JP2011120881A

JP2011120881A - 副関心領域に基づいて３次元超音波映像を提供する超音波システムおよび方法

Info

Publication number: JP2011120881A
Application number: JP2010229967A
Authority: JP
Inventors: Jae Keun Lee; ジェグンイ，; Sung Yun Kim; ソンユンキム，
Original assignee: Medison Co Ltd
Current assignee: Samsung Medison Co Ltd
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2010-10-12
Publication date: 2011-06-23
Also published as: KR20110064852A; EP2333576A2; KR101100464B1; EP2333576A3; US20110137168A1

Abstract

【課題】副関心領域に基づいて３次元超音波映像を提供する超音波システムおよび方法を提供する。
【解決手段】超音波システム１００は、超音波データを取得する超音波データ取得部１１０と、第１および第２の入力情報を受信するユーザー入力部１２０と、前記超音波データ取得部１１０および前記ユーザー入力部１２０に連結され、前記超音波データに基づいてボリュームデータを形成かつ複数の断面に対応する複数の２次元超音波映像を形成し、前記第１の入力情報に基づいて関心領域を前記複数の２次元超音波映像に設定し、前記ボリュームデータをレンダリングして前記関心領域に対応する３次元超音波映像を形成し、前記第２の入力情報に基づいて副関心領域を前記３次元超音波映像に設定し、前記副関心領域の前記ボリュームデータをレンダリングして前記副関心領域に対応する副３次元超音波映像を形成するプロセッサ１３０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波システムに関し、特に副関心領域に基づいて３次元超音波映像を提供する超音波システムおよび方法に関する。

超音波システムは、無侵襲および非破壊特性を有しており、対象体内部の情報を得るために医療分野で広く用いられている。超音波システムは、対象体を直接切開して観察する外科手術の必要がなく、対象体の内部組織を高解像度の映像で医師に提供することができるため、医療分野で非常に重要なものとして用いられている。

３次元の超音波映像を用いた超音波システムは、２次元超音波映像では提供することができない空間情報や解剖学的な形態情報を提供してくれる。即ち、この超音波システムは超音波信号を対象体に送信して対象体から反射される超音波信号（即ち、超音波エコー信号）を用いてボリュームデータを形成する。超音波システムは、ボリュームデータを用いて互いに直交するＡ断面、Ｂ断面およびＣ断面のそれぞれに対応する２次元超音波映像を形成し、ユーザーにより２次元超音波映像に設定される関心領域に基づいて３次元超音波映像を形成する。

従来の超音波システムでは、３次元超音波映像で対象体の特定部位を観測するために、ユーザーが２次元超音波映像に設定された関心領域を変更すると、その変更された関心領域に対応する３次元超音波映像が新たに形成され、それが以前に形成された３次元超音波映像に取って代わってしまう問題がある。従って、既に２次元超音波映像に設定されている関心領域と伴に、新たに設定された関心領域（副関心領域）に対応する３次元超音波映像（副３次元超音波映像）も提供する超音波システムが要求されている。

特開２０１０−１４８８２８号公報特開２００７−１３５９９４号公報

本発明の課題は、３次元超音波映像に副関心領域（ｓｕｂｒｅｇｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｅｓｔ）を設定し、その設定された副関心領域に対応する３次元超音波映像（副３次元超音波映像）を提供する超音波システムおよび方法を提供することにある。

本発明における超音波システムは、超音波信号を対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して複数の超音波データを取得する超音波データ取得部と、ユーザーから第１の入力情報および第２の入力情報を受信するユーザー入力部と、前記超音波データ取得部および前記ユーザー入力部に連結され、前記複数の超音波データに基づいてボリュームデータを形成し、前記ボリュームデータに基づいて複数の断面に対応する複数の２次元超音波映像を形成し、前記複数の２次元超音波映像に関心領域を設定する前記第１の入力情報に基づいて前記関心領域を前記複数の２次元超音波映像に設定し、前記関心領域に該当する前記ボリュームデータをレンダリングして前記関心領域に対応する３次元超音波映像を形成し、前記３次元超音波映像に副関心領域を設定する第２の入力情報に基づいて前記副関心領域を前記ボリュームデータに設定し、前記副関心領域に該当する前記ボリュームデータをレンダリングして前記副関心領域に対応する副３次元超音波映像を形成するプロセッサとを備える。

