JP4659950B2

JP4659950B2 - Ultrasonic diagnostic equipment

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Publication number: JP4659950B2
Application number: JP2000244792A
Authority: JP
Inventors: 哲也川岸
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2020-08-11
Also published as: JP2001128975A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体の心臓などの診断部位に対して超音波ビームを３次元的に走査させることで３次元的に画像データを収集しその３次元画像を表示する超音波診断装置に係り、とくに３次元画像を用いて超音波ドプラや検査に必要な各種計測などを実施する場合に適したＲＯＩ（ＲｅｇｉｏｎｏｆＩｎｔｅｒｅｓｔ：関心領域）の設定と画像表示の工夫に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置では、パルスドプラ（ＰＷ）、連続波ドプラ（ＣＷ）、カラードプライメージング（ＣＤＩ：ＣｏｌｏｒＤｏｐｐｌｅｒＩｍａｇｉｎｇ）、および組織ドプライメージング（ＴＤＩ：ＴｉｓｓｕｅＤｏｐｐｌｅｒＩｍａｇｉｎｇ）などの超音波ドプラが一般に実施される。これで得られた画像に対し診断に必要な各種計測を行ったりする場合は、モニタ上に表示されるＢモード像などの２次元画像を見ながら所望の対象位置をＲＯＩにより設定・指定する手法が一般に用いられる。このようなＰＷ、ＣＷ、ＣＤＩ、ＴＤＩや各種計測を行う際にＲＯＩを用いる手法は、２次元画像を前提に構築されている。
【０００３】
これに対し、近年では、超音波ビームのスキャン面を手動や機械的に移動させたり、あるいは２次元アレイプローブを採用して超音波ビームを電子的にリアルタイムに走査させたりすることで被検体内を空間的にスキャンさせて３次元的な生体情報を取得するシステムが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような３次元的に画像データを収集・表示する３次元超音波診断装置においては、２次元画像を前提として構築されたＲＯＩを用いる手法をそのまま適用しようとすると、被検体とＲＯＩとの間の３次元的な相対位置が分かりにくく、あるいはＲＯＩを３次元的に簡便に設定できない等の問題が想定される。
【０００５】
本発明は、上述した従来の問題を考慮してなされたものであり、３次元的に画像データを収集・表示するシステムの利点を活用しつつ、３次元的な関心領域を２次元画像を用いて分かりやすく表示し、さらに簡便に３次元的な位置を設定することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る超音波診断装置は、超音波振動子の振動によって、被検体の診断部位に対して３次元的に第１の超音波を送受波させて第１の受信信号を得る第１超音波送受信手段と、前記超音波送受信手段による前記第１の超音波の送受波により得られた前記第１の受信信号に基づいて３次元画像データを生成するデータ生成手段と、前記データ生成手段により生成された前記３次元画像データに基づいて、関心領域の位置を設定するための表示画像を生成して表示させる第１画像生成手段と、前記表示画像を基に前記関心領域の位置を設定する関心領域設定手段と、互いに直交し且つ前記超音波振動子の振動子面と前記関心領域とを結ぶ交線を含む第１の断面及び第２の断面と、前記第１及び第２の断面と向きの異なる前記関心領域を含む第３の断面とを設定する断面位置設定手段と、前記３次元画像データに基づいて、前記第１、第２及び第３の断面における表示画像を生成して表示させる断面画像生成手段と、前記超音波振動子の振動によって、前記関心領域に対して、前記関心領域内のドプラ周波数を算出するための第２の超音波を送受波させて第２の受信信号を得る第２超音波送受信手段と、前記第２の受信信号に基づいて前記ドプラ周波数の波形画像を生成して表示させる第２画像生成手段と、を備え、前記関心領域設定手段は、前記第３の断面における表示画像を基に前記関心領域の位置を変更設定し、前記断面位置設定手段は、前記変更された関心領域に基づいて、前記第１及び第２の断面を変更設定し、前記断面画像生成手段は、前記３次元画像データに基づいて、前記変更された第１及び第２の断面における表示画像を生成して更新表示させることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る超音波診断装置の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。
【００２１】
図１に示す超音波診断装置は、超音波ビームを空間的にスキャンさせてその３次元画像をリアルタイムに取得するシステムを適用したもので、超音波ビームの空間的スキャンが可能な２次元アレイプローブ１と、このプローブ１が接続される装置本体２と、この装置本体２に接続されるモニタ３とを備えている。
【００２２】
２次元アレイプローブ１は、図示しない複数の超音波振動子を２次元アレイ状に配列したもので、この各超音波振動子を装置本体２による制御の元で駆動させることにより、予め設定された送信ビームフォーミング条件に沿って超音波ビームを被検体内の診断部位に向けて３次元的にスキャンさせると共に、この超音波ビームに対して被検体内の音響インピーダンス境界での反射や微小散乱体による散乱によりプローブ１に戻ってくる超音波エコー信号を微弱な電圧のエコー信号に変換して受信し、その受信信号を装置本体２に送る。
【００２３】
装置本体２は、プローブ１に接続されるパルサ／プリアンプ・ユニット４と、このユニット４のプリアンプ出力側に接続される受信信号遅延回路５と、この遅延回路５に第１のバスＢ１を介して接続される複数のプロセッサ群、すなわちエコープロセッサ６、ドプラプロセッサ７、ＴＤＩプロセッサ８、ＰＷプロセッサ９、およびＣＷプロセッサ１０と、これらの各プロセッサ６〜１０に第２のバスＢ２を介して接続されるホストＣＰＵ１１および表示ユニット１２と、ホストＣＰＵ１１に接続される操作パネル１３とを備えている。
【００２４】
操作パネル１３には、超音波ビームの送受信条件等に関する各種設定・変更用のジョイスティック１３ａやトラックボール１３ｂ等の入力デバイス（その他スイッチ、各種ボタン、キーボード等）が搭載され、ここでの入力操作でオペレータにより指示された情報がホストＣＰＵ１１に送られ、これにより装置本体２内の各部で設定・変更される。例えば、心臓などのパルスドプラを実施する場合、オペレータがモニタ３の画面を見ながらジョイスティック１３ａを操作することでＲＯＩに相当するサンプルゲートの位置が設定・変更可能となっている。
【００２５】
パルサ／プリアンプ・ユニット４は、送信パルス発生器１４、Ｔ／Ｒ（トランスミッター／レシーバー）１５、及びプリアンプ１６を備え、ホストＣＰＵ１１による制御の元で送信パルス発生器１４にて予め設定された３次元送信ビームフォーミング条件に基づいてプローブ１による超音波ビームの方向および収束を制御するためのパルス電圧を発生し、このパルス電圧に基づく駆動信号をＴ／Ｒ１５のトランスミッターを介してプローブ１に供給すると共に、プローブ１からの受信信号をＴ／Ｒ１５のレシーバーを介してプリアンプ１６にて増幅し、この増幅信号を受信遅延回路５に送る。
【００２６】
受信遅延回路５は、プリアンプ１６からの受信信号に対して並列同時受信が可能な複数個のビームフォーマーＢＦ１〜ＢＦｎを備え、この各ビームフォーマーＢＦ１〜ＢＦｎにて各受信信号に対して予め設定された３次元状の受信ビームフォーミングにおける超音波ビームの方向および集束の条件を満たすように受信遅延をかけ、この遅延信号を次段のプロセッサ群に供給する。
【００２７】
エコープロセッサ６は、受信遅延回路５からの受信信号に対して所定のリファレンス周波数を用いて直交検波し、その検波信号の信号振幅に応じた被検体内の３次元形態情報（造影剤投与の場合は造影剤の情報も含むコントラスト画像）を示す３次元空間分布画像データを生成し、この画像データを表示ユニット１２に送る。
【００２８】
ドプラプロセッサ７は、受信遅延回路５からの受信信号に対してその位相の時間変化を計測することにより被検体の血流情報を示す速度、パワー、分散などの３次元空間分布画像データを生成し、この画像データを表示ユニット１２に送る。
【００２９】
ＴＤＩプロセッサ８は、受信遅延回路５からの受信信号に対してその位相の時間変化を計測することにより被検体の組織の運動速度、パワー、分散などの３次元空間分布画像データを生成し、この画像データを表示ユニット１２に送る。
【００３０】
ＰＷプロセッサ９は、パルスドプラの実施時に動作するもので、受信遅延回路５からの信号に対してその内の指示されたサンプルゲートの範囲内の位置に相当する受信信号を検波し、その検波信号をフーリエ変換し、これによりサンプルゲート内の速度のドプラー周波数分布を計算し、この計算結果を表示ユニット１２に送る。
【００３１】
