JP2012070837A - 超音波画像生成装置及び超音波画像生成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】超音波画像から穿刺針等の穿刺器具の候補点を抽出し、候補点に対してハフ変換を行うことで穿刺器具および穿刺器具の延長線を表す直線を生成する。さらに、生成した穿刺器具および穿刺器具の延長線を表す直線を含む領域を穿刺器具存在領域として特定し、穿刺器具存在領域内における穿刺器具の候補点の強度分布に基づいて穿刺器具の先端位置を特定することで、超音波画像中の穿刺針の位置を特定することができる。特定した穿刺器具の位置を基に生成した穿刺器具を表す画像と、超音波画像とを重畳表示することで、穿刺器具の位置をユーザーに分かりやすく表示することができる。
【選択図】図3
Description
また、本発明によれば、穿刺器具である穿刺針上の特徴点を検出し、これらを直線や曲線等の線で結ぶことができるので、穿刺針が途切れて表示されても、穿刺針の繋がりを分かり易くすることができる。
また、本発明によれば、穿刺器具である穿刺針の線を時系列で補正することができるので、穿刺針の撓みや、硬い組織の存在やプローブのずれなどにより、刺入経路が変わった場合でも精度よく穿刺針の線を描出することができる。
また、本発明によれば、繋いだ線は、超音波画像の輝度を参考に、グラデーション表示もすることができるので、超音波画像の輝度情報を残しつつ、穿刺器具である穿刺針針のつながりをわかりやすくできる。
図1は、本発明の実施の形態1に係る超音波画像生成装置100の主要な構成を示した機能ブロック図である。
同図に示す超音波画像生成装置100は、送受信制御部102、画像生成部104、穿刺針候補点抽出部106、穿刺針情報記憶部108、候補点位置記憶部110、穿刺針領域特定部112、穿刺針先端位置特定部114、穿刺針画像生成部116、画像合成部118及び画像表示制御部120を有する。超音波画像生成装置100は、探触子122及び画像表示部124と電気的に接続されて使用される。
なお、上述した穿刺針候補点抽出部106、穿刺針情報記憶部108、候補点位置記憶部110、穿刺針領域特定部112、穿刺針先端位置特定部114及び穿刺針画像生成部116は、穿刺針検出回路を構成する。
図3(A)において、Bモード画像の左上端部を原点とし、左上端部から右上端部への横軸をX軸、左上端部から左下端部への縦軸をY軸としたXY直交座標系に画像が位置する場合を考える。Bモード画像の左上端部から右上端部への方向をX軸の正の方向、Bモード画像の左上端部から左下端部への方向をY軸の正の方向とする。以下、特に説明がなければ、画像に対するXY直交座標系の定義は同様のものとする。
図5は、本発明の超音波画像生成方法を実施する超音波画像生成装置100において、穿刺針画像を重畳表示する動作に係わる一連の処理の流れを示すフロー図である。超音波画像の取得後、ステップST400で、ユーザが穿刺針候補点を検出する時間間隔の設定を行う。ステップST402で穿刺針候補点抽出部106が穿刺針候補点の抽出を行い、ステップST404で穿刺針候補点の座標を候補点位置記憶部110に保存する。ステップST406で穿刺針候補点の分布に基づいて穿刺針領域特定部112が穿刺針及び穿刺針の延長線を表す穿刺針候補直線の特定を行い、ステップST408で穿刺針先端位置特定部114が穿刺針の先端位置の特定を行う。ステップST410で穿刺針画像生成部116が穿刺針を表す画像を生成し、ステップST412で画像合成部118がBモード画像と穿刺針を表す画像との合成を行い、画像表示制御部120がBモード画像と穿刺針を表す画像との重畳表示を画像表示部124に行わせる。
図10(A)において、Bモード画像172中に穿刺針の過去の先端位置を表す複数の点174、点176及び点178がある場合を考える。ここでは、点174が最も過去に特定された穿刺針の先端位置である。点176は、点174の次に検出された穿刺針の先端位置であり、点178が最も新しい穿刺針の先端位置である。点174、点176及び点178の3点が直線182a上に並んでいるため、次の穿刺針の先端位置は、3点を通る直線の延長線である破線182b上にあることが予測される。
104 画像生成部
106 穿刺針候補点抽出部
110 候補点位置記憶部
112 穿刺針領域特定部
114 穿刺針先端位置特定部
116 穿刺針画像生成部
126 穿刺針直線生成部
130 平均輝度演算部
136 穿刺針先端位置演算部
Claims (13)
- 穿刺器具が刺入された被検体に対して探触子から超音波を照射し、前記被検体および前記穿刺器具から反射されるエコーを前記探触子で受信し、前記探触子から出力されるエコー信号から超音波画像を生成する超音波画像生成装置であって、
前記超音波画像に基づいて前記穿刺器具の候補点を抽出する候補点抽出手段と、
該候補点抽出手段によって抽出された複数の候補点の分布から、前記超音波画像において前記穿刺器具が存在する可能性のある穿刺器具存在領域を特定する穿刺器具存在領域特定手段と、
