JP4248673B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、3次元画像作成方法および超音波診断装置に関し、さらに詳しくは、ノイズやアーチファクトのない3次元画像を作成することができる3次元画像作成方法および超音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図8は、従来の3次元画像作成機能を有する超音波診断装置の一例のブロック図である。
この超音波診断装置500は、プローブ1と、そのプローブ1から基本周波数の送波パルスを送信する基本波送信部2と、前記プローブ1で受信した超音波エコーから受信エコー信号を生成すると共にビームフォーミングを行う受信遅延部3と、前記受信エコー信号からBモード画像やCFM(Color Flow Mapping)画像やMモード画像を作成するDSC(Digital Scan Converter)5と、前記Bモード画像やCFM画像を作成することを繰り返して得られた複数のBモード画像やCFM画像を3次元データとして記憶する画像メモリ6と、その画像メモリ6に記憶した3次元データから3次元画像を作成する3D処理部8と、前記Bモード画像や前記CFM画像や前記3次元画像を表示するCRT9と、操作者がコマンド入力などを行う入力部10とを具備している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
図9は、複数のBモード画像から作成した3次元データを基に作成した3次元画像P(T)の例示図である。
空洞部hには実際には何もないので、黒く抜けて見えるべきであるが、何かがあるかのようにノイズnが見えている。
これは、組織の壁面での多重反射によるノイズが元のBモード画像に含まれていたためである。
【0004】
図示しないが、複数のCFM画像から3次元データと作成し、その3次元データを基に作成した3次元画像では、動きのアーチファクトが生じる。
これは、プローブ1を動かすことに起因するドプラ成分が元のCFM画像に含まれているためである。
【0005】
そこで、本発明の目的は、上記多重反射によるノイズや上記動きのアーチファクトのない3次元画像を作成することができる3次元画像作成方法および超音波診断装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
第1の観点では、本発明は、受信した超音波に含まれる高周波成分を抽出して高調波画像を作成することを繰り返し、得られた複数の高調波画像から3次元データを作成し、その3次元データを基に3次元画像を作成することを特徴とする3次元画像作成方法を提供する。
上記第1の観点による3次元画像作成方法では、受信した超音波に含まれる高周波成分を抽出して作成した高調波画像から3次元データを作成し、その3次元データを基に3次元画像を作成する。ここで、高調波画像は、多重反射の影響を受けにくいため、多重反射によるノイズを含まない性質を持っている。また、CFM画像で生じてしまう動きのアーチファクトを含まない性質を持っている。よって、上記多重反射によるノイズや上記動きのアーチファクトのない3次元画像を作成できることとなる。
なお、上述の高調波画像の性質については、例えば「71-S1-3 Tissue Harmonic Imaging:抜けのよさを生むメカニズム;梅村 晋一郎;J Med Ultrasonics Vol.25 No.4(1998)」や「71-S2-2 消化器疾患診断におけるTissue Harmonic Imaging:廣岡芳樹,伊藤彰浩,内藤靖夫;J Med Ultrasonics Vol.25 No.4(1998)」に記載されている。
【0007】
第2の観点では、本発明は、被検体へ基本周波数を有する超音波を送信し被検体からの超音波を受信するプローブおよび送受信手段と、受信した超音波に含まれる高周波成分を抽出して高調波画像を作成する高調波画像作成手段と、前記高調波画像を作成することを繰り返して得られた複数の高調波画像から3次元データを作成する3次元データ作成手段と、前記3次元データを基に3次元画像を作成する3次元画像作成手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第2の観点の超音波診断装置では、上記第1の観点の3次元画像作成方法を好適に実施できる。
【0008】
第3の観点では、本発明は、上記第2の観点の超音波診断装置において、前記複数の高調波画像が、音線による走査面に略直交する方向にプローブを動かしながら得られた複数の高調波画像またはプローブを動かさないで得られた複数の高調波画像のいずれかであることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第3の観点の超音波診断装置において、プローブを動かしながら得られた複数の高調波画像の場合は、高調波画像面で規定される2空間軸とプローブの移動方向の1空間軸を空間3軸とする3次元データを作成できる。一方、プローブを動かさないで得られた複数の高調波画像の場合は、高調波画像面で規定される2空間軸と時間軸を空間3軸とする3次元データを作成できる(この3次元データを、時間軸を含む平面で切ると、いわば高調波Mモード画像となる。)
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【0010】
−第1の実施形態−
図1は、本発明の第1の実施形態の超音波診断装置を示すブロック図である。この超音波診断装置100は、プローブ1と、そのプローブ1から基本周波数の送波パルスを送信する基本波送信部2と、前記プローブ1で受信した超音波エコーから受信エコー信号を生成すると共にビームフォーミングを行う受信遅延部3と、前記受信エコー信号に含まれる2次高周波成分を抽出して高調波成分信号を作成する高調波成分抽出部4と、前記受信エコー信号からBモード画像やCFM画像を作成すると共に前記高調波成分信号から高調波画像を作成するDSC5と、前記Bモード画像や前記CFM画像や前記高調波画像を作成することを繰り返して得られた複数のBモード画像やCFM画像や高調波画像を3次元データとして記憶する画像メモリ6と、その画像メモリ6に記憶した3次元データに対してメディアンフィルタ(median filter)やモルフォロジー(morphology)演算などのフィルタ処理を行うフィルタ処理部7と、フィルタ処理した3次元データから3次元画像を作成する3D処理部8と、前記Bモード画像や前記CFM画像や前記高調波画像や前記3次元画像を表示するCRT9と、操作者がコマンド入力などを行う入力部10とを具備している。