ＣＷプロセッサ１０は、連続波ドプラの実施時に動作するもので、受信遅延回路５からの信号に対してその内の指示されたサンプルライン上の位置に相当する受信信号を検波し、その検波信号をフーリエ変換し、これによりサンプルライン上の速度のドプラー周波数分布を計算し、この計算結果を表示ユニット１２に送る。
【００３２】
表示ユニット１２は、ホストＣＰＵ１１による制御の元で上述した各プロセッサ６〜１０からの３次元画像データ等に対してＭＰＲ（ＭｕｌｔｉＰｌａｎａｒＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ：断面変換法）等の画像処理にて予め設定された複数の断面上に沿った複数の２次元断層像を生成し、これらの断層像を単独又は種々の３次元画像と共にモニタ３上に表示させる。
【００３３】
また、この表示ユニット１２は、モニタ３上の表示画像を見ながらのオペレータによる操作パネル１３のジョイスティック１３ａ等の操作によりサンプルゲート等のＲＯＩに関する情報がホストＣＰＵ１１を介して入力されたときにそのＲＯＩ情報に基づいて複数の２次元断層像を表示すべき断面の位置やＲＯＩの位置を設定し、これにより超音波ドプラや計測等が実施可能となっている。ＲＯＩの形状や位置などの情報は、操作パネル１３によって設定・変更可能となっている。
【００３４】
ここで、表示ユニット１２によるＲＯＩの設定例を中心にして全体の動作を図面を参照して説明する。ここでは、被検体内の検査部位として心臓を想定し、この心臓に対してパルスドプラを実施する場合を例に挙げる。この場合のＲＯＩは、超音波ビームのラスタ（サンプルライン）上における「サンプルゲート」に相当する。
【００３５】
まず、装置の駆動に際して２次元アレイプローブ１からの超音波ビームが被検体内の心臓に向けて３次元状にスキャンされ、これにより装置本体２内に３次元画像データがリアルタイムに収集される。これと並行して表示ユニット１２による図２に示す処理が実行される。
【００３６】
すなわち、ステップＳＴ１にて上述の３次元画像データが入力されると、ステップＳＴ２にて例えば心臓の場合の代表的な３次元的表示像の１つであるボリュームレンダリング像が生成される。このボリュームレンダリング像は必要に応じてモニタ３上に表示される。
【００３７】
次いで、ステップＳＴ３にてＲＯＩ、すなわちパルスドプラの場合ではサンプルゲートが設定される。このＲＯＩとしてのサンプルゲートの設定は、操作パネル１３からホストＣＰＵ１１を介して入力されるオペレータの指示情報に基づいて行われる。そして、ステップＳＴ４にて上述で指示されたサンプルゲートの位置に応じて複数断面の位置が設定され、その複数断面の２次元断層像がＭＰＲで生成される。これらの生成画像がステップＳＴ５にて出力され、これにより複数の断層像がモニタ３上の画面に表示される。
【００３８】
図３は、心臓ＯＢのボリュームレンダリング像（３次元画像）およびその画像中に設定された複数断面位置の表示例を、また図４（ａ）〜（ｃ）は、図３に示す３次元画像中に設定された複数断面上でのサンプルゲートＳＧおよび２次元断層像（Ｂモード像）の一例をそれぞれ示し、図５は、これらの複数断面の超音波画像のモニタ３上の表示画面例を示す。
【００３９】
図４（ａ）〜（ｃ）に示す複数の断面には、例えばプローブ１の振動子面およびサンプルライン上のサンプルゲートＳＧを結ぶ直線を互いの交線とする２つの直交断面ＶＰ１、ＶＰ２（図４（ａ）および（ｂ）参照：本発明の「第１の断面」及ぶ「第２の断面」に相当し、以下の説明では便宜上「縦断面」と呼ぶ）と、この２つの縦断面の交線上におけるサンプルゲートの位置でその交線に直交する断面ＨＰ１（図４（ｃ）参照：本発明の「第３の断面」に相当し、以下の説明では便宜上「横断面」と呼ぶ）とを含まれる。これらの各断面には、図示のように互いの相対位置をより分かりやすくするため、各断面の交線の位置が表示されている。
【００４０】
図５において、モニタ３上の画面下部の領域に図４（ａ）及び（ｂ）に示す互いに直交する縦断面ＶＰ１及びＶＰ２の超音波画像が、また画面上部の領域に図４（ｃ）に示す横断面ＨＰ１の超音波画像及び図３に示すボリュームレンダリング像が、それぞれ左右に並んで表示される。この４つの画像の表示位置は、これに限らず、オペレータの見やすい位置に適宜変更することも可能である。
【００４１】
上述の各断面の位置に関しては、例えば心臓の左室流入波形を観察する場合には図６（ａ）〜（ｃ）に示すように２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の一方を心臓ＯＢの心尖四腔付近を通る心尖四腔断面（図６（ａ）参照）とし、その他方を心臓ＯＢの心尖二腔付近を通る心尖二腔断面（図６（ｂ）参照）とし、横断面ＨＰ１を心臓ＯＢの弁輪部近辺をサンプルゲートＳＧとする断面としてそれぞれ設定することが好ましい。これにより、サンプルゲートＳＧと心臓ＯＢとの３次元的な相対位置関係が容易に把握できるためである。
【００４２】
図６（ａ）〜（ｃ）に示す各断面において、ドプラの角度補正マーカーＭ１を表示および調整することも可能である。この場合は、ドプラ計測の角度を３次元的に正確に補正でき、これにより３次元的なドプラの角度補正を行えるといったリアルタイム３次元超音波診断装置の利点の１つを生かすことが可能となる。
【００４３】
上記の縦断面ＶＰ１、ＶＰ２および横断面ＨＰ１の位置は、３次元的に調整する場合（後述のジョイスティックを用いた手段参照）等を考慮に入れると、固定の場合よりも必要に応じて自動または手動で所望の位置に可変設定できることが望ましい。この理由を２つの縦断面（直交２断面）ＶＰ１、ＶＰ２を例にして図７および図８に基づいて説明する。
【００４４】
まず、２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の位置が固定の場合を図７（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。ここで、図７（ａ）に示す横断面ＨＰ１においてサンプルゲートの位置を図中のＳＧ１からＳＧ２に移動させた場合を考える。この場合、２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の位置はサンプルゲートの移動前の位置ＳＧ１を基準に固定されているため、その移動後の位置ＳＧ２は縦断面ＶＰ１、ＶＰ２上では非表示となり、３次元的な位置把握が困難となる。
【００４５】
これに対して、２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の位置がサンプルゲートの移動に追随して自動で可変設定される場合を図８（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明するものである。ここで、上記と同様に図８（ａ）に示す横断面ＨＰ１においてサンプルゲートの位置を図中のＳＧ１からＳＧ２に移動させた場合を考える。この場合、２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の位置はサンプルゲートの移動に応じてＳＧ１からＳＧ２に向かうベクトルに沿って追随して可変するように設定されている。従って、この場合には、２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の各断層像上に常にＲＯＩを表示でき、これによりＲＯＩと心臓との相対的な位置関係をサンプルゲートの移動にかかわらず３次元的に把握可能となる。
【００４６】
この場合、複数断面はサンプルゲートを捉えながら自動的に追随して表示されるが、必要に応じてサンプルゲートとは独立させて位置の変更を行うように設定することも可能である。また、サンプルゲートの深さを変えると、その深さに応じて横断面ＨＰ１も追随して可変するように設定することも可能である。
【００４７】
上記の例では、複数の断面ＶＰ１、ＶＰ２、ＨＰ１がそれぞれ互いに直交する場合を説明してあるが、本発明はこれに限定されるものでない。例えば、２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２は互いに直交するものでなくてもよい。また、プローブ１およびサンプルゲートＳＧを結ぶ直線と、縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の交線とは一致するものでなくてもよい。さらに、横断面ＨＰ１は必ずしもサンプルゲートＳＧを含むものでなくてもよく、その場合にはサンプルゲートＳＧの投影される位置を表示できればよい。
【００４８】
また、断面の数は３枚でなくそれ以上の枚数でも、もちろん適用可能である。
例えば、上記の例では３枚の断面を用いて３次元画像情報を画像表示することで把握しやすくしてあるが、この場合に表示される断層像は３次元画像の一部分であることに変わりなく、従って診断部位やその目的などによっては３枚では足りず、より多くの情報が必要となる場合も想定される。この場合に好適な例を図９および図１０を用いて説明する。
【００４９】
図９（ａ）および（ｂ）は、ＭＰＲによって生成された３枚以上の断面の設定例を説明するものである。この図９（ａ）および（ｂ）に示す複数の断面は、いずれもサンプルゲートに追随して位置を変更可能なものであり、上記と同様の２つの縦断面（Ｂモード断層像用の断面）ＶＰ１、ＶＰ２と、その交線上の所定位置に一定間隔で平行に設定される３つの横断面ＨＰ２、ＨＰ３、ＨＰ４とを含む。
