JP2020062200A - Ultrasonic diagnostic apparatus and display method - Google Patents

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智久 長谷川
Tomohisa Hasegawa
智久 長谷川
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Abstract

To enable recognition of the current position and direction of a probe while making a manual scanning coordinate system a background, without moving a line of sight from a display screen in a manual scanning step.SOLUTION: A manual scanning guide 78 is displayed in performing manual scanning of a probe. The manual scanning guide 78 is composed of a probe symbol 80 and a coordinate system symbol 82. The probe symbol 80 is composed of a position indicator 80a and a direction indicator 80b. When positional deviation in an X axial direction occurs, the probe symbol 80 moves vertically. When the direction of the probe is deviated from a Z axis, the probe symbol 80 performs an inclined motion (rotary motion).SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は超音波診断装置及び表示方法に関し、特に、プローブ操作の支援に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus and a display method, and more particularly to assisting probe operation.

医療の分野において超音波診断装置が活用されている。超音波診断装置は、生体への超音波の送受波により得られたデータに基づいて超音波画像を形成する装置である。近時、RVS(Real-time Virtual Sonography)機能又はそれに相当する機能を備えた超音波診断装置が普及しつつあり、その機能の益々の活用が期待されている。RVS機能によれば、例えば、生体内のある断面を表すリアルタイム断層画像と、同じ断面を表す他の断層画像(CT画像、MRI画像等)と、を同時に観察することが可能となる。RVS機能の利用に先立ってキャリブレーションが実施される。キャリブレーションは、超音波診断装置において取得されたボリュームデータの座標系と、他の医療装置において取得されたボリュームデータの座標系と、を一致又は整合させるものである。   Ultrasonic diagnostic devices are used in the medical field. The ultrasonic diagnostic apparatus is an apparatus that forms an ultrasonic image based on data obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a living body. Recently, an ultrasonic diagnostic apparatus having an RVS (Real-time Virtual Sonography) function or a function equivalent thereto is becoming widespread, and it is expected that the function will be utilized more and more. According to the RVS function, for example, it is possible to simultaneously observe a real-time tomographic image showing a certain cross section in the living body and another tomographic image (CT image, MRI image, etc.) showing the same cross section. Calibration is performed prior to using the RVS function. The calibration is to match or match the coordinate system of the volume data acquired by the ultrasonic diagnostic apparatus with the coordinate system of the volume data acquired by another medical apparatus.

特開2015−156907号公報JP, 2015-156907, A 特開2005−124712号公報JP, 2005-124712, A

一次元振動素子アレイを備えたプローブの手動走査(マニュアルスキャン)により、生体内の三次元空間からボリュームデータを取得する手技が知られている。そのような手動走査は、例えば、座標系キャリブレーションに先立って実行され、あるいは、ボリュームレンダリングに先立って実行される。座標系キャリブレーションの精度を高め、あるいは、レンダリング画像の品質を高めるためには、手動走査過程において、プローブが所定の運動(例えば平行運動)を行うように、プローブの位置や向きを維持又は調整する必要がある。すなわち、ボリュームデータの利用の観点から見て、ボリュームデータを構成している複数のフレームデータの並びが適正化されるように、手動走査を行うことが求められる。表示されている超音波画像を観察しながら、すなわち表示画面から視線を動かすことなく、手動走査を行わなければならないことも多い。   There is known a technique for acquiring volume data from a three-dimensional space in a living body by manually scanning a probe provided with a one-dimensional vibrating element array (manual scanning). Such manual scanning is performed, for example, prior to coordinate system calibration or prior to volume rendering. To improve the accuracy of coordinate system calibration or the quality of the rendered image, maintain or adjust the position and orientation of the probe so that the probe performs a predetermined movement (for example, parallel movement) during the manual scanning process. There is a need to. That is, from the viewpoint of using the volume data, it is required to perform the manual scanning so that the arrangement of the plurality of frame data forming the volume data is optimized. In many cases, manual scanning must be performed while observing the displayed ultrasonic image, that is, without moving the line of sight from the display screen.

なお、特許文献1には、被検者の体表面上にプローブの手動走査方向を投影像として表示する技術が開示されている。その技術によると、手動走査に際して表示画面から視線を動かす必要がある。特許文献2には、登録された過去の位置及び姿勢に対して、プローブの現在の位置及び姿勢を合致させることを支援する技術が開示されている。その技術では、手動走査過程における個々の時点でプローブの位置及び姿勢の調整を支援することできない。   Patent Document 1 discloses a technique of displaying the manual scanning direction of the probe as a projection image on the body surface of the subject. According to that technique, it is necessary to move the line of sight from the display screen during manual scanning. Patent Document 2 discloses a technique that assists in matching the current position and orientation of the probe with the registered past position and orientation. That technique cannot assist in adjusting the position and orientation of the probe at individual points in the manual scanning process.

本発明の目的は、プローブの手動走査を支援することにある。あるいは、本発明の目的は、手動走査過程において、表示画面から視線を動かすことなくプローブについての現在の位置情報を認識できるようにすることにある。   It is an object of the invention to support manual scanning of probes. Alternatively, it is an object of the present invention to be able to recognize the current position information about the probe in the manual scanning process without moving the line of sight from the display screen.

本発明に係る超音波診断装置は、手動で走査され、ビーム走査面を形成するプローブと、前記プローブについての位置情報を取得する取得部と、前記ビーム走査面から得られたデータに基づいて断層画像を形成する断層画像形成部と、前記プローブについての初期の位置情報に基づいて定義される手動走査座標系を示す座標系シンボルと前記プローブについての現在の位置情報を示すプローブシンボルとを含む手動走査ガイドを生成するガイド生成部と、前記断層画像及び前記手動走査ガイドを表示する表示部と、を含むことを特徴とするものである。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention is a scanner that is manually scanned to form a beam scanning surface, an acquisition unit that acquires position information about the probe, and a tomographic image based on data obtained from the beam scanning surface. A manual including a tomographic image forming unit that forms an image, a coordinate system symbol indicating a manual scanning coordinate system defined based on initial position information about the probe, and a probe symbol indicating current position information about the probe The present invention is characterized by including a guide generation unit that generates a scanning guide, and a display unit that displays the tomographic image and the manual scanning guide.

本発明に係る表示方法は、プローブによって形成されるビーム走査面から得られたデータに基づいて断層画像を表示する工程と、前記断層画像と共に手動走査ガイドを表示する工程と、を含み、前記手動走査ガイドは、前記プローブの初期位置及び初期向きに基づいて定義される手動走査座標系を示す座標系シンボルと、前記プローブの現在位置及び現在向きを示すプローブシンボルと、を含むことを特徴とするものである。   A display method according to the present invention includes a step of displaying a tomographic image based on data obtained from a beam scanning surface formed by a probe, and a step of displaying a manual scanning guide together with the tomographic image, The scanning guide includes a coordinate system symbol indicating a manual scanning coordinate system defined based on an initial position and an initial orientation of the probe, and a probe symbol indicating a current position and a current orientation of the probe. It is a thing.

本発明によれば、プローブの手動走査を支援できる。あるいは、本発明によれば、手動走査過程において、表示画面から視線を動かすことなく、手動走査座標系を背景としつつプローブについての現在の位置情報を認識できる。   According to the present invention, manual scanning of the probe can be supported. Alternatively, according to the present invention, in the manual scanning process, it is possible to recognize the current position information of the probe against the background of the manual scanning coordinate system without moving the line of sight from the display screen.

