JP2004261245A - Ultrasonograph - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に超音波探触子の位置や姿勢に関する情報を利用する超音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
超音波探触子を患者の体表上で移動させながら超音波を送受波して患者体内の組織の二次元断層画像を次々に取得し、取得した複数の二次元断層画像から組織の三次元立体画像を形成する超音波診断装置が知られている。このような超音波診断装置では、一般的に、超音波探触子が検査者により手動で移動させられる。従って、各二次元断層画像の取得位置や画像面方向(画像面の法線方向)を考慮して三次元立体画像を形成することが望ましい。
【0003】
このため従来の超音波診断装置では、超音波探触子の位置や姿勢を計測することで各二次元断層画像の取得位置や画像面方向を演算し、この演算結果に基づいて三次元立体画像を形成している(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−295691号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように従来の超音波診断装置では、超音波探触子の位置や姿勢の計測結果に基づいて三次元立体画像を形成している。つまり、超音波探触子の位置や姿勢を精度よく計測することが、良好な三次元立体画像を得るための鍵となる。
【0006】
磁場等を利用して超音波探触子の位置や姿勢を計測する場合、例えば、患者の近傍に磁場発生器を配置して超音波探触子に磁場検出器を設けることで、検出した磁場に基づいて超音波探触子の位置や姿勢を演算している。一方、超音波探触子には超音波送受波のための送受波回路が存在する。このため、磁場発生器による磁場が、超音波探触子の送受波回路内に電磁誘導を引き起こし、超音波の送受波で得られる受信信号にノイズを与えることが懸念される。逆に、超音波送受波回路は超音波を送波する際に、振動子に対して大振幅のパルス状電圧を印加するため、このパルス状電圧が引き起こす電磁場が、ノイズとなって磁場検出器に検出されることも考えられる。
【0007】
このように、超音波探触子の位置や姿勢を計測するための測位信号(例えば磁場)と、超音波探触子から送受波される超音波との相互干渉が懸念される。従って、この相互干渉を低減し、望ましくは相互干渉を完全に無くすことで、超音波探触子の位置や姿勢の計測精度を高めることが期待できる。
【0008】
そこで、本発明は、より精度良く超音波探触子の位置や姿勢を計測することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するために、本発明に係る超音波診断装置は、生体に対して超音波を送受波して受信信号を出力する可搬型の送受波器と、基準点および前記送受波器の内の一方に設けられ、前記送受波器の位置および姿勢の少なくとも一方を測定するための測位信号を発生する発信器と、前記基準点および前記送受波器の内の他方に設けられ、前記測位信号を検出する検出器と、前記送受波器、前記発信器および前記検出器の動作タイミングを制御するタイミング制御手段であって、前記超音波の送受波と前記測位信号の発生検出とを時分割して実行するタイミング制御手段とを有するものとする。
【0010】
上記構成によれば、タイミング制御手段が超音波の送受波と測位信号の発生検出とを時分割しているため、超音波の送波動作により発生するノイズなどが測位信号の発生検出に悪影響を及ぼすことを抑えることができ、より精度良く送受波器の位置や姿勢を計測することが可能になる。また、測位信号の発生検出により発生するノイズなどが超音波画像に悪影響を及ぼすことを抑えることができ、より良好な超音波画像を取得できる。
【0011】
望ましくは、前記タイミング制御手段は、超音波ビーム単位で前記測位信号の発生検出を実行するものとする。上記構成において、測位信号の発生検出は、例えば超音波ビームごとに一度実行される。測位信号の発生検出は複数の超音波ビームを単位として、例えば二つ超音波ビームごとに一度実行されてもよい。
【0012】
望ましくは、前記タイミング制御手段は、超音波フレーム単位で前記測位信号の発生検出を実行するものとする。上記構成において、測位信号の発生検出は、例えば超音波フレームごとに一度実行される。測位信号の発生検出は複数の超音波フレームを単位として、例えば二つの超音波フレームごとに一度実行されてもよい。
【0013】
