JP5503862B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents

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Description

本発明は、超音波診断装置に係り、特に、他の画像診断装置によって収集された参照用画像データとの比較表示を可能とする超音波診断装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to an ultrasonic diagnostic apparatus that enables comparative display with reference image data collected by another image diagnostic apparatus.

超音波診断装置は、超音波プローブに設けられた振動素子から発生する超音波を被検体内に放射し、被検体組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる反射波を前記振動素子により受信して生体情報を収集するものであり、超音波プローブを体表に接触させるだけの簡単な操作で超音波画像データのリアルタイム表示が可能となるため、各種臓器の形態診断や機能診断に広く用いられている。   The ultrasonic diagnostic apparatus radiates an ultrasonic wave generated from a vibration element provided in an ultrasonic probe into a subject, receives a reflected wave caused by a difference in acoustic impedance of a subject tissue, and receives biological information by the vibration element. Since ultrasonic image data can be displayed in real time with a simple operation by simply bringing an ultrasonic probe into contact with the body surface, it is widely used for morphological diagnosis and functional diagnosis of various organs.

特に、近年では、複数の振動素子が一次元配列された超音波プローブを機械的に移動させる方法や複数の振動素子が二次元配列された超音波プローブを用いる方法により被検体の三次元データ(ボリュームデータ)を収集する方法が開発され、このボリュームデータに基づいて得られる超音波3次元画像データや超音波MPR画像データ等の超音波画像データの観察により更に高度な診断や治療が可能となっている。   In particular, in recent years, three-dimensional data of an object (by a method of mechanically moving an ultrasonic probe in which a plurality of vibration elements are arranged one-dimensionally or a method using an ultrasonic probe in which a plurality of vibration elements are arranged in a two-dimensional manner ( Volume data) has been developed, and more advanced diagnosis and treatment can be performed by observing ultrasonic image data such as ultrasonic three-dimensional image data and ultrasonic MPR image data obtained based on the volume data. ing.

ところで、上述の超音波画像データを用いた診断あるいは超音波画像データの観察下で穿刺治療等の治療を行なう際、X線CT装置やMRI装置等の画像診断装置によって収集された同一撮影部位の画像データ(以下では、参照用画像データと呼ぶ。)を参照することにより診断/治療における精度や効率を向上させることができる。   By the way, when performing the diagnosis using the above-described ultrasonic image data or the treatment such as the puncture treatment under the observation of the ultrasonic image data, the same imaging region collected by the image diagnostic apparatus such as the X-ray CT apparatus or the MRI apparatus is used. By referring to image data (hereinafter referred to as reference image data), accuracy and efficiency in diagnosis / treatment can be improved.

この場合、同一の撮影位置における超音波画像データと参照用画像データを得るために、被検体の任意の位置に配置した超音波プローブを用いて超音波画像データを収集すると共にこの超音波プローブに装着された磁場発生器から発生する磁場を被検体の周囲に配置された磁場検出器で検出することにより超音波プローブの位置や方向を計測し、この計測結果から推定される超音波画像データの撮影位置と同一の撮影位置における参照用画像データを他の画像診断装置によって予め収集された前記被検体の3次元データ(ボリュームデータ)に基づいて生成する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   In this case, in order to obtain ultrasonic image data and reference image data at the same imaging position, ultrasonic image data is collected using an ultrasonic probe arranged at an arbitrary position of the subject and the ultrasonic probe is stored in the ultrasonic probe. The position and direction of the ultrasonic probe are measured by detecting the magnetic field generated from the attached magnetic field generator with a magnetic field detector arranged around the subject, and the ultrasonic image data estimated from the measurement result A method for generating reference image data at the same imaging position as the imaging position based on the three-dimensional data (volume data) of the subject collected in advance by another image diagnostic apparatus has been proposed (for example, Patent Documents). 1).

しかしながら、この方法によれば、磁場発生器や磁場検出器等の位置検出器を別途備える必要があるため超音波診断装置の構成が複雑になり、又、上述の磁場発生器から発生する磁場は、超音波診断装置が発生する電磁波等により擾乱されるため超音波画像データの撮影位置を正確に計測することは困難である。一方、磁場の替わりに光を用いる方法も考えられるが、この方法によれば、光発生器と光検出器との間に形成される光の伝搬経路に操作者等が介在することにより死角が発生するという欠点を有している。   However, according to this method, since it is necessary to separately provide a position detector such as a magnetic field generator or a magnetic field detector, the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus is complicated, and the magnetic field generated from the magnetic field generator described above is Since the ultrasonic diagnostic apparatus is disturbed by electromagnetic waves generated, it is difficult to accurately measure the imaging position of the ultrasonic image data. On the other hand, a method of using light instead of a magnetic field is also conceivable. However, according to this method, a blind spot is formed by an operator or the like in the light propagation path formed between the light generator and the light detector. It has the disadvantage that it occurs.

このような問題点を解決するために、同一の被検体から収集された超音波診断装置によるボリュームデータ(以下では、超音波ボリュームデータと呼ぶ。)と他の画像診断装置によるボリュームデータ(以下では、参照用ボリュームデータと呼ぶ。)を演算処理することによってボリュームデータ間の位置ズレを補正し、位置補正されたボリュームデータに基づいて超音波画像データと参照用画像データを生成する方法も提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
特開2006−68535号公報 特開2004−509723号公報
In order to solve such a problem, volume data (hereinafter referred to as ultrasonic volume data) collected by the ultrasonic diagnostic apparatus collected from the same subject and volume data (hereinafter referred to as ultrasonic volume data) collected from the same subject. (Referred to as volume data for reference)), and a method of correcting the positional deviation between the volume data by calculating and generating ultrasonic image data and reference image data based on the position-corrected volume data is also proposed. (For example, refer to Patent Document 2).
JP 2006-68535 A JP 2004-509723 A

上述の特許文献2に記載された方法によれば、超音波ボリュームデータと参照用ボリュームデータにおける位置ズレの検出とその補正を所定のアルゴリズムに基づいた演算処理によって行なうことができるため、特許文献1に記載された方法が有する問題点を解決することができる。   According to the method described in Patent Document 2 described above, detection and correction of positional deviation in ultrasonic volume data and reference volume data can be performed by arithmetic processing based on a predetermined algorithm. Can solve the problems of the method described in the above.

しかしながら、上述の演算処理は、被検体の3次元撮影領域において収集された超音波ボリュームデータと参照用ボリュームデータに対して行なわなくてはならない。このため、当該被検体の診断/治療対象部位を含む広範囲な3次元撮影領域から収集された超音波ボリュームデータ及び参照用ボリュームデータに対して位置ズレ検出を目的とした演算処理を行なう場合、正確な位置ズレ検出が可能となるが膨大なボクセルデータに対して演算処理が行なわれるため超音波画像データや参照用画像データの生成や表示に多くの時間を要し、特に、これらの画像データをリアルタイムで比較観察することは困難となる。   However, the arithmetic processing described above must be performed on the ultrasound volume data and reference volume data collected in the three-dimensional imaging region of the subject. For this reason, when performing arithmetic processing for the purpose of positional deviation detection on ultrasonic volume data and reference volume data collected from a wide range of three-dimensional imaging regions including the diagnosis / treatment target region of the subject, However, since a large amount of voxel data is processed, it takes a lot of time to generate and display ultrasonic image data and reference image data. It becomes difficult to perform comparative observation in real time.

一方、当該被検体の診断/治療対象部位を含む狭範囲な3次元撮影領域から収集された超音波ボリュームデータ及び参照用ボリュームデータに対して上述の演算処理を行なう場合、超音波画像データや参照用画像データの生成や表示に要する時間は短縮されるが、超音波ボリュームデータと参照用ボリュームデータとの間に大きな位置ズレが存在している場合には演算に用いるボクセルデータ数が制約されるため位置ズレを確実に検出することができなくなるという問題点を有していた。   On the other hand, when performing the above arithmetic processing on the ultrasound volume data and the reference volume data collected from a narrow three-dimensional imaging region including the diagnosis / treatment target region of the subject, ultrasound image data and reference Although the time required for generating and displaying image data is shortened, the number of voxel data used for computation is limited when there is a large misalignment between the ultrasonic volume data and the reference volume data. For this reason, there has been a problem that the positional deviation cannot be reliably detected.

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、
被検体に対する超音波3次元走査によって収集された超音波ボリュームデータと他の画像診断装置によって予め収集された前記被検体の参照用ボリュームデータを用いて所定の診断/治療対象部位における超音波画像データと参照用画像データを生成する際、時系列的に収集される超音波ボリュームデータの各々に対する参照用ボリュームデータの位置補正を短時間かつ確実に行なうことが可能な超音波診断装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of such conventional problems, and its purpose is as follows.
Ultrasonic image data at a predetermined diagnosis / treatment target site using ultrasonic volume data collected by ultrasonic three-dimensional scanning on the subject and reference volume data of the subject collected in advance by another diagnostic imaging apparatus And an ultrasonic diagnostic apparatus capable of correcting the position of the reference volume data with respect to each of the ultrasonic volume data collected in time series in a short time and in a reliable manner when generating the reference image data. It is in.

上記課題を解決するために、請求項1に係る本発明の超音波診断装置は、被検体に対する超音波の送受信によって得られた超音波ボリュームデータに基づいて超音波画像データを生成する超音波診断装置において、前記被検体に対して広範囲撮影領域及び狭範囲撮影領域を設定する撮影領域設定手段と、前記広範囲撮影領域又は前記狭範囲撮影領域の少なくともいずれかに基づいて参照領域を形成する参照領域形成手段と、第1の参照用ボリュームデータを記憶する参照用ボリュームデータ記憶手段と、前記広範囲撮影領域に対する超音波の送受信によって収集された第1の超音波ボリュームデータと前記第1の参照用ボリュームデータの位置ズレを補正し、更に、位置ズレが補正された前記第1の参照用ボリュームデータに前記参照領域を設定して生成された第2の参照用ボリュームデータと前記狭範囲撮影領域に対する超音波の送受信によって前記第1の超音波ボリュームデータとは別に収集された第2の超音波ボリュームデータとの位置ズレを補正するボリュームデータ位置補正手段と、位置ズレが補正された前記第2の超音波ボリュームデータと前記第2の参照用ボリュームデータに基づいて超音波画像データ及び参照用画像データを生成する画像データ生成手段と、前記超音波画像データ及び前記参照用画像データを表示する表示手段と、を備えたことを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention according to claim 1 generates ultrasonic image data based on ultrasonic volume data obtained by transmitting / receiving ultrasonic waves to / from a subject. In the apparatus, an imaging area setting unit that sets a wide imaging area and a narrow imaging area for the subject, and a reference area that forms a reference area based on at least one of the wide imaging area or the narrow imaging area a forming unit, a reference volume data storage means for storing the first reference volume data, the first ultrasound volume data and the first reference volume collected by transmission and reception of ultrasonic waves with respect to the wide imaging area The positional deviation of the data is corrected, and the reference area is added to the first reference volume data in which the positional deviation is corrected. Positional deviation between the second ultrasound volume data said by transmission and reception of ultrasonic waves with respect to the narrow range imaging area and the second reference volume data from the first ultrasound volume data acquired separately generated by a constant Image data for generating ultrasonic image data and reference image data on the basis of the second ultrasonic volume data and the second reference volume data in which the positional deviation is corrected a generation unit is characterized by comprising the display means for displaying the ultrasound image data and the image data for the reference, the.

