JP7016944B2 - 3次元超音波画像の表示方法 - Google Patents

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Description

本発明は、超音波イメージングの分野に関し、より具体的には、3次元超音波画像の表示方法に関する。
脊柱側湾とは、患者の脊柱が一方から他方に湾曲し、回旋することもある医学的状態をいう。通常、脊柱側湾の特定にはX線による評価が用いられる。しかし、治療又は監視周期においては、脊柱側湾患者について多くのX線写真を撮る必要があり、患者は大量の放射線に晒されることになる。そのため、こうした技術は児童や青少年には適さない。
近年、3次元超音波イメージング技術が医療や研究に幅広く応用されている。大部分の3次元超音波イメージングシステムは、空間位置及び角度情報を有する一連の2次元画像(即ち、Bモード画像)を取得することで実現され、手動走査又は機械による自動走査が可能である。例えば、胎児を観察するための3次元超音波システムは機械走査により実現されるが、脊柱の3次元超音波イメージングシステムは一般的に手動で走査する。
取得した空間位置及び角度情報を有する一連の2次元超音波画像には、現在のところ2種類の表示方式がある。第1の方式は、対応する空間位置及び角度の2次元超音波画像を3次元空間にそのまま表示する方式であり、1枚又は複数枚を表示可能である。しかし、この種の方法では、別の断面画像の情報は提供できない。第2の方式は、対応する空間情報から取得した2次元画像を利用して全ての画像を再構成する方式である。再構成の過程では、2次元画像に走査されていない部位を補足することで、比較的完全な2次元画像情報を取得する。しかし、画像には平滑化処理も施されるため、形成される画像の質は元の2次元画像の質ほど良くはない。且つ、画像処理によって元の情報の一部が失われることもある。
本発明が解決しようとする技術的課題は、元の画質を維持しつつ、3次元画像を容易に表示及び分析可能とする3次元超音波画像の表示方法を提供することである。
上記の技術的課題を解決するために、本発明は以下の技術方案を提供する。
3次元超音波画像の表示方法であて、以下のステップを含む。
S1:自動又は手動走査方式で、空間位置及び角度情報を有する一連の元2次元画像を取得する。
S2:前記元2次元画像で画像を再構成し、3次元立体画像を取得する。
S3:前記3次元立体画像から前記元2次元画像と交差する1つ又は複数の断面画像を取得し、画像処理によって1つ又は複数の再構成2次元画像を取得する。
S4:1つ又は複数の前記元2次元画像と1つ又は複数の前記断面画像を3次元空間に一緒に表示する。
S5:前記3次元空間において、前記元2次元画像に基づき、特徴点、特徴線及び特徴面の選択及び表示を行う。
更に、前記方法は、前記元2次元画像、前記断面画像及び前記再構成2次元画像について画像強調又はカラーレンダリングを行うことで、前記元2次元画像と前記再構成2次元画像の表示の詳細を強調する。
更に、前記ステップS5は、前記特徴点、特徴線及び特徴面を選択する際に、以下のステップを含む。
S5-1:前記元2次元画像、断面画像又は再構成2次元画像のいずれかに、前記特徴点、特徴線又は特徴面の情報をマークする。
S5-2:前記元2次元画像、断面画像及び再構成2次元画像上に、前記S5-1で特定した特徴点、特徴線又は特徴面の情報を自動で表示する。
S5-3:前記元2次元画像、断面画像及び再構成2次元画像にマークした前記特徴点、特徴線又は特徴面の情報が正しいか否かを判断する。
S5-4:前記S5-3で発見した正しくないマークについて相応の調整を行う。
S5-5:前記元2次元画像、断面画像又は再構成2次元画像にマークした前記特徴点、特徴線又は特徴面の情報が確認されるまで、前記ステップS5-2からS5-4を繰り返す。
更に、ステップS3における前記断面画像の取得は、手動又は自動でマーキングポイントを選択及びマークすることで行われ、前記元2次元画像又は再構成2次元画像上に一連のマーキングポイントを配置してから、平滑曲線で前記マーキングポイントを接続する。前記平滑曲線は、元2次元画像又は再構成2次元画像上における前記断面画像と前記元2次元画像又は再構成2次元画像との交差位置を表す。
