下させるので、ガイドライン領域に沿って患者の体内に挿入される穿刺針が強調して表示される超音波断層像を容易に精度良く得ることができる。 According to the present invention, in accordance with the operation of the puncture needle emphasizing operation means by the operator, the sound control based on the ultrasonic echo from the set guideline region is performed by performing gain control according to the depth of the reflection point for each sound ray signal. Since the level of the line signal is increased and the level of the sound line signal based on the ultrasonic echoes from other areas is decreased, the puncture needle inserted into the patient's body along the guideline area is highlighted and displayed. A sound tomogram can be obtained easily and accurately.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には、同一の参照番号を付して説明を省略する。
図1は、本発明の一実施形態に係る超音波内視鏡装置の構成を示す図である。図1に示すように、この超音波内視鏡装置は、超音波内視鏡1と、超音波観測装置2と、表示装置3とを含んでいる。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same reference number is attached | subjected to the same component and description is abbreviate | omitted.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an ultrasonic endoscope apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the ultrasonic endoscope apparatus includes an
図2は、図1に示す超音波内視鏡の構成を示す図である。図2に示すように、超音波内視鏡1は、挿入部11と、操作部12と、接続コード13と、ユニバーサルコード14とを含んでいる。超音波内視鏡1の挿入部11は、患者の体内に挿入することができるように細長い可撓性の管状となっている。操作部12は、挿入部11の基端に設けられており、接続コード13を介して超音波観測装置2に接続されていると共に、ユニバーサルコード14を介して光源装置に接続されている。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the ultrasonic endoscope shown in FIG. As shown in FIG. 2, the
超音波内視鏡1の挿入部11には、照明窓及び観察窓が設けられている。照明窓には、光源装置からライトガイドを介して供給される照明光を出射させるための照明用レンズが装着されている。これらは、照明光学系を構成する。また、観察窓には、対物レンズが装着されており、この対物レンズの結像位置に、イメージガイドの入力端又はCCDカメラ等の固体撮像素子が配置されている。これらは、観察光学系を構成する。
The insertion portion 11 of the
超音波内視鏡1の挿入部11の先端には、複数の超音波トランスデューサが配置されたコンベックス型の超音波トランスデューサ部11aが設けられている。超音波トランスデューサ部11aは、図1に示す超音波観測装置2の送信回路23から接続コード13を介して供給される複数の駆動信号に従って超音波ビームを送信すると共に、目的部位等から反射された超音波エコーを受信して、複数の受信信号を超音波観測装置2の受信回路24に接続コード13を介して出力する。また、超音波内視鏡1の挿入部11の先端には、操作部12に設けられた処置具挿入口12aから挿入される穿刺針11bが突出される孔が形成されている。
At the distal end of the insertion portion 11 of the
再び図1を参照すると、超音波観測装置2は、操作卓21と、制御部22と、送信回路23と、受信回路24と、Bモード画像信号生成部25と、穿刺針強調処理部26と、ディジタル・スキャン・コンバータ(DSC)27と、画像メモリ28と、ディジタル/アナログ変換器(D/A変換器)29とを含んでいる。
Referring again to FIG. 1, the
超音波観測装置2の操作卓21は、オペレータの操作に基づいて、超音波内視鏡1を用いた超音波撮像動作の開始/停止(フリーズ解除/フリーズ)を制御するための制御信号Aを制御部22に出力する。また、操作卓21には穿刺針強調ボタン21aが設けられており、オペレータが必要に応じて超音波画像における穿刺針を強調できるようになっている。オペレータが穿刺針強調ボタン21aを操作すると、超音波画像における穿刺針強調動作の開始/停止を指示するための穿刺針強調指示信号Bが制御部22に出力される。
The
制御部22は、操作卓21から入力される制御信号Aに基づいて、送信動作を制御するための送信制御信号A1を送信回路23に出力すると共に、受信動作を制御するための受信制御信号A2を受信回路24に出力する。また、制御部22は、操作卓21から入力される穿刺針強調指示信号Bに基づいて、穿刺針強調動作を制御するための穿刺針強調制御信号B1をBモード画像信号生成部25及び穿刺針強調処理部26に出力する。
Based on the control signal A input from the
