JP2006204621A - Ultrasonograph and control program of ultrasonograph - Google Patents

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Koichiro Kurita
康一郎 栗田
Jiro Higuchi
治郎 樋口
Eiji Goto
英二 後藤
Shigehiro Omori
慈浩 大森
Kenji Hamada
賢治 浜田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonograph and a control program of the ultrasonograph capable of reducing various effects caused by discrepancy of isotropy evaluated based on a scanning line density in an electronic scanning direction and the scanning line density of a swinging direction from an intended value in a mechanical scan using a mechanical 4-dimensional probe. <P>SOLUTION: This ultrasonograph 1 having an ultrasonic probe 2 mechanically swung in the direction different from the electronic scanning direction is provided with a scanning method calculation part 15 setting a scanning condition so that the isotropy indicating an equality level between the scanning line density in the swinging direction of the ultrasonic probe and the scanning line density in the electronic scanning direction becomes the intended isotropy by the mechanical scanning using the ultrasonic probe 2, and a hardware control method calculation part 15 generating a control signal of the ultrasonic probe 2 from the scanning condition set by the scanning method calculation part 15. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、超音波プローブに内蔵された圧電振動子から被検体内に超音波パルスを照射し、被検体内で生じた反射波を圧電振動子で受信して各種処理を行なうことにより被検体内の断層画像や血流情報等の生体情報を得る超音波画像診断装置および超音波画像診断装置の制御プログラムに係り、特にメカニカルスキャンにより3D(dimension)画像を表示させる際に3D画像の等方性を制御することが可能な超音波画像診断装置および超音波画像診断装置の制御プログラムに関する。   The present invention irradiates an ultrasonic pulse into a subject from a piezoelectric vibrator built in an ultrasonic probe, receives a reflected wave generated in the subject with the piezoelectric vibrator, and performs various processes. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasound diagnostic imaging apparatus that obtains biological information such as tomographic images and blood flow information, and a control program for the ultrasound diagnostic imaging apparatus. The present invention relates to an ultrasonic diagnostic imaging apparatus capable of controlling the characteristics and a control program for the ultrasonic diagnostic imaging apparatus.

超音波画像診断装置は、超音波プローブに内蔵された圧電振動子から被検体内に超音波パルスを照射し、被検体内で生じた反射波を圧電振動子で受信して各種処理を行なうことにより被検体内の断層画像や血流情報等の生体情報を得る装置である。   An ultrasonic diagnostic imaging apparatus irradiates an ultrasonic pulse into a subject from a piezoelectric vibrator built in an ultrasonic probe, receives reflected waves generated in the subject with the piezoelectric vibrator, and performs various processes. This is a device for obtaining biological information such as tomographic images and blood flow information in the subject.

従来、この超音波画像診断装置により、メカニカルスキャンによる画像の3D表示が行われている。メカニカルスキャンによる画像の3D表示は、通常の2Dプローブを電子スキャン方向に対して垂直な方向に機械的に揺動させて画像データを収集することにより行われるものである。尚、電子スキャン方向に対して垂直な方向に揺動させることが可能な2Dプローブは、一般に、メカ4Dプローブと呼ばれる。   Conventionally, 3D display of images by mechanical scanning is performed by this ultrasonic diagnostic imaging apparatus. 3D display of an image by mechanical scanning is performed by mechanically swinging a normal 2D probe in a direction perpendicular to the electronic scanning direction and collecting image data. A 2D probe that can be swung in a direction perpendicular to the electronic scan direction is generally called a mechanical 4D probe.

一方、超音波プローブに関する従来の別の技術としては、患者情報に応じて適切なプローブを選択し、選択したプローブの映像セッティングを自動調整できるようにした超音波撮像システムが考案されている(例えば特許文献1参照)。
特開2003−275204号公報
On the other hand, as another conventional technique related to an ultrasonic probe, an ultrasonic imaging system has been devised in which an appropriate probe is selected according to patient information and the video setting of the selected probe can be automatically adjusted (for example, Patent Document 1).
JP 2003-275204 A

メカ4Dプローブによるメカニカルスキャンにおいては、電子スキャン方向のラスタ間の距離で定まる走査線密度とメカ4Dプローブの機械的な揺動方向の走査線密度とをより均一にすること、すなわち超音波プローブの揺動方向における走査線密度および電子スキャン方向における走査線密度間の等しさの程度を示す等方性を向上させることが非常に困難であるという問題がある。従って、メカ4Dプローブを用いたスキャンを行う場合、ピクセルの十分な等方性が確保できていないのが現状である。   In the mechanical scanning by the mechanical 4D probe, the scanning line density determined by the distance between the rasters in the electronic scanning direction and the scanning line density in the mechanical rocking direction of the mechanical 4D probe are made more uniform. There is a problem that it is very difficult to improve the isotropic property indicating the degree of equality between the scanning line density in the swing direction and the scanning line density in the electronic scan direction. Therefore, when performing a scan using the mechanical 4D probe, the current situation is that sufficient isotropy of pixels cannot be ensured.

尚、等方性の指標としては、例えば電子スキャン方向の走査線密度と揺動方向の走査線密度との比を用いることができる。   As an isotropic index, for example, a ratio between the scanning line density in the electronic scan direction and the scanning line density in the swing direction can be used.

上述のようにメカ4Dプローブによるメカニカルスキャンにおいて、等方性の向上が困難である主な理由は、メカ4Dプローブの揺動が機械制御であり、メカ4Dプローブの機械制御を電子スキャンの制御よりも詳細な精度で行うことができないためである。このように、物理限界により十分に等方性が確保できない訳であるが、等方性が十分でないという事実やその程度をスキャン時にユーザが認識することが困難であるということも問題の1つである。加えて、事前に等方性の装置設定に対する依存性を把握するのも困難である。   In the mechanical scan using the mechanical 4D probe as described above, the main reason why it is difficult to improve the isotropy is that the mechanical 4D probe swings due to the mechanical control, and the mechanical control of the mechanical 4D probe is controlled by the electronic scan control. This is because it cannot be performed with detailed accuracy. Thus, although the isotropic property cannot be sufficiently secured due to the physical limit, the fact that the isotropic property is not sufficient and the degree of the difficulty are difficult for the user to recognize at the time of scanning. It is. In addition, it is difficult to grasp the dependence on isotropic device settings in advance.

等方性が不十分であると、メカ4Dプローブの電子スキャン面と揺動面とで精度の異なる画像データが収集されることとなる。この結果、再構成して得られた3D画像を回転したり、プレーンカットした場合に、画質が著しく劣化した部分が出現して表示される場合がある。このような画質の劣化は計測精度に影響を及ぼすため、高精度で計測することが可能な断面と高精度で計測するこことが困難な断面が併存する結果となる。つまり、3D画像を回転またはプレーンカットした場合に、画質の悪い部分における計測値の信頼性が十分に得られないという問題がある。   If the isotropic property is insufficient, image data with different accuracy is collected between the electronic scan surface and the swing surface of the mechanical 4D probe. As a result, when a 3D image obtained by reconstruction is rotated or plane-cut, a portion where the image quality is significantly degraded may appear and be displayed. Since such image quality degradation affects measurement accuracy, a cross-section that can be measured with high accuracy and a cross-section that is difficult to measure with high accuracy coexist. That is, there is a problem that when the 3D image is rotated or plane-cut, the reliability of the measured value in a portion with poor image quality cannot be obtained sufficiently.

本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、メカ4Dプローブを用いたメカニカルスキャンにおいて、電子スキャン方向の走査線密度と揺動方向の走査線密度とから評価される等方性が所望の値から乖離していることに起因する諸影響を低減させることが可能な超音波画像診断装置および超音波画像診断装置の制御プログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to cope with such a conventional situation, and isotropically evaluated from the scanning line density in the electronic scanning direction and the scanning line density in the oscillation direction in the mechanical scan using the mechanical 4D probe. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic diagnostic imaging apparatus and a control program for the ultrasonic diagnostic imaging apparatus that can reduce various effects caused by the deviation of the characteristic from a desired value.