実施形態に係る超音波診断装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the ultrasonic diagnosing device which concerns on embodiment. 手動走査の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a manual scan. 座標系のキャリブレーションを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the calibration of a coordinate system. 同一断面を示す断層画像及び参照画像の表示例を示す図である。It is a figure which shows the example of a display of the tomographic image and reference image which show the same cross section. 手動走査によって取得される複数のフレームデータを示す図である。It is a figure showing a plurality of frame data acquired by manual scanning. 手動走査ガイドの第1例についての初期状態を示す図である。It is a figure which shows the initial state about the 1st example of a manual scanning guide. 手動走査ガイドの第1例についての第1状態を示す図である。It is a figure showing the 1st state about the 1st example of a manual scanning guide. 手動走査ガイドの第1例についての第2状態を示す図である。It is a figure showing the 2nd state about the 1st example of a manual scanning guide. キャリブレーション動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a calibration operation. 手動走査ガイドの第2例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of a manual scanning guide. 手動走査ガイドの第3例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd example of a manual scanning guide. 手動走査ガイドの第4例を示す図である。It is a figure which shows the 4th example of a manual scanning guide.

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

(1)実施形態の概要
実施形態に係る超音波診断装置は、プローブ、取得部、断層画像形成部、ガイド生成部及び表示部を有する。プローブは、手動で走査され、ビーム走査面を形成するものである。取得部によりプローブについての位置情報が取得される。断層画像形成部は、ビーム走査面から得られたデータに基づいて、断層画像を形成する。ガイド生成部は、プローブについての初期の位置情報に基づいて定義される手動走査座標系を示す座標系シンボルとプローブについての現在の位置情報を示すプローブシンボルとを含む手動走査ガイドを生成する。断層画像及び手動走査ガイドが表示部に表示される。
(1) Outline of Embodiment An ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment includes a probe, an acquisition unit, a tomographic image forming unit, a guide generation unit, and a display unit. The probe is manually scanned to form a beam scanning surface. The acquisition unit acquires the position information about the probe. The tomographic image forming unit forms a tomographic image based on the data obtained from the beam scanning surface. The guide generation unit generates a manual scanning guide including a coordinate system symbol indicating a manual scanning coordinate system defined based on initial position information about the probe and a probe symbol indicating current position information about the probe. The tomographic image and the manual scanning guide are displayed on the display unit.

上記構成によれば、手動走査ガイドの観察によって、手動走査座標系を示す座標系シンボルを背景としつつ、プローブについての現在の位置情報を的確に認識できる。その上で、プローブの位置、向き(姿勢)等を調整することが可能となる。手動走査ガイドは、断層画像と共に表示されるので、プローブの位置、向き等の調整に際して、表示画面から視線を外す必要はない。なお、位置情報は、位置及び向きの一方又は両方を含む概念である。手動走査座標系は、実施形態において、プローブそれ自体によって、換言すれば、ユーザーの判断によって、簡便に定義されるものである。例えば、座標系キャリブレーション前においても手動走査座標系を定義することが可能である。   According to the above configuration, by observing the manual scanning guide, it is possible to accurately recognize the current position information about the probe while using the coordinate system symbol indicating the manual scanning coordinate system as the background. Then, it becomes possible to adjust the position, direction (posture), etc. of the probe. Since the manual scanning guide is displayed together with the tomographic image, it is not necessary to remove the line of sight from the display screen when adjusting the position and orientation of the probe. The position information is a concept including one or both of the position and the direction. The manual scanning coordinate system is, in embodiments, conveniently defined by the probe itself, in other words, at the discretion of the user. For example, it is possible to define a manual scanning coordinate system even before coordinate system calibration.

実施形態においては、初期の位置情報としての初期位置及び初期向きに基づいて手動走査座標系が定義され、現在の位置情報としての現在位置及び現在向きに基づいてプローブシンボルが生成され、初期位置からの現在位置のずれに応じて座標系シンボルに対してプローブシンボルの位置が変化し、初期向きからの現在の向きのずれに応じて座標系シンボルに対してプローブシンボルの向きが変化する。この構成によれば、手動走査ガイドの観察を通じて、現在位置のずれの程度及び現在向きのずれの程度をリアルタイムで認識することが可能となる。   In the embodiment, the manual scanning coordinate system is defined based on the initial position and the initial orientation as the initial position information, and the probe symbol is generated based on the current position and the current orientation as the current position information. The position of the probe symbol changes with respect to the coordinate system symbol in accordance with the deviation of the current position, and the direction of the probe symbol changes with respect to the coordinate system symbol in accordance with the deviation of the current direction from the initial orientation. According to this configuration, it is possible to recognize the degree of deviation of the current position and the degree of deviation of the current direction in real time by observing the manual scanning guide.

プローブについては、プローブ中心軸としてのy軸、ビーム走査面の法線に相当するz軸、y軸及びz軸に直交するx軸、y軸周りの回転角度α、x軸周りの回転角度β、z軸周りの回転角度γを定義し得る。それらの6つの座標成分の内で、手動走査において特に重要となる少数の座標成分が認識できるように、シンプルな座標系シンボル及びプローブシンボルを構成するのが望ましい。例えば、手動走査ガイドは、限定された2つ又は3つの座標成分を表示するものである。そのようにすれば現状を認識する上での混乱やプローブを操作する上での混乱が生じ難くなる。   As for the probe, the y-axis as the center axis of the probe, the z-axis corresponding to the normal line of the beam scanning surface, the y-axis and the x-axis orthogonal to the z-axis, the rotation angle α around the y-axis, and the rotation angle β around the x-axis. , The rotation angle γ about the z-axis can be defined. Of these six coordinate components, it is desirable to construct a simple coordinate system symbol and probe symbol so that a small number of coordinate components that are particularly important in manual scanning can be recognized. For example, a manual scanning guide is one that displays a limited two or three coordinate components. By doing so, confusion in recognizing the current situation and confusion in operating the probe are less likely to occur.

実施形態において、初期位置及び初期向きは、初期設定信号が生成された時点でのプローブの位置及び向きであり、生体に対してプローブが当接され、且つ、プローブの手動走査方向が定まった場合に初期設定信号が生成される。初期設定信号は自動的に生成され又は手動で生成される。生体表面にプローブを当接した後、プローブの位置や向きが適正となった状態において、ユーザーによって初期設定信号の生成が指示されてもよい。プローブの位置及び向きが一定時間継続した場合に初期設定信号が自動的に生成されてもよい。初期位置及び初期向きを定める際に、プローブ及び組織の観察が必要であるとしても、その後においては、手動走査ガイドの参照により、つまり表示画面から視線を外すことなく、プローブの位置及び向きを調整できる。もっとも、何らかの必要に応じて、手動走査中において、プローブ等が観察されてもよい。   In the embodiment, the initial position and the initial orientation are the position and orientation of the probe at the time when the initial setting signal is generated, the probe is brought into contact with the living body, and the manual scanning direction of the probe is fixed. An initialization signal is generated at. The initialization signal is generated automatically or manually. After the probe is brought into contact with the surface of the living body, the user may instruct generation of the initial setting signal in a state where the position and the orientation of the probe are proper. The initialization signal may be automatically generated when the position and orientation of the probe last for a certain period of time. Even if it is necessary to observe the probe and tissue when determining the initial position and orientation, after that, the position and orientation of the probe are adjusted by referring to the manual scanning guide, that is, without removing the line of sight from the display screen. it can. However, the probe or the like may be observed during the manual scanning, if necessary.

実施形態において、座標系シンボルは、初期向きによって定義される第1軸と、第1軸に直交する第2軸と、を有する。プローブシンボルは、現在位置を示すインジケータであって、直交軸上を運動し又は直交軸に沿って運動する位置インジケータと、現在向きを示すインジケータであって、方向軸に対して傾斜運動する向きインジケータと、を含む。この構成によれば、位置のずれ及び向きのずれを個別的に特定し易くなる。第1軸は上記z軸に対応するものであり、第2軸は上記x軸又はy軸に対応するものである。直交軸上ではなく直交軸から離れた位置において位置インジケータが直交軸方向に運動する構成が採用されてもよい。   In the embodiment, the coordinate system symbol has a first axis defined by the initial orientation and a second axis orthogonal to the first axis. The probe symbol is an indicator that indicates the current position, a position indicator that moves on or along the orthogonal axis, and an indicator that indicates the current direction, which is an orientation indicator that tilts with respect to the direction axis. And, including. With this configuration, it becomes easy to individually specify the positional deviation and the orientation deviation. The first axis corresponds to the z axis, and the second axis corresponds to the x axis or the y axis. A configuration in which the position indicator moves in the orthogonal axis direction at a position apart from the orthogonal axis instead of on the orthogonal axis may be adopted.

