JP2011062404A - Ultrasonic diagnosis device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reconstruction process with reduced distortion of motion related to a target tissue. <P>SOLUTION: A reference image searching part 26 searches for a plurality of reference images at an interval of a virtual period from data of a plurality of tomographic images stored in a previous memory 14. The virtual period is set by a virtual period setting part 24. A reconstruction processing part 20 carries out a reconstruction process to take each of a plurality of reference images for a unit of division, divide the data of a plurality of tomographic images to a plurality of groups of images, and extract data of a plurality of tomographic images which periodically correspond to each other from each of the plurality of groups of images. A reference image forming part 30 forms a reference image based on a line of images after the reconstruction process. The virtual period setting part 24 corrects the virtual period in accordance with indication from a user who refers to the reference image. Correction of the virtual period and evaluation of distortion using the reference image are repeated to adjust the virtual period for reducing distortion. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、周期的に運動する対象組織の表示画像を形成する超音波診断装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that forms a display image of a target tissue that moves periodically.

心臓などの運動を伴う組織の三次元超音波画像を形成する超音波診断装置が知られている。例えば、三次元空間内において超音波ビームをスキャン(走査)して三次元空間内からエコーデータを収集し、収集したエコーデータに基づいて三次元超音波画像を形成してリアルタイム表示する技術が知られている。但し、リアルタイム表示の場合には、スキャンレートとビーム密度とビーム範囲が互いにトレードオフの関係になるという原理的な制約がある。   2. Description of the Related Art An ultrasonic diagnostic apparatus that forms a three-dimensional ultrasonic image of a tissue that accompanies motion such as the heart is known. For example, there is a technology that scans an ultrasonic beam in a three-dimensional space, collects echo data from the three-dimensional space, forms a three-dimensional ultrasonic image based on the collected echo data, and displays it in real time. It has been. However, in the case of real-time display, there is a principle restriction that the scan rate, the beam density, and the beam range are in a trade-off relationship with each other.

三次元超音波画像のリアルタイム表示における原理的な制約を回避するための技術も提案されている。例えば、特許文献1には、心電信号などに同期させて三次元空間内において走査面を少しずつ移動させながら、走査面の各位置において複数の時相に亘って複数の断層画像データを収集し、収集された複数の断層画像データを並べ替えて再構成して三次元画像データを形成する技術(再構成処理)が記載されている。また、特許文献2には、心電信号を利用せずに、一定の時間間隔ごとに複数の断層画像データを抽出して再構成する技術が記載されている。   Techniques for avoiding the fundamental limitations in real-time display of 3D ultrasound images have also been proposed. For example, Patent Document 1 collects a plurality of tomographic image data over a plurality of time phases at each position on the scanning plane while moving the scanning plane little by little in the three-dimensional space in synchronization with an electrocardiogram signal or the like. A technique (reconstruction processing) is described in which a plurality of collected tomographic image data is rearranged and reconstructed to form three-dimensional image data. Further, Patent Document 2 describes a technique for extracting and reconstructing a plurality of tomographic image data at regular time intervals without using an electrocardiogram signal.

上述した再構成処理では、断層画像データを並べ替える際の時間間隔が心臓などの対象組織の運動に関する周期に一致していることが望ましい。仮に、この時間間隔が運動に関する周期からずれてしまうと、再構成により得られた動画像内において、心臓などの対象組織がゆがんで運動するように見えてしまう。   In the reconstruction process described above, it is desirable that the time interval for rearranging the tomographic image data coincides with the period related to the motion of the target tissue such as the heart. If this time interval deviates from the period related to the movement, the target tissue such as the heart appears to be distorted and moved in the moving image obtained by the reconstruction.

特許第3537594号公報Japanese Patent No. 3537594 特開2005−74225号公報JP 2005-74225 A

上述した背景技術に鑑み、本願の発明者は、再構成処理により超音波画像を形成する技術について研究開発を重ねてきた。特に、再構成処理により得られる超音波画像の信頼性を高める技術に注目した。   In view of the background art described above, the inventor of the present application has repeatedly researched and developed a technique for forming an ultrasonic image by reconstruction processing. In particular, attention was paid to a technique for improving the reliability of ultrasonic images obtained by reconstruction processing.

本発明は、その研究開発の過程において成されたものであり、その目的は、対象組織に関する運動のゆがみを低減した再構成処理を実現することにある。   The present invention has been made in the course of research and development, and an object of the present invention is to realize a reconstruction process with reduced movement distortion related to a target tissue.

上記目的にかなう好適な超音波診断装置は、周期的に運動する対象組織を含む三次元空間に対して超音波を送受するプローブと、前記運動の複数の周期に亘って走査面を移動させつつ前記三次元空間内で複数の走査面を形成するようにプローブを制御する送受信制御部と、前記複数の走査面に対応した複数の画像で構成される画像列から、対象組織に関する運動の仮想周期に対応した間隔で複数の基準画像を探索する基準画像探索部と、前記複数の基準画像の各々を分割単位として前記画像列を複数の画像群に分割し、複数の画像群の各々から互いに周期的に対応した画像を抽出することにより、前記画像列を並べ替えて再構成画像列を得る再構成処理部と、前記再構成画像列に基づいて、運動に伴う対象組織の形態の時間変化を示した参照画像を形成する参照画像形成部と、前記参照画像を参照したユーザからの指示に応じて前記仮想周期を修正して修正仮想周期を設定する仮想周期設定部と、前記修正仮想周期に基づいて探索された前記複数の基準画像を利用して得られる前記再構成画像列に基づいて対象組織の再構成画像を形成する再構成画像形成部と、を有することを特徴とする。   An ultrasonic diagnostic apparatus suitable for the above object includes a probe that transmits and receives ultrasonic waves to and from a three-dimensional space including a target tissue that moves periodically, and a scanning plane that moves over a plurality of cycles of the movement. A virtual period of motion related to a target tissue from a transmission / reception control unit that controls a probe so as to form a plurality of scanning planes in the three-dimensional space, and an image sequence composed of a plurality of images corresponding to the plurality of scanning planes A reference image search unit that searches for a plurality of reference images at intervals corresponding to each of the plurality of reference images, and the image sequence is divided into a plurality of image groups with each of the plurality of reference images as a division unit. A reconstructing processing unit that rearranges the image sequence to obtain a reconstructed image sequence by extracting the corresponding image, and based on the reconstructed image sequence, the time change of the form of the target tissue accompanying exercise Reference shown A reference image forming unit that forms an image, a virtual cycle setting unit that sets the modified virtual cycle by modifying the virtual cycle in accordance with an instruction from a user who refers to the reference image, and a search based on the modified virtual cycle And a reconstructed image forming unit that forms a reconstructed image of a target tissue based on the reconstructed image sequence obtained by using the plurality of reference images.

望ましい具体例において、前記参照画像形成部は、前記参照画像として、前記走査面と交わる平面に対応した断層参照画像を形成することを特徴とする。   In a preferred specific example, the reference image forming unit forms a tomographic reference image corresponding to a plane intersecting the scanning plane as the reference image.

望ましい具体例において、前記参照画像形成部は、対象組織の拡張部位と縮小部位を互いに異なる表示態様で示した断層参照画像を形成することを特徴とする。   In a preferred specific example, the reference image forming unit forms a tomographic reference image in which the expanded portion and the reduced portion of the target tissue are displayed in different display modes.

望ましい具体例において、前記超音波診断装置は、互いに異なる時相の前記再構成画像列から同一の位置に対応した複数の画像を抽出し、抽出された画像間の差分値を算出する画像評価部を有する、ことを特徴とする。   In a desirable specific example, the ultrasonic diagnostic apparatus extracts a plurality of images corresponding to the same position from the reconstructed image sequence having different time phases, and calculates a difference value between the extracted images. It is characterized by having.