望ましくは、前記発信器は、方向性の異なる複数の測位信号から成る測位信号セットを発生し、前記検出器は、前記測位信号セットに対応する検出信号セットであって、前記測位信号セット内の方向性の異なる測位信号ごとの検出結果から成る検出信号セットを出力し、前記検出信号セットに基づいて、前記基準点に対する前記送受波器の位置および姿勢の少なくとも一方を演算する位置姿勢演算手段をさらに有するものとする。上記構成において、方向性の異なる複数の測位信号とは、例えば発信器を基準点とする基準座標系におけるXYZ方向のそれぞれに対応する方向性を持った測位信号である。また、検出信号セットとは、例えばX方向に対応する方向性を持った測位信号の検出結果、Y方向に対応する方向性を持った測位信号の検出結果およびZ方向に対応する方向性を持った測位信号の検出結果の集合である。
【0014】
望ましくは、前記位置姿勢演算手段は、複数の前記検出信号セットに基づいて較正された較正検出信号を利用して、前記基準点に対する前記送受波器の位置および姿勢の少なくとも一方を演算するものとする。上記構成によれば、送受波器が実質的に移動(位置の変化や姿勢の変化)しない時間内に得られる複数の検出信号セットに基づいて、より適切な検出結果を抽出することができ、送受波器の位置や姿勢の測定精度がさらに高まる。前記測位信号としては磁場が好適である。
【0015】
(2)また、上記目的を達成するために、本発明に係る超音波診断装置は、目標組織に対して超音波を送受波して受信信号を出力する可搬型の送受波器と、前記受信信号に基づいて、前記目標組織の断層画像を形成する断層画像形成手段と、基準点に設けられ、測位用の磁場を発生する磁場発生器と、前記送受波器に設けられ、前記磁場を検出する磁場検出器と、前記送受波器、前記磁場発生器および前記磁場検出器の動作タイミングを制御するタイミング制御手段であって、前記超音波の送受波と前記磁場の発生検出とを時分割して実行するタイミング制御手段と、前記検出された磁場に基づいて、前記基準点に対する前記送受波器の位置および姿勢の少なくとも一方を演算して位置姿勢演算値を出力する位置姿勢演算手段と、前記送受波器を移動して得られる複数の前記断層画像を組み合わせて前記目標組織の立体画像を形成する立体画像形成手段であって、前記位置姿勢演算値から得られる前記各断層画像の取得位置情報および画像面方向情報に基づいて前記複数の断層画像を組み合わせる立体画像形成手段とを有するものとする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0017】
図1には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図1はその全体構成を示すブロック図である。図1の超音波診断装置は、組織の断層画像を複数取得して、取得した複数の断層画像を組み合わせることで組織の立体画像を形成するものである。
【0018】
超音波探触子10は、例えば患者の体表に当接して使用されるものであり、患者の体表上を移動しながら患者体内の組織に対して超音波を送受波する。ただし、体腔内に挿入される超音波探触子にも本発明を適用できる。超音波探触子10の移動は検査者による手動でもよくあるいは機械移動でもよい。超音波探触子10には複数の振動素子が整列配置されたアレイ振動子が内蔵されている。アレイ振動子は送受信部12により制御されて超音波ビームを形成する。
【0019】
送受信部12は形成した超音波ビームを電子走査することで走査面を形成し、走査面内の受信信号を取得して断層画像形成部14に出力する。断層画像形成部14は、受信信号に基づいて走査面内の各画素値を決定して走査面内における組織の断層画像データを形成する。形成された断層画層データはデータメモリ16に記録される。また、断層画像データは表示画像形成部18にも出力され、表示画像用のデータ処理が施されて組織の断層画像としてディスプレイ20に表示される。
【0020】
断層画像データは、超音波探触子10の移動に伴って各移動位置ごとに生成され、データメモリ16には各移動位置で取得された断層画像データが次々に記録される。立体画像形成部38はデータメモリ16に記録された複数の断層画像データを組み合わせることで組織の立体画像を形成する。ただし各断層画像データは、移動に伴う超音波探触子10の位置や姿勢の変化に応じて、各断層画像データごとに画像の形成位置や形成面方向が異なっている。このため、立体画像形成部38は各断層画像の取得位置や画像面方向を考慮して断層画像を組み合わせる必要がある。
【0021】
