JP2007330286A - Ultrasonic diagnostic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は超音波診断装置に関し、特に、超音波ビームの走査制御に関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to scanning control of an ultrasonic beam.
近年、三次元表示機能を備えた超音波診断装置が広く利用されている。三次元表示機能を用いると、生体組織の本来の姿が奥行き感をもって、ディスプレイ上で立体的に描出される。そのため、三次元表示機能は画像診断に大きく寄与しており、その機能を用いることで胎児の姿や臓器内の腫瘍などが明瞭に描出できるようになった。 In recent years, ultrasonic diagnostic apparatuses having a three-dimensional display function have been widely used. When the three-dimensional display function is used, the original shape of the living tissue is rendered three-dimensionally on the display with a sense of depth. For this reason, the three-dimensional display function has greatly contributed to image diagnosis, and by using this function, it has become possible to clearly depict the appearance of a fetus, a tumor in an organ, and the like.
一方、超音波診断装置は治療や手術を支援するための装置としても用いられている。例えば、超音波ガイド下穿刺術といわれる方法がある。この方法は、超音波診断装置を用いて体内の様子を観測しながら生体組織に穿刺針を挿入する方法である。この方法によると、体内の穿刺状態と治療対象組織をリアルタイムで観察しながら穿刺を行うことができるので、穿刺を確実かつ安全に行える。 On the other hand, the ultrasonic diagnostic apparatus is also used as an apparatus for supporting treatment and surgery. For example, there is a method called ultrasonic guided puncture. This method is a method of inserting a puncture needle into a living tissue while observing the inside of the body using an ultrasonic diagnostic apparatus. According to this method, since puncture can be performed while observing the puncture state in the body and the tissue to be treated in real time, puncture can be performed reliably and safely.
特許文献1には、三次元表示の超音波診断装置において、立体投影画像上にROI(関心領域)を設定し、その設定範囲内において高い解像度の立体投影画像を得ることが示されている。特許文献1では、ROIの設定は任意の位置で行われるために、ユーザによる手動設定が前提となっている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 shows that in a three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus, a ROI (region of interest) is set on a stereoscopic projection image and a high-resolution stereoscopic projection image is obtained within the set range. In
特許文献2には、三次元表示の超音波診断装置において、画像上に挿入される器具の向きや先端位置に基づいて、三次元画像のレンダリングの際の視線方向を決定し、三次元画像を構成することが示されている。特許文献2では、器具の位置に基づいて超音波ビームの走査範囲を変化させるような制御は行われていない。また、器具はレンダリングの方向を決定するための手段であり、描画の目的とはなっていない。
In
超音波ガイド下穿刺術に三次元表示機能を適用するに当たって、診断上でより有益な態様を画面表示するような超音波診断装置の制御方法は未だ実現されていない。特に、穿刺針のような器具に注目した形態で三次元表示画像を形成することは行われておらず、移動する器具に注目した制御についても行われていない。このことは穿刺針以外の器具についても同様である。 In applying a three-dimensional display function to ultrasonic guided puncture, a control method for an ultrasonic diagnostic apparatus that displays a more useful aspect on diagnosis on the screen has not yet been realized. In particular, a three-dimensional display image is not formed in a form that focuses on an instrument such as a puncture needle, and control that focuses on a moving instrument is not performed. The same applies to instruments other than the puncture needle.
本発明の目的は、三次元画像形成を前提として、器具を生体組織と一緒に三次元画像として表示する場合における新しいビーム制御技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a new beam control technique in the case where an instrument is displayed as a three-dimensional image together with a living tissue on the premise of three-dimensional image formation.
あるいは、本発明の他の目的は、超音波診断装置を用いる使用者に対して、例えば術中支援に有効な、器具の観察上の便宜を図れるような装置を提供することにある。 Alternatively, another object of the present invention is to provide a device that is useful for intraoperative support, for example, for a user who uses an ultrasonic diagnostic apparatus and that can be used for observation of an instrument.
本発明は、超音波ビームを二次元走査して生体内に三次元空間を形成する制御を実行する手段であって、第1三次元空間を形成して第1ボリュームデータを取得する第1ビーム走査制御を実行するビーム走査制御手段と、前記第1ボリュームデータに基づいて、生体内に挿入された器具の位置情報を検出する位置情報検出手段と、を含み、前記ビーム走査制御手段は、更に、前記位置情報に基づいて前記器具を包含する部分空間としての第2三次元空間を形成して第2ボリュームデータを取得する第2ビーム走査制御を実行する、ことを特徴とする。 The present invention is a means for executing control for forming a three-dimensional space in a living body by two-dimensionally scanning an ultrasonic beam, and forming a first three-dimensional space and acquiring a first volume data Beam scanning control means for executing scanning control, and position information detection means for detecting position information of an instrument inserted into the living body based on the first volume data, the beam scanning control means further comprising: The second beam scanning control for acquiring the second volume data by forming a second three-dimensional space as a partial space including the instrument based on the position information is performed.
上記構成によれば、生体内で送受波される超音波に基づく超音波ビームが形成され、その超音波ビームに対して三次元空間内において第1ビーム走査制御を適用することによって、第1ボリュームデータが取得されそれに基づいて第1三次元空間内に存在する器具の位置情報が検出される。第1ビーム走査制御の実行と位置情報検出手段によって検出された位置情報に基づいて、後続の第2ビーム走査制御が実行されるので、器具の位置に応じた走査制御を実現することができる。 According to the above configuration, an ultrasonic beam based on an ultrasonic wave transmitted and received in a living body is formed, and the first volume scanning control is applied to the ultrasonic beam in a three-dimensional space, whereby the first volume is set. Based on the data acquired, the position information of the instrument existing in the first three-dimensional space is detected. Since the subsequent second beam scanning control is executed based on the execution of the first beam scanning control and the position information detected by the position information detecting means, it is possible to realize the scanning control according to the position of the instrument.
生体内に挿入された器具は、一般的には超音波に対して高い反射率を示すので、強度の強いエコー信号が得られる。そのため器具の位置検出は比較的容易であり、三次元空間内での位置を精度よく特定することができる。ここで三次元空間とは、例えば生体内に想定される立体的な空間である。本願においては、超音波ビームを用いたエコー信号の取り込み空間であり、その立体的な形状は任意である。器具の具体例としては、手術用メス、鉗子、穿刺針、縫合器などが挙げられる。器具の材質は、金属あるいは非金属のいずれであってもよいが、特に金属製の器具は音響インピーダンスが高く超音波に対して高い反射率を示すので超音波による位置の特定が容易である。 An instrument inserted into a living body generally shows a high reflectivity with respect to ultrasonic waves, so that an echo signal having a high intensity can be obtained. Therefore, the position detection of the instrument is relatively easy, and the position in the three-dimensional space can be specified with high accuracy. Here, the three-dimensional space is, for example, a three-dimensional space assumed in the living body. In the present application, it is an echo signal capturing space using an ultrasonic beam, and its three-dimensional shape is arbitrary. Specific examples of the instrument include a surgical knife, forceps, a puncture needle, and a suture instrument. The material of the instrument may be either metal or non-metal, but in particular, the instrument made of metal has a high acoustic impedance and a high reflectivity with respect to the ultrasonic wave, so that it is easy to specify the position by the ultrasonic wave.