実施形態に係る超音波診断装置は、プローブの手動走査によって得られたボリュームデータと他の装置で得られた他のボリュームデータとの間での座標系キャリブレーションを実行するキャリブレーション手段を含む。ボリュームデータの質を高めることにより座標系キャリブレーションの質を高められる。座標系キャリブレーション後に手動走査を行う場合において手動走査ガイドが表示されてもよい。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment includes a calibration unit that performs coordinate system calibration between volume data obtained by manual scanning of the probe and other volume data obtained by another apparatus. The quality of coordinate system calibration can be improved by improving the quality of volume data. A manual scanning guide may be displayed when manual scanning is performed after coordinate system calibration.

実施形態に係る表示方法は、プローブによって形成されるビーム走査面から得られたデータに基づいて断層画像を表示する工程と、断層画像と共に手動走査ガイドを表示する工程と、を含む。上記手動走査ガイドは、プローブの初期位置及び初期向きに基づいて定義される手動走査座標系を示す座標系シンボルと、プローブの現在位置及び現在向きを示すプローブシンボルと、を含む。この表示方法は、ハードウエアの機能として又はソフトウエアの機能として実現され得る。後者の場合、上記表示方法を実行するプログラムが可搬型記憶媒体又はネットワークを介して超音波診断装置へインストールされる。   The display method according to the embodiment includes a step of displaying a tomographic image based on data obtained from a beam scanning surface formed by the probe, and a step of displaying a manual scanning guide together with the tomographic image. The manual scanning guide includes a coordinate system symbol indicating a manual scanning coordinate system defined based on an initial position and an initial orientation of the probe, and a probe symbol indicating a current position and a current orientation of the probe. This display method can be realized as a function of hardware or as a function of software. In the latter case, the program for executing the above display method is installed in the ultrasonic diagnostic apparatus via a portable storage medium or a network.

(2)実施形態の詳細
図1には、実施形態に係る超音波診断装置が示されている。超音波診断装置は、病院等の医療機関に設置され、生体に対する超音波の送受波により得られた受信データに基づいて超音波画像を形成する装置である。
(2) Details of Embodiment FIG. 1 shows an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment. The ultrasonic diagnostic apparatus is an apparatus that is installed in a medical institution such as a hospital and forms an ultrasonic image based on received data obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a living body.

超音波プローブとしてのプローブ10は、本実施形態において、外科手術中において使用されるいわゆる術中プローブである。すなわち、プローブ10は、開腹状態において露出した臓器の表面に当接して使用されるものである。臓器は例えば肝臓である。被検体の表面(例えば腹部)に当接されるプローブが使用されてもよい。   The probe 10 as an ultrasonic probe is a so-called intraoperative probe used during surgery in the present embodiment. That is, the probe 10 is used by being brought into contact with the surface of the exposed organ in the laparotomy state. The organ is, for example, the liver. A probe that abuts the surface (eg, abdomen) of the subject may be used.

プローブ10は、プローブヘッド、ケーブル及びコネクタによって構成される。プローブヘッドには、一次元振動素子アレイ(1D振動素子アレイ)が設けられている。1D振動素子アレイは、実施形態において、円弧状に配列された複数の振動素子により構成される。1D振動素子アレイによって超音波が送受波され、これにより超音波ビームが形成される。超音波ビームの電子走査によってビーム走査面12が形成される。電子走査方式として、電子リニア走査方式、電子セクタ走査方式等が知られている。実施形態においては、電子リニア走査方式の一態様をなす電子コンベックス走査方式が採用されている。プローブヘッドは、ユーザーである手術者における複数の指によって保持される。プローブヘッド内に、直線的に並んだ複数の振動素子からなる1D振動素子アレイが設けられてもよい。   The probe 10 includes a probe head, a cable and a connector. The probe head is provided with a one-dimensional vibrating element array (1D vibrating element array). In the embodiment, the 1D vibrating element array includes a plurality of vibrating elements arranged in an arc shape. Ultrasonic waves are transmitted and received by the 1D vibrating element array, thereby forming ultrasonic beams. The beam scanning surface 12 is formed by electronically scanning the ultrasonic beam. As an electronic scanning method, an electronic linear scanning method, an electronic sector scanning method, etc. are known. In the embodiment, an electronic convex scanning method, which is one aspect of the electronic linear scanning method, is adopted. The probe head is held by a plurality of fingers of a surgeon who is a user. A 1D vibrating element array including a plurality of linearly arranged vibrating elements may be provided in the probe head.

実施形態においては、プローブ10の送受波面が肝臓表面に当接された状態が維持されつつ、プローブ10が肝臓表面に沿って手動で走査される。図1においては、その手動走査が符号13で示されている。移動後のプローブが符号10Aで示されている。手動走査方向は、基本的に、初期設定時点におけるビーム走査面12に直交する方向である。この手動走査により、空間的に異なる複数の位置において複数のビーム走査面12が形成され、それらに対応する複数のフレームデータが取得される。それらのフレームデータにより後述するボリュームデータが構成される。   In the embodiment, the probe 10 is manually scanned along the surface of the liver while the wave transmission / reception surface of the probe 10 is kept in contact with the surface of the liver. In FIG. 1, the manual scanning is indicated by reference numeral 13. The probe after movement is indicated by reference numeral 10A. The manual scanning direction is basically a direction orthogonal to the beam scanning surface 12 at the time of initial setting. By this manual scanning, a plurality of beam scanning surfaces 12 are formed at a plurality of spatially different positions, and a plurality of frame data corresponding to them are acquired. These frame data form volume data described later.

プローブ10、具体的にはプローブ10のプローブヘッドには、磁気センサ14が設けられている。磁場発生器16により、測位用の磁場(三次元磁場)が生成されており、その磁場が磁気センサ14によって検出される。磁気センサ14から出力された検出信号が測位コントローラ18へ送られている。測位コントローラ18から磁場発生器へ駆動信号が送られている。測位コントローラ18は、磁気センサ14から出力された検出信号に基づいて、磁気センサ14が設けられているプローブの位置及び向き、換言すれば、ビーム走査面12の位置及び向きを演算するものである。すなわち、実施形態においては、フレームデータごとに、その位置情報が演算されている。演算された位置情報は後述する制御部38へ出力されている。なお、測位コントローラ18は電子回路として構成され得る。制御部38内に測位コントローラ18を組み込むようにしてもよい。磁気センサ14、磁場発生器16及び測位コントローラ18により、測位システムが構成される。   A magnetic sensor 14 is provided on the probe 10, specifically on the probe head of the probe 10. A magnetic field for positioning (three-dimensional magnetic field) is generated by the magnetic field generator 16, and the magnetic field is detected by the magnetic sensor 14. The detection signal output from the magnetic sensor 14 is sent to the positioning controller 18. A drive signal is sent from the positioning controller 18 to the magnetic field generator. The positioning controller 18 calculates the position and orientation of the probe provided with the magnetic sensor 14, that is, the position and orientation of the beam scanning surface 12, based on the detection signal output from the magnetic sensor 14. . That is, in the embodiment, the position information is calculated for each frame data. The calculated position information is output to the control unit 38 described later. The positioning controller 18 can be configured as an electronic circuit. The positioning controller 18 may be incorporated in the control unit 38. The magnetic sensor 14, the magnetic field generator 16, and the positioning controller 18 constitute a positioning system.