また、本発明における３次元超音波映像提供方法は、ａ）対象体に対する複数の超音波データに基づいてボリュームデータを形成する段階と、ｂ）前記ボリュームデータに基づいて複数の断面に対応する複数の２次元超音波映像を形成する段階と、ｃ）前記複数の２次元超音波映像に関心領域を設定する第１の入力情報に基づいて前記複数の２次元超音波映像に前記関心領域を設定する段階と、ｄ）前記関心領域に該当する前記ボリュームデータをレンダリングして前記関心領域に対応する３次元超音波映像を形成する段階と、ｅ）前記３次元超音波映像に副関心領域を設定する第２の入力情報に基づいて前記ボリュームデータに前記副関心領域を設定する段階と、ｆ）前記副関心領域に該当する前記ボリュームデータをレンダリングして前記副関心領域に対応する副３次元超音波映像を形成する段階とを備える。

また、本発明における、３次元超音波映像を提供する方法を行うためのプログラムを格納するコンピュータ読み出し可能の記録媒体は、前記記方法が、ａ）対象体に対する複数の超音波データに基づいてボリュームデータを形成する段階と、ｂ）前記ボリュームデータに基づいて複数の断面に対応する複数の２次元超音波映像を形成する段階と、ｃ）前記複数の２次元超音波映像に関心領域を設定する第１の入力情報に基づいて前記複数の２次元超音波映像に前記関心領域を設定する段階と、ｄ）前記関心領域に該当する前記ボリュームデータをレンダリングして前記関心領域に対応する３次元超音波映像を形成する段階と、ｅ）前記３次元超音波映像に副関心領域を設定する第２の入力情報に基づいて前記ボリュームデータに前記副関心領域を設定する段階と、ｆ）前記副関心領域に該当する前記ボリュームデータをレンダリングして前記副関心領域に対応する副３次元超音波映像を形成する段階とを備えることを特徴とする。

本発明は、３次元超音波映像に副関心領域を設定することができ、対象体に対する３次元超音波映像と対象体の特定部位に該当する副３次元超音波映像を同時に提供することができる。

本発明の実施例における超音波システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施例における超音波データ取得部の構成を示すブロック図である。フレームのスキャン方向を示す例示図である。本発明の実施例における副関心領域に基づいて３次元超音波映像を形成する順序を示すフローチャートである。ボリュームデータの例を示す例示図である。本発明の実施例における２次元超音波映像、関心領域および３次元超音波映像を示す例示図である。本発明の実施例によって３次元超音波映像に設定される副関心領域を示す例示図である。本発明の実施例における副関心領域の例を示す例示図である。本発明の実施例における副関心領域の例を示す例示図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明の実施例における超音波システムの構成を示すブロック図である。図１を参照すると、超音波システム１００は、超音波データ取得部１１０、ユーザー入力部１２０、プロセッサ１３０、格納部１４０およびディスプレイ部１５０を備える。

超音波データ取得部１１０は、超音波信号を対象体に送信し、対象体から反射される超音波信号（即ち、超音波エコー信号）を受信して超音波データを取得する。

図２は、本発明の実施例における超音波データ取得部の構成を示すブロック図である。図２を参照すると、超音波データ取得部１１０は、送信信号形成部２１０、複数の電気音響変換素子（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｅｌｅｍｅｎｔ：以下単に変換素子と呼ぶ）（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｅｌｅｍｅｎｔ）（図示せず）を含む超音波プローブ２２０、ビームフォーマ２３０および超音波データ形成部２４０を備える。

