JP6352001B2 - 医用画像診断装置 - Google Patents
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Description
このとき、視線方向に沿って観察したい領域(関心領域(ROI))よりも手前側に輝度の高いものが存在すると遮蔽物となり、その観察した領域を良好に観察することができない。
[超音波診断装置]
この実施形態の医用画像診断装置の一例として、超音波診断装置について各図を参照して説明する。超音波診断装置は、収集された3次元画像データから3次元で表される関心領域を特定し、この3次元画像からこの3次元で表される関心領域に含まれる3次元画像を抽出して表示する。3次元で表される関心領域の特定は、3次元画像を任意の断面で切断した2次元の断層像において設定された関心領域に基づいて行われる。3次元で表される関心領域の特定は、具体的に、2次元の断層像において、操作者の操作指示に基づいて2次元の除去領域が設定され、その2次元の除去領域に対応する3次元の除去領域が除去されることで行われる。
この実施形態の超音波診断装置の全体構成について、図1を参照しつつ説明する。図1は、この実施形態の超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。
超音波プローブ2は、超音波を送受信するスキャン手段を備える。超音波プローブ2は、例えば、1次元超音波プローブが挙げられる。1次元超音波プローブは、超音波振動子が走査方向に1次元的に配列されたスキャン手段を備える。超音波プローブ2は、走査(スキャン)することによって超音波を送受信し、被検体からの反射波をエコー信号として受信する。1次元超音波プローブには揺動機構としてモータが設けられている。このモータは、超音波振動子を走査方向に直交する方向(揺動方向)に揺動させることができる。この揺動により、1次元超音波プローブは、揺動方向の複数の断面像データを収集することができる。収集された複数枚の断面像データを用いることにより、3次元画像データを生成することができる。換言すると、超音波振動子はスキャン面に直交する方向に揺動させられて、その揺動方向の複数枚の断面像データを収集する。
送受信部3は送信部と受信部を備え、超音波プローブ2に電気信号を供給して超音波を発生させるとともに、超音波プローブ2が受信したエコー信号を受信する。
信号処理部4は、Bモード処理回路、ドプラ処理回路、及びカラーモード処理回路を備えている。送受信部3から出力されたRFデータは、いずれかの処理回路にて所定の処理を施される。
DSC5(Digital Scan Converter:デジタルスキャンコンバータ)は、直交座標系で表される画像を得るために、超音波ラスタデータを直交座標で表されるデータに変換する。DSC5は、信号処理部4から出力された走査線信号列で表される信号処理後のデータを、空間情報に基づいた座標系のデータに変換する(スキャンコンバージョン処理)。つまり、超音波走査に同期した信号列をテレビ走査方式の表示部7で表示できるようにするために、信号処理後のデータを標準のテレビ走査に同期して読み出すことにより走査方式を変換する。
設定部9は、表示部7のモニタ画面上に表示された2次元の断面像から、2次元で示される形態領域を特定し、2次元で示される形態領域から2次元で示される除去領域を設定して、これらを3次元画像生成部6に出力する。以下、2次元で示される形態領域を2次元の形態領域、2次元で示される除去領域を2次元の除去領域という。2次元の形態領域は、2次元で示される関心領域(ROI)を含む領域をいう。以下、2次元で示される関心領域を2次元の関心領域という。2次元の形態領域は、例えば、表示部7の表示画面に表示された2次元の断面像において、操作者によって指定された指定輝度値に基づいて境界線が設定され、この境界線で囲まれる領域を2次元の形態領域として特定する。ここで、指定輝度値は、除去すべき領域に含まれる点の輝度値である。2次元の除去領域は、形態領域のうち関心領域以外の除去すべき領域をいう。2次元の除去領域は、操作者が表示部7の表示画面に表示された2次元の断面像から除去すべき形態領域を特定することで設定される。
形態領域特定部91は、2次元の断面像において、指定輝度値以下である画素で構成された領域と、指定輝度値よりも高い輝度値を有する画素で構成される領域との境界線(境界部)を特定する。形態領域特定部91は、この境界線で囲まれる領域を2次元の形態領域として設定する。2次元の形態領域は、輪郭部分を構成する画素が指定輝度値よりも高ければ、2次元の形態領域を構成する画素の全てが指定輝度値よりも高くなくてもよい。設定された2次元の形態領域は、表示制御部11を介して表示部7に出力される。表示部7の表示画面には、輪郭で囲まれた2次元の形態領域が表示される。このとき、指定輝度値よりも高い輝度値を有する画素が2次元の断面像の端部を構成する場合、この端部を含む部分における2次元の断面像の端線が境界線となる。