送信回路23は、送信制御信号A1に基づいて複数の駆動信号を生成し、それらの駆動信号を超音波内視鏡1に出力する。それらの駆動信号に従って、超音波内視鏡1の超音波トランスデューサ部11a(図2)に含まれている複数の超音波トランスデューサから超音波ビームが送信され、被検体が走査される。一方、受信回路24は、超音波内視鏡1の超音波トランスデューサ部11aに含まれている複数の超音波トランスデューサから入力される複数の受信信号を所定の増幅度で増幅した後、アナログ/ディジタル変換(A/D変換)を行うことにより、増幅された受信信号をディジタルの受信信号に変換する。
The
Bモード画像信号生成部25は、受信回路24によって処理された複数の受信信号に受信フォーカス処理を施すことにより複数の音線信号を生成し、音線信号に基づいて超音波画像(Bモード超音波断層像)を表すBモード画像信号を生成する。穿刺針強調処理部26は、オペレータによる穿刺針強調ボタン21aの操作に従って、各音線信号について反射点の深さに応じた利得制御を行うことにより、設定されたガイドライン領域からの超音波エコーに基づく音線信号のレベルを上昇させ、他の領域からの超音波エコーに基づく音線信号のレベルを低下させて、ガイドライン領域に沿って被検体に挿入される穿刺針が超音波画像において強調して表示されるようにする。
The B-mode image
図3は、図1に示すBモード画像信号生成部及び穿刺針強調処理部の具体的な構成例を示す図である。図3に示すように、Bモード画像信号生成部25は、位相整合部51と、音線メモリ52と、検波部53とを備えている。位相整合部51は、受信回路24から入力される受信信号に対して位相整合を行って受信フォーカス処理を施し、超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号(音線データ)を形成する。音線メモリ52は、位相整合部51によって形成された音線信号を格納する。検波部53は、音線メモリ52から読み出された音線信号、又は、穿刺針強調処理部26によってレベルが調整された音線信号に対して包絡線検波処理を施すことにより、Bモード画像信号を生成する。
FIG. 3 is a diagram illustrating a specific configuration example of the B-mode image signal generation unit and the puncture needle enhancement processing unit illustrated in FIG. 1. As shown in FIG. 3, the B-mode image
穿刺針強調処理部26は、相関値算出部61と、参照信号メモリ62と、利得制御部63と、可変利得増幅部64とを備えている。参照信号メモリ62は、穿刺針11bを予め撮像して得られた複数の参照信号(参照データ)を格納する。可変利得増幅部64は、各音線信号について可変利得で増幅を行う。
The puncture needle
図4は、参照信号の作成方法を説明するための図である。ここで、参照信号は、以下に説明するように、穿刺針11bを予め撮像して得られる。例えば、超音波内視鏡1において用いられる穿刺角と同じ角度で穿刺針11bを水中に突出させた後に、この穿刺針11bに向けて超音波ビームを送信して、超音波ビームが穿刺針11bによって反射されて生じるエコー信号が計測される。
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of creating a reference signal. Here, the reference signal is obtained by imaging the puncture needle 11b in advance as described below. For example, after causing the puncture needle 11b to protrude into water at the same angle as the puncture angle used in the
図4においては、穿刺針11bの複数の位置P1〜Pkに向けて、音線n+1〜音線n+kに沿って複数の超音波ビームが送信される。超音波ビームが穿刺針11bの複数の位置P1〜Pkにおいて反射されて生じるエコー信号に基づいて得られる複数の音線信号を、参照信号Ref1〜Refkとする。それらの参照信号Ref1〜Refkは、参照信号メモリ62(図3)に格納される。しかしながら、図4に示すように、位置Pkにおいて音線n+kの方向と異なる方向に反射される反射波が存在し、この反射波はアーティファクトの原因となる。 In FIG. 4, a plurality of ultrasonic beams are transmitted along sound lines n + 1 to n + k toward a plurality of positions P1 to Pk of the puncture needle 11b. A plurality of sound ray signals obtained based on echo signals generated by reflecting the ultrasonic beam at a plurality of positions P1 to Pk of the puncture needle 11b are referred to as reference signals Ref1 to Refk. These reference signals Ref1 to Refk are stored in the reference signal memory 62 (FIG. 3). However, as shown in FIG. 4, there is a reflected wave that is reflected in a direction different from the direction of the sound ray n + k at the position Pk, and this reflected wave causes an artifact.