送信信号形成部２１０は、変換素子の位置および集束点を考慮して送信信号を形成する。本実施例において、送信信号形成部２１０は、図３に示すように、複数のフレームＦ_ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）に対応する複数の送信信号を形成する。フレームは、Ｂモード（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓｍｏｄｅ）映像を含む。しかし、フレームは、必ずしもこれに限定されない。

超音波プローブ２２０は、送信信号形成部２１０から提供される送信信号を超音波信号に変換して対象体に送信する。また、超音波プローブ２２０は、対象体から反射される超音波エコー信号を受信して受信信号を形成する。受信信号は、アナログ信号である。超音波プローブ２２０は、３Ｄメカニカルプローブ（ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｂｅ）、２Ｄアレイプローブ（ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｒｒａｙｐｒｏｂｅ）などを含む。

ビームフォーマ２３０は、超音波プローブ２２０から提供される受信信号をアナログデジタル変換してデジタル信号を形成する。また、ビームフォーマ２３０は、変換素子の位置および集束点を考慮して、デジタル信号を受信集束させて受信集束信号を形成する。

超音波データ形成部２４０は、ビームフォーマ２３０から提供される受信集束信号を用いて複数のフレームＦ_ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）のそれぞれに対応する超音波データを形成する。超音波データは、ＲＦ（ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）データを含む。しかし、超音波データは、必ずしもこれに限定されない。また、超音波データ形成部２４０は、超音波データを形成するのに必要な様々な信号処理（例えば、利得（ｇａｉｎ）調節等）を受信集束信号に行うこともできる。

再び図１を参照すると、ユーザー入力部１２０は、ユーザーの入力情報を受信する。本実施例において、入力情報は、３次元超音波映像を得るための関心領域（ｒｅｇｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｅｓｔ，ＲＯＩ）を複数の２次元超音波映像に設定する第１の入力情報および３次元超音波映像に副関心領域（ｓｕｂＲＯＩ）を設定する第２の入力情報を含む。副関心領域については、以下で詳細に説明する。また、入力情報は、３次元超音波映像に映像処理を行うための第３の入力情報を含む。ユーザー入力部１２０は、コントロールパネル（ｃｏｎｔｒｏｌｐａｎｅｌ）、マウス（ｍｏｕｓｅ）、キーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）などを含む。

プロセッサ１３０は、超音波データ取得部１１０およびユーザー入力部１２０に連結される。

図４は、本発明の実施例における副関心領域に基づいて３次元超音波映像を形成する順序を示すフローチャートである。図４を参照すると、プロセッサ１３０は、超音波データ取得部１１０から提供される複数の超音波データを用いて、図５に示すように、ボリュームデータ５１０を形成する（Ｓ４０２）。ボリュームデータ５１０は、格納部１４０に格納される。

図５は、ボリュームデータ５１０の例を示す例示図である。ボリュームデータ５１０は、輝度値を有する複数のボクセル（ｖｏｘｅｌ）（図示せず）を含む。図５において、符号５２１〜５２３は、互いに直交するＡ断面、Ｂ断面およびＣ断面を示す。また、図５において、軸（ａｘｉａｌ）方向は、超音波プローブ２２０の変換素子を基準として超音波信号の進行方向を、横（ｌａｔｅｒａｌ）方向は、スキャンライン（ｓｃａｎｌｉｎｅ）の移動方向を、また、エレベーション（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）方向は、３次元超音波映像の深さ方向であって、フレームのスキャン方向を示す。

プロセッサ１３０は、ボリュームデータ５１０に複数の断面を設定する（Ｓ４０４）。複数の断面は互いに直交する。本実施例において、複数の断面は、図５に示すように、Ａ断面５２１、Ｂ断面５２２およびＣ断面５２３を含む。しかし、複数の断面は、必ずしもこれに限定されない。

