JP2011139787A - Ultrasound diagnostic apparatus - Google Patents
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Abstract
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築して三次元画像データを形成する技術(再構成処理または再構築処理)が記載されている。この技術は、直接的に心電信号を得ることが困難な胎児などに適用することが難しい。
Techniques for avoiding the fundamental limitations in real-time display of 3D ultrasound images have also been proposed. For example,
また、特許文献2には、心電信号に換えて、ある時間間隔ごとにスキャンして再構築する技術が記載されている。しかし、この技術では、データ収集中における心臓などの周期が一定と仮定しており、そのため、例えば心臓の周期が一定ではない場合に、再構築後の画像における心臓の形態が実際のものから歪められて信頼性が低くなる可能性がある。
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。 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.
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、所望の症状が含まれるように画像を再構成する技術を提供することにある。 The present invention has been made in the course of research and development, and an object thereof is to provide a technique for reconstructing an image so that a desired symptom is included.
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内で超音波を送受波するプローブと、前記プローブを制御することにより、対象組織に関する運動の複数の周期に亘って走査面を移動させつつ三次元空間内で複数の走査面を形成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の中から前記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、前記画像列内において複数の基準画像の各々から指定間隔だけ離れた箇所に複数の分割基準を設定する分割基準設定部と、前記複数の分割基準の各々を分割の境界とすることにより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複数の画像を抽出する画像再構成部と、互いに周期的に対応した複数の画像に基づいて前記対象組織の表示画像を形成する表示画像形成部と、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 in a three-dimensional space including a target tissue that periodically moves, and a plurality of motions related to the target tissue by controlling the probe. A transmission / reception control unit that forms a plurality of scanning planes in a three-dimensional space while moving the scanning planes over a period, and the target tissue from among a plurality of images corresponding to the plurality of scanning planes A reference image search unit for searching for a plurality of reference images at intervals corresponding to a virtual period of motion, and a division for setting a plurality of division references at a location separated from each of the plurality of reference images by a specified interval in the image sequence The image sequence is divided into a plurality of image groups by setting each of the plurality of division criteria as a division boundary, and a plurality of images periodically corresponding to each other from each of the plurality of image groups. An image reconstruction unit for output, and having a display image forming unit for forming a display image of the target tissue based on the plurality of images periodically correspond to one another.
上記構成では、複数の基準画像の各々から指定間隔だけ離れて設定された複数の分割基準を用いて画像の再構成を行うため、指定間隔を適宜に設定することにより、所望の症状が含まれるように画像を再構成することが可能になる。 In the above configuration, since the image is reconstructed using a plurality of division criteria set apart from each of the plurality of reference images by a specified interval, a desired symptom is included by appropriately setting the specified interval. Thus, it becomes possible to reconstruct an image.
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から得られる周期性に関する特徴量に基づいて複数の基準画像を探索し、前記分割基準設定部は、複数の基準画像の間隔に基づいて前記指定間隔を設定する、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, the reference image search unit searches for a plurality of reference images based on a feature quantity related to periodicity obtained from a plurality of images constituting the image sequence, and the division reference setting unit includes a plurality of reference values. The specified interval is set based on the interval of images.
望ましい具体例において、前記基準画像探索部は、前記特徴量として算出され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1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て複数の基準画像とし、前記分割基準設定部は、互いに隣接する基準画像同士の間隔のうちの最小間隔に基づいて前記指定間隔を設定する、ことを特徴とする。 In a desirable specific example, 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 calculated as the feature amount. 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 virtual period is searched one after another as a plurality of reference images, and the division criterion The setting unit is characterized in that the specified interval is set based on a minimum interval among intervals between reference images adjacent to each other.