本発明によれば、被検体に対する超音波3次元走査によって収集された超音波ボリュームデータと他の画像診断装置によって予め収集された前記被検体の参照用ボリュームデータを用いて所定の診断/治療対象部位における超音波画像データと参照用画像データを生成する際、時系列的に収集される超音波ボリュームデータの各々に対する参照用ボリュームデータの位置補正を短時間かつ確実に行なうことができる。このため、これら画像データを用いて行なわれる診断あるいは前記画像データの観察下にて行なわれる治療の精度や効率が大幅に改善することができる。   According to the present invention, a predetermined diagnosis / treatment target is obtained by using ultrasonic volume data collected by ultrasonic three-dimensional scanning of a subject and reference volume data of the subject collected in advance by another diagnostic imaging apparatus. When generating the ultrasonic image data and the reference image data at the site, the position correction of the reference volume data with respect to each of the ultrasonic volume data collected in time series can be performed in a short time and reliably. Therefore, the accuracy and efficiency of the diagnosis performed using these image data or the treatment performed under observation of the image data can be greatly improved.

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本実施例における超音波診断装置は、先ず、被検体の診断/治療対称部位を含む広範囲な撮影領域に対し超音波3次元走査を行なって第1の超音波ボリュームデータを生成し、この第1の超音波ボリュームデータと他の画像診断装置によって予め収集された当該被検体の広範囲な撮影領域における第1の参照用ボリュームデータとの演算処理によりボリュームデータ間の位置合わせを行なう。次いで、前記診断/治療対称部位を含む狭範囲な撮影領域に対し超音波3次元走査を繰り返して第2の超音波ボリュームデータを略リアルタイムで生成すると共に、この狭範囲な撮影領域に基づいて形成した参照領域を第1の参照用ボリュームデータに設定して第2の参照用ボリュームデータを生成する。そして、第2の超音波ボリュームデータと第2の参照用ボリュームデータとの演算処理によって検出されたボリュームデータ間の位置ズレに基づいて第2の超音波ボリュームデータに対する第2の参照用ボリュームデータの位置補正を行ない、位置補正された第2の参照用ボリュームデータに基づいて生成した参照用画像データと第2の超音波ボリュームデータに基づいて生成した超音波画像データを表示部において比較表示する。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment first generates a first ultrasonic volume data by performing an ultrasonic three-dimensional scan on a wide imaging region including a diagnosis / treatment symmetry portion of a subject. The volume data is aligned by an arithmetic process of the ultrasonic volume data and the first reference volume data in a wide imaging region of the subject collected in advance by another diagnostic imaging apparatus. Next, the ultrasonic three-dimensional scanning is repeated with respect to the narrow imaging region including the diagnostic / therapeutic symmetric region to generate second ultrasonic volume data in substantially real time, and the second ultrasonic volume data is formed based on the narrow imaging region. The reference area thus set is set as the first reference volume data, and the second reference volume data is generated. Then, based on the positional deviation between the volume data detected by the calculation process of the second ultrasonic volume data and the second reference volume data, the second reference volume data relative to the second ultrasonic volume data is changed. Position correction is performed, and reference image data generated based on the position-corrected second reference volume data and ultrasonic image data generated based on the second ultrasonic volume data are compared and displayed on the display unit.

尚、以下の実施例では、被検体の診断/治療対象部位を含む広範囲な撮影領域にて収集された第1の超音波ボリュームデータと第1の参照用ボリュームデータとの相関処理により検出されたボリュームデータ間の初期位置ズレに基づいて第1の超音波ボリュームデータと第1の参照用ボリュームデータの位置合わせを行ない、前記診断/治療対象部位を含む狭範囲な撮影領域にて収集された第2の超音波ボリュームデータと第2の参照用ボリュームデータとの相関処理により検出された超音波プローブの移動に伴うボリュームデータ間の位置ズレに基づいて第2の超音波ボリュームデータと第2の参照用ボリュームデータとの位置合わせを行なう場合について述べるが、相関処理以外の演算処理方法によってボリュームデータ間の位置ズレを検出してもよい。又、上述の超音波画像データ及び参照用画像データとして、第2の超音波ボリュームデータ及び第2の参照用ボリュームデータに基づく3次元画像データやMPR画像データを生成する場合について述べるが、これに限定されない。   In the following embodiments, the detection is performed by correlation processing between the first ultrasonic volume data collected in a wide imaging region including the diagnosis / treatment target region of the subject and the first reference volume data. The first ultrasonic volume data and the first reference volume data are aligned based on the initial positional deviation between the volume data, and collected in a narrow imaging region including the diagnosis / treatment target region. The second ultrasonic volume data and the second reference based on the positional deviation between the volume data accompanying the movement of the ultrasonic probe detected by the correlation processing between the ultrasonic volume data of the second and the second reference volume data. We will describe the case of positioning with the volume data for use. It may put. Also, a case will be described in which three-dimensional image data and MPR image data based on the second ultrasonic volume data and the second reference volume data are generated as the above-described ultrasonic image data and reference image data. It is not limited.

(装置の構成と機能)
本発明の実施例における超音波診断装置の構成と機能につき図1乃至図9を用いて説明する。尚、図1は、超音波診断装置の全体構成を示すブロック図であり、図2、図4及び図9は、この超音波診断装置が備える送受信部/受信信号処理部、ボリュームデータ生成部及び画像データ生成部/表示部の具体的な構成を示すブロック図である。
(Device configuration and functions)
The configuration and function of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus, and FIGS. 2, 4 and 9 show the transmission / reception unit / reception signal processing unit, volume data generation unit, and the like included in the ultrasonic diagnostic apparatus. It is a block diagram which shows the specific structure of an image data generation part / display part.

図1に示す超音波診断装置100は、被検体の診断/治療対象部位を含む広範囲撮影領域及び狭範囲撮影領域に対し超音波パルス(送信超音波)を送信し、この送信によって得られた超音波反射波(受信超音波)を電気信号(受信信号)に変換する複数個の振動素子が2次元配列された超音波プローブ3と、前記被検体の所定方向に対し超音波パルスを送信するための駆動信号を前記振動素子に供給し、これらの振動素子から得られた複数チャンネルの受信信号を整相加算する送受信部2と、整相加算後の受信信号を処理してBモードデータを生成する受信信号処理部4と、上述の広範囲撮影領域及び狭範囲撮影領域に対する超音波3次元走査によって得られたBモードデータを超音波送受信方向に対応させて配列することにより超音波ボリュームデータを生成するボリュームデータ生成部5を備えている。   The ultrasonic diagnostic apparatus 100 shown in FIG. 1 transmits an ultrasonic pulse (transmission ultrasonic wave) to a wide imaging area and a narrow imaging area including a diagnosis / treatment target region of a subject, and an ultrasonic wave obtained by this transmission is transmitted. An ultrasonic probe 3 in which a plurality of vibration elements for converting a reflected acoustic wave (received ultrasonic wave) into an electric signal (received signal) is two-dimensionally arranged, and an ultrasonic pulse is transmitted in a predetermined direction of the subject. The transmission signal is supplied to the vibration element, and the transmission / reception unit 2 that performs phasing addition of the reception signals of the plurality of channels obtained from these vibration elements, and the received signal after the phasing addition are processed to generate B-mode data. The received signal processing unit 4 and the B-mode data obtained by the ultrasonic three-dimensional scanning with respect to the above-described wide-range imaging region and narrow-range imaging region are arranged in correspondence with the ultrasonic transmission / reception direction, so And a volume data generation unit 5 for generating a Mudeta.

又、超音波診断装置100は、X線CT装置やMRI装置等の画像診断装置によって収集され、図示しないネットワークあるいは大容量の記憶媒体を介して供給された当該被検体の参照用ボリュームデータが予め保存されている参照用ボリュームデータ記憶部7と、後述の入力部14において初期設定される当該被検体の広範囲撮影領域及び狭範囲撮影領域に基づいて参照領域を形成する参照領域形成部8と、参照用ボリュームデータ記憶部7に保存された参照用ボリュームデータに対し参照領域形成部8が形成した広範囲参照領域及び狭範囲参照領域を設定し、これらの参照領域における参照用ボリュームデータのボクセルデータ(ボクセルの信号強度)を抽出して第1の参照用ボリュームデータ及び第2の参照用ボリュームデータを生成する参照用ボリュームデータ抽出部9と、第1の超音波ボリュームデータに対する第1の参照用ボリュームデータの位置ズレ及び第2の超音波ボリュームデータに対する第2の参照用ボリュームデータの位置ズレを検出する位置ズレ検出部10と、この検出結果に基づいて第1の超音波ボリュームデータに対する第1の参照用ボリュームデータの位置補正及び第2の超音波ボリュームデータに対する第2の参照用ボリュームデータの位置補正を行なうボリュームデータ位置補正部11を備えている。   In addition, the ultrasonic diagnostic apparatus 100 collects reference volume data of the subject collected in advance by an image diagnostic apparatus such as an X-ray CT apparatus or an MRI apparatus and supplied via a network (not shown) or a large-capacity storage medium. A reference volume data storage unit 7 that is stored, a reference region forming unit 8 that forms a reference region based on a wide range imaging region and a narrow range imaging region of the subject that are initially set in an input unit 14 described later, A wide reference area and a narrow reference area formed by the reference area forming unit 8 are set for the reference volume data stored in the reference volume data storage unit 7, and voxel data (for reference volume data in these reference areas) ( Voxel signal intensity) is extracted to generate first reference volume data and second reference volume data The reference volume data extraction unit 9 detects a positional deviation of the first reference volume data with respect to the first ultrasonic volume data and a positional deviation of the second reference volume data with respect to the second ultrasonic volume data. The position shift detection unit 10 and the position correction of the first reference volume data with respect to the first ultrasonic volume data and the position correction of the second reference volume data with respect to the second ultrasonic volume data based on the detection result A volume data position correction unit 11 is provided.

更に、超音波診断装置100は、第2の超音波ボリュームデータに基づく超音波画像データと第2の参照用ボリュームデータに基づく参照用画像データを生成する画像データ生成部12と、生成された超音波画像データ及び参照用画像データを表示する表示部13と、被検体情報の入力、ボリュームデータ生成条件の設定、広範囲撮影領域及び狭範囲撮影領域の設定、参照領域条件の設定、更には、各種コマンド信号の入力等を行なう入力部14と、上述の広範囲撮影領域及び狭範囲撮影領域の設定情報に基づいて超音波3次元走査を制御する走査制御部15と、超音波診断装置100が有する上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部16を備えている。   Furthermore, the ultrasonic diagnostic apparatus 100 includes an image data generation unit 12 that generates ultrasonic image data based on the second ultrasonic volume data and reference image data based on the second reference volume data, and the generated ultrasonic data. Display unit 13 for displaying sound wave image data and reference image data; input of subject information; setting of volume data generation conditions; setting of wide imaging areas and narrow imaging areas; setting of reference area conditions; The input unit 14 for inputting a command signal, the scanning control unit 15 for controlling the ultrasonic three-dimensional scanning based on the setting information for the wide-range imaging region and the narrow-range imaging region, and the ultrasound diagnostic apparatus 100 described above. The system control part 16 which controls each unit of these centrally is provided.