また、器具の位置情報検出手段は、第1ボリュームデータに基づいて器具の境界位置の情報を検出してもよいし、器具の一部分の位置を検出してもよい。例えば穿刺針の場合には、少なくとも針の先端部の位置情報を特定することが好ましい。 Further, the instrument position information detection means may detect information on the boundary position of the instrument based on the first volume data, or may detect the position of a part of the instrument. For example, in the case of a puncture needle, it is preferable to specify at least position information of the tip of the needle.
望ましくは、前記ビーム走査制御手段は、前記第1ビーム走査制御の実行時には、全体空間としての前記第1三次元空間を形成し、前記第2ビーム走査制御の実行時には、前記第1三次元空間に包含される前記第2三次元空間を形成する、ことを特徴とする。 Preferably, the beam scanning control unit forms the first three-dimensional space as an entire space when the first beam scanning control is executed, and the first three-dimensional space when the second beam scanning control is executed. Forming the second three-dimensional space included in
上記構成によれば、第1ビーム走査制御の実行時には、第1ボリュームデータが全体的な範囲から取得され、その範囲の中から器具の位置範囲に応じた第2ボリュームデータが特定される。器具の位置の特定に先行して全体空間を走査することにより、器具の位置は特定され、第2ビーム走査制御を行うための設定を行うことができる。 According to the above configuration, when the first beam scanning control is executed, the first volume data is acquired from the entire range, and the second volume data corresponding to the position range of the instrument is specified from the range. By scanning the entire space prior to specifying the position of the instrument, the position of the instrument is specified, and settings for performing the second beam scanning control can be performed.
望ましくは、前記ビーム走査制御手段は、前記第1ビーム走査制御の実行時には、器具を包含する部分空間としての第1三次元空間を形成し、前記第2ビーム走査制御の実行時には、第1ビーム走査制御時から第2ビーム走査制御時までの器具の動きに追従して、前記第1三次元空間と部分的に重複した関係にある部分空間としての第2三次元空間を形成する、ことを特徴とする。 Preferably, the beam scanning control means forms a first three-dimensional space as a partial space including an instrument when the first beam scanning control is executed, and the first beam scanning control is executed when the second beam scanning control is executed. Following the movement of the instrument from the time of scanning control to the time of second beam scanning control, forming a second three-dimensional space as a partial space partially overlapping with the first three-dimensional space; Features.
上記構成によれば、第1ビーム走査制御の実行時には、器具を包含する部分空間から器具の位置が特定される。第1ビーム走査制御の後に器具が移動した場合においても、第2ビーム走査制御によって器具の位置に応じたビーム走査が行われる。従って、器具が移動しても、その動きに追従して位置を特定することができる。 According to the above configuration, when the first beam scanning control is executed, the position of the instrument is specified from the partial space including the instrument. Even when the instrument moves after the first beam scanning control, the beam scanning according to the position of the instrument is performed by the second beam scanning control. Therefore, even if the instrument moves, the position can be specified following the movement.
なお、第1ビーム走査制御において三次元空間の全体を走査すれば、最初に不明であった器具の位置を特定される。その上で第2ビーム走査制御においては、第1ビーム走査制御によって特定された位置に基づいて器具を包含する部分空間を特定される。その後、更に、第3番目のビーム走査制御を実行すると、先の第2ビーム走査制御によって特定された位置に基づいて、器具の移動に追従した部分空間を特定することが可能である。部分空間の特定は、時間的に前後の関係にある2つのボリュームデータを使って行われるので、第3番目のビーム走査制御を行う場合のデータ処理としては、第2ビーム走査制御による第2ボリュームデータが、新たな第1ボリュームデータとして利用され、次のビーム走査制御による第3番目のボリュームデータを、新たな第2ボリュームデータとして利用することにより、新たな第1ボリュームデータと新たな第2ボリュームデータを用いて部分空間を特定することができる。 If the entire three-dimensional space is scanned in the first beam scanning control, the position of the instrument that was initially unknown can be specified. In addition, in the second beam scanning control, a partial space including the instrument is specified based on the position specified by the first beam scanning control. Thereafter, when the third beam scanning control is further executed, it is possible to specify the partial space following the movement of the instrument based on the position specified by the previous second beam scanning control. Since the partial space is specified using two volume data that are temporally related to each other, the second volume by the second beam scanning control is used as the data processing when the third beam scanning control is performed. The data is used as the new first volume data, and the third volume data by the next beam scanning control is used as the new second volume data, so that the new first volume data and the new second volume data are used. The partial space can be specified using the volume data.
つまり、このような第1ビーム走査制御及び第2ビーム走査制御の実行を繰り返すことにより、器具を包含する部分空間の特定の動作を随時更新していくことが可能となるので、器具の位置を見失うことなく、器具に追従した走査制御を行うことができる。 That is, by repeating the execution of the first beam scanning control and the second beam scanning control as described above, it is possible to update the specific operation of the partial space including the instrument as needed. Scan control that follows the instrument can be performed without losing sight.
ちなみに、全体の走査を行うための第1ビーム走査制御は、一番最初の走査において実行することが望ましいが、一旦器具の位置が特定された後においては、ビーム走査シーケンスの中に組み入れることは必ずしも必要ではなく、器具を包含する部分空間を形成する第1、第2のビーム走査制御を繰り返すことによって、器具に追従した走査制御が可能である。 Incidentally, it is desirable to execute the first beam scanning control for performing the entire scanning in the first scanning, but once the position of the instrument is specified, it is not incorporated into the beam scanning sequence. It is not always necessary, and scanning control following the instrument is possible by repeating the first and second beam scanning controls that form a partial space including the instrument.
望ましくは、前記器具の位置情報は、第1走査方向及び第2走査方向の内での少なくとも一方の走査方向における器具存在範囲を表す情報であり、前記ビーム走査制御手段は、前記器具存在範囲に対してマージンを加えて、前記第2三次元空間を形成するためのビーム走査範囲を設定する、ことを特徴とする。 Preferably, the position information of the instrument is information representing an instrument existing range in at least one of the first scan direction and the second scan direction, and the beam scanning control means includes the instrument present range. A beam scanning range for forming the second three-dimensional space is set by adding a margin.