図5は、複数の音線信号の波形を示す図である。図5においては、音線n+1〜音線n+kに沿って得られる音線信号の波形が示されており、横軸は、時間(反射点の深さに相当する)を表している。穿刺針が被検体に挿入される位置及び方向は予め設定されており、穿刺針が挿入される領域は、ガイドライン領域として超音波画像に表示される。従って、オペレータは、設定されたガイドライン領域に沿って、穿刺針を被検体に挿入すれば良い。図5においては、このガイドライン領域に相当する時間(反射点の深さ)が破線で示されている。音線n+1〜音線n+3に沿って得られる音線信号の波形において、ガイドライン領域内に存在する波形が、穿刺針を表す本来の波形であり、他の領域内に存在する波形は、アーティファクトの原因となる反射波の影響によるものである。 FIG. 5 is a diagram illustrating waveforms of a plurality of sound ray signals. In FIG. 5, the waveform of the sound ray signal obtained along the sound ray n + 1 to the sound ray n + k is shown, and the horizontal axis represents time (corresponding to the depth of the reflection point). The position and direction in which the puncture needle is inserted into the subject are set in advance, and the area where the puncture needle is inserted is displayed in the ultrasound image as a guideline area. Therefore, the operator may insert the puncture needle into the subject along the set guideline area. In FIG. 5, the time corresponding to this guideline area (the depth of the reflection point) is indicated by a broken line. In the waveform of the sound ray signal obtained along the sound ray n + 1 to the sound ray n + 3, the waveform existing in the guideline region is an original waveform representing the puncture needle, and the waveform existing in the other region is an artifact. This is due to the influence of the reflected wave.
再び図3を参照すると、相関値算出部61は、Bモード画像信号生成部25の位相整合部51によって生成される各音線信号によって表される波形と、参照信号メモリ62から読み出された対応する参照信号によって表される波形との相関値Cを算出する。なお、音線信号と参照信号との間の対応関係は、受信フォーカスの方向に基づいて判定しても良いし、後で説明するように、相関値Cの最大値に基づいて判定しても良い。
Referring to FIG. 3 again, the correlation
相関値Cは、周知の様々な手法によって求めることが可能であり、本実施形態においては、0≦C≦1とする。利得制御部63は、相関値算出部61によって算出された相関値Cに基づいて、可変利得増幅部64における各音線信号についての利得Aを算出する。例えば、利得制御部63は、ガイドライン領域からの超音波エコーに基づく音線信号については、A=1+Cとすることにより、音線信号のレベルを上昇させ、他の領域からの超音波エコーに基づく音線信号については、A=1−Cとすることにより、音線信号のレベルを低下させる。可変利得増幅部64は、利得制御部63によって算出された利得Aで、それぞれの音線信号を増幅する。
The correlation value C can be obtained by various known methods, and in this embodiment, 0 ≦ C ≦ 1. The
図6は、相関値算出部によって算出される相関値の変化を示す図である。また、図7は、利得制御部によって算出される利得の変化を示す図である。図6及び図7において、横軸は、時間(反射点の深さに相当する)を表している。図6に示す相関値Cは、アーティファクトの原因となる反射波の影響によって、ガイドライン領域以外においてもピークを有している。そこで、図7に示すように、図3に示す利得制御部63は、ガイドライン領域における利得Aを相関値Cに基づいて増加させ、他の領域における利得Aを相関値Cに基づいて減少させる。
