JP2008188193A

JP2008188193A - Medical image diagnostic apparatus

Info

Publication number: JP2008188193A
Application number: JP2007025117A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Ishida; 一成石田; Osamu Arai; 修荒井; Hirotaka Baba; 博隆馬場
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2007-02-05
Filing date: 2007-02-05
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2027-02-05
Also published as: JP5128140B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a medical image diagnostic apparatus picking up a cross-section, or an image closest to an ultrasonic image on display, from volume data and displaying it as a reference image. <P>SOLUTION: This medical image diagnostic apparatus, which acquires cross-sectional coordinates on an ultrasonic scanning surface of the ultrasonic image by a position sensor 8 and creates and displays the reference image corresponding to the ultrasonic scanning surface from the previously acquired volume data 20, is provided with an image comparison/extraction means 12 extracting the tomographic image, or the reference image closest to the ultrasonic image, from the volume data 20 in the periphery of the cross-sectional coordinates of the reference image, and a cross-sectional coordinate correction section 13 for correcting the reference image based on the cross-sectional coordinates of the extracted tomographic image. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、磁気共鳴撮像(MRI)装置やX線コンピュータ断層(X線CT)装置などの画像診断装置で撮像された被検者のマルチスライス画像データを用い、超音波のスキャン面と同一断面のリファレンス画像をリアルタイムに再構成して超音波画像と同一画面に表示する医用画像診断装置に関する。 The present invention uses multi-slice image data of a subject imaged by an image diagnostic apparatus such as a magnetic resonance imaging (MRI) apparatus or an X-ray computed tomography (X-ray CT) apparatus, and has the same cross section as an ultrasonic scan plane. The present invention relates to a medical image diagnostic apparatus that reconstructs the reference image of the image in real time and displays it on the same screen as the ultrasound image.

医用画像診断装置の1つである超音波診断装置は、ハンドリングが容易で、かつ無侵襲で任意の断面をリアルタイムに観察できるため、診断に非常に多く利用されている。一方、超音波診断装置で撮像される超音波画像は、一般にX線CT装置などで撮像される断層画像よりも画質が劣ることから、X線CT装置やMRI装置などの他の画像診断装置で撮像された断層画像(以下、リファレンス画像という。)と対比しながら、総合的に診断することがある。 An ultrasonic diagnostic apparatus, which is one of medical image diagnostic apparatuses, is very frequently used for diagnosis because it is easy to handle and can observe any cross section in real time without being invasive. On the other hand, since an ultrasonic image captured by an ultrasonic diagnostic apparatus is generally inferior in quality to a tomographic image captured by an X-ray CT apparatus or the like, it can be used by other image diagnostic apparatuses such as an X-ray CT apparatus or an MRI apparatus. A diagnosis may be made comprehensively in comparison with a captured tomographic image (hereinafter referred to as a reference image).

しかし、CT像やMRI像のリファレンス画像は、一般に、体軸に垂直な断面の断層画像であるのに対し、超音波画像は操作者が指定した任意断面の断層画像であるから、単にCT像やMRI像をリファレンス画像として描出しても、両者の対応関係を把握することは操作者にとって大きな負担となる。そこで、両者の対応関係の把握を容易にするため、超音波探触子に位置センサを貼り付けて超音波スキャン面を算出し、CT像やMR像のマルチスライス画像データ(以下、ボリュームデータという。)から超音波スキャン面と同一断面のリファレンス画像を再構成して、表示画面に描出している。(例えば、非特許文献1)
同様に、CT像やMR像のボリュームデータから超音波スキャン面と同一断面のリファレンス画像を再構成して、表示画面に並べてもしくは重ねて、あるいは交互に切換えて描出している。(例えば、特許文献1)
また、他の診断装置のリファレンス画像のうち超音波画像の視野領域に対応する部分を抜出して、超音波画像と同一断面のリファレンス画像を表示し、または超音波画像と同一倍率で表示することにより、両画像の対応関係を容易に把握できるようにすることが提案されている。(例えば、特許文献2)
「Radiology_RNSA 1996年発行、page 517、K.Oshio 特開平10-151131号公報特願2005-506006号公報 However, CT images and MRI image reference images are generally cross-sectional tomographic images perpendicular to the body axis, whereas ultrasound images are arbitrary cross-sectional tomographic images specified by the operator. Even if an MRI image is drawn as a reference image, it is a heavy burden on the operator to grasp the correspondence between the two. Therefore, in order to facilitate the understanding of the correspondence between the two, a position sensor is attached to the ultrasound probe to calculate the ultrasound scan plane, and multi-slice image data (hereinafter referred to as volume data) of CT images and MR images. )) Is reconstructed from the reference image having the same cross section as the ultrasonic scan plane, and is drawn on the display screen. (For example, Non-Patent Document 1)
Similarly, a reference image having the same cross section as the ultrasonic scan plane is reconstructed from the volume data of the CT image or MR image, and is displayed side by side, overlaid, or alternately switched on the display screen. (For example, Patent Document 1)
In addition, by extracting a portion corresponding to the field of view of the ultrasonic image from the reference image of another diagnostic apparatus, displaying a reference image having the same cross section as the ultrasonic image, or displaying it at the same magnification as the ultrasonic image It has been proposed that the correspondence between both images can be easily grasped. (For example, Patent Document 2)
"Radiology_RNSA 1996, page 517, K.Oshio JP 10-151131 A Japanese Patent Application No. 2005-506006