【００５０】
この内、３つの横断面の内の中央部に位置する横断面ＨＰ３は、その両側に位置する２つの横断面ＨＰ２、ＨＰ４の間を一定速度で往復運動を繰り返しながら位置を変更可能に設定され、これによりその変更された位置での画像を表示し、より多くの３次元画像を提供可能となっている。中央部の横断面ＨＰ３の相対位置は、例えば図９（ｂ）に示す２つの横断面ＨＰ２、ＨＰ４の間を縦方向の移動可能なマーカＭ２で表示可能となっている。
【００５１】
図１０（ａ）および（ｂ）は、上述の２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２のほか、この交線を通る新たな縦断面ＶＰ３を追加した場合を説明するものである。この場合、新たに追加した縦断面ＶＰ３の相対位置は、図１０（ａ）のマーカＭ３で示すように交線を中心に回転して変更可能に設定され、これにより図１０（ｂ）に示すようにその変更された位置での画像を表示し、より多くの３次元画像を提供可能となっている。この場合、２つの互いに直交する縦断面ＶＰ１、ＶＰ２が互いの角度を一定に保ちながら平行移動し、これに応じた画像を表示させるように設定することも可能である。
【００５２】
次に、上述した複数の断面でのサンプルゲートの表示法において、サンプルゲートを３次元空間中で移動・設定する手段の一例を説明する。一般に超音波診断装置を用いて行う診断では、オペレータは通常１人であることが多く、プローブを患者に当てるために一方の手（腕）が使われているため、プローブを当てる操作以外のサンプルゲート設定等に関しては、もう片方の手（腕）を使って極力簡便に操作できることが望ましい。このため、片手で操作可能なジョイスティック１３ａを使用し、これによりサンプルゲートを三次元的に移動させる場合の設定例を図１１および図１２を用いて説明する。
【００５３】
ジョイスティック１３ａは、図１１（ａ）および（ｂ）に示すように例えば操作パネル１３上の所定位置に設置されるジョイスティック取り付け部２０と、このジョイスティック取り付け部２０に取り付けられる棒状のジョイスティック本体（レバー）２１とを備え、このレバー２１をその取り付け部２０に対して前後左右その他水平方向の３６０度のあるゆる方向（図１１（ｂ）中の矢印Ｄ２で示す方向参照）に倒したり、あるいは図１１（ａ）中の矢印Ｄ１に示すようにレバー軸方向を中心に回転させたりすることで図１２（ａ）〜（ｃ）に示すようにサンプルゲートＳＧの移動・設定等が可能となっている。
【００５４】
例えば、レバー２１を図１１（ｂ）中の矢印Ｄ２の方向に倒すと、サンプルゲートＳＧが図１２（ｂ）中の矢印Ｄ２の方向に移動・設定され、またレバー２１を図１１（ａ）中の矢印Ｄ１の方向に回転させると、サンプルゲートの移動とは別に図１２（ｃ）に示すようにＢモード断層像用の互いに直交する縦断面ＶＰ１、ＶＰ１が交線を中心に回転・設定される。
【００５５】
また、レバー２１には、図１１（ａ）に示すように第１および第２の入力部２２ａ、２２ｂが取り付けられており、例えば第１の入力部２２ａの操作により図１２（ａ）中の矢印Ｄ３に示すようにサンプルゲートＳＧの深さを適宜に変更させたり、また第２の入力部２２ｂの操作によりサンプルゲートＳＧの大きさを適宜に変更させたりすることが可能となっている。
【００５６】
従って、この実施の形態によれば、３次元的に画像データを収集・表示するシステムの利点を活用しつつ、３次元的なＲＯＩを複数の断層像を用いて分かりやすく表示でき、これにより様々な画像モードや計測におけるＲＯＩの３次元空間中における位置を容易に把握できる。
【００５７】
なお、この実施の形態では、診断部位として心臓の３次元画像を、またＲＯＩとしてパルスドプラのサンプルゲートをそれぞれ例にして画像表示や操作手段等を説明してあるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５８】
例えば、前述と同様の表示・操作手段は、パルスドプラ（ＰＷ）に限らずに連続波ドプラ（ＣＷ）、Ｍ−ｍｏｄｅ、カラードプライメージング（ＣＤＩ）、組織ドプライメージング（ＴＤＩ）、様々な計測や、その他全ての超音波診断装置を用いて対象とする全ての診断部位で等しく有用である。この場合、ＲＯＩの全て、あるいはその中心部や境界部が断面に常に分かりやすく表示されるように、ＲＯＩの移動に伴って断面も自動的に移動させることが望ましい。
【００５９】
例えば、連続波ドプラやＭ−ｍｏｄｅの場合では、例えば直交断面の交線がサンプルラインと常に一致するように設定すれば、画像表示がより一層分かりやすくなる。
【００６０】
また、カラードプラや組織ドプラの場合では、複数断面の交線が常に３次元的な空間として規定されるドプラ用関心領域の重心を通るように設定すれば、画像表示がより一層分かりやすくなる。この一例を図１３（ａ）及び（ｂ）に示す。この図において、ＭＰＲによって生成される複数の断層像の断面ＶＰ１、ＶＰ２には、カラードプラや組織ドプラ用の関心領域を示す断面形状が表示可能となっている。
【００６１】
さらに、上記と同様の表示・操作手段は、単純な距離計測等や、３次元的なＲＯＩを設定する場合でも有用である。例えば距離計測の場合には、その線分が断面のどれかに全て表示されるようにすればよい。
【００６２】
また、カラードプラや組織ドプラ、あるいはその他の計測の場合において、ＲＯＩの３次元的な形状が重要であり、断層像に表示されない部分の情報が必要となるときは、図１４（ａ）に示すようにボリュームレンダリング像ＯＢ１中に複数の２次元断層像の断面ＶＰ１、ＶＰ２位置表示と共にＲＯＩとしてのワイヤーフレーム像ＯＢ２を表示させる。そして、図１４（ｂ）に示すようにワイヤーフレーム像ＯＢ２の底面を含むように縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の位置が設定され、ワイヤーフレーム像ＯＢ２の変更に連動して縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の位置も移動可能となっている。
【００６３】
また、３次元的なＲＯＩの場合には、ＲＯＩの大きさ、形状の計測、および画像モードに合わせた調整のためにスイッチ、レバー、ボタンは、前述した図１１（ａ）に示すジョイスティック１３ａのレバー２１やその周辺等に配置可能である。全ての操作を片手で可能にすることも考えられるが、この片手操作での煩雑さを避ける手段の１つとして別途にフットペダル等を設けて操作の一部を行わせることも可能である。
【００６４】
さらに、関心領域を断層像そのものとすれば、上述の設定手段は、３次元画像情報を用いてＭＰＲで再構成する断面を設定するのにより一層効果的となる。例えば前述した図３において、ジョイスティック１３ａのレバー２１を操作することにより、直交する２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２及びこの各縦断面ＶＰ１、ＶＰ２に直交する横断面ＨＰ１の位置を移動すればよい。具体的には、ジョイスティック１３ａを前後左右方向に動かした時にはそれに伴って２つの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の交線位置が移動するようにそれぞれの縦断面ＶＰ１、ＶＰ２が移動し、ジョイスティック１３ａを捻じる方向に回転した時には交線位置を中心として各断面を回転し、ジョイスティック１３ａに付けられた入力部２２ａが上下に操作された時には横断面ＨＰ１が縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の交線の上下方向に沿って移動する。このように関心領域を使わずに複数断面の交線の移動に従ってその各断面の位置を移動させることも可能である。
【００６５】
図１５（ａ）〜（ｅ）は、ジョイスティック１３ａの前後左右等の操作方向と前述の縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の方向との位置関係を明確にする手法の例を説明するものである。
【００６６】
図１５（ａ）において、プローブ１による３次元状の超音波スキャン領域内では、前述の縦断面ＶＰ１に平行な方向に互いに逆向きのＸ１及びＸ２方向が設定され、この縦断面ＶＰ１と直交する縦断面ＶＰ２に平行な方向に互いに逆向きのＹ１及びＹ２方向が設定される。
【００６７】
図１５（ｂ）において、ジョイスティック１３ａのレバー２１を前後に倒す方向が前述の縦断面ＶＰ１に沿ったＸ１及びＸ２方向に、またレバー２１を左右に倒す方向が前述の縦断面ＶＰ２に沿ったＹ１及びＹ２方向にそれぞれ対応し、両者の位置関係がジョイスティック１３ａ側で記号や色分け等によりオペレータに容易に認識可能となっている。これにより、ジョイスティック１３ａのレバー２１を倒す方向と縦断面ＶＰ１およびＶＰ２との位置関係が明確になる。
【００６８】
例えば、図１５（ｃ）において、モニタに表示される横断面ＨＰ１上で図１５（ａ）及び（ｂ）に示す縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の交線位置（又は関心領域）をＸ１方向とＹ１方向とのほぼ中間の方向に移動させる場合、ジョイスティック１３ａ側では図中の右斜め前方側にレバー２１を倒せばよいことがそのジョイスティック１３ａ側のＸ１方向とＹ１方向を示す表示を見て直ちに分かる。
【００６９】