上記構成によれば、器具の存在範囲に対してマージンが加えられることで、器具に対して相対的にあるいは適応的に、第2三次元空間が設定される。それに従って、第1走査方向及び第2走査方向の少なくとも一方の走査方向に対して、器具の存在範囲を取り囲むように拡大してマージンを設けることができるので、器具が移動する場合においても、ボリュームデータの更新に伴って全体の三次元空間内での器具の移動を追尾していくことができる。 According to the above configuration, the second three-dimensional space is set relatively or adaptively to the instrument by adding a margin to the range where the instrument exists. Accordingly, a margin can be provided by enlarging the presence range of the instrument with respect to at least one of the first scanning direction and the second scanning direction, so that the volume can be adjusted even when the instrument moves. As the data is updated, the movement of the instrument in the entire three-dimensional space can be tracked.
第1走査方向と第2走査方向のいずれか一方向について、器具の存在範囲に対してマージンを加えた場合には、例えば、器具に対向する2つの面で挟み込まれる存在範囲を設定することが可能となる。また、第1走査方向と第2走査方向の双方向について、器具の存在範囲に対してマージンを加えた場合には、器具を4面で取り囲むような包囲空間(例えば対向する平行な2つの面を2組用いた包囲空間)を設定することが可能になる。 When a margin is added to the existence range of the instrument in either one of the first scanning direction and the second scanning direction, for example, an existence range sandwiched between two surfaces facing the instrument may be set. It becomes possible. In addition, in the first scanning direction and the second scanning direction, when a margin is added to the existence range of the instrument, an enclosed space that surrounds the instrument with four surfaces (for example, two parallel parallel surfaces) It is possible to set an enclosing space using two sets.
マージンとは、器具の存在範囲(存在空間)の近傍に位置する領域であり、例えば、三次元空間においては、例えば刃物に対して、その刃物を収める鞘の部分と形容される近傍空間を意味する。但し、その近傍空間は、器具の表面からほぼ均等な距離を有するという概念で限定されるものではなく、マージンの設定された空間は直方体であってもよいし、四角錘の形状であってもよく、マージン設定空間はビーム走査制御の実施形態に応じて適宜任意に設定することができる。 The margin is an area located in the vicinity of the existence range (existing space) of the instrument. For example, in a three-dimensional space, for example, for a blade, a marginal space that is described as a portion of a sheath that houses the blade. To do. However, the adjacent space is not limited by the concept of having a substantially uniform distance from the surface of the instrument, and the space with a margin set may be a rectangular parallelepiped or a square pyramid shape. In many cases, the margin setting space can be arbitrarily set according to the embodiment of the beam scanning control.
設定されるマージンは、ある方向に着目した場合に、器具の存在領域に対して一方向側であってもよいし、他方側であってもよい。望ましくは両側に設定してもよい。場合によっては、器具の移動方向を認識することができるのであれば、移動する方向に多くのマージンを設定してもよい。更には、器具の移動方向や移動速度を認識することができるのであれば、それらの移動方向や移動速度に応じて、マージンの設定量を可変にしてもよい。 The margin to be set may be on one side or the other side with respect to the region where the instrument is present when focusing on a certain direction. Desirably, it may be set on both sides. In some cases, if the movement direction of the instrument can be recognized, a large margin may be set in the movement direction. Furthermore, as long as the moving direction and moving speed of the appliance can be recognized, the set amount of the margin may be made variable according to the moving direction and moving speed.
望ましくは、前記器具の位置情報は、第1走査方向、第2走査方向及び深さ方向のそれぞれの方向における器具の存在範囲を表す情報であり、前記ビーム走査制御手段は、第1走査方向及び第2走査方向においては、器具の存在範囲にマージンを加えて、前記第2三次元空間を形成するためのビーム走査範囲を設定し、前記ビーム走査制御手段は、深さ方向においては器具の存在範囲に基づいて診断深さを設定する、ことを特徴とする。 Desirably, the position information of the instrument is information indicating the existence range of the instrument in each of the first scanning direction, the second scanning direction, and the depth direction, and the beam scanning control means includes the first scanning direction and the first scanning direction. In the second scanning direction, a beam scanning range for forming the second three-dimensional space is set by adding a margin to the existing range of the instrument, and the beam scanning control means is configured to detect the presence of the instrument in the depth direction. The diagnostic depth is set based on the range.
上記構成によれば、第1走査方向及び第2走査方向に加えて、深さ方向についても器具の存在範囲を特定することができるので、全体を走査する三次元空間の中に占める器具の存在範囲を走査が必要な範囲に絞り込んで特定することができる。 According to the above configuration, since the existence range of the instrument can be specified in the depth direction in addition to the first scanning direction and the second scanning direction, the existence of the instrument in the three-dimensional space that scans the whole. The range can be narrowed down to the range that needs scanning.
診断深さとは、超音波の送受信によって診断可能な視野深度のことであり、具体的には、超音波のパルス繰り返し周波数に応じて、探触子からの距離として特定される長さのことである。従って、深さ方向に対しては、器具の存在位置が超音波探触子に近い場合(例えば、器具が体表から浅い場合)においては、器具を特定するのに充分な浅い診断深さを設定することが可能となる。逆に、器具の存在位置が超音波探触子から遠い場合(例えば、器具が体表から深い場合)においては、器具を特定するために診断深さを深く設定することができる。 The diagnostic depth is the depth of field that can be diagnosed by transmitting and receiving ultrasonic waves. Specifically, it is the length specified as the distance from the probe according to the pulse repetition frequency of the ultrasonic waves. is there. Therefore, in the depth direction, when the position of the instrument is close to the ultrasonic probe (for example, when the instrument is shallow from the body surface), a shallow diagnostic depth sufficient to identify the instrument is set. It becomes possible to set. Conversely, when the position of the instrument is far from the ultrasound probe (for example, when the instrument is deep from the body surface), the diagnostic depth can be set deep to identify the instrument.
望ましくは、前記ビーム走査制御手段は、前記第1ビーム走査制御と、前記第2ビーム走査制御とを組み合わせたビーム走査シーケンスに従って、ビーム走査の制御を実行する、ことを特徴とする。 Preferably, the beam scanning control unit executes beam scanning control according to a beam scanning sequence in which the first beam scanning control and the second beam scanning control are combined.
上記構成によれば、第1ビーム走査制御によって取得した第1ボリュームデータと、第2ビーム走査制御によって取得した第2ボリュームデータとを組み合わせたビーム走査シーケンスを構成できる。ビーム走査シーケンスの設定次第で、第2ボリュームデータの更新回数を増やすことができるので、器具の動きを捉えることが容易になる。 According to the above configuration, it is possible to configure a beam scanning sequence in which the first volume data acquired by the first beam scanning control and the second volume data acquired by the second beam scanning control are combined. Depending on the setting of the beam scanning sequence, the number of updates of the second volume data can be increased, so that the movement of the instrument can be easily captured.