プロセッサ１３０は、ボリュームデータ５１０に基づいて複数の断面に対応する複数の２次元超音波映像を形成する（Ｓ４０６）。複数の２次元超音波映像は、ディスプレイ部１５０に表示される。従って、ユーザーは、複数の２次元超音波映像に関心領域を設定することができる。

図６は、本発明の実施例における２次元超音波映像、関心領域および３次元超音波映像の例を示す例示図である。一例として、プロセッサ１３０は、ボリュームデータ５１０にＡ断面５２１、Ｂ断面５２２およびＣ断面５２３を設定し、図６に示すように、Ａ断面５２１〜Ｃ断面５２３に対応する２次元超音波映像６１１〜６１３を形成する。

プロセッサ１３０は、ユーザー入力部１２０から提供される入力情報（即ち、第１の入力情報）に基づいて複数の２次元超音波映像に関心領域を設定する（Ｓ４０８）。一例として、プロセッサ１３０は、図６に示すように、２次元超音波映像６１１〜６１３に関心領域６２０を設定する。

プロセッサ１３０は、関心領域に該当するボリュームデータをレンダリングして、関心領域に対応する３次元超音波映像を形成する（Ｓ４１０）。一例として、プロセッサ１３０は、図６に示すように、関心領域６２０に該当するボリュームデータをレンダリングして３次元超音波映像６３０を形成する。ボリュームデータをレンダリングする方法には、既に公知の様々な方法があるので、本実施例では詳細に説明しない。３次元超音波映像６３０は、ディスプレイ部１５０に表示される。従って、ユーザーは、図７に示すように、３次元超音波映像６３０に観測位置７１０を設定し、その観測位置７１０を基準として３次元超音波映像６３０に副関心領域７２０の大きさおよび形態を設定することができる。ここで、観測位置７１０は、対象体内で観測したい特定部位（例えば、胎児の顔など）を示す。

プロセッサ１３０は、ユーザー入力部１２０から提供される入力情報（即ち、第３の入力情報）に基づいて３次元超音波映像６３０に映像処理を行う（Ｓ４１２）。映像処理は、３次元超音波映像の回転、移動などを含む。しかし、映像処理は、必ずしもこれに限定されない。

プロセッサ１３０は、ユーザー入力部１２０から提供される入力情報（即ち、第２の入力情報）に基づいてボリュームデータ５１０に副関心領域を設定する（Ｓ４１４）。

より詳細には、プロセッサ１３０は、入力情報（即ち、図７に示すように観測位置７１０を３次元超音波映像６３０に設定するための第２の入力情報）に基づいて、観測位置７１０をボリュームデータ５１０に設定する。プロセッサ１３０は、観測位置７１０を基準として入力情報（即ち、副関心領域７２０の大きさおよび形態を設定する第２の入力情報）に対応する副関心領域７２０をボリュームデータ５１０に設定する。

図８および図９は、本発明の実施例における副関心領域を示す例示図である。一実施例において、プロセッサ１３０は、図８に示すように、ライン形態を有する副関心領域７２０をボリュームデータ５１０に設定する。他の実施例において、プロセッサ１３０は、図９に示すように、輪郭線（ｃｏｎｔｏｕｒ）形態を有する副関心領域７２０をボリュームデータ５１０に設定する。副関心領域７２０は、Ｘ方向およびＹ方向に大きさが調節される。しかし、副関心領域７２０は、必ずしもこれに限定されない。

プロセッサ１３０は、副関心領域７２０に該当するボリュームデータをレンダリングして、副関心領域７２０に対応する３次元超音波映像（副３次元超音波映像）を形成する（Ｓ４１６）。

一方、プロセッサ１３０は、副３次元超音波映像にカラーを適用するカラーモデリング（ｃｏｌｏｒｍｏｄｅｌｉｎｇ）処理を行うこともできる。

再び図１を参照すると、格納部１４０は、プロセッサ１３０で形成されたボリュームデータ５１０を格納する。また、格納部１４０は、プロセッサ１３０で形成された２次元超音波映像６１１〜６１３および３次元超音波映像６３０を格納することもできる。