このことは、図１５（ｄ）に示すように、ジョイスティック１３ａのレバー２１の回転により縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の向きが斜めに変更された場合でも同様である。
【００７０】
なお、図１５（ｄ）は、ジョイスティック１３ａの回転に伴い、縦断面ＶＰ１、ＶＰ２を画面上で回転させているが、この場合、ジョイスティック１３ａの回転に伴い、縦断面ＶＰ１、ＶＰ２を回転させずに超音波画像の方を回転させることも可能である。
【００７１】
また、上記の複数断面の方向とジョイスティックの方向との対応づけに関しては、図１５（ｅ）に示すようにプローブ１の本体にＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２方向を識別可能なＡ色、Ｂ色等の色分けやその他の識別を施し、これを利用することも可能である。
【００７２】
本実施形態では、関心領域等の設定手段で用いる入力デバイスとして主にジョイスティックの場合を説明してあるが、その他のデバイスの例としてトラックボール１３ｂの場合を図１６（ａ）及び（ｂ）に示す。
【００７３】
図１６（ａ）に示すトラックボール１３ｂでは、そのボール３０を動かすことにより、図１６（ｂ）に示す前述の横断面ＨＰ１上で関心領域（又は縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の交線位置）を適宜変更し、その変更した位置に追従して縦断面ＶＰ１、ＶＰ２の位置を変更可能となっている（図中の方向Ｄ４参照）。また、図１６（ａ）に示すトラックボール１３ｂの近傍には関心領域の位置を横断面ＨＰ１に直交する方向（深さ方向）に移動可能な入力部３１が設けられている。
【００７４】
本実施形態では、超音波診断装置の例を説明してあるが、これに搭載された本発明の関心領域設定手段、断面位置変更手段、及び表示画像手段等については、画像取得後にワークステーション等の画像処理装置を用いて各種計測を行なう場合にも応用できる。この場合の超音波画像用の画像処理装置の例を図１７に示す。
【００７５】
図１７に示す画像処理装置１００は、その本体１０１、これに接続されたモニタ１０２を備える。本体１０１には、制御ユニット１０３（前記の表示ユニット１２の内の計測等に必要な所定機能を搭載）、操作ユニット１０４（前記の操作パネル１３の機能の内の計測等に必要な所定機能を搭載）、前述と同様の機能を有するジョイスティック１０５及びトラックボール１０６等が装備される。
【００７６】
これにより、この画像処理装置１００は、制御ユニット１０３の制御の元で、被検体の診断部位の３次元超音波画像データを入力し向きの異なる複数断面の超音波画像を求めてその表示画像を生成し、ジョイスティック１０５等の操作で関心領域の位置を設定し、この関心領域を含むように前記断面の位置を変更したり、これとは逆に断面の位置を変更し、その複数の断面の位置に基づいて関心領域の位置を設定したりする。
【００７７】
また、本実施形態では超音波のボリュームデータ取得後に関心領域や複数断面の設定を行なう構成としてあるが、その他の例として、関心領域や複数断面の設定・変更後にその断面のみ超音波スキャンを行なわせることも可能である。
【００７８】
この場合の超音波診断装置によれば、関心領域の位置を設定し、この関心領域を含むように向きの異なる複数断面の位置を変更し、この変更された複数断面に沿って、被検体の診断部位に対し超音波を送受波させて複数断面の超音波画像を求めてその表示画像を生成することが可能である。
【００７９】
また、この例の超音波診断装置によれば、向きの異なる複数断面の位置を変更し、これらの複数断面の位置に基づいて関心領域の位置を設定し、変更された複数断面に沿って、被検体の診断部位に対し超音波を送受波させて複数断面の超音波画像を求めてその表示画像を生成することも可能である。
【００８０】
本実施形態及び上述した各例の説明では、関心領域又は複数断面の交線位置を変更すると、これに連動してその関心領域を含む複数断面の位置又はその交線を形成する複数断面の位置がリアルタイムに設定されるとしてあるが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、関心領域又は複数断面の交線位置を変更後、ボタンを押す等の手動操作によりその関心領域を含む複数断面の位置又はその交線を形成する複数断面の位置が設定されるように構成することも可能である。
【００８１】
本実施形態の説明は以上の通りであるが、本発明はそのような実施形態の構成に限定されるものではなく、当業者においては特許請求の範囲の記載の要旨を逸脱しない範囲で適宜に変更、変形可能な構成も含まれる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、３次元的に画像データを収集・表示するシステムの利点を活用しつつ、３次元的な関心領域を複数の断層像（２次元画像）を用いて分かりやすく表示でき、これにより様々な画像モードや計測における関心領域の３次元空間中における位置を容易に把握でき、３次元的な関心領域を３次元空間中に容易に設定できる超音波診断装置および超音波画像用の画像処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る３次元超音波診断装置の全体構成を示す概略ブロック図。
【図２】表示ユニットの処理を説明する概略フローチャート。
【図３】心臓のボリュームレンダリング像および複数断面位置の表示例を示す概念図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、心臓のパルスドプラを行う場合の複数断面の表示例を説明する概略図。
【図５】複数断面のモニタ表示例を説明する図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、心臓の左室流出波形を観察する場合の複数断面の表示例を説明する概略図。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、直交２断面が固定の場合の表示例を説明する概略図。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、直交２断面が可変の場合の表示例を説明する概略図。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、横断面が３枚の場合の設定例を説明する概略図。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、縦断面が３枚の場合の設定例を説明する概略図。
【図１１】ジョイスティックの概要を説明するもので、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は概略上面図。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、図１０のジョイスティックの動作に応じたサンプルゲートおよび複数断面の移動・設定例を説明する概略図。
【図１３】（ａ）および（ｂ）は、ドプラ用およびＴＤＩ用のＲＯＩ表示例を説明する概念図。
【図１４】（ａ）および（ｂ）は、ＲＯＩの３次元的な形状が重要な場合の表示例を示す概略図。
【図１５】（ａ）〜（ｅ）は、複数断面の方向とジョイスティックの操作方向との対応づけ例を示す図。
【図１６】（ａ）及び（ｂ）は、トラックボールの動作例を説明する図。
【図１７】超音波画像用の画像処理装置の概要図。
【符号の説明】
１２次元（２Ｄ）アレイプローブ
２装置本体
３モニタ
４パルサ／アンプ・ユニット
５受信遅延回路
６エコープロセッサ
７ドプラプロセッサ
８ＴＤＩプロセッサ
９ＰＷプロセッサ
１０ＣＷプロセッサ
１１ホストＣＰＵ
１２表示ユニット
１３操作パネル
１３ａジョイスティック
１３ｂトラックボール
２０ジョイスティック取り付け部
２１ジョイスティック本体（レバー）
２２ａ第１の入力部
２２ｂ第２の入力部
３０ボール（トラックボール）
３１入力部（トラックボール）
１００画像処理装置
１０１本体
１０２モニタ
１０３制御ユニット
１０４操作ユニット
１０５ジョイスティック
１０６トラックボール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that three-dimensionally collects image data and displays the three-dimensional image by three-dimensionally scanning an ultrasonic beam with respect to a diagnostic part such as a heart of a subject. In particular, the present invention relates to a ROI (Region of Interest) setting and image display device suitable for performing ultrasonic Doppler and various measurements necessary for inspection using a three-dimensional image.