望ましくは、前記第1及び第2三次元空間の位置関係に基づいて、前記第1ボリュームデータと前記第2ボリュームデータとを合成する合成手段と、前記合成手段が生成する合成ボリュームデータに基づいて、三次元表示画像を形成する三次元画像形成手段と、を含むことを特徴とする。 Preferably, based on the positional relationship between the first and second three-dimensional spaces, a synthesis unit that synthesizes the first volume data and the second volume data, and a synthesis volume data generated by the synthesis unit. And 3D image forming means for forming a 3D display image.
上記構成によれば、第1ボリュームデータと第2ボリュームデータの情報を含む合成ボリュームデータが形成されるので、その合成ボリュームデータに基づいた三次元画像は、三次元空間内での器具の位置及び形態を容易に把握することができる画像として生成される。つまり、器具に注目した今までにない三次元画像機能を提供することができる。 According to the above configuration, since the synthesized volume data including the information of the first volume data and the second volume data is formed, the three-dimensional image based on the synthesized volume data is the position of the instrument in the three-dimensional space and It is generated as an image whose form can be easily grasped. That is, it is possible to provide an unprecedented three-dimensional image function focusing on the instrument.
以上説明したように、本発明によれば、三次元表示において、器具に注目した態様でのビーム制御技術を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a beam control technique in a mode in which attention is paid to an instrument in three-dimensional display.
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。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る超音波診断装置の構成を示す機能ブロック図である。この超音波診断装置は、生体内組織の表示及び穿刺針やメスなどの体内挿入器具の位置確認のために三次元画像を表示するための装置である。 FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. This ultrasonic diagnostic apparatus is a device for displaying a three-dimensional image for displaying a tissue in a living body and confirming the position of a body insertion instrument such as a puncture needle or a scalpel.
システム制御部32は、超音波診断装置内の各ユニットを統合的に制御するCPUと、CPUの周辺デバイスとしてのDSP、メモリ等を備えている。システム制御部32には、入力部34から入力される設定値が記憶される。
The
入力部34は、キーボードやトラックボールを有する操作パネルによって構成されており、それを用いてユーザはシステム制御部32に対して必要な設定を行うことができる。本実施形態では、入力部34を用いて、例えば、器具検出時に用いる閾値を設定することができる。
The
システム制御部32は、ビーム走査制御部36を有し、このビーム走査制御部36が、送信ビームフォーマー38と受信ビームフォーマー42を制御する。本実施形態においては、ビーム走査制御部36が、超音波ビームを放射するタイミング制御を行っており、同時に、超音波ビームの走査範囲を決定している。すなわち、第1三次元空間を形成して第1ボリュームデータを取得するための第1ビーム走査制御と、第2三次元空間を形成して第2ボリュームデータを取得するための第2ビーム走査制御のいずれのビーム走査制御も、ビーム走査制御部36の指令に基づいて行われる。
The
なお、本実施形態においては、ビーム走査制御部36はシステム制御部32の一機能として存在するが、それが独立したモジュールとして存在してもよい。ビーム走査制御部36は、その実体がハードウェアあるいはソフトウェアのいずれで構成されていてもよい。
In the present embodiment, the beam
送信ビームフォーマー38は、探触子内の振動子から超音波を放射させるための電圧増幅部を有し、振動素子毎の遅延設定を行うことで超音波ビーム41を形成する。具体的にはビーム走査制御部36の制御の下で、送信ビームフォーマー38においては、超音波送信のための電圧を有する複数の送信信号が生成される。これらの送信信号は、各々がタイミング制御された後、探触子40の中の振動素子に出力される。
The transmission beam former 38 has a voltage amplification unit for radiating ultrasonic waves from the transducer in the probe, and forms the
本実施形態における探触子40は、複数の振動素子からなる2Dアレイ振動子である。送信ビームフォーマー38からの送信信号は、各々がタイミング制御された後、探触子40内の複数の振動素子に出力される。複数の振動素子を協調して動作させることにより超音波ビーム41が形成される。送信ビームフォーマー38によって、振動素子の開口寸法、超音波ビーム41の方位角および焦点距離が適宜指定され、超音波ビーム41は走査角θの方向に走査される。超音波ビーム41が走査されることによって、第1の走査方向が定められ、2次元の走査面が形成される。その走査面を空間的に掃引走査することによって、三次元の走査空間43が形成される。その三次元の走査空間43から得られたエコー信号は、受信ビームフォーマー42に出力される。
The
本実施形態においては、探触子40は体表に当接されており、図1には、体内の注目組織45が診断対象として表示されている。探触子40には穿刺アダプタ39が装着されており、その穿刺アダプタ39には穿刺針37が取り付けられている。穿刺針37は、穿刺アダプタ39によって、その挿入経路の方向が定められつつ生体内に穿刺される。
In the present embodiment, the
受信ビームフォーマー42は、A/D変換回路と整相加算部を備える。受信ビームフォーマー42に入力された複数の受信信号は、受信ビームを電子的に形成するためにデジタル信号に変換された上で整相加算部によって整相加算される。受信ビームフォーマーには、先行ビーム走査制御(第1ビーム走査制御)と後行ビーム走査制御(第2ビーム走査制御)のそれぞれのビーム走査時のエコー信号が入力され、それらは時間的には別々のタイミングで受信ビームフォーマー42に入力される。先行ビーム走査制御は、例えば、走査可能な範囲の全体に対して行われる走査制御である。先行ビーム走査制御で取得された信号は、受信ビームフォーマー42に対して、全体空間の情報をもつエコー信号として入力される。後行ビーム走査制御は、例えば、器具に対して走査範囲を絞り込んで行われる走査制御である。後行ビーム走査制御で取得された信号は、受信ビームフォーマー42に対して、器具の部分空間の情報をもつエコー信号として入力される。整相加算後の受信信号は、各々が区別されるエコー信号として後段の信号処理部44へ出力される。
The reception beam former 42 includes an A / D conversion circuit and a phasing addition unit. The plurality of reception signals input to the reception beam former 42 are converted into digital signals to form a reception beam electronically, and then subjected to phasing addition by a phasing addition unit. The reception beamformer receives echo signals at the time of beam scanning of the preceding beam scanning control (first beam scanning control) and the subsequent beam scanning control (second beam scanning control), and these are temporally related. The signals are input to the reception beam former 42 at different timings. The preceding beam scanning control is, for example, scanning control performed on the entire scanable range. The signal acquired by the preceding beam scanning control is input to the reception beam former 42 as an echo signal having information on the entire space. The trailing beam scanning control is, for example, scanning control performed by narrowing the scanning range with respect to the instrument. The signal acquired by the trailing beam scanning control is input to the reception beam former 42 as an echo signal having information on the partial space of the instrument. The received signal after the phasing addition is output to the subsequent
信号処理部44は、受信ビームフォーマー42から出力されたエコー信号を処理する。信号処理部44では、対数圧縮処理やダイナミックレンジ設定の処理を行うための回路を備える。対数圧縮処理回路は、対数増幅により物体からの幅広い反射超音波信号の振幅を均一に平均化する処理を行う。信号処理部44においては、先行あるいは後行のビーム走査制御によらずにそれぞれのエコー信号について基本的には共通の信号処理が行われる。処理された各々のエコー信号は、次段の位置情報検出部46にボリュームデータとして送られる。
The
位置情報検出部46は、ボリュームデータに基づいて器具の位置情報を特定する検出手段を有している。器具の位置情報検出は、例えば以下のような方法で行われる。
The position
一般に、体内に挿入された器具の反射信号は高強度であるので、高い輝度を示すデータは、器具の存在位置に該当するものとして処理される。輝度の判断基準となる閾値は、入力部34から入力された数値を用いてもよいし、システム制御部32の中で予め記録されている数値を用いてもよい。
In general, since the reflected signal of an instrument inserted into the body has a high intensity, data indicating high luminance is processed as corresponding to the position where the instrument is present. A numerical value input from the
位置情報検出部に入力されたボリュームデータは、複数のフレームデータから構成されており、ここで各フレームデータは複数のビームデータから構成されている。個々のビームデータが、どの走査位置及び方位角において取得されたのかは、それぞれのビームデータについて全て管理されているので判別できる。従って、ビームデータ上における高輝度なデータを閾値判定によって特定することにより、器具の位置情報を有するデータが得られる。なお、輝度を判定する方法は閾値処理以外にもヒストグラム処理を用いてもよい。 The volume data input to the position information detection unit is composed of a plurality of frame data, and each frame data is composed of a plurality of beam data. It is possible to determine at which scanning position and azimuth angle each piece of beam data is acquired because all the beam data is managed. Therefore, data having the position information of the instrument can be obtained by specifying high-luminance data on the beam data by threshold determination. Note that a histogram process may be used as a method for determining the luminance in addition to the threshold process.
