JP2008532608A

JP2008532608A - ３次元超音波潅流画像のボリュームレンダリングシステム及び方法

Info

Publication number: JP2008532608A
Application number: JP2008500308A
Authority: JP
Inventors: ジョージエイブロック−フィッシャー
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2008-08-21
Also published as: CN101138011A; WO2006095289A1; US20080219526A1; EP1861823A1

Abstract

ボリュームレンダリングされる超音波潅流画像において共通の形態学的表徴を簡単に識別するための３次元視覚化技術。この技術は、少なくとも２つの異なる信号処理方法に準じて超音波画像形成システム１００により受信される音響データを処理することを含む。これら方法のうちの１つは潅流に特有のものとされ、これら方法の他のものは、組織に特有のものとされる。これら方法の各々は、個別に処理されるボリューム画像を提供する。ボリュームレンダリングのステップ１４，１６は、ボリューム画像が潅流又は組織に特有の音響データかどうかに基づいているかどうかに応じてボリューム画像の各々に異なるボリュームレンダリング特性を割り当てる。少なくとも２つのボリューム画像を、各ボリューム画像に特定の色を割り当てることによってボリュームレンダリングのステップにおいて区別することもできる。ボリューム画像は、最終的に合成され（１８）、表示される（２０）。

Description

本開示内容は、広く超音波画像形成に関する。特に、本開示内容は、３次元超音波潅流画像をボリュームレンダリングするのためのシステム及び方法に関する。

超音波画像形成の分野では、超音波造影剤（ＵＣＡ；ultrasound contrast agent）の検出に特に最適化された数多くの検出技術がある。これら技術のうちの幾つかは、パルスインバージョン、電力変調、超高調波などを含む。これら超音波検出技術の目標は、超音波フィールドに存在する組織及び血液に対する感応性を抑えながらＵＣＡに特に感応性が高い画像形成検出モードを提供することである。こうした検出技術の主な使用は、冠状動脈疾患を評価する手段として心臓潅流の研究における血液マーカとして用いられながら、ＵＣＡを視覚化することである。

通常の（非コントラスト限定の）超音波画像においては、組織が明るい構造として描かれ、心臓の心室のような血液プールは暗い又は黒い領域として描かれる。

潅流超音波画像において、血液中のＵＣＡの高い濃度のために、心臓の心室は、明るい領域として描かれるが、潅流される心筋は中間レベルのグレーとして描かれる。この結果、心臓の心室（空洞）と周囲の組織との間の画像において低い全コントラストレベルの識別となる。

超音波画像形成の分野における他の現代の技術は、３次元超音波画像形成である。通常は、トランスデューサ素子のマトリクスアレイが、超音波の波を送信し３次元の音響データを受信するために用いられる。この音響データは、心臓の構造の３次元画像のような３次元画像を形成するよう当該技術において知られているようにレンダリングされる。ボリュームレンダリング技術は、組織を部分的に透明に視覚化する場合に用いられ、トランスデューサより遠位の構造の視覚化を可能にする。

しかしながら、患者が造影剤を投与されたところの潅流に特有の超音波画像の３次元のレンダリングされた画像を示す場合には、当該ボリュームレンダリングされた画像における低めの視覚的コントラストレベルは、共通の形態学的表徴を識別することを特に難しくする。したがって、ボリュームレンダリングされた超音波潅流画像における共通の形態学的な表徴を容易に識別するための改善された３次元視覚化技術の必要性がある。また、３次元視覚化技術を行うためのシステムの必要性もある。

本開示内容は、３次元超音波潅流画像をボリュームレンダリングするためのシステム及び方法を提供する。特に、本開示内容は、ボリュームレンダリングされた超音波潅流画像における共通の形態学的な表徴を容易に識別するための改善された３次元視覚化技術を提供する。本開示内容はまた、３次元視覚化技術を実施するためのシステムも提供する。

本開示内容による３次元視覚化技術は、少なくとも２つの異なる信号処理方法による超音波画像形成システムにより受信される音響データを処理することを含む。これら方法のうちの１つは、潅流に特有のものであり、当該方法の他のものはは組織に特有のものである。これら方法の各々は、別個に処理されたボリューム画像を提供する。

ボリュームレンダリングのステップは、当該ボリューム画像が潅流又は組織特有の音響データに基づいているかどうかに応じてボリューム画像の各々に異なるボリュームレンダリング特性を割り当てる。この少なくとも２つのボリューム画像も、各ボリューム画像に特定の色を割り当てることによってボリュームレンダリングステップにおいて区別することができる。例えば、潅流ボリューム画像は、オレンジ色の異なる強度で表すことができるとともに、組織ボリューム画像は、緑色の様々な強度として表すことができる。これらボリューム画像は、最終的に合成画像を形成するように組み合わされる。したがって、本開示内容の方法によれば、組織の表徴は、ユーザによってより明確に認識可能となり、これにより、画像全体の位置及び方向の改善された視覚化を提供するとともに、所望の潅流情報を維持したままとなる。