望ましい具体例において、前記基準画像探索部は、前記画像列を構成する複数の画像の各々に対応した相互差分値に基づいて、最大の相互差分値に対応した一つの画像を代表基準画像とし、その代表基準画像を起点として、極大の相互差分値に対応した複数の画像の中から、前記修正仮想周期だけ離れた位置に最も近い画像を次々に探索し、前記複数の基準画像とする、ことを特徴とする。   In a preferred embodiment, the reference image search unit sets one image corresponding to the maximum mutual difference value as a representative reference image based on the mutual difference value corresponding to each of the plurality of images constituting the image sequence, Starting from the representative reference image as a starting point, from among a plurality of images corresponding to the maximum mutual difference value, the image closest to the position separated by the corrected virtual period is searched one after another, and the plurality of reference images are used. It is characterized by.

本発明により、対象組織に関する運動のゆがみを低減した再構成処理が実現される。   According to the present invention, reconstruction processing with reduced motion distortion related to the target tissue is realized.

本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成を示す図である。1 is a diagram illustrating an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus that is preferable in the practice of the present invention. 本実施形態における三次元的な走査を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the three-dimensional scanning in this embodiment. 断面差分値の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of a cross-sectional difference value. 再構成処理部による処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process by a reconstruction process part. 再構成処理部による別の好適な処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another suitable process by a reconstruction process part. 参照画像として形成される対象組織の断層画像を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the tomographic image of the target tissue formed as a reference image. 参照画像内における対象組織の表示態様を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the display mode of the object structure | tissue in a reference image. ゆがみを低減した再構成処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the reconstruction process which reduced distortion. 基準画像の位置の補正を説明するための図である。It is a figure for demonstrating correction | amendment of the position of a reference | standard image.

以下に本発明の好適な実施形態を説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.

図1は、本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成を示す図である。プローブ10は、対象組織を含む三次元空間内において超音波を送受する。プローブ10は、各々が超音波を送受する複数の振動素子を備えており、複数の振動素子がビームフォーマ12によって送信制御されて送信ビームが形成される。また、複数の振動素子が対象組織から反射された超音波を受波し、これにより得られた信号がビームフォーマ12へ出力され、ビームフォーマ12が受信ビームを形成する。   FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus suitable for implementing the present invention. The probe 10 transmits and receives ultrasonic waves in a three-dimensional space including the target tissue. The probe 10 includes a plurality of vibration elements each of which transmits / receives an ultrasonic wave, and transmission of the plurality of vibration elements is controlled by the beam former 12 to form a transmission beam. Further, the plurality of vibration elements receive the ultrasonic waves reflected from the target tissue, and signals obtained thereby are output to the beam former 12, and the beam former 12 forms a reception beam.

本実施形態のプローブ10は、超音波ビーム(送信ビームと受信ビーム)を三次元空間内において走査して立体的にエコーデータを収集する3Dプローブである。例えば、一次元的に配列された複数の振動素子(1Dアレイ振動子)によって電子的に形成される走査面を機械的に動かすことにより超音波ビームが三次元的に走査される。また、二次元的に配列された複数の振動素子(2Dアレイ振動子)を電子的に制御して超音波ビームを三次元的に走査してもよい。   The probe 10 of the present embodiment is a 3D probe that collects echo data three-dimensionally by scanning an ultrasonic beam (a transmission beam and a reception beam) in a three-dimensional space. For example, the ultrasonic beam is scanned three-dimensionally by mechanically moving a scanning surface formed electronically by a plurality of vibration elements (1D array transducers) arranged one-dimensionally. Alternatively, the ultrasonic beam may be scanned three-dimensionally by electronically controlling a plurality of vibration elements (2D array transducers) arranged two-dimensionally.

ビームフォーマ12は、プローブ10が備える複数の振動素子の各々に対応した送信信号を供給することにより超音波の送信ビームを形成する。また、ビームフォーマ12は、プローブ10が備える複数の振動素子の各々から得られる受信信号に対して整相加算処理などを施すことにより超音波の受信ビームを形成し、受信ビームに沿って得られるエコーデータを出力する。本実施形態において、対象組織は、周期的に運動する組織であり、例えば胎児の心臓などである。   The beam former 12 forms an ultrasonic transmission beam by supplying a transmission signal corresponding to each of a plurality of vibration elements included in the probe 10. In addition, the beam former 12 forms an ultrasonic reception beam by performing a phasing addition process or the like on a reception signal obtained from each of a plurality of vibration elements included in the probe 10, and is obtained along the reception beam. Output echo data. In the present embodiment, the target tissue is a periodically moving tissue, such as a fetal heart.

図2は、本実施形態における三次元的な走査を説明するための図である。図2において対象組織を含む三次元空間はXYZ直交座標系で表現されている。本実施形態では、XY平面に対してほぼ平行となるように走査面Sが形成され、その走査面SをZ軸方向にゆっくりと移動させつつ、Z軸方向に沿って複数の走査面Sが形成される。走査面Sは、胎児の心臓などの周期的な運動に関する複数の周期に亘って、例えば約8秒で約20心拍を含む期間に亘って、Z軸方向にゆっくりと移動する。   FIG. 2 is a diagram for explaining three-dimensional scanning in the present embodiment. In FIG. 2, the three-dimensional space including the target tissue is expressed in an XYZ orthogonal coordinate system. In the present embodiment, the scanning surface S is formed so as to be substantially parallel to the XY plane, and a plurality of scanning surfaces S are formed along the Z-axis direction while slowly moving the scanning surface S in the Z-axis direction. It is formed. The scanning plane S moves slowly in the Z-axis direction over a plurality of periods related to periodic movements such as the fetal heart, for example, over a period including about 20 heartbeats in about 8 seconds.

図1に戻り、胎児の心拍の複数の周期に亘ってZ軸方向に沿って複数の走査面が形成されると、各走査面ごとに断層画像データが収集され、複数の走査面に対応した複数の断層画像データが次々に前メモリ14に記憶される。   Returning to FIG. 1, when a plurality of scanning planes are formed along the Z-axis direction over a plurality of periods of the fetal heartbeat, tomographic image data is collected for each scanning plane and corresponds to the plurality of scanning planes. A plurality of tomographic image data is sequentially stored in the previous memory 14.

エラー判定部16は、前メモリ14に記憶された複数の断層画像データから得られる画像間の差分量に基づいて、複数の断層画像データが良好か否かを判定する。例えば胎児や母体やプローブの動きにより画像内で胎児の心臓が大きく動いてしまい、良好な画像が得られない可能性がある。そこで、エラー判定部16は、診断のための良好な画像が得られるか否かを判定する。その判定にあたって、エラー判定部16は、次式で定義される断面差分値を利用する。   The error determination unit 16 determines whether or not the plurality of tomographic image data is good based on the difference amount between the images obtained from the plurality of tomographic image data stored in the previous memory 14. For example, the fetal heart may move greatly in the image due to the movement of the fetus, mother or probe, and a good image may not be obtained. Therefore, the error determination unit 16 determines whether a good image for diagnosis is obtained. In the determination, the error determination unit 16 uses a cross-sectional difference value defined by the following equation.

Figure 2011062404
Figure 2011062404

数1式におけるx,y,zは、図2のXYZ直交座標系における各軸上の座標値でありpは断層画像データ内の各座標に対応した画素値である。数1式により、Z軸方向に隣接する2つの断層画像データ間の差分値が算出される。   X, y, and z in Equation 1 are coordinate values on each axis in the XYZ orthogonal coordinate system of FIG. 2, and p is a pixel value corresponding to each coordinate in the tomographic image data. The difference value between two pieces of tomographic image data adjacent in the Z-axis direction is calculated by Equation (1).

図3は、断面差分値の変化を示す図であり、図3の横軸は、各断層画像データの位置を示している。つまり、図3の横軸は、各走査面の位置と各走査面が得られた時間に対応しており、図2のZ軸(時間の経過に伴う位置の変化方向)に対応している。   FIG. 3 is a diagram showing changes in cross-sectional difference values, and the horizontal axis of FIG. 3 shows the position of each tomographic image data. That is, the horizontal axis in FIG. 3 corresponds to the position of each scanning plane and the time at which each scanning plane is obtained, and corresponds to the Z axis in FIG. 2 (the direction of change in position over time). .