本発明に係る超音波画像診断装置は、上述の目的を達成するために、請求項1に記載したように、電子スキャン方向と異なる方向に機械的に揺動させることが可能な超音波プローブを備えた超音波画像診断装置において、前記超音波プローブを用いたメカニカルスキャンにより前記超音波プローブの揺動方向における走査線密度および前記電子スキャン方向における走査線密度間の等しさの程度を示す等方性が所望の等方性となるようにスキャン条件を設定するスキャン方式計算部と、前記スキャン方式計算部により設定された前記スキャン条件から前記超音波プローブの制御信号を生成するハードウェア制御方式計算部とを備えたことを特徴とするものである。   In order to achieve the above-described object, an ultrasonic diagnostic imaging apparatus according to the present invention includes an ultrasonic probe that can be mechanically swung in a direction different from an electronic scan direction. In the ultrasonic diagnostic imaging apparatus, an isotropic method that indicates the degree of equality between the scanning line density in the oscillation direction of the ultrasonic probe and the scanning line density in the electronic scan direction by mechanical scanning using the ultrasonic probe. A scan method calculation unit for setting a scan condition so as to be desired isotropic, and a hardware control method calculation for generating a control signal of the ultrasonic probe from the scan condition set by the scan method calculation unit And a section.

また、本発明に係る超音波画像診断装置の制御プログラムは、上述の目的を達成するために、請求項6に記載したように、コンピュータを、電子スキャン方向と異なる方向に機械的に揺動させることが可能な超音波プローブを用いたメカニカルスキャンにより、前記超音波プローブの揺動方向における走査線密度および前記電子スキャン方向における走査線密度間の等しさの程度を示す等方性が所望の等方性となるようにスキャン条件を設定するスキャン方式計算部および前記スキャン方式計算部により設定された前記スキャン条件から前記超音波プローブの制御信号を生成するハードウェア制御方式計算部として機能させることを特徴とするものである。   According to another aspect of the present invention, there is provided a control program for an ultrasonic diagnostic imaging apparatus that mechanically swings a computer in a direction different from an electronic scan direction. Isotropicity indicating the degree of equality between the scanning line density in the oscillation direction of the ultrasonic probe and the scanning line density in the electronic scan direction is desired by mechanical scanning using an ultrasonic probe capable of A scanning method calculation unit that sets scanning conditions so as to be anisotropic, and a hardware control method calculation unit that generates a control signal for the ultrasonic probe from the scanning conditions set by the scanning method calculation unit. It is a feature.

本発明に係る超音波画像診断装置および超音波画像診断装置の制御プログラムにおいては、メカ4Dプローブを用いたメカニカルスキャンにおいて、電子スキャン方向の走査線密度と揺動方向の走査線密度とから評価される等方性が所望の値から乖離していることに起因する諸影響を低減させることができる。   The ultrasonic diagnostic imaging apparatus and the diagnostic program for the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention are evaluated from the scanning line density in the electronic scanning direction and the scanning line density in the swinging direction in the mechanical scan using the mechanical 4D probe. It is possible to reduce various effects caused by the deviation of the isotropic property from the desired value.

本発明に係る超音波画像診断装置および超音波画像診断装置の制御プログラムの実施の形態について添付図面を参照して説明する。   Embodiments of an ultrasonic diagnostic imaging apparatus and an ultrasonic diagnostic imaging program according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は本発明に係る超音波画像診断装置の実施の形態を示す構成図である。   FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an ultrasonic diagnostic imaging apparatus according to the present invention.

超音波画像診断装置1は、超音波プローブ2、メカプローブ制御回路3、送受信回路4、DSC(Digital Scan Converter)回路5、画像表示回路6、イメージメモリ7、シーケンサ(Sequencer)回路8、表示装置の一例としてのCRT(Cathode-Ray Tube)9、デバイスドライバ(Device Driver)10、コンピュータ11を備えている。   The ultrasonic diagnostic imaging apparatus 1 includes an ultrasonic probe 2, a mechanical probe control circuit 3, a transmission / reception circuit 4, a DSC (Digital Scan Converter) circuit 5, an image display circuit 6, an image memory 7, a sequencer (Sequencer) circuit 8, and a display device. As an example, a CRT (Cathode-Ray Tube) 9, a device driver 10, and a computer 11 are provided.

コンピュータ11には、入力装置の一例としての操作パネル12、外部記憶装置13およびシステムメモリ14が接続される。また、コンピュータ11に制御プログラム等の各種プログラムが読み込まれることにより、コンピュータ11は、スキャン制御システム15、3次元画像構築部16およびGUI(Graphical User Interface)表示処理部17の他、臨床計測機能等の図示しない各種アプリケーション機能を備えたシステムとして機能する。   An operation panel 12, an external storage device 13, and a system memory 14 as an example of an input device are connected to the computer 11. Also, by loading various programs such as control programs into the computer 11, the computer 11 can have a clinical measurement function and the like in addition to the scan control system 15, the 3D image construction unit 16 and the GUI (Graphical User Interface) display processing unit 17. It functions as a system having various application functions (not shown).

そして、これら各構成要素のうち、メカプローブ制御回路3、送受信回路4、DSC回路5、画像表示回路6、デバイスドライバ10およびコンピュータ11は、バス18に接続されデータの送受信が行えるように構成されている。   Among these components, the mechanical probe control circuit 3, the transmission / reception circuit 4, the DSC circuit 5, the image display circuit 6, the device driver 10 and the computer 11 are connected to the bus 18 and configured to transmit and receive data. ing.

超音波プローブ2には、複数の超音波振動子を備え、電子スキャン方向に対して異なる方向(通常は垂直な方向)に揺動させることが可能な2Dプローブであるメカ4Dプローブが用いられる。超音波プローブ2は、メカプローブ制御回路3からの制御信号により機械制御され、送受信回路4から電気信号として受けた送信パルスを各超音波振動子から超音波パルスとして図示しない被検体に送信し、被検体内において生じた超音波反射信号を受信して受信データとして送受信回路4に与える機能を有する。   The ultrasonic probe 2 includes a mechanical 4D probe that is a 2D probe that includes a plurality of ultrasonic transducers and can be swung in different directions (usually perpendicular directions) with respect to the electronic scan direction. The ultrasonic probe 2 is mechanically controlled by a control signal from the mechanical probe control circuit 3, and transmits a transmission pulse received as an electric signal from the transmission / reception circuit 4 from each ultrasonic transducer to the subject (not shown) as an ultrasonic pulse, It has a function of receiving an ultrasonic reflection signal generated in the subject and giving it to the transmission / reception circuit 4 as reception data.

メカプローブ制御回路3は、コンピュータ11からデバイスドライバ10およびバス18を介して受信した超音波プローブ2の制御信号を超音波プローブ2に与えることにより、超音波プローブ2の機械制御を行って超音波プローブ2を電子スキャン方向に垂直な方向に揺動させる機能と、超音波プローブ2から取得した超音波プローブ2の位置情報を送受信回路4に与える機能とを有する。このため、メカプローブ制御回路3により超音波プローブ2の揺動方向の走査線密度が決定される。   The mechanical probe control circuit 3 provides the ultrasonic probe 2 with a control signal of the ultrasonic probe 2 received from the computer 11 via the device driver 10 and the bus 18, thereby performing mechanical control of the ultrasonic probe 2 and ultrasonic waves. It has a function of swinging the probe 2 in a direction perpendicular to the electronic scan direction and a function of giving the position information of the ultrasonic probe 2 acquired from the ultrasonic probe 2 to the transmission / reception circuit 4. Therefore, the scanning line density in the swing direction of the ultrasonic probe 2 is determined by the mechanical probe control circuit 3.