図1の超音波診断装置では、磁場発生器30および磁場検出器32が設けられており、超音波探触子10の各移動位置において超音波探触子10の三次元座標および方向を計測し、これら計測値を利用して各断層画像の取得位置や画像面方向を算出し、この算出結果を利用して断層画像データを組み合わせている。
【0022】
磁場発生器30および磁場検出器32については公知のものを利用することができる。磁場発生器30は患者の近傍、例えば患者が横たわるベッドに配置されて測位用の磁場を発生する。磁場発生器30には互いに直交する3つの磁場発生コイルが設けられており、磁場発生器30の配置位置を基準としてXYZの各方向の成分を持った変動磁場が形成される。例えば、X軸およびY軸に対応するコイルのみが駆動し、次にY軸およびZ軸に対応するコイルのみが駆動し、次にZ軸およびX軸に対応するコイルのみが駆動することで方向性の異なる変動磁場が形成される。
【0023】
一方、超音波探触子10の外表面には磁場検出器32が装着されており、磁場発生器30が出力する変動磁場を検出している。磁場検出器32には、互いに直交する3つの磁場検出コイルが設けられており、各磁場検出コイルごとに変動磁場を検出して、検出結果を位置演算部34に出力している。なお、磁場検出器32は超音波探触子10の内部に装備されてもよい。磁場検出器32が超音波探触子10に固定配置され、また、磁場発生器30が特定位置(基準点)に固定配置されることで、磁場検出器32の磁場検出結果から特定位置を原点とする座標系における超音波探触子10の位置および姿勢を知ることができる。
【0024】
磁場発生器30および磁場検出器32による磁場の発生/検出のタイミングは、タイミング制御部36によって制御されている。タイミング制御部36は、送受信部12による超音波の送波/受波タイミングも制御しており、超音波の送受波動作と磁場の発生検出動作とが互いに干渉することを防止している。
【0025】
ここで、図2を利用してタイミング制御部36による制御動作を説明する。以下の説明において、図1に記載した部分には図1の符号を付すものとする。図2には、タイミング制御部36により制御される各種信号のタイミングチャートが示されている。
【0026】
超音波送波信号50は超音波探触子10から発せられる超音波の発生タイミングを示すものであり、超音波受波信号52は超音波探触子10へ戻ってくる超音波を示している。また、超音波ゲート信号54は超音波の送受波が行われる一期間、つまり一つの超音波ビームの形成期間を示す信号であり、信号がHiレベルの期間に超音波の送受波が行われる。
【0027】
超音波の送受波は送受信部12により制御されている。タイミング制御部36は超音波ゲート信号54を送受信部12に出力し、送受信部12は超音波ゲート信号54のLoからHiへの変化を検出すると、超音波探触子10を制御して超音波送波信号50に示されるパルス状の超音波の送波を行う。超音波が送波された直後から、超音波受波信号52に示されるように患者体内からの反射波が超音波探触子10に戻ってくる。送受信部12は超音波の送波直後から受信信号の取得を開始し、超音波ゲート信号54のHiからLoへの変化を検出すると受信信号の取得を停止する。なお、超音波受波信号52に示されるように、患者体内からの反射波は超音波の送波から時間が経つにつれ徐々にそのレベルが低下する。したがって、超音波ゲート信号54は、反射波のレベルが実質的にゼロになる時刻を目安にHiからLoへ変化する。
【0028】
一方、タイミング制御部36は、超音波ゲート信号54がLoの期間、つまり超音波ビームが形成されていない期間を利用して、磁場発生器30および磁場検出器32に出力される磁場ゲート信号60をHiにする。磁場ゲート信号60がHiの期間において磁場の発生/検出が行われる。磁場発生信号56は、磁場発生器30による変動磁場の発生タイミングを示すものである。磁場発生信号56の三つの連続する矩形パルスは左から順に、X方向性磁場、Y方向性磁場、Z方向性磁場の発生タイミングを示している。このように、磁場発生器30は磁場ゲート信号60のLoからHiへの変化を検出するとX方向性磁場、Y方向性磁場、Z方向性磁場を次々に発生する。
【0029】
磁場検出信号58は、磁場検出器32による変動磁場の検出タイミングを示すものである。磁場検出信号58の三つの連続する矩形パルスはそれぞれ磁場発生信号56の各矩形パルスに引き続いて発生するものであり、左から順に、X方向性磁場の検出、Y方向性磁場の検出、Z方向性磁場の検出の各タイミングを示している。Z方向性磁場の検出が終了した後、磁場ゲート信号60はHiからLoへ変化する。このように、磁場ゲート信号60がHiの期間において磁場発生器30および磁場検出器32により磁場の発生検出が実行される。なお、磁場の発生検出は超音波ゲート信号54がLoの期間内に複数回実行されてもよい。磁場の発生検出は超音波ビームが形成されていない期間を利用すればよいため、超音波ビームごとに一度ずつ実行してもよいし、いくつかの超音波ビームの後に実行してもよい。あるいは、所定数の超音波ビームで形成される超音波フレームごとに実行してもよい。