胎児の心臓が大きく移動してしまうことが無ければ、隣接する断層画像データは互いに似たものとなり、数1式により得られる差分値は比較的小さくなる。一方、例えば胎児自身の動き、母体の呼吸動作、プローブの位置の大きなずれなどがあると、断層画像内において胎児の心臓が大きく動いてしまい、隣接する断層画像データ間の差分値が比較的大きくなる。そこで、エラー判定部16は、断面差分値が所定の閾値を超えた場合に、画像内において心臓が大きくずれてしまったと判断する。   If the fetal heart does not move significantly, the adjacent tomographic image data will be similar to each other, and the difference value obtained from Equation 1 will be relatively small. On the other hand, for example, if there is a movement of the fetus itself, the mother's breathing movement, a large displacement of the probe position, the fetal heart moves greatly in the tomographic image, and the difference value between adjacent tomographic image data is relatively large. Become. Therefore, the error determination unit 16 determines that the heart has greatly shifted in the image when the cross-sectional difference value exceeds a predetermined threshold value.

図1に戻り、エラー判定部16により心臓が大きくずれてしまったと判断されると、制御部40は、例えば、ビームフォーマ12などを制御して、断層画像データの収集を中止させる。なお、制御部40は、図1内の各部を集中的に制御しており、例えば、エラー判定部16によりエラーであると判断された場合に、エラーである旨を示す表示や警告などを表示部30に表示させてもよい。エラー判定部16によりエラーの判定が成されなければ、前メモリ14に記憶された複数の断層画像データに基づいて、後述する処理が実行される。   Returning to FIG. 1, when the error determination unit 16 determines that the heart has greatly shifted, the control unit 40 controls, for example, the beamformer 12 to stop collecting tomographic image data. Note that the control unit 40 controls each unit in FIG. 1 in a concentrated manner. For example, when the error determination unit 16 determines that an error has occurred, a display or a warning indicating an error is displayed. You may display on the part 30. If the error determination unit 16 does not determine an error, a process to be described later is executed based on a plurality of tomographic image data stored in the previous memory 14.

基準画像探索部26は、前メモリ14に記憶された複数の断層画像データの中から、対象組織に関する運動の周期に対応した仮想周期の間隔で複数の基準画像を探索する。仮想周期は、仮想周期設定部24により設定される。   The reference image search unit 26 searches the plurality of tomographic image data stored in the previous memory 14 for a plurality of reference images at virtual cycle intervals corresponding to the motion cycle related to the target tissue. The virtual period is set by the virtual period setting unit 24.

複数の基準画像が探索されると、再構成処理部20は、複数の基準画像の各々を分割の単位とすることにより、前メモリ14に記憶された複数の断層画像データを複数の画像群に分割し、複数の画像群の各々から互いに周期的に対応した複数の断層画像データを抽出することにより、再構成処理(再構築処理)を実現する。再構成処理部20は、前メモリ14に記憶された複数の断層画像データを再構成して後メモリ28に記憶する。   When a plurality of reference images are searched, the reconstruction processing unit 20 sets the plurality of tomographic image data stored in the previous memory 14 to a plurality of image groups by using each of the plurality of reference images as a unit of division. Reconstruction processing (reconstruction processing) is realized by dividing and extracting a plurality of tomographic image data periodically corresponding to each other from each of a plurality of image groups. The reconstruction processing unit 20 reconstructs a plurality of tomographic image data stored in the previous memory 14 and stores it in the rear memory 28.

図4は、再構成処理部20による処理を説明するための図であり、図4には、前メモリ14に記憶されるデータと後メモリ28に記憶されるデータの対応関係が示されている。図4において、「断層画像Zn(n=1,2,3,・・・,60)」は、Z軸(図2参照)上における座標Znの位置の断層画像データを意味している。   FIG. 4 is a diagram for explaining processing by the reconstruction processing unit 20. FIG. 4 shows a correspondence relationship between data stored in the front memory 14 and data stored in the rear memory 28. . In FIG. 4, “tomographic image Zn (n = 1, 2, 3,..., 60)” means tomographic image data at the position of the coordinate Zn on the Z axis (see FIG. 2).

前メモリ14には、Z軸方向に沿って次々に形成される複数の走査面に対応した複数の断層画像データが形成された順に記憶されている。つまり、前メモリ14には、いくつかの断層画像に続いて、断層画像Z1,断層画像Z2,・・・,断層画像Z60,・・・の順に複数の断層画像データからなる画像列が記憶されている。   The previous memory 14 stores a plurality of tomographic image data corresponding to a plurality of scan planes formed one after another along the Z-axis direction. That is, the previous memory 14 stores an image sequence including a plurality of tomographic image data in the order of tomographic images Z1, tomographic images Z2,..., Tomographic images Z60,. ing.

再構成処理部20は、複数の基準画像の各々を分割の単位とすることにより、前メモリ14に記憶された複数の断層画像データを複数の画像群に分割する。そして、複数の画像群の各々から、互いに周期的に対応した複数の断層画像データが抽出される。   The reconstruction processing unit 20 divides the plurality of tomographic image data stored in the previous memory 14 into a plurality of image groups by using each of the plurality of reference images as a unit of division. Then, a plurality of tomographic image data periodically corresponding to each other is extracted from each of the plurality of image groups.

図4において、断層画像Z1,断層画像Z15,・・・,断層画像Z51が基準画像探索部26により探索された複数の基準画像である。再構成処理部20は、互いに周期的に対応した複数の断層画像データとして、まず、基準画像である断層画像Z1,断層画像Z15,・・・,断層画像Z51を抽出する。そして、抽出された断層画像Z1,断層画像Z15,・・・,断層画像Z51が一つのデータブロックとなって後メモリ28内に記憶される。   In FIG. 4, the tomographic image Z1, the tomographic image Z15,..., The tomographic image Z51 are a plurality of reference images searched by the reference image search unit 26. The reconstruction processing unit 20 first extracts a tomographic image Z1, a tomographic image Z15,..., A tomographic image Z51, which are reference images, as a plurality of tomographic image data periodically corresponding to each other. Then, the extracted tomographic image Z1, tomographic image Z15,..., Tomographic image Z51 are stored in the rear memory 28 as one data block.

次に、再構成処理部20は、互いに周期的に対応した複数の断層画像データとして、複数の基準画像の各々に対してZ軸方向の正方向に隣接する複数の断層画像を抽出する。つまり、断層画像Z2,断層画像Z16,・・・,断層画像Z52が抽出され、これらが一つのデータブロックとなって後メモリ28内に記憶される。   Next, the reconstruction processing unit 20 extracts a plurality of tomographic images adjacent in the positive direction of the Z-axis direction to each of the plurality of reference images as a plurality of tomographic image data periodically corresponding to each other. That is, the tomographic image Z2, the tomographic image Z16,..., And the tomographic image Z52 are extracted and stored in the rear memory 28 as one data block.

さらに、再構成処理部20は、断層画像Z2,断層画像Z16,・・・,断層画像Z52の各々に対してZ軸方向の正方向に隣接する複数の断層画像を抽出する。こうして、複数の基準画像の各々を起点として、互いに周期的に対応した複数の断層画像のデータブロックが次々に抽出されて、後メモリ28内に記憶される。   Furthermore, the reconstruction processing unit 20 extracts a plurality of tomographic images adjacent to each of the tomographic image Z2, the tomographic image Z16,. In this way, data blocks of a plurality of tomographic images periodically corresponding to each other from each of the plurality of reference images are sequentially extracted and stored in the rear memory 28.

