JP6359337B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents

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本発明は、超音波診断装置に関し、特に、任意断面の超音波画像を形成する技術に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to a technique for forming an ultrasonic image of an arbitrary cross section.

超音波を送受することにより三次元領域内からボリュームデータ(三次元の超音波データ)を得る超音波診断装置が知られている。三次元領域内から得られたボリュームデータに基づいて、例えば、その三次元領域内に関する立体的な超音波画像を形成することができ、また、その三次元領域内における任意断面の超音波画像(断層画像)を形成することができる。例えば、特許文献1には、三次元領域内における三断面の画像(トリプレーン画像)を形成する技術が記載されている。   2. Description of the Related Art An ultrasonic diagnostic apparatus that obtains volume data (three-dimensional ultrasonic data) from within a three-dimensional region by transmitting and receiving ultrasonic waves is known. Based on the volume data obtained from the three-dimensional region, for example, a three-dimensional ultrasonic image in the three-dimensional region can be formed, and an ultrasonic image of an arbitrary cross section in the three-dimensional region ( A tomographic image) can be formed. For example, Patent Document 1 describes a technique for forming a three-section image (tri-plane image) in a three-dimensional region.

しかし、三次元領域内に所望の任意断面を設定することは容易ではない。また、三次元領域の全域からボリュームデータを得て任意断面の超音波画像を形成すると、任意断面の形成に不必要なデータも収集されてしまうため、送受信における無駄が無視できない。   However, it is not easy to set a desired arbitrary cross section in the three-dimensional region. In addition, when volume data is obtained from the entire three-dimensional region and an ultrasonic image of an arbitrary cross section is formed, data unnecessary for forming an arbitrary cross section is also collected, and therefore waste in transmission and reception cannot be ignored.

特開2003−325514号公報JP 2003-325514 A

上述した背景技術に鑑み、本願の発明者は、任意断面の超音波画像を形成する技術について研究開発を重ねてきた。   In view of the above-described background art, the inventors of the present application have conducted research and development on a technique for forming an ultrasonic image of an arbitrary cross section.

本発明は、その研究開発の過程において成されたものであり、その目的は、任意断面の超音波画像を形成するにあたっての改良技術を提供することにある。   The present invention has been made in the course of its research and development, and an object thereof is to provide an improved technique for forming an ultrasonic image of an arbitrary cross section.

上記目的にかなう好適な超音波診断装置は、超音波を送受するプローブと、プローブを制御して超音波の受信信号を得る送受信部と、超音波の断層画像に基づく断面の位置と方向の少なくとも一方を変化させて任意断面を設定する断面設定部と、任意断面に特化した送受信処理により任意断面から受信信号を得るように送受信部を制御する送受信制御部と、任意断面から得られた受信信号のデータに基づいて任意断面の超音波画像を形成する画像形成部と、を有することを特徴とする。   An ultrasonic diagnostic apparatus suitable for the above-described object includes a probe that transmits and receives an ultrasonic wave, a transmission / reception unit that controls the probe to obtain an ultrasonic reception signal, and at least a position and a direction of a cross section based on an ultrasonic tomographic image. A cross-section setting unit that sets an arbitrary cross-section by changing one side, a transmission / reception control unit that controls the transmission / reception unit so as to obtain a reception signal from the arbitrary cross-section by transmission / reception processing specialized for the arbitrary cross-section, and reception obtained from the arbitrary cross-section And an image forming unit that forms an ultrasonic image of an arbitrary cross section based on signal data.

上記装置において、プローブは、三次元領域内において超音波を立体的に送受できる三次元超音波探触子であり、例えば、超音波を送受する複数の振動素子を二次元的に配列した二次元アレイを備えることが望ましい。さらに、上記プローブは、走査面内において超音波を二次元的に送受して断層画像(例えばBモード画像)の受信信号を得ることができる。   In the above apparatus, the probe is a three-dimensional ultrasonic probe capable of transmitting and receiving ultrasonic waves three-dimensionally in a three-dimensional region, for example, a two-dimensional array in which a plurality of vibration elements that transmit and receive ultrasonic waves are two-dimensionally arranged. It is desirable to have an array. Furthermore, the probe can obtain a received signal of a tomographic image (for example, a B-mode image) by transmitting and receiving ultrasonic waves two-dimensionally within the scanning plane.

また、上記装置において、超音波の断層画像に基づく断面とは、例えば、断層画像との間において既知の配置関係にある断面であり、具体的には、断層画像に一致する(同一平面の)断面でもよいし、断層画像に対して交差する(例えば直交する)断面でもよいし、断層画像から既知の距離だけ離れた(例えば平行な)断面でもよい。   In the above apparatus, the cross section based on the ultrasonic tomographic image is, for example, a cross section having a known arrangement relationship with the tomographic image, and specifically coincides with the tomographic image (on the same plane). It may be a cross section, a cross section intersecting (for example, orthogonal to) the tomographic image, or a cross section separated from the tomographic image by a known distance (for example, parallel).

そして、上記装置によれば、超音波の断層画像に基づく断面の位置と方向の少なくとも一方を変化させて任意断面を設定することができる。例えば、断面を移動することにより断面の位置を変化させることができ、また、断面の傾きを変更することにより断面の方向を変化させることができる。例えば、医師等のユーザが、所望の診断対象(例えば胎児など)を含む断層画像又は診断対象の近傍の断層画像を得ることができるようにプローブの姿勢を調整し、その断層画像を見ながら、プローブの姿勢を維持しつつ、操作パネル等を利用して断面を移動させる操作や断面の傾きを変更する操作を行うことにより、直感的な操作感覚で比較的容易かつ適切に、例えば胎児の心臓等に関する所望の任意断面を設定することが可能になる。   According to the above apparatus, it is possible to set an arbitrary cross section by changing at least one of the position and direction of the cross section based on the ultrasonic tomographic image. For example, the position of the cross section can be changed by moving the cross section, and the direction of the cross section can be changed by changing the inclination of the cross section. For example, a user such as a doctor adjusts the posture of the probe so that a tomographic image including a desired diagnostic object (for example, a fetus) or a tomographic image in the vicinity of the diagnostic object can be obtained, and while viewing the tomographic image, While maintaining the posture of the probe, the operation of moving the cross section using the operation panel or the like and the operation of changing the inclination of the cross section are performed relatively easily and appropriately with an intuitive operation feeling, for example, the fetal heart It is possible to set a desired arbitrary cross-section regarding etc.