背景技術における医用画像診断装置では、超音波画像とリファレンス画像を同一断面として表示するためには、ボリュームデータにマウスなどのポインティングデバイスを用いて、操作画面上で基準点を設定し、この基準点に対応する位置に、位置センサ付きの探触子を合わせ、同一断面になるよう探触子の位置を調整することにより行っている。ここで、探触子を合わせる作業を容易にするためには、ボリュームデータで指定する基準点として、外観から判りやすい体表上の特徴点(たとえば、剣状突起、血管枝など)を選択することとなる。しかし、基準点の設定や位置合わせは、検者が画像を確認し行うこととなり、また、位置合わせ後には、超音波画像はリアルタイム画像であるため、被検者の体動などでも、断面がずれてしまうことがある。 In the medical image diagnostic apparatus in the background art, in order to display the ultrasonic image and the reference image as the same cross section, a reference point is set on the operation screen using a pointing device such as a mouse for the volume data, and this reference point The probe with the position sensor is aligned with the position corresponding to, and the position of the probe is adjusted so as to have the same cross section. Here, in order to facilitate the task of aligning the probe, select feature points on the body surface that are easy to understand from the appearance (for example, xiphoid process, vascular branch, etc.) as the reference point specified by the volume data It will be. However, the setting and alignment of the reference point is performed by the examiner confirming the image, and after the alignment, the ultrasonic image is a real-time image. It may shift.

そこで、本発明は、表示中の超音波画像と最も近い画像となる断面をボリュームデータから切り出し、リファレンス画像として表示することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to cut out a cross section that is an image closest to the displayed ultrasonic image from the volume data and display it as a reference image.

上記目的を達成するために、超音波画像の超音波スキャン面の断面座標を位置センサにより得て、予め取得したボリュームデータから前記超音波スキャン面に対応したリファレンス画像を作成して表示する医用画像診断装置において、前記リファレンス画像の断面座標周辺の前記ボリュームデータから前記超音波画像に最も近い前記リファレンス画像となる断層画像を抽出する画像比較・抽出手段と、該抽出された断層画像の断面座標に基づいて前記リファレンス画像を補正する断面座標補正部とを備える。 In order to achieve the above object, a medical image is obtained by obtaining a cross-sectional coordinate of an ultrasonic scan plane of an ultrasonic image by a position sensor and generating and displaying a reference image corresponding to the ultrasonic scan plane from previously acquired volume data. In the diagnostic apparatus, image comparison / extraction means for extracting a tomographic image that is the reference image closest to the ultrasound image from the volume data around the cross-sectional coordinates of the reference image, and the cross-sectional coordinates of the extracted tomographic image And a cross-sectional coordinate correction unit for correcting the reference image based on the reference image.

本発明によれば、表示中の超音波画像と最も近い画像となる断面をボリュームデータから切り出し、リファレンス画像として表示することができる。 According to the present invention, it is possible to cut out from the volume data a cross section that is the closest image to the displayed ultrasound image and display it as a reference image.

本発明を適用してなる医用画像診断装置について図を用いて説明する。 A medical image diagnostic apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.

図1および図2を参照しながら、本発明の装置構成について説明する。超音波診断装置1は、被検体17との間で超音波を送受信する超音波探触子2(以下、探触子2という。)と、探触子2から出力される受信信号を処理する超音波送受信部3と、超音波送受信部3から出力された受信信号に基づき超音波画像を再構成する超音波画像作成部4と、超音波画像作成部4から出力される超音波画像がモニタ14に表示させる画像合成部5とを備える。 The apparatus configuration of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG. The ultrasonic diagnostic apparatus 1 processes an ultrasonic probe 2 (hereinafter referred to as a probe 2) that transmits and receives ultrasonic waves to and from the subject 17, and a reception signal output from the probe 2. The ultrasonic transmission / reception unit 3, the ultrasonic image creation unit 4 for reconstructing an ultrasonic image based on the reception signal output from the ultrasonic transmission / reception unit 3, and the ultrasonic image output from the ultrasonic image creation unit 4 are monitored. And an image composition unit 5 to be displayed on the screen 14.

探触子2には、駆動信号を超音波に変換して被検体の対象部位に射出すると共に、被検体の対象部位から発生した反射エコーを受波して受信信号に変換する診断用振動子が複数配列される。 The probe 2 converts a drive signal into an ultrasonic wave and emits it to a target part of the subject, and also receives a reflected echo generated from the target part of the subject and converts it into a received signal. Are arranged.

また、超音波診断装置1は、画像診断装置6により取得された被検体に関するボリュームデータを取り込み、ボリュームデータを記憶するボリュームデータ記憶部7を備える。医用画像診断装置6は、被検体の画像を取得して診断を行う装置であり、例えば、CT画像診断装置やMR画像診断装置や超音波診断装置である。 The ultrasound diagnostic apparatus 1 further includes a volume data storage unit 7 that takes in volume data regarding the subject acquired by the image diagnostic apparatus 6 and stores the volume data. The medical image diagnostic apparatus 6 is an apparatus that acquires and diagnoses an image of a subject, and is, for example, a CT image diagnostic apparatus, an MR image diagnostic apparatus, or an ultrasonic diagnostic apparatus.