なお、上述した再構成処理において、前メモリ14に記憶された複数の断層画像の中で再構成処理に利用されない断層画像があってもよい。例えば、前メモリ14の中の断層画像Z10と断層画像Z15の間の断層画像(Z11〜Z14)などが再構成処理に利用されなくてもよい。   In the reconstruction process described above, there may be a tomographic image that is not used for the reconstruction process among a plurality of tomographic images stored in the previous memory 14. For example, the tomographic images (Z11 to Z14) between the tomographic image Z10 and the tomographic image Z15 in the previous memory 14 may not be used for the reconstruction process.

こうして、上述した再構成処理により、後メモリ28内に、複数のデータブロックが形成される。例えば、断層画像Z1,断層画像Z15,・・・,断層画像Z51が一つのデータブロックとなり、断層画像Z2,断層画像Z16,・・・,断層画像Z52が次の一つのデータブロックとなる。なお、図4に示す例においては、基準画像に対応したデータブロックを複数のデータブロックの先頭としているが、基準画像に対応したデータブロックを中心として、複数のデータブロックを形成してもよい。   Thus, a plurality of data blocks are formed in the rear memory 28 by the above-described reconstruction process. For example, the tomographic image Z1, the tomographic image Z15,..., And the tomographic image Z51 become one data block, and the tomographic image Z2, the tomographic image Z16,. In the example shown in FIG. 4, the data block corresponding to the reference image is the head of the plurality of data blocks. However, a plurality of data blocks may be formed around the data block corresponding to the reference image.

図5は、再構成処理部20による別の好適な処理を説明するための図であり、図4と同様に、図5には、前メモリ14に記憶されるデータと後メモリ28に記憶されるデータの対応関係が示されている。   FIG. 5 is a diagram for explaining another suitable process by the reconstruction processing unit 20. Like FIG. 4, FIG. 5 shows data stored in the front memory 14 and stored in the rear memory 28. Correspondences between data are shown.

図5に示す例においても、再構成処理部20は、複数の基準画像の各々を分割の単位とすることにより、前メモリ14に記憶された複数の断層画像データを複数の画像群に分割する。その際、データブロック数をeとした場合に、各基準画像の位置を中心として各基準画像からZ軸の負方向へe/2枚の断層画像とZ軸の正方向へe/2枚の断層画像とを一つの画像群とする。   Also in the example illustrated in FIG. 5, the reconstruction processing unit 20 divides a plurality of tomographic image data stored in the previous memory 14 into a plurality of image groups by using each of the plurality of reference images as a unit of division. . At that time, when the number of data blocks is e, e / 2 tomographic images in the negative direction of the Z-axis and e / 2 sheets in the positive direction of the Z-axis from each reference image around the position of each reference image. A tomographic image is defined as one image group.

例えば、図5に示す前メモリ14内において、基準画像である断層画像Z15を中心として、Z軸の負方向にあるe/2枚の断層画像Z14,断層画像Z13,・・・と、Z軸の正方向にあるe/2枚の断層画像Z16,断層画像Z17,・・・と、により、断層画像Z15を中心としたe枚の断層画像からなる画像群が形成される。同様に、基準画像である断層画像Z32を中心としたe枚の断層画像からなる画像群が形成され、基準画像である断層画像Z51を中心としたe枚の断層画像からなる画像群が形成される。   For example, in the previous memory 14 shown in FIG. 5, e / 2 tomographic images Z14, tomographic images Z13,... In the negative direction of the Z axis centered on the tomographic image Z15 that is the reference image, and the Z axis The e / 2 tomographic images Z16, tomographic images Z17,... In the positive direction form an image group including e tomographic images centered on the tomographic image Z15. Similarly, an image group composed of e tomographic images centered on the tomographic image Z32 that is the reference image is formed, and an image group composed of e sheet tomographic images centered on the tomographic image Z51 that is the reference image. The

そして、図5に示す例においても、複数の画像群の各々から、互いに周期的に対応した複数の断層画像データが抽出される。つまり、再構成処理部20は、各画像群の各々から、まず、Z軸上において最も小さい位置にある断層画像を抽出して一つのデータブロックとし、次に、Z軸上において2番目に小さい位置にある断層画像を抽出して一つのデータブロックとする。この抽出処理をZ軸上において最も小さい位置から順に最も大きい位置まで続けることにより、総数e個のデータブロックが後メモリ28内に形成される。   Also in the example shown in FIG. 5, a plurality of tomographic image data periodically corresponding to each other is extracted from each of the plurality of image groups. That is, the reconstruction processing unit 20 first extracts a tomographic image at the smallest position on the Z axis from each of the image groups to form one data block, and then the second smallest on the Z axis. A tomographic image at a position is extracted to form one data block. By continuing this extraction process from the smallest position to the largest position on the Z axis, a total of e data blocks are formed in the rear memory 28.

図5には、総数e個のうちの3個のデータブロックが図示されている。つまり、各々が基準画像の一つ前にある断層画像Z14,断層画像31,・・・,断層画像50で構成されるデータブロックと、基準画像である断層画像Z15,断層画像32,・・・,断層画像51で構成されるデータブロックと、各々が基準画像の一つ後にある断層画像Z16,断層画像33,・・・,断層画像52で構成されるデータブロックが図示されている。   FIG. 5 shows three data blocks out of the total number e. That is, a data block composed of a tomographic image Z14, a tomographic image 31,..., A tomographic image 50 each preceding the reference image, and a tomographic image Z15, a tomographic image 32,. , A data block composed of a tomographic image 51, and a data block composed of a tomographic image Z16, a tomographic image 33,.

このように、図5の例においては、複数の基準画像の各々を中心として、互いに周期的に対応した複数の断層画像のデータブロックが次々に抽出されて、後メモリ28内に記憶される。   As described above, in the example of FIG. 5, data blocks of a plurality of tomographic images periodically corresponding to each other around each of the plurality of reference images are sequentially extracted and stored in the rear memory 28.

なお、図5に示す例では、各基準画像の位置を中心として各基準画像からZ軸の負方向へe/2枚の断層画像とZ軸の正方向へe/2枚の断層画像とを一つの画像群としているが、各基準画像の位置を中心からずらして一つの画像群を形成してもよい。つまり、各基準画像に対してその前後に異なる枚数の断層画像を加えて一つの画像群を形成してもよい。この場合、後メモリ28内において、基準画像に対応したデータブロックが全データブロックの中心からずれることになる。   In the example shown in FIG. 5, e / 2 tomographic images in the negative direction of the Z axis and e / 2 tomographic images in the positive direction of the Z axis are centered on the position of each reference image. Although one image group is provided, one image group may be formed by shifting the position of each reference image from the center. That is, one image group may be formed by adding different numbers of tomographic images before and after each reference image. In this case, in the rear memory 28, the data block corresponding to the reference image is shifted from the center of all the data blocks.

図1に戻り、参照画像形成部30は、後メモリ28に記憶された再構成処理後の画像列に基づいて、運動に伴う対象組織の形態の時間変化を示した参照画像を形成する。参照画像形成部30は、参照画像として、走査面に直交する平面による対象組織の断層画像を形成し、さらに、その断層画像内において対象組織の拡張部位と縮小部位を互いに異なる表示態様で表示する。   Returning to FIG. 1, the reference image forming unit 30 forms a reference image showing a temporal change in the form of the target tissue accompanying exercise based on the image sequence after the reconstruction process stored in the post-memory 28. The reference image forming unit 30 forms a tomographic image of the target tissue as a reference image on a plane orthogonal to the scanning plane, and further displays the expanded portion and the reduced portion of the target tissue in the tomographic images in different display modes. .