また、上記装置によれば、任意断面に特化した送受信処理により任意断面から受信信号を得ているため、例えば、任意断面が設定される三次元領域内の全域から受信信号を得る場合に比べて、超音波の送受における無駄を最小限として効率的に、任意断面から受信信号を得ることができる。そのため、例えば、任意断面に対して集中的に超音波を送受し、任意断面の超音波画像の分解能を高めることやフレームレートを高めることなどが可能になる。   In addition, according to the above apparatus, since the reception signal is obtained from the arbitrary cross section by the transmission / reception processing specialized for the arbitrary cross section, for example, compared with the case where the reception signal is obtained from the entire area in the three-dimensional region where the arbitrary cross section is set. Thus, it is possible to efficiently obtain a reception signal from an arbitrary cross section with minimal waste in transmission / reception of ultrasonic waves. For this reason, for example, it is possible to transmit and receive ultrasonic waves intensively with respect to an arbitrary cross section to increase the resolution of an ultrasonic image of the arbitrary cross section and increase the frame rate.

望ましい具体例において、前記断面設定部は、ユーザ操作に応じて断面を平行移動して任意断面を設定することを特徴とする。   In a preferred embodiment, the cross-section setting unit sets an arbitrary cross-section by translating the cross-section according to a user operation.

望ましい具体例において、前記断面設定部は、ユーザ操作に応じて断面の法線方向を変えて任意断面を設定することを特徴とする。   In a preferred embodiment, the cross-section setting unit sets an arbitrary cross-section by changing the normal direction of the cross-section according to a user operation.

望ましい具体例において、前記送受信制御部は、任意断面の深さに応じた送信フォーカスで送信ビームを形成するように送受信部を制御することを特徴とする。   In a preferred embodiment, the transmission / reception control unit controls the transmission / reception unit so as to form a transmission beam with a transmission focus corresponding to the depth of an arbitrary cross section.

望ましい具体例において、前記送受信制御部は、任意断面の深さに応じたパルス繰り返し周期で受信ビームを形成するように送受信部を制御することを特徴とする。   In a preferred embodiment, the transmission / reception control unit controls the transmission / reception unit so as to form a reception beam at a pulse repetition period corresponding to a depth of an arbitrary cross section.

望ましい具体例において、前記送受信制御部は、任意断面の深さに応じた送信パワーで送信ビームを形成するように送受信部を制御することを特徴とする。   In a preferred embodiment, the transmission / reception control unit controls the transmission / reception unit so as to form a transmission beam with transmission power corresponding to the depth of an arbitrary cross section.

望ましい具体例において、前記超音波診断装置は、任意断面の位置と方向に応じた任意断面カーソルを超音波の断層画像内に表示し、断層画像の断面の位置と方向に応じた断層画像カーソルを任意断面の超音波画像内に表示する、ことを特徴とする。   In a preferred embodiment, the ultrasonic diagnostic apparatus displays an arbitrary cross-section cursor corresponding to the position and direction of an arbitrary cross section in an ultrasonic tomographic image, and displays the tomographic image cursor corresponding to the position and direction of the cross-section of the tomographic image. It displays in the ultrasonic image of arbitrary cross sections.

望ましい具体例において、前記超音波診断装置は、三次元領域内における断層画像の断面と任意断面の配置関係を立体的に示した断面モデルを表示することを特徴とする。   In a preferred embodiment, the ultrasonic diagnostic apparatus displays a cross-sectional model that three-dimensionally shows the positional relationship between a cross-section of a tomographic image and an arbitrary cross-section in a three-dimensional region.

望ましい具体例において、前記超音波診断装置は、超音波の断層画像と任意断面の超音波画像と前記断面モデルを表示するにあたり、超音波の断層画像と前記断面モデル内における当該断層画像の断面とを互いに対応付けた表示処理を施し、任意断面の超音波画像と前記断面モデル内における当該任意断面とを互いに対応付けた表示処理を施す、ことを特徴とする。   In a preferred embodiment, the ultrasonic diagnostic apparatus displays an ultrasonic tomographic image, an arbitrary cross-sectional ultrasonic image, and the cross-sectional model, and includes an ultrasonic tomographic image and a cross-section of the tomographic image in the cross-sectional model. And a display process in which an ultrasonic image of an arbitrary cross section and the arbitrary cross section in the cross section model are associated with each other.

本発明により、任意断面の超音波画像を形成するにあたっての改良技術が提供される。例えば、本発明の好適な態様によれば、比較的容易かつ適切に所望の任意断面を設定することが可能になり、また、超音波の送受における無駄を最小限として効率的に任意断面から受信信号を得ることが可能になる。   The present invention provides an improved technique for forming an ultrasonic image of an arbitrary cross section. For example, according to a preferred aspect of the present invention, it is possible to set a desired arbitrary cross section relatively easily and appropriately, and efficiently receive from an arbitrary cross section with minimal waste in transmission / reception of ultrasonic waves. A signal can be obtained.

本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成を示す図である。1 is a diagram illustrating an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus that is preferable in the practice of the present invention. 三次元領域内に設定される任意断面の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the arbitrary cross section set in a three-dimensional area | region. 断面の移動と傾きの変更に関する具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example regarding the movement and inclination change of a cross section. 任意断面に特化した送受信処理の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the transmission / reception process specialized in the arbitrary cross sections. 表示画像の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of a display image.

