JP2006187594A

JP2006187594A - 超音波診断システム及び方法

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Publication number: JP2006187594A
Application number: JP2005304693A
Authority: JP
Inventors: Jeong Hwan Kim; チョンファンキム
Original assignee: Medison Co Ltd
Current assignee: Samsung Medison Co Ltd
Priority date: 2005-01-05
Filing date: 2005-10-19
Publication date: 2006-07-20
Also published as: EP1679038A3; US20060173327A1; KR100748178B1; EP1679038A2; KR20060080346A

Abstract

【課題】超音波ビームの進行方向に関係なく任意の方向及び経路における被検体の生体情報を観察及び診断することができる超音波診断システム及び方法を得る。
【解決手段】本発明に係る超音波診断システムは、被検体の所望の部位に向けて超音波信号を照射し、反射された超音波信号を受信するためのプローブと、プローブから受信された超音波信号に基づいて得られた超音波映像データをＢモード映像データに変換するためのスキャンコンバータと、使用者が設定した任意のＭモード走査ラインの入力を受ける入力部と、任意のＭモード走査ラインに該当する任意のＭモード映像データを生成するための任意のＭモード処理部と、Ｂモード映像データ、Ｍモード映像データ及び任意のＭモード走査ラインのうちの少なくともいずれか一つをディスプレイするディスプレイ部とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、任意のＭモード映像をディスプレイする超音波診断システム及び方法に関し、特に超音波診断映像の特定ライン上における超音波映像情報の推移変化を観察するための超音波診断システム及び方法に関するものである。

一般に、超音波診断システムは、被検体の体表から体内の所望の部位に向けて超音波信号を照射し、反射された超音波信号（超音波エコー信号）の情報を用いて縁部組織の断層や血流に関する映像を無浸襲で得る装置である。この装置は、Ｘ線診断装置、Ｘ線ＣＴスキャナー、ＭＲＩ、核医学診断装置などの他の画像診断装置と比較すると、小型かつ低廉であり、リアルタイムで表示可能であり、Ｘ線などの被爆がなくて安全性が高いという長所を有しており、心臓、腹部、泌尿器及び産婦人科の診断に広く用いられている。

これらの診断要求を満たすために、超音波診断システムには従来から検査、診断時の基本的な映像表示モード、例えば、超音波パルス反射法に基づくＭモード、Ｂモード、連続波（Continuos Wave: CW）ドップラーモード、パルスドップラー（Pulsed Doppler: PD）モード及びカラーフローマッピング（Color Flow Mapping: CFM）モードなどに関する機能が備えられていた。

ここで、Ｂモードは、人体内部の断面映像を示すものであり、反射エコーが強い部分と弱い部分を明るさの差で示す。そして、Ｂモード映像は数十乃至数百のスキャンラインから得られた情報に基づいて構成される。

また、Ｍモードは、被検体の断面映像（即ち、Ｂモード映像）の中で特定部分の被検体の生体情報（例えば、輝度情報）が時間によっていかに変化するかを表示するものである。

Ｂモード映像とＭモード映像について図１を参照してより詳細に説明する。図１において、図面符号１１は被検体の断面映像、即ちＢモード映像であり、図面符号１２は被検体の境界面、図面符号１３はＭモード走査ラインであり、図面符号１４はＭモード走査ライン１３に対応する被検体部分の時間経過による被検体の生体情報映像である。

従来は、Ｂモード映像の基礎になるスキャンラインのうちのいずれか一つの特定のスキャンラインがＭモード走査ラインとして設定されるため、超音波ビームが進行される方向でのみＭモード映像が獲得されるという短所があった。それゆえ、所望の部位を観察するためには、人為的に超音波ビームの進行方向を変更しなければならないため、診断時間が長くなるという問題点があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、超音波信号の進行方向に関係なく任意の方向及び経路における被検体の生体情報を観察及び診断することができる超音波診断システム及び方法を得るものである。

本発明に係る超音波診断システムは、被検体の所望の部位に向けて超音波信号を照射し、上記所望の部位から反射された超音波信号を受信するためのプローブと、上記プローブから受信された超音波信号に基づいて得られた超音波映像データをＢモード映像データに変換するためのスキャンコンバータと、使用者により設定される任意のＭモード走査ラインの入力を受ける入力部と、上記任意のＭモード走査ラインに該当する任意のＭモード映像データを生成するための任意のＭモード処理部と、上記Ｂモード映像データ、上記Ｍモード映像データ及び上記任意のＭモード走査ラインのうちの少なくともいずれか一つをディスプレイするディスプレイ部を備える。