【0011】
図2は、上記超音波診断装置100による3次元画像表示処理の動作を示すフロー図である。
ステップS1では、3次元画像の元データとして高調波画像を用いるか否かを操作者に問い合わせる。高調波画像を用いるならステップS2へ進み、高調波画像を用いないならステップS5へ進む。
【0012】
ステップS2では、DSC5をTHI(Tissue Harmonic Imaging)モードにする。すなわち、受信エコー信号に含まれるn次高周波成分を抽出して高調波画像を作成するモードにする。ここで、nは2以上の整数である。通常は、n=2である。
ステップS3では、図3に示すように、プローブ1を平行に移動する。移動する方向Mdは、音線による走査面に直交する方向である。これにより、被検体Kの断層像たる複数の高調波画像F1〜FNが得られる。なお、煽るようにプローブ1を動かしても良い。また、プローブ1を操作者が手で動かしても良いし、何らかのプローブ移動機構により自動で動かしても良い。また、プローブ1の位置・姿勢を検出する検出器を設けるのが好ましい。
ステップS4では、図4に示すように、複数の高調波画像F1〜FNを3次元データVとして画像メモリ6に記憶する。なお、補間演算により、高調波画像F1〜FNの間のデータを作成するのが好ましい。また、プローブ移動機構によりプローブ1を動かした場合やプローブ1の位置・姿勢を検出器で検出した場合は、3次元データVを正確な3次元空間配置で作成できるので好ましい。
そして、ステップS8へ進む。
【0013】
ステップS5では、DSC5をBモードまたはCFMモードにする。
ステップS6では、プローブ1を動かす。
ステップS7では、複数のBモード画像またはCFM画像を3次元データVとして画像メモリ6に記憶する。
そして、ステップS8へ進む。
【0014】
ステップS8では、3次元データVに対してメディアンフィルタやモルフォロジー演算などのフィルタ処理を行い、関心部位を目立つようにする。例えば、組織部と空洞部のコントラストを大きくする。
ステップS9では、フィルタ処理した3次元データVから3次元画像を作成する。例えば、図5に示すように、指定された視線方向Tに沿ってMIP(Maximum/Minimum Intensity Projection)法により投影して3次元画像P(T)を作成する。あるいは、組織部と空洞部を分離できる閾値を与えて、サーフェイスレンダリング(Surface Rendering)により3次元画像を作成する。さらに、3次元データVの内部に視点を置いて投影することで、内視鏡像のような3次元画像を作成する。内視鏡像のような3次元画像を作成すれば、血管内の狭窄や瘤、胆嚢の石やポリープなどを診断するのに有用である。
ステップS10では、3次元画像をCRT9に表示する。
そして、3次元画像表示処理を終了する。
【0015】
図6は、複数の高調波画像を3次元データとし、その3次元データから作成した3次元画像P(T)の例示図である。
空洞部hは黒く抜けて見え、図8で示したようなノイズnは見えない。また、動きのアーチファクトもない。
これは、元の高調波画像が多重反射によるノイズを含まないためである。また、CFM画像で生じてしまう動きのアーチファクトを含まない性質を持っているためである。
【0016】
−第2の実施形態−
第2の実施形態では、図2のステップS3において、プローブ1を動かさない。それ以外は、第1の実施形態と同じである。
この場合、図2のステップS4では、図7に示すように、複数の高調波画像F1〜FNを3次元データVとして画像メモリ6に記憶するが、この3次元データVは、高調波画像面で規定される2空間軸と時間軸を空間3軸とする3次元データとなる。この3次元データVを、時間軸を含む平面で切ると、壁運動の時間変化を観察できるMモードのような画像いわば高調波Mモード画像となる。
従って、この第2の実施形態は、心臓の壁運動の観察に有用である。
【0017】
【発明の効果】
本発明の3次元画像作成方法および超音波診断装置によれば、受信した超音波に含まれる高周波成分を抽出して作成した高調波画像を基にして3次元画像を作成するため、組織の壁面での多重反射によるノイズや動きのアーチファクトのない3次元画像を作成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態にかかる超音波診断装置のブロック図である。
【図2】3次元画像表示処理の動作を示すフロー図である。
【図3】プローブを動かす状態の例示図である。
【図4】複数の高調波画像と3次元データの概念図である。
【図5】MIPによる3次元画像の作成を示す概念図である。
【図6】本発明の第1の実施形態にかかる3次元画像の例示図である。
【図7】本発明の第2の実施形態にかかる3次元データの概念図である。
【図8】従来の超音波診断装置の一例のブロック図である。
【図9】従来の3次元画像の例示図である。
【符号の説明】
100 超音波診断装置
1 プローブ
2 基本波送信部
3 受信遅延部
4 高調波成分抽出部
5 DSC
6 画像メモリ
7 フィルタ処理部
8 3D処理部
9 CRT[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a three-dimensional image creation method and an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to a three-dimensional image creation method and an ultrasonic diagnostic apparatus that can create a three-dimensional image free from noise and artifacts.