FIG. 6 is a diagram illustrating a change in the correlation value calculated by the correlation value calculation unit. FIG. 7 is a diagram illustrating a change in gain calculated by the gain control unit. 6 and 7, the horizontal axis represents time (corresponding to the depth of the reflection point). The correlation value C shown in FIG. 6 has a peak in areas other than the guideline area due to the influence of reflected waves that cause artifacts. Therefore, as illustrated in FIG. 7, the
再び図3を参照すると、検波部53は、オペレータが穿刺針強調ボタン21aを操作して穿刺針強調動作を指示すると、制御部22(図1)から出力される穿刺針強調制御信号B1に従って、穿刺針強調処理部26によってレベルが調整された音線信号に対して包絡線検波処理を行うことにより、Bモード画像信号を生成する。あるいは、検波部53は、穿刺針強調処理部26によってレベルが調整された音線信号に基づいて、Bモード画像信号を構成する3つの色信号(例えば、R信号、G信号、及び、B信号)の内の少なくとも1つの色信号の振幅を大きくすることにより、穿刺針が超音波画像において強調して表示されるようにしても良い。この場合には、穿刺針が、赤色、緑色、青色等によって表示される。
Referring again to FIG. 3, when the operator operates the puncture needle emphasis button 21a to instruct a puncture needle emphasis operation, the
例えば、検波部53は、通常動作時においては、音線メモリ52から読み出された音線信号に基づいて得られるBモード画像信号の振幅を0〜255階調(8ビット)で表す。一方、検波部53は、穿刺針強調動作時においては、穿刺針11b(図4)を赤色で示すために、図8に示すように、音線メモリ52から読み出された音線信号に基づいて得られるG信号及びB信号の各々の振幅を0〜200階調で表すと共に、穿刺針強調処理部26から出力される音線信号に基づいて得られるR信号の振幅を最大で255階調まで大きくする。
For example, the
再び図1を参照すると、DSC27は、Bモード画像信号生成部25において生成されたBモード画像信号が通常のテレビジョン信号の走査方式と異なる走査方式によって得られたものであるため、Bモード画像信号生成部25から出力されるBモード画像信号を通常の画像信号に変換(ラスター変換)する。
Referring to FIG. 1 again, the
画像メモリ28は、DSC27から出力される画像信号を格納する。D/A変換器29は、画像メモリ28から読み出したディジタルの画像信号をアナログの画像信号に変換して表示装置3に出力する。これにより、表示装置3において、超音波内視鏡1によって撮影された超音波断層像が表示される。
The
以上において、制御部22、及び、Bモード画像信号生成部25〜DSC27(但し、メモリを除く)は、CPU(中央演算装置)と、CPUに各種の処理を行わせるためのソフトウェア(画像処理プログラム)とによって構成されるが、これらをディジタル回路で構成しても良い。ソフトウェアを記録する記録媒体としては、ハードディスク、フレキシブルディスク、MO、MT、RAM、CD−ROM、又は、DVD−ROM等を用いることができる。
In the above, the
次に、本実施形態に係る超音波内視鏡装置の動作について説明するが、通常動作は通常の超音波内視鏡装置と同様であるので、穿刺針強調動作についてのみ説明する。
図2に示す超音波内視鏡1を用いて超音波断層像を撮影する際に、オペレータは、ユニバーサルコード14の一端に接続された光源から光を発生させて、挿入部11の先端に設けられた照明窓から患者の体内に照明光を出射すると共に、観察窓から挿入状態を観察しながら、超音波内視鏡1の挿入部11を被検体である患者の体内に挿入して行く。超音波内視鏡1の挿入部11が目的位置に達すると、オペレータは、穿刺針11bを処置具挿入口12aから挿入して挿入部11の先端の孔から突出させる。
Next, the operation of the ultrasonic endoscope apparatus according to the present embodiment will be described. Since the normal operation is the same as that of the normal ultrasonic endoscope apparatus, only the puncture needle emphasis operation will be described.