超音波プローブ3は、2次元配列されたM個の図示しない振動素子をその先端部に有し、前記先端部を被検体の体表に接触させて超音波の送受信を行なう。振動素子は電気音響変換素子であり、送信時には電気パルス(駆動信号)を超音波パルス(送信超音波)に変換し、又、受信時には超音波反射波(受信超音波)を電気的な受信信号に変換する機能を有している。そして、これら振動素子の各々は、図示しないMチャンネルの多芯ケーブルを介して送受信部2に接続されている。尚、本実施例では、M個の振動素子が2次元配列されたセクタ走査用の超音波プローブ3を用いた超音波診断装置100について述べるが、リニア走査やコンベックス走査等に対応した超音波プローブを用いても構わない。   The ultrasonic probe 3 has M vibrating elements (not shown) arranged two-dimensionally at its tip, and transmits and receives ultrasonic waves by bringing the tip into contact with the body surface of the subject. The vibration element is an electroacoustic transducer, which converts an electric pulse (drive signal) into an ultrasonic pulse (transmitted ultrasonic wave) at the time of transmission, and converts an ultrasonic reflected wave (received ultrasonic wave) into an electric reception signal at the time of reception. It has the function to convert to. Each of these vibration elements is connected to the transmission / reception unit 2 via an M channel multi-core cable (not shown). In this embodiment, an ultrasonic diagnostic apparatus 100 using the ultrasonic scanning probe 3 for sector scanning in which M vibration elements are two-dimensionally arranged will be described. However, an ultrasonic probe corresponding to linear scanning, convex scanning, or the like is described. May be used.

次に、図2に示す送受信部2は、超音波プローブ3の振動素子に対して駆動信号を供給する送信部21と、振動素子から得られた受信信号に対して整相加算(位相を一致させて加算)を行なう受信部22を備えている。   Next, the transmission / reception unit 2 illustrated in FIG. 2 includes a transmission unit 21 that supplies a drive signal to the vibration element of the ultrasonic probe 3 and a phasing addition (phase matching) to the reception signal obtained from the vibration element. And a receiver 22 for performing addition.

送信部21は、レートパルス発生器211、送信遅延回路212及び駆動回路213を備え、レートパルス発生器211は、送信超音波の繰り返し周期を決定するレートパルスを生成して送信遅延回路212に供給する。送信遅延回路212は、送信に使用されるMt個の振動素子と同数の独立な遅延回路から構成され、送信超音波を撮影領域内の所定の深さに集束するための集束用遅延時間と所定方向(θp、φq)に送信するための偏向用遅延時間を上記レートパルスに与えて駆動回路213へ供給する。駆動回路213は、送信遅延回路212と同数の独立な駆動回路を有しており、超音波プローブ3にて2次元配列されたM個の振動素子の中から送信用として選択されたMt(Mt≦M)個の振動素子を駆動し、被検体の体内に送信超音波を放射する。   The transmission unit 21 includes a rate pulse generator 211, a transmission delay circuit 212, and a drive circuit 213. The rate pulse generator 211 generates a rate pulse that determines the repetition period of the transmission ultrasonic wave and supplies the generated rate pulse to the transmission delay circuit 212. To do. The transmission delay circuit 212 is composed of the same number of independent delay circuits as the Mt number of vibration elements used for transmission. The transmission delay circuit 212 has a focusing delay time and a predetermined delay time for focusing the transmission ultrasonic wave to a predetermined depth in the imaging region. A deflection delay time for transmitting in the direction (θp, φq) is given to the rate pulse and supplied to the drive circuit 213. The drive circuit 213 has the same number of independent drive circuits as the transmission delay circuit 212, and Mt (Mt) selected for transmission from among the M vibration elements arranged two-dimensionally by the ultrasonic probe 3. ≦ M) Drives the vibration elements and radiates transmission ultrasonic waves into the body of the subject.

一方、受信部22は、超音波プローブ3に内蔵されたM個の振動素子の中から受信用として選択されたMr(Mr≦M)個の振動素子に対応するMrチャンネルのA/D変換器221及び受信遅延回路222と加算器223を備えており、受信用の振動素子から供給されたMrチャンネルの受信信号は、A/D変換器221にてデジタル信号に変換され、受信遅延回路222に送られる。   On the other hand, the receiving unit 22 is an A / D converter of an Mr channel corresponding to Mr (Mr ≦ M) vibrating elements selected for reception from among the M vibrating elements built in the ultrasonic probe 3. 221, a reception delay circuit 222, and an adder 223. The Mr channel reception signal supplied from the reception vibration element is converted into a digital signal by the A / D converter 221, and the reception delay circuit 222 receives the signal. Sent.

受信遅延回路222は、撮影領域内の所定深さにて反射した受信超音波を集束するための集束用遅延時間と、所定方向(θp、φq)に対して受信指向性を設定するための偏向用遅延時間をA/D変換器221から出力されるMrチャンネルの受信信号の各々に与え、加算器223は、受信遅延回路222からの受信信号を加算する。即ち、受信遅延回路222と加算器223により、所定方向から得られた受信信号は整相加算される。又、受信部22の受信遅延回路222及び加算器223は、その遅延時間の制御によって複数方向に対する受信指向性を同時に形成する所謂並列同時受信を可能とし、並列同時受信の適用により3次元走査に要する時間は大幅に短縮される。尚、上述の送受信部2が備える送信部21及び受信部22の一部は超音波プローブ3の内部に設けられていても構わない。   The reception delay circuit 222 has a focusing delay time for focusing the received ultrasonic wave reflected at a predetermined depth in the imaging region and a deflection for setting the reception directivity with respect to a predetermined direction (θp, φq). The delay time is provided to each of the Mr channel reception signals output from the A / D converter 221, and the adder 223 adds the reception signals from the reception delay circuit 222. That is, the reception delay circuit 222 and the adder 223 perform phasing addition on the reception signal obtained from a predetermined direction. In addition, the reception delay circuit 222 and the adder 223 of the reception unit 22 enable so-called parallel simultaneous reception in which reception directivities in a plurality of directions are simultaneously formed by controlling the delay time, and three-dimensional scanning can be performed by applying parallel simultaneous reception. The time required is greatly reduced. A part of the transmission unit 21 and the reception unit 22 included in the transmission / reception unit 2 may be provided inside the ultrasonic probe 3.

図3は、超音波プローブ3の中心軸をz軸とした直交座標(x−y−z)における超音波送受信方向(θp、φq)を示したものであり、振動素子はx軸方向及びy軸方向に2次元配列され、θp及びφqは、x−z平面及びy−z平面に投影された超音波送受信方向のz軸に対する角度を示している。そして、走査制御部15から供給される走査制御信号に従って送信部21の送信遅延回路212及び受信部22の受信遅延回路222における遅延時間が制御され、被検体内の広範囲撮影領域及び狭範囲撮影領域に対する超音波3次元走査が行なわれる。   FIG. 3 shows the ultrasonic transmission / reception direction (θp, φq) in orthogonal coordinates (xyz) with the central axis of the ultrasonic probe 3 as the z axis. Arranged two-dimensionally in the axial direction, θp and φq indicate angles with respect to the z-axis in the ultrasonic transmission / reception direction projected on the xz plane and the yz plane. Then, the delay times in the transmission delay circuit 212 of the transmission unit 21 and the reception delay circuit 222 of the reception unit 22 are controlled according to the scanning control signal supplied from the scanning control unit 15, so that the wide-range imaging region and the narrow-range imaging region in the subject. Is subjected to ultrasonic three-dimensional scanning.

図2へ戻って、受信信号処理部4は、超音波データとしてのBモードデータを生成する機能を有し包絡線検波器41と対数変換器42を備えている。包絡線検波器41は、受信部22の加算器223から供給される整相加算後の受信信号を包絡線検波し、対数変換器42は、包絡線検波された受信信号の振幅を対数変換してBモードデータを生成する。尚、包絡線検波器41と対数変換器42は順序を入れ替えて構成してもよい。   Returning to FIG. 2, the reception signal processing unit 4 has a function of generating B-mode data as ultrasonic data, and includes an envelope detector 41 and a logarithmic converter 42. The envelope detector 41 envelope-detects the reception signal after the phasing addition supplied from the adder 223 of the receiving unit 22, and the logarithmic converter 42 logarithmically converts the amplitude of the reception signal subjected to the envelope detection. To generate B-mode data. Note that the envelope detector 41 and the logarithmic converter 42 may be configured by changing the order.

次に、図1に示したボリュームデータ生成部5の具体的な構成につき図4のブロック図を用いて説明する。   Next, a specific configuration of the volume data generation unit 5 shown in FIG. 1 will be described with reference to the block diagram of FIG.

ボリュームデータ生成部5は、図4に示すように、超音波データ記憶部51、補間処理部52及びボリュームデータ記憶部53を備え、超音波データ記憶部51には、当該被検体の広範囲撮影領域及び狭範囲撮影領域に対する超音波3次元走査によって得られた受信信号に基づき受信信号処理部4が生成したBモードデータが超音波送受信方向(θp、φq)を付帯情報として順次保存される。   As shown in FIG. 4, the volume data generation unit 5 includes an ultrasonic data storage unit 51, an interpolation processing unit 52, and a volume data storage unit 53. The ultrasonic data storage unit 51 includes a wide-range imaging region of the subject. In addition, the B mode data generated by the reception signal processing unit 4 based on the reception signal obtained by the ultrasonic three-dimensional scanning for the narrow range imaging region is sequentially stored with the ultrasonic transmission / reception direction (θp, φq) as supplementary information.

一方、補間処理部52は、超音波データ記憶部51から読み出した広範囲撮影領域のBモードデータを超音波送受信方向(θp、φq)に対応させて配列することにより3次元Bモードデータを形成し、更に、この3次元Bモードデータを構成する不等間隔のボクセルを補間処理して、例えば、図3のx方向、y方向及びz方向に対し等方的なボクセルで構成される第1の超音波ボリュームデータを生成する。又、狭範囲撮影領域のBモードデータに対しても同様の処理を行なって第2の超音波ボリュームデータを生成する。そして、広範囲撮影領域に対して得られた第1の超音波ボリュームデータ及び狭範囲撮影領域に対して得られた第2の超音波ボリュームデータはボリュームデータ記憶部53に保存される。   On the other hand, the interpolation processing unit 52 forms the three-dimensional B-mode data by arranging the B-mode data of the wide-range imaging region read from the ultrasonic data storage unit 51 in correspondence with the ultrasonic transmission / reception direction (θp, φq). Further, the non-uniformly spaced voxels constituting the three-dimensional B-mode data are interpolated to obtain, for example, a first voxel that is isotropic with respect to the x, y, and z directions in FIG. Generate ultrasonic volume data. In addition, the same processing is performed on the B-mode data of the narrow range imaging region to generate second ultrasonic volume data. Then, the first ultrasonic volume data obtained for the wide range imaging region and the second ultrasonic volume data obtained for the narrow range imaging region are stored in the volume data storage unit 53.