望ましい具体例において、前記分割基準設定部は、前記画像列内において複数の基準画像の各々から前記指定間隔だけ時間的に遡った箇所に複数の分割基準を設定し、前記画像再構成部は、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画像を抽出して1つのデータブロックとし、複数の分割基準に対応した複数の画像からなるデータブロックを時間的に先頭にして次々に複数のデータブロックを形成する、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, the division criterion setting unit sets a plurality of division criteria at locations that are temporally retroactive from each of a plurality of reference images within the image sequence, and the image reconstruction unit includes: A plurality of images periodically corresponding to each other are extracted from each of a plurality of image groups to form one data block, and a plurality of data blocks each including a plurality of images corresponding to a plurality of division criteria are temporally headed. The data block is formed.
望ましい具体例において、前記超音波診断装置は、前記画像列を構成する複数の画像から得られる周期性に関する特徴量に基づいて前記仮想周期を算出する仮想周期算出部をさらに有する、ことを特徴とする。 In a desirable specific example, the ultrasonic diagnostic apparatus further includes a virtual period calculation unit that calculates the virtual period based on a feature amount related to periodicity obtained from a plurality of images constituting the image sequence. To do.
本発明により、所望の症状が含まれるように画像を再構成することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to reconstruct an image so that a desired symptom is included.
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波する。プローブ10は超音波を送受波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
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
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
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
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
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
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10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
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
仮想周期算出部22は、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、胎児の心臓に関する仮の周期となる仮想周期を算出する。仮想周期の算出にあたって、仮想周期算出部22は、次式で定義される相互差分値を利用する。
The virtual period calculation unit 22 calculates a virtual period that is a temporary period related to the fetal heart based on a plurality of tomographic image data stored in the
数2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2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
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2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2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
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2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
図4は、相互差分値の変化を示す図である。図4の横軸は、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2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。そこで、仮想周期算出部22は、相互差分値のピーク値(極大値)を検出し、隣接するピーク値の間隔を心臓の周期(心拍の周期)と判断する。
FIG. 4 is a diagram illustrating changes in mutual difference values. The horizontal axis of FIG. 4 indicates the position of each tomographic image data (position and time of each scanning plane), and corresponds to the Z axis of FIG. 2 (change direction of position with time). When the mutual difference value is calculated at each position (z) on the Z-
但し、例えば胎児の心臓は、心拍の周期が変動する場合があり、心拍の周期が変動するとピーク値の間隔も変動する。そこで、仮想周期算出部22は、例えば、ピーク値の間隔のうちの2番目に大きな間隔を仮想周期に設定する。なお、ピーク値の間隔のヒストグラムから得られる最多頻度の値や重心値などを仮想周期としてもよい。また、予め設定された複数の値の中からユーザまたは装置が仮想周期を選択するようにしてもよいし、ユーザが仮想周期の値を入力するようにしてもよい。仮想周期として、超音波診断装置の計測結果(例えばMモード計測の結果)に基づいて得られる値が利用されてもよいし、常に固定値が利用されてもよい。 However, for example, in the fetal heart, the heartbeat period may fluctuate, and when the heartbeat period fluctuates, the interval between peak values also fluctuates. Therefore, for example, the virtual cycle calculation unit 22 sets the second largest interval among the peak value intervals as the virtual cycle. It should be noted that the most frequently used value or centroid value obtained from the peak value interval histogram may be used as the virtual period. Further, the user or device may select the virtual period from a plurality of preset values, or the user may input the value of the virtual period. As the virtual cycle, a value obtained based on a measurement result (for example, a result of M-mode measurement) of the ultrasonic diagnostic apparatus may be used, or a fixed value may be used constantly.