送受信回路4は、コンピュータ11からデバイスドライバ10およびバス18を介して受信した制御信号に従って、メカプローブ制御回路3から受けた超音波プローブ2の位置情報を参照しつつ、所要の遅延時間を伴う送信パルスを超音波プローブ2に与えることにより、図示しない被検体に超音波を送信させる機能と、超音波プローブ2から受けた受信データに各種処理を施すことにより画像データを生成し、生成した画像データをDSC回路5に与える機能とを有する。尚、送信パルスの遅延時間等のスキャン条件設定により、超音波プローブ2による電子スキャン方向の走査線を決定することができる。スキャン条件は、コンピュータ11からデバイスドライバ10およびバス18を介して制御信号として送受信回路4に与えられる。   The transmission / reception circuit 4 refers to the position information of the ultrasonic probe 2 received from the mechanical probe control circuit 3 in accordance with the control signal received from the computer 11 via the device driver 10 and the bus 18 and transmits with a required delay time. By applying a pulse to the ultrasonic probe 2, a function of transmitting ultrasonic waves to a subject (not shown), and receiving data received from the ultrasonic probe 2 to generate various image data, the generated image data To the DSC circuit 5. The scanning line in the electronic scanning direction by the ultrasonic probe 2 can be determined by setting scanning conditions such as the delay time of the transmission pulse. The scan condition is given from the computer 11 to the transmission / reception circuit 4 as a control signal via the device driver 10 and the bus 18.

DSC回路5は、コンピュータ11からデバイスドライバ10およびバス18を介して受信した制御信号に従って、送受信回路4から受けた画像データの座標変換処理および必要な補間処理を行う機能と、各種処理後における画像データを画像表示回路6およびコンピュータ11に与える機能を有する。尚、コンピュータ11には、DSC回路5からデバイスドライバ10およびバス18を介して画像データが与えられる。   The DSC circuit 5 has a function of performing coordinate conversion processing and necessary interpolation processing of image data received from the transmission / reception circuit 4 in accordance with control signals received from the computer 11 via the device driver 10 and the bus 18, and an image after various processing. It has a function of giving data to the image display circuit 6 and the computer 11. The computer 11 is supplied with image data from the DSC circuit 5 via the device driver 10 and the bus 18.

画像表示回路6は、DSC回路5から受けた画像データおよびコンピュータ11からバス18を介して受信した画像データを表示可能な画像信号に変換してCRT9に与えることにより、表示させる機能を有する。   The image display circuit 6 has a function of displaying the image data received from the DSC circuit 5 and the image data received from the computer 11 via the bus 18 by converting the image data into a displayable image signal and supplying it to the CRT 9.

シーケンサ回路8は、送受信回路4、DSC回路5および画像表示回路6の同期をとる機能を備える。そして、シーケンサ回路8の作用により超音波プローブ2により受信された受信データからリアルタイムに画像を生成してCRT9に表示させることが可能となる。   The sequencer circuit 8 has a function of synchronizing the transmission / reception circuit 4, the DSC circuit 5, and the image display circuit 6. Then, an image can be generated in real time from the received data received by the ultrasonic probe 2 by the action of the sequencer circuit 8 and displayed on the CRT 9.

また、一般的には、送受信回路4において生成された画像データを必要に応じて一時的に記憶するイメージメモリ7が設けられる。   In general, an image memory 7 for temporarily storing image data generated in the transmission / reception circuit 4 as needed is provided.

コンピュータ11に設けられた操作パネル12からは、超音波画像診断装置1の駆動制御やアプリケーションの使用等の各種操作に必要な操作情報をコンピュータ11に入力することができる。さらに、コンピュータ11から出力される制御信号やデータは、デバイスドライバ10およびバス18を介してメカプローブ制御回路3、送受信回路4、DSC回路5、画像表示回路6に与えられ、操作パネル12の操作によりメカプローブ制御回路3、送受信回路4、DSC回路5、画像表示回路6を制御することができるように構成される。   From the operation panel 12 provided in the computer 11, operation information necessary for various operations such as drive control of the ultrasonic diagnostic imaging apparatus 1 and use of an application can be input to the computer 11. Furthermore, control signals and data output from the computer 11 are given to the mechanical probe control circuit 3, the transmission / reception circuit 4, the DSC circuit 5, and the image display circuit 6 via the device driver 10 and the bus 18, and the operation of the operation panel 12 is performed. Thus, the mechanical probe control circuit 3, the transmission / reception circuit 4, the DSC circuit 5, and the image display circuit 6 can be controlled.

また、システムメモリ14は、コンピュータ11において取得された各種データを一時的に格納するメモリであり、特に、DSC回路5から受信した画像データを一時的に格納する画像メモリとして利用することができる。システムメモリ14と同様に、外部記憶装置13にもコンピュータ11において取得された画像データ等の各種データを記憶させて保存することができる。   The system memory 14 is a memory that temporarily stores various data acquired by the computer 11, and can be used as an image memory that temporarily stores image data received from the DSC circuit 5. Similar to the system memory 14, various data such as image data acquired by the computer 11 can be stored and stored in the external storage device 13.

コンピュータ11のスキャン制御システム15は、デバイスドライバ10およびバス18を介してDSC回路5から画像データを取得して3次元画像構築部16に与える機能と、操作パネル12から受け取った指示に従って、所望の等方性を有する画像が得られるようなスキャン条件を計算し、得られたスキャン条件に合致する超音波プローブ2の制御信号を生成してメカプローブ制御回路3および送受信回路4に与える機能とを有する。すなわち、スキャン制御システム15は、超音波プローブ2を制御するメカプローブ制御回路3および送受信回路4に所要の制御信号を与えることにより画像の等方性を制御する機能を有する。   The scan control system 15 of the computer 11 obtains image data from the DSC circuit 5 via the device driver 10 and the bus 18 and gives it to the three-dimensional image construction unit 16 and a desired instruction according to the instruction received from the operation panel 12. A function for calculating a scanning condition for obtaining an isotropic image, generating a control signal for the ultrasonic probe 2 that matches the obtained scanning condition, and supplying the control signal to the mechanical probe control circuit 3 and the transmission / reception circuit 4; Have. That is, the scan control system 15 has a function of controlling the isotropy of an image by giving a required control signal to the mechanical probe control circuit 3 and the transmission / reception circuit 4 that control the ultrasonic probe 2.

また、スキャン制御システム15には、スキャン条件から定まる等方性情報をGUI表示処理部17に与える機能が備えられる。   Further, the scan control system 15 is provided with a function of giving isotropic information determined from the scan conditions to the GUI display processing unit 17.

ここで、スキャン条件の計算方法および等方性の制御方法について説明する。そのために、まず座標系およびパラメータについて定義する。   Here, a method for calculating the scan condition and a method for controlling the isotropic property will be described. For this purpose, first, a coordinate system and parameters are defined.

図2は、図1に示す超音波画像診断装置1において、超音波プローブ2による電子スキャンによって形成されるスキャン面と座標系の設定方法を説明する図である。   FIG. 2 is a diagram for explaining a method of setting a scan plane and a coordinate system formed by electronic scanning with the ultrasonic probe 2 in the ultrasonic diagnostic imaging apparatus 1 shown in FIG.

図2に示すように、2次元的に最大画角αmaxの範囲内において電子スキャン方向Aに一定の速度でスキャン角α単位で変化させて電子スキャンを行うことにより一定のラスタピッチPrで離れた走査線を含むでスキャン面Bが形成される。このとき被検体の深さ方向にY軸を、スキャン面Bに平行でY軸に垂直な方向にX軸をそれぞれ設定する。   As shown in FIG. 2, the electronic scanning is performed at a constant speed in the electronic scanning direction A within the range of the maximum field angle αmax in two dimensions, and the electronic scanning is performed at a constant raster pitch Pr. A scan plane B is formed including the scan lines. At this time, the Y axis is set in the depth direction of the subject, and the X axis is set in a direction parallel to the scan plane B and perpendicular to the Y axis.

図3は、図1に示す超音波画像診断装置1において、超音波プローブ2を用いたメカニカルスキャンを行う場合のスキャン面を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing a scan plane when performing a mechanical scan using the ultrasonic probe 2 in the ultrasonic diagnostic imaging apparatus 1 shown in FIG.