次に、参照用ボリュームデータ記憶部7には、別途設けられたX線CT装置やMRI装置等の画像診断装置により、例えば、当該被検体の体軸方向に広範囲な撮影領域において収集され、図示しないネットワークあるいは大容量の記憶媒体を介して供給された参照用ボリュームデータが保存されている。又、参照用ボリュームデータ記憶部7は、ボリュームデータ位置補正部11によって第1の超音波ボリュームデータとの位置ズレが補正された第1の参照用ボリュームデータを保存する機能を有している。   Next, the reference volume data storage unit 7 collects, for example, in a wide imaging region in the body axis direction of the subject by an image diagnostic apparatus such as an X-ray CT apparatus or an MRI apparatus provided separately and illustrated in the figure. Reference volume data supplied via a network or a large-capacity storage medium is stored. Further, the reference volume data storage unit 7 has a function of storing the first reference volume data in which the positional deviation from the first ultrasonic volume data is corrected by the volume data position correction unit 11.

一方、参照領域形成部8は、参照用ボリュームデータ記憶部7に保存された参照用ボリュームデータを用いて第1の超音波ボリュームデータに対応する第1の参照用ボリュームデータ及び第2の超音波ボリュームデータに対応する第2の参照用ボリュームデータを生成するための参照領域を入力部14において設定された広範囲撮影領域及び狭範囲撮影領域に基づいて形成する。   On the other hand, the reference area forming unit 8 uses the reference volume data stored in the reference volume data storage unit 7 to use the first reference volume data and the second ultrasonic wave corresponding to the first ultrasonic volume data. A reference area for generating second reference volume data corresponding to the volume data is formed based on the wide-area imaging area and the narrow-area imaging area set in the input unit 14.

但し、参照用ボリュームデータ記憶部7に保存された当該被検体の参照用ボリュームデータが診断/治療対象部位を中心とした撮影領域において収集されている場合にはこの参照用ボリュームデータをそのまま第1の参照用ボリュームデータとしてもよい。このとき、参照領域形成部8による第1の参照用ボリュームデータの生成を目的とした参照領域の形成は不要となる。以下では、他の画像診断装置によって収集され参照用ボリュームデータ記憶部7に保存された当該被検体の参照用ボリュームデータをそのまま第1の参照用ボリュームデータとして用いる場合について述べるが、既に述べたように、広範囲撮影領域に基づいて形成した参照領域を参照用ボリュームデータに設定して第1の参照用ボリュームデータを生成してもよい。   However, when the reference volume data of the subject stored in the reference volume data storage unit 7 is collected in an imaging region centered on the diagnosis / treatment target region, the reference volume data is directly used as the first volume data. The reference volume data may be used. At this time, it is not necessary to form a reference area for the purpose of generating the first reference volume data by the reference area forming unit 8. In the following, a case will be described in which the reference volume data of the subject collected by another diagnostic imaging apparatus and stored in the reference volume data storage unit 7 is used as the first reference volume data as it is. In addition, the first reference volume data may be generated by setting the reference area formed based on the wide range imaging area as the reference volume data.

次に、第2の参照用ボリュームデータの生成を目的として参照領域形成部8が形成する参照領域の具体例につき図5を用いて説明する。図5(a)は、入力部14が当該被検体の診断/治療対象部位を中心として設定する広範囲撮影領域Rwと狭範囲撮影領域Rnを示しており、撮影領域Rwに対する超音波3次元走査により第1の超音波ボリュームデータが生成され、撮影領域Rnに対する超音波3次元走査を繰り返すことにより時系列的な第2の超音波ボリュームデータが生成される。   Next, a specific example of the reference area formed by the reference area forming unit 8 for the purpose of generating the second reference volume data will be described with reference to FIG. FIG. 5A shows a wide-range imaging region Rw and a narrow-range imaging region Rn set by the input unit 14 centering on the diagnosis / treatment target region of the subject, and is obtained by ultrasonic three-dimensional scanning with respect to the imaging region Rw. First ultrasonic volume data is generated, and time-series second ultrasonic volume data is generated by repeating ultrasonic three-dimensional scanning on the imaging region Rn.

一方、図5(b)は、狭範囲撮影領域Rnとこの狭範囲撮影領域Rnに基づいて形成される参照領域Rrを示しており、この参照領域Rrは、狭範囲撮影領域Rnを、例えば、図3のr方向、θ方向及びφ方向あるいはx方向、y方向及びz方向に対し所定厚だけ拡張させて形成される。   On the other hand, FIG. 5B shows a narrow range imaging region Rn and a reference region Rr formed based on the narrow range imaging region Rn. The reference region Rr represents the narrow range imaging region Rn, for example, It is formed by being expanded by a predetermined thickness with respect to the r direction, the θ direction and the φ direction or the x direction, the y direction and the z direction in FIG.

次に、図1に示す参照用ボリュームデータ抽出部9は、参照領域形成部8から供給される狭範囲撮影領域に対応した参照領域の位置情報を受信し、参照用ボリュームデータ記憶部7に保存されている参照用ボリュームデータ(即ち、第1の参照用ボリュームデータ)に対し参照領域を設定する。そして、参照領域における第1の参照用ボリュームデータのボクセルデータを抽出して第2の参照用ボリュームデータを生成する。   Next, the reference volume data extracting unit 9 shown in FIG. 1 receives the position information of the reference area corresponding to the narrow range imaging area supplied from the reference area forming unit 8 and stores it in the reference volume data storage unit 7. A reference area is set for the reference volume data (that is, the first reference volume data). Then, voxel data of the first reference volume data in the reference area is extracted to generate second reference volume data.

位置ズレ検出部10は、図示しない演算回路を備え、ボリュームデータ生成部5から供給された広範囲撮影領域における第1の超音波ボリュームデータと参照用ボリュームデータ記憶部7から参照用ボリュームデータ抽出部9を介して供給された第1の参照用ボリュームデータを受信する。そして、第1の参照用ボリュームデータに対し所定サイズの3次元関心領域を設定し、この3次元関心領域から抽出される第1の参照用ボリュームデータのボクセルデータと第1の超音波ボリュームデータのボクセルデータとの相関処理により第1の超音波ボリュームデータに対する第1の参照用ボリュームデータの位置ズレを検出する。   The positional deviation detection unit 10 includes an arithmetic circuit (not shown), and the first ultrasonic volume data and the reference volume data extraction unit 9 from the reference volume data storage unit 7 in the wide-range imaging region supplied from the volume data generation unit 5. The first reference volume data supplied via is received. Then, a three-dimensional region of interest of a predetermined size is set for the first reference volume data, and the voxel data of the first reference volume data extracted from the three-dimensional region of interest and the first ultrasonic volume data A positional shift of the first reference volume data with respect to the first ultrasonic volume data is detected by correlation processing with the voxel data.

同様にして、参照用ボリュームデータ抽出部9から供給される第2の参照用ボリュームデータに対し3次元関心領域を設定し、この3次元関心領域から抽出される第2の参照用ボリュームデータのボクセルデータとボリュームデータ生成部5から供給される第2の超音波ボリュームデータのボクセルデータとの相関処理により第2の超音波ボリュームデータに対する第2の参照用ボリュームデータの位置ズレを検出する。   Similarly, a three-dimensional region of interest is set for the second reference volume data supplied from the reference volume data extraction unit 9, and the voxel of the second reference volume data extracted from this three-dimensional region of interest. A positional shift of the second reference volume data with respect to the second ultrasonic volume data is detected by correlation processing between the data and the voxel data of the second ultrasonic volume data supplied from the volume data generation unit 5.

次に、相関処理を適用した位置ズレ検出法の具体例につき図6を用いて説明する。図6において、第1あるいは第2の超音波ボリュームデータVoにおけるボクセルデータをA(f、g、h)(f=1〜F,g=1〜G、h=1〜H)、3次元関心領域Roが設定された第1あるいは第2の参照用ボリュームデータVrにおけるボクセルデータをB(f、g、h)(f=j+1〜j+F,g=k+1〜k+G、h=s+1〜s+H)、とすれば、超音波ボリュームデータVoに対する参照用ボリュームデータVrの位置ズレを検出するための評価関数βAB(j、k、s)は、次式(1)によって示される。

Figure 0005503862
Next, a specific example of the positional deviation detection method to which the correlation process is applied will be described with reference to FIG. In FIG. 6, voxel data in the first or second ultrasonic volume data Vo is A (f, g, h) (f = 1 to F, g = 1 to G, h = 1 to H), three-dimensional interest. B (f, g, h) (f = j + 1 to j + F, g = k + 1 to k + G, h = s + 1 to s + H) in the first or second reference volume data Vr in which the region Ro is set, Then, the evaluation function β AB (j, k, s) for detecting the positional deviation of the reference volume data Vr with respect to the ultrasonic volume data Vo is expressed by the following equation (1).
Figure 0005503862

そして、参照用ボリュームデータVrを超音波ボリュームデータVoに対しp方向、q方向及びh方向に逐次移動させながら上式(1)の評価関数γAB(j、k、s)を算出し、j=jx、k=kx及びs=sxにおいてγAB(j、k、s)がピーク値を示した場合、参照用ボリュームデータVrは、超音波ボリュームデータVoに対しf方向にjxボクセル分、g方向にkxボクセル分、h方向にsxボクセル分だけ位置ズレしたものとして検出される。但し、上式(1)におけるNは、3次元関心領域におけるf方向のボクセル数F、g方向のボクセル数G及びh方向のボクセル数Hの積を示している。 Then, the evaluation function γ AB (j, k, s) of the above equation (1) is calculated while sequentially moving the reference volume data Vr in the p direction, q direction, and h direction with respect to the ultrasonic volume data Vo, and j = Jx, k = kx, and s = sx, when γ AB (j, k, s) has a peak value, the reference volume data Vr is jx voxels in the f direction with respect to the ultrasonic volume data Vo, g It is detected that the position is shifted by kx voxels in the direction and by sx voxels in the h direction. However, N in the above equation (1) represents the product of the number of voxels in the f direction F, the number of voxels in the g direction, and the number of voxels in the h direction in the three-dimensional region of interest.

次に、図1のボリュームデータ位置補正部11は、位置ズレ検出部10において検出された第1の超音波ボリュームデータと第1の参照用ボリュームデータとの位置ズレに基づいて第1の参照用ボリュームデータの位置を補正し、同様にして、第2の超音波ボリュームデータと第2の参照用ボリュームデータとの位置ズレに基づいて第2の参照用ボリュームデータの位置を補正する。   Next, the volume data position correction unit 11 in FIG. 1 performs the first reference use based on the position shift between the first ultrasonic volume data and the first reference volume data detected by the position shift detection unit 10. Similarly, the position of the volume data is corrected, and similarly, the position of the second reference volume data is corrected based on the positional deviation between the second ultrasonic volume data and the second reference volume data.

図7は、当該被検体の広範囲撮影領域から得られた第1の超音波ボリュームデータVo1と位置ズレの検出結果に基づいて位置補正された第1の参照用ボリュームデータVr1を示したものであり、図7(a)は、ボリュームデータ生成部5から供給される第1の超音波ボリュームデータVo1を、又、図7(b)は、参照用ボリュームデータ記憶部7から供給される第1の参照用ボリュームデータを模式的に示している。そして、第1の参照用ボリュームデータVr1は、ボリュームデータ位置補正部11による位置補正により、図7(c)に示すような第1の超音波ボリュームデータVo1との位置合わせが行なわれる。   FIG. 7 shows the first ultrasonic volume data Vo1 obtained from the wide-range imaging region of the subject and the first reference volume data Vr1 whose position is corrected based on the detection result of the positional deviation. 7A shows the first ultrasonic volume data Vo1 supplied from the volume data generation unit 5, and FIG. 7B shows the first ultrasonic volume data Vo1 supplied from the reference volume data storage unit 7. Reference volume data is schematically shown. The first reference volume data Vr1 is aligned with the first ultrasonic volume data Vo1 as shown in FIG. 7C by position correction by the volume data position correction unit 11.