図1に戻り、仮想周期が設定されると、基準画像探索部24は、複数の断層画像データの中から、仮想周期を利用して複数の基準画像を探索する。
Returning to FIG. 1, when the virtual period is set, the reference
図5は、基準画像の探索を説明するための図である。図5(A)〜(C)の各々には、図4を利用して説明した相互差分値の変化が図示されている。基準画像探索部24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24は、図5(A)に示すように、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24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、仮想周期だけ離れた位置に最も近い断層画像を次々に探索する。
FIG. 5 is a diagram for explaining the search for the reference image. Each of FIGS. 5A to 5C shows a change in the mutual difference value described with reference to FIG. First, the reference
まず、図5(A)に示すように、まず、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24は、図5(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5(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. 5A, first, 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 and used as a reference image. The Next, as shown in FIG. 5B, the reference
基準画像探索部24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5(C)に示すように複数の基準画像が探索される。図5(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。
The reference
図1に戻り、複数の基準画像が探索されると、分割基準設定部25は、複数の断層画像(データ)で構成される画像列内において、複数の基準画像の各々から指定間隔だけ離れた箇所に複数の分割基準を設定する。
Returning to FIG. 1, when a plurality of reference images are searched, the division
図6は、分割基準の設定を説明するための図である。図6(A)(B)の各々には、複数の断層画像で構成された画像列が図示されている。つまり、各々の横軸は、断層画像の位置(走査面の位置と時間)を示しており、各々の横軸に沿って複数の断層画像がパルス状に実線で示されている。 FIG. 6 is a diagram for explaining the setting of the division criterion. Each of FIGS. 6A and 6B shows an image sequence composed of a plurality of tomographic images. That is, each horizontal axis indicates the position of the tomographic image (the position and time of the scanning plane), and a plurality of tomographic images are indicated by solid lines in a pulse shape along each horizontal axis.
図6(A)には、画像列内において探索された複数の基準画像Fが太く長い実線で明示されている。複数の基準画像Fは、仮想周期と相互差分値の変化に基づいて探索される(図5参照)。そのため、隣接する基準画像F同士の間隔は、対象組織に関する運動の周期変動に応じて変化する。 In FIG. 6A, a plurality of reference images F searched in the image sequence are clearly indicated by thick and long solid lines. The plurality of reference images F are searched based on the virtual period and the change of the mutual difference value (see FIG. 5). For this reason, the interval between adjacent reference images F changes according to the periodic fluctuation of the motion related to the target tissue.
そこで、分割基準設定部25は、複数の基準画像Fの間隔に基づいて指定間隔を設定する。例えば、互いに隣接する基準画像F同士の間隔のうちの最小間隔に基づいて指定間隔が設定される。図6(A)において、その最小間隔は期間Tminであり、分割基準設定部25は、その最小期間の半分である期間Tmin/2を指定間隔とする。
Therefore, the division
そして、分割基準設定部25は、画像列内において複数の基準画像Fの各々から指定間隔だけ時間的に遡った箇所に複数の分割基準DFを設定する。図6(B)には、図6(A)と同じ画像列内において設定された複数の分割基準DFが太く長い実線で明示されている。
Then, the division
こうして、画像列内において複数の分割基準DFが設定されると、複数の分割基準DFの各々を分割の境界として画像列が複数の画像群に分割される。図6(B)において、各分割基準DFを先頭とする期間Tmin内に含まれる複数の断層画像により1つの画像群が構成される。そして、後に詳述するように、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を抽出することにより画像の再構成(再構築)が実現される。 Thus, when a plurality of division references DF are set in an image sequence, the image sequence is divided into a plurality of image groups with each of the plurality of division references DF as a division boundary. In FIG. 6B, one image group is constituted by a plurality of tomographic images included in a period Tmin starting from each division reference DF. Then, as will be described in detail later, image reconstruction (reconstruction) is realized by extracting a plurality of tomographic images that periodically correspond to each other from each of a plurality of image groups.
なお、上述した分割による再構築処理では、図6(B)に示す期間Tminの画像群に属する複数の断層画像のみが再構築処理に利用される。つまり、互いに隣接する2つの画像群の間に存在する断層画像は、再構築処理に利用されない。 Note that in the reconstruction process by division described above, only a plurality of tomographic images belonging to the image group of the period Tmin shown in FIG. 6B is used for the reconstruction process. That is, a tomographic image existing between two adjacent image groups is not used for the reconstruction process.