送信部20は、送信時において、1D振動素子アレイを構成する複数の振動素子に対して複数の送信信号を並列的に供給する送信ビームフォーマーであり、それは電子回路として構成される。受信部22は、受信時において、1D振動素子アレイを構成する複数の振動素子から並列的に出力される複数の受信信号を整相加算(遅延加算)する受信ビームフォーマーであり、それは電子回路として構成される。受信部22は、複数のA/D変換器、検波回路等を備えている。受信部22での複数の受信信号の整相加算によりビームデータが生成される。なお、個々のフレームデータは、電子走査方向に並ぶ複数のビームデータにより構成される。個々のビームデータは深さ方向に並ぶ複数のエコーデータにより構成される。受信部22の後段にはビームデータ処理部が設けられているが、その図示は省略されている。   The transmitting unit 20 is a transmission beamformer that supplies a plurality of transmission signals in parallel to a plurality of vibrating elements forming a 1D vibrating element array during transmission, and is configured as an electronic circuit. The reception unit 22 is a reception beamformer that performs phasing addition (delay addition) of a plurality of reception signals output in parallel from a plurality of vibrating elements forming a 1D vibrating element array during reception, which is an electronic circuit. Configured as. The reception unit 22 includes a plurality of A / D converters, a detection circuit, and the like. Beam data is generated by phasing addition of a plurality of reception signals in the reception unit 22. Each frame data is composed of a plurality of beam data arranged in the electronic scanning direction. Each beam data is composed of a plurality of echo data arranged in the depth direction. A beam data processing unit is provided after the receiving unit 22, but the illustration thereof is omitted.

断層画像形成部24は、実施形態において、デジタルスキャンコンバータ(DSC)を備えたプロセッサによって構成される。DSCは、座標変換機能、画素補間機能、フレームレート変換機能等を有する。断層画像形成部24は、順次入力される複数のフレームデータに基づいて、複数の断層画像を順次形成する。個々の断層画像の実体は座標変換後のフレームデータ(表示フレームデータ)である。各フレームデータは、二次元に整列した複数の輝度データにより構成される。断層画像形成部24から順次出力される複数のフレームデータは、表示処理部26へ送られている。   The tomographic image forming unit 24 is configured by a processor including a digital scan converter (DSC) in the embodiment. The DSC has a coordinate conversion function, a pixel interpolation function, a frame rate conversion function, and the like. The tomographic image forming unit 24 sequentially forms a plurality of tomographic images based on the plurality of frame data that are sequentially input. The substance of each tomographic image is frame data (display frame data) after coordinate conversion. Each frame data is composed of a plurality of luminance data arranged in two dimensions. The plurality of frame data sequentially output from the tomographic image forming unit 24 are sent to the display processing unit 26.

3Dメモリ27には、制御部38の制御の下、受信部22から出力されたフレームデータ列つまりボリュームデータが格納される。具体的には、取込開始が判定された時点から取込終了が判定された時点までの期間内において生成された複数のフレームデータが3Dメモリ27に格納される。実施形態においては、手動的に又は自動的に初期設定信号が生成されており、初期設定信号の生成時点で取込開始が判定される。3Dメモリ27への各フレームデータの格納に際して、各フレームデータに対応付けてその位置情報を格納してもよい。格納された各位置情報は、複数のフレームデータ相互間の空間的な関係を示すものである。それらの位置情報は、座標系キャリブレーション又は他の目的で利用される。各フレームデータの書き込み時に位置情報に基づいて座標変換が実行されてもよいし、各フレームデータの読み出し時に位置情報に基づいて座標変換が実行されてもよい。断層画像形成部24から順次出力されるフレームデータが3Dメモリ27に格納されてもよい。   Under control of the control unit 38, the 3D memory 27 stores the frame data string output from the reception unit 22, that is, volume data. Specifically, the 3D memory 27 stores a plurality of frame data generated within a period from the time point when the start of capturing is determined to the time point when the end of capturing is determined. In the embodiment, the initial setting signal is generated manually or automatically, and the start of capturing is determined when the initial setting signal is generated. When storing each frame data in the 3D memory 27, the position information may be stored in association with each frame data. Each of the stored position information indicates a spatial relationship between the plurality of frame data. The position information is used for coordinate system calibration or other purposes. The coordinate conversion may be performed based on the position information when writing each frame data, or the coordinate conversion may be performed based on the position information when reading each frame data. The frame data sequentially output from the tomographic image forming unit 24 may be stored in the 3D memory 27.

三次元画像形成部28は、3Dメモリ27に格納されたボリュームデータに基づいて三次元画像を形成するものである。三次元画像は、組織を立体的に表現した画像である。三次元画像の形成に際しては、ボリュームレンダリング法、サーフェイスレンダリング法、等が利用される。   The three-dimensional image forming unit 28 forms a three-dimensional image based on the volume data stored in the 3D memory 27. The three-dimensional image is a three-dimensional image of the tissue. When forming a three-dimensional image, a volume rendering method, a surface rendering method, or the like is used.

3Dメモリ30には、他の医療装置(例えば、X線CT装置、MRI装置、他の超音波診断装置)で取得されたボリュームデータ31が格納される。そのボリュームデータは、同一の被検者から取得されたものであり、具体的には、同人における、肝臓を含む三次元領域から取得されたものである。   The 3D memory 30 stores volume data 31 acquired by another medical apparatus (for example, an X-ray CT apparatus, an MRI apparatus, another ultrasonic diagnostic apparatus). The volume data is acquired from the same subject, and specifically, is acquired from a three-dimensional region including the liver of the same person.

参照画像形成部32は、3Dメモリ30内のボリュームデータに基づいて、参照画像として、断層画像、三次元画像等を形成する。RVS機能の実行時には、参照画像形成部32により、現在表示されている断層画像と同じ断面を表す断層画像がMPR(Multi-Planar Reconstruction)画像として形成される。   The reference image forming unit 32 forms a tomographic image, a three-dimensional image, or the like as a reference image based on the volume data in the 3D memory 30. When the RVS function is executed, the reference image forming unit 32 forms a tomographic image showing the same cross section as the currently displayed tomographic image as an MPR (Multi-Planar Reconstruction) image.

手動走査ガイド生成部34は、制御部38の制御の下で、手動走査ガイドを生成するものである。手動走査ガイド生成部34には制御部38からの位置情報が与えられており、それに基づいて手動走査ガイド生成部34が手動操作ガイドを生成する。手動走査ガイドは、リアルタイム断層画像と一緒に表示される画像であり、手動走査を支援する画像である。具体的には、後述するように、手動走査ガイドは、座標系インジケータ及びプローブインジケータを含む。初期設定信号が生成された時点のプローブの位置(初期位置)及び向き(初期向き)に基づいて手動走査座標系が定義され、それを表すものとして座標系インジケータが生成される。その座標系インジケータを背景として、現在のプローブの位置及び向きを示すプローブインジケータが生成される。手動走査過程では、手動走査ガイドの参照により、プローブの位置(現在位置)及び向き(現在向き)が適正であることを確認でき、あるいは、プローブの位置(現在位置)及び向き(現在向き)を修正することが可能である。手動走査ガイドを示すデータが表示処理部26へ送られている。   The manual scanning guide generation unit 34 generates a manual scanning guide under the control of the control unit 38. Position information from the control unit 38 is given to the manual scanning guide generation unit 34, and the manual scanning guide generation unit 34 generates a manual operation guide based on the positional information. The manual scanning guide is an image displayed together with the real-time tomographic image, and is an image that supports the manual scanning. Specifically, as described below, the manual scanning guide includes a coordinate system indicator and a probe indicator. A manual scanning coordinate system is defined based on the position (initial position) and orientation (initial orientation) of the probe at the time when the initialization signal is generated, and a coordinate system indicator is generated to represent the manual scanning coordinate system. A probe indicator showing the current position and orientation of the probe is generated against the background of the coordinate system indicator. In the manual scanning process, it is possible to confirm that the position (current position) and orientation (current orientation) of the probe are correct by referring to the manual scanning guide, or the position (current position) and orientation (current orientation) of the probe are confirmed. It can be modified. Data indicating the manual scanning guide is sent to the display processing unit 26.