When taking an ultrasonic tomogram using the
その後、オペレータは、図1に示す操作卓21を操作することにより、超音波撮像動作を開始させる制御信号Aを操作卓21から制御部22に出力させる。また、オペレータは、操作卓21の穿刺針強調ボタン21aを押すことにより、穿刺針強調動作を開始させる穿刺針強調指示信号Bを操作卓21から制御部22に出力させる。
Thereafter, the operator operates the
制御部22は、制御信号Aに基づいて、送信回路23の動作の開始を指示する送信制御信号A1を送信回路23に出力すると共に、受信回路24の動作の開始を指示する受信制御信号A2を受信回路24に出力する。また、制御部22は、穿刺針強調指示信号Bに基づいて、穿刺針強調動作を開始させる穿刺針強調制御信号B1をBモード画像信号生成部25及び穿刺針強調処理部26に出力する。
Based on the control signal A, the
送信回路23は、超音波内視鏡1の超音波トランスデューサ部11a(図2)に含まれている複数の超音波トランスデューサから超音波ビームを送信するための複数の駆動信号を生成する。生成された駆動信号は、超音波トランスデューサ部11aに出力される。これにより、超音波ビームが、超音波トランスデューサ部11aから被検体及び穿刺針11bに向けて送信される。
The
超音波ビームが被検体及び穿刺針11bによって反射されて生じた超音波エコーを超音波トランスデューサ部11aが受信することによって得られる複数の受信信号が、超音波内視鏡1から受信回路24に入力されて、ディジタルの受信信号に変換される。このディジタルの受信信号は、Bモード画像信号生成部25の位相整合部51(図3)に入力され、位相整合部51において受信フォーカス処理が施されて、複数の音線信号が形成される。位相整合部51において形成された音線信号は、音線メモリ52に格納されると共に、穿刺針強調処理部26の相関値算出部61(図3)に入力される。
A plurality of reception signals obtained by the
相関値算出部61において、位相整合部51から出力される各音線信号によって表される波形と、参照信号メモリ62から読み出された複数の参照信号Ref1〜Refkによって表される波形との相関値Cが算出される。
In the correlation
ここで、穿刺針11bの第1の位置P1(図4参照)に向けて送信された超音波ビームのエコー信号に基づいて生成された音線信号については、第1の参照信号Ref1によって表される波形との相関値CRef1が最大となり、第2の参照信号Ref2によって表される波形との相関値CRef2、第3の参照信号Ref3によって表される波形との相関値CRef3、第4の参照信号Ref4によって表される波形との相関値CRef4の順番で小さくなる。 Here, the sound ray signal generated based on the echo signal of the ultrasonic beam transmitted toward the first position P1 (see FIG. 4) of the puncture needle 11b is represented by the first reference signal Ref1. Correlation value CRef1 with the waveform represented by the second reference signal Ref2, correlation value CRef2 with the waveform represented by the second reference signal Ref2, correlation value CRef3 with the waveform represented by the third reference signal Ref3, and fourth reference signal The correlation value CRef4 decreases with the waveform represented by Ref4.
これに対して、穿刺針11bの第2の位置P2(図4参照)に向けて送信された超音波ビームのエコー信号に基づいて生成された音線信号については、第2の参照信号Ref2によって表される波形との相関値CRef2が最大となり、穿刺針11bの第3の位置P3に向けて送信された超音波ビームのエコー信号に基づいて生成された音線信号については、第3の参照信号Ref3によって表される波形との相関値CRef3が最大となり、穿刺針11bの第4の位置P4に向けて送信された超音波ビームのエコー信号に基づいて生成された音線信号については、第4の参照信号Ref4によって表される波形との相関値CRef4が最大となる。 On the other hand, regarding the sound ray signal generated based on the echo signal of the ultrasonic beam transmitted toward the second position P2 (see FIG. 4) of the puncture needle 11b, the second reference signal Ref2 is used. For the sound ray signal generated based on the echo signal of the ultrasonic beam transmitted toward the third position P3 of the puncture needle 11b and having the maximum correlation value CRef2 with the represented waveform, refer to the third reference. The correlation value CRef3 with the waveform represented by the signal Ref3 is maximized, and the sound ray signal generated based on the echo signal of the ultrasonic beam transmitted toward the fourth position P4 of the puncture needle 11b is The correlation value CRef4 with the waveform represented by the four reference signals Ref4 is maximized.