図6は、参照画像として形成される対象組織の断層画像を説明するための図である。図6(I)には、再構成処理後の画像列に含まれる複数の断層画像Srが図示されている。図6(I)のXYZ座標系は、再構成処理前の図2のXYZ座標系に対応している。図2に示す複数の走査面Sに対応した複数の断層画像から、再構成処理により、互いに周期的に対応した図6の複数の断層画像Srが抽出される。これら複数の断層画像Srは、例えば、図4に示す後メモリ28に記憶された断層画像Z1,断層画像Z15,・・・,断層画像Z51であり、これら複数の断層画像Srがある時相(例えば時相T1)の再構成画像となる。   FIG. 6 is a diagram for explaining a tomographic image of a target tissue formed as a reference image. FIG. 6I shows a plurality of tomographic images Sr included in the image sequence after the reconstruction process. The XYZ coordinate system in FIG. 6I corresponds to the XYZ coordinate system in FIG. 2 before reconstruction processing. A plurality of tomographic images Sr shown in FIG. 6 corresponding to each other periodically are extracted from the plurality of tomographic images corresponding to the plurality of scanning planes S shown in FIG. These tomographic images Sr are, for example, a tomographic image Z1, a tomographic image Z15,..., A tomographic image Z51 stored in the rear memory 28 shown in FIG. For example, it becomes a reconstructed image of time phase T1).

参照画像形成部30は、複数の断層画像Srにより構成される再構成画像に対して平面R1または平面R2を設定する。平面R1は、YZ平面に対して平行な面であり、断層画像Sr(走査面)に対して直交する。また、平面R2は、ZX平面に対して平行な面であり、断層画像Sr(走査面)に対して直交する。平面R1と平面R2は、対象組織の中央部分を含むように設定されることが望ましい。例えば、ユーザが再構成後の表示画像を見ながらその表示画像内に平面R1または平面R2の位置を指定してもよいし、参照画像形成部30が二値化処理などにより再構成画像内の対象組織部分を識別し、その対象組織部分の重心を通るように平面R1または平面R2を設定してもよい。   The reference image forming unit 30 sets the plane R1 or the plane R2 for the reconstructed image composed of the plurality of tomographic images Sr. The plane R1 is a plane parallel to the YZ plane and is orthogonal to the tomographic image Sr (scanning plane). The plane R2 is a plane parallel to the ZX plane and is orthogonal to the tomographic image Sr (scanning plane). The plane R1 and the plane R2 are desirably set so as to include the central portion of the target tissue. For example, the user may specify the position of the plane R1 or the plane R2 in the display image while viewing the reconstructed display image, or the reference image forming unit 30 may perform a binarization process or the like in the reconstructed image. The target tissue portion may be identified, and the plane R1 or the plane R2 may be set so as to pass through the center of gravity of the target tissue portion.

平面R1または平面R2が設定されると、参照画像形成部30は、図6(II)に示すように、平面R1または平面R2による対象組織の断層像50を形成する。さらに、参照画像形成部30は、断層像50内において対象組織の拡張部位と縮小部位を互いに異なる表示態様で表示する。   When the plane R1 or the plane R2 is set, the reference image forming unit 30 forms a tomographic image 50 of the target tissue by the plane R1 or the plane R2, as shown in FIG. 6 (II). Further, the reference image forming unit 30 displays the expanded site and the reduced site of the target tissue in the tomographic image 50 in different display modes.

図7は、参照画像内における対象組織の表示態様を説明するための図である。参照画像形成部30は、対象組織の断層像50内において対象組織の拡張部位と縮小部位を互いに異なる表示態様で表示する。参照画像形成部30は、平面R1(または平面R2)による対象組織の断層像50を複数の時相に亘って形成する。そして、各時相ごとに、例えば二値化処理などを利用して対象組織を抽出し、対象組織とそれ以外の組織とを識別する。ちなみに、対象組織が心臓であれば、心臓内(心腔)は他の組織に比べてエコー値が小さいため、二値化処理などによりエコー値の小さい部分を抽出して、他の組織から心臓内(心腔)を識別することができる。もちろん二値化処理に加えて公知のノイズ除去処理やラベリング処理などを利用して抽出の精度を高めてもよい。   FIG. 7 is a diagram for explaining a display mode of the target tissue in the reference image. The reference image forming unit 30 displays the expanded portion and the reduced portion of the target tissue in different display modes in the tomographic image 50 of the target tissue. The reference image forming unit 30 forms a tomographic image 50 of the target tissue on the plane R1 (or plane R2) over a plurality of time phases. Then, for each time phase, for example, a target organization is extracted using a binarization process and the target organization and other organizations are identified. By the way, if the target tissue is the heart, the echo value in the heart (heart chamber) is smaller than that in other tissues. Therefore, a portion with a small echo value is extracted by binarization processing, and the heart is extracted from the other tissue. The inside (heart chamber) can be identified. Of course, in addition to the binarization process, a known noise removal process or labeling process may be used to improve the extraction accuracy.

複数の時相に亘って各時相ごとに対象組織の断層像50が抽出されると、参照画像形成部30は、時相間における断層像50の変化から、拡張部位と縮小部位を識別する。例えば、時相T1において他の組織に対応していた画像部分が、次の時相T2において対象組織に対応した画像部分に変化した場合に、その画像部分が拡張部位とされる。また、時相T1において対象組織に対応していた画像部分が、次の時相T2において他の組織に対応した画像部分に変化した場合に、その画像部分が縮小部位とされる。   When the tomographic image 50 of the target tissue is extracted for each time phase over a plurality of time phases, the reference image forming unit 30 identifies the expanded portion and the reduced portion from the change of the tomographic image 50 between the time phases. For example, when an image portion corresponding to another tissue in the time phase T1 changes to an image portion corresponding to the target tissue in the next time phase T2, the image portion is set as an expansion site. Further, when the image portion corresponding to the target tissue in the time phase T1 changes to an image portion corresponding to another tissue in the next time phase T2, the image portion is set as a reduced portion.

図7(A)(B)には、表示態様の一例が示されている。参照画像形成部30は、対象組織の断層像50のうち、拡張部位を例えば青や緑などの寒色系で表示し、縮小部位を例えば赤や黄色などの暖色系で表示する。   7A and 7B show examples of display modes. In the tomographic image 50 of the target tissue, the reference image forming unit 30 displays the expanded portion in a cold color system such as blue or green, and displays the reduced portion in a warm color system such as red or yellow.

例えば、図7(A)に示すように、破線で示す1時相前の状態から実線で示す断層像50に変化した場合に、破線と実線で囲まれた領域54が拡張部位と判断され、領域54が寒色系で表現される。また、破線と実線で囲まれた領域52は縮小部位と判断され、領域52は暖色系で表現される。図7(A)に示す状態は、拡張部位に対応した領域54と縮小部位に対応した領域52が含まれており、対象組織(例えば心臓)が部分的に拡大して部分的に縮小するゆがんだ動画像に相当する。   For example, as shown in FIG. 7A, when the tomographic image 50 indicated by the solid line changes from the state before the one-phase phase indicated by the broken line, the region 54 surrounded by the broken line and the solid line is determined as the expansion part, The region 54 is expressed in a cool color system. In addition, a region 52 surrounded by a broken line and a solid line is determined as a reduced portion, and the region 52 is expressed in a warm color system. The state shown in FIG. 7A includes a region 54 corresponding to the expanded region and a region 52 corresponding to the reduced region, and the target tissue (for example, the heart) is partially enlarged and partially reduced. It corresponds to a moving image.

これに対し、図7(B)に示す状態は、破線と実線で囲まれた領域54が拡張部位と判断され、対象組織(例えば心臓)が全体的に一様に拡大しており、ゆがみが少ない(望ましくは完全にゆがみが無い)動画像に相当する。   On the other hand, in the state shown in FIG. 7B, the region 54 surrounded by the broken line and the solid line is determined to be an expanded region, and the target tissue (for example, the heart) is enlarged uniformly as a whole. This corresponds to a moving image with a small amount (preferably completely without distortion).

なお、拡張部位を暖色系として縮小部位を寒色系としてもよいし、他の色が利用されてもよい。さらに、色による識別に代えて、互いに異なる塗りつぶしパターンなどが利用されてもよい。   Note that the extended portion may be a warm color system and the reduced portion may be a cold color system, or other colors may be used. Further, different fill patterns may be used instead of identification by color.