表示処理部26には、断層画像データ、三次元画像データ、参照画像データ、手動走査ガイドデータ等が入力されている。表示処理部26は、画像合成機能、カラー処理機能、グラフィック画像生成機能等を有する。表示処理部26により、表示部36に表示する表示画像が形成される。表示部36は、LCD、有機EL表示デバイス等によって構成される。制御部38に接続された操作パネル42は、入力デバイスであり、それは複数のスイッチ、複数のボタン、トラックボール、キーボード等を有する。   Tomographic image data, three-dimensional image data, reference image data, manual scanning guide data, and the like are input to the display processing unit 26. The display processing unit 26 has an image synthesizing function, a color processing function, a graphic image generating function, and the like. The display processing unit 26 forms a display image to be displayed on the display unit 36. The display unit 36 is composed of an LCD, an organic EL display device, or the like. The operation panel 42 connected to the control unit 38 is an input device, which has a plurality of switches, a plurality of buttons, a trackball, a keyboard, and the like.

なお、三次元画像形成部28、参照画像形成部32、手動走査ガイド生成部34及び表示処理部26は、それぞれ、例えばプロセッサにより構成される。それらが単一のプロセッサにより構成されてもよい。それらが制御部38の機能として実現されてもよい。それらが他のデバイスによって構成されてもよい。   The three-dimensional image forming unit 28, the reference image forming unit 32, the manual scanning guide generating unit 34, and the display processing unit 26 are each configured by a processor, for example. They may be configured by a single processor. They may be realized as a function of the control unit 38. They may be configured by other devices.

制御部38は、制御手段として機能するものであり、実施形態において、CPU及び動作プログラムにより構成される。制御部38は、図1に示されている各構成の動作を制御するものである。実施形態において、制御部38は、座標系キャリブレーション機能、手動走査支援機能、ボリュームデータ取込制御機能、RVS機能、等を有している。座標系キャリブレーション機能が、図1において、キャリブレーション部40として表現されている。   The control unit 38 functions as a control unit, and is configured by a CPU and an operation program in the embodiment. The control unit 38 controls the operation of each component shown in FIG. In the embodiment, the control unit 38 has a coordinate system calibration function, a manual scanning support function, a volume data acquisition control function, an RVS function, and the like. The coordinate system calibration function is represented as the calibration unit 40 in FIG.

手動走査支援機能の実行に際しては、手動走査ガイド生成部34が機能する。ボリュームデータ取込制御機能は、プローブ10の手動走査過程において、ボリュームデータを構成するフレームデータ列の取込開始及び取込終了を自動判定する機能である。組織への当接後において位置及び向きが一定期間にわたって維持された場合に初期設定信号が自動的に生成されてもよい。フレームデータ列に基づいて組織への接触を自動判定し、その時点で初期設定信号が自動的に生成されてもよい。その上で、初期設定信号の生成をトリガとして、フレームデータの取り込みが開始されてもよい。一定距離又は一定時間にわたって手動走査が行われた場合、あるいは、必要な枚数分のフレームデータの取り込みが行われた時点で、取込終了信号が自動的に生成されてもよい。生体からプローブ10が離れたことを自動的に判定し、その時点で取込終了信号が生成されてもよい。   The manual scanning guide generation unit 34 functions when executing the manual scanning support function. The volume data capture control function is a function for automatically determining the capture start and capture end of the frame data sequence forming the volume data in the manual scanning process of the probe 10. The initialization signal may be automatically generated if the position and orientation are maintained for a period of time after abutting the tissue. The contact with the tissue may be automatically determined based on the frame data sequence, and the initialization signal may be automatically generated at that time. Then, the capture of the frame data may be started by using the generation of the initial setting signal as a trigger. The capturing end signal may be automatically generated when the manual scanning is performed for a certain distance or for a certain time, or when the necessary number of frame data is captured. It may be automatically determined that the probe 10 has moved away from the living body, and the capture end signal may be generated at that time.

キャリブレーション部40は、座標系キャブレーション時において機能する。その際には、3Dメモリ27,30に格納された2つのボリュームデータが制御部38に読み込まれる。ここでは、混同を避けるために、図1に示されている超音波診断装置で取得されたボリュームデータを第1ボリュームデータと表現し、他の医療装置で取得されたボリュームデータを第2ボリュームデータと表現する。キャリブレーション部40は、第1ボリュームデータ中の所定のオブジェクト(所定部位の像)を自動的に認識し、その所定のオブジェクトの位置及び姿勢を基準として座標系を定義する。所定のオブジェクトは、例えば、肝臓中の門脈又は門脈付近に対応する門脈像である。そのオブジェクトを基準として定義された座標系が第1ボリュームデータに適用される。3Dメモリ30に格納された第2ボリュームデータに対しては他の医療装置において門脈像を基準として既に座標系が定義されている。図1に示される超音波診断装置において、第2ボリュームデータに対して上記同様の処理を適用し、座標系を定義するようにしてもよい。以上の処理により、2つのボリュームデータ間において座標系を合わせることが可能となる。オブジェクトの認識に際しては、例えば、機械学習型の識別器が利用されてもよい。それは、例えばCNN(Convolutional Neural Network)によって構成され得る。   The calibration unit 40 functions during coordinate system calibration. At that time, the two volume data stored in the 3D memories 27 and 30 are read into the control unit 38. Here, in order to avoid confusion, the volume data acquired by the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. 1 is referred to as first volume data, and the volume data acquired by another medical apparatus is referred to as second volume data. Express. The calibration unit 40 automatically recognizes a predetermined object (image of a predetermined portion) in the first volume data, and defines a coordinate system with the position and orientation of the predetermined object as a reference. The predetermined object is, for example, a portal vein image corresponding to the portal vein in the liver or the vicinity of the portal vein. The coordinate system defined based on the object is applied to the first volume data. For the second volume data stored in the 3D memory 30, the coordinate system is already defined in another medical device with the portal vein image as a reference. In the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. 1, the same processing as above may be applied to the second volume data to define the coordinate system. With the above processing, it is possible to match the coordinate system between the two volume data. For object recognition, for example, a machine learning type classifier may be used. It can be configured by, for example, a CNN (Convolutional Neural Network).

図2には、手動走査の一例が示されている。開腹状態において露出した肝臓50の表面に対してプローブ10が当接され、プローブ10の接触状態が維持されつつ、プローブ10が手動で走査(平行移動)される。手動走査の開始時においては、座標系定義用オブジェクトとしての門脈像を取り込めるように、プローブ10が所定の位置に位置決められ、また、プローブ10の向きが所定の方向に合わせられる。手動走査の距離(目標距離)は、例えば3〜8cmの範囲内の所定値であり、その距離は任意に定め得る。手動走査終了時点でのプローブが符号10Aで示されている。   FIG. 2 shows an example of manual scanning. The probe 10 is brought into contact with the surface of the liver 50 exposed in the laparotomy state, and the probe 10 is manually scanned (translated) while the contact state of the probe 10 is maintained. At the start of the manual scanning, the probe 10 is positioned at a predetermined position and the orientation of the probe 10 is aligned with a predetermined direction so that the portal vein image as the coordinate system defining object can be captured. The manual scanning distance (target distance) is, for example, a predetermined value within a range of 3 to 8 cm, and the distance can be set arbitrarily. The probe at the end of the manual scanning is indicated by reference numeral 10A.