該穿刺器具存在領域特定手段によって特定された前記穿刺器具存在領域における前記穿刺器具を含む直線上の強度分布に基づいて、前記穿刺器具の先端位置を特定する穿刺器具先端位置特定手段と、
を備えることを特徴とする超音波画像生成装置。 - さらに、前記穿刺器具先端位置特定手段によって特定された前記穿刺器具の先端位置に基づいて前記穿刺器具を表す穿刺器具画像を生成する穿刺器具画像生成手段と、
該穿刺器具画像生成手段によって生成された前記穿刺器具画像を前記超音波画像に重畳表示する画像合成手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の超音波画像生成装置。 - 前記穿刺器具存在領域特定手段は、
前記候補点抽出手段によって抽出された複数の候補点から穿刺器具候補直線を生成し、該穿刺器具候補直線が含まれる領域を前記穿刺器具存在領域と特定するものであり、
前記穿刺器具画像生成手段は、
前記穿刺器具の先端位置と、前記穿刺器具候補直線とから、前記穿刺器具画像を生成することを特徴とする請求項2に記載の超音波画像生成装置。 - さらに、前記穿刺器具の情報を記憶する穿刺器具情報記憶手段を備え、
前記穿刺器具画像生成手段は、前記穿刺器具情報記憶手段に記憶された前記穿刺器具に関する情報を用いて前記穿刺器具画像の形状を決定することを特徴とする請求項2または3に記載の超音波画像生成装置。 - 前記穿刺器具先端位置特定手段は、
前記穿刺器具存在領域における前記穿刺器具を含む直線上の強度分布の最大値および最小値に基づいて、前記穿刺器具の先端位置を特定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の超音波画像生成装置。 - 前記穿刺器具存在領域特定手段は、
前記候補点抽出手段によって抽出された複数の候補点に対してハフ変換を行って穿刺器具候補直線の生成を行うことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の超音波画像生成装置。 - 前記候補点抽出手段は、
前記超音波画像に対して閾値処理を行うことで、前記穿刺器具の候補点を抽出することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の超音波画像生成装置。 - さらに、前記超音波画像において前記穿刺器具が刺入される可能性が高い予測刺入領域を設定する予測刺入領域設定手段を備え、
前記候補点抽出手段は、前記予測刺入領域設定手段によって設定された領域から前記穿刺器具の候補点を抽出することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の超音波画像生成装置。 - さらに、前記超音波画像において前記穿刺器具が刺入される可能性が高い予測刺入領域を設定する予測刺入領域設定手段を備え、
前記穿刺器具存在領域特定手段は、前記候補点抽出手段によって抽出された前記穿刺器具の候補点のうち、前記予測刺入領域設定手段によって設定された予測刺入領域に含まれる前記候補点から、前記穿刺器具存在領域を特定することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の超音波画像生成装置。 - 前記予測刺入領域設定手段は、前記穿刺器具が前記被検体に刺入される角度およびまたは位置に基づき、前記予測刺入領域を設定することを特徴とする請求項8または9の超音波画像生成装置。
- さらに、前記穿刺器具先端位置特定手段によって特定された前記穿刺器具の過去における複数の先端位置を記憶する先端位置記憶手段を備え、
前記予測刺入領域設定手段は、
前記先端位置記憶手段によって記憶された前記穿刺器具の複数の先端位置から、前記穿刺器具の進行方向を推定し、前記穿刺器具の進行方向にある領域を前記予測刺入領域として設定することを特徴とする請求項8乃至10のいずれか1項に記載の超音波画像生成装置。 - さらに、前記穿刺器具が存在する注目領域を設定する注目領域設定手段と、
該注目領域設定手段が設定する前記注目領域を注目領域以外の領域に対して高画質化処理する高画質化処理手段と、
を備える請求項1乃至11のいずれか1項に記載の超音波画像生成装置。 - 穿刺器具が刺入された被検体に対して探触子から超音波を照射し、前記被検体および前記穿刺器具から反射されるエコーを前記探触子で受信し、前記探触子から出力されるエコー信号から超音波画像を生成する超音波画像生成方法であって、
前記超音波画像に基づいて前記穿刺器具の候補点を抽出する候補点抽出ステップと、
該候補点抽出ステップで抽出された複数の候補点の分布から、前記超音波画像において前記穿刺器具が存在する可能性のある穿刺器具存在領域を特定する穿刺器具存在領域特定ステップと、
該穿刺器具存在領域特定ステップで特定された前記穿刺器具存在領域における前記穿刺器具を含む直線上の強度分布に基づいて、前記穿刺器具の先端位置を特定する穿刺器具先端位置特定ステップと、
を備えることを特徴とする超音波画像生成方法。
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