超音波プローブ2には、メカ4Dプローブが用いられる。そして、図3に示すようにメカニカルスキャンによりXY平面上の電子スキャン方向Aに対して垂直な方向を揺動方向Cとして、一定の揺動ピッチPmで超音波プローブ2を揺動させることができる。換言すれば、揺動面上において、超音波プローブ2を2次元的に振角度β1単位で揺動させて揺動角度βだけ振ることができる。このため、電子スキャンにより形成される複数のスキャン面Bが、互いに一定の角度で隣接することとなる。このとき、超音波プローブ2の揺動方向CにZ軸を設定する。   As the ultrasonic probe 2, a mechanical 4D probe is used. As shown in FIG. 3, the ultrasonic probe 2 can be oscillated at a constant oscillating pitch Pm with the direction perpendicular to the electronic scanning direction A on the XY plane as the oscillating direction C by mechanical scanning. . In other words, it is possible to swing the ultrasonic probe 2 two-dimensionally in units of the swing angle β1 and swing it by the swing angle β on the swing surface. For this reason, a plurality of scan planes B formed by electronic scanning are adjacent to each other at a constant angle. At this time, the Z axis is set in the swing direction C of the ultrasonic probe 2.

図3に示された幾何学的な関係から、超音波プローブ2にメカ4Dプローブを用いた場合には、超音波プローブ2の揺動面上におけるスキャン密度およびスキャン面上におけるスキャン密度は、揺動のための機械制御の精度、電子スキャンのラスタ密度並びにフレームレートに依存して変化することが分かる。   From the geometrical relationship shown in FIG. 3, when a mechanical 4D probe is used for the ultrasonic probe 2, the scan density on the oscillating surface of the ultrasonic probe 2 and the scan density on the scan surface are as follows. It can be seen that it varies depending on the accuracy of the machine control for motion, the raster density of the electronic scan and the frame rate.

図4は、図1に示す超音波画像診断装置1において、超音波プローブ2を揺動方向に往復させた場合おける往路の電子スキャン位置の遷移を示す図であり、図5は、図1に示す超音波画像診断装置1において、超音波プローブ2を揺動方向に往復させた場合おける復路の電子スキャン位置の遷移を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing the transition of the electronic scan position in the forward path when the ultrasonic probe 2 is reciprocated in the swinging direction in the ultrasonic diagnostic imaging apparatus 1 shown in FIG. 1, and FIG. In the ultrasonic diagnostic imaging apparatus 1 shown, it is a figure which shows the transition of the electronic scan position of the return path when the ultrasonic probe 2 is reciprocated in the swinging direction.

超音波プローブ2を揺動方向Cに往復させた場合に、視線方向を超音波の深さ方向に設定すると、往路の電子スキャン位置Dは図4のように、復路の電子スキャン位置Dは図5のようになる。すなわち、揺動方向Cを示すZ軸と電子スキャン方向Aは垂直となる。また、3D画像の再構成に用いる画像データの収集範囲において揺動が等速であれば、電子スキャン位置Dは揺動ピッチPmで均等に配置される。そして、電子スキャン位置Dは一様に揺動方向Cにシフトすることとなる。   When the ultrasonic probe 2 is reciprocated in the swing direction C, if the line-of-sight direction is set to the ultrasonic depth direction, the forward electronic scan position D is as shown in FIG. It becomes like 5. That is, the Z axis indicating the swing direction C and the electronic scan direction A are perpendicular. Further, if the rocking is constant in the collection range of the image data used for the reconstruction of the 3D image, the electronic scan positions D are evenly arranged at the rocking pitch Pm. Then, the electronic scan position D is uniformly shifted in the swing direction C.

従って、超音波プローブ2の単位時間当たりのラスタピッチまたはスキャン角で示されるスキャン速度および単位時間当たりの揺動ピッチまたは振角度変化で示される揺動速度が分かれば、電子スキャン位置を把握することができる。そして、揺動面上におけるスキャン密度およびスキャン面上におけるスキャン密度を調整できれば等方性を制御することができる。   Accordingly, if the scan speed indicated by the raster pitch or scan angle per unit time of the ultrasonic probe 2 and the swing speed indicated by the change in swing pitch or swing angle per unit time are known, the electronic scan position can be grasped. Can do. The isotropic property can be controlled if the scan density on the swing surface and the scan density on the scan surface can be adjusted.

従って、等方性を制御するためには、まず電子スキャン面におけるフレームレートを求めることが必要となる。電子スキャン面におけるフレームレートFRは、式(1)で表される。
[数1]
FR={(NR/ND)×(α/αmax/PRF)}(−1) ・・・(1)
但し、式(1)において、NRはラスタ本数(受信ビームの数)、NDは並列同時受信数、αはスキャン角、αmaxは最大画角、PRFは繰返し周波数(pulse repetition frequency)である。尚、並列同時受信数NDは、代表的なPSP(Para11el Signal Processing)の場合には2本となり、QSP(Quad Signal Processing)の場合には4本となる。
Therefore, in order to control the isotropic property, it is necessary to first obtain the frame rate on the electronic scan surface. The frame rate FR on the electronic scan surface is expressed by Expression (1).
[Equation 1]
FR = {(NR / ND) × (α / αmax / PRF)} (−1) (1)
However, in Equation (1), NR is the number of rasters (the number of received beams), ND is the number of parallel simultaneous receptions, α is the scan angle, αmax is the maximum angle of view, and PRF is the repetition frequency (pulse repetition frequency). Note that the number of parallel simultaneous receptions ND is two in the case of a typical PSP (Para11el Signal Processing) and four in the case of a QSP (Quad Signal Processing).

さらに、超音波プローブ2(メカ4Dプローブ)を一方向に片道揺動させて3Dボリューム1つ分のデータを収集する場合のフレーム総枚数FRtotalは、電子スキャン面におけるフレームレートFRから式(2)のように求めることができる。
[数2]
FRtotal=FR×t1 ・・・(2)
但し、式(2)において、t1は、超音波プローブ2(メカ4Dプローブ)の片道の揺動時間である。
Further, when the ultrasonic probe 2 (mechanism 4D probe) is swung in one direction to collect data for one 3D volume, the total number of frames FRtotal is calculated from the frame rate FR on the electronic scan plane using the formula (2). Can be obtained as follows.
[Equation 2]
FRtotal = FR × t1 (2)
However, in Formula (2), t1 is the one-way swing time of the ultrasonic probe 2 (mechanism 4D probe).

次に揺動の細かさを表す揺動ピッチPmを式(3)により計算する。
[数3]
Pm=β1/FRtotal ・・・(3)
但し、式(3)において、β1は隣接する電子スキャン面のなす超音波プローブ2(メカ4Dプローブ)の揺角度である。
Next, a rocking pitch Pm representing the fineness of rocking is calculated according to the equation (3).
[Equation 3]
Pm = β1 / FRtotal (3)
However, in Formula (3), β1 is the swing angle of the ultrasonic probe 2 (mechanism 4D probe) formed by the adjacent electronic scan plane.

従って、超音波の任意の深さにおいて、揺動ピッチが電子スキャンのラスタピッチと最も均一になるように並列同時受信数、揺動速度およびラスタ本数を決定すれば、等方性を制御して向上させることができる。換言すれば、超音波の任意の深さにおいて、揺動ピッチが電子スキャンのラスタピッチとの差分が所望の値以下または未満となるような並列同時受信数、揺動速度およびラスタ本数を求めるという最適化問題を解くことが必要になる。   Therefore, if the parallel simultaneous reception number, rocking speed and number of rasters are determined so that the rocking pitch is the most uniform with the raster pitch of the electronic scan at an arbitrary depth of the ultrasonic wave, the isotropic property is controlled. Can be improved. In other words, the number of parallel simultaneous reception, the rocking speed and the number of rasters are obtained such that the difference between the rocking pitch and the raster pitch of the electronic scan is less than or less than a desired value at an arbitrary ultrasonic depth. It is necessary to solve the optimization problem.