また、超音波診断装置1は、磁気センサ8及び磁気ソース16と、探触子座標算出部9と、超音波断面座標算出部10と、リファレンス画像作成部11とを備える。 The ultrasonic diagnostic apparatus 1 also includes a magnetic sensor 8 and a magnetic source 16, a probe coordinate calculation unit 9, an ultrasonic cross-sectional coordinate calculation unit 10, and a reference image creation unit 11.

磁気センサ8及び磁気ソース16により磁気位置センサシステムが構成される。磁気センサ8は、磁気信号検出器であり、探触子2に貼付される。磁気位置センサシステムは、磁気センサ8から出力される検出信号に基づいて、ソース座標系における探触子2の三次元位置や傾き(ねじれ)等の位置情報を算出して探触子座標算出部9に出力する。 The magnetic sensor 8 and the magnetic source 16 constitute a magnetic position sensor system. The magnetic sensor 8 is a magnetic signal detector and is affixed to the probe 2. The magnetic position sensor system calculates position information such as the three-dimensional position and inclination (twist) of the probe 2 in the source coordinate system based on the detection signal output from the magnetic sensor 8, and calculates the probe coordinate calculation unit. Output to 9.

探触子座標算出部9は、磁気センサ8から取得したソース座標系における探触子2の位置情報に対して座標変換を行い、ボリュームデータ座標系における探触子2の位置情報を算出する。尚、座標変換に関して考慮すべき座標系は、ソース座標系及び被検体座標系及びボリュームデータ座標系である。レジストレーション処理によって、各座標系同士の位置の対応関係(変換行列)を導出可能であり、ソース座標系からボリュームデータ座標系への変換行列を用いればよい。また、探触子座標算出部9は、探触子2の位置情報とともに探触子2の長手方向を探触子2の形状と向きから読み取り、超音波断面の位置情報も算出される。 The probe coordinate calculation unit 9 performs coordinate conversion on the position information of the probe 2 in the source coordinate system acquired from the magnetic sensor 8, and calculates the position information of the probe 2 in the volume data coordinate system. Note that the coordinate systems to be considered for coordinate conversion are the source coordinate system, the subject coordinate system, and the volume data coordinate system. It is possible to derive the correspondence (conversion matrix) between the positions of the coordinate systems by the registration process, and a conversion matrix from the source coordinate system to the volume data coordinate system may be used. Further, the probe coordinate calculation unit 9 reads the longitudinal direction of the probe 2 together with the position information of the probe 2 from the shape and orientation of the probe 2, and calculates the position information of the ultrasonic cross section.

超音波断面座標算出部10は、探触子座標算出部9から取得したボリュームデータ座標系における探触子2の位置情報を用いて、ボリュームデータ座標系における超音波断面(スキャン面)の位置情報を算出する。すなわち、超音波断面座標算出部10は、超音波画像作成部4から出力される超音波画像の各ピクセルがボリュームデータ上のどのボクセルに対応するかを算出する。 The ultrasonic cross-section coordinate calculation unit 10 uses the position information of the probe 2 in the volume data coordinate system acquired from the probe coordinate calculation unit 9, and uses the position information of the ultrasonic cross-section (scan plane) in the volume data coordinate system. Is calculated. That is, the ultrasonic cross-section coordinate calculation unit 10 calculates which voxel on the volume data each pixel of the ultrasonic image output from the ultrasonic image creation unit 4 corresponds to.

リファレンス画像作成部11は、超音波断面座標算出部10から出力されたボリュームデータに対する超音波断面の位置情報に基づいて、ボリュームデータ記憶部７に記憶されたボリュームデータからリファレンス画像用データを抽出してリファレンス画像を再構成する。尚、リファレンス画像用データは、リアルタイム撮像の場合、撮像中の超音波画像のスキャン面に対応する画像データである。超音波画像40とリファレンス画像41とは、図5に示されるようにほぼ同一断面の断層画像として表示部5に表示される。 The reference image creation unit 11 extracts reference image data from the volume data stored in the volume data storage unit 7 based on the position information of the ultrasonic cross section with respect to the volume data output from the ultrasonic cross-section coordinate calculation unit 10. To reconstruct the reference image. Note that the reference image data is image data corresponding to the scan plane of the ultrasonic image being imaged in the case of real-time imaging. As shown in FIG. 5, the ultrasonic image 40 and the reference image 41 are displayed on the display unit 5 as tomographic images having substantially the same cross section.

なお、図示しないが、超音波診断装置1は、各構成要素を制御する制御部および操作部を備える。 Although not shown, the ultrasound diagnostic apparatus 1 includes a control unit and an operation unit that control each component.

本発明の実施形態について説明する。超音波診断装置1は、リファレンス画像作成部11と超音波画像作成部4から出力されるリファレンス画像41と超音波画像40との比較を行う画像比較・抽出部12と、比較・抽出結果に基づき、リファレンス画像41の断面座標の補正を行う断面座標補正部13とを備える。 An embodiment of the present invention will be described. The ultrasonic diagnostic apparatus 1 includes an image comparison / extraction unit 12 that compares the reference image 41 output from the reference image generation unit 11 and the ultrasonic image generation unit 4 with the ultrasonic image 40, and a comparison / extraction result. And a cross-sectional coordinate correction unit 13 that corrects the cross-sectional coordinates of the reference image 41.

まず、画像比較・抽出部12において、リファレンス画像作成部11で作成されたリファレンス画像41と超音波画像作成部4で作成された超音波画像40の比較を行う。 First, the image comparison / extraction unit 12 compares the reference image 41 created by the reference image creation unit 11 and the ultrasound image 40 created by the ultrasound image creation unit 4.