ディスプレイ部１５０は、プロセッサ１３０で形成された複数の２次元超音波映像６１１〜６１３を表示する。また、ディスプレイ部１５０は、プロセッサ１３０で形成された３次元超音波映像６３０および副３次元超音波映像を表示する。一実施例において、副３次元超音波映像は、３次元超音波映像６３０に設定された副関心領域７２０に表示される。他の実施例において、副３次元超音波映像は、複数の２次元超音波映像および３次元超音波映像とは別途に表示される。

以上、本発明の副関心領域に基づいて３次元超音波映像を提供する超音波システムおよび方法を説明したが、当該方法は、コンピュータで読出し可能な記録媒体に記録させることができる。この記録媒体は、コンピュータシステムによって読み出されるデータが保存される全ての種類の記録装置を含む。このコンピュータで読み出し可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光データ格納装置などの他、キャリアウェーブ（例えば、インターネットを通じた伝送）の形態で具現されるものも含む。また、コンピュータで読み出し可能な記録媒体は、ネットワークで連結されたコンピュータシステムに分散され、読み出しをコードにより行うようにすることも可能である。上述した実施例を具現するための機能的なプログラム、コードおよびコードセグメント方法は、本発明が属する技術分野の各プログラマにとっては容易に推定されることである。

本発明は、望ましい実施例によって説明および例示をしたが、当業者であれば添付した特許請求の範囲の事項および範疇を逸脱することなく、様々な変形および変更が可能である。

１００超音波システム
１１０超音波データ取得部
１２０ユーザー入力部
１３０プロセッサ
１４０格納部
１５０ディスプレイ部
２１０送信信号形成部
２２０超音波プローブ
２３０ビームフォーマ
２４０超音波データ形成部
５１０ボリュームデータ
５２１Ａ断面
５２２Ｂ断面
５２３Ｃ断面
６１１、６１２、６１３２次元超音波映像
６２０関心領域
６３０３次元超音波映像
７１０観測位置
７２０副関心領域