このような広範囲撮影領域において収集された第1の超音波ボリュームデータと第1の参照用ボリュームデータを用いた位置ズレ検出により、例えば、第1の参照用ボリュームデータと第1の超音波ボリュームデータとの間に大きな位置ズレが存在する場合においてもその検出が可能となり、これらのボリュームデータの位置合わせを確実に行なうことができる。   For example, the first reference volume data and the first ultrasonic volume data are detected by the position shift detection using the first ultrasonic volume data and the first reference volume data collected in such a wide imaging region. Even when there is a large misalignment between the two, the detection is possible, and the volume data can be reliably aligned.

一方、図8は、当該被検体の狭範囲撮影領域Rnにおいて得られた第2の超音波ボリュームデータVo2と参照領域Rrにて得られた第2の参照用ボリュームデータVr2を模式的に示している。この場合、第1の超音波ボリュームデータVo1に対する位置ズレが補正された第1の参照用画像データVr1に対し参照領域形成部8によって形成された参照領域Rrが設定されて第2の参照用ボリュームデータVr2が生成される。一方、狭範囲撮影領域における第2の超音波ボリュームデータVo2は、超音波プローブ3の位置や方向を必要に応じて更新させながら略リアルタイムで生成され、このとき時系列的に得られる第2の超音波ボリュームデータVo2と第2の参照用ボリュームデータVr2は、第1の超音波ボリュームデータVo1及び第1の参照用ボリュームデータVr1の場合と同様の手順によって位置合わせされる。   On the other hand, FIG. 8 schematically shows the second ultrasonic volume data Vo2 obtained in the narrow-range imaging region Rn of the subject and the second reference volume data Vr2 obtained in the reference region Rr. Yes. In this case, the reference region Rr formed by the reference region forming unit 8 is set with respect to the first reference image data Vr1 whose positional deviation with respect to the first ultrasonic volume data Vo1 is corrected, and the second reference volume is set. Data Vr2 is generated. On the other hand, the second ultrasonic volume data Vo2 in the narrow-range imaging region is generated in substantially real time while updating the position and direction of the ultrasonic probe 3 as necessary, and the second ultrasonic volume data Vo2 obtained in time series at this time. The ultrasonic volume data Vo2 and the second reference volume data Vr2 are aligned by the same procedure as that for the first ultrasonic volume data Vo1 and the first reference volume data Vr1.

図8(a)は、第1の超音波ボリュームデータVo1の収集時と同様の位置に超音波プローブ3を配置して得られた第2の超音波ボリュームデータVo2を示しており、図8(b)及び図8(c)は、超音波プローブ3の位置や方向を更新させて得られた第2の超音波ボリュームデータVo2を示している。但し、この場合の更新範囲は比較的小さく、又、図5において既に述べたように参照領域Rrは狭範囲撮影領域Rnより広く設定されているため位置や方向が更新された第2の超音波ボリュームデータVo2の大部分は第2の参照用ボリュームデータVr2の範囲(即ち、参照領域)に含まれる。従って、第2の超音波ボリュームデータVo2に対する第2の参照用ボリュームデータVr2の位置合わせを常に高い精度で行なうことができる。   FIG. 8A shows the second ultrasonic volume data Vo2 obtained by arranging the ultrasonic probe 3 at the same position as when the first ultrasonic volume data Vo1 is collected, and FIG. FIG. 8B and FIG. 8C show the second ultrasonic volume data Vo2 obtained by updating the position and direction of the ultrasonic probe 3. However, the update range in this case is relatively small, and the reference region Rr is set wider than the narrow range imaging region Rn as already described in FIG. Most of the volume data Vo2 is included in the range (that is, the reference area) of the second reference volume data Vr2. Therefore, the second reference volume data Vr2 can be always aligned with high accuracy with respect to the second ultrasonic volume data Vo2.

次に、図1に示した画像データ生成部12と表示部13の具体的な構成につき図9を用いて説明する。画像データ生成部12は、図9に示すように3次元画像データ生成部121とMPR画像データ生成部122を有している。   Next, specific configurations of the image data generation unit 12 and the display unit 13 illustrated in FIG. 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 9, the image data generation unit 12 includes a three-dimensional image data generation unit 121 and an MPR image data generation unit 122.

3次元画像データ生成部121は、ボリュームデータ生成部5から供給される第2の超音波ボリュームデータ及びボリュームデータ位置補正部11から供給される位置補正後の第2の参照用ボリュームデータをレンダリング処理してボリュームレンダリング画像データやサーフィスレンダリング画像データ等の3次元画像データを生成する機能を有し、例えば、図示しない不透明度・色調設定部とレンダリング処理部を備えている。そして、前記不透明度・色調設定部は、第2の超音波ボリュームデータ及び第2の参照用ボリュームデータのボクセル値に基づいて各ボクセルの不透明度や色調を設定し、前記レンダリング処理部は、前記不透明度・色調設定部によって設定された不透明度や色調の情報に基づいて第2の超音波ボリュームデータ及び第2の参照用ボリュームデータをレンダリング処理し超音波3次元画像データ及び参照用3次元画像データを生成する。   The three-dimensional image data generation unit 121 performs rendering processing on the second ultrasonic volume data supplied from the volume data generation unit 5 and the second reference volume data after position correction supplied from the volume data position correction unit 11. Thus, it has a function of generating three-dimensional image data such as volume rendering image data and surface rendering image data, and includes, for example, an opacity / color tone setting unit and a rendering processing unit (not shown). The opacity / color tone setting unit sets the opacity and color tone of each voxel based on the voxel values of the second ultrasonic volume data and the second reference volume data, and the rendering processing unit The second ultrasonic volume data and the second reference volume data are rendered on the basis of the opacity and color tone information set by the opacity / tone setting unit, and the ultrasonic three-dimensional image data and the reference three-dimensional image are rendered. Generate data.

一方、MPR画像データ生成部122は、ボリュームデータ生成部5から供給される第2の超音波ボリュームデータ及びボリュームデータ位置補正部11から供給される第2の参照用ボリュームデータの各々に対して共通のMPR断面を設定し、このMPR断面におけるボクセルデータを抽出して超音波MPR画像データ及び参照用MPR画像データを生成する。   On the other hand, the MPR image data generation unit 122 is common to the second ultrasonic volume data supplied from the volume data generation unit 5 and the second reference volume data supplied from the volume data position correction unit 11. The MPR cross section is set, and voxel data in the MPR cross section is extracted to generate ultrasonic MPR image data and reference MPR image data.

次に、表示部13は、図9に示すように表示データ生成部131、データ変換部132及びモニタ133を備え、超音波3次元画像データと参照用3次元画像データの比較表示あるいは超音波MPR画像データと参照用MPR画像データの比較表示を行なう。   Next, as shown in FIG. 9, the display unit 13 includes a display data generation unit 131, a data conversion unit 132, and a monitor 133. The display unit 13 compares and displays ultrasonic 3D image data and reference 3D image data or ultrasonic MPR. Comparison display of the image data and the reference MPR image data is performed.

即ち、表示部13の表示データ生成部131は、画像データ生成部12において生成された超音波3次元画像データ及び参照用3次元画像データあるいは超音波MPR画像データ及び参照用MPR画像データを合成し、更に、被検体情報等の付帯情報を必要に応じて付加し表示データを生成する。そして、データ変換部132は、表示データ生成部131によって生成された表示データに対し表示フォーマット変換とD/A変換を行なってモニタ133に表示する。   That is, the display data generation unit 131 of the display unit 13 synthesizes the ultrasonic 3D image data and the reference 3D image data or the ultrasonic MPR image data and the reference MPR image data generated by the image data generation unit 12. Further, additional information such as subject information is added as necessary to generate display data. The data conversion unit 132 performs display format conversion and D / A conversion on the display data generated by the display data generation unit 131 and displays the display data on the monitor 133.

入力部14は、操作パネル上に表示パネルやキーボード、トラックボール、マウス、選択ボタン、入力ボタン等の入力デバイスを備え、当該被検体に対して広範囲撮影領域及び狭範囲撮影領域を設定する撮影領域設定機能141と、狭範囲撮影領域に基づいて参照領域を形成する際の参照領域条件(例えば、狭範囲撮影領域に対する拡張量)を設定する参照領域条件設定機能142を有している。又、被検体情報の入力、ボリュームデータ生成条件の設定、画像データの生成条件や表示条件の設定、第2の超音波ボリュームデータ及び第2の参照用ボリュームデータに対するMPR断面の設定、更には、各種コマンド信号の入力等も上述の表示パネルや入力デバイスを用いて行なわれる。   The input unit 14 includes an input device such as a display panel, a keyboard, a trackball, a mouse, a selection button, and an input button on the operation panel, and an imaging area for setting a wide imaging area and a narrow imaging area for the subject. A setting function 141 and a reference area condition setting function 142 for setting a reference area condition (for example, an expansion amount for the narrow area imaging area) when forming a reference area based on the narrow area imaging area are provided. Also, input of object information, setting of volume data generation conditions, setting of image data generation conditions and display conditions, setting of MPR sections for the second ultrasonic volume data and second reference volume data, Various command signals are input using the above-described display panel and input device.

走査制御部15は、入力部14が設定する広範囲撮影領域及び狭範囲撮影領域に対して超音波3次元走査を行なうための遅延時間制御を送信部21の送信遅延回路212及び受信部22の受信遅延回路222に対して行なう。   The scanning control unit 15 performs delay time control for performing ultrasonic three-dimensional scanning on the wide-range imaging region and the narrow-range imaging region set by the input unit 14 and reception by the transmission delay circuit 212 of the transmission unit 21 and the reception unit 22. This is performed for the delay circuit 222.

一方、システム制御部16は、図示しないCPUと記憶回路を備え、前記記憶回路には、入力部14にて入力/設定された上述の各種情報が保存される。そして、前記CPUは、上述の入力情報や設定情報に基づいて超音波診断装置100の各ユニットを制御し、被検体に対する超音波3次元走査によって収集された超音波ボリュームデータと他の画像診断装置によって予め収集された前記被検体の参照用ボリュームデータを用いた所定の診断/治療対象部位における超音波画像データ及び参照用画像データの生成とその表示を行なう。   On the other hand, the system control unit 16 includes a CPU and a storage circuit (not shown), and the above-described various information input / set by the input unit 14 is stored in the storage circuit. The CPU controls each unit of the ultrasonic diagnostic apparatus 100 based on the input information and setting information described above, and the ultrasonic volume data collected by the ultrasonic three-dimensional scan on the subject and other image diagnostic apparatuses. To generate and display ultrasonic image data and reference image data at a predetermined diagnosis / treatment target site using the reference volume data of the subject collected in advance.