図1に戻り、参照画像形成部30において参照画像が形成されると、その参照画像が表示部36に表示される。図1の超音波診断装置のユーザ(検査者)は、表示部36に表示される参照画像を見て、心臓などの対象組織に関する動画像のゆがみを評価する。ゆがみが大きい場合(例えば図7(A)の画像の場合)、ユーザは操作デバイス22を利用して仮想周期を修正する。   Returning to FIG. 1, when a reference image is formed in the reference image forming unit 30, the reference image is displayed on the display unit 36. The user (examiner) of the ultrasonic diagnostic apparatus in FIG. 1 looks at the reference image displayed on the display unit 36 and evaluates the distortion of the moving image related to the target tissue such as the heart. When the distortion is large (for example, in the case of the image in FIG. 7A), the user corrects the virtual period using the operation device 22.

仮想周期設定部24は、ユーザからの指示に応じて仮想周期を修正する。そして、修正された仮想周期に基づいて基準画像探索部26が複数の基準画像を探索し、これら複数の基準画像に基づいて再構成処理部20が再構成処理を実行する。こうして得られた再構成後の画像列に基づいて参照画像形成部30が参照画像を形成し、ユーザがその参照画像を見てゆがみを評価する。そして、仮想周期の修正とゆがみの評価が繰り返し実行され、ゆがみが小さくなるように仮想周期が調整される。   The virtual cycle setting unit 24 corrects the virtual cycle in accordance with an instruction from the user. Then, the reference image search unit 26 searches for a plurality of reference images based on the corrected virtual period, and the reconstruction processing unit 20 executes a reconstruction process based on the plurality of reference images. Based on the reconstructed image sequence obtained in this way, the reference image forming unit 30 forms a reference image, and the user looks at the reference image and evaluates the distortion. Then, the correction of the virtual period and the evaluation of the distortion are repeatedly performed, and the virtual period is adjusted so that the distortion is reduced.

画像評価部32は、ユーザがゆがみを評価する際の指標となる評価値を算出する。画像評価部32は、後メモリ28に記憶された、互いに異なる時相の画像列から、対象組織の同一位置に対応した複数の画像を抽出し、抽出された画像間の差分値を算出する。画像評価部32は、差分値として、例えば次式のボリューム間差分値を算出する。   The image evaluation unit 32 calculates an evaluation value that serves as an index when the user evaluates distortion. The image evaluation unit 32 extracts a plurality of images corresponding to the same position of the target tissue from image sequences with different time phases stored in the post-memory 28, and calculates a difference value between the extracted images. The image evaluation unit 32 calculates, for example, an inter-volume difference value of the following equation as the difference value.

Figure 2011062404
Figure 2011062404

数2式におけるx,y,zは、図6(I)のXYZ直交座標系における各軸上の座標値であり、pは断層画像データ内の各座標に対応した画素値である。また、vはボリューム番号(時相)であり、座標Z/2がZ軸方向の中心位置、例えば対象組織の中心位置である。数2式により、ボリュームvとボリューム(v−1)の再構成画像から得られるZ軸方向の中心位置における2つの断層画像データの差分値が算出される。   In Equation 2, x, y, and z are coordinate values on each axis in the XYZ orthogonal coordinate system of FIG. 6I, and p is a pixel value corresponding to each coordinate in the tomographic image data. Further, v is a volume number (time phase), and the coordinate Z / 2 is the center position in the Z-axis direction, for example, the center position of the target tissue. The difference value between the two tomographic image data at the center position in the Z-axis direction obtained from the reconstructed images of the volume v and the volume (v−1) is calculated by Equation (2).

画像評価部32により算出された差分値は、例えば、参照画像形成部30において形成される参照画像と共に表示部36に表示される。例えば、図7(A)(B)のように表示される断層像50の隣に、差分値の大きさに対応した長さのバーが表示される。もちろん差分値の大きさが数値などで表示されてもよい。   The difference value calculated by the image evaluation unit 32 is displayed on the display unit 36 together with the reference image formed in the reference image forming unit 30, for example. For example, a bar having a length corresponding to the difference value is displayed next to the tomographic image 50 displayed as shown in FIGS. Of course, the magnitude of the difference value may be displayed as a numerical value.

ユーザからの指示に応じて仮想周期が修正され、ゆがみを小さくする仮想周期が設定されると、三次元画像形成部34は、後メモリ28に記憶された再構成後の複数の断層画像データ(再構成後の画像列)に基づいて、胎児の心臓などの対象組織を立体的に映し出す三次元画像データを形成する。   When the virtual period is corrected according to an instruction from the user and a virtual period for reducing distortion is set, the 3D image forming unit 34 stores a plurality of tomographic image data after reconstruction stored in the rear memory 28 ( Based on the reconstructed image sequence), three-dimensional image data that three-dimensionally displays a target tissue such as a fetal heart is formed.

三次元画像形成部34は、後メモリ28に記憶された一つのデータブロックに基づいて各時相の三次元画像データを形成する。例えば、図4に示す後メモリ28に記憶された断層画像Z1,断層画像Z15,・・・,断層画像Z51に基づいて時相T1の三次元画像データが形成され、断層画像Z2,断層画像Z16,・・・,断層画像Z52に基づいて時相T2の三次元画像データが形成される。または、図5に示す後メモリ28に形成された総数e個のデータブロックの各々に基づいて各時相の三次元画像データが形成されることにより、時相T1〜Teまでの三次元画像データが形成される。図5を利用して説明した再構成処理においては、心拍などの周期的な運動の時相的な基準となる基準画像に対応した三次元画像データが、時相T1〜Teまでの三次元画像データの中心に配置される。つまり、互いの時相関係が最も一致していると考えられる基準画像による三次元画像データを時相T1〜Teの中心に配置することが可能になる。   The three-dimensional image forming unit 34 forms three-dimensional image data for each time phase based on one data block stored in the post-memory 28. For example, three-dimensional image data of time phase T1 is formed based on the tomographic image Z1, tomographic image Z15,..., Tomographic image Z51 stored in the post-memory 28 shown in FIG. ,..., Three-dimensional image data of time phase T2 is formed based on the tomographic image Z52. Alternatively, three-dimensional image data of time phases T1 to Te is formed by forming three-dimensional image data of each time phase based on each of the total number e of data blocks formed in the post-memory 28 shown in FIG. Is formed. In the reconstruction process described with reference to FIG. 5, the three-dimensional image data corresponding to the reference image serving as a temporal reference for a periodic motion such as a heartbeat is a three-dimensional image from time phases T1 to Te. Placed in the center of the data. That is, it becomes possible to arrange the three-dimensional image data based on the reference image that is considered to have the most coincident temporal relationship with each other at the center of the time phases T1 to Te.

三次元画像形成部34は、例えば、ボリュームレンダリング法や積算法や投影法などの各種の手法を適用して、各時相ごとに複数の時相に亘って三次元画像データを形成する。こうして、複数の時相に亘って形成された三次元画像データに対応した画像が表示部36に表示され、擬似的にリアルタイムの三次元動画像が表示される。例えば、時相T1から最終時相Teまでの三次元画像データに対応した画像が繰り返し表示されてループ再生が実行されてもよい。   The three-dimensional image forming unit 34 applies various methods such as a volume rendering method, an integration method, and a projection method, and forms three-dimensional image data over a plurality of time phases for each time phase. Thus, an image corresponding to the three-dimensional image data formed over a plurality of time phases is displayed on the display unit 36, and a pseudo real-time three-dimensional moving image is displayed. For example, an image corresponding to three-dimensional image data from the time phase T1 to the final time phase Te may be repeatedly displayed and loop reproduction may be executed.

図8は、ゆがみを低減した再構成処理を説明するためのフローチャートである。図1に示した部分(構成)については図1の符号を利用し、図8に示す各ステップの処理について説明する。   FIG. 8 is a flowchart for explaining a reconstruction process with reduced distortion. With respect to the portion (configuration) illustrated in FIG. 1, the process of each step illustrated in FIG.