図1に戻り、複数の分割基準が設定されると、再構築処理部20は、複数の分割基準の各々を分割の境界として画像列を複数の画像群に分割する。そして、再構築処理部20は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を抽出することにより再構築処理を実現する。再構築処理部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築して後メモリ26に記憶する。
Returning to FIG. 1, when a plurality of division criteria are set, the
図7は、再構築処理部20による処理を説明するための図であり、図7には、前メモリ14に記憶されるデータと後メモリ26に記憶されるデータの対応関係が示されている。図7において「断層画像Zn(n=1,2,3,・・・,69,・・・)」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. 7 is a diagram for explaining the processing by the
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Z69,・・・の順に複数の断層画像データが記憶されている。
The
再構築処理部20は、複数の分割基準の各々を分割の境界とすることにより、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が抽出される。
The
図7において、断層画像Z5,断層画像Z35,断層画像Z65が基準画像探索部24により探索された複数の基準画像であり、また、断層画像Z1,断層画像Z31,断層画像Z61が分割基準設定部25により設定された複数の分割基準である。
In FIG. 7, the tomographic image Z5, the tomographic image Z35, and the tomographic image Z65 are a plurality of reference images searched by the reference
再構築処理部20は、互いに周期的に対応した複数の断層画像として、まず、分割基準である断層画像Z1,・・・,断層画像Z31,・・・,断層画像Z61を抽出する。そして、抽出された断層画像Z1,・・・,断層画像Z31,・・・,断層画像Z61が1つのデータブロックとなって後メモリ26内に記憶される。
First, the
次に、再構築処理部20は、互いに周期的に対応した複数の断層画像として、複数の分割基準の各々に対してZ軸方向の正方向に隣接する複数の断層画像を抽出し、抽出した複数の断層画像を1つのデータブロックとして後メモリ26内に記憶する。さらに、再構築処理部20は、互いに周期的に対応した複数の断層画像によるデータブロックを次々に形成して後メモリ26内に記憶する。
Next, the
次々に複数のデータブロックが形成される過程において、基準画像である断層画像Z5,・・・,断層画像Z35,・・・,断層画像Z65が1つのデータブロックとなって後メモリ26内に記憶され、そして、各画像群の最終画像である断層画像Z9,・・・,断層画像Z39,・・・,断層画像Z69が1つのデータブロックとなって後メモリ26内に記憶され、複数のデータブロックの形成が完了する。つまり、再構築処理が完了する。この再構築処理において、複数の断層画像の中で再構築処理に利用されない断層画像があることは図6を利用して説明したとおりである。
In the process of sequentially forming a plurality of data blocks, the tomographic images Z5,..., The tomographic images Z35,. Then, the tomographic image Z9,..., The tomographic image Z39,..., And the tomographic image Z69, which are the final images of each image group, are stored in the
図1に戻り、三次元画像形成部28は、後メモリ26に記憶された再構築後の複数の断層画像データに基づいて、胎児の心臓を立体的に映し出す三次元画像データを形成する。三次元画像形成部28は、後メモリ26に記憶された1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。
Returning to FIG. 1, the three-dimensional
三次元画像形成部28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30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、複数時相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
上述した実施形態によれば、後メモリ26に記憶された断層画像Z1,・・・,断層画像Z31,・・・,断層画像Z61に基づいて先頭の時相の三次元画像データが形成され、断層画像Z5,・・・,断層画像Z35,・・・,断層画像Z65に基づいて中心の時相の三次元画像データが形成される。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の中心に配置することが可能になる。また、複数の基準画像は、例えば、心臓の拡張末期に対応した時相の画像であるため、拡張末期に対応した時相を複数時相の中心に配置して確実に観察されるようにすることができる。 According to the above-described embodiment, the first time-phase three-dimensional image data is formed based on the tomographic images Z1,..., The tomographic images Z31,. Based on the tomographic images Z5,..., The tomographic images Z35,. 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 temporal phase. In addition, since the plurality of reference images are, for example, time phase images corresponding to the end diastole of the heart, the time phases corresponding to the end diastole are arranged at the center of the plurality of time phases so as to be reliably observed. be able to.