また、本発明の超音波診断方法は、ａ）被検体の体表から所望の部位に向けて超音波信号を照射し、上記所望の部位から反射された超音波信号を受信する段階と、ｂ）上記受信された超音波信号を超音波映像データに変換する段階と、ｃ）上記超音波映像データをＢモード映像に変換してディスプレイする段階と、ｄ）上記Ｂモード映像上の任意のＭモード走査ラインの入力を受ける段階と、ｅ）上記任意のＭモード走査ラインに該当する任意のＭモード映像データを形成する段階と、ｆ）上記任意のＭモード映像データをディスプレイする段階とを備える。

また、本発明の多数のスキャンラインを通じて超音波信号を得るプローブ、映像信号処理部、スキャンコンバータ、入力部、任意のＭモード処理部及びディスプレイ部を備える超音波診断システムを用いて任意のＭモード映像をディスプレイする超音波診断方法は、ａ）上記プローブから上記超音波信号を得る段階と、ｂ）上記映像信号処理部で、上記超音波信号を超音波映像データに変換する段階と、ｃ）上記スキャンコンバータで、上記超音波映像データをＢモード映像に変換する段階と、ｄ）上記ディスプレイ部で、上記Ｂモード映像をディスプレイする段階と、ｅ）上記入力部で、上記Ｂモード映像上の任意のＭモード走査ラインの入力を受ける段階と、ｆ）上記任意のＭモード処理部で、上記任意のＭモード走査ラインに該当する任意のＭモード映像データを生成する段階と、ｇ）上記ディスプレイ部で、任意のＭモード映像データをディスプレイする段階とを備える。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。

本発明は上記の構成により、超音波ビームの進行方向に関係なく任意の方向及び経路における被検体の生体情報を観察及び診断することができる。また、任意のＭモード走査ラインに該当する任意のＭモード映像をスキャン変換前の超音波診断映像データを用いて生成することによって、さらに実際の映像に近い任意のＭモード映像を使用者に提供することができる。

以下、添付された図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図２は、本発明の実施の形態に係る超音波診断システムを概略的に示すブロック図である。

図示された通り、本発明による超音波診断システム１００は、プローブ１１０、ビームフォーマー１２０、映像信号処理部１３０、メモリ１４０、スキャンコンバータ１５０、２Ｄフレームメモリ１６０、任意のＭモード部１７０、入力部１８０及びディスプレイ装置１９０を備える。ここで、任意のＭモード部１７０は、任意のＭモード処理部１７１とＭモードフレームメモリ１７２とを備える。

プローブ１１０は、超音波を発生させる数十個の変換子を備え、被検体の体表から体内の所望の部位に向けて超音波信号を照射して反射された超音波信号を受信する。

ビームフォーマー１２０は、プローブ１１０が超音波を送信する時にプローブ１１０の各振動子の駆動タイミングを調節して特定の位置に超音波を集束させ、人体内で反射された超音波信号がプローブ１１０の各変換子に到達する時間が相違したことを勘案し、プローブ１１０の各受信超音波信号に時間遅延を加えて超音波信号を集束させる。

映像信号処理部１３０は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）であり、ビームフォーマー１２０により集束された超音波エコー信号の大きさを検出する包絡線検波処理と、暗い部分の相対的な明るさの差を拡大し、明るい部分の相対的な明るさの差を縮小させる対数振幅処理を行う。そして、映像信号処理部１３０は、包絡線検出処理及び対数振幅処理を行った超音波エコー信号に基づいて超音波映像データを形成する。

メモリ１４０は、映像信号処理部１３０から出力された超音波映像データを格納する。一方、図３ａに示すように、各スキャンライン３２０上には多数の点３３０が存在し、上記映像信号処理部１３０で形成される超音波映像データはこれら各点３３０の位置情報及び各点から得られるデータ（以下、点データという）に基づいて形成される。即ち、上記超音波映像データは各点３３０のｘ−ｙ座標系３１０上の座標、垂直スキャンライン３２１に対する各スキャンライン３２０の角度情報及び各点から得られるデータなどを含み、このような超音波映像データは時間別にメモリ１４０に格納される。