従って、相関値算出部61は、それぞれの相関値の最大値に基づいて、音線信号と参照信号との対応関係を判定することができる。これにより、相関値算出部61は、Bモード画像信号生成部25の位相整合部51によって生成される各音線信号によって表される波形と、参照信号メモリ62から読み出された対応する参照信号によって表される波形との相関値Cを算出する。利得制御部63は、相関値算出部61によって算出された相関値Cに基づいて、可変利得増幅部64における各音線信号についての利得Aを算出し、可変利得増幅部64は、利得制御部63によって算出された利得Aで、それぞれの音線信号を増幅する。
Therefore, the correlation
Bモード画像信号生成部25の検波部53は、音線メモリ52から読み出された音線信号の振幅に応じて、G信号及びB信号の各々の振幅を0〜200階調で表すと共に、可変利得増幅部64から出力される音線信号の振幅に応じて、R信号の振幅を0〜255階調で表す。その結果、DSC27によってラスター変換された画像信号に基づく超音波断層像において穿刺針11bが赤色で表示されるので、オペレータは、表示装置3に表示された超音波断層像において穿刺針11bの位置を容易に確認しながら、患者の患部の処理を行うことができる。
The
以上においては、図1に示すように穿刺針強調ボタン21aが超音波観測装置2の操作卓21に設けられている場合について説明したが、例えば、穿刺針強調ボタン21aを超音波内視鏡1の操作部12(図2)に設けて、操作部12から超音波観測装置2の制御部22に穿刺針強調指示信号Bを出力するようにしても良い。
In the above, the case where the puncture needle emphasis button 21a is provided on the
本発明は、医療診断のために患者の体内に挿入される超音波内視鏡に接続して超音波断層像を得るための超音波観測装置等において利用することが可能である。 The present invention can be used in an ultrasonic observation apparatus or the like for obtaining an ultrasonic tomographic image by connecting to an ultrasonic endoscope inserted into a patient's body for medical diagnosis.
1 超音波内視鏡
2 超音波観測装置
3 表示装置
11 挿入部
11a 超音波トランスデューサ部
11b 穿刺針
12 操作部
12a 処置具挿入口
13 接続コード
14 ユニバーサルコード
21 操作卓
21a 穿刺針強調ボタン
22 制御部
23 送信回路
24 受信回路
25 Bモード画像信号生成部
26 穿刺針強調処理部
27 DSC
28 画像メモリ
29 D/A変換器
51 位相整合部
52 音線メモリ
53 検波部
61 相関値算出部
62 参照信号メモリ
63 利得制御部
64 可変利得増幅部
DESCRIPTION OF
28 Image memory 29 D /
Claims (12)
前記受信回路によって処理された受信信号に受信フォーカス処理を施すことにより複数の音線信号を生成し、音線信号に基づいて超音波画像を表す画像信号を生成する画像信号生成手段と、
穿刺針強調操作手段の操作に従って、各音線信号について反射点の深さに応じた利得制御を行うことにより、設定されたガイドライン領域からの超音波エコーに基づく音線信号のレベルを上昇させ、他の領域からの超音波エコーに基づく音線信号のレベルを低下させて、前記ガイドライン領域に沿って被検体に挿入される穿刺針が超音波画像において強調して表示されるようにする穿刺針強調処理手段と、
を具備する超音波観測装置。 A reception circuit for processing a plurality of reception signals obtained based on ultrasonic echoes generated by reflection of ultrasonic beams transmitted from a plurality of ultrasonic transducers by a subject and a puncture needle;
Image signal generating means for generating a plurality of sound ray signals by subjecting the reception signal processed by the receiving circuit to reception focus processing, and generating an image signal representing an ultrasonic image based on the sound ray signals;
According to the operation of the puncture needle emphasizing operation means, by performing gain control according to the depth of the reflection point for each sound ray signal, the level of the sound ray signal based on the ultrasonic echo from the set guideline region is increased, A puncture needle that reduces the level of a sound ray signal based on ultrasonic echoes from other regions so that the puncture needle inserted into the subject along the guideline region is highlighted in the ultrasound image. Emphasis processing means;
An ultrasonic observation apparatus comprising:
各音線信号について可変利得で増幅を行う可変利得増幅手段と、
穿刺針を予め撮像して得られた複数の参照信号を格納するための参照信号メモリと、
各音線信号によって表される波形と、対応する参照信号によって表される波形との間の相関値を算出する相関値算出手段と、
前記ガイドライン領域からの超音波エコーに基づく音線信号については、前記相関値算出手段によって算出された相関値に基づいてレベルを上昇させ、他の領域からの超音波エコーに基づく音線信号については、前記相関値算出手段によって算出された相関値に基づいてレベルを低下させるように前記可変利得増幅手段を制御する利得制御手段と、
を含む、請求項1記載の超音波観測装置。 The puncture needle emphasis processing means is
Variable gain amplification means for performing amplification with variable gain for each sound ray signal;