【0030】
図1に戻り、位置演算部34は、磁場検出器32の出力に基づいて超音波探触子10の三次元座標(X,Y,Z)および回転角度(θx,θy,θz)を算出する。ただし、超音波探触子10の移動状況に応じて、三次元座標および回転角度のいずれか一方のみを算出してもよい。また、超音波探触子10が実質的にXY平面内において移動するのであれば三次元座標の内のX,Yのみの算出でもよい。位置演算部34が算出した超音波探触子10の三次元座標や回転角度は立体画像形成部38に出力される。
【0031】
立体画像形成部38は、データメモリ16に記録された複数の断層画像データを組み合わせて組織の立体画像データを形成する。この際、各断層画像データを取得した際の超音波探触子10の三次元座標および回転角度に基づいて、各断層画像データの立体画像内における位置および方向を求めて断層画像データの組み合わせを行う。さらに、断層画像データ間のデータ補間などを実行して立体画像データが形成され、形成された立体画像データは表示画像形成部18に出力される。
【0032】
表示画像形成部18は、立体画像データに対して二次元表示のための画像処理を実行する。二次元表示のための画像処理としては、例えば、ボリュームレンダリング法に基づくレンダリング演算が挙げられる。ボリュームレンダリング法に基づくレンダリング演算は、例えば特開平10−33538号公報に示される手法が好適である。上記公報記載の手法は次の通りである。三次元空間に対して複数のレイ(例えば超音波ビームに一致)が設定される。各レイ毎にエコー値が順番に参照され、各エコー値毎にレンダリング演算が逐次的に実行される。これと並行して各オパシティ(不透明度)の積算が行われ、オパシティの積算値が1以上になった場合に当該レイについてのレンダリング演算を終了する。この時点でのレンダリング演算結果が当該レイに対応する二次元表示画素値として決定される。各レイ毎に二次元表示画素値を決定することでその集合として組織を透過表示した二次元表示画像が形成される。
【0033】
このように、表示画像形成部18は、立体画像形成部38から出力される立体画像データに対して二次元表示のための画像処理を実行して二次元表示画像を形成する。形成された二次元表示画像はディスプレイ20に表示される。なお、断層画像形成部14から出力される断層画像データに基づく断層画像を並置して、断層画像と立体画像の二次元表示画像とを同時にディスプレイ20に表示してもよい。また、メインコントローラ40は、図1の超音波診断装置内各部を集中制御するものであり、例えば、検査者による指示を操作パネル(図示せず)を介して取得して検査者の指示に基づいて各部の動作制御を行う。
【0034】
図3には、磁場発生器30および磁場検出器32の配置に関する具体例が示されている。図3において、患者70はベッド(図示せず)上に載せられている。超音波探触子10は患者70の体表上を移動しながら患者体内の組織に対して超音波74を送受波する。超音波探触子10の移動は検査者76が手動で行う。図3に示すような診断環境において、例えば患者70の腹部に位置する組織の立体画像が取得される。
【0035】
磁場発生器30は患者の近傍、例えばベッドの下に配置され、測位用の磁場72を発生する。一方、磁場検出器32は超音波探触子10に装着されており、磁場72を検出することで超音波探触子10の位置や姿勢を計測する。磁場発生器30と磁場検出器32は、検出感度上、接近して配置されることが望ましい。ただし、磁場発生器30は必ずしもベッドの下に配置されるものではなく、診断が実施される室内に固定配置されていればよい。
【0036】
また、磁場検出器32は超音波探触子10の操作性を考慮すると超音波探触子10の内部に設けられることが望ましい。本実施の形態の超音波診断装置では超音波の送受波と磁場の発生検出とが時分割されているため、磁場検出器32と超音波探触子10内部の超音波送受波回路との相互干渉、例えば、測位用の磁場が超音波送受波回路に与えるノイズによる超音波画像の劣化や、超音波送波の際のパルス電流が磁場検出器32に与えるノイズによる測位精度の悪化などを回避でき、磁場検出器32を超音波探触子10に内蔵する設計に好適である。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る超音波診断装置は、より精度良く超音波探触子の位置や姿勢を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。