尚、超音波の深さは、Bモードの送信フォーカスの位置に応じて定まるが、Bモードの送信フォーカスの位置をパラメータとする他、特定の送信フォーカスの位置を複数設定し、設定した送信フォーカスの位置について最適化問題の解を求めるようにしてもよい。   The ultrasonic depth is determined according to the position of the transmission focus in the B mode. In addition to using the position of the transmission focus in the B mode as a parameter, a plurality of specific transmission focus positions are set and the set transmission focus is set. The solution of the optimization problem may be obtained for the position of.

そこで、スキャン制御システム15には、等方性の制御に必要な、最適化問題の解を求めるための最適化処理を行う機能および最適化問題により得られた解を保存する機能の一方または双方が設けられる。   Therefore, the scan control system 15 includes one or both of a function for performing an optimization process for obtaining a solution to the optimization problem and a function for storing the solution obtained by the optimization problem, which are necessary for controlling the isotropic property. Is provided.

図6は図1に示す超音波画像診断装置1におけるスキャン制御システム15の詳細機能を示す機能ブロック図である。   FIG. 6 is a functional block diagram showing detailed functions of the scan control system 15 in the ultrasonic diagnostic imaging apparatus 1 shown in FIG.

スキャン制御システム15は、ユーザ入力受信部20、画像ジオメトリ計算部21、スキャン方式計算部22、等方性制御アルゴリズム格納部23、データテーブル24、ハードウェア制御方式計算部25、画像データ転送部26を備えている。   The scan control system 15 includes a user input reception unit 20, an image geometry calculation unit 21, a scan method calculation unit 22, an isotropic control algorithm storage unit 23, a data table 24, a hardware control method calculation unit 25, and an image data transfer unit 26. It has.

等方性制御アルゴリズム格納部23には、等方性が所望の等方性となるように並列同時受信数、揺動速度およびラスタ本数を求める最適化問題を解くための計算アルゴリズムを記述したソフトウェアが予め格納される。   The isotropic control algorithm storage unit 23 is a software describing a calculation algorithm for solving an optimization problem for obtaining the number of parallel simultaneous receptions, the rocking speed, and the number of rasters so that the isotropic property becomes a desired isotropic property. Are stored in advance.

データテーブル24には、最適化問題の解、すなわち、等方性が所望の等方性となるような並列同時受信数、揺動速度およびラスタ本数が超音波の深さに関連付けて保存される。この最適化問題の解は予め別途求めてデータテーブル24に保存しても良いし、等方性制御アルゴリズム格納部23に格納された計算アルゴリズムに従って過去に求められたものをデータテーブル24に保存するようにしても良い。   The data table 24 stores the solution of the optimization problem, that is, the number of parallel simultaneous receptions, the rocking speed, and the number of rasters that make the isotropic desired isotropy in association with the ultrasonic depth. . The solution of the optimization problem may be separately obtained in advance and stored in the data table 24, or the previously obtained solution according to the calculation algorithm stored in the isotropic control algorithm storage unit 23 is stored in the data table 24. You may do it.

ユーザ入力受信部20は、操作パネル12から等方性を所望の値に設定する旨の指示とともに3D画像の撮影領域や超音波の深さ等の撮影条件の指示を受けた場合に、操作パネル12から取得した3D画像の撮影条件を画像ジオメトリ計算部21に与える機能を有する。   When the user input receiving unit 20 receives an instruction from the operation panel 12 to set the isotropic property to a desired value and an instruction for an imaging condition such as a 3D image imaging region and ultrasonic depth, the operation panel 12 12 has a function to give the imaging condition of the 3D image acquired from the image geometry calculation unit 21.

画像ジオメトリ計算部21は、ユーザ入力受信部20から撮影領域等の撮影条件を受けて、座標変換等の必要な幾何学的な処理を行うことにより、撮影すべき画像の幾何学的な形状情報を求める機能と、得られた画像の幾何学的な形状情報をスキャン方式計算部22に与える機能とを有する。   The image geometry calculation unit 21 receives the imaging conditions such as the imaging region from the user input reception unit 20 and performs necessary geometric processing such as coordinate conversion to obtain geometric shape information of the image to be captured. And a function of supplying the scan method calculation unit 22 with geometric shape information of the obtained image.

スキャン方式計算部22は、画像ジオメトリ計算部21から受けた形状情報の画像を所望の等方性で撮影するためのスキャン条件を計算する機能を有する。そのために、スキャン方式計算部22は、等方性制御アルゴリズム格納部23からスキャン条件として並列同時受信数、揺動速度およびラスタ本数を求めるための計算アルゴリズムを読み込んで実行することにより並列同時受信数、揺動速度およびラスタ本数を求めることができるように構成される。また、計算アルゴリズムの実行機能に加えてデータテーブル24を検索し、超音波の深さに対応するまたは近似するスキャン条件を取得する機能が備えられる。   The scan method calculation unit 22 has a function of calculating a scan condition for capturing an image of shape information received from the image geometry calculation unit 21 with a desired isotropic property. For this purpose, the scan method calculation unit 22 reads and executes a calculation algorithm for obtaining the parallel simultaneous reception number, the rocking speed, and the number of rasters from the isotropic control algorithm storage unit 23 as a scan condition, thereby executing the parallel simultaneous reception number. The rocking speed and the number of rasters can be obtained. In addition to the execution function of the calculation algorithm, a function of searching the data table 24 and acquiring a scanning condition corresponding to or approximating the ultrasonic depth is provided.

つまり、スキャン方式計算部22は、等方性制御アルゴリズム格納部23から読み込んだ計算アルゴリズムを実行することにより、またはデータテーブル24を参照することにより、所望の等方性となるような超音波の深さに対応するスキャン条件を求める機能を備えている。そして、スキャン方式計算部22には、スキャン条件の計算の際に用いた等方性の指標を示す等方性情報をGUI表示処理部17に与える一方、得られたスキャン条件をハードウェア制御方式計算部25に与える機能が備えられる。   In other words, the scan method calculation unit 22 executes the calculation algorithm read from the isotropic control algorithm storage unit 23 or refers to the data table 24 so as to obtain the desired isotropic ultrasonic wave. It has a function to obtain scanning conditions corresponding to depth. The scan method calculation unit 22 provides isotropic information indicating the isotropic index used in the calculation of the scan condition to the GUI display processing unit 17, while the obtained scan condition is transmitted to the hardware control method. A function to be given to the calculation unit 25 is provided.

尚、並列同時受信数、揺動速度およびラスタ本数の一部の値を特定の値に固定し、並列同時受信数、揺動速度およびラスタ本数の少なくとも1つを最適化処理によりスキャン条件として求めるようにしてもよい。   It should be noted that some values of the parallel simultaneous reception number, rocking speed, and raster number are fixed to specific values, and at least one of the parallel simultaneous reception number, rocking speed, and raster number is obtained as a scanning condition by optimization processing. You may do it.

また、必ずしも揺動ピッチと電子スキャン面におけるラスタピッチとがより等しくなるように、つまり揺動方向における走査線密度と前記電子スキャン方向における走査線密度とがより等しくなるように等方性を設定する必要はなく、故意に揺動ピッチと電子スキャン面におけるラスタピッチとが異なるように等方性を設定し、重視する一方側のスキャン密度を他方側のスキャン密度より向上させて、重視する側の走査線密度が他方側の走査線密度よりも大きくなるようにしてもよい。例えば、2Dスキャンを行う場合に、電子スキャン面におけるスキャン密度が向上されるように等方性を設定することができる。   Also, the isotropic property is set so that the oscillation pitch and the raster pitch on the electronic scan surface are not necessarily equal, that is, the scan line density in the oscillation direction and the scan line density in the electronic scan direction are more equal. It is not necessary to set the isotropic property so that the oscillation pitch and the raster pitch on the electronic scan plane are intentionally different, and the scan density on one side is more important than the scan density on the other side. The scanning line density may be larger than the scanning line density on the other side. For example, when performing 2D scanning, the isotropic property can be set so that the scan density on the electronic scan surface is improved.