更に、前記マーキングポイントの位置を単独で調整すると、平滑曲線が、前記マーキングポイントにフィットするよう前記マーキングポイントの調整に応じて自動的に調整される。
更に、前記元2次元画像に、前記断面画像又は前記再構成2次元画像の相対位置をマークする。
更に、前記断面画像又は前記再構成2次元画像上に、前記元2次元画像の相対位置をマークする。
更に、前記ステップS5では、更に、前記特徴点が1つの前記断面画像上で指示又は移動した場合、前記特徴点は、その他の前記断面画像、元2次元画像又は再構成2次元画像の対応位置においても同時に指示又は移動する。
更に、前記特徴点は、マーキングポイントとして前記断面画像上にマーク可能である。
更に、前記ステップS5では、更に、前記元2次元画像、断面画像又は再構成2次元画像のいずれかにおいて特定の前記特徴点が選択されると、表示されている全ての前記元2次元画像、断面画像又は再構成2次元画像において前記特徴点が新たに選択されて表示される。
更に、前記断面画像は平面又は3次元曲面である。
更に、前記ステップS3において、前記画像処理は投影又は平均のアルゴリズムを含む。
更に、ステップS3における前記再構成2次元画像は、各画素の輝度によって超音波エコー信号の強度を表す。また、各画素の輝度は、超音波のエコーが人体組織の相対的又は絶対的深さで発生したことを表す。
更に、前記断面画像又は再構成2次元画像は、前記元2次元画像又は前記特徴線又は特徴面の回旋情報も表示する。
本発明の有益な効果は以下の通りである。
本発明で提供する超音波3次元画像の表示方法では、3次元画像を表示すると同時に、3次元空間に元2次元画像を表示しつつ、1つ又は複数の断面画像も表示する。この方式によれば、各断面の画像を表示可能であるとともに、画像情報を一切失うことなく元2次元画像と空間位置及び方向を表示することも可能である。前記特徴点、特徴線及び特徴面を選択する際には、元2次元画像の情報を使用するとともに、前記断面画像の情報を利用することで、より正確な判断が可能となる。この新たな方法では、より効率的且つ高精度の3次元画像の表示方法が提供される。この方法は、1つの面で画像及び空間情報を取得してから3次元画像を取得せねばならないあらゆるシステムを含む超音波等の3次元イメージング方式に幅広く応用可能である。本発明はX線を必要としないため、児童に対する現場でのスクリーニング検査や大規模なスクリーニング検査が可能となり、脊柱の治療において長期な監視手段が提供される。
図1は、本発明の方法の好ましい実施例のフローチャートである。 図2は、本発明の方法の好ましい実施例の元2次元画像における元2次元画像と断面画像との交差位置を示す図である。 図3は、本発明の方法の好ましい実施例の元2次元画像における元2次元画像と断面画像との別の角度の交差位置を示す図である。 図4は、本発明の方法の好ましい実施例の元2次元画像における元2次元画像と断面画像との別の角度の交差位置を示す図である。 図5は、本発明の方法の好ましい実施例の断面画像における元2次元画像と断面画像との交差位置を示す図である。 図6は、本発明の方法の好ましい実施例の断面画像が、上下の一致する単純曲面の場合を示す図である。 図7は、本発明の方法の好ましい実施例の断面画像が、上下の一致しない3次元形状の場合を示す図である。 図8は、本発明の方法の好ましい実施例における選択したドットで形成される断面画像の取得過程を示す図である。 図9は、図8における選択したドットで取得される断面画像を示す図である。 図10は、本発明の方法の好ましい実施例におけるマーキングポイント調整前の平滑曲線の位置を示す。 図11は、本発明の方法の好ましい実施例におけるマーキングポイント調整後の平滑曲線の位置を示す。 図12は、本発明の方法の好ましい実施例における平滑曲線の移動前の位置を示す。 図13は、本発明の方法の好ましい実施例における平滑曲線の移動後の位置を示す。 図14は、本発明の方法の好ましい実施例における任意の元2次元画像を示す図である。 図15は、本発明の方法の好ましい実施例における元2次元画像と第1断面画像及び第2断面画像を3次元空間に一緒に表示した図である。 図16は、本発明の方法の好ましい実施例における第1再構成2次元画像を示す図である。 図17は、本発明の方法の好ましい実施例における第2再構成2次元画像を示す図である。