位置情報検出部46において検出された器具の位置に関する情報は、ビーム走査制御部36にフィードバックされる。その位置情報に基づいて、次回の走査で行われるビーム走査制御の走査範囲を決定できる。すなわち、ビーム走査と位置検出によって器具の位置が特定されたら、その位置に注目してビーム走査を行うことができる。位置情報の検出のために用いられたボリュームデータは、位置情報検出部46から出力されて三次元画像形成部48に入力される。
Information regarding the position of the instrument detected by the position
三次元画像形成部48は、画像形成のためのデータを保存するメモリを有する。三次元画像形成部48においては、メモリを用いて、三次元空間においてボリュームデータとして得られた元データをボクセルデータ集合に変換する処理が行われる。このデータ再構成処理は、三次元座標の変換処理であり、この処理によって探触子の三次元空間の走査方式によらないボクセルデータの集合体が構成される。更に、ボクセルデータの集合体を用いて、公知のボリュームレンダリング処理が行われる。この処理によってボクセルデータの集合体を透かして投影したような三次元表示画像が形成され、その画像は表示部50に送られる。
The three-dimensional
表示部50は、表示処理器及び表示器によって構成される。表示処理器は画像合成機能やカラー合成機能などを有する。表示器としてはCRTやLCDが用いられる。表示部50に送られた三次元表示画像のデータに対しては、ビデオ信号処理などの信号処理が施されて、そのデータが表示装置上で視覚画像として表示される。
The
上述の一連の流れにおいて説明したように、ビーム走査制御部36の指令によって全体のボリュームデータが取得され、位置情報検出部46によって器具の位置が検出される。検出された位置の情報は、ビーム走査制御部にフィードバックされるので、器具の位置に応じたビーム走査制御が行われることになる。
As described in the above-described series of flows, the entire volume data is acquired by the command of the beam
図2の上段部には、2Dアレイ探触子を用いた場合のおける3次元空間データ取り込み空間の概念図が示されている。穿刺の経路は、穿刺アダプタにより設定されており、図には右上側の方向から穿刺針が挿入される様子が示されている。図2の上段部には、2Dアレイ振動子の振動素子面10と、ボリュームデータの取り込み空間とが模式的に示されている。2Dアレイ探触子の振動素子面10を形成している複数の振動素子からは、送信ビームフォーマー38からの時相制御された発振指令信号に応じて超音波が発信される。複数の振動素子から発信された超音波は三次元空間内で1本の超音波ビーム41として形成される。その超音波ビーム41を定められた方位角で走査することにより、図2に示すような四角錐の形状の走査空間43が形成される。その走査空間43に、斜め上方から、穿刺アダプタに装着された穿刺針37が挿入される。
The upper part of FIG. 2 shows a conceptual diagram of a three-dimensional spatial data capturing space when a 2D array probe is used. The puncture route is set by the puncture adapter, and the figure shows a state in which the puncture needle is inserted from the upper right side direction. In the upper part of FIG. 2, the
図2の下段部には、三次元の立体走査空間を上方から投影した投影データ14が示されている。穿刺針37の存在している部分領域に対応するボリュームデータは高輝度を示す。そのため、投影データ14上では、穿刺針の存在している部分に相当する部分領域16が特定される。部分領域16は、XY平面上ではX方向及びY方向から範囲を特定することができる。図2においては部分領域16は、X方向にはx1とx2との間で特定される領域として示され、Y方向には0とy1との間で特定される領域として示されている。その長方形の部分領域16を取り囲むように、マージンを設けることができる。図2においては、部分領域16を囲む凹型の部分がマージン領域18として示されている。
2 shows
図3は、楕円体の形状の器具20が三次元空間22を通過していく様子を概念的に示した図である。ボリュームレンダリングの視点24は三次元空間22の真上に設定する。図3において、超音波による観測の対象は、金属で作られた楕円体の器具20である。この三次元空間22を用いて得られる、視点24から観測される投影データについて、図4を用いて説明する。
FIG. 3 is a diagram conceptually showing a state in which the
図4は、動きを伴う器具と三次元表示画像の基になる投影データとの関係を示す説明図である。図4に示す(a)から(d)までの4つの四角枠は、それぞれが、図3で説明した視点の方向から三次元空間22を観測した場合の平面への投影データを示している。これらの投影データは、前述の図2に示した投影データ14と概念的には同様のものである。時間的には、最初に取得された投影データ(a)から、最後に取得された投影データ(d)に至るまで、経時的な変化を伴っている。時間の経過に沿って並べて図示されている。図4に示す各投影データには、その器具20が、超音波の三次元走査空間内を移動していく様子が捉えられている。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between an instrument that accompanies movement and projection data that is the basis of a three-dimensional display image. Each of the four rectangular frames from (a) to (d) shown in FIG. 4 indicates projection data onto a plane when the three-
図4(a)に示す投影データは、Y軸の正方向に移動している楕円体部品が、三次元走査空間内に入ってきた時の状態を示している。この投影データは以下のような動作によって得られる。まず、1番目のビーム走査制御を実行することにより、三次元空間22の全体のボリュームデータが取得される。そのボリュームデータを解析することで、器具20の位置が検出される。検出された位置情報は、図4(a)において、X方向についてはx1とx2との間として示され、Y方向については0(ゼロ)からy1で示されている。図4(a)においては、器具20を包含する領域が長方形の領域26で示されている。その位置情報に基づいてマージンの付加がXY方向の2方向に行われる。図4(a)においては、器具の周囲を取り囲むように△x1、△x2及び△y1の幅のマージンが設定されている。
The projection data shown in FIG. 4A shows a state when the ellipsoidal component moving in the positive direction of the Y axis enters the three-dimensional scanning space. This projection data is obtained by the following operation. First, the entire beam data of the three-
次に、2番目のビーム走査制御の動作について記す。2番目のビーム走査制御は、器具20に相当する部分空間の走査であるので、その走査空間の範囲は全体の三次元空間22に比べて縮小される。但し、器具20に相当する部分だけではなく、その空間を包含する範囲までマージンを広げて範囲を設定する。すなわち、X方向の走査範囲については、X軸の負方向にマージンを広げて(x1−△x1)が設定される。また、X軸の正方向にもマージンを広げて(x2+△x2)が設定される。Y方向の走査範囲については、Y軸の正方向にマージンを広げて(y1+△y1)が設定される。マージンを付加した領域は、図において長方形のマージン設定領域28aとして示される。XY平面上においては、このマージン設定領域28aに対して、2番目のビーム走査制御が実行される。