(画像データの生成/表示手順)
次に、本実施例における超音波画像データ及び参照用画像データの生成/表示手順につき図10のフローチャートを用いて説明する。尚、ここでも、他の画像診断装置によって収集され参照用ボリュームデータ記憶部7に保存された当該被検体の参照用ボリュームデータをそのまま第1の参照用ボリュームデータとして用いる場合について述べるが、これに限定されない。
(Image data generation / display procedure)
Next, a procedure for generating / displaying ultrasonic image data and reference image data in this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, the case where the reference volume data of the subject collected by another image diagnostic apparatus and stored in the reference volume data storage unit 7 is used as the first reference volume data as it is will be described. It is not limited.

超音波画像データ及び参照用画像データの生成に先立ち、超音波診断装置100の操作者は、入力部14において被検体情報を入力した後、当該被検体に対する広範囲撮影領域及び狭範囲撮影領域を含むボリュームデータ収集条件の設定、超音波画像データ及び参照用画像データの生成条件や表示条件の設定等を行なう。そして、これらの入力情報や設定情報は、システム制御部16が備える記憶回路に保存される(図10のステップS1)。   Prior to the generation of the ultrasonic image data and the reference image data, the operator of the ultrasonic diagnostic apparatus 100 inputs subject information at the input unit 14 and then includes a wide-range imaging region and a narrow-range imaging region for the subject. Setting of volume data collection conditions, generation conditions and display conditions of ultrasonic image data and reference image data are performed. And these input information and setting information are preserve | saved at the memory | storage circuit with which the system control part 16 is provided (step S1 of FIG. 10).

上述の初期設定が終了したならば、操作者は、X線CT装置やMRI装置等の画像診断装置によって収集され、ネットワークあるいは大容量の記憶媒体を介して供給された当該被検体の広範囲撮影領域における第1の参照用ボリュームデータを参照用ボリュームデータ記憶部7に保存する(図10のステップS2)。   When the above initial setting is completed, the operator collects a wide range imaging region of the subject collected by an image diagnostic apparatus such as an X-ray CT apparatus or an MRI apparatus and supplied via a network or a large-capacity storage medium. The first reference volume data is stored in the reference volume data storage unit 7 (step S2 in FIG. 10).

次いで、操作者は、超音波ボリュームデータの収集開始コマンドを入力部14にて入力し、このコマンド信号がシステム制御部16へ供給されることにより当該被検体の診断/治療対象部位を中心とした広範囲撮影領域における第1の超音波ボリュームデータの収集が開始される。   Next, the operator inputs an ultrasonic volume data collection start command at the input unit 14, and this command signal is supplied to the system control unit 16, thereby focusing on the diagnosis / treatment target region of the subject. Collection of the first ultrasonic volume data in the wide imaging area is started.

第1の超音波ボリュームデータの収集に際し、システム制御部16を介して上述の広範囲撮影領域の情報を受信した走査制御部15は、送信部21の送信遅延回路212及び受信部22の受信遅延回路222に対し上述の広範囲撮影領域に対応した走査制御信号を供給する。   Upon collecting the first ultrasonic volume data, the scanning control unit 15 that has received the above-described wide-range imaging region information via the system control unit 16 transmits the transmission delay circuit 212 of the transmission unit 21 and the reception delay circuit of the reception unit 22. A scanning control signal corresponding to the above-described wide-range imaging region is supplied to 222.

即ち、送信部21のレートパルス発生器211は、レートパルスを生成して送信遅延回路212に供給し、送信遅延回路212は、走査制御部15から供給された走査制御信号に基づいて広範囲撮影領域における所定の深さに超音波を集束するための集束用遅延時間と最初の超音波送受信方向(θ1、φ1)に超音波を送信するための偏向用遅延時間を前記レートパルスに与えてMtチャンネルの駆動回路213に供給する。次いで、駆動回路213は、送信遅延回路212から供給されたレートパルスに基づいて駆動信号を生成し、この駆動信号を超音波プローブ3に設けられたMt個の送信用振動素子に供給して被検体内に送信超音波を放射する。   That is, the rate pulse generator 211 of the transmission unit 21 generates a rate pulse and supplies it to the transmission delay circuit 212, and the transmission delay circuit 212 is based on the scanning control signal supplied from the scanning control unit 15. The Mt channel is provided with a delay time for focusing to focus the ultrasonic wave to a predetermined depth and a deflection delay time for transmitting the ultrasonic wave in the first ultrasonic transmission / reception direction (θ1, φ1) to the rate pulse. Is supplied to the driving circuit 213. Next, the drive circuit 213 generates a drive signal based on the rate pulse supplied from the transmission delay circuit 212, and supplies this drive signal to the Mt transmitting vibration elements provided in the ultrasonic probe 3 to be covered. Transmit ultrasonic waves into the specimen.

放射された送信超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる被検体の臓器境界面や組織にて反射し、超音波プローブ3に設けられたMr個の受信用振動素子によって受信されてMrチャンネルの電気的な受信信号に変換される。次いで、この受信信号は、受信部22のA/D変換器221においてデジタル信号に変換され、更に、Mrチャンネルの受信遅延回路222において所定の深さからの受信超音波を収束するための集束用遅延時間と超音波送受信方向(θ1、φ1)からの受信超音波に対し強い受信指向性を設定するための偏向用遅延時間が走査制御部15から供給された上述の走査制御信号に基づいて与えられた後加算器223にて整相加算される。そして、整相加算後の受信信号が供給された受信信号処理部4の包絡線検波器41及び対数変換器42は、この受信信号に対して包絡線検波と対数変換を行なってBモードデータを生成し、得られたBモードデータは、超音波送受信方向(θ1、φ1)を付帯情報としてボリュームデータ生成部5の超音波データ記憶部51に保存される。   A part of the transmitted ultrasonic wave is reflected by the organ boundary surface or tissue of the subject having different acoustic impedance, and is received by the Mr receiving vibration elements provided in the ultrasonic probe 3 to be used in the Mr channel. It is converted into an electrical reception signal. Next, the received signal is converted into a digital signal by the A / D converter 221 of the receiving unit 22, and is further used for focusing for converging received ultrasonic waves from a predetermined depth in the Mr channel reception delay circuit 222. The delay time and the deflection delay time for setting a strong reception directivity for the received ultrasonic wave from the ultrasonic transmission / reception direction (θ1, φ1) are given based on the scanning control signal supplied from the scanning control unit 15. Then, the adder 223 performs phasing addition. Then, the envelope detector 41 and the logarithmic converter 42 of the received signal processing unit 4 to which the received signal after the phasing addition is supplied perform envelope detection and logarithmic conversion on the received signal to obtain B-mode data. The generated B-mode data is stored in the ultrasonic data storage unit 51 of the volume data generation unit 5 with the ultrasonic transmission / reception direction (θ1, φ1) as supplementary information.

次いで、走査制御部15は、送信部21の送信遅延回路212及び受信部22の受信遅延回路222における遅延時間を制御してθ方向にΔθ、φ方向にΔφずつ順次更新された3次元サブ領域S1の超音波送受信方向(θp、φq)(θp=θ1+(p−1)Δθ(p=1〜P)、φq=φ1+(q−1)Δφ(q=1〜Q)、但し、超音波送受信方向(θ1、φ1)を除く)の各々に対し同様の手順で超音波を送受信して3次元走査を行なう。そして、各々の送受信方向にて得られたBモードデータも上述の超音波送受信方向を付帯情報としてボリュームデータ生成部5の超音波データ記憶部51に保存される。   Next, the scanning control unit 15 controls the delay times in the transmission delay circuit 212 of the transmission unit 21 and the reception delay circuit 222 of the reception unit 22 to sequentially update the three-dimensional subregion by Δθ in the θ direction and Δφ in the φ direction. S1 ultrasonic transmission / reception direction (θp, φq) (θp = θ1 + (p−1) Δθ (p = 1 to P), φq = φ1 + (q−1) Δφ (q = 1 to Q), where ultrasonic wave Three-dimensional scanning is performed by transmitting / receiving ultrasonic waves in the same procedure for each of the transmission / reception directions (except θ1, φ1). The B-mode data obtained in each transmission / reception direction is also stored in the ultrasonic data storage unit 51 of the volume data generation unit 5 with the above-described ultrasonic transmission / reception direction as supplementary information.

広範囲撮影領域におけるBモードデータの生成と保存が終了したならば、ボリュームデータ生成部5の補間処理部52は、超音波データ記憶部51から読み出した複数のBモードデータを超音波送受信方向(θp、φq)(θp=θ1+(p−1)Δθ(p=1〜P)、φq=φ1+(q−1)Δφ(q=1〜Q))に対応させて配列することにより3次元Bモードデータを形成し、更に、この3次元Bモードデータを構成する不等間隔のボクセルを補間処理して等方的なボクセルで構成される第1の超音波ボリュームデータを生成する。そして、得られた1ボリューム分からなる第1の超音波ボリュームデータは、ボリュームデータ生成部5に設けられたボリュームデータ記憶部53に保存される(図10のステップS3)。   When the generation and storage of the B-mode data in the wide-range imaging region is completed, the interpolation processing unit 52 of the volume data generation unit 5 converts the plurality of B-mode data read from the ultrasonic data storage unit 51 into the ultrasonic transmission / reception direction (θp , [Phi] q) ([theta] p = [theta] 1+ (p-1) [Delta] [theta] (p = 1 to P), [phi] q = [phi] 1+ (q-1) [Delta] [phi] (q = 1 to Q)). Data is formed, and furthermore, the first ultrasonic volume data composed of isotropic voxels is generated by interpolating the unequally spaced voxels constituting the three-dimensional B-mode data. Then, the obtained first ultrasonic volume data consisting of one volume is stored in the volume data storage unit 53 provided in the volume data generation unit 5 (step S3 in FIG. 10).

次に、位置ズレ検出部10は、ボリュームデータ生成部5から供給された広範囲撮影領域における第1の超音波ボリュームデータと参照用ボリュームデータ記憶部7から参照用ボリュームデータ抽出部9を介して供給された第1の参照用ボリュームデータを受信する。そして、第1の参照用ボリュームデータに対し所定サイズの3次元関心領域を設定し、この3次元関心領域における第1の参照用ボリュームデータのボクセルデータと第1の超音波ボリュームデータのボクセルデータとの演算処理により第1の超音波ボリュームデータに対する第1の参照用ボリュームデータの位置ズレを検出する。次いで、ボリュームデータ位置補正部11は、位置ズレ検出部10において検出された位置ズレに基づき第1の参照用ボリュームデータの位置を補正して第1の超音波ボリュームデータとの位置合わせを行ない(図10のステップS4)、位置補正された第1の参照用ボリュームデータは参照用ボリュームデータ記憶部7に保存される。   Next, the positional deviation detection unit 10 supplies the first ultrasonic volume data and the reference volume data storage unit 7 supplied from the volume data generation unit 5 through the reference volume data extraction unit 9 in the wide-range imaging region. The received first reference volume data is received. Then, a three-dimensional region of interest having a predetermined size is set for the first reference volume data, and the voxel data of the first reference volume data and the voxel data of the first ultrasonic volume data in the three-dimensional region of interest The positional deviation of the first reference volume data with respect to the first ultrasonic volume data is detected by the calculation process. Next, the volume data position correction unit 11 corrects the position of the first reference volume data based on the position shift detected by the position shift detection unit 10 and performs alignment with the first ultrasonic volume data ( In step S4 of FIG. 10, the position-corrected first reference volume data is stored in the reference volume data storage unit 7.