[0002]
[Prior art]
FIG. 8 is a block diagram of an example of an ultrasonic diagnostic apparatus having a conventional three-dimensional image creation function.
The ultrasonic diagnostic apparatus 500 generates a reception echo signal from a
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 9 is an exemplary diagram of a three-dimensional image P (T) created based on three-dimensional data created from a plurality of B-mode images.
Since there is actually nothing in the cavity h, it should look black, but the noise n appears as if there is something.
This is because noise due to multiple reflection on the wall of the tissue was included in the original B-mode image.
[0004]
Although not shown in the drawing, motion artifacts are generated in a 3D image created from a plurality of CFM images and created based on the 3D data.
This is because a Doppler component resulting from moving the
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a three-dimensional image creation method and an ultrasonic diagnostic apparatus capable of creating a three-dimensional image free from noise due to the multiple reflection and the motion artifact.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the first aspect, the present invention repeatedly creates a harmonic image by extracting a high-frequency component contained in the received ultrasonic wave, creates three-dimensional data from the obtained plural harmonic images, There is provided a 3D image creation method characterized by creating a 3D image based on 3D data.
In the three-dimensional image creation method according to the first aspect, three-dimensional data is created from a harmonic image created by extracting high-frequency components contained in received ultrasonic waves, and a three-dimensional image is created based on the three-dimensional data. create. Here, since the harmonic image is hardly affected by multiple reflection, it has a property that does not include noise due to multiple reflection. In addition, it has a property that does not include motion artifacts that occur in the CFM image. Therefore, it is possible to create a three-dimensional image free from the noise due to the multiple reflection and the motion artifact.
As for the properties of the above-mentioned harmonic image, for example, “71-S1-3 Tissue Harmonic Imaging: Mechanism that produces good omission; Soichiro Umemura; J Med Ultrasonics Vol.25 No.4 (1998)” and “71- S2-2 Tissue Harmonic Imaging in Diagnosis of Gastrointestinal Diseases: Yoshiki Sasaoka, Akihiro Ito, Ikuo Naito; J Med Ultrasonics Vol.25 No.4 (1998) ”.