図3には、第1ボリュームデータ56及び第2ボリュームデータ52が示されている。第1ボリュームデータ56は上記の手動走査によって得られたものである。第1ボリュームデータ56は、記憶空間上において並ぶ複数のフレームデータ58により構成される。ここでは#1が最初のフレームデータを示しており、#nが最後のフレームデータを示している。第1ボリュームデータ56内には門脈像60が含まれる。第2ボリュームデータ52は、他の医療装置によって過去に取得されたものであり、第2ボリュームデータ52にも門脈像54が含まれている。第2ボリュームデータ52に対しては、門脈像54を基準としてX’Y’Z’座標系が定義されている。   FIG. 3 shows the first volume data 56 and the second volume data 52. The first volume data 56 is obtained by the above manual scanning. The first volume data 56 is composed of a plurality of frame data 58 arranged in the storage space. Here, # 1 shows the first frame data, and #n shows the last frame data. A portal image 60 is included in the first volume data 56. The second volume data 52 is previously acquired by another medical device, and the portal vein image 54 is also included in the second volume data 52. For the second volume data 52, an X'Y'Z 'coordinate system is defined with the portal image 54 as a reference.

実施形態においては、第1ボリュームデータ56が取得された後、第1ボリュームデータ56中の門脈像60が自動的に抽出又は認識され、その門脈像60を基準として、第1ボリュームデータ56に対してXYZ座標系が定義される。XYZ座標系は、X’Y’Z’座標系に対応付けられる座標系である。この座標系キャリブレーションにより、第1ボリュームデータ56においてある断面が指定された場合、第2ボリュームデータ52において同一断面を特定することが可能となる。実施形態においては座標系キャリブレーションの実行前に座標系キャリブレーションで必要となるボリュームデータを取得するためにプローブの手動走査が実施されている。もちろん、他の目的でプローブの手動走査が実施されてもよい。上記で説明した以外の手法を利用して座標系がキャリブレーションされてもよい。   In the embodiment, after the first volume data 56 is acquired, the portal vein image 60 in the first volume data 56 is automatically extracted or recognized, and the first volume data 56 is used as a reference. An XYZ coordinate system is defined for. The XYZ coordinate system is a coordinate system associated with the X'Y'Z 'coordinate system. By this coordinate system calibration, when a certain cross section is designated in the first volume data 56, the same cross section can be specified in the second volume data 52. In the embodiment, the manual scanning of the probe is performed before the coordinate system calibration is performed in order to acquire the volume data necessary for the coordinate system calibration. Of course, manual scanning of the probe may be performed for other purposes. The coordinate system may be calibrated using a method other than that described above.

図4には、上記RVS機能の実行により表示される画像62が例示されている。図示の例において、画像62は、断層画像64及び参照画像66を含むものである。断層画像64は、ビーム走査面から取得されたフレームデータ列に基づいて形成されるリアルタイム画像であり、生体内におけるある組織断面を表した動画像である。参照画像66は、その組織断面と同一の断面を表した静止画像である。例えば、参照画像66は、X線CT装置において取得されたボリュームデータに基づいて形成される。符号68はビーム走査面に相当するエリアを示している。   FIG. 4 illustrates an image 62 displayed by executing the above RVS function. In the illustrated example, the image 62 includes a tomographic image 64 and a reference image 66. The tomographic image 64 is a real-time image formed based on the frame data sequence acquired from the beam scanning plane, and is a moving image representing a certain tissue cross section in the living body. The reference image 66 is a still image showing the same cross section as the tissue cross section. For example, the reference image 66 is formed based on the volume data acquired by the X-ray CT apparatus. Reference numeral 68 indicates an area corresponding to the beam scanning surface.

図5には、手動走査によって得られるフレームデータ列72が示されている。初期設定信号の生成時におけるプローブの位置及び向きに基づいて座標系(手動走査座標系)xyzが定義される。y軸がプローブ中心軸に相当している。z軸がプローブの向きつまりビーム走査面70の法線に相当している。z軸方向が手動走査方向である。x軸はy軸及びz軸に直交する軸である。図示の例では、ビーム走査面70の頂点が送受信原点であり、それがxyz座標系の原点に一致している。y軸周りの角度がαで表現され、y軸周りの角度がβで表現され、z軸周りの角度がγで表現されている。   FIG. 5 shows a frame data string 72 obtained by manual scanning. A coordinate system (manual scanning coordinate system) xyz is defined based on the position and orientation of the probe when the initialization signal is generated. The y-axis corresponds to the probe center axis. The z-axis corresponds to the direction of the probe, that is, the normal to the beam scanning surface 70. The z-axis direction is the manual scanning direction. The x-axis is an axis orthogonal to the y-axis and the z-axis. In the illustrated example, the apex of the beam scanning plane 70 is the transmission / reception origin, which coincides with the origin of the xyz coordinate system. The angle around the y-axis is represented by α, the angle around the y-axis is represented by β, and the angle around the z-axis is represented by γ.

図6には、手動走査ガイドの第1例が示されている。具体的には、図6には、初期設定信号が生成された時点での手動走査ガイド78が示されている。表示画像74には、断層画像76、及び、手動走査ガイド78が含まれている。手動走査ガイド78は、プローブシンボル80及び座標系シンボル82により構成される。プローブシンボル80は、この第1例において、丸形状をもった位置インジケータ80aと、三角形状をもった向きインジケータ80bと、からなる。位置インジケータ80aと向きインジケータ80bは一体化されており、両者は一体的に運動する。座標系シンボル82は、z軸つまり移動方向を表すライン82zと、x軸を表すライン82xと、からなる。ライン82xは、図6の左右方向に伸長した形態を有しているが、プローブシンボル80が運動するのは図6において上下方向のみであり、つまりライン82x上においてのみ運動する。初期設定信号の生成後、所定時間にわたって、メッセージ84が表示される。そのメッセージは、走査方向へのプローブの平行運動を促すものである。そのメッセージに従って、手動走査が開始される。   FIG. 6 shows a first example of the manual scanning guide. Specifically, FIG. 6 shows the manual scanning guide 78 at the time when the initial setting signal is generated. The display image 74 includes a tomographic image 76 and a manual scanning guide 78. The manual scanning guide 78 includes a probe symbol 80 and a coordinate system symbol 82. In the first example, the probe symbol 80 includes a position indicator 80a having a round shape and a direction indicator 80b having a triangular shape. The position indicator 80a and the orientation indicator 80b are integrated, and both move integrally. The coordinate system symbol 82 is composed of a line 82z representing the z axis, that is, a moving direction, and a line 82x representing the x axis. The line 82x has a form extending in the left-right direction in FIG. 6, but the probe symbol 80 moves only in the vertical direction in FIG. 6, that is, moves only on the line 82x. A message 84 is displayed for a predetermined time after the generation of the initialization signal. The message prompts a parallel movement of the probe in the scanning direction. According to the message, the manual scanning is started.

図7には、位置ずれが生じた場合における手動走査ガイド78が示されている。手動走査の過程で、向きは変わらないものの、プローブの位置がx軸方向(+xの方向)にシフトしてしまった場合、手動走査ガイド78が符号86で示すように+x側に運動する。シフト後の位置が+x1で示されている。プローブシンボル80の内で、位置インジケータ80aの位置が+x側にずれており、一方、向きインジケータ80bはz軸と平行な方向を向いている。具体的には、上記の制御部は、x軸上における初期位置と現在位置との差分が一定値を超えた場合、メッセージ88を表示する。そのメッセージ88は、例えば、位置ずれが生じたことを示すものであり、あるいは、位置ずれが解消するようにプローブを移動させることを求めるものである。位置ずれが解消すれば、上記の位置インジケータ80aが座標系シンボルの原点に戻ってくる。   FIG. 7 shows the manual scanning guide 78 in the case where displacement occurs. Although the orientation does not change during the manual scanning process, if the position of the probe shifts in the x-axis direction (+ x direction), the manual scanning guide 78 moves to the + x side as indicated by reference numeral 86. The position after the shift is indicated by + x1. Within the probe symbol 80, the position indicator 80a is displaced toward the + x side, while the orientation indicator 80b is oriented parallel to the z-axis. Specifically, the control unit displays the message 88 when the difference between the initial position and the current position on the x-axis exceeds a certain value. The message 88 indicates, for example, that a displacement has occurred, or requests that the probe be moved so that the displacement is eliminated. When the positional deviation is eliminated, the position indicator 80a returns to the origin of the coordinate system symbol.