スキャンコンバータ１５０は、メモリ１４０に格納された超音波映像データを読み出し、Ｂモード映像フォーマットの超音波映像データ（以下、Ｂモード映像データという）に変換して２Ｄフレームメモリ１６０に格納する。図３ｂは、スキャン変換後の超音波映像データをｘ−ｙ座標系上に示したものである。

入力部１８０は、ディスプレイ装置１９０にディスプレイされたＢモード映像に任意のＭモード走査ラインを設定する使用者の指示の入力を受けるためのものであって、超音波診断システムに装着されたキーボード、トラックボール、タッチパネルなどを備える。例えば、使用者はタッチパネルを用いて任意のＭモードオン／オフ設定メニューを選択し、トラックボールを用いて任意のＭモード走査ラインの位置を設定し又は移動させ、キーボードのノブ（ｋｎｏｂ）を用いて任意のＭモード走査ラインの角度と位置を移動させることができる。

ディスプレイ装置１９０は、２Ｄフレームメモリ１６０に格納されているデータと、Ｍモードフレームメモリ１７２に格納されているデータに基づいて、Ｂモード映像及び任意のＭモード映像をディスプレイする。

上記２Ｄフレームメモリ１６０及び上記Ｍモードフレームメモリ１７２は、一つのメモリで実現することができる。

以下、図３〜図７を参照して図２に示された超音波診断システムの任意のＭモード部１７０の機能及び本発明の一実施例による任意のＭモード映像をディスプレイする方法を説明する。

２Ｄフレームメモリ１６０に格納されているデータに基づいてディスプレイ装置１９０にディスプレイされたＢモード映像上に、使用者が入力部１８０を通じて、図４ａに示すように、観察しようとする部分を指定する任意のＭモード走査ライン４２０を設定すれば（段階Ｓ１００）、任意のＭモード部１７０内の任意のＭモード処理部１７１は使用者により設定された任意のＭモード走査ライン４２０の位置、角度などを分析し、メモリ１４０に格納された超音波診断映像データに基づいて任意のＭモード走査ライン４２０に該当する超音波診断映像データ（即ち、任意のＭモード映像データ）を生成する。

任意のＭモード映像データを生成するために、任意のＭモード処理部１７１では次のような過程が進行される。まず、使用者により設定された任意のＭモード走査ライン４２０の範囲を分析した後（段階Ｓ１１０）、任意のＭモード走査ライン４２０上の所定個数、より望ましくは数百個の点をサンプリングする（段階Ｓ１２０）。次いで、サンプリングされた各点を過ぎてプローブに向かう仮想ラインを設定し、各仮想ラインと垂直スキャンラインとの間の角度及びプローブ表面からサンプリング点に至る距離を算出する（段階Ｓ１３０）。次に、各サンプリング点に隣接したスキャンライン３２０上の点（以下、隣接点）をメモリ１４０で多数個検索し（段階Ｓ１４０）、各サンプリング点と隣接点との間の各隣接度を算出する（段階Ｓ１５０）。次に、隣接点に該当する超音波診断映像データをメモリ部１４０で読み出した後（段階Ｓ１６０）、算出された隣接度と読み出された超音波診断映像データに基づいて、補間法を通じて各サンプリング点の超音波診断映像データ（即ち、任意のＭモード映像データ）を生成する（段階Ｓ１７０）。次に、生成された任意のＭモード映像データをＭモードフレームメモリ１７２に格納する（段階Ｓ１８０）。

以下、図５を参照し、任意のＭモード処理部１７１におけるＭモード走査ライン上のデータ設定方法をより詳細に説明する。

図５で、点Ｐは任意のＭモード走査ライン４２０上の任意の点、即ちサンプリング点であり、点Ａ〜Ｄ３３０は点Ｐの左、右に隣接した２つのスキャンライン３２０ａ，３２０ｂ上の点であり、Ａ、Ｃは左側隣接スキャンライン３２０ａ、Ｂ、Ｄは右側隣接スキャンライン３２０ｂ上の各隣接点である。段階Ｓ１３０では、任意のＭモード処理部１７１は垂直スキャンライン３２１と、点Ｐとプローブ１１０の中心を通る仮想ラインＬとの間の角度を算出し、プローブ１１０から点Ｐまでの距離ｒを算出する。段階Ｓ１５０では、仮想ラインＬと隣接スキャンライン（３２０ａ，３２０ｂ）との間の角度とプローブ１１０から各点Ａ〜Ｄに至る距離を算出し、これに基づいてサンプリング点Ｐと４つの隣接点Ａ〜Ｄとの間の各隣接度を算出する。段階Ｓ１６０では点Ａ〜Ｄに該当する超音波診断映像データをメモリ１４０で読み出す。段階Ｓ１７０で、任意のＭモード処理部１７１は算出された隣接度と読み出された超音波診断映像データに基づいて、補間法を用いてサンプリング点Ｐの超音波診断映像データを生成する。上記のような方法で、任意のＭモード処理部１７１は任意のＭモードライン上の全てのサンプリング点に対するデータを算出する。