除去領域設定部92は、表示部7のモニタ画面上に表示された2次元の形態領域から、操作者による操作部8からの指示に従って、2次元の除去領域を設定する。除去領域設定部92は、表示部7の表示画面に表示された2次元の形態領域から、操作部8に備えられたポインティングデバイス等により選択された領域を、2次元の除去領域として設定する。設定された2次元の除去領域は、表示制御部11を介して表示部7に出力される。2次元の形態領域は、表示部7の表示画面に、例えば、形態領域とは異なる形態の輪郭で囲まれた領域として表示される。このようにして設定された2次元の除去領域の情報は、3次元画像生成部6に出力される。
位置情報特定部93は、2次元の断面像に対し、操作部8によって、点、領域等を指定する操作指示がされた場合、2次元の断面像と3次元画像とにおいて、その指定点、その指定領域に対応する座標を求める。操作部8による操作指示は、例えば、表示部7の表示画面に表示された2次元の断面像に対して、操作部8に備えられたポインティングデバイス等により行われる。位置情報特定部93で生成された、指定点、指定領域の座標情報は、DSC5、3次元画像生成部6及び表示制御部11に出力される。これにより、指定点、指定領域を示す画像が表示部7に表示されるとともに、2次元の断面像において指定された、指定点、指定領域に対応する3次元画像の位置を特定することができる。
操作部8は、ジョイスティックやトラックボールなどのポインティングデバイス、スイッチ、各種ボタン、キーボード又はTCS(Touch Command Screen)などが備えられている。操作者は操作部8を用いて超音波の送受信条件などに関する各種設定をする。この操作部8で入力された情報は制御部(図示しない)に出力され、制御部はその情報に従って超音波診断装置1の各部の制御を行なう。
3次元画像生成部6は、DSC5から出力されたボクセルデータに対しボリュームレンダリングを施して3次元画像を生成する。3次元画像生成部6によって生成された3次元画像は、液晶表示装置等からなる表示部7により表示される。
画像生成部61は、ボクセルデータ生成部52から受けたボクセルデータに対してボリュームレンダリング処理を施して3次元画像データを生成する。画像生成部61によって生成された3次元画像は、例えば、表示部7に表示される。ここで、DSC5から出力され表示部7に表示される2次元の断面像は、この3次元画像が互いに平行な断面によって切断されて生成した2次元の断層像を構成する2次元の断面像の一例に相当する。断層像生成部10による2次元の断層像の生成については後述する。
画像特定部62は、関心領域形成部63から受けた3次元の関心領域に含まれるボクセルデータに対してボリュームレンダリング処理を施して3次元画像を生成する。3次元の関心領域以外の領域については、所定の輝度値(例えば、黒)にして表示部7に表示する。つまり、画像特定部62は、3次元の関心領域以外の座標の輝度値を「0」にする。そして、3次元画像生成部6は、3次元の関心領域以外の座標の輝度値が「0」となった3次元画像データを、表示制御部11を介して表示部7に出力する。
関心領域形成部63は、設定部9から2次元の形態領域と2次元の除去領域とを受けて3次元の関心領域を形成する。関心領域形成部63は、例えば、2次元の除去領域を受けて3次元の除去領域を形成し、2次元の形態領域を受けて3次元の形態領域を形成する。さらに関心領域形成部63は、さらに、3次元の形態領域から3次元の除去領域を除去して3次元の関心領域を形成する。関心領域形成部63は、例えば、形態領域形成部64と、除去領域形成部65とを備えている。具体的には、関心領域形成部63は、形態領域形成部64から出力された3次元の形態領域と、除去領域形成部65から出力された3次元の除去領域とに基づいて3次元の関心領域を形成する。
形態領域形成部64は、設定部9から受けた複数の2次元の断面像にそれぞれ設定された2次元の形態領域の情報から、3次元の形態領域を形成する。形態領域形成部64は、複数の2次元の断面像のうち、隣り合った断面像の互いに対向する2次元の形態領域を積み重ねることで、3次元で表される形態領域を形成する。形態領域形成部64は、隣り合った断面像のうちの一方の断面像に形成された2次元の形態領域を構成する画素と、他方の断面像に形成された2次元の形態領域を構成する画素とを繋ぎ合わせることでボクセルデータを生成する。形態領域形成部64は、このボクセルデータに基づいて、前記3次元で表される第2の形態領域を形成する。このボクセルデータは、例えば、隣り合った断面像において互いに対向する2次元の形態領域をそれぞれ特定する境界線を繋ぎ合わせることで生成される。この場合、互いに対向する2次元の形態領域は、例えば、少なくとも一部の領域が対向していればよい。