なお、図6を利用して説明した分割基準設定部25が利用する指定間隔を適宜に変更することにより、基準画像に対応したデータブロックを全データブロックの中心からずらすことができる。そのため、例えば、ユーザが指定間隔(例えば時間やフレーム数など)を適宜に設定して、基準画像に対応したデータブロックを中心からずらすことができるようにしてもよい。
It should be noted that the data block corresponding to the reference image can be shifted from the center of all the data blocks by appropriately changing the designated interval used by the division
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 再構築処理部、22 仮想周期算出部、24 基準画像探索部、25 分割基準設定部、28 三次元画像形成部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記プローブを制御することにより、対象組織に関する運動の複数の周期に亘って走査面を移動させつつ三次元空間内で複数の走査面を形成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の中から前記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、
前記画像列内において複数の基準画像の各々から指定間隔だけ離れた箇所に複数の分割基準を設定する分割基準設定部と、
前記複数の分割基準の各々を分割の境界とすることにより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複数の画像を抽出する画像再構成部と、
互いに周期的に対応した複数の画像に基づいて前記対象組織の表示画像を形成する表示画像形成部と、
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 in a three-dimensional space including a target tissue that moves periodically;
By controlling the probe, a transmission / reception control unit that forms a plurality of scanning planes in a three-dimensional space while moving the scanning planes over a plurality of periods of motion related to the target tissue;
A reference image search unit that searches a plurality of reference images at intervals corresponding to a virtual period of motion related to the target tissue from an image sequence composed of a plurality of images corresponding to the plurality of scanning planes;
A division reference setting unit for setting a plurality of division references at a location separated from each of a plurality of reference images by a specified interval in the image sequence;
An image reconstruction unit that divides the image sequence into a plurality of image groups by using each of the plurality of division criteria as a division boundary, and extracts a plurality of images periodically corresponding to each of the plurality of image groups. When,
A display image forming unit for forming a display image of the target tissue based on a plurality of images periodically corresponding to each other;
Having
An ultrasonic diagnostic apparatus.
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から得られる周期性に関する特徴量に基づいて複数の基準画像を探索し、
前記分割基準設定部は、複数の基準画像の間隔に基づいて前記指定間隔を設定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The reference image search unit searches for a plurality of reference images based on feature amounts related to periodicity obtained from a plurality of images constituting the image sequence,
The division reference setting unit sets the designated interval based on an interval between a plurality of reference images;
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記基準画像探索部は、前記特徴量として算出され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1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て複数の基準画像とし、
前記分割基準設定部は、互いに隣接する基準画像同士の間隔のうちの最小間隔に基づいて前記指定間隔を設定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2,
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 calculated as the feature amount, and the representative reference image Starting from a plurality of images corresponding to the maximum mutual difference value, and sequentially searching for the image closest to the position separated by the virtual period as a plurality of reference images,
The division reference setting unit sets the specified interval based on a minimum interval among intervals between reference images adjacent to each other.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記分割基準設定部は、前記画像列内において複数の基準画像の各々から前記指定間隔だけ時間的に遡った箇所に複数の分割基準を設定し、
前記画像再構成部は、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画像を抽出して1つのデータブロックとし、複数の分割基準に対応した複数の画像からなるデータブロックを時間的に先頭にして次々に複数のデータブロックを形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The division criterion setting unit sets a plurality of division criteria at a location that is temporally traced by the specified interval from each of a plurality of reference images in the image sequence,
The image reconstruction unit extracts a plurality of images periodically corresponding to each other from each of a plurality of image groups to form one data block, and temporally converts the data block including a plurality of images corresponding to a plurality of division criteria. To form a plurality of data blocks one after the other,
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記画像列を構成する複数の画像から得られる周期性に関する特徴量に基づいて前記仮想周期を算出する仮想周期算出部をさらに有する、
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,
A virtual period calculation unit that calculates the virtual period based on a feature amount related to periodicity obtained from a plurality of images constituting the image sequence;
An ultrasonic diagnostic apparatus.
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