以下では、本開示内容の様々な実施例を図を参照して説明する。

本開示内容は、３次元超音波潅流画像をボリュームレンダリングするためのシステム及び方法を提供する。特に、本開示内容は、ボリュームレンダリングされた超音波潅流画像において共通の形態学的表徴を容易に識別するための改善された３次元視覚化技術を提供する。本開示内容はまた、図２により示されるフローチャートにより示される３次元視覚化技術を実施するための超音波画像形成システムを提供する。本開示内容の３次元視覚化技術を実施するための超音波画像形成システムは、図１により示され、このシステムは、包括的に参照符号２００により指し示されている。

システム２００は、画像形成ワークステーション２０４に接続される超音波トランスデューサアセンブリ２０２を含む。画像形成ワークステーション２０４は、少なくとも１つのプロセッサ２０６と、ハードドライブやＲＡＭディスクなどのような少なくとも１つの記憶装置２０８とを含む。記憶装置２０８は、超音波トランスデューサ２０２により捕捉された画像データの一時的な長期間の記憶のために用いることができる。超音波画像形成システム２００はまた、ビデオディスプレイ２１０とキーボード２１２及びマウス２１４を含むユーザ入力装置とを備える。当該少なくとも１つのプロセッサ２０６は、本開示内容により３次元視覚化技術を実施するためのプログラマブルな命令のセットを実行するように構成されている。

本開示内容による３次元視覚化技術は、図２により示されるフローチャートにより示される。ステップ１０において、元の音響ボリュームデータセットは、超音波画像形成システム２００により受信又は捕捉され、ステップ１２ａ及び１２ｂにおいて少なくとも２つの異なる信号処理方法に応じて処理される。これら方法のうちの１つは、潅流に特有のものであり、当該方法の他方は、組織に特有のものである。理想的には、組織に特有の方法は、造影剤に対して可能な限り低い感応性のものとされる。なお、別の信号処理は、単一の音響データセットに適用可能である。潅流に特有の方法は、潅流データセットを提供し、組織に特有の方法は、組織データセットを提供する。

ステップ１４及び１６において、潅流データセット及び組織データセットは、ボリューム画像を発生するためにボリュームレンダリングされる。組織データに対するボリュームレンダリングは、モノクロの画像（黒白とするか又は高度若しくは低度の一定の色相の様々な強度とされうる）の様々な強度として現在ではレンダリングされている。先ず、ボリュームレンダリングステップ１２ａ及び１２ｂは、Ｒ・エレベーション・アジマス有極性フォーマット（R-elevation-azimuth polar format）で取り込まれた音響データセットを、観察者に３次元視覚化キューを提供するのに仕える２次元表示に変換する。

この少なくとも２つのボリューム画像も、各ボリューム画像に特定の色を割り当てることによってボリュームレンダリングステップ１２において区別可能である。例えば、潅流ボリューム画像は、オレンジ色の種々の強度で表すことができ、組織ボリューム画像は、緑色の様々な強度で表すことができる。

第２に、ステップ１６ａ及び１６ｂでは、種々のボリュームレンダリング特性（主として色であるが、不透明度、コントラスト、テクスチャ又は当該技術において既に知られているボリュームレンダリングの他に一般に用いられているものといった種々の特性を含みうる）が、当該ボリューム画像が少なくとも１つのプロセッサ２０６により判定されるような潅流又は組織に特有の音響データセットに基づいているかどうかに応じて、ボリューム画像の各々に割り当てられる。

個別に処理されたボリューム画像又はボリュームレンダリングされた音響データセットは、ステップ１８において合成画像を形成するために組み合わされる。ステップ２０において、ボリュームレンダリングされた音響データセットは、ユーザすなわち観察者に表示される。したがって、本開示内容の方法によれば、組織の表徴は、ユーザにより一層明確に認識可能となり、これにより、画像全体の位置及び方向の改善された視覚化を提供し、しかも依然として所望の潅流情報を維持することになる。

上述したように、本開示内容の３次元視覚化技術は、システム２００の少なくとも１つのプロセッサ２０６に当該プログラマブルな命令のセットを実行させることによって本開示内容のシステム２００により実施される。当該プログラマブルな命令のセットは、少なくとも１つの記憶装置２０８内に及び／又はＣＤ、３．５インチディスケット、ハードドライブなどのコンピュータ読み取り可能な媒体に記憶可能であり、少なくとも１つのプロセッサ２０６により実行されることができるものと考えられる。

本開示内容の説明した実施例は、限定するものではなく例示するものであり、本開示内容のあらゆる実施例を表すことを意図したものではない。様々な変更や変形は、文字通りにも、法律上認められる等価形態においても、添付の請求項に記載の開示内容の主旨又は範囲を逸脱することなく行うことができるものである。