まず、図2を利用して説明したように、対象組織の運動に関する複数の周期に亘ってZ軸方向に沿って複数の走査面が形成され、各走査面ごとに断層画像データが収集されて前メモリ14に記憶される(S801)。なお、エラー判定部16により、前メモリ14に記憶された複数の断層画像データから得られる画像間の差分量に基づいて、複数の断層画像データが良好か否かを判定してもよい。   First, as described with reference to FIG. 2, a plurality of scanning planes are formed along the Z-axis direction over a plurality of periods related to the motion of the target tissue, and tomographic image data is collected for each scanning plane. It is stored in the previous memory 14 (S801). Note that the error determination unit 16 may determine whether or not the plurality of tomographic image data is good based on the difference amount between the images obtained from the plurality of tomographic image data stored in the previous memory 14.

次に、複数の基準画像を抽出するための仮想周期が設定される(S802)。例えば、予め設定された初期値に仮想周期が設定される。そして、設定された仮想周期に基づいて図4と図5を利用して説明したように、再構成処理が実行されて後メモリ28に再構成後の画像列が記憶される(S803)。   Next, a virtual cycle for extracting a plurality of reference images is set (S802). For example, the virtual period is set to a preset initial value. Then, as described with reference to FIGS. 4 and 5 based on the set virtual period, the reconstruction process is executed, and the reconstructed image sequence is stored in the post-memory 28 (S803).

再構成処理が実行されると、参照画像形成部30により、図7に示したような参照画像が形成され(S804)、ユーザがその参照画像を見てゆがみを評価する(S805)。ゆがみが大きい(NG)と判断した場合、ユーザは操作デバイス22を利用して仮想周期を修正し、仮想周期設定部24が修正された仮想周期を設定する(S802)。そして、S802からS804までの処理が再び実行され、ユーザが参照画像を見てゆがみを評価する(S805)。   When the reconstruction process is executed, the reference image forming unit 30 forms a reference image as shown in FIG. 7 (S804), and the user views the reference image and evaluates the distortion (S805). When it is determined that the distortion is large (NG), the user corrects the virtual period using the operation device 22, and the virtual period setting unit 24 sets the corrected virtual period (S802). Then, the processing from S802 to S804 is executed again, and the user evaluates the distortion by looking at the reference image (S805).

S802からS805までの処理が繰り返し実行され、S805においてゆがみが小さい(OK)と判断されると、基準画像探索部26により、基準画像の位置が補正される(S806)。   When the processes from S802 to S805 are repeatedly executed and it is determined in S805 that the distortion is small (OK), the reference image search unit 26 corrects the position of the reference image (S806).

図9は、基準画像の位置の補正を説明するための図である。基準画像の位置の補正を行うにあたって、基準画像探索部26は、前メモリ14に記憶された画像列に基づいて、次式で定義される相互差分値を算出する。   FIG. 9 is a diagram for explaining the correction of the position of the reference image. In correcting the position of the reference image, the reference image search unit 26 calculates a mutual difference value defined by the following equation based on the image sequence stored in the previous memory 14.

Figure 2011062404
Figure 2011062404

数3式おけるx,y,zは、図2のXYZ直交座標系における各軸上の座標値であり、pは断層画像データ内の各座標に対応した画素値である。数3式においては、Z軸方向に隣接する2つの断層画像データ間の2つの画素値の差分に対して、一方の画素値が乗算されている。これにより、心臓が収縮する場合に比べて心臓が拡張する場合に相互差分値が比較的大きな値となり、単純な差分値では識別が難しい拡張と収縮を相互差分値により識別することが可能になる。   X, y, and z in Equation 3 are coordinate values on each axis in the XYZ orthogonal coordinate system of FIG. 2, and p is a pixel value corresponding to each coordinate in the tomographic image data. In Equation 3, one pixel value is multiplied by the difference between two pixel values between two tomographic image data adjacent in the Z-axis direction. As a result, the mutual difference value is relatively large when the heart expands compared to when the heart contracts, and it is possible to identify expansion and contraction that are difficult to identify with a simple difference value by the mutual difference value. .

例えば、ある断層画像データz内において、画素p(x,y,z)が心臓内壁の近傍の心筋であると仮定し、その画素値をp(x,y,z)=100とする。心臓が拡張して心腔が大きくなると、断層画像データzに続いて得られる断層画像データz+1内において画素p(x,y,z+1)が心腔の画素となる。心筋に比べて心腔の画素値は小さいためその画素値をp(x,y,z+1)=10とする。この例において、数3式の右辺の絶対値を算出すると100×(100−10)=9000となる。心臓が拡張する場合には、心臓内壁の周辺において、心筋から心腔に変化する画素が多く発生するため、数3式の相互差分値の値が比較的大きくなる。   For example, in a certain tomographic image data z, it is assumed that the pixel p (x, y, z) is a myocardium in the vicinity of the inner wall of the heart, and the pixel value is set to p (x, y, z) = 100. When the heart expands and the heart chamber becomes larger, the pixel p (x, y, z + 1) becomes the heart chamber pixel in the tomographic image data z + 1 obtained following the tomographic image data z. Since the pixel value of the heart chamber is smaller than that of the myocardium, the pixel value is set to p (x, y, z + 1) = 10. In this example, the absolute value of the right side of Equation 3 is calculated to be 100 × (100−10) = 9000. When the heart expands, many pixels that change from the myocardium to the heart chamber are generated around the inner wall of the heart, so that the mutual difference value of Equation 3 becomes relatively large.

一方、心臓が収縮する場合には、上記の例とは反対の現象が発生する。つまり、心臓が収縮して心腔が小さくなるため、心腔に対応した画素p(x,y,z)=10から、心筋に対応した画素p(x,y,z+1)=100に変化する。この例において、数3式の右辺の絶対値を算出すると|10×(10−100)|=900となり、拡張の場合における値9000よりも小さくなる。そのため、拡張と収縮を相互差分値により識別することが可能になる。   On the other hand, when the heart contracts, a phenomenon opposite to the above example occurs. That is, since the heart contracts and the heart chamber becomes smaller, the pixel p (x, y, z) = 10 corresponding to the heart chamber changes from the pixel p (x, y, z + 1) = 100 corresponding to the heart muscle. . In this example, when the absolute value of the right side of Equation 3 is calculated, it becomes | 10 × (10−100) | = 900, which is smaller than the value 9000 in the case of expansion. Therefore, expansion and contraction can be identified by the mutual difference value.

図9(A)〜(C)の各々には、基準画像探索部26において算出された相互差分値の変化が図示されている。つまり、図9において、横軸は、各断層画像データの位置(各走査面の位置と時間)を示しており、図2のZ軸(時間の経過に伴う位置の変化方向)に対応している。数3式を利用してZ軸上の各位置(z)において相互差分値が算出されると心臓が拡張する場合に相互差分値が比較的大きな値となる。   Each of FIGS. 9A to 9C illustrates a change in the mutual difference value calculated by the reference image search unit 26. That is, in FIG. 9, the horizontal axis indicates the position of each tomographic image data (position and time of each scanning plane), and corresponds to the Z axis of FIG. 2 (position change direction with time). Yes. When the mutual difference value is calculated at each position (z) on the Z axis using Equation 3, the mutual difference value becomes a relatively large value when the heart expands.