ハードウェア制御方式計算部25は、スキャン方式計算部22から受けたスキャン条件に従ってスキャンが実行されるように制御信号を生成し、デバイスドライバ10を介してメカプローブ制御回路3および送受信回路4に与える機能を有する。   The hardware control method calculation unit 25 generates a control signal so that the scan is executed according to the scan condition received from the scan method calculation unit 22, and supplies the control signal to the mechanical probe control circuit 3 and the transmission / reception circuit 4 via the device driver 10. It has a function.

画像データ転送部26は、DSC回路5からバス18およびデバイスドライバ10を介して画像データを取得して3次元画像構築部16に与える機能を有する。   The image data transfer unit 26 has a function of acquiring image data from the DSC circuit 5 via the bus 18 and the device driver 10 and supplying the image data to the three-dimensional image construction unit 16.

3次元画像構築部16は、スキャン制御システム15の画像データ転送部26から受けた画像データを元データとして画像再構成処理を実行することにより、所望の3D画像データを再構成する機能と、得られた3D画像データをGUI表示処理部17に与える機能とを有する。また、必要に応じて得られた3D画像データを外部記憶装置13やシステムメモリ14に書き込んで保存し、あるいは外部記憶装置13やシステムメモリ14から所望の3D画像データを読み込んで取得できるように構成される。   The three-dimensional image constructing unit 16 performs an image reconstruction process using the image data received from the image data transfer unit 26 of the scan control system 15 as original data, thereby reconstructing desired 3D image data, and A function of giving the 3D image data thus obtained to the GUI display processing unit 17. Further, the 3D image data obtained as necessary is written and stored in the external storage device 13 or the system memory 14, or desired 3D image data can be read and acquired from the external storage device 13 or the system memory 14. Is done.

GUI表示処理部17は、3次元画像構築部16から受けた3D画像データに、スキャン制御システム15のスキャン方式計算部22から受けた等方性情報をCRT9に表示させるための情報を付加し、バス18を介して画像表示回路6に送信することにより、CRT9に3D画像とともに等方性情報を表示させる機能を有する。   The GUI display processing unit 17 adds, to the 3D image data received from the 3D image construction unit 16, information for causing the CRT 9 to display the isotropic information received from the scan method calculation unit 22 of the scan control system 15, By transmitting to the image display circuit 6 via the bus 18, the CRT 9 has a function of displaying isotropic information together with the 3D image.

次に超音波画像診断装置1の動作および作用について説明する。   Next, the operation and action of the ultrasonic diagnostic imaging apparatus 1 will be described.

図7は、図1に示す超音波画像診断装置1によりメカニカルスキャンを行って3D画像を表示させる際の流れを示すフローチャートであり、図中Sに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。   FIG. 7 is a flowchart showing a flow when a 3D image is displayed by performing a mechanical scan by the ultrasonic diagnostic imaging apparatus 1 shown in FIG. 1, and reference numerals with numerals in the figure indicate each step of the flowchart. .

まずステップS1において、操作パネル12から等方性を所望の値に設定する旨の指示とともに3D画像の撮影領域や超音波の深さ等の撮影条件の指示がユーザ入力受信部20に与えられる。例えば、CRT9やタッチパネルスクリーンに等方性の指標値の入力フィールドや等方性制御の実行を指示するためのスイッチがコンピュータグラフィックスによりGUI表示され、所定の撮影条件が指定されればユーザは操作パネル12の1switchの操作により等方性を最適化したスキャンの実行を指示することができる。   First, in step S <b> 1, an instruction for setting the isotropic property to a desired value is given from the operation panel 12 to the user input receiving unit 20 as an instruction for imaging conditions such as a 3D image imaging region and ultrasonic depth. For example, an isotropic index value input field on the CRT 9 or a touch panel screen and a switch for instructing execution of isotropic control are displayed on a GUI by computer graphics, and the user can operate if a predetermined photographing condition is designated. It is possible to instruct execution of a scan with optimized isotropicity by operating 1 switch on the panel 12.

次に、ステップS2において、ユーザ入力受信部20から3D画像の撮影条件が画像ジオメトリ計算部21に与えられ、画像ジオメトリ計算部21は、座標変換等の必要な幾何学的な処理を行うことにより、撮影すべき画像の幾何学的な形状情報を求める。そして、得られた画像の幾何学的な形状情報はスキャン方式計算部22に与えられる。   Next, in step S2, a 3D image capturing condition is given from the user input receiving unit 20 to the image geometry calculating unit 21, and the image geometry calculating unit 21 performs necessary geometric processing such as coordinate transformation. The geometric shape information of the image to be photographed is obtained. Then, the geometric shape information of the obtained image is given to the scan method calculation unit 22.

次に、ステップS3において、スキャン方式計算部22は、等方性制御アルゴリズム格納部23から計算アルゴリズムを読み込んで画像の幾何学的な形状情報を用いて実行することにより、またはデータテーブル24を参照することにより、所望の等方性となるような超音波の深さに対応するスキャン条件を求める。この結果、望ましい並列同時受信数、揺動速度およびラスタ本数を得ることができる。   Next, in step S3, the scan method calculation unit 22 reads the calculation algorithm from the isotropic control algorithm storage unit 23 and executes it using the geometric shape information of the image, or refers to the data table 24. By doing so, the scanning condition corresponding to the ultrasonic depth that achieves the desired isotropic property is obtained. As a result, it is possible to obtain a desirable number of parallel simultaneous receptions, oscillation speeds, and raster numbers.

また、ステップS4において、スキャン方式計算部22は、スキャン条件を求める際に用いられた等方性を表示するための等方性情報を作成する。   In step S4, the scan method calculation unit 22 creates isotropic information for displaying the isotropic property used when obtaining the scan condition.

図8は、図1に示す超音波画像診断装置1のスキャン制御システム15において作成される等方性情報の作成方法の一例を示す図である。   FIG. 8 is a diagram showing an example of a method for creating isotropic information created in the scan control system 15 of the ultrasonic image diagnostic apparatus 1 shown in FIG.

図8に示すように例えば、等方性を長方形により模式図として表現し、揺動ピッチPmを一方の辺の長さ、ラスタピッチPrを他方の辺の長さとして定量的に等方性を表すような等方性情報を作成することができる。ただし、単に揺動ピッチとラスタピッチの割合(Pm:Pr)としたり、模式図とせずに揺動ピッチとラスタピッチの距離情報のみとして等方性情報を作成してもよい。   As shown in FIG. 8, for example, the isotropic property is expressed as a schematic diagram using a rectangle, and the isotropic property is quantitatively expressed with the swing pitch Pm as the length of one side and the raster pitch Pr as the length of the other side. Isotropic information can be created. However, the isotropic information may be created simply by using the ratio of the swing pitch to the raster pitch (Pm: Pr) or using only the distance information of the swing pitch and the raster pitch without using a schematic diagram.

また、最適化計算により解が得られなかった場合には、所望の等方性が得られないため、十分な等方性が得られるか否かの2値情報として等方性情報を作成してもよい。この他、3D画像を計測する場合の精度が把握できるように揺動ピッチとラスタピッチの比がPm:Pr=1:1の場合に誤差0%とし、揺動ピッチとラスタピッチの比の値に応じた誤差の値を等方性情報として作成することもできる。   In addition, if the solution is not obtained by the optimization calculation, the desired isotropic property cannot be obtained. Therefore, isotropic information is created as binary information indicating whether sufficient isotropic property is obtained. May be. In addition to this, when the ratio of the swing pitch to the raster pitch is Pm: Pr = 1: 1, the error is 0%, and the value of the ratio of the swing pitch to the raster pitch so that the accuracy in measuring the 3D image can be grasped. It is also possible to create an error value corresponding to the isotropic information.

次に、ステップS5において、ハードウェア制御方式計算部25は、スキャン方式計算部22から受けたスキャン条件に従ってスキャンが実行されるように制御信号を生成する。   Next, in step S <b> 5, the hardware control method calculation unit 25 generates a control signal so that the scan is executed according to the scan condition received from the scan method calculation unit 22.