図1は、本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成図である。プローブ10は、診断対象を含む三次元領域内において超音波を立体的に送受できる三次元超音波探触子である。プローブ10は、超音波を送受する複数の振動素子を二次元的に配列した二次元アレイを備えることが望ましい。また、プローブ10は、走査面内において超音波を二次元的に送受して断層画像(例えばBモード画像)の受信信号を得ることができる。なお、プローブ10は、例えば、医師等のユーザ(検査者)に把持されて被検者(例えば母体)の体表面上に当接して用いられる。なお、プローブ10は、被検者の体腔内に挿入して用いられるものであってもよい。   FIG. 1 is an overall configuration diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus suitable for implementing the present invention. The probe 10 is a three-dimensional ultrasonic probe capable of transmitting and receiving ultrasonic waves three-dimensionally in a three-dimensional region including a diagnosis target. The probe 10 preferably includes a two-dimensional array in which a plurality of vibration elements that transmit and receive ultrasonic waves are two-dimensionally arranged. Further, the probe 10 can obtain a reception signal of a tomographic image (for example, a B-mode image) by transmitting and receiving ultrasonic waves two-dimensionally within the scanning plane. The probe 10 is used, for example, by being held by a user (examiner) such as a doctor and abutting on the body surface of an examinee (for example, a mother body). The probe 10 may be used by being inserted into the body cavity of the subject.

送受信部12は、送信ビームフォーマーおよび受信ビームフォーマーとしての機能を備えている。つまり、送受信部12は、プローブ10が備える複数の振動素子の各々に対して送信信号を出力することにより超音波の送信ビームを形成し、さらに、複数の振動素子から得られる複数の受波信号に対して整相加算処理などを施して超音波の受信ビームを形成する。これにより、超音波ビーム(送信ビームと受信ビーム)が走査され、超音波ビームに沿って受信信号が得られる。なお、超音波の受信信号を得るにあたって、送信開口合成等の技術が利用されてもよい。   The transmission / reception unit 12 has functions as a transmission beam former and a reception beam former. That is, the transmission / reception unit 12 forms a transmission beam of ultrasonic waves by outputting a transmission signal to each of the plurality of vibration elements included in the probe 10, and further receives a plurality of reception signals obtained from the plurality of vibration elements. Is subjected to phasing addition processing to form an ultrasonic reception beam. Thereby, an ultrasonic beam (transmission beam and reception beam) is scanned, and a reception signal is obtained along the ultrasonic beam. Note that a technique such as transmission aperture synthesis may be used to obtain an ultrasonic reception signal.

受信信号処理部14は、送受信部12から得られる超音波の受信信号に対して、例えば検波処理やフィルタ処理やAD変換処理等を施すことにより、エコーデータを生成する。   The reception signal processing unit 14 generates echo data by performing, for example, detection processing, filter processing, AD conversion processing, and the like on the ultrasonic reception signal obtained from the transmission / reception unit 12.

断層画像形成部22は、走査面内において超音波を二次元的に送受して得られるエコーデータに基づいて、断層画像の画像データを形成する。断層画像形成部22は、走査面内から得られるエコーデータに基づいて、例えば、Bモード画像用のフレームデータを形成する。断層画像形成部22は、超音波の走査に対応した走査座標系、例えばビームの深さ方向に対応したr方向とビームの走査方向に対応したθ方向によるrθ座標系において画像データを形成する。走査座標系(例えばrθ座標系)において得られた画像データは、例えばデジタルスキャンコンバータにより座標変換処理等を施され、表示座標系(例えばxy直交座標系)の画像データに変換される。デジタルスキャンコンバータの機能は、例えば、断層画像形成部22が備えてもよいし、受信信号処理部14または表示処理部30が備えてもよい。   The tomographic image forming unit 22 forms image data of a tomographic image based on echo data obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves two-dimensionally within the scanning plane. The tomographic image forming unit 22 forms frame data for B-mode images, for example, based on echo data obtained from the scanning plane. The tomographic image forming unit 22 forms image data in a scanning coordinate system corresponding to ultrasonic scanning, for example, an rθ coordinate system with an r direction corresponding to the beam depth direction and a θ direction corresponding to the beam scanning direction. Image data obtained in the scanning coordinate system (for example, rθ coordinate system) is subjected to coordinate conversion processing by a digital scan converter, for example, and converted to image data in a display coordinate system (for example, xy orthogonal coordinate system). The function of the digital scan converter may be provided in the tomographic image forming unit 22, or may be provided in the reception signal processing unit 14 or the display processing unit 30, for example.

任意断面画像形成部24は、診断対象を含む三次元領域内に設定された任意断面から得られるエコーデータに基づいて、任意断面に関する超音波画像の画像データを形成する。任意断面画像形成部24は、任意断面から得られるエコーデータに基づいて、例えば、任意断面における断層画像(Bモード画像)用のフレームデータを形成する。なお、任意断面における超音波画像を形成する際にも、適宜、座標変換処理等が行われる。   The arbitrary slice image forming unit 24 forms image data of an ultrasound image related to the arbitrary slice based on echo data obtained from the arbitrary slice set in the three-dimensional region including the diagnosis target. The arbitrary slice image forming unit 24 forms, for example, frame data for a tomographic image (B mode image) in an arbitrary slice based on the echo data obtained from the arbitrary slice. In addition, when forming an ultrasonic image in an arbitrary cross section, coordinate conversion processing or the like is appropriately performed.