[0002]
[Prior art]
In an ultrasonic diagnostic apparatus, ultrasonic Doppler such as pulse Doppler (PW), continuous wave Doppler (CW), color Doppler imaging (CDI), and tissue Doppler imaging (TDI) is generally performed. . When performing various measurements necessary for diagnosis on the obtained image, a method of setting and specifying a desired target position by ROI while viewing a two-dimensional image such as a B-mode image displayed on the monitor Is generally used. The technique of using ROI when performing such PW, CW, CDI, TDI, and various measurements is constructed on the premise of a two-dimensional image.
[0003]
On the other hand, in recent years, the scanning surface of the ultrasonic beam is moved manually or mechanically, or the ultrasonic beam is scanned electronically in real time by using a two-dimensional array probe. A system has been proposed in which three-dimensional biological information is acquired by spatially scanning the image.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In such a three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus that collects and displays image data three-dimensionally, if a technique using an ROI constructed on the premise of a two-dimensional image is to be applied as it is, it is between the subject and the ROI. The three-dimensional relative position is difficult to understand or the ROI cannot be easily set three-dimensionally.
[0005]
The present invention has been made in consideration of the above-described conventional problems, and uses a two-dimensional image for a three-dimensional region of interest while utilizing the advantages of a system for collecting and displaying three-dimensional image data. The purpose is to display the information in an easy-to-understand manner and to set a three-dimensional position more easily.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention relates to Super The ultrasonic diagnostic apparatus is three-dimensionally applied to the diagnostic region of the subject by the vibration of the ultrasonic transducer. First Send and receive ultrasonic waves First Get the received signal First By ultrasonic transmission / reception means and the ultrasonic transmission / reception means The first ultrasonic wave Obtained by transmission and reception The first reception Based on the data generation means for generating three-dimensional image data based on the signal, and the three-dimensional image data generated by the data generation means, To set the position of the region of interest. Generate display image Display first Image generating means; Based on the display image, A region of interest setting means for setting the position of the region of interest; , Mutual A first cross section and a second cross section including an intersecting line connecting the transducer surface of the ultrasonic transducer and the region of interest, which are orthogonal to each other, Different direction from the first and second cross-sections Cross-section position setting means for setting a third cross-section including the region of interest; Based on the three-dimensional image data, a cross-sectional image generating unit that generates and displays display images in the first, second, and third cross-sections, and the region of interest by vibration of the ultrasonic transducer Second ultrasonic transmission / reception means for obtaining a second reception signal by transmitting / receiving a second ultrasonic wave for calculating a Doppler frequency in the region of interest; and the Doppler frequency based on the second reception signal Second image generation means for generating and displaying the waveform image of With The region-of-interest setting means changes and sets the position of the region of interest based on the display image in the third cross section, and the cross-section position setting means sets the first and the second regions based on the changed region of interest. The second cross-section is changed and set, and the cross-sectional image generating means generates and updates the display images of the changed first and second cross-sections based on the three-dimensional image data. It is characterized by that.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
The ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. 1 uses a system that spatially scans an ultrasonic beam and acquires a three-dimensional image thereof in real time, and is a two-dimensional array probe capable of spatial scanning of the ultrasonic beam. 1, a device main body 2 to which the probe 1 is connected, and a monitor 3 connected to the device main body 2.
[0022]
The two-dimensional array probe 1 has a plurality of ultrasonic transducers (not shown) arranged in a two-dimensional array, and is set in advance by driving each ultrasonic transducer under the control of the apparatus body 2. The ultrasonic beam is scanned three-dimensionally toward the diagnostic region in the subject according to the transmission beam forming conditions, and the ultrasonic beam is reflected at the acoustic impedance boundary in the subject or by a micro scatterer. The ultrasonic echo signal that returns to the probe 1 due to scattering is converted into an echo signal of a weak voltage and received, and the received signal is sent to the apparatus main body 2.
[0023]
The apparatus main body 2 includes a pulsar / preamplifier unit 4 connected to the probe 1, a reception signal delay circuit 5 connected to the preamplifier output side of the unit 4, and the delay circuit 5 via the first bus B1. A plurality of connected processor groups, that is, an echo processor 6, a Doppler processor 7, a TDI processor 8, a PW processor 9, and a CW processor 10, are connected to each of these processors 6 to 10 through a second bus B2. A host CPU 11 and a display unit 12 and an operation panel 13 connected to the host CPU 11 are provided.
[0024]
The operation panel 13 is equipped with input devices (other switches, various buttons, a keyboard, etc.) such as a joystick 13a and a trackball 13b for various settings / changes related to the transmission / reception conditions of the ultrasonic beam. Information instructed by the operator is sent to the host CPU 11, and is thereby set and changed in each part in the apparatus main body 2. For example, when performing pulse Doppler such as the heart, the operator can set and change the position of the sample gate corresponding to the ROI by operating the joystick 13a while looking at the screen of the monitor 3.
[0025]
The pulsar / preamplifier unit 4 includes a transmission pulse generator 14, a T / R (transmitter / receiver) 15, and a preamplifier 16, and is a three-dimensional preset by the transmission pulse generator 14 under the control of the host CPU 11. Based on the transmission beam forming conditions, a pulse voltage for controlling the direction and convergence of the ultrasonic beam by the probe 1 is generated, and a drive signal based on this pulse voltage is supplied to the probe 1 via the transmitter of the T / R 15. The received signal from the probe 1 is amplified by the preamplifier 16 via the receiver of the T / R 15, and this amplified signal is sent to the reception delay circuit 5.
[0026]
The reception delay circuit 5 includes a plurality of beam formers BF1 to BFn capable of receiving signals received from the preamplifier 16 in parallel and simultaneously, and the beam formers BF1 to BFn preliminarily receive the received signals. A reception delay is applied so as to satisfy the ultrasonic beam direction and focusing conditions in the set three-dimensional reception beam forming, and this delayed signal is supplied to the next processor group.
[0027]
The echo processor 6 performs quadrature detection on the received signal from the reception delay circuit 5 using a predetermined reference frequency, and three-dimensional form information in the subject according to the signal amplitude of the detected signal (in the case of contrast medium administration) Generates a three-dimensional spatial distribution image data indicating a contrast image including information on a contrast agent, and sends the image data to the display unit 12.
[0028]
The Doppler processor 7 generates three-dimensional spatial distribution image data such as velocity, power, and variance indicating the blood flow information of the subject by measuring a temporal change in the phase of the reception signal from the reception delay circuit 5. The image data is sent to the display unit 12.
[0029]
The TDI processor 8 generates three-dimensional spatial distribution image data such as the motion speed, power, and dispersion of the tissue of the subject by measuring the time change of the phase of the received signal from the reception delay circuit 5. The image data is sent to the display unit 12.
[0030]
The PW processor 9 operates when the pulse Doppler is performed. The PW processor 9 detects a received signal corresponding to a position within the range of the designated sample gate with respect to the signal from the reception delay circuit 5, and detects the detected signal. Fourier transform is performed to calculate the Doppler frequency distribution of the velocity in the sample gate, and the calculation result is sent to the display unit 12.
[0031]
The CW processor 10 operates at the time of continuous wave Doppler implementation. The CW processor 10 detects a received signal corresponding to a position on a sample line instructed from the signal from the reception delay circuit 5, and detects the detected signal. The Fourier transform is performed, thereby calculating the Doppler frequency distribution of the velocity on the sample line, and the calculation result is sent to the display unit 12.
[0032]
The display unit 12 has a plurality of preset units set by image processing such as MPR (Multi Planar Reconstruction) on the three-dimensional image data from the processors 6 to 10 under the control of the host CPU 11. A plurality of two-dimensional tomographic images are generated along the cross section, and these tomographic images are displayed on the monitor 3 alone or together with various three-dimensional images.