次に、ステップS6において、ハードウェア制御方式計算部25からデバイスドライバ10を介してメカプローブ制御回路3および送受信回路4に制御信号が与えられ、スキャン制御システム15において設定されたスキャン条件に従ってスキャンが実行される。   Next, in step S 6, a control signal is given from the hardware control method calculation unit 25 to the mechanical probe control circuit 3 and the transmission / reception circuit 4 via the device driver 10, and scanning is performed according to the scan conditions set in the scan control system 15. Executed.

すなわち、メカプローブ制御回路3および送受信回路4によりメカ4Dプローブである超音波プローブ2が機械的かつ電子的に制御され、スキャン制御システム15において設定された並列同時受信数、揺動速度およびラスタ本数でのメカニカルスキャンが実行される。   That is, the ultrasonic probe 2 that is a mechanical 4D probe is mechanically and electronically controlled by the mechanical probe control circuit 3 and the transmission / reception circuit 4, and the number of parallel simultaneous receptions, oscillation speeds, and raster numbers set in the scan control system 15. A mechanical scan at is performed.

次に、ステップS7において、スキャンにより収集されたデータから3D画像が再構成される。すなわち、超音波プローブ2において受信された受信データは、送受信回路4に与えられ、送受信回路4において画像データが生成される。画像データは、DSC回路5において座標変換処理および必要な補間処理の対象とされ、各種処理後における画像データは、バス18およびデバイスドライバ10を介して画像データ転送部26に取得される。画像データは画像データ転送部26から3次元画像構築部16に与えられ、3次元画像構築部16において3D画像データが再構成される。   Next, in step S7, a 3D image is reconstructed from the data collected by the scan. That is, the reception data received by the ultrasonic probe 2 is given to the transmission / reception circuit 4, and image data is generated in the transmission / reception circuit 4. The image data is subjected to coordinate conversion processing and necessary interpolation processing in the DSC circuit 5, and the image data after various processing is acquired by the image data transfer unit 26 via the bus 18 and the device driver 10. The image data is given from the image data transfer unit 26 to the 3D image construction unit 16, and the 3D image construction unit 16 reconstructs 3D image data.

また、作成された3D画像データは、適宜外部記憶装置13やシステムメモリ14に保存される。   Further, the created 3D image data is stored in the external storage device 13 or the system memory 14 as appropriate.

次に、ステップS8において、再構成された3D画像および等方性情報がGUI表示処理部17に与えられて表示処理された後、バス18を介して画像表示回路6に送信される。画像表示回路6は、GUI表示処理部17から取得した3D画像および等方性情報を画像信号に変換してCRT9に与える。この結果、CRT9には3D画像とともに等方性情報が表示される。   Next, in step S 8, the reconstructed 3D image and isotropic information are given to the GUI display processing unit 17 for display processing, and then transmitted to the image display circuit 6 via the bus 18. The image display circuit 6 converts the 3D image and isotropic information acquired from the GUI display processing unit 17 into an image signal and gives the image signal to the CRT 9. As a result, isotropic information is displayed on the CRT 9 together with the 3D image.

図9は、図1に示す超音波画像診断装置1のCRT9に表示される等方性情報の表示例を示す図である。   FIG. 9 is a diagram showing a display example of isotropic information displayed on the CRT 9 of the ultrasonic diagnostic imaging apparatus 1 shown in FIG.

例えば、図9に示すように等方性情報P1が揺動ピッチPmおよびラスタピッチPrをそれぞれ1辺の長さとする直方体として模式的にCRT9に表示される。この際、計測誤差として数値により%表示を付加することもできる。   For example, as shown in FIG. 9, the isotropic information P1 is typically displayed on the CRT 9 as a rectangular parallelepiped having a swing pitch Pm and a raster pitch Pr each having a length of one side. At this time,% display can be added as a measurement error by a numerical value.

図10は、図9に示す等方性情報のCRT9の画面上における配置例を示す図である。   FIG. 10 is a diagram illustrating an arrangement example of the isotropic information illustrated in FIG. 9 on the screen of the CRT 9.

図10に示すように等方性情報P1は、3D画像P2とともに表示される。CRT9に表示された3D画像P2に対しては、コンピュータ11に備えられる各種アプリケーションの利用により回転や切断といった画像処理を行い、距離、面積、体積等のデータを計測することができる。この際、回転や切断といった画像処理が施される度に、画像データ転送部26により3D画像データをコンピュータ11に取り込み、GUI表示処理部17において等方性情報P1を更新させれば、等方性情報P1として図9に示すような模式図を用いる場合に、3D画像の回転や切断に追従させて等方性情報P1も回転または切断できる。   As shown in FIG. 10, the isotropic information P1 is displayed together with the 3D image P2. The 3D image P2 displayed on the CRT 9 can be subjected to image processing such as rotation and cutting by using various applications provided in the computer 11, and data such as distance, area, and volume can be measured. At this time, every time image processing such as rotation or cutting is performed, the image data transfer unit 26 captures 3D image data into the computer 11 and updates the isotropic information P1 in the GUI display processing unit 17. When the schematic diagram as shown in FIG. 9 is used as the sex information P1, the isotropic information P1 can be rotated or cut following the rotation or cutting of the 3D image.

これによりユーザはスキャン中、スキャン後に直感的にどの面におけるデータがどの精度で収集されたかを認識することができる。従って、計測精度の誤差がユーザにより誤認識される恐れを低減することができる。   Thus, the user can intuitively recognize which surface data is collected with which accuracy during scanning after scanning. Therefore, it is possible to reduce a possibility that an error in measurement accuracy is erroneously recognized by the user.

そして、このような等方性の制御や等方性情報の表示は、2D画像や3D画像のリアルタイム表示あるいはフリーズ後における静止画表示のいずれにおいても行うことができる。   Such isotropic control and display of isotropic information can be performed in either a real-time display of a 2D image or a 3D image or a still image display after freezing.

つまり以上のような超音波画像診断装置1は、所望の等方性が得られるようなスキャン条件として、超音波プローブ2の並列同時受信数、揺動速度およびラスタ本数を設定する機能を設けることにより、等方性の制御を行うことができるようにしたものである。   That is, the ultrasonic diagnostic imaging apparatus 1 as described above is provided with a function of setting the number of parallel simultaneous receptions, the swing speed, and the number of rasters of the ultrasonic probe 2 as scanning conditions for obtaining a desired isotropic property. Thus, the isotropic control can be performed.

このため、超音波画像診断装置1によれば、3D画像の等方性を最適に調整することができるため、高精度な3D画像を得ることができる。このため、特に、スキャン後に3D画像を回転または切断した場合に画質劣化が判明し、再度スキャンを行うというような事態を回避することができる。   For this reason, according to the ultrasonic diagnostic imaging apparatus 1, the isotropic property of the 3D image can be optimally adjusted, so that a highly accurate 3D image can be obtained. For this reason, in particular, it is possible to avoid a situation in which image quality deterioration is found when a 3D image is rotated or cut after scanning, and scanning is performed again.

さらに、スキャン後のみならずスキャン中においてもリアルタイムにどの面に対してどのような精度(スキャン密度)でスキャンしているかを可視化することができる。このため、どの程度の等方性の3D画像が得られるのかを容易にユーザに認識させることができる。   Furthermore, it is possible to visualize which surface is scanned with what accuracy (scan density) in real time not only after scanning but also during scanning. For this reason, the user can easily recognize how much isotropic 3D image is obtained.

また、電子スキャン方向および揺動方向のいずれのスキャン密度の向上が重要であるのかによって、適切なスキャン条件を容易に設定することができる。   Also, appropriate scanning conditions can be easily set depending on which of the scanning density in the electronic scanning direction and the swinging direction is important.

さらに、等方性の指標は計測精度に関する指標としても利用できるため、十分な計測精度が得られるように、予め計測したい場所に超音波プローブ2を移動させてフォーカスして3D画像を生成することもできる。   Furthermore, since the isotropic index can also be used as an index related to measurement accuracy, the ultrasound probe 2 is moved to a location where measurement is desired in advance and focused to generate a 3D image so that sufficient measurement accuracy can be obtained. You can also.