三次元画像形成部26は、診断対象を含む三次元領域内から立体的に得られたエコーデータ、つまり三次元領域のボリュームデータに基づいて、三次元領域内における診断対象等を立体的に表現する三次元超音波画像の画像データを形成する。三次元画像形成部26は、例えばボリュームレンダリング等の画像処理により、三次元超音波画像を形成する。もちろん、ボリュームレンダリング以外の公知の画像処理が利用されてもよい。   The three-dimensional image forming unit 26 three-dimensionally expresses the diagnosis target in the three-dimensional region based on the echo data obtained three-dimensionally from within the three-dimensional region including the diagnosis target, that is, the volume data of the three-dimensional region. The image data of the three-dimensional ultrasonic image is formed. The three-dimensional image forming unit 26 forms a three-dimensional ultrasonic image by image processing such as volume rendering. Of course, known image processing other than volume rendering may be used.

表示処理部30は、断層画像形成部22で形成される断層画像の画像データと、任意断面画像形成部24で形成される任意断面の超音波画像の画像データと、三次元画像形成部26で形成される三次元超音波画像の画像データに基づいて、表示画像を形成する。表示処理部30において形成された表示画像は表示部32に表示される。   The display processing unit 30 includes image data of a tomographic image formed by the tomographic image forming unit 22, image data of an ultrasonic image of an arbitrary cross section formed by the arbitrary cross sectional image forming unit 24, and a three-dimensional image forming unit 26. A display image is formed based on the image data of the formed three-dimensional ultrasonic image. The display image formed in the display processing unit 30 is displayed on the display unit 32.

断面設定部40は、操作デバイス42を介してユーザから受け付けるユーザ操作に応じて、診断対象を含む三次元領域内に任意断面を設定する。また、送受信制御部50は、断面設定部40により設定された任意断面に特化した送受信処理により任意断面から受信信号を得るように送受信部12を制御する。断面設定部40による任意断面の設定処理と、送受信制御部50による任意断面に特化した制御については、後にさらに詳述する。   The cross section setting unit 40 sets an arbitrary cross section in the three-dimensional region including the diagnosis target in accordance with a user operation received from the user via the operation device 42. Further, the transmission / reception control unit 50 controls the transmission / reception unit 12 so as to obtain a reception signal from an arbitrary cross-section by a transmission / reception process specialized for the arbitrary cross-section set by the cross-section setting unit 40. The processing for setting an arbitrary section by the section setting unit 40 and the control specialized for the arbitrary section by the transmission / reception control unit 50 will be described in detail later.

制御部60は、図1に示す超音波診断装置内を全体的に制御する。制御部60による全体的な制御には、操作デバイス42を介してユーザから受け付けた指示も反映される。   The control unit 60 generally controls the inside of the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. The overall control by the control unit 60 also reflects an instruction received from the user via the operation device 42.

図1に示す構成(符号を付した各部)のうち、送受信部12,受信信号処理部14,断層画像形成部22,任意断面画像形成部24,三次元画像形成部26,表示処理部30,断面設定部40,送受信制御部50の各部は、例えば電気電子回路やプロセッサ等のハードウェアを利用して実現することができ、その実現において必要に応じてメモリ等のデバイスが利用されてもよい。また、上記各部に対応した機能が、CPUやプロセッサやメモリ等のハードウェアと、CPUやプロセッサの動作を規定するソフトウェア(プログラム)との協働により実現されてもよい。   Among the configurations shown in FIG. 1 (respectively assigned parts), the transmission / reception unit 12, the reception signal processing unit 14, the tomographic image forming unit 22, the arbitrary slice image forming unit 24, the three-dimensional image forming unit 26, the display processing unit 30, Each unit of the cross-section setting unit 40 and the transmission / reception control unit 50 can be realized by using, for example, hardware such as an electric / electronic circuit or a processor, and a device such as a memory may be used as necessary for the realization. . In addition, functions corresponding to the above-described units may be realized by cooperation of hardware such as a CPU, a processor, or a memory, and software (program) that defines the operation of the CPU or the processor.

表示部32の好適な具体例は液晶ディスプレイ等であり、操作デバイス42の好適な具体例は、マウス、キーボード、トラックボール、タッチパネル、スライダやダイヤルやその他のスイッチ類を備えた操作パネル等である。制御部60は、例えば、CPUやプロセッサやメモリ等のハードウェアと、CPUやプロセッサの動作を規定するソフトウェア(プログラム)との協働により実現することができる。   A preferable specific example of the display unit 32 is a liquid crystal display or the like, and a preferable specific example of the operation device 42 is a mouse, a keyboard, a trackball, a touch panel, an operation panel including a slider, a dial, or other switches. . The control unit 60 can be realized by, for example, cooperation between hardware such as a CPU, a processor, and a memory, and software (program) that defines the operation of the CPU and the processor.

図1の超音波診断装置の概要は以上のとおりである。次に、図1の超音波診断装置により実現される機能の具体例について詳述する。なお、図1に示した構成(符号を付した各部)については、以下の説明において図1の符号を利用する。   The outline of the ultrasonic diagnostic apparatus in FIG. 1 is as described above. Next, specific examples of functions realized by the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. 1 will be described in detail. In addition, about the structure (each part which attached | subjected the code | symbol) shown in FIG. 1, the code | symbol of FIG. 1 is utilized in the following description.

図2は、三次元領域内に設定される任意断面の具体例を示す図である。図2には、プローブ10が超音波を立体的に送受する三次元領域100と、三次元領域100内に設定される任意断面104と、任意断面104の設定において基準とされる断層画像断面102の具体例が図示されている。   FIG. 2 is a diagram illustrating a specific example of an arbitrary cross section set in a three-dimensional region. In FIG. 2, a three-dimensional region 100 in which the probe 10 transmits and receives ultrasonic waves three-dimensionally, an arbitrary cross-section 104 set in the three-dimensional region 100, and a tomographic image cross-section 102 used as a reference in setting the arbitrary cross-section 104 are shown. A specific example is shown.