A reference signal memory for storing a plurality of reference signals obtained by imaging the puncture needle in advance;
Correlation value calculating means for calculating a correlation value between the waveform represented by each sound ray signal and the waveform represented by the corresponding reference signal;
For sound ray signals based on ultrasonic echoes from the guideline region, the level is raised based on the correlation value calculated by the correlation value calculating means, and for sound ray signals based on ultrasonic echoes from other regions, Gain control means for controlling the variable gain amplification means so as to lower the level based on the correlation value calculated by the correlation value calculation means;
The ultrasonic observation apparatus according to claim 1, comprising:
前記超音波観測装置に接続され、超音波を送受信するための前記複数の超音波トランスデューサを有し、穿刺針を突出させるための孔が形成された超音波内視鏡と、
を具備する超音波内視鏡装置。 The ultrasonic observation apparatus according to any one of claims 1 to 4,
An ultrasonic endoscope connected to the ultrasonic observation apparatus, having the plurality of ultrasonic transducers for transmitting and receiving ultrasonic waves, and having a hole for projecting a puncture needle;
An ultrasonic endoscope apparatus comprising:
受信回路によって処理された受信信号に受信フォーカス処理を施すことにより複数の音線信号を生成するステップ(a)と、
穿刺針強調操作手段の操作に従って、各音線信号について反射点の深さに応じた利得制御を行うことにより、設定されたガイドライン領域からの超音波エコーに基づく音線信号のレベルを上昇させ、他の領域からの超音波エコーに基づく音線信号のレベルを低下させるステップ(b)と、
ステップ(b)においてレベルが調整された音線信号に基づいて超音波画像を表す画像信号を生成することにより、前記ガイドラインに沿って被検体に挿入される穿刺針が超音波画像において強調して表示されるようにするステップ(c)と、
を具備する画像処理方法。 An image that generates an image signal representing an ultrasonic image by processing a plurality of reception signals obtained based on ultrasonic echoes generated by reflection of ultrasonic beams transmitted from a plurality of ultrasonic transducers by a subject and a puncture needle A processing method,
A step (a) of generating a plurality of sound ray signals by performing a reception focus process on the reception signal processed by the reception circuit;
According to the operation of the puncture needle emphasizing operation means, by performing gain control according to the depth of the reflection point for each sound ray signal, the level of the sound ray signal based on the ultrasonic echo from the set guideline region is increased, Reducing the level of the sound ray signal based on ultrasonic echoes from other regions (b);
By generating an image signal representing an ultrasonic image based on the sound ray signal whose level is adjusted in step (b), the puncture needle inserted into the subject along the guideline is emphasized in the ultrasonic image. Step (c) to be displayed; and
An image processing method comprising:
各音線信号によって表される波形と、対応する参照信号によって表される波形との間の相関値を算出するステップ(b1)と、
前記ガイドライン領域からの超音波エコーに基づく音線信号については、ステップ(b1)において算出された相関値に基づいてレベルを上昇させ、他の領域からの超音波エコーに基づく音線信号については、ステップ(b1)において算出された相関値に基づいてレベルを低下させるステップ(b2)と、
を含む、請求項7記載の画像処理方法。 Step (b)
Calculating a correlation value between the waveform represented by each sound ray signal and the waveform represented by the corresponding reference signal (b1);