一方、参照領域形成部8は、入力部14からシステム制御部16を介して供給される狭範囲撮影領域の情報と参照領域条件に基づき、この狭範囲撮影領域を所定量だけ拡張した参照領域(図5(b)参照)を形成する(図10のステップS5)。次いで、参照用ボリュームデータ抽出部9は、参照領域形成部8によって形成された参照領域を参照用ボリュームデータ記憶部7に保存された位置補正後の第1の参照用ボリュームデータに対して設定し、この参照領域における第1の参照用ボリュームデータのボクセルデータを抽出して第2の参照用ボリュームデータを生成する(図10のステップS6)。   On the other hand, the reference area forming unit 8 expands the narrow area imaging area by a predetermined amount based on the information on the narrow area imaging area and the reference area condition supplied from the input unit 14 via the system control unit 16. (See FIG. 5B) (step S5 in FIG. 10). Next, the reference volume data extraction unit 9 sets the reference area formed by the reference area forming unit 8 for the first reference volume data after position correction stored in the reference volume data storage unit 7. Then, voxel data of the first reference volume data in this reference area is extracted to generate second reference volume data (step S6 in FIG. 10).

参照領域における第2の参照用ボリュームデータの生成が終了したならば、システム制御部16は、送受信部2、受信信号処理部4、ボリュームデータ生成部5及び走査制御部15を制御して、入力部14において設定された狭範囲撮影領域における第2の超音波ボリュームデータを上述のステップS3と同様の手順によって収集する(図10のステップS7)。   When the generation of the second reference volume data in the reference area is completed, the system control unit 16 controls the transmission / reception unit 2, the reception signal processing unit 4, the volume data generation unit 5 and the scanning control unit 15 to input them. The second ultrasonic volume data in the narrow-range imaging region set in the unit 14 is collected by the same procedure as the above-described step S3 (step S7 in FIG. 10).

一方、位置ズレ検出部10は、ボリュームデータ生成部5から供給された狭範囲撮影領域における第2の超音波ボリュームデータと参照用ボリュームデータ記憶部7から供給された第2の参照用ボリュームデータを受信し、第2の超音波ボリュームデータに対する第2の参照用ボリュームデータの位置ズレを上述のステップS4と同様な手順によって検出する。次いで、ボリュームデータ位置補正部11は、位置ズレ検出部10において検出された位置ズレに基づいて第2の参照用ボリュームデータの位置を補正し、第2の超音波ボリュームデータとの位置合わせを行なう(図10のステップS8)。   On the other hand, the positional deviation detection unit 10 receives the second ultrasonic volume data in the narrow range imaging region supplied from the volume data generation unit 5 and the second reference volume data supplied from the reference volume data storage unit 7. The positional deviation of the second reference volume data with respect to the second ultrasonic volume data is detected by the same procedure as in step S4 described above. Next, the volume data position correction unit 11 corrects the position of the second reference volume data based on the position shift detected by the position shift detection unit 10 and performs alignment with the second ultrasonic volume data. (Step S8 in FIG. 10).

次に、画像データ生成部12の3次元画像データ生成部121は、ボリュームデータ生成部5から供給された第2の超音波ボリュームデータ及びボリュームデータ位置補正部11から供給された位置補正後の第2の参照用ボリュームデータをレンダリング処理して超音波3次元画像データ及び参照用3次元画像データを生成し、画像データ生成部12のMPR画像データ生成部122は、上述の第2の超音波ボリュームデータ及び第2の参照用ボリュームデータの各々に設定した共通のMPR断面におけるボクセルデータを抽出して超音波MPR画像データ及び参照用MPR画像データを生成する(図10のステップS9及びS10)。   Next, the three-dimensional image data generation unit 121 of the image data generation unit 12 performs the second ultrasonic volume data supplied from the volume data generation unit 5 and the corrected position data supplied from the volume data position correction unit 11. The reference volume data of 2 is rendered to generate ultrasonic three-dimensional image data and reference three-dimensional image data, and the MPR image data generation unit 122 of the image data generation unit 12 uses the second ultrasonic volume described above. The voxel data in the common MPR section set for each of the data and the second reference volume data is extracted to generate ultrasonic MPR image data and reference MPR image data (steps S9 and S10 in FIG. 10).

そして、表示部13の表示データ生成部131は、画像データ生成部12から供給された超音波3次元画像データと参照用3次元画像データ、あるいは超音波MPR画像データと参照用MPR画像データを合成して表示データを生成しモニタ133に表示する(図10のステップS11)。   The display data generation unit 131 of the display unit 13 combines the ultrasonic 3D image data and the reference 3D image data supplied from the image data generation unit 12 or the ultrasonic MPR image data and the reference MPR image data. Display data is generated and displayed on the monitor 133 (step S11 in FIG. 10).

次いで、超音波プローブ3の位置や方向を必要に応じて更新しながら上述のステップS7乃至S11を繰り返すことにより、超音波プローブ3の位置や方向の更新に伴なって更新される狭範囲撮影領域にて時系列的に収集された第2の超音波ボリュームデータと、この第2の超音波ボリュームデータと位置合わせされた第2の参照用ボリュームデータとに基づく超音波画像データ及び参照用画像データの生成と表示が行なわれる(図10のステップS7乃至S11)。そして、操作者は、表示部13において表示された超音波画像データと参照用画像データの観察下で当該被検体に対する診断や治療を行なう(図10のステップS12)。   Next, the above-described steps S7 to S11 are repeated while updating the position and direction of the ultrasonic probe 3 as necessary, so that the narrow-range imaging region updated as the position and direction of the ultrasonic probe 3 are updated. Ultrasonic image data and reference image data based on the second ultrasonic volume data collected in a time series at and the second reference volume data aligned with the second ultrasonic volume data Is generated and displayed (steps S7 to S11 in FIG. 10). Then, the operator performs diagnosis and treatment on the subject under observation of the ultrasound image data and the reference image data displayed on the display unit 13 (step S12 in FIG. 10).

以上述べた本発明の実施例によれば、被検体に対する超音波3次元走査によって収集された超音波ボリュームデータと他の画像診断装置によって予め収集された前記被検体の参照用ボリュームデータを用いて所定の診断/治療対象部位における超音波画像データと参照用画像データを生成する際、時系列的に収集される超音波ボリュームデータの各々に対する参照用ボリュームデータの位置補正を短時間かつ確実に行なうことができる。このため、これらの画像データを用いて行なわれる診断/治療の精度や効率が大幅に改善される。   According to the embodiment of the present invention described above, the ultrasonic volume data collected by the ultrasonic three-dimensional scanning on the subject and the reference volume data of the subject collected in advance by another diagnostic imaging apparatus are used. When generating ultrasonic image data and reference image data at a predetermined diagnosis / treatment target site, the position of the reference volume data is corrected in a short time and reliably with respect to each of the ultrasonic volume data collected in time series. be able to. Therefore, the accuracy and efficiency of diagnosis / treatment performed using these image data is greatly improved.

特に、上述の実施例によれば、被検体の診断/治療対象部位を含む広範囲な撮影領域において収集された第1の超音波ボリュームデータと第1の参照用ボリュームデータを用いて大きな位置ズレの可能性を有したこれらボリュームデータの位置合わせを行ない、次いで、前記診断/治療対象部位を含む狭範囲な撮影領域において時系列的に収集された第2の超音波ボリュームデータと第1の超音波ボリュームデータに位置合わせされた第1の参照用ボリュームデータに基づく第2の参照用ボリュームデータを用いて位置ズレが比較的小さなこれらボリュームデータの位置合わせを行なっているため、最初の段階で収集される第1のボリュームデータと第1の参照用ボリュームデータとの間に大きな位置ズレが存在する場合においてもその検出が可能となり、ボリュームデータの位置合わせを確実に行なうことができる。   In particular, according to the above-described embodiment, a large positional shift can be obtained by using the first ultrasonic volume data and the first reference volume data collected in a wide range of imaging regions including the diagnosis / treatment target region of the subject. The volume data having the possibility is aligned, and then the second ultrasonic volume data and the first ultrasonic wave collected in time series in a narrow imaging region including the diagnosis / treatment target region. Since the second reference volume data based on the first reference volume data aligned with the volume data is used to align the volume data with a relatively small positional deviation, it is collected in the first stage. Even when there is a large misalignment between the first volume data and the first reference volume data Possible and it can be performed reliably align the volume data.

一方、時系列的に得られた第2の超音波ボリュームデータに対する第2の参照用ボリュームデータの位置合わせは、狭範囲な撮影領域に対して行なっているため位置ズレ検出を目的とした演算処理に要する時間を短縮することができ、従って、同一撮影位置における超音波画像データと参照用画像データを略リアルタイムで観測することが可能となる。   On the other hand, since the alignment of the second reference volume data with respect to the second ultrasonic volume data obtained in time series is performed with respect to a narrow imaging region, a calculation process for the purpose of detecting a positional deviation. Therefore, the ultrasonic image data and the reference image data at the same photographing position can be observed in substantially real time.

又、上述の実施例によれば、第2の参照用ボリュームデータの生成に用いる参照領域は狭範囲な撮影領域より広く設定されているため、超音波プローブ3や被検体等の微小な移動に伴なって位置や方向が更新された第2の超音波ボリュームデータの大部分は第2の参照用ボリュームデータの範囲に含まれる。従って、第2の超音波ボリュームデータに対する第2の参照用ボリュームデータの位置合わせを高い精度で行なうことができる。   Further, according to the above-described embodiment, the reference area used for generating the second reference volume data is set wider than the narrow imaging area, so that the ultrasonic probe 3 or the subject can be moved minutely. Accordingly, most of the second ultrasonic volume data whose position and direction are updated is included in the range of the second reference volume data. Accordingly, the second reference volume data can be aligned with high accuracy with respect to the second ultrasonic volume data.

以上、本発明の実施例について述べてきたが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施例では、相関処理によってボリュームデータ間の位置ズレを検出する場合について述べたが、例えば、特許文献1に記載された方法等によって位置ズレ検出を行なってもよい。   As mentioned above, although the Example of this invention has been described, this invention is not limited to the above-mentioned Example, It can change and implement. For example, in the above-described embodiment, the case where the positional deviation between the volume data is detected by the correlation processing has been described. However, the positional deviation may be detected by the method described in Patent Document 1, for example.

又、超音波画像データ及び参照用画像データとして、3次元画像データ及びMPR画像データを生成する場合について述べたが、3次元画像データあるいはMPR画像データの何れか一方のみを生成してもよく、MIP(Maximum Intensity Projection)画像データ等の他の画像データを生成しても構わない。   Moreover, although the case where three-dimensional image data and MPR image data are generated as the ultrasonic image data and the reference image data has been described, only one of the three-dimensional image data or the MPR image data may be generated. Other image data such as MIP (Maximum Intensity Projection) image data may be generated.

更に、他の画像診断装置によって収集され参照用ボリュームデータ記憶部7に保存された当該被検体の参照用ボリュームデータをそのまま第1の参照用ボリュームデータとして用いる場合について述べたが、広範囲な撮影領域に基づいて形成した参照領域を上述の参照用ボリュームデータに設定して第1の参照用ボリュームデータを生成してもよい。   Further, the case where the reference volume data of the subject collected by another diagnostic imaging apparatus and stored in the reference volume data storage unit 7 is used as the first reference volume data as it is has been described. The first reference volume data may be generated by setting the reference area formed on the basis of the reference volume data described above.