図2において、三次元領域100は、超音波ビームの走査座標系であるrθφ座標系で表現されている。つまり、超音波ビームの深さ方向(r方向)と、2つの走査方向(θ方向,φ方向)により特定される座標系で三次元領域100が表現されている。   In FIG. 2, the three-dimensional region 100 is expressed by an rθφ coordinate system that is a scanning coordinate system of an ultrasonic beam. That is, the three-dimensional region 100 is expressed by a coordinate system specified by the depth direction (r direction) of the ultrasonic beam and the two scanning directions (θ direction and φ direction).

図2に示す具体例において、断層画像断面102は、断層画像形成部22で形成される断層画像の断面であり、三次元領域100内において、例えばφ方向の中央に位置するrθ走査面(r方向とθ方向で表現される走査面)に対応している。例えば、φ方向の中央に位置してθ方向に並ぶ複数の振動素子により、r方向を深さ方向とする超音波ビームが形成され、その超音波ビームがθ方向に走査されることにより、断層画像断面102に対応した走査面が形成される。   In the specific example shown in FIG. 2, the tomographic image section 102 is a section of the tomographic image formed by the tomographic image forming unit 22, and in the three-dimensional region 100, for example, an rθ scanning plane (r Corresponding to the direction and the θ direction). For example, an ultrasonic beam having a depth direction in the r direction is formed by a plurality of vibration elements arranged in the center in the φ direction and arranged in the θ direction, and the ultrasonic beam is scanned in the θ direction. A scanning plane corresponding to the image cross section 102 is formed.

なお、断層画像断面102は、φ方向の中央からずれた位置に形成されてもよいし、φ方向に傾けられてもよい。また、rφ走査面(r方向とφ方向で表現される平面)により断層画像断面102が形成されてもよいし、θ方向とφ方向に対して斜めに交差する方向に超音波ビームが走査されて断層画像断面102が形成されてもよい。   Note that the tomographic image section 102 may be formed at a position shifted from the center in the φ direction, or may be tilted in the φ direction. Further, the tomographic image section 102 may be formed by an rφ scanning plane (a plane expressed by the r direction and the φ direction), or an ultrasonic beam is scanned in a direction obliquely intersecting the θ direction and the φ direction. Thus, the tomographic image cross section 102 may be formed.

任意断面104は、超音波の断層画像に基づく断面の位置と方向の少なくとも一方を変化させて設定される。超音波の断層画像に基づく断面の具体例が、図2の断層画像断面102である。つまり、図2において、断層画像断面102と同じ断面が初期断面とされ、初期断面の位置と方向が変更されて任意断面104が設定される。   The arbitrary cross section 104 is set by changing at least one of the position and direction of the cross section based on the ultrasonic tomographic image. A specific example of a cross section based on an ultrasonic tomographic image is the tomographic image cross section 102 of FIG. That is, in FIG. 2, the same cross section as the tomographic image cross section 102 is set as the initial cross section, and the position and direction of the initial cross section are changed to set the arbitrary cross section 104.

なお、超音波の断層画像に基づく断面は、図2の断層画像断面102に限定されず、断層画像(断層画像断面102)との間において既知の配置関係にある他の断面であってもよい。例えば、断層画像に対して交差する(例えば直交する)断面を初期断面として任意断面104が設定されてもよいし、断層画像から離れた、例えば断層画像に対して平行な断面を初期断面として任意断面104が設定されてもよい。   The cross section based on the ultrasonic tomographic image is not limited to the tomographic image cross section 102 in FIG. 2, and may be another cross section having a known arrangement relationship with the tomographic image (tomographic image cross section 102). . For example, the arbitrary cross section 104 may be set with the cross section intersecting (for example, orthogonal) with the tomographic image as an initial cross section, or with a cross section separated from the tomographic image, for example, parallel to the tomographic image, as an initial cross section. A cross section 104 may be set.

断面設定部40は、操作デバイス42を介してユーザから受け付けるユーザ操作に応じて、断面を移動することにより、また、断面の傾きを変えることにより、三次元領域100内に任意断面104を設定する。   The cross-section setting unit 40 sets an arbitrary cross-section 104 in the three-dimensional region 100 by moving the cross-section and changing the inclination of the cross-section according to a user operation received from the user via the operation device 42. .

図3は、断面の移動と傾きの変更に関する具体例を示す図である。図3には、任意断面104の平行移動(A)と、任意断面104の法線方向の変更(B)に関する具体例が図示されている。   FIG. 3 is a diagram showing a specific example related to cross-sectional movement and inclination change. FIG. 3 shows a specific example regarding the parallel movement (A) of the arbitrary cross section 104 and the change of the normal direction of the arbitrary cross section 104 (B).

平行移動(A)においては、操作デバイス42を介して入力されるユーザからの操作に応じた距離だけ、任意断面104が平行移動される。例えば、任意断面104が法線方向に平行移動される。   In the translation (A), the arbitrary cross section 104 is translated by a distance corresponding to the operation from the user input via the operation device 42. For example, the arbitrary cross section 104 is translated in the normal direction.

また、法線方向の変更(B)においては、操作デバイス42を介して入力されるユーザからの操作に応じて、任意断面104の法線方向が変更され、法線方向の変更に追従するように任意断面104の方向が変更される。例えば、任意断面104の法線ベクトルNの始点を固定したまま(始点は移動させずに)、法線ベクトルNの方向が変更されて任意断面104の方向が変更される。   Further, in the change of the normal direction (B), the normal direction of the arbitrary cross section 104 is changed in accordance with the operation from the user input via the operation device 42 so as to follow the change of the normal direction. The direction of the arbitrary cross section 104 is changed. For example, while the starting point of the normal vector N of the arbitrary cross section 104 is fixed (without moving the starting point), the direction of the normal vector N is changed and the direction of the arbitrary cross section 104 is changed.