[0033]
Further, the display unit 12 receives the ROI such as the sample gate when the operator operates the joystick 13a of the operation panel 13 while viewing the display image on the monitor 3 through the host CPU 11. Based on the information, the position of the cross section and the position of the ROI on which a plurality of two-dimensional tomographic images are to be displayed are set, so that ultrasonic Doppler and measurement can be performed. Information such as the shape and position of the ROI can be set and changed by the operation panel 13.
[0034]
Here, the overall operation will be described with reference to the drawings with a focus on setting examples of ROI by the display unit 12. Here, a case is assumed in which a heart is assumed as an examination site in a subject and pulsed Doppler is performed on the heart. The ROI in this case corresponds to a “sample gate” on the raster (sample line) of the ultrasonic beam.
[0035]
First, when the apparatus is driven, the ultrasonic beam from the two-dimensional array probe 1 is scanned three-dimensionally toward the heart in the subject, and three-dimensional image data is collected in the apparatus main body 2 in real time. In parallel with this, the processing shown in FIG. 2 by the display unit 12 is executed.
[0036]
That is, when the above-described three-dimensional image data is input in step ST1, for example, a volume rendering image that is one of representative three-dimensional display images in the case of the heart is generated in step ST2. This volume rendering image is displayed on the monitor 3 as necessary.
[0037]
Next, in step ST3, in the case of ROI, that is, pulse Doppler, a sample gate is set. The setting of the sample gate as the ROI is performed based on operator instruction information input from the operation panel 13 via the host CPU 11. In step ST4, positions of a plurality of cross sections are set according to the position of the sample gate instructed above, and a two-dimensional tomographic image of the plurality of cross sections is generated by MPR. These generated images are output in step ST5, whereby a plurality of tomographic images are displayed on the screen on the monitor 3.
[0038]
3 shows a volume rendering image (three-dimensional image) of the heart OB and a display example of a plurality of cross-sectional positions set in the image, and FIGS. 4A to 4C show the three-dimensional images shown in FIG. FIG. 5 shows an example of a sample gate SG and a two-dimensional tomographic image (B-mode image) on a plurality of cross sections set therein, and FIG. Show.
[0039]
4A to 4C include, for example, two orthogonal cross sections VP1 and VP2 (with two straight lines connecting the transducer surface of the probe 1 and the sample gate SG on the sample line intersecting each other). 4 (a) and 4 (b): these correspond to the “first cross section” and the “second cross section” of the present invention, and are referred to as “longitudinal section” for convenience in the following description. A section HP1 perpendicular to the intersection line at the position of the sample gate on the intersection line (refer to FIG. 4C: this corresponds to the “third section” of the present invention, and is referred to as a “cross section” in the following description for convenience) And included. In each of these cross sections, the position of the intersection line of each cross section is displayed in order to make the relative position of each cross section easier to understand as shown in the figure.
[0040]
In FIG. 5, ultrasonic images of vertical cross sections VP1 and VP2 orthogonal to each other shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b) are shown in the lower area of the screen on the monitor 3, and in the upper area of the screen, The ultrasonic image of the cross section HP1 shown and the volume rendering image shown in FIG. 3 are displayed side by side. The display positions of these four images are not limited to this, and can be appropriately changed to positions that are easy for the operator to see.
[0041]
Regarding the position of each of the above-mentioned cross sections, for example, when observing the left ventricular inflow waveform of the heart, as shown in FIGS. A section of the apex of the apex that passes through the vicinity of the cavity (see FIG. 6A), a section of the apex of the apex that passes through the vicinity of the apex of the heart OB (see FIG. 6B), and a cross section HP1 of the heart OB. It is preferable to set the vicinity of the valve ring portion as a cross section having a sample gate SG. This is because the three-dimensional relative positional relationship between the sample gate SG and the heart OB can be easily grasped.
[0042]
In each cross section shown in FIGS. 6A to 6C, the Doppler angle correction marker M1 can be displayed and adjusted. In this case, one of the advantages of the real-time three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus that the angle of Doppler measurement can be accurately corrected three-dimensionally and thereby three-dimensional Doppler angle correction can be performed. .
[0043]
If the positions of the longitudinal sections VP1, VP2 and the transverse section HP1 are adjusted three-dimensionally (see the means using a joystick described later), etc. It is desirable that the position can be manually variably set. The reason for this will be described with reference to FIGS. 7 and 8 by taking two longitudinal sections (two orthogonal sections) VP1 and VP2 as an example.
[0044]
First, the case where the positions of the two longitudinal sections VP1 and VP2 are fixed will be described with reference to FIGS. Here, a case is considered where the position of the sample gate is moved from SG1 to SG2 in the drawing in the cross section HP1 shown in FIG. In this case, since the positions of the two vertical sections VP1 and VP2 are fixed with respect to the position SG1 before the movement of the sample gate, the position SG2 after the movement is not displayed on the vertical sections VP1 and VP2, and is three-dimensional. It becomes difficult to grasp the position.
[0045]
On the other hand, the case where the positions of the two longitudinal sections VP1 and VP2 are automatically variably set following the movement of the sample gate will be described with reference to FIGS. Here, the case where the position of the sample gate is moved from SG1 to SG2 in the drawing in the cross section HP1 shown in FIG. In this case, the positions of the two longitudinal sections VP1 and VP2 are set so as to follow and vary along the vector from SG1 to SG2 according to the movement of the sample gate. Therefore, in this case, the ROI can always be displayed on the tomographic images of the two longitudinal sections VP1 and VP2, and the relative positional relationship between the ROI and the heart can be three-dimensionally determined regardless of the movement of the sample gate. It becomes possible to grasp.
[0046]
In this case, the plurality of cross-sections are automatically displayed while catching the sample gate, but can be set to change the position independently of the sample gate as required. Further, when the depth of the sample gate is changed, the cross section HP1 can also be set to follow and vary in accordance with the depth.
[0047]
In the above example, the case where the plurality of cross sections VP1, VP2, and HP1 are orthogonal to each other has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the two longitudinal sections VP1 and VP2 do not have to be orthogonal to each other. Further, the straight line connecting the probe 1 and the sample gate SG may not coincide with the intersecting line of the longitudinal sections VP1 and VP2. Furthermore, the cross section HP1 does not necessarily include the sample gate SG. In this case, it is only necessary to display the projected position of the sample gate SG.
[0048]
Of course, the number of cross sections is not limited to three but can be more than that.
For example, in the above example, the three-dimensional image information is displayed by using three cross sections to make it easy to grasp, but the tomographic image displayed in this case is changed to a part of the three-dimensional image. Therefore, depending on the diagnosis site and its purpose, three sheets are not sufficient, and more information may be required. A suitable example in this case will be described with reference to FIGS.
[0049]
FIGS. 9A and 9B illustrate examples of setting three or more cross sections generated by MPR. Each of the plurality of cross sections shown in FIGS. 9A and 9B can change the position following the sample gate. The same two vertical cross sections (the cross section for the B-mode tomographic image) as described above. ) VP1 and VP2 and three cross sections HP2, HP3 and HP4 set in parallel at predetermined intervals at predetermined positions on the intersection line.
[0050]
Of these, the cross section HP3 located at the center of the three cross sections is set so that the position can be changed while reciprocating between the two cross sections HP2 and HP4 located on both sides at a constant speed. Thus, it is possible to display an image at the changed position and provide more three-dimensional images. The relative position of the cross section HP3 at the center can be displayed by a marker M2 that can move in the vertical direction between, for example, two cross sections HP2 and HP4 shown in FIG. 9B.
[0051]
FIGS. 10A and 10B illustrate a case where a new vertical section VP3 passing through the intersection line is added in addition to the above-described two vertical sections VP1 and VP2. In this case, the relative position of the newly added vertical section VP3 is set to be changeable by rotating around the intersection line as shown by the marker M3 in FIG. 10A, and as a result, shown in FIG. Thus, it is possible to display an image at the changed position and provide more three-dimensional images. In this case, it is also possible to set so that the two vertical cross sections VP1 and VP2 that are orthogonal to each other move in parallel while keeping their angles constant, and an image corresponding to this is displayed.