【図2】タイミング制御部により制御される各種信号のタイミングチャートを示す図である。
【図3】磁場発生器および磁場検出器の配置に関する具体例を示す図である。
【符号の説明】
10 超音波探触子、14 断層画像形成部、30 磁場発生器、32 磁場検出器、34 位置演算部、38 立体画像形成部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to an ultrasonic diagnostic apparatus that uses information on the position and orientation of an ultrasonic probe.
[0002]
[Prior art]
While moving the ultrasound probe on the patient's body surface, it transmits and receives ultrasonic waves to acquire two-dimensional tomographic images of the tissue inside the patient one after another, and three-dimensional tissue from multiple acquired two-dimensional tomographic images. 2. Description of the Related Art An ultrasonic diagnostic apparatus that forms a stereoscopic image is known. In such an ultrasonic diagnostic apparatus, generally, an ultrasonic probe is manually moved by an examiner. Therefore, it is desirable to form a three-dimensional stereoscopic image in consideration of the acquisition position and the image plane direction (normal direction of the image plane) of each two-dimensional tomographic image.
[0003]
For this reason, in the conventional ultrasonic diagnostic apparatus, the acquisition position and image plane direction of each two-dimensional tomographic image are calculated by measuring the position and orientation of the ultrasonic probe, and a three-dimensional stereoscopic image is calculated based on the calculation result. (For example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-295691
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional ultrasonic diagnostic apparatus, a three-dimensional stereoscopic image is formed based on the measurement results of the position and orientation of the ultrasonic probe. That is, accurate measurement of the position and orientation of the ultrasonic probe is the key to obtaining a good three-dimensional stereoscopic image.