For sound ray signals based on ultrasonic echoes from the guideline region, the level is raised based on the correlation value calculated in step (b1), and for sound ray signals based on ultrasonic echoes from other regions, Step (b2) for lowering the level based on the correlation value calculated in step (b1);
The image processing method according to claim 7, further comprising:
受信回路によって処理された受信信号に受信フォーカス処理を施すことにより複数の音線信号を生成する手順(a)と、
穿刺針強調操作手段の操作に従って、各音線信号について反射点の深さに応じた利得制御を行うことにより、設定されたガイドライン領域からの超音波エコーに基づく音線信号のレベルを上昇させ、他の領域からの超音波エコーに基づく音線信号のレベルを低下させる手順(b)と、
手順(b)においてレベルが調整された音線信号に基づいて超音波画像を表す画像信号を生成することにより、前記ガイドラインに沿って被検体に挿入される穿刺針が超音波画像において強調して表示されるようにする手順(c)と、
をCPUに実行させる画像処理プログラム。 An image that generates an image signal representing an ultrasonic image by processing a plurality of reception signals obtained based on ultrasonic echoes generated by reflection of ultrasonic beams transmitted from a plurality of ultrasonic transducers by a subject and a puncture needle A processing program,
A procedure (a) for generating a plurality of sound ray signals by performing a reception focus process on the reception signal processed by the reception circuit;
According to the operation of the puncture needle emphasizing operation means, by performing gain control according to the depth of the reflection point for each sound ray signal, the level of the sound ray signal based on the ultrasonic echo from the set guideline region is increased, A step (b) for reducing the level of the sound ray signal based on ultrasonic echoes from other regions;
By generating an image signal representing an ultrasonic image based on the sound ray signal whose level is adjusted in step (b), the puncture needle inserted into the subject along the guideline is emphasized in the ultrasonic image. Step (c) to make it displayed,
An image processing program for causing a CPU to execute
各音線信号によって表される波形と、対応する参照信号によって表される波形との間の相関値を算出する手順(b1)と、
前記ガイドライン領域からの超音波エコーに基づく音線信号については、手順(b1)において算出された相関値に基づいてレベルを上昇させ、他の領域からの超音波エコーに基づく音線信号については、手順(b1)において算出された相関値に基づいてレベルを低下させる手順(b2)と、
を含む、請求項10記載の画像処理プログラム。 Step (b)
A procedure (b1) for calculating a correlation value between the waveform represented by each sound ray signal and the waveform represented by the corresponding reference signal;
For sound ray signals based on ultrasonic echoes from the guideline region, the level is increased based on the correlation value calculated in step (b1), and for sound ray signals based on ultrasonic echoes from other regions, A procedure (b2) for reducing the level based on the correlation value calculated in the procedure (b1);
The image processing program according to claim 10, comprising:
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012135617A (en) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | General Electric Co <Ge> | Method and device to improve visibility of puncture needle in ultrasonic imaging |
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JP2016135455A (en) * | 2016-05-06 | 2016-07-28 | コニカミノルタ株式会社 | Ultrasonic image diagnostic apparatus |
JP2021521959A (en) * | 2018-04-25 | 2021-08-30 | インテュイティブ サージカル オペレーションズ, インコーポレイテッド | Systems and methods for elongated devices |
-
2008
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