[0052]
Next, an example of means for moving and setting the sample gate in the three-dimensional space in the above-described display method of the sample gate in a plurality of cross sections will be described. In general, in the diagnosis performed using an ultrasonic diagnostic apparatus, there is usually one operator, and one hand (arm) is used to apply the probe to the patient. Regarding gate setting, it is desirable that the other hand (arm) can be used as easily as possible. Therefore, a setting example in the case where the joystick 13a that can be operated with one hand is used to move the sample gate three-dimensionally will be described with reference to FIGS.
[0053]
As shown in FIGS. 11A and 11B, the joystick 13a includes, for example, a joystick mounting portion 20 installed at a predetermined position on the operation panel 13, and a rod-shaped joystick main body (lever) attached to the joystick mounting portion 20. 21 and the lever 21 is tilted with respect to the mounting portion 20 in a loose direction of 360 degrees in the front, rear, left, and right and other horizontal directions (see the direction indicated by the arrow D2 in FIG. 11B), or FIG. The sample gate SG can be moved and set as shown in FIGS. 12A to 12C by rotating around the lever axis direction as indicated by an arrow D1 in FIG. .
[0054]
For example, when the lever 21 is tilted in the direction of arrow D2 in FIG. 11B, the sample gate SG is moved and set in the direction of arrow D2 in FIG. 12B, and the lever 21 is moved in FIG. 11A. When rotated in the direction of the arrow D1, the vertical sections VP1 and VP1 perpendicular to each other for the B-mode tomogram are rotated and set around the intersection as shown in FIG. Is done.
[0055]
The lever 21 is provided with first and second input portions 22a and 22b as shown in FIG. 11A. For example, the lever 21 is operated by operating the first input portion 22a in FIG. As indicated by an arrow D3, the depth of the sample gate SG can be changed as appropriate, and the size of the sample gate SG can be changed as appropriate by operating the second input portion 22b.
[0056]
Therefore, according to this embodiment, a three-dimensional ROI can be easily displayed using a plurality of tomographic images while utilizing the advantages of a system that collects and displays image data three-dimensionally. It is possible to easily grasp the position of the ROI in the three-dimensional space in various image modes and measurements.
[0057]
In this embodiment, a three-dimensional image of the heart is described as the diagnostic site, and a pulse Doppler sample gate is used as the ROI as an example. However, the present invention is not limited to this. It is not something.
[0058]
For example, the same display and operation means as described above are not limited to pulse Doppler (PW), but continuous wave Doppler (CW), M-mode, color Doppler imaging (CDI), tissue Doppler imaging (TDI), various measurements, It is equally useful at all diagnostic sites targeted using all other ultrasound diagnostic devices. In this case, it is desirable that the cross section is automatically moved along with the movement of the ROI so that the entire ROI, or its central portion and boundary portion are always displayed in an easily understandable manner.
[0059]
For example, in the case of continuous wave Doppler or M-mode, for example, if the intersecting line of the orthogonal cross section is set to always coincide with the sample line, the image display becomes much easier to understand.
[0060]
Further, in the case of color Doppler and tissue Doppler, if the intersection line of a plurality of cross sections is set so as to always pass through the center of gravity of the Doppler region of interest defined as a three-dimensional space, the image display becomes much easier to understand. An example of this is shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b). In this figure, cross-sectional shapes indicating regions of interest for color Doppler and tissue Doppler can be displayed on the cross-sections VP1 and VP2 of a plurality of tomographic images generated by MPR.
[0061]
Furthermore, the same display / operation means as described above is useful even when a simple distance measurement or the like or a three-dimensional ROI is set. For example, in the case of distance measurement, all the line segments may be displayed on any of the cross sections.
[0062]
Further, in the case of color Doppler, tissue Doppler, or other measurement, when the three-dimensional shape of the ROI is important and information on a portion that is not displayed in the tomographic image is necessary, it is shown in FIG. In this manner, the wire frame image OB2 as the ROI is displayed together with the display of the positions of the cross sections VP1 and VP2 of the two-dimensional tomographic images in the volume rendering image OB1. Then, as shown in FIG. 14B, the positions of the longitudinal sections VP1 and VP2 are set so as to include the bottom surface of the wire frame image OB2, and the positions of the longitudinal sections VP1 and VP2 are interlocked with the change of the wire frame image OB2. It is movable.
[0063]
In the case of a three-dimensional ROI, switches, levers, and buttons are provided on the joystick 13a shown in FIG. 11 (a) for measuring the size and shape of the ROI and adjusting the image mode. It can be arranged on the lever 21 or its periphery. Although it is conceivable that all the operations can be performed with one hand, as one means for avoiding the complexity of the one-handed operation, a part of the operation can be performed by separately providing a foot pedal or the like.
[0064]
Furthermore, if the region of interest is a tomographic image itself, the above setting means is more effective for setting a cross section to be reconstructed by MPR using three-dimensional image information. For example, in FIG. 3 described above, by operating the lever 21 of the joystick 13a, the positions of two orthogonal vertical sections VP1, VP2 and the horizontal section HP1 orthogonal to the vertical sections VP1, VP2 may be moved. Specifically, when the joystick 13a is moved in the front-rear and left-right directions, the longitudinal sections VP1 and VP2 move so that the intersecting position of the two longitudinal sections VP1 and VP2 moves accordingly, and the joystick 13a is twisted. When the input section 22a attached to the joystick 13a is operated up and down, the transverse section HP1 is along the up and down direction of the intersection line of the longitudinal sections VP1 and VP2. Move. In this way, it is possible to move the position of each cross section according to the movement of the intersection line of a plurality of cross sections without using the region of interest.
[0065]
15A to 15E illustrate an example of a technique for clarifying the positional relationship between the operation direction of the joystick 13a such as front, rear, left, and right and the direction of the longitudinal sections VP1 and VP2.
[0066]
In FIG. 15A, in the three-dimensional ultrasonic scan region by the probe 1, opposite X1 and X2 directions are set in a direction parallel to the longitudinal section VP1, and are orthogonal to the longitudinal section VP1. Y1 and Y2 directions opposite to each other are set in a direction parallel to the longitudinal section VP2.
[0067]
In FIG. 15B, the direction in which the lever 21 of the joystick 13a is tilted back and forth is the X1 and X2 directions along the vertical section VP1, and the direction in which the lever 21 is tilted left and right is Y1 along the vertical section VP2. And the Y2 direction respectively, and the positional relationship between the two can be easily recognized by the operator on the joystick 13a side by means of symbols or color coding. Thereby, the positional relationship between the direction in which the lever 21 of the joystick 13a is tilted and the longitudinal sections VP1 and VP2 becomes clear.
[0068]
For example, in FIG. 15 (c), the intersecting line positions (or regions of interest) of the longitudinal sections VP1 and VP2 shown in FIGS. 15 (a) and 15 (b) on the cross section HP1 displayed on the monitor are the X1 direction and the Y1 direction. When the joystick 13a is moved in a substantially intermediate direction, it can be readily seen from the display indicating the X1 direction and the Y1 direction on the joystick 13a side by tilting the lever 21 diagonally to the right in the drawing.
[0069]
This is the same even when the orientation of the longitudinal sections VP1 and VP2 is changed obliquely by the rotation of the lever 21 of the joystick 13a, as shown in FIG. 15 (d).
[0070]
In FIG. 15D, the longitudinal sections VP1 and VP2 are rotated on the screen along with the rotation of the joystick 13a. In this case, the longitudinal sections VP1 and VP2 are not rotated along with the rotation of the joystick 13a. It is also possible to rotate the ultrasonic image.
[0071]
Further, regarding the correspondence between the directions of the plurality of cross sections and the direction of the joystick, as shown in FIG. 15 (e), the main body of the probe 1 can be identified with the A, B colors that can identify the X1, X2, Y1, Y2 directions. It is also possible to make use of the color classification such as the above and other identifications.
[0072]
In the present embodiment, the case of a joystick is mainly described as an input device used for setting means for a region of interest or the like, but the case of a trackball 13b is shown in FIGS. 16A and 16B as another example of the device. Show.
[0073]
In the trackball 13b shown in FIG. 16A, by moving the ball 30, the region of interest (or the intersection position of the longitudinal sections VP1 and VP2) is appropriately set on the above-described transverse section HP1 shown in FIG. The position of the longitudinal sections VP1 and VP2 can be changed following the changed position (see direction D4 in the figure). In addition, an input unit 31 that can move the position of the region of interest in a direction (depth direction) orthogonal to the transverse section HP1 is provided in the vicinity of the trackball 13b shown in FIG.