Next, the operation of the second beam scanning control will be described. Since the second beam scanning control is scanning of a partial space corresponding to the
図4(b)に示す投影データは、N番目のビーム走査制御により得られた投影データである。投影データ(b)では、器具20が更に+Y方向に動いた状態が示されている。(a)から(b)に至るまでの間に、2番目からN番目までのビーム走査制御が実行されている。複数回のビーム走査制御を実行することにより、器具20が動いたとしても、その位置情報はビーム走査制御が実行される毎に更新され、それに応じて投影データが作成される。器具20の動きが早い場合であっても、全体の三次元空間22を走査するビーム走査制御を実行することによって、器具の位置を特定することができるので、そこから得た位置情報を基に(b)に示す投影データを取得できる。
The projection data shown in FIG. 4B is projection data obtained by the Nth beam scanning control. The projection data (b) shows a state in which the
図4(c)に示す投影データは、投影データ(b)を取得した後の投影データであり、(N+M)番目のビーム走査制御の実行によって取得された投影データを示している(但し、N及びMは2以上の整数)。器具20が動いたとしても、ビーム走査制御が実行される毎に更新されるので、その器具の動きに追従した投影データが作成される。
The projection data shown in FIG. 4C is projection data after the projection data (b) is acquired, and indicates the projection data acquired by executing the (N + M) -th beam scanning control (provided that N And M is an integer of 2 or more). Even if the
図4(d)に示す投影データには、(N+M+1)番目のビーム走査制御によって得られた投影データ(d)が示されている。投影データ(c)に示す状態から、器具20がわずかに移動した状態が示されている。つまり、(N+M+1)番目の投影データ(d)に示す器具20は、投影データ(c)で設定されたマージン設定領域28cの範囲内に収まった範囲内でしか移動していない。マージン設定領域28cの範囲内に器具20が全部収まっているため、投影データ(d)においては、マージン設定領域28cを基に部分空間の走査を行うことにより、器具20の位置を特定することができ、マージン設定領域を更新してマージン設定領域28dを設定することができる。
The projection data shown in FIG. 4D shows projection data (d) obtained by the (N + M + 1) -th beam scanning control. From the state shown in the projection data (c), a state where the
上述したように、器具20が移動する場合に、三次元空間全体のボリュームデータか、あるいはマージンを付加した状態での部品空間に相当するボリュームデータのいずれかのデータを位置情報検出部46で解析することにより、器具20の位置は特定され、その器具20の位置に応じたビーム走査制御を行うことができる。それにより、器具20を自動追従して三次元表示を行うことができる。更に、器具20に注目したデータのボリュームレートを向上させることにより、リアルタイム表示の精度を向上させることもできる。このような処理が行えるのは、高反射材であり、強い振幅の反射波に応じて高輝度のデータが得られる金属製の器具を観測対象として用いることが望ましい。
As described above, when the
図5は、三次元画像合成部で行われる画像合成の説明図である。図5に示してある画像合成処理は、例えば、図1に示した三次元画像形成部48において実行される処理である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of image composition performed in the three-dimensional image composition unit. The image composition process shown in FIG. 5 is, for example, a process executed in the three-dimensional
図5(a)には、全体のボリュームデータを取得する全体の三次元空間52が示されている。つまり、図5(a)は、N番目のビーム走査制御によるボリュームデータの取り込み空間である第1三次元空間が模式的に示されている。図5(b)には、部分のボリュームデータを取得する部分の三次元空間54が示されている。つまり、図5(b)は、(N+1)番目のビーム走査制御による部分的なボリュームデータの取り込み空間である第2三次元空間が模式的に示されている。それぞれの空間で取得されたボリュームデータは、位置合わせされて画像合成される。図5においては、ボリュームデータの合成手段が符号56で示されている。その後、三次元空間データとしてデータ再構築され、ボクセルデータの集合体に変換される。
FIG. 5A shows the entire three-
図5(c)には変換されたボクセルデータ集合体58が示されている。ボリュームレンダリング処理を行う上での視点60を1つ定める。その視点60を基に、ボクセルデータの集合体を投影した投影データとしての三次元表示画像を形成する。このようにボリュームデータの合成手段を有することにより、器具の位置に注目した投影画像を得ることができる。
FIG. 5C shows the converted voxel data aggregate 58. One
ここで、器具の部分空間はZ方向にも制限されており、全体の三次元空間と比べて、深さが浅くなるように設定されている。つまり、図5(c)には、三次元空間の全体深さz1と比較して、器具の部分空間の深さz2が小さいことが示されている。この設定によって、器具に注目して画像化する上での診断深さが決定されている。診断深さを浅くすることにより、器具を包含する部分のボリュームデータのデータ量は低減される。それによって、器具を画像化するのに過不足のない適切な量の部分のボリュームデータを取得することができる。また、レンダリング処理に必要となるデータ処理の負荷を軽減することができる。なお、深さ方向Zについても、マージンを設けてもよい。 Here, the partial space of the instrument is also limited in the Z direction, and is set to be shallower than the entire three-dimensional space. That is, FIG. 5C shows that the depth z2 of the partial space of the instrument is smaller than the overall depth z1 of the three-dimensional space. This setting determines the diagnostic depth for imaging with attention to the instrument. By reducing the diagnostic depth, the amount of volume data in the portion including the instrument is reduced. As a result, it is possible to acquire volume data of an appropriate amount of a portion that is not excessive or insufficient for imaging the device. In addition, it is possible to reduce the data processing load required for the rendering process. A margin may also be provided in the depth direction Z.