Claims

超音波信号を対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して複数の超音波データを取得する超音波データ取得部と、
ユーザーから第１の入力情報および第２の入力情報を受信するユーザー入力部と、
前記超音波データ取得部および前記ユーザー入力部に連結され、前記複数の超音波データに基づいてボリュームデータを形成し、前記ボリュームデータに基づいて複数の断面に対応する複数の２次元超音波映像を形成し、前記複数の２次元超音波映像に関心領域を設定する前記第１の入力情報に基づいて前記関心領域を前記複数の２次元超音波映像に設定し、前記関心領域に該当する前記ボリュームデータをレンダリングして前記関心領域に対応する３次元超音波映像を形成し、前記３次元超音波映像に副関心領域を設定する第２の入力情報に基づいて前記副関心領域を前記ボリュームデータに設定し、前記副関心領域に該当する前記ボリュームデータをレンダリングして前記副関心領域に対応する副３次元超音波映像を形成するプロセッサと
を備えることを特徴とする超音波システム。
前記第２の入力情報は、
前記３次元超音波映像に観測位置を設定する情報と、
前記３次元超音波映像に前記副関心領域の大きさおよび形態を設定する情報と
を含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波システム。
前記プロセッサは、
前記第２の入力情報に基づいて前記ボリュームデータに前記観測位置を設定し、
前記第２の入力情報に基づいて前記観測位置を基準として前記ボリュームデータに前記副関心領域を設定することを特徴とする請求項２に記載の超音波システム。
前記ユーザー入力部は、前記３次元超音波映像に映像処理を行うための第３の入力情報をさらに受信することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の超音波システム。
前記プロセッサは、前記第３の入力情報に基づいて前記３次元超音波映像に映像処理をさらに行うことを特徴とする請求項４に記載の超音波システム。
前記映像処理は、前記３次元超音波映像の回転および前記３次元超音波映像の移動のうちの少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項４または５に記載の超音波システム。
前記プロセッサは、前記ボリュームデータに前記複数の断面を設定することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の超音波システム。
前記３次元超音波映像内に設定された前記副関心領域に前記副３次元超音波映像を表示するディスプレイ部
をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の超音波システム。
ａ）対象体に対する複数の超音波データに基づいてボリュームデータを形成する段階と、
ｂ）前記ボリュームデータに基づいて複数の断面に対応する複数の２次元超音波映像を形成する段階と、
ｃ）前記複数の２次元超音波映像に関心領域を設定する第１の入力情報に基づいて前記複数の２次元超音波映像に前記関心領域を設定する段階と、
ｄ）前記関心領域に該当する前記ボリュームデータをレンダリングして前記関心領域に対応する３次元超音波映像を形成する段階と、
ｅ）前記３次元超音波映像に副関心領域を設定する第２の入力情報に基づいて前記ボリュームデータに前記副関心領域を設定する段階と、
ｆ）前記副関心領域に該当する前記ボリュームデータをレンダリングして前記副関心領域に対応する副３次元超音波映像を形成する段階と
を備えることを特徴とする３次元超音波映像提供方法。
前記第２の入力情報は、
前記３次元超音波映像に観測位置を設定する情報と、
前記３次元超音波映像に前記副関心領域の大きさおよび形態を設定する情報と
を含むことを特徴とする請求項９に記載の３次元超音波映像提供方法。
前記段階ｅ）は、
前記第２の入力情報に基づいて前記ボリュームデータに前記観測位置を設定する段階と、
前記第２の入力情報に基づいて前記観測位置を基準として前記ボリュームデータに前記副関心領域を設定する段階と
を備えることを特徴とする請求項１０に記載の３次元超音波映像提供方法。
前記段階ｅ）は、
前記３次元超音波映像に映像処理を行うための第３の入力情報を受信する段階と、
前記第３の入力情報に基づいて前記３次元超音波映像に前記映像処理を行う段階と
をさらに備えることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載の３次元超音波映像提供方法。
前記映像処理は、前記３次元超音波映像の回転および前記３次元超音波映像の移動のうちの少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１２に記載の３次元超音波映像提供方法。
前記段階ｂ）は、
前記ボリュームデータに前記複数の断面を設定する段階
を備えることを特徴とする請求項９ないし１３のいずれかに記載の３次元超音波映像提供方法。
ｇ）前記３次元超音波映像内に設定された前記副関心領域に前記副３次元超音波映像を表示する段階
をさらに備えることを特徴とする請求項９ないし１４のいずれかに記載の３次元超音波映像提供方法。
３次元超音波映像を提供する方法を行うためのプログラムを格納するコンピュータ読み出し可能の記録媒体であって、前記記方法は、
ａ）対象体に対する複数の超音波データに基づいてボリュームデータを形成する段階と、
ｂ）前記ボリュームデータに基づいて複数の断面に対応する複数の２次元超音波映像を形成する段階と、
ｃ）前記複数の２次元超音波映像に関心領域を設定する第１の入力情報に基づいて前記複数の２次元超音波映像に前記関心領域を設定する段階と、
ｄ）前記関心領域に該当する前記ボリュームデータをレンダリングして前記関心領域に対応する３次元超音波映像を形成する段階と、
ｅ）前記３次元超音波映像に副関心領域を設定する第２の入力情報に基づいて前記ボリュームデータに前記副関心領域を設定する段階と、
ｆ）前記副関心領域に該当する前記ボリュームデータをレンダリングして前記副関心領域に対応する副３次元超音波映像を形成する段階と
を備えることを特徴とするコンピュータ読み出し可能記録媒体。