図8には、図7に示した状態から更に向きずれが生じた場合における手動走査ガイド78が示されている。プローブの向きがy軸周りにおいて角度αだけ変化している。その結果、プローブシンボル80、具体的には向きインジケータ80bが傾斜運動して、それにより示されている向きがz軸から離れている。角度αが一定値を超えた時点でメッセージ90が表示される。そのメッセージ90は、向きずれが生じたことを示すものであり、あるいは、向きずれが解消するようにプローブの姿勢を変化させることを求めるものである。向きずれが解消すれば、上記の向きインジケータ80bの向きがz軸と平行になる。   FIG. 8 shows the manual scanning guide 78 in the case where the orientation is further deviated from the state shown in FIG. The orientation of the probe changes by the angle α around the y-axis. As a result, the probe symbol 80, specifically the orientation indicator 80b, is tilted so that the orientation indicated thereby is away from the z-axis. A message 90 is displayed when the angle α exceeds a certain value. The message 90 indicates that misalignment has occurred, or requests that the posture of the probe be changed so that misalignment is eliminated. When the misalignment is eliminated, the orientation of the orientation indicator 80b becomes parallel to the z axis.

図9には、座標系キャリブレーション時の動作がフローチャートとして示されている。この動作は上記制御部の制御によって実行されるものである。超音波ビームが繰り返し走査されている状態において、以下の一連の工程が実行される。   FIG. 9 is a flowchart showing the operation at the time of coordinate system calibration. This operation is executed under the control of the control unit. In the state where the ultrasonic beam is repeatedly scanned, the following series of steps are executed.

S10では、本処理を開始するか否かが判断される。実施形態においては、自動的に又は手動で初期設定信号が生成され、その生成時点で、S10において本処理の開始が判定され、これによってS12以降の工程が実行される。S12では、初期の位置情報に基づいて、すなわち、プローブの初期位置及び初期向きに基づいて、手動走査座標系が定義される。S14では、現在の位置情報に基づいてプローブシンボルが生成され、それを含む手動走査ガイドが断層画像の近傍に表示される。S16ではビーム走査によって取得されたフレームデータが3Dメモリ内に格納される。   In S10, it is determined whether to start this process. In the embodiment, the initial setting signal is automatically or manually generated, and at the generation point of time, the start of this process is determined in S10, and the processes of S12 and thereafter are executed. In S12, the manual scanning coordinate system is defined based on the initial position information, that is, based on the initial position and the initial orientation of the probe. In S14, the probe symbol is generated based on the current position information, and the manual scanning guide including the probe symbol is displayed near the tomographic image. In S16, the frame data acquired by beam scanning is stored in the 3D memory.

S18において終了条件が満たされたと判断されるまで、上記のS14及びS16が繰り返し実行される。手動走査の過程において、手動走査ガイドの参照により、ユーザーにより、プローブの位置及び向きが調整され、あるいは、初期位置及び初期向きが維持されるようにプローブが動かされる。終了条件として、例えば、手動走査終了の指示、所定の手動走査距離への到達、所定の手動走査時間への到達、所定のフレーム数の取込完了、といった各種の条件があげられる。生体からのプローブの離脱をもって手動走査終了が判断されてもよい。   The above S14 and S16 are repeatedly executed until it is determined in S18 that the ending condition is satisfied. During the manual scanning process, the user can adjust the position and orientation of the probe or move the probe so that the initial position and initial orientation are maintained by referring to the manual scanning guide. Examples of the termination condition include various conditions such as an instruction to terminate the manual scanning, reaching a predetermined manual scanning distance, reaching a predetermined manual scanning time, and completion of capturing a predetermined number of frames. The end of manual scanning may be determined by the detachment of the probe from the living body.

S20では、取り込まれたフレームデータの個数が参照され、その個数がk未満であるか否かが判断される。その個数がk未満である場合、S22においてエラー処理が実行される。例えば、再度の手動走査を促すメッセージが表示される。S20において、取り込まれたフレームデータの個数がk以上であると判断された場合、S24において3Dメモリ内のボリュームデータが解析される。例えば、所定のオブジェクトが自動的に抽出される。S26においては、S24の処理結果に基づいてボリュームデータに対して座標系が定義される。その座標系は他の装置において取得されたボリュームデータに対して定義された座標系と同一のものである。その後、必要に応じて、RVS機能の実行下で、超音波診断が実施される。   In S20, the number of captured frame data is referred to, and it is determined whether the number is less than k. If the number is less than k, error processing is executed in S22. For example, a message prompting another manual scan is displayed. When it is determined in S20 that the number of captured frame data is k or more, the volume data in the 3D memory is analyzed in S24. For example, a predetermined object is automatically extracted. In S26, a coordinate system is defined for the volume data based on the processing result of S24. The coordinate system is the same as the coordinate system defined for volume data acquired by another device. Then, if necessary, ultrasonic diagnosis is performed under the execution of the RVS function.

図10には、手動走査ガイドの第2例が示されている。なお、図6に示した要素と同一の要素には同一符号を付し、その説明を省略する。このことは図7以降の各図においても同様である。   FIG. 10 shows a second example of the manual scanning guide. The same elements as those shown in FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. This also applies to each of the drawings starting from FIG.

図10において、手動走査ガイド92は、座標系シンボル94及びプローブシンボル96により構成される。座標系シンボル94は、z軸を表すライン94zとy軸を表すライン94yとにより構成される。プローブシンボル96は、原点インジケータ96aと方向インジケータ96bとからなる。それらは一体化されている。図示の例では、ボリュームデータの取り込み時に、プローブが揺動走査(煽り走査)されており、その際における揺動角度つまりx軸周りの角度βが方向インジケータ96bの向きとして表現されている。原点インジケータ96aはz軸方向及びy軸方向のいずれにも移動しない。手動走査ガイド92と共にメッセージ98が表示されている。そのメッセージ98は揺動走査を促すものである。   In FIG. 10, the manual scanning guide 92 includes a coordinate system symbol 94 and a probe symbol 96. The coordinate system symbol 94 is composed of a line 94z representing the z axis and a line 94y representing the y axis. The probe symbol 96 includes an origin indicator 96a and a direction indicator 96b. They are integrated. In the example shown in the figure, the probe is swing-scanned (tilted scan) when the volume data is captured, and the swing angle, that is, the angle β around the x-axis at that time is expressed as the direction of the direction indicator 96b. The origin indicator 96a does not move in either the z-axis direction or the y-axis direction. A message 98 is displayed along with the manual scanning guide 92. The message 98 prompts swing scanning.

図11には、手動走査ガイドの第3例が示されている。表示画像74の下部には二段にわたって手動走査ガイド78及び手動走査ガイド99が示されている。この手動走査ガイドペアは、手動で平行走査を行う場合において表示されるものである。手動走査ガイド78によって、プローブのx方向の位置ずれが表現され、またy軸周りにおけるプローブの向きずれが表現される。手動走査ガイド99によって、プローブのy軸周りの向きずれが表現される。すなわち、座標系における6つの座標成分の内で3つを表示したものである。手動走査ガイド99におけるプローブシンボルも座標系シンボルの原点周りにおいて回転運動のみを行う。   FIG. 11 shows a third example of the manual scanning guide. Below the display image 74, a manual scanning guide 78 and a manual scanning guide 99 are shown in two stages. This manual scanning guide pair is displayed when parallel scanning is manually performed. The manual scanning guide 78 represents displacement of the probe in the x direction and displacement of the probe orientation around the y axis. The manual scanning guide 99 represents the misalignment of the probe about the y-axis. That is, three of the six coordinate components in the coordinate system are displayed. The probe symbol in the manual scanning guide 99 also performs only rotational movement around the origin of the coordinate system symbol.