除去領域形成部65は、設定部9から受け2次元の除去領域の情報と、形態領域形成部64から受けた3次元の形態領域の情報と、位置情報特定部93から受けた除去領域の位置情報とから3次元の除去領域を形成する。具体的に、除去領域形成部65は、3次元の形態領域のうち、2次元の除去領域に対応する3次元の領域を、除去領域の位置情報から特定し、これを3次元の除去領域とする。除去領域の位置情報は、2次元の除去領域の位置座標に対応する、3次元画像における位置座標の情報が含まれる。
断層像生成部10は、3次元画像生成部6から出力された3次元画像を、互いに平行な断面によって切断することで複数の2次元の断面像を生成する。この3次元画像は、3次元の関心領域を含んだ3次元画像であれば、どのようなものであってもよい。この3次元画像は、例えば、3次元画像生成部6から出力されたものである。この3次元画像は、例えば、外部記憶装置に記憶されたものである。断層像生成部10は、例えば、DSC5から出力されたボクセルデータに対してボリュームレンダリングを施して生成された3次元画像から、複数の2次元の断面像を生成する。この3次元画像に対応する複数の2次元の断面像は、例えば、断層像生成部10において一纏めにされることで2次元の断層像が生成される。
視点情報設定部101は、表示部7の表示画面に表示された3次元画像に対して視点を設定する。視点情報設定部101は、例えば、表示部7の表示画面に表示された3次元画像を、操作者による操作指示により拡大、縮小、回転等させて、この3次元画像が表示画面に表示される方向を特定する。これにより、ボクセルデータに対する視線方向から3次元画像に対する視点を決定することができる。この3次元画像の方向は、操作者の操作指示に応じて任意に変更することができる。この3次元画像の方向は、例えば、3次元画像の正面又は上面が表示画面に表示される方向に特定される。
断面方向設定部102は、複数の2次元の断面像を生成する場合の断面方向を設定する。断層像生成部10は、視点情報設定部101から受けた視点の情報に基づいて、3次元画像を切断することで、複数の2次元の断面像を生成する。断面方向設定部102は、例えば、視点情報設定部101から受けた視点の情報に基づいて、ボクセルデータに対する視線方向を特定し、この視線方向を断面方向として設定する。設定された断面方向で切断されることにより生成した2次元の断面像の面は、視線方向と平行となる。この場合、例えば、関心領域の矢状断面又は横断面が2次元の断面像となる。また、例えば、この視線方向に直交する方向を断面方向として設定する。この断面方向で切断されることで生成した2次元の断面像の面は、視線方向と直交し、関心領域の冠状断面が2次元の断面像となる。
表示制御部11は、DSC5又は3次元画像生成部6から2次元の断面像データ又は3次元画像データを受け、表示部7に2次元の断面像及び3次元画像のうちの一方若しくは両方を表示させる。表示部7に2次元の断面像と3次元画像とが同時に表示される場合、表示制御部11は、表示部7に備えられた表示画面のうち、片側半分の領域に2次元の断面像、残りの半分の領域に3次元画像が表示される。
表示部7は、画面表示が可能な構成を有する表示装置であればどのようなものであってもよい。表示装置としては、例えば、CRT、液晶ディスプレイ、有機EL(OLED)ディスプレイ等が挙げられる。この表示装置の表示画面上に2次元の断面像、3次元画像又は血流情報などが表示される。
次に、この実施形態の超音波診断装置1の動作(超音波診断画像生成方法)について図面を参照しつつ説明する。図2は、この実施形態の超音波診断装置1の動作を示すフローチャートである。この実施形態においては、胎児の画像を収集する場合について説明する。
この実施形態の超音波診断装置は、収集された3次元画像データから3次元で表される関心領域を特定し、該3次元画像から該3次元で表される関心領域に含まれる3次元画像を抽出して表示するものである。この特定は、例えば、以下に示すようにして行われる。まず、3次元画像の断面を示す2次元の断面像から2次元で表される形態領域を特定し、この2次元で表される形態領域から2次元で表される除去領域を選択する。2次元で表される形態領域に基づいて3次元で表される形態領域を形成する。3次元で表される形態領域から2次元で表される除去領域に基づいて形成された3次元で表される除去領域を除去して、3次元で表される関心領域を特定する。これにより、3次元画像上における関心領域の特定が容易となり、簡便な操作によって関心領域を形成してその関心領域に含まれる3次元画像を特定することが可能となる。また、互いに独立した形態領域を特定後、この形態領域から所定の形態領域を選んで、これを除去領域と設定する。これにより、収集された3次元画像データから、曲面等の複雑な形状を有する対象物に対応する3次元画像の特定が容易になる。これらのことにより、収集された3次元画像からリアルタイム性を損なわずに関心領域に対応する3次元画像を特定して表示することが可能となる。
[超音波診断装置]
この実施形態の超音波診断装置は、3次元の形態領域を構成する領域の体積に基づいて3次元の除去領域を特定すること以外は、第1の実施形態の超音波診断装置と同様である。