なお、平行移動(A)が行われた後に法線方向の変更(B)が行われてもよいし、法線方向の変更(B)が行われた後に平行移動(A)が行われてもよい。   The normal direction change (B) may be performed after the parallel movement (A) is performed, or the parallel movement (A) is performed after the normal direction change (B) is performed. Also good.

医師等のユーザは、平行移動(A)と法線方向の変更(B)により、任意断面104を所望の位置において所望の方向となるように設定する。例えば、医師等のユーザは、所望の診断対象である例えば胎児を含む断層画像又は胎児の近傍における断層画像を得ることができるようにプローブ10の姿勢を調整し、表示部32に表示される断層画像と任意断面の超音波画像を見ながら、プローブ10の姿勢を維持しつつ、操作デバイス42(例えばダイヤルやスライダー等)を利用して、断面を平行移動させる操作や法線方向を変更する操作を行うことにより、直感的な操作感覚で比較的容易かつ適切に、例えば胎児の心臓等に関する所望の任意断面を設定することが可能になる。もちろん、胎児以外の診断対象においても所望の任意断面を設定することが可能になる。   A user such as a doctor sets the arbitrary cross section 104 in a desired direction at a desired position by parallel movement (A) and normal direction change (B). For example, a user such as a doctor adjusts the posture of the probe 10 so that a tomographic image including a fetus that is a desired diagnosis target, for example, or a tomographic image in the vicinity of the fetus, and is displayed on the display unit 32. While viewing the image and an ultrasonic image of an arbitrary cross section, while maintaining the posture of the probe 10, using the operation device 42 (for example, a dial or a slider), an operation of translating the cross section or an operation of changing the normal direction By performing the above, it is possible to set a desired arbitrary cross section relating to, for example, the fetal heart and the like relatively easily and appropriately with an intuitive operation feeling. Of course, it is possible to set a desired arbitrary section even in a diagnosis object other than the fetus.

ユーザ操作に応じて断面設定部40により任意断面が設定されると、送受信制御部50は、設定された任意断面に特化した送受信処理により任意断面から受信信号を得るように送受信部12を制御する。   When an arbitrary cross section is set by the cross section setting unit 40 according to a user operation, the transmission / reception control unit 50 controls the transmission / reception unit 12 to obtain a reception signal from the arbitrary cross section by transmission / reception processing specialized for the set arbitrary cross section. To do.

図4は、任意断面に特化した送受信処理の具体例を示す図である。図4には、断層画像断面102の具体例が図示されており、さらに、断層画像断面102内における任意断面104(断層画像断面102と任意断面104の交線)も図示されている。   FIG. 4 is a diagram illustrating a specific example of transmission / reception processing specialized for an arbitrary cross section. FIG. 4 shows a specific example of the tomographic image section 102, and also shows an arbitrary section 104 (intersection line between the tomographic image section 102 and the arbitrary section 104) in the tomographic image section 102.

断層画像断面102から超音波の受信信号を得る場合には、r方向を深さ方向とする超音波ビーム(送信ビームと受信ビーム)が形成され、その超音波ビームがθ方向に走査されることにより、断層画像断面102に対応した走査面が形成される。その走査では、例えば、深さ方向(r方向)の中央付近を送信フォーカスとする送信ビームが形成され、例えば、一定のパルス繰り返し周期で受信ビームが形成される。   When an ultrasonic reception signal is obtained from the tomographic image section 102, an ultrasonic beam (transmission beam and reception beam) whose depth direction is the r direction is formed, and the ultrasonic beam is scanned in the θ direction. Thus, a scanning plane corresponding to the tomographic image cross section 102 is formed. In the scanning, for example, a transmission beam having a transmission focus in the vicinity of the center in the depth direction (r direction) is formed, and for example, a reception beam is formed at a constant pulse repetition period.

これに対し、任意断面104から超音波の受信信号を得る場合には、任意断面104を通るように、r方向を深さ方向とする超音波ビーム(送信ビームと受信ビーム)が形成され、その超音波ビームが任意断面104の全域(部分的でもよい)を通るように走査される。その走査では、任意断面104の深さに応じた送信フォーカスで送信ビームが形成され、任意断面104の深さに応じたパルス繰り返し周期で受信ビームが形成される。   On the other hand, when an ultrasonic reception signal is obtained from the arbitrary cross section 104, an ultrasonic beam (transmission beam and reception beam) whose depth direction is the r direction is formed so as to pass through the arbitrary cross section 104. The ultrasonic beam is scanned so as to pass through the entire area of the arbitrary cross section 104 (which may be partial). In the scanning, a transmission beam is formed with a transmission focus corresponding to the depth of the arbitrary cross section 104, and a reception beam is formed with a pulse repetition period corresponding to the depth of the arbitrary cross section 104.

例えば、図4に示すように、任意断面104を通過する位置に応じて超音波ビームBの深さ、例えば、超音波ビームBの送信フォーカスの深さと、超音波ビームBから受信信号を得る期間(パルス繰り返し周期)が制御される。なお、任意断面104の深さに応じた送信パワーで送信ビームが形成されてもよい。   For example, as shown in FIG. 4, the depth of the ultrasonic beam B, for example, the depth of the transmission focus of the ultrasonic beam B, and the period for obtaining the reception signal from the ultrasonic beam B according to the position passing through the arbitrary cross section 104. (Pulse repetition period) is controlled. A transmission beam may be formed with a transmission power corresponding to the depth of the arbitrary cross section 104.