段階Ｓ１７０以後に進行される段階Ｓ１８０では、任意のＭモード処理部１７１で生成された任意のＭモード映像データをＭモードフレームメモリ１７２に格納する。

段階Ｓ１９０で、図６に示すように、任意のＭモード映像４３０は２Ｄフレームメモリ１６０からのＢモード映像４１０、及び使用者が入力部１８０を通じて設定した任意のＭモード走査ライン４２０と共にディスプレイ装置１９０にディスプレイされる。

時間の経過によって、メモリ１４０には超音波診断映像データが継続的に格納される。従って、任意のＭモード処理部１７１では任意のＭモード映像のディスプレイを終了するかを判別し（段階Ｓ２００）、任意のＭモード映像が継続的にディスプレイされると判別されれば、時間経過による被写体の推移状態、即ち任意のＭモード走査ライン上の任意のＭモード映像を継続的にディスプレイ装置１９０にディスプレイするために、段階Ｓ１６０〜段階Ｓ１８０を行う。併せて、任意のＭモード映像のディスプレイ速度が１２０Ｈｚの場合、任意のＭモード処理部１７１は１／１２０秒ごとに一つの任意のＭモードフレームを生成、即ち１秒に１２０フレームの任意のＭモード映像データを生成する。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の特許請求の範囲の思想及び範疇を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得る。

例えば、上記の例では、任意のＭモード走査ライン上の所定個数の点をサンプリングした後、段階Ｓ１３０〜段階Ｓ１８０の各段階は全てのサンプリング点に進行されると説明したが、上記段階Ｓ１３０〜段階Ｓ１８０となる一連の過程が総サンプリング点の数だけ繰り返されて進行されて、任意のＭモード映像データが得られるようにしてもよい。

本発明によれば、超音波ビームの進行方向に関係なく任意の方向及び経路における被検体の生体情報を観察及び診断することができる。また、任意のＭモード走査ラインに該当する任意のＭモード映像をスキャン変換前の超音波診断映像データを用いて生成することによって、さらに実際の映像に近い任意のＭモード映像を使用者に提供することができる。

従来のＢモード映像とＭモード映像の表示例を概略的に示す例示図である。本発明の実施の形態に係る超音波診断システムを概略的に示すブロック図である。本発明の実施の形態によるスキャン変換前の超音波診断映像データをｘ−ｙ座標系上に示す例示図である。本発明の実施の形態によるスキャン変換後の超音波診断映像データをｘ−ｙ座標系上に示す例示図である。本発明の実施の形態によってＢモード映像上に設定された任意のＭモード走査ラインを示す図面である。本発明の実施の形態によってスキャン変換前の超音波診断映像データと任意のＭモード走査ラインをｘ−ｙ座標系上に示す図面である。本発明の実施の形態によって任意のＭモード走査ラインに該当する任意のＭモード映像データを抽出する例を示す図面である。本発明の実施の形態によるＢモード映像と任意のＭモード映像を示す図面である。本発明の実施の形態による任意のＭモード走査ラインを用いた任意のＭモード映像を抽出する手続を示すフローチャートである。

符号の説明

１００超音波診断システム
１１０プローブ
１２０ビームフォーマー
１３０映像信号処理部
１４０メモリ
１５０スキャンコンバータ
１６０２Ｄフレームメモリ
１７０任意のＭモード部
１７１任意のＭモード処理部
１７２任意のＭモードフレームメモリ
１８０入力部
１９０ディスプレイ装置