この実施形態の超音波診断装置の全体構成について、図8を参照しつつ説明する。図8は、この実施形態の超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。
3次元画像生成部6は、除去領域形成部65に代えて除去領域判定部66を有する。それ以外の構成は、第1の実施形態における3次元画像生成部と同様な構成を有する。
除去領域判定部66は、形態領域形成部64から受けた3次元の形態領域の情報を受けて、3次元の形態領域を構成する形態領域のうち、3次元の除去領域に該当する形態領域を自動的に判定する。3次元の形態領域は、前述したように、互いに独立した複数の形態領域によって構成されている。
次に、この実施形態の超音波診断装置1の動作(超音波診断画像生成方法)について説明する。この実施形態の超音波診断装置1の動作は、3次元の形態領域を構成する複数の形態領域の体積に基づいて3次元の除去領域を決定する以外の処理は、第1の実施形態と同様である。図9は、この実施形態の超音波診断装置1の動作を示すフローチャートである。この実施形態においては、胎児の画像を収集する場合について説明する。
この実施形態の超音波診断装置は、3次元の形態領域を構成する互いに独立した領域の体積に基づいて3次元の除去領域を特定すること以外は、第1の実施形態と同様な構成を有する。そのため、第1の実施形態と同様な作用、効果を有する。さらに、この実施形態の超音波診断装置は、収集された3次元画像から3次元の除去領域を特定する処理に特徴を有する。
[超音波診断装置]
この実施形態の超音波診断装置は、3次元の形態領域を構成する領域の体積に基づいて3次元の第1除去領域を特定し、さらに、操作者の操作指示に基づいて3次元の第1除去領域を特定する。つまり、この実施形態の超音波診断装置は、第1の実施形態と第2の実施形態とを組み合わせた実施の形態である。
この実施形態の超音波診断装置の全体構成について、図12を参照しつつ説明する。図9は、この実施形態の超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。
次に、この実施形態の超音波診断装置1の動作(超音波診断画像生成方法)について説明する。この実施形態の超音波診断装置1の動作は、3次元の形態領域を構成する複数の形態領域の体積に基づいて3次元の除去領域を決定する以外の処理は、第1の実施形態と同様である。図13は、この実施形態の超音波診断装置1の動作を示すフローチャートである。この実施形態においては、胎児の画像を収集する場合について説明する。
この実施形態の超音波診断装置は、3次元の形態領域を構成する領域の体積に基づいて3次元の第1除去領域を特定し、さらに、操作者の操作指示に基づいて3次元の第1除去領域を特定する以外は、第1及び第2の実施形態と同様の構成を有する。そのため、第1及び第2の実施形態と同様な作用、効果を有する。さらに、この実施形態の超音波診断装置は、収集された3次元画像から3次元の除去領域を特定する処理に特徴を有する。
2 超音波プローブ
3 送受信部
4 信号処理部
5 DSC
6 3次元画像生成部
7 表示部
7a 表示画面
8 操作部
9 設定部
10 断層像生成部
11 表示制御部
12 3次元画像
13 2次元の断面像
14 形態領域
15 点
16 非形態領域
17 輪郭
18 除去領域
19 3次元画像
20 カーソル
21 線分
22 平面
52 ボクセルデータ生成部
61 画像生成部
62 画像特定部
63 関心領域形成部
64 形態領域形成部
65 除去領域形成部
66 除去領域判定部
91 形態領域特定部
92 除去領域設定部
93 位置情報特定部
101 視点情報設定部
102 断面方向設定部
Claims (13)
- 撮像信号に基づいて3次元画像を生成する画像生成手段と、
前記3次元画像に対して視点を設定する視点設定手段と、
前記視点に基づいて断面方向を設定し、3次元画像を切断することで、複数の第1断層像を生成する断層像生成手段と、
前記第1断層像を表示する表示手段と、
前記第1断層像上において操作者によって指定された指定輝度値に基づいて、2次元で表される第1の形態領域を前記複数の第1断層像上においてそれぞれ形成し、前記第1の形態領域に基づいて、3次元で表される第2の形態領域を形成する形態領域形成手段と、
前記3次元で表される第2の形態領域から前記3次元で表される第1の除去領域を除去して、3次元で表される第1の関心領域を形成する第1の関心領域形成手段と、
を備え、
前記表示手段は、前記第1の関心領域に含まれる画像と該画像の断層像とをともに表示する、
医用画像診断装置。 - 前記形態領域形成手段は、前記第1断層像上において、前記指定輝度値以下の輝度値を有する画素と、前記指定輝度値よりも高い輝度値を有する画素との境界線を特定し、前記境界線に囲まれる領域を前記2次元で表される第1の形態領域として形成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の医用画像診断装置。 - 前記形態領域形成手段は、前記第1断層像上において、前記指定輝度値以下である画素の輝度値を所定の第1の値とし、前記指定輝度値よりも高い輝度値を有する画素の輝度値を所定の第2の値とすることで、前記第1断層像を構成する画素の輝度値を2値化して前記境界線を特定する、