このように、任意断面104に特化した送受信処理によれば、例えば、任意断面104上を送信フォーカスとして超音波ビームを走査することができるため、任意断面104上から送信フォーカスがずれている場合に比べて、任意断面104の超音波画像における画像の分解能が高まる。また、任意断面104の深さに応じたパルス繰り返し周期で受信ビームが形成されるため、例えば、任意断面104が浅い部分ではパルス繰り返し周期を短くすることができ、走査時間を短縮してフレームレートを向上することができる。   As described above, according to the transmission / reception processing specialized for the arbitrary cross section 104, for example, since the ultrasonic beam can be scanned with the arbitrary cross section 104 as the transmission focus, the transmission focus is deviated from the arbitrary cross section 104. As compared with the above, the resolution of the image in the ultrasonic image of the arbitrary cross section 104 is increased. Further, since the reception beam is formed with a pulse repetition period corresponding to the depth of the arbitrary cross section 104, for example, the pulse repetition period can be shortened in a portion where the arbitrary cross section 104 is shallow, and the scanning time is shortened to reduce the frame rate. Can be improved.

図5は、表示画像の具体例を示す図である。図5には、表示処理部30において形成される表示画像の具体例が図示されている。   FIG. 5 is a diagram illustrating a specific example of a display image. FIG. 5 shows a specific example of a display image formed in the display processing unit 30.

表示例1では、断層画像断面102(図2参照)から得られる断層画像と任意断面104(図2参照)から得られる任意断面画像が左右に並べて表示されている。そして、断層画像内には、任意断面104の位置と方向に応じた任意断面カーソル114が表示され、任意断面画像内には、断層画像断面102の位置と方向に応じた断層画像カーソル112が表示される。任意断面カーソル114と断層画像カーソル112は、それぞれ、断層画像断面102と任意断面104の交線に相当する。   In display example 1, a tomographic image obtained from tomographic image cross section 102 (see FIG. 2) and an arbitrary cross sectional image obtained from arbitrary cross section 104 (see FIG. 2) are displayed side by side. An arbitrary slice cursor 114 corresponding to the position and direction of the arbitrary slice 104 is displayed in the tomographic image, and a tomographic image cursor 112 corresponding to the position and direction of the tomographic image slice 102 is displayed in the arbitrary slice image. Is done. The arbitrary slice cursor 114 and the tomographic image cursor 112 correspond to the intersection of the tomographic image slice 102 and the arbitrary slice 104, respectively.

表示例1によれば、任意断面カーソル114と断層画像カーソル112の位置と傾きから、ユーザが断層画像断面102と任意断面104の配置関係を把握することができる。なお、任意断面104の位置と方向の変更に追従するように、任意断面カーソル114と断層画像カーソル112の位置と傾きを変更することが望ましい。また、断層画像と任意断面画像は上下又は他の配列で並べて表示されてもよいし、断層画像または任意断面画像が個別に表示されてもよい。   According to the display example 1, the user can grasp the positional relationship between the tomographic image slice 102 and the arbitrary slice 104 from the positions and inclinations of the arbitrary slice cursor 114 and the tomographic image cursor 112. Note that it is desirable to change the positions and inclinations of the arbitrary slice cursor 114 and the tomographic image cursor 112 so as to follow the change in the position and direction of the arbitrary slice 104. In addition, the tomographic image and the arbitrary cross-sectional image may be displayed side by side in a vertical or other arrangement, or the tomographic image or the arbitrary cross-sectional image may be displayed individually.

表示例2では、断層画像断面102から得られる断層画像と任意断面104から得られる任意断面画像が左右に並べて表示されており、さらに、断面モデル120が表示されている。断面モデル120は、三次元領域内における断層画像断面102と任意断面104の配置関係を立体的に示した表示態様(図2の表示態様)である。   In the display example 2, the tomographic image obtained from the tomographic image cross section 102 and the arbitrary cross sectional image obtained from the arbitrary cross section 104 are displayed side by side, and the cross section model 120 is further displayed. The cross-section model 120 is a display mode (display mode in FIG. 2) that three-dimensionally shows the positional relationship between the tomographic image cross-section 102 and the arbitrary cross-section 104 in the three-dimensional region.

また、表示例2において、断層画像と断面モデル120内における断層画像断面102に対して互いに同じ表示処理を施し、任意断面画像と断面モデル120内における任意断面104に対して互いに同じ表示処理を施すことが望ましい。例えば、断面モデル120内における任意断面104の色と任意断面画像を取り囲む枠の色を同一とし、断面モデル120内における断層画像断面102の色と断層画像を取り囲む枠の色を同一とする。色に代えて、輝度(明暗)や模様等の表示処理により対応関係が明らかにされてもよい。   Further, in the display example 2, the same display processing is performed on the tomographic image and the tomographic image cross section 102 in the cross section model 120, and the same display processing is performed on the arbitrary cross section image and the arbitrary cross section 104 in the cross section model 120. It is desirable. For example, the color of the arbitrary cross section 104 in the cross section model 120 and the color of the frame surrounding the arbitrary cross section image are made the same, and the color of the tomographic image cross section 102 in the cross section model 120 and the color of the frame surrounding the tomographic image are made the same. Instead of color, the correspondence may be clarified by display processing such as luminance (brightness and darkness) and patterns.

表示例2によれば、断面モデル120から、ユーザが、断層画像断面102と任意断面104の配置関係を視覚的に且つ直感的に把握することが可能になる。なお、任意断面104の位置と方向の変更に追従するように、断面モデル120内における任意断面104の位置と方向を変更することが望ましい。また、断層画像と任意断面画像は上下又は他の配列で並べて表示されてもよいし、断層画像または任意断面画像が個別に表示されてもよい。   According to the display example 2, it is possible for the user to visually and intuitively grasp the positional relationship between the tomographic image slice 102 and the arbitrary slice 104 from the slice model 120. Note that it is desirable to change the position and direction of the arbitrary cross section 104 in the cross section model 120 so as to follow the change in the position and direction of the arbitrary cross section 104. In addition, the tomographic image and the arbitrary cross-sectional image may be displayed side by side in a vertical or other arrangement, or the tomographic image or the arbitrary cross-sectional image may be displayed individually.