[0006]
When measuring the position or orientation of the ultrasonic probe using a magnetic field, for example, by disposing a magnetic field generator near the patient and providing a magnetic field detector on the ultrasonic probe, the detected magnetic field The position and orientation of the ultrasonic probe are calculated based on On the other hand, the ultrasonic probe has a transmitting / receiving circuit for transmitting / receiving ultrasonic waves. For this reason, there is a concern that the magnetic field generated by the magnetic field generator causes electromagnetic induction in the transmission / reception circuit of the ultrasonic probe and gives noise to a reception signal obtained by transmission / reception of the ultrasonic wave. Conversely, the ultrasonic transmission / reception circuit applies a large-amplitude pulse-like voltage to the vibrator when transmitting an ultrasonic wave, so that the electromagnetic field caused by the pulse-like voltage becomes noise and causes a magnetic field detector. May be detected.
[0007]
As described above, there is concern about mutual interference between a positioning signal (for example, a magnetic field) for measuring the position and orientation of the ultrasonic probe and ultrasonic waves transmitted and received from the ultrasonic probe. Therefore, by reducing this mutual interference and desirably completely eliminating the mutual interference, it is expected that the accuracy of measuring the position and orientation of the ultrasonic probe can be improved.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to measure the position and orientation of an ultrasonic probe with higher accuracy.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention includes a portable transducer for transmitting and receiving ultrasonic waves to a living body and outputting a reception signal, a reference point, and the transmission and reception apparatus. A transmitter for providing a positioning signal for measuring at least one of the position and the attitude of the transducer, and a transmitter provided at one of the transducers and the other of the reference point and the transducer. A detector that detects the positioning signal, and a timing control unit that controls the operation timing of the transducer, the transmitter and the transmitter, and the detection of the transmission and reception of the ultrasonic wave and the generation of the positioning signal. And a timing control means for executing the processing in a time-division manner.
[0010]
According to the above configuration, since the timing control unit time-divides the transmission and reception of the ultrasonic wave and the detection of the generation of the positioning signal, noise generated by the operation of transmitting the ultrasonic wave has an adverse effect on the detection of the generation of the positioning signal. The effect can be suppressed, and the position and orientation of the transducer can be measured more accurately. In addition, it is possible to suppress a noise or the like generated by the detection of the occurrence of the positioning signal from adversely affecting the ultrasonic image, thereby obtaining a better ultrasonic image.
[0011]
Preferably, the timing control means executes the detection of the generation of the positioning signal for each ultrasonic beam. In the above configuration, the detection of the occurrence of the positioning signal is executed, for example, once for each ultrasonic beam. The detection of the generation of the positioning signal may be executed in units of a plurality of ultrasonic beams, for example, once for every two ultrasonic beams.
[0012]
Preferably, the timing control means performs the detection of the occurrence of the positioning signal in units of an ultrasonic frame. In the above configuration, the detection of the occurrence of the positioning signal is executed, for example, once for each ultrasonic frame. The detection of the occurrence of the positioning signal may be executed in units of a plurality of ultrasonic frames, for example, once every two ultrasonic frames.
[0013]
Preferably, the transmitter generates a positioning signal set including a plurality of positioning signals having different directions, and the detector is a detection signal set corresponding to the positioning signal set, and includes a detection signal set included in the positioning signal set. A position and orientation calculation unit that outputs a detection signal set including detection results for positioning signals having different directions and calculates at least one of a position and an orientation of the transducer with respect to the reference point based on the detection signal set; It shall have further. In the above configuration, the plurality of positioning signals having different directions are, for example, positioning signals having directions corresponding to the XYZ directions in a reference coordinate system using the transmitter as a reference point. The detection signal set includes, for example, a detection result of a positioning signal having a direction corresponding to the X direction, a detection result of a positioning signal having a direction corresponding to the Y direction, and a direction corresponding to the Z direction. It is a set of detection results of the positioning signals.
[0014]
Preferably, the position and orientation calculating means calculates at least one of the position and orientation of the transducer with respect to the reference point using a calibration detection signal calibrated based on a plurality of the detection signal sets. I do. According to the above configuration, a more appropriate detection result can be extracted based on a plurality of detection signal sets obtained within a time when the transducer does not substantially move (change in position or change in attitude), The measurement accuracy of the position and orientation of the transducer is further improved. A magnetic field is suitable as the positioning signal.