本発明に係る超音波画像診断装置の実施の形態を示す構成図。1 is a configuration diagram showing an embodiment of an ultrasonic diagnostic imaging apparatus according to the present invention. 図1に示す超音波画像診断装置において、超音波プローブによる電子スキャンによって形成されるスキャン面と座標系の設定方法を説明する図。FIG. 2 is a view for explaining a method for setting a scan plane and a coordinate system formed by electronic scanning with an ultrasonic probe in the ultrasonic diagnostic imaging apparatus shown in FIG. 1. 図1に示す超音波画像診断装置において、超音波プローブを用いたメカニカルスキャンを行う場合のスキャン面を示す図。The figure which shows the scanning surface in the case of performing the mechanical scan using an ultrasonic probe in the ultrasonic diagnostic imaging apparatus shown in FIG. 図1に示す超音波画像診断装置において、超音波プローブを揺動方向に往復させた場合おける往路の電子スキャン位置の遷移を示す図。The figure which shows the transition of the electronic scan position of the outward path | route when an ultrasonic probe is reciprocated in the rocking | fluctuation direction in the ultrasonic diagnostic imaging apparatus shown in FIG. 図1に示す超音波画像診断装置において、超音波プローブを揺動方向に往復させた場合おける復路の電子スキャン位置の遷移を示す図。The figure which shows the transition of the electronic scan position of a return path in the case of making an ultrasonic probe reciprocate in a rocking | fluctuation direction in the ultrasonic diagnostic imaging apparatus shown in FIG. 図1に示す超音波画像診断装置におけるスキャン制御システムの詳細機能を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows the detailed function of the scan control system in the ultrasonic diagnostic imaging apparatus shown in FIG. 図1に示す超音波画像診断装置によりメカニカルスキャンを行って3D画像を表示させる際の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow at the time of performing a mechanical scan with the ultrasonic diagnostic imaging apparatus shown in FIG. 1, and displaying a 3D image. 図1に示す超音波画像診断装置のスキャン制御システムにおいて作成される等方性情報の作成方法の一例を示す図。The figure which shows an example of the production method of the isotropic information produced in the scan control system of the ultrasonic image diagnostic apparatus shown in FIG. 図1に示す超音波画像診断装置のCRTに表示される等方性情報の表示例を示す図。The figure which shows the example of a display of isotropic information displayed on CRT of the ultrasonic image diagnostic apparatus shown in FIG. 図9に示す等方性情報のCRT9の画面上における配置例を示す図。The figure which shows the example of arrangement | positioning on the screen of CRT9 of the isotropic information shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 超音波画像診断装置
2 超音波プローブ
3 メカプローブ制御回路
4 送受信回路
5 DSC回路
6 画像表示回路
7 イメージメモリ
8 シーケンサ回路
9 CRT
10 デバイスドライバ
11 コンピュータ
12 操作パネル
13 外部記憶装置
14 システムメモリ
15 スキャン制御システム
16 3次元画像構築部
17 GUI表示処理部
18 バス
20 ユーザ入力受信部
21 画像ジオメトリ計算部
22 スキャン方式計算部
23 等方性制御アルゴリズム格納部
24 データテーブル
25 ハードウェア制御方式計算部
26 画像データ転送部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic diagnostic imaging apparatus 2 Ultrasonic probe 3 Mechanical probe control circuit 4 Transmission / reception circuit 5 DSC circuit 6 Image display circuit 7 Image memory 8 Sequencer circuit 9 CRT
10 device driver 11 computer 12 operation panel 13 external storage device 14 system memory 15 scan control system 16 3D image construction unit 17 GUI display processing unit 18 bus 20 user input reception unit 21 image geometry calculation unit 22 scan method calculation unit 23 isotropic Control algorithm storage unit 24 data table 25 hardware control method calculation unit 26 image data transfer unit

Claims (6)

電子スキャン方向と異なる方向に機械的に揺動させることが可能な超音波プローブを備えた超音波画像診断装置において、
前記超音波プローブを用いたメカニカルスキャンにより前記超音波プローブの揺動方向における走査線密度および前記電子スキャン方向における走査線密度間の等しさの程度を示す等方性が所望の等方性となるようにスキャン条件を設定するスキャン方式計算部と、
前記スキャン方式計算部により設定された前記スキャン条件から前記超音波プローブの制御信号を生成するハードウェア制御方式計算部と、
を備えたことを特徴とする超音波画像診断装置。
In an ultrasonic diagnostic imaging apparatus including an ultrasonic probe that can be mechanically swung in a direction different from the electronic scan direction,
The isotropic property indicating the degree of equality between the scanning line density in the swinging direction of the ultrasonic probe and the scanning line density in the electronic scan direction is obtained by mechanical scanning using the ultrasonic probe. A scanning method calculation unit for setting the scanning conditions so that
A hardware control method calculation unit that generates a control signal of the ultrasonic probe from the scan condition set by the scan method calculation unit;
An ultrasonic diagnostic imaging apparatus comprising:
前記スキャン方式計算部は、前記揺動方向における走査線密度と前記電子スキャン方向における走査線密度とが互いにより等しくなるように前記スキャン条件を設定するように構成されることを特徴とする請求項1記載の超音波画像診断装置。 The scan method calculation unit is configured to set the scan condition so that a scan line density in the swing direction and a scan line density in the electronic scan direction are more equal to each other. 1. The ultrasonic diagnostic imaging apparatus according to 1. 前記スキャン方式計算部は、前記揺動方向における走査線密度と前記電子スキャン方向における走査線密度のうち重視する一方側の走査線密度が他方側の走査線密度よりも大きくなるように前記スキャン条件を設定するように構成されることを特徴とする請求項1記載の超音波画像診断装置。 The scan method calculation unit is configured so that the scan line density on the one side of the scanning line density in the swing direction and the scan line density in the electronic scan direction is more important than the scan line density on the other side. The ultrasonic diagnostic imaging apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic image diagnostic apparatus is configured to set the value of the ultrasonic image diagnostic apparatus. 前記スキャン方式計算部は、前記等方性を前記表示装置に示すための等方性情報を作成して表示装置に与えることにより、前記等方性情報を表示させるように構成されることを特徴とする請求項1記載の超音波画像診断装置。 The scan method calculation unit is configured to display the isotropic information by creating isotropic information for indicating the isotropic property to the display device and giving the isotropic information to the display device. The ultrasonic diagnostic imaging apparatus according to claim 1. 前記スキャン方式計算部は、前記超音波プローブによる並列同時受信数、前記超音波プローブの揺動速度および前記超音波プローブによるラスタ本数の少なくとも1つを最適化処理により前記スキャン条件として設定するように構成されることを特徴とする請求項1記載の超音波画像診断装置。 The scan method calculation unit sets at least one of the number of parallel simultaneous receptions by the ultrasonic probe, the swing speed of the ultrasonic probe, and the number of rasters by the ultrasonic probe as the scan condition by optimization processing. The ultrasonic diagnostic imaging apparatus according to claim 1, which is configured. コンピュータを、
電子スキャン方向と異なる方向に機械的に揺動させることが可能な超音波プローブを用いたメカニカルスキャンにより、前記超音波プローブの揺動方向における走査線密度および前記電子スキャン方向における走査線密度間の等しさの程度を示す等方性が所望の等方性となるようにスキャン条件を設定するスキャン方式計算部および、
前記スキャン方式計算部により設定された前記スキャン条件から前記超音波プローブの制御信号を生成するハードウェア制御方式計算部、
として機能させることを特徴とする超音波画像診断装置の制御プログラム。
Computer
By mechanical scanning using an ultrasonic probe that can be mechanically swung in a direction different from the electronic scan direction, the scanning line density in the rocking direction of the ultrasonic probe and the scanning line density in the electronic scan direction are A scan method calculation unit for setting scan conditions so that the isotropic property indicating the degree of equality becomes desired isotropic property; and
A hardware control method calculation unit that generates a control signal of the ultrasonic probe from the scan condition set by the scan method calculation unit;
A control program for an ultrasonic diagnostic imaging apparatus, wherein
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