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, embodiment mentioned above is only a mere illustration in all the points, and does not limit the scope of the present invention. The present invention includes various modifications without departing from the essence thereof.

10 プローブ、12 送受信部、14 受信信号処理部、22 断層画像形成部、24 任意断面画像形成部、26 三次元画像形成部、30 表示処理部、32 表示部、40 断面設定部、42 操作デバイス、50 送受信制御部、60 制御部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Probe, 12 Transmission / reception part, 14 Reception signal processing part, 22 Tomographic image formation part, 24 Arbitrary slice image formation part, 26 Three-dimensional image formation part, 30 Display processing part, 32 Display part, 40 Section setting part, 42 Operation device , 50 Transmission / reception control unit, 60 control unit.

Claims (9)

超音波を送受するプローブと、
プローブを制御して超音波の受信信号を得る送受信部と、
超音波の断層画像に基づく断面の位置と方向の少なくとも一方を変化させて任意断面を設定する断面設定部と、
任意断面に特化した送受信処理により任意断面から受信信号を得るように送受信部を制御する送受信制御部と、
任意断面から得られた受信信号のデータに基づいて任意断面の超音波画像を形成する画像形成部と、
ユーザからユーザ操作を受け付ける操作デバイスと、
を有し、
前記操作デバイスを介して入力されるユーザ操作に応じて、任意断面の法線ベクトルの始点を固定したまま法線ベクトルの方向が変更されて任意断面の法線方向が変更され、
前記断面設定部は、法線方向の変更に追従するように任意断面の法線方向を変えて任意断面を設定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
A probe for transmitting and receiving ultrasound,
A transmission / reception unit for controlling the probe to obtain an ultrasonic reception signal;
A cross-section setting unit that sets an arbitrary cross-section by changing at least one of the position and direction of the cross-section based on an ultrasonic tomographic image;
A transmission / reception control unit for controlling the transmission / reception unit so as to obtain a reception signal from the arbitrary cross section by a transmission / reception process specialized for the arbitrary cross section;
An image forming unit that forms an ultrasonic image of an arbitrary cross section based on data of a received signal obtained from the arbitrary cross section;
An operation device that accepts user operations from the user;
Have
In accordance with a user operation input via the operation device, the direction of the normal vector is changed while the start point of the normal vector of the arbitrary cross section is fixed, and the normal direction of the arbitrary cross section is changed,
The cross-section setting unit sets the arbitrary cross section by changing the normal direction of the arbitrary cross section so as to follow the change of the normal direction.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項1に記載の超音波診断装置において、
前記断面設定部は、前記操作デバイスを介して入力されるユーザ操作に応じた距離だけ任意断面をその法線方向に平行移動して任意断面を設定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The cross-section setting unit sets an arbitrary cross-section by translating an arbitrary cross-section in the normal direction by a distance corresponding to a user operation input via the operation device.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項2に記載の超音波診断装置において、
前記断面設定部は、ユーザ操作に応じて、任意断面を平行移動した後に任意断面の法線方向を変えて任意断面を設定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2,
The cross section setting unit sets an arbitrary cross section by changing the normal direction of the arbitrary cross section after translating the arbitrary cross section in accordance with a user operation.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項に記載の超音波診断装置において、
前記断面設定部は、ユーザ操作に応じて、任意断面の法線方向を変えた後に任意断面を平行移動して任意断面を設定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2 ,
The cross-section setting unit sets an arbitrary cross-section by translating the arbitrary cross-section after changing the normal direction of the arbitrary cross-section according to a user operation.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項1から4のいずれか1項に記載の超音波診断装置において、
前記送受信制御部は、任意断面の深さに応じたパルス繰り返し周期で受信ビームを形成するように送受信部を制御する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
In the ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The transmission / reception control unit controls the transmission / reception unit so as to form a reception beam at a pulse repetition period according to the depth of an arbitrary cross section.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項1から5のいずれか1項に記載の超音波診断装置において、
前記送受信制御部は、任意断面の深さに応じた送信パワーで送信ビームを形成するように送受信部を制御する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The transmission / reception control unit controls the transmission / reception unit to form a transmission beam with transmission power according to the depth of an arbitrary cross section,
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項1から6のいずれか1項に記載の超音波診断装置において、
当該超音波診断装置は、任意断面の位置と方向に応じた任意断面カーソルを超音波の断層画像内に表示し、断層画像の断面の位置と方向に応じた断層画像カーソルを任意断面の超音波画像内に表示する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The ultrasonic diagnostic apparatus displays an arbitrary cross-section cursor corresponding to the position and direction of an arbitrary cross section in an ultrasonic tomographic image, and the tomographic image cursor corresponding to the position and direction of the cross-section of the tomographic image Display in the image,
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項1から7のいずれか1項に記載の超音波診断装置において、
当該超音波診断装置は、三次元領域内における断層画像の断面と任意断面の配置関係を立体的に示した断面モデルを表示する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The ultrasonic diagnostic apparatus displays a cross-sectional model that three-dimensionally shows the positional relationship between a cross-section of a tomographic image and an arbitrary cross-section in a three-dimensional region.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項8に記載の超音波診断装置において、
当該超音波診断装置は、超音波の断層画像と任意断面の超音波画像と前記断面モデルを表示するにあたり、超音波の断層画像と前記断面モデル内における当該断層画像の断面とを互いに対応付けた表示処理を施し、任意断面の超音波画像と前記断面モデル内における当該任意断面とを互いに対応付けた表示処理を施す、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 8,
When displaying the ultrasonic tomographic image, the ultrasonic image of an arbitrary cross section, and the cross-sectional model, the ultrasonic diagnostic apparatus associates the ultrasonic tomographic image with the cross-section of the tomographic image in the cross-sectional model. A display process is performed, and an ultrasonic image of an arbitrary cross section and a display process in which the arbitrary cross section in the cross section model is associated with each other are performed.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
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