図12には、手動走査ガイドの第4例が示されている。表示画像の下部には手動走査ガイド102が表示される。手動走査ガイド102は、座標系シンボル104を有し、それは、z軸を示すライン104z、スタート位置を横切るx軸を示すライン194xs、及び、ゴール位置を横切るx軸を示すライン104xgを含む。   FIG. 12 shows a fourth example of the manual scanning guide. The manual scanning guide 102 is displayed below the displayed image. The manual scanning guide 102 has a coordinate system symbol 104, which includes a line 104z indicating the z-axis, a line 194xs indicating the x-axis across the start position, and a line 104xg indicating the x-axis across the goal position.

プローブシンボル106は、手動走査におけるz方向のプローブ移動に従って、z軸に沿って運動する。過去の履歴が符号106A,106B,106C,106Dで示されている。そのような履歴が実際に表示されてもよいし、そのような履歴に変えて運動軌跡が表示されてもよい。手動走査ガイド102にはスケール108が含まれる。それはz軸方向の目盛として機能するものである。   The probe symbol 106 moves along the z-axis according to the probe movement in the z-direction during manual scanning. Past history is shown by reference numerals 106A, 106B, 106C, and 106D. Such history may be actually displayed, or the movement trajectory may be displayed in place of such history. The manual scanning guide 102 includes a scale 108. It functions as a scale in the z-axis direction.

図12に示す第4例によれば、プローブシンボル106が画面内において運動するので、手動走査の距離を直感的に認識し易くなり、あるいは、ゴールまでの距離を認識し易くなる。また、履歴又はそれに相当する表示を行うことにより、フレームデータ列の質を事後的に評価することが容易となる。   According to the fourth example shown in FIG. 12, since the probe symbol 106 moves in the screen, it becomes easy to intuitively recognize the distance of manual scanning or the distance to the goal. Further, by displaying the history or the display corresponding thereto, it becomes easy to evaluate the quality of the frame data sequence afterwards.

上記実施形態において、位置ずれ又は向きずれが一定以上生じた場合、メッセージの他、アラーム音等を生じさせてもよい。手動走査が終了条件を満たした場合にメッセージを表示してもよく、電子音を生じさせてもよい。プローブシンボルを動かすことに変えて座標系シンボルを動かすようにしてもよい。手動走査方向が上下方向になるように手動走査ガイドを表示してもよい。   In the above-described embodiment, when the positional deviation or the misorientation exceeds a certain level, an alarm sound or the like may be generated in addition to the message. A message may be displayed and an electronic sound may be generated when the manual scanning satisfies the termination condition. Instead of moving the probe symbol, the coordinate system symbol may be moved. The manual scanning guide may be displayed so that the manual scanning direction is the vertical direction.

10 プローブ、12 ビーム走査面、14 磁気センサ、16 磁場発生器、18 測位コントローラ、24 断層画像形成部、26 表示処理部、32 参照画像形成部、34 手動走査ガイド生成部、38 制御部、40 キャリブレーション部、78 手動走査ガイド、80 プローブシンボル、82 座標系シンボル。
10 probe, 12 beam scanning plane, 14 magnetic sensor, 16 magnetic field generator, 18 positioning controller, 24 tomographic image forming unit, 26 display processing unit, 32 reference image forming unit, 34 manual scanning guide generating unit, 38 control unit, 40 Calibration unit, 78 manual scanning guide, 80 probe symbol, 82 coordinate system symbol.

Claims (7)

手動で走査され、ビーム走査面を形成するプローブと、
前記プローブについての位置情報を取得する取得部と、
前記ビーム走査面から得られたデータに基づいて断層画像を形成する断層画像形成部と、
前記プローブについての初期の位置情報に基づいて定義される手動走査座標系を示す座標系シンボルと前記プローブについての現在の位置情報を示すプローブシンボルとを含む手動走査ガイドを生成するガイド生成部と、
前記断層画像及び前記手動走査ガイドを表示する表示部と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
A probe that is manually scanned to form a beam scan plane;
An acquisition unit that acquires position information about the probe,
A tomographic image forming unit that forms a tomographic image based on the data obtained from the beam scanning surface,
A guide generation unit that generates a manual scanning guide including a coordinate system symbol indicating a manual scanning coordinate system defined based on initial position information about the probe and a probe symbol indicating current position information about the probe,
A display unit for displaying the tomographic image and the manual scanning guide,
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
請求項1記載の超音波診断装置において、
前記初期の位置情報としての初期位置及び初期向きに基づいて前記手動走査座標系が定義され、
前記現在の位置情報としての現在位置及び現在向きに基づいて前記プローブシンボルが生成され、
前記初期位置からの前記現在位置のずれに応じて前記座標系シンボルに対して前記プローブシンボルの位置が変化し、
前記初期向きからの前記現在の向きのずれに応じて前記座標系シンボルに対して前記プローブシンボルの向きが変化する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The manual scanning coordinate system is defined based on an initial position and an initial orientation as the initial position information,
The probe symbol is generated based on the current position and the current direction as the current position information,
The position of the probe symbol changes with respect to the coordinate system symbol according to the deviation of the current position from the initial position,
The orientation of the probe symbol changes with respect to the coordinate system symbol according to the deviation of the current orientation from the initial orientation,
An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by the above.
請求項2記載の超音波診断装置において、
前記初期位置及び前記初期向きは、初期設定信号が生成された時点での前記プローブの位置及び向きであり、
生体に対して前記プローブが当接され、且つ、前記プローブの手動走査方向が定まった段階で前記初期設定信号が生成される、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2,
The initial position and the initial orientation are the position and orientation of the probe at the time when the initial setting signal is generated,
The probe is brought into contact with a living body, and the initial setting signal is generated at a stage where the manual scanning direction of the probe is determined.
An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by the above.
請求項2記載の超音波診断装置において、
前記座標系シンボルは、
前記初期向きによって定義される方向軸と、
前記方向軸に直交する直交軸と、
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 claim 2,
The coordinate system symbol is
A directional axis defined by the initial orientation,
An orthogonal axis orthogonal to the direction axis,
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
請求項4記載の超音波診断装置において、
前記プローブシンボルは、
前記現在位置を示すインジケータであって、前記直交軸上を運動し又は前記直交軸に沿って運動する位置インジケータと、
前記現在向きを示すインジケータであって、前記方向軸に対して傾斜運動する向きインジケータと、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 4,
The probe symbol is
An indicator showing the current position, a position indicator that moves on the orthogonal axis or moves along the orthogonal axis,
An indicator showing the current orientation, which is an orientation indicator that tilts with respect to the direction axis,
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
請求項1記載の超音波診断装置において、
前記プローブの手動走査によって得られたボリュームデータと他の装置で得られたボリュームデータとの間での座標系キャリブレーションを実行するキャリブレーション手段を含む、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
A calibration means for performing coordinate system calibration between volume data obtained by manual scanning of the probe and volume data obtained by another device;
An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by the above.
プローブによって形成されるビーム走査面から得られたデータに基づいて断層画像を表示する工程と、
前記断層画像と共に手動走査ガイドを表示する工程と、
を含み、
前記手動走査ガイドは、
前記プローブの初期位置及び初期向きに基づいて定義される手動走査座標系を示す座標系シンボルと、
前記プローブの現在位置及び現在向きを示すプローブシンボルと、
を含むことを特徴とする表示方法。
Displaying a tomographic image based on the data obtained from the beam scanning surface formed by the probe;
Displaying a manual scanning guide with the tomographic image,
Including,
The manual scanning guide is
A coordinate system symbol indicating a manual scanning coordinate system defined based on the initial position and the initial orientation of the probe,
A probe symbol indicating the current position and current direction of the probe,
A display method comprising:
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