リファレンス画像41と超音波画像40の断面が一致する場合、リファレンス画像作成部11は作成されたリファレンス画像41をそのまま画像合成部5に出力する。 When the cross sections of the reference image 41 and the ultrasound image 40 match, the reference image creation unit 11 outputs the created reference image 41 to the image composition unit 5 as it is.

リファレンス画像41と超音波画像40の断面が一致しない場合、図3、図4で示されるように、画像比較・抽出部12は、作成されたリファレンス画像41の周囲のボリュームデータ２０から超音波画像40に最も近いリファレンス画像41となる断面を抽出する。 When the cross sections of the reference image 41 and the ultrasonic image 40 do not match, as shown in FIGS. 3 and 4, the image comparison / extraction unit 12 uses the ultrasonic image from the volume data 20 around the created reference image 41. A cross section that becomes the reference image 41 closest to 40 is extracted.

断面座標補正部13は、抽出された断面の座標に基づいて、リファレンス画像41の断面座標の補正を行う。リファレンス画像作成部11は、ボリュームデータ記憶部7に記憶されたボリュームデータ20から、補正された断面座標に対応するリファレンス画像41を作成する。 The cross-sectional coordinate correction unit 13 corrects the cross-sectional coordinates of the reference image 41 based on the extracted cross-sectional coordinates. The reference image creation unit 11 creates a reference image 41 corresponding to the corrected cross-sectional coordinates from the volume data 20 stored in the volume data storage unit 7.

ここで、画像比較・抽出部12と断面座標補正部13について詳細に説明する。 Here, the image comparison / extraction unit 12 and the cross-sectional coordinate correction unit 13 will be described in detail.

図3で示される実施形態1では、画像比較・抽出部12は、ボリュームデータ記憶部7に記憶されているボリュームデータ20から作成されたリファレンス画像41である断層画像22及びこの断面に平行である断層画像21、23、24と、超音波画像40とを比較し、超音波画像40に最も近い断層画像を抽出する。 In the first embodiment shown in FIG. 3, the image comparison / extraction unit 12 is parallel to the tomographic image 22 that is the reference image 41 created from the volume data 20 stored in the volume data storage unit 7 and this section. The tomographic images 21, 23 and 24 are compared with the ultrasonic image 40, and the tomographic image closest to the ultrasonic image 40 is extracted.

図3(a)は、ボリュームデータ20から作成される断層画像21〜24を示す図である。画像比較・抽出部12は、断層画像22を作成するために用いた断面の位置情報から予め定義された量だけ離れた断面についての断層画像21、23、2４を設定する。 FIG. 3A is a diagram showing tomographic images 21 to 24 created from the volume data 20. The image comparison / extraction unit 12 sets the tomographic images 21, 23, and 24 for a cross section that is separated from the position information of the cross section used to create the tomographic image 22 by a predetermined amount.

ボリュームデータ記憶部7において、ボリュームデータ20の上面(ハッチングされた面)は、被検者の体表面側として設定されている。ボリュームデータ20上面は探触子2の接触面であるため、探触子2を被検者の体表面に対して垂直に接して超音波画像を取得すると、断層画像21〜24と超音波スキャン面の断面の方向が一致することになる。 In the volume data storage unit 7, the upper surface (hatched surface) of the volume data 20 is set as the body surface side of the subject. Since the upper surface of the volume data 20 is the contact surface of the probe 2, when the ultrasound image is acquired by bringing the probe 2 into contact with the body surface of the subject perpendicularly, the tomographic images 21 to 24 and the ultrasound scan are obtained. The direction of the cross section of the surface will coincide.

断層画像21〜24としては、ボリュームデータ20に対して、探触子2の短軸方向(奥行き方向)に一定間隔で平行な4つの断面を定義している。なお、断層画像21〜24の間隔は、ボリュームデータ20のスライス間隔、又は例えば1mm間隔である。 As the tomographic images 21 to 24, four cross sections parallel to the volume data 20 are defined at regular intervals in the minor axis direction (depth direction) of the probe 2. Note that the interval between the tomographic images 21 to 24 is a slice interval of the volume data 20 or, for example, an interval of 1 mm.

また、このボリュームデータ20内には、剣状突起、血管枝、血管や臓器(すい臓、肝臓など)の特徴部位25と特徴部位26がある。図3(b)で示されるように、断層画像21〜24と超音波画像40には、特徴部位25と特徴部位26が表示されている。 Further, the volume data 20 includes a characteristic part 25 and a characteristic part 26 of a xiphoid process, a blood vessel branch, a blood vessel and an organ (such as a pancreas and a liver). As shown in FIG. 3B, the characteristic part 25 and the characteristic part 26 are displayed in the tomographic images 21 to 24 and the ultrasonic image 40.