基準画像の探索にあたって、基準画像探索部26は、まず、複数の断層画像の中から代表となる基準画像(代表基準画像)を探索する。基準画像探索部26は、図9(A)に示すように、例えば相互差分値が最大となる位置に対応した断層画像データを代表基準画像(代表基準断面)とする。そして、基準画像探索部26は、代表基準画像を起点として、極大の相互差分値に対応した複数の断層画像の中から、仮想周期設定部24(図1)により設定された仮想周期、つまり、ゆがみを小さくすると判断された仮想周期だけ離れた位置に最も近い断層画像を次々に探索する。   In searching for a reference image, the reference image search unit 26 first searches a representative reference image (representative reference image) from a plurality of tomographic images. As shown in FIG. 9A, the reference image search unit 26 sets, for example, tomographic image data corresponding to a position where the mutual difference value is maximum as a representative reference image (representative reference cross section). Then, the reference image search unit 26 uses the representative reference image as a starting point, and the virtual period set by the virtual period setting unit 24 (FIG. 1) from among a plurality of tomographic images corresponding to the maximum mutual difference value, that is, The tomographic images closest to the positions separated by the virtual period determined to reduce the distortion are sequentially searched.

まず、図9(A)に示すように、代表基準画像からZ軸方向の正方向と負方向に仮想周期(VHR)だけ離れた位置に最も近い断層画像が探索されて基準画像とされる。次に、基準画像探索部26は、図9(B)に示すように、探索された基準画像から仮想周期(VHR)だけ離れた位置に最も近い断層画像を探索して新たな基準画像とする。図9(B)において、破線の矢印が複数の基準画像(基準断面)の位置を示している。   First, as shown in FIG. 9A, a tomographic image closest to a position separated from the representative reference image by a virtual period (VHR) in the positive and negative directions in the Z-axis direction is searched for as a reference image. Next, as shown in FIG. 9B, the reference image search unit 26 searches for the tomographic image closest to the position separated from the searched reference image by the virtual period (VHR) to be a new reference image. . In FIG. 9B, broken arrows indicate the positions of a plurality of reference images (reference cross sections).

基準画像探索部26は、代表基準画像を起点として次々に複数の基準画像を探索する。こうして、極大の相互差分値に対応した複数の断層画像の中から、図9(C)に示すように複数の基準画像が探索される。図9(C)において、破線の矢印が複数の基準画像(基準断面)の位置を示している。このように基準画像の位置が補正されることにより、心拍の周期が不安定な胎児の心臓などを診断対象とする場合においても、周期の変動に応じて適切な基準画像が探索される。   The reference image search unit 26 searches for a plurality of reference images one after another using the representative reference image as a starting point. Thus, a plurality of reference images are searched from a plurality of tomographic images corresponding to the maximum mutual difference values as shown in FIG. 9C. In FIG. 9C, broken-line arrows indicate the positions of a plurality of reference images (reference cross sections). By correcting the position of the reference image in this way, an appropriate reference image is searched according to the fluctuation of the cycle even when a fetal heart or the like whose heart cycle is unstable is targeted for diagnosis.

図8に戻り、基準画像の位置が補正されると、補正された複数の基準画像に基づいて、図4と図5を利用して説明したように再構成処理が実行され(S807)、三次元画像形成部34により再構成後の画像列に基づいて再構成画像が形成され、再構成画像が表示部36に表示される(S808)。こうして、ゆがみが低減された、望ましくは完全にゆがみが除去された再構成画像が表示される。   Returning to FIG. 8, when the position of the reference image is corrected, the reconstruction process is executed based on the corrected reference images as described with reference to FIGS. 4 and 5 (S807). The original image forming unit 34 forms a reconstructed image based on the reconstructed image sequence, and the reconstructed image is displayed on the display unit 36 (S808). In this way, a reconstructed image is displayed with reduced distortion, preferably with complete distortion removed.

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, embodiment mentioned above is only a mere illustration in all the points, and does not limit the scope of the present invention. The present invention includes various modifications without departing from the essence thereof.

10 プローブ、12 ビームフォーマ、16 エラー判定部、20 再構成処理部、22 操作デバイス、24 仮想周期設定部、26 基準画像探索部、30 参照画像形成部、32 画像評価部。   10 probe, 12 beamformer, 16 error determination unit, 20 reconstruction processing unit, 22 operation device, 24 virtual cycle setting unit, 26 reference image search unit, 30 reference image forming unit, 32 image evaluation unit.

Claims (5)

周期的に運動する対象組織を含む三次元空間に対して超音波を送受するプローブと、
前記運動の複数の周期に亘って走査面を移動させつつ前記三次元空間内で複数の走査面を形成するようにプローブを制御する送受信制御部と、
前記複数の走査面に対応した複数の画像で構成される画像列から、対象組織に関する運動の仮想周期に対応した間隔で複数の基準画像を探索する基準画像探索部と、
前記複数の基準画像の各々を分割単位として前記画像列を複数の画像群に分割し、複数の画像群の各々から互いに周期的に対応した画像を抽出することにより、前記画像列を並べ替えて再構成画像列を得る再構成処理部と、
前記再構成画像列に基づいて、運動に伴う対象組織の形態の時間変化を示した参照画像を形成する参照画像形成部と、
前記参照画像を参照したユーザからの指示に応じて前記仮想周期を修正して修正仮想周期を設定する仮想周期設定部と、
前記修正仮想周期に基づいて探索された前記複数の基準画像を利用して得られる前記再構成画像列に基づいて対象組織の再構成画像を形成する再構成画像形成部と、
を有する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
A probe for transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a three-dimensional space including a target tissue that moves periodically;
A transmission / reception control unit that controls the probe so as to form a plurality of scanning planes in the three-dimensional space while moving the scanning planes over a plurality of cycles of the movement;
A reference image search unit that searches a plurality of reference images at intervals corresponding to a virtual period of motion related to a target tissue from an image sequence composed of a plurality of images corresponding to the plurality of scanning planes;
The image sequence is rearranged by dividing the image sequence into a plurality of image groups using each of the plurality of reference images as a division unit, and extracting images periodically corresponding to each other from each of the plurality of image groups. A reconstruction processing unit for obtaining a reconstructed image sequence;
Based on the reconstructed image sequence, a reference image forming unit that forms a reference image showing a temporal change in the form of the target tissue accompanying exercise,
A virtual cycle setting unit that sets the corrected virtual cycle by correcting the virtual cycle according to an instruction from a user who refers to the reference image;
A reconstructed image forming unit that forms a reconstructed image of a target tissue based on the reconstructed image sequence obtained using the plurality of reference images searched based on the modified virtual period;
Having
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項1に記載の超音波診断装置において、
前記参照画像形成部は、前記参照画像として、前記走査面と交わる平面に対応した断層参照画像を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The reference image forming unit forms a tomographic reference image corresponding to a plane intersecting the scanning plane as the reference image;
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項2に記載の超音波診断装置において、
前記参照画像形成部は、対象組織の拡張部位と縮小部位を互いに異なる表示態様で示した断層参照画像を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2,
The reference image forming unit forms a tomographic reference image showing the expanded portion and the reduced portion of the target tissue in different display modes;
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項1から3のいずれか1項に記載の超音波診断装置において、
互いに異なる時相の前記再構成画像列から同一の位置に対応した複数の画像を抽出し、抽出された画像間の差分値を算出する画像評価部を有する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 3,
An image evaluation unit that extracts a plurality of images corresponding to the same position from the reconstructed image sequence at different time phases and calculates a difference value between the extracted images,
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項1から4のいずれか1項に記載の超音波診断装置において、
前記基準画像探索部は、前記画像列を構成する複数の画像の各々に対応した相互差分値に基づいて、最大の相互差分値に対応した一つの画像を代表基準画像とし、その代表基準画像を起点として、極大の相互差分値に対応した複数の画像の中から、前記修正仮想周期だけ離れた位置に最も近い画像を次々に探索し、前記複数の基準画像とする、
ことを特徴とする超音波診断装置。
In the ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The reference image search unit sets one image corresponding to the maximum mutual difference value as a representative reference image based on a mutual difference value corresponding to each of a plurality of images constituting the image sequence, and the representative reference image is As a starting point, from among a plurality of images corresponding to the maximum mutual difference value, sequentially search for the image closest to the position separated by the modified virtual period, the plurality of reference images,
An ultrasonic diagnostic apparatus.
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