[0015]
(2) In order to achieve the above object, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention includes a portable transducer that transmits and receives ultrasonic waves to and from a target tissue and outputs a reception signal; A tomographic image forming means for forming a tomographic image of the target tissue based on the signal, a magnetic field generator provided at a reference point for generating a magnetic field for positioning, and a magnetic field generator provided at the transducer for detecting the magnetic field A magnetic field detector that performs, the transmitter / receiver, timing control means for controlling the operation timing of the magnetic field generator and the magnetic field detector, and time-divides the transmission / reception of the ultrasonic wave and the detection of the generation of the magnetic field. Based on the detected magnetic field, based on the detected magnetic field, position and orientation calculation means to calculate at least one of the position and orientation of the transducer with respect to the reference point and output a position and orientation calculation value, Transmission and reception Image forming means for forming a stereoscopic image of the target tissue by combining a plurality of the tomographic images obtained by moving the tomographic image, wherein acquisition position information and an image plane of each of the tomographic images obtained from the position and orientation calculation values Stereo image forming means for combining the plurality of tomographic images based on the direction information.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 shows a preferred embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, and FIG. 1 is a block diagram showing the entire configuration. The ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. 1 acquires a plurality of tomographic images of a tissue, and forms a three-dimensional image of the tissue by combining the acquired plurality of tomographic images.
[0018]
The
[0019]
The transmission /
[0020]
The tomographic image data is generated for each moving position as the
[0021]
In the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. 1, a
[0022]
Known
[0023]
On the other hand, a
[0024]
The timing of generation / detection of a magnetic field by the
[0025]
Here, the control operation by the
[0026]
The ultrasonic wave transmission signal 50 indicates the generation timing of the ultrasonic wave emitted from the
[0027]
The transmission and reception of the ultrasonic wave is controlled by the transmission /
[0028]
On the other hand, the
[0029]
The magnetic field detection signal 58 indicates the timing of detecting the fluctuating magnetic field by the
[0030]
Returning to FIG. 1, the
[0031]
The three-dimensional
[0032]
The display
[0033]
As described above, the display
[0034]
FIG. 3 shows a specific example regarding the arrangement of the
[0035]
The
[0036]
The
[0037]
【The invention's effect】
As described above, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention can more accurately measure the position and orientation of the ultrasonic probe.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a timing chart of various signals controlled by a timing control unit.
FIG. 3 is a diagram showing a specific example regarding the arrangement of a magnetic field generator and a magnetic field detector.
[Explanation of symbols]
Claims (7)
基準点および前記送受波器の内の一方に設けられ、前記送受波器の位置および姿勢の少なくとも一方を測定するための測位信号を発生する発信器と、
前記基準点および前記送受波器の内の他方に設けられ、前記測位信号を検出する検出器と、
前記送受波器、前記発信器および前記検出器の動作タイミングを制御するタイミング制御手段であって、前記超音波の送受波と前記測位信号の発生検出とを時分割して実行するタイミング制御手段と、
を有する、超音波診断装置。A portable transducer that transmits and receives ultrasonic waves to and from the living body and outputs a received signal,
A transmitter that is provided at one of a reference point and the transducer, and that generates a positioning signal for measuring at least one of the position and the attitude of the transducer;
A detector provided at the other of the reference point and the transducer, and detecting the positioning signal;
Timing control means for controlling the operation timing of the transducer, the transmitter and the detector, and a timing control means for performing time division on the transmission and reception of the ultrasonic wave and the detection of the occurrence of the positioning signal, and ,
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記タイミング制御手段は、超音波ビーム単位で前記測位信号の発生検出を実行することを特徴とする超音波診断装置。The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
An ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the timing control means executes the detection of the occurrence of the positioning signal for each ultrasonic beam.