[0007]
In a second aspect, the present invention extracts a high-frequency component contained in a probe and transmitting / receiving means for transmitting an ultrasonic wave having a fundamental frequency to the subject and receiving the ultrasonic wave from the subject, and a received ultrasonic wave. Harmonic image creating means for creating a harmonic image, 3D data creating means for creating 3D data from a plurality of harmonic images obtained by repeatedly creating the harmonic image, and the 3D data An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by comprising a three-dimensional image creating means for creating a three-dimensional image based on the above.
In the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second aspect, the three-dimensional image creation method according to the first aspect can be suitably implemented.
[0008]
In a third aspect, the present invention provides the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second aspect, wherein the plurality of harmonic images are obtained by moving the probe in a direction substantially orthogonal to a scanning plane by sound rays. Provided is an ultrasonic diagnostic apparatus characterized by being either a harmonic image or a plurality of harmonic images obtained without moving a probe.
In the ultrasonic diagnostic apparatus according to the third aspect, in the case of a plurality of harmonic images obtained while moving the probe, two spatial axes defined by the harmonic image plane and one spatial axis in the moving direction of the probe are spatially separated. Three-dimensional data with three axes can be created. On the other hand, in the case of a plurality of harmonic images obtained without moving the probe, it is possible to create three-dimensional data with the two spatial axes defined on the harmonic image plane and the time axis as three spatial axes (this three-dimensional data). Is cut along a plane including the time axis, a so-called harmonic M-mode image is obtained.)
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited thereby.
[0010]
-First embodiment-
FIG. 1 is a block diagram showing an ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention. This ultrasonic diagnostic apparatus 100 generates a reception echo signal from a
[0011]
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the three-dimensional image display process by the ultrasonic diagnostic apparatus 100.
In step S1, the operator is inquired whether to use a harmonic image as the original data of the three-dimensional image. If the harmonic image is used, the process proceeds to step S2, and if the harmonic image is not used, the process proceeds to step S5.
[0012]
In step S2, DSC 5 is set to THI (Tissue Harmonic Imaging) mode. In other words, a mode for generating a harmonic image by extracting an n-th order high frequency component contained in the received echo signal is set. Here, n is an integer of 2 or more. Usually, n = 2.
In step S3, the
In step S4, a plurality of harmonic images F1 to FN are stored in the
Then, the process proceeds to step S8.
[0013]
In step S5,
In step S6, the
In step S7, a plurality of B-mode images or CFM images are stored in the
Then, the process proceeds to step S8.
[0014]
In step S8, a filtering process such as a median filter or a morphological operation is performed on the three-dimensional data V so that the region of interest is conspicuous. For example, the contrast between the tissue part and the cavity part is increased.
In step S9, a three-dimensional image is created from the filtered three-dimensional data V. For example, as shown in FIG. 5, a three-dimensional image P (T) is created by projecting along a specified line-of-sight direction T by the MIP (Maximum / Minimum Intensity Projection) method. Or the threshold value which can isolate | separate a tissue part and a cavity part is given, and a three-dimensional image is created by surface rendering (Surface Rendering). Further, a three-dimensional image such as an endoscopic image is created by projecting the viewpoint within the three-dimensional data V. Creating a three-dimensional image such as an endoscopic image is useful for diagnosing stenosis and aneurysms in blood vessels, stones and polyps in gallbladder, and the like.
In step S10, the three-dimensional image is displayed on the
Then, the three-dimensional image display process ends.
[0015]
FIG. 6 is an exemplary diagram of a three-dimensional image P (T) created from a plurality of harmonic images as three-dimensional data and created from the three-dimensional data.
The hollow portion h appears black and noise n as shown in FIG. 8 cannot be seen. There are also no movement artifacts.
This is because the original harmonic image does not include noise due to multiple reflection. Another reason is that it does not include motion artifacts that occur in the CFM image.
[0016]
-Second Embodiment-
In the second embodiment, the
In this case, in step S4 of FIG. 2, as shown in FIG. 7, a plurality of harmonic images F1 to FN are stored in the
Therefore, this second embodiment is useful for observing heart wall motion.