図6は、データ取り込みのためのビーム走査シーケンスの説明図である。図6に示す全体ボリュームデータAは、図5に示した全体の三次元空間52において取得されるボリュームデータである。また、部分ボリュームデータBは、図5に示した器具に相当する三次元空間54において取得されるボリュームデータ、あるいはそれにマージンを付加したボリュームデータである。ビーム走査制御部においては、通常は、ある走査のパターンが繰り返して実行される。その走査パターンを反復することでビーム走査シーケンスが構成されている。図6においては具体的な3つの走査シーケンス(1)(2)(3)が例示されている。これら3つのビーム走査シーケンスは、固有の走査パターンの繰り返しとなっている。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a beam scanning sequence for data acquisition. The total volume data A shown in FIG. 6 is volume data acquired in the entire three-
図6の(1)にはその繰り返しのパターンの1つが示されており、部分ボリュームデータBを重点的に取得するビーム走査シーケンスである。このビーム走査シーケンスでは、まず、走査範囲全体としての全体ボリュームデータAを1回取得する。そして、全体ボリュームデータAに基づいて器具の位置が特定される。そのデータに基づいて、次に部分ボリュームデータBの走査が開始される。部分ボリュームデータBの走査は連続5回繰り返される。全体ボリュームデータAを1回取得し、部分ボリュームデータBを5回取得した後は、その走査パターンを繰り返すことでビーム走査制御が行われる。このような走査によると、全体の全体ボリュームデータAのデータ取得が間欠的に行われるので、器具がどの位置に存在してもその位置を見失うことなく捉えることができ、捉えた位置を部分ボリュームデータBによって集中して追従することができる。すなわち、高画質な器具を取得できるという効果がある。 FIG. 6 (1) shows one of the repeated patterns, which is a beam scanning sequence in which partial volume data B is acquired with priority. In this beam scanning sequence, first, the entire volume data A as the entire scanning range is acquired once. Then, the position of the appliance is specified based on the entire volume data A. Based on the data, scanning of the partial volume data B is started next. The scanning of the partial volume data B is repeated 5 times continuously. After obtaining the entire volume data A once and obtaining the partial volume data B five times, beam scanning control is performed by repeating the scanning pattern. According to such scanning, since the entire volume data A is acquired intermittently, it is possible to grasp the position of the instrument without losing its position regardless of the position of the instrument. The data B can be followed intensively. That is, there is an effect that a high-quality instrument can be acquired.
図6の(2)には、全体ボリュームデータAと部分ボリュームデータBを交互に繰り返して取得する走査シーケンスの例が示されている。すなわち、全体ボリュームデータAを1回取得し、そこで器具の位置を特定することで、部分ボリュームデータBを取得する。この走査方法においては、両方のボリュームデータの取得回数は等しくなる。よって、早い動きの器具で、その位置が特定しにくいような場合や、探触子の当接角度が不安定で動いてしまいマージンの設定幅からはみ出してしまうような場合にも、全体の走査が繰り返されることにより、器具の位置を的確に特定することができる。あるいは、生体組織の動きが早い場合、例えば心臓の弁と一緒に器具を表示させるような場合に明瞭な画像が得られる効果がある。 FIG. 6 (2) shows an example of a scanning sequence in which the entire volume data A and the partial volume data B are alternately and repeatedly acquired. That is, the entire volume data A is acquired once, and the partial volume data B is acquired by specifying the position of the instrument there. In this scanning method, the number of acquisitions of both volume data is equal. Therefore, even when the position of the tool is difficult to identify with a fast-moving instrument, or when the contact angle of the probe is unstable and it moves, the entire scanning will be over. Is repeated, the position of the instrument can be accurately specified. Alternatively, there is an effect that a clear image can be obtained when the biological tissue moves quickly, for example, when an instrument is displayed together with a heart valve.
図6(3)には、全体ボリュームデータAを1回取得した後に、その後は器具を主体とした部分ボリュームデータBを連続して取得していくビーム走査シーケンスが示されている。このビーム走査シーケンスにおいては、全体ボリュームデータAに基づいて器具の最初の位置が特定された後は、器具の部分空間を主体として三次元表示画像が形成される。最初の1回の走査だけで生体組織の画像が形成されるので、生体組織がほとんど動かないような場合に有効である。すなわち、全体空間で描出される生体組織がほとんど動かない場合であって、それとは対照的に、部分空間にて把握される器具が比較的早い動きをする場合において有効なビーム走査シーケンスとなる。器具を捉えた画像は、最新の部分ボリュームデータBに基づいて随時更新されるので、早い動きをする器具を画像上で的確に捉えることが可能となり、高精度な画像で器具を明瞭に表示することもできる。動きの少ない生体組織に対して、器具の動きを正確に捉えられるという効果がある。 FIG. 6 (3) shows a beam scanning sequence in which the entire volume data A is acquired once, and thereafter, the partial volume data B mainly including the instrument is continuously acquired. In this beam scanning sequence, after the initial position of the instrument is specified based on the entire volume data A, a three-dimensional display image is formed mainly in the partial space of the instrument. Since the image of the living tissue is formed only by the first scan, it is effective when the living tissue hardly moves. That is, in contrast to the case where the living tissue depicted in the entire space hardly moves, the beam scanning sequence is effective when the instrument grasped in the partial space moves relatively quickly. Since the image that captures the device is updated as needed based on the latest partial volume data B, it is possible to accurately capture the fast-moving device on the image and display the device clearly with high-accuracy images. You can also. There is an effect that the movement of the instrument can be accurately captured for a living tissue with little movement.
例示した3つのビーム走査シーケンスは、それぞれが固有の長所を備えている。対象物の大きさや動きの特性に応じて、適宜最適なビーム走査シーケンスを選択することが望ましい。なお、3つのビーム走査シーケンスにおいて、ボリュームデータAとボリュームデータBと切替え順番とボリュームデータの更新回数を具体的に記しているのは、あくまで例示であって、更新回数を適宜変更してもよいし、それぞれのシーケンスを組み合わせることも可能である。 The three illustrated beam scanning sequences each have unique advantages. It is desirable to select an optimal beam scanning sequence as appropriate according to the size of the object and the characteristics of the movement. In the three beam scanning sequences, the volume data A, the volume data B, the switching order, and the number of updates of the volume data are specifically shown only as an example, and the number of updates may be changed as appropriate. However, it is also possible to combine the respective sequences.
このように、器具の位置に基づいたビーム走査シーケンスを実行することにより、以下に述べるように、三次元表示する器具に関して、1秒当たりに更新される三次元画像の枚数(ボリュームレート)が改善され、画質を向上することができるという利点がある。 In this way, by executing the beam scanning sequence based on the position of the instrument, as described below, the number of 3D images updated per second (volume rate) is improved with respect to the instrument to be displayed in three dimensions. There is an advantage that the image quality can be improved.