本開示内容の方法を実行することの可能な本開示内容による超音波画像形成システムを示す図。本開示内容による方法のステップを示すフローチャート。

Claims

ボリュームレンダリングされる画像における共通の形態学的な表徴の改善される視覚化のための方法であって、
受信した音響データを少なくとも２つの異なる信号処理方法に準じて処理し、その際に、前記少なくとも２つの異なる信号処理方法の各々が個別に処理されるボリューム画像を提供するようにしたステップと、
別々に処理された音響データに応じて異なるボリュームレンダリング特性を前記ボリューム画像の各々に割り当てるステップを有して、前記ボリューム画像をボリュームレンダリングするステップと、
前記ボリュームレンダリングされた画像を合成し合成画像を形成し、その際に、前記ボリュームレンダリングされた画像における共通の形態学的な表徴の改善された視覚化を有するようにしたステップと、
を有する方法。
請求項１に記載の方法であって、前記少なくとも２つの異なる信号処理方法のうちの１つの方法は、潅流に特有のものであり、前記少なくとも２つの異なる信号処理方法のうちの他の方法は、組織に特有のものである、方法。
請求項１又は２に記載の方法であって、前記２つの異なる信号処理方法は、音響データの単一の元のセットに対して行われる、方法。
請求項１に記載の方法であって、前記ボリュームレンダリングのステップは、モノクロ画像の各強度を変化させるステップをさらに有する、方法。
請求項１に記載の方法であって、前記ボリュームレンダリングのステップは、各ボリューム画像に特定の色を割り当てることにより前記ボリューム画像を区別するステップをさらに有する、方法。
請求項１に記載の方法であって、前記方法は、超音波画像形成システムによって行われる、方法。
ボリュームレンダリングされる画像において共通の形態学的な表徴を識別するためのシステムであって、
受信した音響データを少なくとも２つの異なる信号処理方法に準じて処理し、その際に、前記少なくとも２つの異なる信号処理方法の各々が個別に処理されるボリューム画像を提供するようにした手段と、
当該個別に処理された音響データに応じて合成画像のボリューム画像の各々に異なるボリュームレンダリング特性を割り当てる手段を有する、前記ボリューム画像をボリュームレンダリングする手段と、
前記ボリュームレンダリングされた画像において共通の形態学的な表徴を識別するために合成画像を形成するよう当該個別に処理されたボリューム画像を合成する手段と、
を有するシステム。
請求項７に記載のシステムであって、前記少なくとも２つの異なる信号処理方法のうちの１つの方法は、潅流に特有のものであり、前記少なくとも２つの異なる信号処理方法のうちの他の方法は、組織に特有のものである、システム。
請求項７に記載のシステムであって、前記少なくとも２つの異なる信号処理方法のうちの１つの方法は、潅流に特有のものであり、前記少なくとも２つの異なる信号処理方法のうちの他の方法は、組織に特有のものである、システム。
請求項７に記載のシステムであって、前記ボリュームレンダリングする手段は、モノクロ画像の各強度を変化させる手段をさらに有する、システム。
請求項７に記載のシステムであって、前記ボリュームレンダリングする手段は、各ボリューム画像に特定の色を割り当てることによって前記ボリューム画像を区別する手段をさらに有する、システム。
ボリュームレンダリングされる画像において共通の形態学的な表徴を識別するための方法を行うための少なくとも１つのプロセッサにより実行されるプログラマブルな命令のセットを記憶するコンピュータ読取可能な媒体であって、当該方法は、
受信した音響データを少なくとも２つの異なる信号処理方法に準じて処理し、その際に、前記少なくとも２つの異なる信号処理方法の各々が個別に処理されるボリューム画像を提供するようにしたステップと、
当該個別に処理された音響データに応じてボリューム画像の各々に異なるボリュームレンダリング特性を割り当てるステップを有して、前記ボリューム画像をボリュームレンダリングするステップと、
前記ボリュームレンダリングされた画像における共通の形態学的な表徴の改善された視覚化を奏する形で合成画像を形成するよう当該ボリュームレンダリングされた画像を合成するステップと、
を有する、
媒体。
請求項１２に記載のコンピュータ読取可能な媒体であって、前記少なくとも２つの異なる信号処理方法のうちの１つの方法は、潅流に特有のものであり、前記少なくとも２つの異なる信号処理方法のうちの他の方法は、組織に特有のものである、媒体。
請求項１２に記載のコンピュータ読取可能な媒体であって、前記ボリュームレンダリングするステップは、モノクロ画像の各強度を変化させるステップをさらに有する、媒体。
請求項１２に記載のコンピュータ読取可能な媒体であって、前記ボリュームレンダリングするステップは、各ボリューム画像に特定の色を割り当てることによって前記ボリューム画像を区別するステップをさらに有する、媒体。
請求項１２に記載のコンピュータ読取可能な媒体であって、前記少なくとも１つのプロセッサは、超音波画像形成システム内にある、媒体。