[0017]
【The invention's effect】
According to the three-dimensional image creating method and the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, a three-dimensional image is created based on a harmonic image created by extracting a high-frequency component contained in received ultrasonic waves. It is possible to create a three-dimensional image free from noise and motion artifacts due to multiple reflections.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of a three-dimensional image display process.
FIG. 3 is an exemplary view showing a state in which a probe is moved.
FIG. 4 is a conceptual diagram of a plurality of harmonic images and three-dimensional data.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing creation of a three-dimensional image by MIP.
FIG. 6 is an exemplary view of a three-dimensional image according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a conceptual diagram of three-dimensional data according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram of an example of a conventional ultrasonic diagnostic apparatus.
FIG. 9 is a view showing an example of a conventional three-dimensional image.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Ultrasonic
6
Claims (3)
前記3次元画像の元データとして高調波画像用のデータを用いるかについて操作者に問い合わせ、前記高調波画像用のデータ、又は、Bモード画像用のデータもしくはCFM画像用のデータを用いることを決定する決定手段と、
被検体へ基本周波数を有する超音波を送信し被検体からの超音波を受信するとともに、前記被検体に対してプローブを位置及び姿勢を固定した場合には前記被検体の2次元データに対応する超音波を受信し、前記被検体に対して前記プローブの位置又は姿勢を動かした場合には前記プローブの位置又は姿勢の動きに応じた複数組の2次元データに対応する超音波を受信するプローブおよび送受信手段と、
受信した超音波に含まれる高周波成分を抽出して高調波画像を作成する高調波画像作成手段と、
受信した超音波からBモード画像又はCFM画像を作成するBモード/CFM画像作成手段と、
前記プローブの位置又は姿勢の動きに応じて前記高調波画像、Bモード画像又はCFM画像を作成し、その作成された複数の前記高調波画像、Bモード画像又はCFM画像から3次元画像データを作成する3次元画像データ作成手段と、
前記3次元画像データに基づいて前記高調波画像、Bモード画像又はCFM画像の3次元画像を作成する3次元画像作成手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。An ultrasonic diagnostic apparatus that displays a three-dimensional image of a subject,
Asks the operator whether to use harmonic image data as the original data of the three-dimensional image, and decides to use the harmonic image data, B-mode image data, or CFM image data. A decision means to
When an ultrasonic wave having a fundamental frequency is transmitted to the subject and an ultrasonic wave from the subject is received, and the position and orientation of the probe are fixed with respect to the subject, it corresponds to the two-dimensional data of the subject. A probe that receives ultrasonic waves and receives ultrasonic waves corresponding to a plurality of sets of two-dimensional data according to the movement of the position or posture of the probe when the position or posture of the probe is moved with respect to the subject And transmission / reception means;
A harmonic image creating means for extracting a high frequency component contained in the received ultrasonic wave and creating a harmonic image;
B-mode / CFM image creating means for creating a B-mode image or CFM image from the received ultrasound,
The harmonic image, B-mode image, or CFM image is created according to the movement of the probe position or orientation, and three-dimensional image data is created from the created harmonic image, B-mode image, or CFM image. 3D image data creating means for
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a three-dimensional image creating unit that creates a three-dimensional image of the harmonic image, the B-mode image, or the CFM image based on the three-dimensional image data.
前記3次元画像作成手段は、前記3次元画像データ作成手段から受け取った前記3次元画像データに対してフィルタ処理を行い、そのフィルタ処理が行われた3次元画像データに基づいて前記3次元画像を作成することを特徴とする超音波診断装置。The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The three-dimensional image creation means performs a filtering process on the three-dimensional image data received from the three-dimensional image data creation means, and generates the three-dimensional image based on the three-dimensional image data subjected to the filtering process. An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by creating.
前記3次元画像作成手段は、MIP(Maximum/Minimum Intensity projection)法による3次元画像、サーフェイスレンダリングによる3次元画像又は内視鏡像に相当する3次元画像を作成することを特徴とする超音波診断装置。The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1 or 2,
The three-dimensional image creating means creates a three-dimensional image corresponding to a three-dimensional image by MIP (Maximum / Minimum Intensity projection) method, a three-dimensional image by surface rendering, or an endoscopic image. .
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