画像比較・抽出部12は、断層画像21〜24のそれぞれと超音波画像40との間の相関係数を求める。相関係数として例えば、ピアソンの相関係数というものがある。横Xピクセル×縦Yピクセルの2つのグレーレベル画像f(x，y)とg(x，y)があるとする。ここでf及びgは、座標(x，y)でのグレーレベル(輝度)である。ここで以下の[数1]で求められるRが相関係数である。
［数１］

The image comparison / extraction unit 12 obtains a correlation coefficient between each of the tomographic images 21 to 24 and the ultrasonic image 40. An example of the correlation coefficient is a Pearson correlation coefficient. Suppose that there are two gray level images f (x, y) and g (x, y) of horizontal X pixels x vertical Y pixels. Here, f and g are gray levels (luminance) at coordinates (x, y). Here, R obtained by the following [Equation 1] is a correlation coefficient.
[Equation 1]

画像比較・抽出部12は、相関係数が最も高い断層画像とその断面座標を抽出する。ここでは、断層画像24がこの相関係数が最も高い断層画像とする。画像比較・抽出部12は、断層画像24の断面座標を抽出する。そして、断面座標補正部13は、抽出された断面座標と同じ断面にリファレンス画像41が作成されるようリファレンス画像作成部11を制御する。補正されたリファレンス画像41は画像合成部５に出力される。そして、超音波画像40とリファレンス画像41とを画像合成部5で合成し、合成した画像をモニタ14に表示する。 The image comparison / extraction unit 12 extracts a tomographic image having the highest correlation coefficient and its cross-sectional coordinates. Here, it is assumed that the tomographic image 24 has the highest correlation coefficient. The image comparison / extraction unit 12 extracts cross-sectional coordinates of the tomographic image 24. Then, the cross-section coordinate correcting unit 13 controls the reference image creating unit 11 so that the reference image 41 is created on the same cross-section as the extracted cross-sectional coordinates. The corrected reference image 41 is output to the image composition unit 5. Then, the ultrasonic image 40 and the reference image 41 are combined by the image combining unit 5 and the combined image is displayed on the monitor 14.

上記では、画像比較・抽出部12は、断層画像21〜24のそれぞれと超音波画像40との間の相関係数を求めたが、断層画像21〜24と超音波画像40に表示される特徴部位25と特徴部位26を用いて2値化処理を行い、特徴部位25と特徴部位26の位置と形状の類似度から断層画像を抽出してもよい。 In the above, the image comparison / extraction unit 12 calculates the correlation coefficient between each of the tomographic images 21 to 24 and the ultrasonic image 40, but the characteristics displayed on the tomographic images 21 to 24 and the ultrasonic image 40 A binarization process may be performed using the part 25 and the characteristic part 26, and a tomographic image may be extracted from the degree of similarity between the position and the shape of the characteristic part 25 and the characteristic part 26.

具体的には、画像比較・抽出部12は、特徴部位25と特徴部位26が血管である場合、血管の壁面と血管の内部とで輝度が異なることを利用して2値化処理を行う。一般に血管の壁面は輝度が高く、血管の内部は血流が流れる箇所であり組織が存在しないため輝度が低い。なお、超音波画像40に関してはドプラ血流情報を用いて2値化してもよい。 Specifically, when the feature part 25 and the feature part 26 are blood vessels, the image comparison / extraction unit 12 performs binarization processing by using the fact that the luminance differs between the wall surface of the blood vessel and the inside of the blood vessel. In general, the wall surface of a blood vessel has a high luminance, and the inside of the blood vessel has a low luminance because a blood flow flows there and no tissue is present. The ultrasound image 40 may be binarized using Doppler blood flow information.

画像比較・抽出部12は、特徴部位25と特徴部位26が組織である場合、組織とその周辺部位とでは輝度が異なることを利用して2値化処理を行う。一般に組織は輝度が高く、組織の周辺部位は輝度が低い。 When the feature part 25 and the feature part 26 are tissues, the image comparison / extraction unit 12 performs binarization processing by using the fact that the brightness differs between the tissue and the surrounding parts. In general, the tissue has high luminance, and the peripheral portion of the tissue has low luminance.

画像比較・抽出部12は、断層画像21〜24と超音波画像40において、2値化処理が行われて抽出された特徴部位25と特徴部位26の位置と形状を比較する。そして、画像比較・抽出部12は、特徴部位25と特徴部位26の類似度が最も高い断層画像とその断面座標を抽出する。類似度が最も高い画像を抽出する処理については特開2003-265408号公報などに開示されている。断面座標補正部13は、抽出された断面座標と同じ断面にリファレンス画像41が作成されるようリファレンス画像作成部11を制御する。補正されたリファレンス画像41は画像合成部5に出力される。そして、超音波画像40とリファレンス画像41とを画像合成部5で合成し、合成した画像をモニタ14に表示する。 The image comparison / extraction unit 12 compares the positions and shapes of the feature part 25 and the feature part 26 extracted by performing binarization processing in the tomographic images 21 to 24 and the ultrasonic image 40. Then, the image comparison / extraction unit 12 extracts a tomographic image having the highest similarity between the feature part 25 and the feature part 26 and its cross-sectional coordinates. A process for extracting an image having the highest degree of similarity is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-265408. The cross-sectional coordinate correction unit 13 controls the reference image creation unit 11 so that the reference image 41 is created on the same cross-section as the extracted cross-sectional coordinates. The corrected reference image 41 is output to the image composition unit 5. Then, the ultrasonic image 40 and the reference image 41 are combined by the image combining unit 5 and the combined image is displayed on the monitor 14.