すなわち、体内の生体組織を超音波画像に表示しようとする場合には、まず、対象となる生体組織の全体像を表示させる。例えば、穿刺を行う場合にも、広い表示範囲を設定して全体を確認した後、生体組織の穿刺の箇所を特定してから穿刺が行われる。ここで、穿刺の対象が大きな生体組織、例えば子宮、胎盤または肝臓などである場合には、その全体を表示させるために、走査空間を広くする必要がある。そこで、穿刺を行うために大きな生体組織を表示してボリュームデータを取得しようとすると、超音波ビームの走査線数が減ってフレーム間隔が荒くなり画質が劣化するか、あるいは、1秒当たりに更新される三次元画像の枚数(ボリュームレート)が減ってしまうことになる。しかし、上述したように、器具の位置に基づいたビーム走査制御を行い、最適なビーム走査シーケンスを実行することによって、器具に関するボリュームレートは改善されて、器具の高画質化が可能になる。さらに、その生体組織の画像化に要するデータ処理時間を大きく低減することができる。 That is, when displaying the living body tissue in the body on the ultrasonic image, first, the whole image of the target living tissue is displayed. For example, even when puncturing is performed, after a wide display range is set and the whole is confirmed, puncturing is performed after specifying the puncture site of the living tissue. Here, when the puncture target is a large biological tissue such as the uterus, placenta, or liver, it is necessary to widen the scanning space in order to display the whole. Therefore, when trying to acquire volume data by displaying a large living tissue for puncture, the number of scanning lines of the ultrasonic beam decreases, the frame interval becomes rough, and the image quality deteriorates or is updated every second. This reduces the number of three-dimensional images (volume rate). However, as described above, by performing the beam scanning control based on the position of the instrument and executing the optimum beam scanning sequence, the volume rate related to the instrument is improved and the image quality of the instrument can be improved. Furthermore, the data processing time required for imaging the biological tissue can be greatly reduced.
10 振動素子面、14 投影データ、16 部分領域、18 マージン領域、20 器具、22 三次元空間、24 視点、26 領域、28a,28b,28c,28d マージン設定領域、32 システム制御部、34 入力部、36 ビーム走査制御部、37 穿刺針、38 送信ビームフォーマー、39 穿刺アダプタ、40 探触子、41 超音波ビーム、42 受信ビームフォーマー、43 走査空間、44 信号処理部、45 注目組織、46 位置情報検出部、48 三次元画像形成部、50 表示部、52,54 三次元空間、56 データ合成手段、58 ボクセルデータ集合体、60 視点。
10 vibration element plane, 14 projection data, 16 partial area, 18 margin area, 20 instrument, 22 three-dimensional space, 24 viewpoints, 26 area, 28a, 28b, 28c, 28d margin setting area, 32 system control section, 34
Claims (7)
前記第1ボリュームデータに基づいて、生体内に挿入された器具の位置情報を検出する位置情報検出手段と、
を含み、
前記ビーム走査制御手段は、更に、前記位置情報に基づいて前記器具を包含する部分空間としての第2三次元空間を形成して第2ボリュームデータを取得する第2ビーム走査制御を実行する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 A means for executing a control for forming a three-dimensional space in a living body by two-dimensionally scanning an ultrasonic beam, and executing a first beam scanning control for obtaining a first volume data by forming a first three-dimensional space. Beam scanning control means,
Position information detecting means for detecting position information of the instrument inserted into the living body based on the first volume data;
Including
The beam scanning control means further executes second beam scanning control for acquiring second volume data by forming a second three-dimensional space as a partial space including the instrument based on the position information.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記ビーム走査制御手段は、
前記第1ビーム走査制御の実行時には、全体空間としての前記第1三次元空間を形成し、
前記第2ビーム走査制御の実行時には、前記第1三次元空間に包含される前記第2三次元空間を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The beam scanning control means includes
When the first beam scanning control is executed, the first three-dimensional space as an entire space is formed,
When the second beam scanning control is executed, the second three-dimensional space included in the first three-dimensional space is formed.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記ビーム走査制御手段は、
前記第1ビーム走査制御の実行時には、器具を包含する部分空間としての第1三次元空間を形成し、
前記第2ビーム走査制御の実行時には、第1ビーム走査制御時から第2ビーム走査制御時までの器具の動きに追従して、前記第1三次元空間と部分的に重複した関係にある部分空間としての第2三次元空間を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The beam scanning control means includes
When the first beam scanning control is performed, a first three-dimensional space is formed as a partial space including the instrument,
When the second beam scanning control is executed, a partial space that partially overlaps the first three-dimensional space following the movement of the instrument from the first beam scanning control to the second beam scanning control. Forming a second three-dimensional space as
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記器具の位置情報は、第1走査方向及び第2走査方向の内での少なくとも一方の走査方向における器具存在範囲を表す情報であり、
前記ビーム走査制御手段は、前記器具存在範囲に対してマージンを加えて、前記第2三次元空間を形成するためのビーム走査範囲を設定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The instrument position information is information representing an instrument presence range in at least one of the first scanning direction and the second scanning direction,
The beam scanning control means sets a beam scanning range for forming the second three-dimensional space by adding a margin to the instrument existing range.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記器具の位置情報は、第1走査方向、第2走査方向及び深さ方向のそれぞれの方向における器具の存在範囲を表す情報であり、
前記ビーム走査制御手段は、第1走査方向及び第2走査方向においては、器具の存在範囲にマージンを加えて、前記第2三次元空間を形成するためのビーム走査範囲を設定し、
前記ビーム走査制御手段は、深さ方向においては器具の存在範囲に基づいて診断深さを設定する、
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 information of the instrument is information representing the existence range of the instrument in each of the first scanning direction, the second scanning direction, and the depth direction,
The beam scanning control means sets a beam scanning range for forming the second three-dimensional space by adding a margin to the existing range of the instrument in the first scanning direction and the second scanning direction,
The beam scanning control means sets the diagnostic depth based on the presence range of the instrument in the depth direction.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記ビーム走査制御手段は、前記第1ビーム走査制御と、前記第2ビーム走査制御とを組み合わせたビーム走査シーケンスに従って、ビーム走査の制御を実行する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The beam scanning control unit executes beam scanning control according to a beam scanning sequence in which the first beam scanning control and the second beam scanning control are combined.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記第1及び第2三次元空間の位置関係に基づいて、前記第1ボリュームデータと前記第2ボリュームデータとを合成する合成手段と、
前記合成手段が生成する合成ボリュームデータに基づいて、三次元表示画像を形成する三次元画像形成手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
Combining means for combining the first volume data and the second volume data based on the positional relationship between the first and second three-dimensional spaces;
3D image forming means for forming a 3D display image based on the combined volume data generated by the combining means;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
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