ことを特徴とする請求項2に記載の医用画像診断装置。 - 前記形態領域形成手段は、前記複数の第1断層像のうち、隣り合った前記第1断層像において互いに対向する前記第1の形態領域を積み重ねることで、前記第2の形態領域を形成する、
ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の医用画像診断装置。 - 前記形態領域形成手段は、前記隣り合った前記第1断層像において、一方の前記第1断層像上において形成された前記2次元で表される第1の形態領域を構成する画素と、他方の前記第1断層像上において形成された前記2次元で表される第1の形態領域を構成する画素とに基づいてボクセルデータを生成し、前記ボクセルデータに基づいて、前記3次元で表される第2の形態領域を形成する、
ことを特徴とする請求項4に記載の医用画像診断装置。 - 前記3次元で表される第2の形態領域のうち、所定の体積以下である該3次元で表される第2の形態領域を前記第1の除去領域として特定する第1の除去領域特定手段を備える、
ことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の医用画像診断装置。 - 前記第1断層像上において、前記2次元で表される第1の形態領域から、2次元で表される第2の除去領域を特定する第2の除去領域特定手段を備え、
前記第2の除去領域特定手段は、前記2次元で表される第1の形態領域のうち、操作者によって指定された該2次元で表される第1の形態領域に基づいて前記2次元で表される第2の除去領域を特定し、前記第1の除去領域特定手段は、前記3次元で表される第2の形態領域と該2次元で表される第2の除去領域とに基づいて前記3次元で表される第1の除去領域を特定する、
ことを特徴とする請求項6に記載の医用画像診断装置。 - 前記形態領域形成手段は、前記2次元で表される第1の形態領域の端部において操作者によって指定された2点を結ぶ線分を形成し、そして、前記線分を含み第1断層像が積み重ねられる方向に延びる平面によって前記3次元で表される第2の形態領域を分割して3次元で表される第3の形態領域及び3次元で表される第4の形態領域を形成し、
前記分割された前記3次元で表される第3の形態領域及び前記3次元で表される第4の形態領域のうち一方を3次元で表される第3の除去領域として特定する第3の除去領域特定手段と、
前記3次元で表される第1の関心領域から前記3次元で表される第3の除去領域を除去して、3次元で表される第2の関心領域を形成する第2の関心領域形成手段と、
を更に備え、
前記表示手段は、前記3次元で表される第2の関心領域に含まれる画像を表示する、
ことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の医用画像診断装置。 - 前記視点設定手段は、前記第1断層像を生成する前記断面に平行な方向に、前記3次元画像に対する視点を設定する、
ことを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の医用画像診断装置。 - 前記画像生成手段は、被検体の矢状面、冠状面又は横断面に対応する面で前記3次元画像を切断することで、前記複数の第1断層像を生成する、
ことを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の医用画像診断装置。 - 前記画像生成手段は、時間方向に連続的に得られた撮像信号に基づいて前記3次元画像を時相ごとに複数生成し、
前記第1除去領域特定手段は、前記3次元で表される第1の関心領域に含まれる画像を、前記時相ごとに該3次元画像から特定する、
ことを特徴とする請求項6〜請求項10のいずれか1項に記載の医用画像診断装置。 - 前記画像生成手段は、被検体を超音波で走査することにより得られた受信信号に基づいて前記撮像信号を生成する超音波診断装置である、
ことを特徴とする請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の医用画像診断装置。 - 超音波振動子をスキャン面に直交する方向に揺動させながら超音波の送受信を行うことにより揺動方向に複数の第2断層像データを収集するスキャン手段を備え、
前記画像生成手段は、前記複数の第2断層像データに基づいて生成された複数の第2断層像を積み重ねることで前記3次元画像を生成し、前記複数の第2断層像を前記複数の第1断層像とする、
ことを特徴とする請求項12に記載の医用画像診断装置。
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