なお、実施形態1では、4枚の断層画像を用いて断層画像の抽出を行ったが、4枚以外でもよく、3枚以下や5枚以上でもよい。また、断層画像21〜24は、ボリュームデータ20に対して、探触子2の短軸方向(奥行き方向)に一定間隔で平行に配置された4つの断面であったが、長軸方向に一定間隔で配置された4つの断面であってもよい。 In the first embodiment, the tomographic image is extracted using four tomographic images. However, the number may be other than four, or may be three or less or five or more. In addition, the tomographic images 21 to 24 were four cross sections arranged in parallel to the volume data 20 in the short axis direction (depth direction) of the probe 2 at regular intervals, but were constant in the long axis direction. There may be four cross sections arranged at intervals.

また、図4(a)で示される実施形態2では、画像比較・抽出部12は、ボリュームデータ記憶部7に記憶されているボリュームデータ20から作成されたリファレンス画像41である断層画像31及び探触子2の中心軸30を軸として回転させた断面である断層画像32と、超音波画像40とを比較し、超音波画像40に最も近い断層画像を抽出する。最も近い断層画像を抽出する方法として、実施形態1で説明した相関係数や2値化処理を利用しているため、この抽出方法に関する説明は省略する。 Further, in the second embodiment shown in FIG. 4 (a), the image comparison / extraction unit 12 includes the tomographic image 31 and the search image 41 which are the reference images 41 created from the volume data 20 stored in the volume data storage unit 7. The tomographic image 32, which is a cross section rotated about the central axis 30 of the touch element 2, is compared with the ultrasonic image 40, and the tomographic image closest to the ultrasonic image 40 is extracted. As the method for extracting the closest tomographic image, the correlation coefficient and the binarization processing described in the first embodiment are used, and thus the description regarding this extraction method is omitted.

断面座標補正部13は、抽出された断面座標と同じ断面にリファレンス画像41が作成されるようリファレンス画像作成部11を制御する。補正されたリファレンス画像41は画像合成部5に出力される。そして、超音波画像40とリファレンス画像41とを画像合成部5で合成し、合成した画像をモニタ14に表示する。 The cross-sectional coordinate correction unit 13 controls the reference image creation unit 11 so that the reference image 41 is created on the same cross-section as the extracted cross-sectional coordinates. The corrected reference image 41 is output to the image composition unit 5. Then, the ultrasonic image 40 and the reference image 41 are combined by the image combining unit 5 and the combined image is displayed on the monitor 14.

なお、実施形態2では、2枚の断層画像31と断層画像32を用いて断層画像の抽出を行ったが、3枚以上でもよく、1度回転毎に比較を行ってもよい。 In the second embodiment, the tomographic images are extracted using the two tomographic images 31 and 32. However, three or more images may be extracted, and the comparison may be performed every rotation.

また、図4(b)で示される実施形態3では、画像比較・抽出部12は、ボリュームデータ記憶部7に記憶されているボリュームデータ20から作成されたリファレンス画像41である断層画像36、及び探触子2と被検者の接線を中心軸35として回転させた断面である断層画像37と、超音波画像40とを比較し、超音波画像40に最も近い断層画像を抽出する。最も近い断層画像を抽出する方法として、実施形態１で説明した相関係数や2値化処理を利用しているため、この抽出方法に関する説明は省略する。 Further, in the third embodiment shown in FIG. 4 (b), the image comparison / extraction unit 12 includes a tomographic image 36 that is a reference image 41 created from the volume data 20 stored in the volume data storage unit 7, and The tomographic image 37, which is a cross section rotated about the tangent line of the probe 2 and the subject as the central axis 35, is compared with the ultrasonic image 40, and the tomographic image closest to the ultrasonic image 40 is extracted. As the method for extracting the closest tomographic image, the correlation coefficient and the binarization processing described in the first embodiment are used, and thus the description regarding this extraction method is omitted.

断面座標補正部13は、抽出された断面座標と同じ断面にリファレンス画像41が作成されるようリファレンス画像作成部11を制御する。補正されたリファレンス画像41は画像合成部５に出力される。そして、超音波画像40とリファレンス画像41とを画像合成部5で合成し、合成した画像をモニタ14に表示する。 The cross-sectional coordinate correction unit 13 controls the reference image creation unit 11 so that the reference image 41 is created on the same cross-section as the extracted cross-sectional coordinates. The corrected reference image 41 is output to the image composition unit 5. Then, the ultrasonic image 40 and the reference image 41 are combined by the image combining unit 5 and the combined image is displayed on the monitor 14.

なお、実施形態3では、2枚の断層画像36と断層画像37を用いて断層画像の抽出を行ったが、3枚以上でもよく、1度回転毎に比較を行ってもよい。 In the third embodiment, the tomographic image is extracted using the two tomographic images 36 and the tomographic image 37, but may be three or more, and the comparison may be performed every rotation.

以上、実施形態1〜実施形態3を説明したが、実施形態1に実施形態2や実施形態３を組み合わせることにより、画像比較・抽出部12の比較・抽出精度が向上する。 As described above, the first to third embodiments have been described. By combining the first embodiment with the second and third embodiments, the comparison / extraction accuracy of the image comparison / extraction unit 12 is improved.