一方、上述の実施例では、複数の振動素子が二次元配列された超音波プローブ3を用いて第1の超音波ボリュームデータ及び第2の超音波ボリュームデータを収集する場合について述べたが、複数の振動素子が一次元配列された超音波プローブを機械的に移動あるいは回動させることによって上述のボリュームデータを収集してもよい。   On the other hand, in the above-described embodiment, the case where the first ultrasonic volume data and the second ultrasonic volume data are collected using the ultrasonic probe 3 in which a plurality of vibration elements are two-dimensionally arranged has been described. The above volume data may be collected by mechanically moving or rotating the ultrasonic probe in which the vibration elements are one-dimensionally arranged.

又、整相加算後の受信信号を処理して得られたBモードデータを用いて超音波ボリュームデータを生成する場合について述べたが、超音波ボリュームデータは、カラードプラデータ等の他の超音波データに基づいて生成しても構わない。   Moreover, although the case where ultrasonic volume data is generated using the B-mode data obtained by processing the received signal after the phasing addition is described, the ultrasonic volume data may be other ultrasonic waves such as color Doppler data. You may produce | generate based on data.

本発明の実施例における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing the overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention. 同実施例の超音波診断装置が備える送受信部及び受信信号処理部の具体的な構成を示すブロック図。The block diagram which shows the specific structure of the transmission / reception part and reception signal processing part with which the ultrasonic diagnosing device of the Example is provided. 同実施例の超音波3次元走査における超音波送受信方向を説明するための図。The figure for demonstrating the ultrasonic transmission / reception direction in the ultrasonic three-dimensional scan of the Example. 同実施例の超音波診断装置が備えるボリュームデータ生成部の具体的な構成を示すブロック図。The block diagram which shows the specific structure of the volume data generation part with which the ultrasonic diagnosing device of the Example is provided. 同実施例の参照領域形成部が第2の参照用ボリュームデータの生成を目的として形成する参照領域の具体例を示す図。The figure which shows the specific example of the reference area which the reference area formation part of the Example forms for the purpose of the production | generation of the 2nd reference volume data. 同実施例の位置ズレ検出部において行なわれる位置ズレ検出の具体例を示す図。The figure which shows the specific example of the position shift detection performed in the position shift detection part of the Example. 同実施例の広範囲撮影領域から得られた第1の超音波ボリュームデータと位置ズレの検出結果に基づいて位置補正された第1の参照用ボリュームデータを示す図。The figure which shows the 1st ultrasonic volume data obtained from the wide imaging | photography area | region of the Example, and the 1st reference volume data by which position correction was carried out based on the detection result of position shift. 同実施例の狭範囲撮影領域において得られた第2の超音波ボリュームデータと前記狭範囲撮影領域に基づいて形成される参照領域にて得られた第2の参照用ボリュームデータを模式的に示す図。FIG. 6 schematically shows second ultrasonic volume data obtained in the narrow-range imaging region and second reference volume data obtained in the reference region formed based on the narrow-range imaging region according to the embodiment. Figure. 同実施例の超音波診断装置が備える画像データ生成部及び表示部の具体的な構成を示すブロック図。The block diagram which shows the specific structure of the image data production | generation part and display part with which the ultrasonic diagnosing device of the Example is provided. 同実施例における超音波画像データ及び参照用画像データの生成/表示手順を示すフローチャート。6 is a flowchart showing a procedure for generating / displaying ultrasonic image data and reference image data in the embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

2…送受信部
21…送信部
22…受信部
3…超音波プローブ
4…受信信号処理部
5…ボリュームデータ生成部
7…参照用ボリュームデータ記憶部
8…参照領域形成部
9…参照用ボリュームデータ抽出部
10…位置ズレ検出部
11…ボリュームデータ位置補正部
12…画像データ生成部
13…表示部
14…入力部
141…撮影領域設定機能
142…参照領域条件設定機能
15…走査制御部
16…システム制御部
100…超音波診断装置
2. Transmission / reception unit 21 ... Transmission unit 22 ... Reception unit 3 ... Ultrasonic probe 4 ... Reception signal processing unit 5 ... Volume data generation unit 7 ... Reference volume data storage unit 8 ... Reference region formation unit 9 ... Reference volume data extraction Section 10 ... Position shift detection section 11 ... Volume data position correction section 12 ... Image data generation section 13 ... Display section 14 ... Input section 141 ... Shooting area setting function 142 ... Reference area condition setting function 15 ... Scan control section 16 ... System control Unit 100 ... Ultrasonic diagnostic apparatus

Claims (11)

被検体に対する超音波の送受信によって得られた超音波ボリュームデータに基づいて超音波画像データを生成する超音波診断装置において、
前記被検体に対して広範囲撮影領域及び狭範囲撮影領域を設定する撮影領域設定手段と、
前記広範囲撮影領域又は前記狭範囲撮影領域の少なくともいずれかに基づいて参照領域を形成する参照領域形成手段と、
第1の参照用ボリュームデータを記憶する参照用ボリュームデータ記憶手段と、
前記広範囲撮影領域に対する超音波の送受信によって収集された第1の超音波ボリュームデータと前記第1の参照用ボリュームデータの位置ズレを補正し、更に、位置ズレが補正された前記第1の参照用ボリュームデータに前記参照領域を設定して生成された第2の参照用ボリュームデータと前記狭範囲撮影領域に対する超音波の送受信によって前記第1の超音波ボリュームデータとは別に収集された第2の超音波ボリュームデータとの位置ズレを補正するボリュームデータ位置補正手段と、
位置ズレが補正された前記第2の超音波ボリュームデータと前記第2の参照用ボリュームデータに基づいて超音波画像データ及び参照用画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記超音波画像データ及び前記参照用画像データを表示する表示手段と
備えたことを特徴とする超音波診断装置。
In an ultrasound diagnostic apparatus that generates ultrasound image data based on ultrasound volume data obtained by transmitting and receiving ultrasound to and from a subject,
Imaging area setting means for setting a wide imaging area and a narrow imaging area for the subject;
A reference area forming means for forming a reference area based on at least one of the wide range imaging area or the narrow area imaging area;
Reference volume data storage means for storing first reference volume data;
The wide for imaging area by correcting the first ultrasound volume data and the first positional deviation of the reference volume data acquired by transmission and reception of ultrasonic waves, and further, the first reference position deviation is corrected The second reference volume data generated by setting the reference area in the volume data and the second ultrasonic volume collected separately from the first ultrasonic volume data by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from the narrow range imaging area. Volume data position correcting means for correcting positional deviation from the sound wave volume data;
Image data generating means for generating ultrasonic image data and reference image data based on the second ultrasonic volume data and the second reference volume data in which positional deviation is corrected;
Display means for displaying the ultrasonic image data and the reference image data ;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記ボリュームデータ位置補正手段は、前記広範囲撮影領域に対する超音波の送受信によって収集された第1の超音波ボリュームデータとX線CT装置あるいはMRI装置の少なくとも何れかによって収集された前記被検体の第1の参照用ボリュームデータとの前記位置ズレを補正することを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。 The volume data position correcting means includes first ultrasonic volume data collected by transmission / reception of ultrasonic waves with respect to the wide-range imaging region and a first of the subject collected by at least one of an X-ray CT apparatus and an MRI apparatus. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the positional deviation from the reference volume data is corrected. 前記第1の超音波ボリュームデータと前記第1の参照用ボリュームデータとの位置ズレ及び前記第2の超音波ボリュームデータと前記第2の参照用ボリュームデータとの位置ズレを検出する位置ズレ検出手段を備え、前記ボリュームデータ位置補正手段は、前記位置ズレ検出手段が検出した前記位置ズレに基づいて前記第1の参照用ボリュームデータ及び前記第2の参照用ボリュームデータの位置を補正することを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。   Position shift detecting means for detecting a position shift between the first ultrasonic volume data and the first reference volume data and a position shift between the second ultrasonic volume data and the second reference volume data. The volume data position correcting means corrects the positions of the first reference volume data and the second reference volume data based on the position deviation detected by the position deviation detecting means. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1. 前記位置ズレ検出手段は、前記第1の超音波ボリュームデータと前記第1の参照用ボリュームデータとの相関処理及び前記第2の超音波ボリュームデータと前記第2の参照用ボリュームデータとの相関処理によってボリュームデータ間の前記位置ズレを検出することを特徴とする請求項3記載の超音波診断装置。   The positional deviation detection means includes a correlation process between the first ultrasonic volume data and the first reference volume data, and a correlation process between the second ultrasonic volume data and the second reference volume data. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3, wherein the positional deviation between the volume data is detected by the method. 前記参照領域形成手段は、前記撮影領域設定手段が設定した前記狭範囲撮影領域を所定量だけ拡張させて前記参照領域を形成することを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the reference area forming unit forms the reference area by expanding the narrow area imaging area set by the imaging area setting unit by a predetermined amount. 参照用ボリュームデータ抽出手段を備え、前記参照用ボリュームデータ抽出手段は、前記第1の超音波ボリュームデータとの位置ズレが補正された前記第1の参照用ボリュームデータに対して前記参照領域を設定し、前記参照領域における前記第1の参照用ボリュームデータのボクセルデータを抽出して前記第2の参照用ボリュームデータを生成することを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。   Reference volume data extraction means is provided, and the reference volume data extraction means sets the reference area for the first reference volume data whose positional deviation from the first ultrasonic volume data is corrected. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the second reference volume data is generated by extracting voxel data of the first reference volume data in the reference region. 前記画像データ生成手段は、位置ズレが補正された前記第2の超音波ボリュームデータ及び前記第2の参照用ボリュームデータを用いて3次元画像データ、MPR画像データ及びMIP画像データの少なくとも何れかを生成することを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。   The image data generation means uses the second ultrasonic volume data and the second reference volume data with the positional deviation corrected to generate at least one of three-dimensional image data, MPR image data, and MIP image data. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic diagnostic apparatus is generated. 前記表示手段は、前記超音波画像データと前記参照用画像データを比較表示することを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the display unit displays the ultrasonic image data and the reference image data in comparison. 前記表示手段は、前記画像データ生成手段において時系列的に生成される前記超音波画像データをリアルタイム表示すると共に、前記超音波画像データの撮影位置と同一の撮影位置に対して生成された前記参照用画像データを比較表示することを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。   The display means displays the ultrasonic image data generated in time series in the image data generation means in real time and the reference generated for the same imaging position as the imaging position of the ultrasound image data. 2. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein image data for comparison is displayed in comparison. 前記撮影領域設定手段は、前記被検体の診断/治療対象部位を基準として前記広範囲撮影領域及び前記狭範囲撮影領域を設定することを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。   2. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the imaging region setting means sets the wide-range imaging region and the narrow-range imaging region on the basis of the diagnosis / treatment site of the subject. 前記参照領域は、前記狭範囲撮影領域を所定量だけ拡張させた大きさを有する請求項1記載の超音波診断装置。  The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the reference area has a size obtained by expanding the narrow area imaging area by a predetermined amount.
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