前記タイミング制御手段は、超音波フレーム単位で前記測位信号の発生検出を実行することを特徴とする超音波診断装置。The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the timing control unit performs the detection of the occurrence of the positioning signal in units of an ultrasonic frame.
前記発信器は、方向性の異なる複数の測位信号から成る測位信号セットを発生し、
前記検出器は、前記測位信号セットに対応する検出信号セットであって、前記測位信号セット内の方向性の異なる測位信号ごとの検出結果から成る検出信号セットを出力し、
前記検出信号セットに基づいて、前記基準点に対する前記送受波器の位置および姿勢の少なくとも一方を演算する位置姿勢演算手段をさらに有する、
ことを特徴とする超音波診断装置。The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The transmitter generates a positioning signal set including a plurality of positioning signals having different directions,
The detector is a detection signal set corresponding to the positioning signal set, and outputs a detection signal set including detection results for different positioning signals having different orientations in the positioning signal set,
Based on the detection signal set, further comprising a position and orientation calculation means for calculating at least one of the position and orientation of the transducer with respect to the reference point,
An ultrasonic diagnostic apparatus, comprising:
前記位置姿勢演算手段は、複数の前記検出信号セットに基づいて較正された較正検出信号を利用して、前記基準点に対する前記送受波器の位置および姿勢の少なくとも一方を演算することを特徴とする超音波診断装置。The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 4,
The position and orientation calculating means calculates at least one of the position and the orientation of the transducer with respect to the reference point using a calibration detection signal calibrated based on the plurality of detection signal sets. Ultrasound diagnostic equipment.
前記測位信号は磁場であることを特徴とする超音波診断装置。The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 5,
An ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the positioning signal is a magnetic field.
前記受信信号に基づいて、前記目標組織の断層画像を形成する断層画像形成手段と、
基準点に設けられ、測位用の磁場を発生する磁場発生器と、
前記送受波器に設けられ、前記磁場を検出する磁場検出器と、
前記送受波器、前記磁場発生器および前記磁場検出器の動作タイミングを制御するタイミング制御手段であって、前記超音波の送受波と前記磁場の発生検出とを時分割して実行するタイミング制御手段と、
前記検出された磁場に基づいて、前記基準点に対する前記送受波器の位置および姿勢の少なくとも一方を演算して位置姿勢演算値を出力する位置姿勢演算手段と、
前記送受波器を移動して得られる複数の前記断層画像を組み合わせて前記目標組織の立体画像を形成する立体画像形成手段であって、前記位置姿勢演算値から得られる前記各断層画像の取得位置情報および画像面方向情報に基づいて前記複数の断層画像を組み合わせる立体画像形成手段と、
を有する、超音波診断装置。A portable transducer that transmits and receives ultrasound to and from the target tissue and outputs a received signal,
Based on the received signal, tomographic image forming means for forming a tomographic image of the target tissue,
A magnetic field generator that is provided at a reference point and generates a magnetic field for positioning;
A magnetic field detector provided in the transducer, for detecting the magnetic field;
Timing control means for controlling the operation timing of the transducer, the magnetic field generator and the magnetic field detector, the timing control means performing time-divisionally executing the transmission and reception of the ultrasonic wave and the detection of the generation of the magnetic field When,
Based on the detected magnetic field, position and orientation calculation means for calculating at least one of the position and orientation of the transducer with respect to the reference point and outputting a position and orientation calculation value,
A three-dimensional image forming unit that forms a three-dimensional image of the target tissue by combining a plurality of the tomographic images obtained by moving the transducer, and an acquisition position of each of the tomographic images obtained from the position and orientation calculation values Stereoscopic image forming means for combining the plurality of tomographic images based on information and image plane direction information,
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
Priority Applications (1)
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN100450445C (en) * | 2006-01-11 | 2009-01-14 | 中国科学院自动化研究所 | Real-time, freedom-arm, three-D ultrasonic imaging system and method therewith |
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- 2003-02-28 JP JP2003052335A patent/JP2004261245A/en active Pending
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