画像比較・抽出部12と断面座標補正部13は、実施形態1で抽出された断層画像24を用いて、実施形態2の処理を行う。そして、画像比較・抽出部12は、断層画像24を探触子2の中心軸を軸として回転させて超音波画像40と比較を行う。断面座標補正部13は、抽出された断面座標と同じ断面にリファレンス画像41が作成されるようリファレンス画像作成部11を制御する。補正されたリファレンス画像41は画像合成部5に出力される。そして、超音波画像40とリファレンス画像41とを画像合成部5で合成し、合成した画像をモニタ14に表示する。 The image comparison / extraction unit 12 and the cross-sectional coordinate correction unit 13 perform the process of the second embodiment using the tomographic image 24 extracted in the first embodiment. Then, the image comparison / extraction unit 12 rotates the tomographic image 24 around the central axis of the probe 2 and compares it with the ultrasonic image 40. The cross-sectional coordinate correction unit 13 controls the reference image creation unit 11 so that the reference image 41 is created on the same cross-section as the extracted cross-sectional coordinates. The corrected reference image 41 is output to the image composition unit 5. Then, the ultrasonic image 40 and the reference image 41 are combined by the image combining unit 5 and the combined image is displayed on the monitor 14.

また、画像比較・抽出部12と断面座標補正部13は、実施形態1〜実施形態3を1セットとして順次実行してもよい。 Further, the image comparison / extraction unit 12 and the cross-sectional coordinate correction unit 13 may sequentially execute the first to third embodiments as one set.

上記実施形態1〜実施形態3を実行するタイミングについて説明する。リファレンス画像作成部11が超音波断面座標算出部10から出力されたボリュームデータ20に対する超音波スキャン面の断面位置に基づいて、リファレンス画像41を再構成する時、画像比較・抽出部12と断面座標補正部13は、実施形態1〜実施形態3のいずれか又はその組み合わせを行う。 The timing for executing the first to third embodiments will be described. When the reference image creation unit 11 reconstructs the reference image 41 based on the cross-sectional position of the ultrasonic scan plane with respect to the volume data 20 output from the ultrasonic cross-sectional coordinate calculation unit 10, the image comparison / extraction unit 12 and the cross-sectional coordinates The correction unit 13 performs any one of the first to third embodiments or a combination thereof.

具体的には、まず探触子2で超音波を走査して、その特徴部位25と特徴部位26(例えば、剣状突起や血管、臓器)を含む超音波画像40を表示し、ボリュームデータ座標系を合わせ、リファレンス画像41を作成する。そして、探触子2を移動させて、リファレンス画像41に特徴部位25と特徴部位26が超音波画像40とほぼ同位置に表示された状態で、画像比較・抽出部12と断面座標補正部13は、実施形態1〜実施形態3のいずれか又はその組み合わせを行う。このように、前処理段階において、超音波画像40とリファレンス画像41の一致精度を向上させることができる。 Specifically, the ultrasound is first scanned by the probe 2 to display an ultrasound image 40 including the characteristic part 25 and the characteristic part 26 (e.g., xiphoid process, blood vessel, organ), and volume data coordinates. A reference image 41 is created by combining the systems. Then, the probe 2 is moved, and the image comparison / extraction unit 12 and the cross-sectional coordinate correction unit 13 are displayed in the state where the characteristic part 25 and the characteristic part 26 are displayed in the reference image 41 at substantially the same position as the ultrasonic image 40. Performs any one of Embodiments 1 to 3 or a combination thereof. Thus, the matching accuracy between the ultrasonic image 40 and the reference image 41 can be improved in the preprocessing stage.

また、超音波画像40とリファレンス画像41を表示した後、超音波画像40とリファレンス画像41を表示しながら探触子2を移動させると、磁気センサ8の精度によりリファレンス画像41の表示位置がずれてしまう場合がある。このとき、画像比較・抽出部12と断面座標補正部13は、定期的に実施形態1〜実施形態3のいずれか又はその組み合わせを行うことにより、位置ズレを防止することができる。ここでいう定期的とは、探触子2の移動を止めた時、超音波画像40をフリーズさせた時、1秒間隔おき、検者が指示した時などである。 If the probe 2 is moved while displaying the ultrasonic image 40 and the reference image 41 after the ultrasonic image 40 and the reference image 41 are displayed, the display position of the reference image 41 is shifted due to the accuracy of the magnetic sensor 8. May end up. At this time, the image comparison / extraction unit 12 and the cross-sectional coordinate correction unit 13 can prevent positional deviation by periodically performing any one or combination of the first to third embodiments. Here, the term “periodic” refers to when the movement of the probe 2 is stopped, when the ultrasonic image 40 is frozen, at intervals of one second, or when the examiner instructs.

次に、図6を参照しながら、実施形態1の動作について説明する。
超音波診断装置1は、超音波送受信部3により探触子2から出力される受信信号を処理し、超音波画像作成部4により超音波画像40を作成する(ステップ101)。 Next, the operation of the first embodiment will be described with reference to FIG.
The ultrasonic diagnostic apparatus 1 processes a reception signal output from the probe 2 by the ultrasonic transmission / reception unit 3, and generates an ultrasonic image 40 by the ultrasonic image generation unit 4 (step 101).

超音波診断装置1は、磁気センサ8及び磁気ソース16によりソース座標系における探触子2の位置情報を算出し、探触子座標算出部9により座標変換を行い、ボリュームデータ座標系における探触子2の位置情報を算出する(ステップ102)。 The ultrasonic diagnostic apparatus 1 calculates the position information of the probe 2 in the source coordinate system by the magnetic sensor 8 and the magnetic source 16, performs coordinate conversion by the probe coordinate calculation unit 9, and performs the probe in the volume data coordinate system. The position information of the child 2 is calculated (step 102).