[0074]
In the present embodiment, an example of an ultrasonic diagnostic apparatus has been described. However, a region of interest setting unit, a cross-sectional position changing unit, a display image unit, and the like of the present invention mounted on the apparatus are a workstation or the like after image acquisition. The present invention can also be applied to performing various measurements using the image processing apparatus. An example of an image processing apparatus for ultrasonic images in this case is shown in FIG.
[0075]
An image processing apparatus 100 shown in FIG. 17 includes a main body 101 and a monitor 102 connected thereto. The main body 101 has a control unit 103 (with predetermined functions necessary for measurement in the display unit 12) and an operation unit 104 (with predetermined functions necessary for measurement among the functions of the operation panel 13). A joystick 105 having a function similar to that described above, a trackball 106, and the like.
[0076]
As a result, the image processing apparatus 100 inputs the three-dimensional ultrasonic image data of the diagnostic part of the subject under the control of the control unit 103 to obtain ultrasonic images of a plurality of cross sections having different directions, and displays the display image. Generate and set the position of the region of interest by operating the joystick 105, etc., and change the position of the cross section so as to include this region of interest, or conversely, change the position of the cross section, The position of the region of interest is set based on the position.
[0077]
In this embodiment, the region of interest and the plurality of cross sections are set after acquiring the ultrasonic volume data. However, as another example, only the cross section is scanned after the region of interest and the plurality of cross sections are set / changed. It is also possible to
[0078]
According to the ultrasonic diagnostic apparatus in this case, the position of the region of interest is set, the positions of the plurality of cross sections having different orientations are changed so as to include the region of interest, and the subject is moved along the changed plurality of cross sections. It is possible to generate and display a display image by obtaining ultrasonic images of a plurality of cross sections by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from the diagnostic site.
[0079]
In addition, according to the ultrasonic diagnostic apparatus of this example, the position of a plurality of cross sections with different directions is changed, the position of the region of interest is set based on the position of these multiple cross sections, along the changed plurality of cross sections, It is also possible to generate and display a display image by obtaining ultrasonic images of a plurality of cross-sections by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from the diagnosis site of the subject.
[0080]
In the present embodiment and the description of each example described above, when the intersection line position of the region of interest or the plurality of cross sections is changed, the position of the plurality of cross sections including the region of interest or the position of the plurality of cross sections forming the intersection line in conjunction with this change. However, the present invention is not limited to this. For example, after changing the intersecting line position of the region of interest or multiple sections, the position of the multiple sections including the region of interest or the position of the multiple sections forming the intersection line is set by manual operation such as pressing a button It is also possible to do.
[0081]
The description of the present embodiment is as described above. However, the present invention is not limited to the configuration of such an embodiment, and those skilled in the art will appropriately perform the present invention without departing from the gist of the claims. Configurations that can be changed and modified are also included.
[0082]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a three-dimensional region of interest is used by using a plurality of tomographic images (two-dimensional images) while utilizing the advantages of a system that collects and displays image data three-dimensionally. An ultrasonic diagnostic apparatus that can be displayed in an easy-to-understand manner, thereby easily grasping the position of the region of interest in various image modes and measurements in the three-dimensional space, and easily setting the three-dimensional region of interest in the three-dimensional space; An image processing apparatus for ultrasonic images can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram showing the overall configuration of a three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic flowchart illustrating processing of a display unit.
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a display example of a volume rendering image of a heart and a plurality of cross-sectional positions.
FIGS. 4A to 4C are schematic diagrams illustrating display examples of a plurality of cross sections when performing pulse Doppler of the heart.
FIG. 5 is a diagram for explaining a monitor display example of a plurality of cross sections.
FIGS. 6A to 6C are schematic diagrams for explaining a display example of a plurality of cross sections when observing the left ventricular outflow waveform of the heart.
FIGS. 7A to 7C are schematic diagrams illustrating a display example when two orthogonal cross sections are fixed.
FIGS. 8A to 8C are schematic diagrams illustrating a display example when two orthogonal cross sections are variable.
FIGS. 9A and 9B are schematic diagrams illustrating a setting example in the case where there are three cross sections.
FIGS. 10A and 10B are schematic diagrams for explaining a setting example when there are three longitudinal sections. FIGS.
11A and 11B are diagrams for explaining an outline of a joystick, in which FIG. 11A is a schematic side view, and FIG. 11B is a schematic top view.
FIGS. 12A to 12C are schematic diagrams for explaining an example of movement and setting of a sample gate and a plurality of cross sections in accordance with the operation of the joystick of FIG. 10;
FIGS. 13A and 13B are conceptual diagrams illustrating examples of ROI display for Doppler and TDI.
FIGS. 14A and 14B are schematic diagrams illustrating display examples when the three-dimensional shape of the ROI is important.
FIGS. 15A to 15E are diagrams showing examples of correspondence between directions of a plurality of cross sections and operation directions of a joystick.
FIGS. 16A and 16B are diagrams illustrating an operation example of a trackball. FIGS.
FIG. 17 is a schematic diagram of an image processing apparatus for ultrasonic images.
[Explanation of symbols]
1 Two-dimensional (2D) array probe
2 Main unit
3 Monitor
4 Pulser / Amplifier unit
5 Reception delay circuit
6 Echo processor
7 Doppler processor
8 TDI processor
9 PW processor
10 CW processor
11 Host CPU
12 Display unit
13 Operation panel
13a Joystick
13b trackball
20 Joystick attachment
21 Joystick body (lever)
22a First input section
22b Second input section
30 balls (trackball)
31 Input section (trackball)
100 Image processing apparatus
101 body
102 monitor
103 Control unit
104 Operation unit
105 Joystick
106 trackball

Claims

By the vibration of the ultrasonic vibrator, the first ultrasonic transmitting and receiving means for obtaining a first received signal three-dimensionally the first ultrasound is transmitted and received waves of a diagnostic region of the object,
Data generating means for generating three-dimensional image data based on the first received signal obtained by transmitting and receiving the first ultrasonic wave by the ultrasonic transmitting / receiving means;
First image generation means for generating and displaying a display image for setting the position of a region of interest based on the three-dimensional image data generated by the data generation means;
Region-of-interest setting means for setting the position of the region of interest based on the display image ;
A first section and a second section including the line of intersection of each other physician orthogonal and in connecting the the vibrator surface of the ultrasonic transducer and the region of interest, said first and second cross-section and orientation of said different Cross-section position setting means for setting a third cross-section including the region of interest;
Cross-sectional image generation means for generating and displaying display images in the first, second and third cross-sections based on the three-dimensional image data;
Second ultrasonic transmission / reception that obtains a second received signal by transmitting / receiving a second ultrasonic wave for calculating a Doppler frequency in the region of interest to the region of interest by vibration of the ultrasonic transducer Means,
Second image generating means for generating and displaying a waveform image of the Doppler frequency based on the second received signal ,
The region-of-interest setting means changes and sets the position of the region of interest based on the display image in the third cross section,
The cross-sectional position setting means changes and sets the first and second cross sections based on the changed region of interest,
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the cross-sectional image generation unit generates and updates display images of the changed first and second cross sections based on the three-dimensional image data .

The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the third cross section is orthogonal to the first and second cross sections.

The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1 or 2,
The region of interest is used for at least one of PW (Pulse Wave) related to the region of interest, CW (Continuous Wave) related to the intersection line, or image measurement related to M-mode. An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by the above.

The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the position of the region of interest and the positions of the first and second cross sections follow each other in real time.

The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The first cross section is substantially parallel to the ultrasonic scanning line direction in the ultrasonic wave transmitting / receiving means, the second cross section is substantially parallel to the ultrasonic scanning line direction, and the first cross section An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by being substantially orthogonal to a cross section.

The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The region of interest setting means includes a joystick,
The region of interest moves on the first cross section and on the third cross section by moving the lever of the joystick in the front-rear direction,
By moving the lever of the joystick in the left-right direction, the region of interest moves on the second cross section and the third cross section,
An ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the region of interest moves in a direction perpendicular to the third cross section by operating an input unit attached to a lever of the joystick.

The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The region of interest setting means includes a trackball,
The region of interest moves on the third cross section by moving the ball of the trackball, and the region of interest is moved to the third section by operating an input unit attached in the vicinity of the ball of the trackball. An ultrasonic diagnostic apparatus that moves in a direction perpendicular to the cross section of the apparatus.