Claims

被検体の所望の部位に向けて超音波信号を照射し、上記所望の部位から反射された超音波信号を受信するためのプローブと、
上記プローブから受信された超音波信号に基づいて得られた超音波映像データをＢモード映像データに変換するためのスキャンコンバータと、
使用者により設定される任意のＭモード走査ラインの入力を受ける入力部と、
上記任意のＭモード走査ラインに該当する任意のＭモード映像データを生成するための任意のＭモード処理部と、
上記Ｂモード映像データ、上記Ｍモード映像データ及び上記任意のＭモード走査ラインのうちの少なくともいずれか一つをディスプレイするディスプレイ部とを備えることを特徴とする超音波診断システム。
上記超音波映像データ及び上記任意のＭモード映像データを格納するための少なくとも一つのメモリ手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断システム。
任意のＭモード映像をディスプレイする超音波診断方法において、
ａ）被検体の体表から所望の部位に向けて超音波信号を照射し、上記所望の部位から反射された超音波信号を受信する段階と、
ｂ）上記受信された超音波信号を超音波映像データに変換する段階と、
ｃ）上記超音波映像データをＢモード映像に変換してディスプレイする段階と、
ｄ）上記Ｂモード映像上の任意のＭモード走査ラインの入力を受ける段階と、
ｅ）上記任意のＭモード走査ラインに該当する任意のＭモード映像データを形成する段階と、
ｆ）上記任意のＭモード映像データをディスプレイする段階とを備えることを特徴とする超音波診断方法。
上記段階ｅ）は、
ｅ１）上記任意のＭモード走査ライン上の所定個数の点をサンプリングする段階と、
ｅ２）上記サンプリングされた各点の位置情報を得る段階と、
ｅ３）上記各サンプリング点に隣接する超音波映像データを検索する段階と、
ｅ４）上記各サンプリング点と、上記各サンプリング点に隣接する各超音波映像データ間の隣接度を算出する段階と、
ｅ５）上記算出された隣接度を用いて上記各サンプリング点の超音波映像データを生成する段階とを備えることを特徴とする請求項３に記載の超音波診断方法。
多数のスキャンラインを通じて超音波信号を得るプローブ、映像信号処理部、スキャンコンバータ、入力部、任意のＭモード処理部及びディスプレイ部を備える超音波診断システムを用いて任意のＭモード映像をディスプレイする超音波診断方法において、
ａ）上記プローブから上記超音波信号を得る段階と、
ｂ）上記映像信号処理部で、上記超音波信号を超音波映像データに変換する段階と、
ｃ）上記スキャンコンバータで、上記超音波映像データをＢモード映像に変換する段階と、
ｄ）上記ディスプレイ部で、上記Ｂモード映像をディスプレイする段階と、
ｅ）上記入力部で、上記Ｂモード映像上の任意のＭモード走査ラインの入力を受ける段階と、
ｆ）上記任意のＭモード処理部で、上記任意のＭモード走査ラインに該当する任意のＭモード映像データを生成する段階と、
ｇ）上記ディスプレイ部で、任意のＭモード映像データをディスプレイする段階と
を備えることを特徴とする超音波診断方法。
上記段階ｆ）は、
ｆ１）上記任意のＭモード走査ライン上の所定個数の点をサンプリングする段階と、
ｆ２）上記サンプリングされた各点を過ぎ、上記プローブに向ける各仮想ラインを設定して上記各サンプリング点の位置情報を得る段階と、
ｆ３）上記超音波映像データの中で、上記サンプリングされた点に隣接するスキャンライン上に位置し、上記各サンプリングされた点に隣接する各隣接点を選択する段階と、
ｆ４）上記各サンプリング点と、上記各隣接点間の隣接度を算出する段階と、
ｆ５）上記各隣接点の超音波映像データに上記隣接度を反映し、上記各サンプリング点の超音波映像データを生成する段階と
を備えることを特徴とする請求項５に記載の超音波診断方法。
上記段階ｆ２）は、
ｆ２１）上記仮想ラインと上記プローブの垂直スキャンラインとの間の角度を算出する段階と、
ｆ２２）上記プローブから上記各サンプリングされた点に至る距離を算出する段階と
を備えることを特徴とする請求項６に記載の超音波診断方法。
上記段階ｆ４）は、
ｆ４１）上記各隣接点が位置するスキャンラインと上記垂直スキャンラインとの間の角度を算出する段階と、
ｆ４２）上記プローブから上記各隣接点に至る距離を算出する段階と
を備えることを特徴とする請求項６に記載の超音波診断方法。