超音波断面座標算出部10は、ボリュームデータ座標系における探触子2の位置情報を用いて、ボリュームデータ座標系における超音波断面の位置情報を算出する(ステップ103)。 The ultrasonic cross-section coordinate calculation unit 10 calculates the position information of the ultrasonic cross-section in the volume data coordinate system using the position information of the probe 2 in the volume data coordinate system (step 103).

リファレンス画像作成部11は、ボリュームデータ座標系における超音波断面の位置情報に基づいて、ボリュームデータ記憶部7に記憶されたボリュームデータ20を用いてリファレンス画像41を再構成する(ステップ104)。 The reference image creation unit 11 reconstructs the reference image 41 using the volume data 20 stored in the volume data storage unit 7 based on the position information of the ultrasonic cross section in the volume data coordinate system (step 104).

断層画像22であるリファレンス画像41を作成するために用いた超音波断面の位置情報からあらかじめ定義された量だけ離れた断面についての断層画像21、23、24を作成する。(ステップ105)なお、この説明では、ボリュームデータ20に対して、奥行き方向に一定間隔で平行に、もともとの断面と併せ、計4つの断面を定義しているが、この限りではなく、たとえば、もともとの断層画像22に対して回転させた断面を定義してもよい。 The tomographic images 21, 23, and 24 are created for cross sections that are separated by a predetermined amount from the position information of the ultrasonic cross section used to create the reference image 41, which is the tomographic image 22. (Step 105) In this description, a total of four cross sections are defined in parallel with the original cross section in parallel with the depth direction with respect to the volume data 20, but this is not a limitation, for example, A cross section rotated with respect to the original tomographic image 22 may be defined.

画像比較・抽出部12は、得られた複数の断層画像21〜24それぞれと超音波画像40との間の相関や2値化処理を行い、超音波画像40に最も近い断層画像を求める。(ステップ106)
断面座標補正部13は、超音波画像40に最も近い断層画像の断面座標を算出し、断面座標の補正を行う。(ステップ107)
リファレンス画像作成部11は、新たな断面座標から断層画像を再構成し、リファレンス画像41とする。(ステップ108)
超音波画像40とリファレンス画像41とを画像合成部５で合成し、(ステップ109)合成した画像をモニタ14に表示する。(ステップ110)
以上述べたように、本発明によれば、超音波画像に対して最適なリファレンス画像を提供することができ、また、体動などによる位置ずれを補正することができるので、位置合わせのための再調整が不要となる。 The image comparison / extraction unit 12 performs correlation or binarization processing between each of the obtained tomographic images 21 to 24 and the ultrasonic image 40, and obtains a tomographic image closest to the ultrasonic image 40. (Step 106)
The cross-sectional coordinate correction unit 13 calculates the cross-sectional coordinates of the tomographic image closest to the ultrasonic image 40, and corrects the cross-sectional coordinates. (Step 107)
The reference image creation unit 11 reconstructs a tomographic image from the new cross-sectional coordinates and sets it as the reference image 41. (Step 108)
The ultrasonic image 40 and the reference image 41 are combined by the image combining unit 5 (step 109), and the combined image is displayed on the monitor 14. (Step 110)
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an optimal reference image for an ultrasonic image, and it is possible to correct a positional shift due to body movement or the like. Readjustment is not necessary.

本発明の全体を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole this invention. 本発明の探触子と被検体との位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the probe of this invention, and a test subject. 本発明の実施形態1を説明する図である。1 is a diagram for explaining Embodiment 1 of the present invention. FIG. 本発明の実施形態2と実施形態3を説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining Embodiments 2 and 3 of the present invention. 本発明のモニタの表示画面を示す図である。It is a figure which shows the display screen of the monitor of this invention. 本発明の超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the ultrasonic diagnosing device of this invention.

Explanation of symbols

１超音波診断装置
２超音波探触子
３超音波送受信部
４超音波画像作成部
５画像合成部
６画像診断装置
７ボリュームデータ記憶部
８位置センサ
９探触子座標算出部
１０超音波断面座標算出部
１１リファレンス画像作成部
１２画像比較・抽出部
１３断面座標補正部
１４モニタ
１６磁気ソース
１７被検体
１８視線
２０ボリュームデータ
２１，２２，２３，２４断層画像
４０超音波画像 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic diagnostic apparatus 2 Ultrasonic probe 3 Ultrasonic transmission / reception part 4 Ultrasonic image creation part 5 Image composition part 6 Image diagnostic apparatus 7 Volume data storage part 8 Position sensor 9 Probe coordinate calculation part 10 Ultrasonic cross-section coordinate Calculation unit 11 Reference image creation unit 12 Image comparison / extraction unit 13 Cross-sectional coordinate correction unit 14 Monitor 16 Magnetic source 17 Subject 18 Line of sight 20 Volume data 21, 22, 23, 24 Tomographic image 40 Ultrasound image

Claims

In the medical image diagnostic apparatus for obtaining a cross-sectional coordinate of an ultrasonic scan surface of an ultrasonic image by a position sensor and creating and displaying a reference image corresponding to the ultrasonic scan surface from previously acquired volume data,
Image comparison / extraction means for extracting a tomographic image that becomes the reference image closest to the ultrasound image from the volume data around the cross-sectional coordinates of the reference image, and the reference based on the cross-sectional coordinates of the extracted tomographic image A medical image diagnostic apparatus comprising: a cross-sectional coordinate correction unit that corrects an image.