本発明が解決しようとする技術的課題、技術方案及び有益な効果をより明瞭とするために、以下に、図面と実施例を組み合わせて、本発明につき更に詳細に説明する。なお、ここで記載する具体的実施例は本発明を説明するためのものにすぎず、本発明を限定するものではないと解釈すべきである。
本発明では、各種器官を超音波走査することで3次元画像を表示可能である。本実施例では、脊柱の場合を例示して、3次元超音波画像の表示方法の具体的ステップにつき詳述する。本発明における3次元超音波画像の表示方法のフローチャートである図1に示すように、当該方法は以下のステップを含む。
S1:自動又は手動走査方式で、空間位置及び角度情報を有する一連の元2次元画像を取得する。
S2:前記元2次元画像で画像を再構成し、3次元立体画像を取得する。
S3:前記3次元立体画像から前記元2次元画像と交差する1つ又は複数の断面画像を取得し、画像処理によって1つ又は複数の再構成2次元画像を取得する。
S4:1つ又は複数の前記元2次元画像、1つ又は複数の前記断面画像及び1つ又は複数の前記再構成2次元画像を3次元空間に一緒に表示する。
S5:前記3次元空間において、前記元2次元画像に基づき、特徴点、特徴線及び特徴面の選択及び表示を行う。
ステップS1における元2次元画像とは、脊柱3次元超音波イメージングシステムを用いて脊柱を手動又は機械で走査したときに得られる空間位置及び角度情報を有する一連の超音波2次元画像である。元2次元画像は平滑化又はその他の処理を経ないため、画像情報が失われることはない。なお、脊柱3次元超音波イメージングシステムについては別の特許に開示されているため、ここでは詳述しない。
ステップS2における3次元立体画像は、元2次元画像の空間位置及び角度情報を利用して画像を再構成することで得られる。再構成の過程では、元2次元画像に記録されていない部位を補間アルゴリズムで補足することで、完全な3次元立体画像を取得する。
3次元立体画像には、ステップS3における複数の断面画像が含まれる。断面画像の画質は元2次元画像ほど良くはなく、且つ、元情報の一部が失われている可能性がある。
元2次元画像又は断面画像にエッジ検出を施して脊柱構造のエッジを検出することで、脊柱の3次元立体画像を取得することが可能である。
超音波で脊柱を走査することで取得した任意の面の投影図は、3次元で立体表示することが可能である。これは、投影図の各画素はいずれも3次元空間における特定位置のボクセル(voxel,即ち3次元空間における画素)を投影することで得られるため、各画素の3次元空間における位置は既知だからである。
ステップS3における断面画像とは、3次元立体画像から得られる元2次元画像と交差する画像である。この断面画像としては、平面、単純曲面(即ち、一方向に上昇して平面となり得る曲面)又は3次元曲面が考えられる。
ステップS3における再構成2次元画像は、一定領域内の元2次元画像情報を総合的に処理して得られる。即ち、断面画像を特定の面に投影することで再構成2次元画像を取得する。
ステップS3における前記再構成2次元画像は、各画素の輝度によって超音波エコー信号の強度を表す。各画素の輝度は、超音波のエコーが人体組織の相対的又は絶対的深さで発生したことを表す。なお、絶対的とは体表を起点とすることを意味し、相対的とは、例えば体内の骨の位置等の任意の位置を基準位置とすることを意味する。
ステップS3における画像処理には、一定の領域内で光度が最大の画素を選択する最大光度投影法、一定の領域の全ての画素を平均する平均投影法、画素の光度値に基づいて透明度を設定する透明投影法が含まれる。情報を総合的に処理する上記一定の領域は、元2次元画像ごとにマーク可能である。図2、図3及び図4に示すように、元2次元画像上に、実線を用いて任意の再構成2次元画像と元2次元画像との交差位置をマーク可能である。実線両側の点線は、当該再構成2次元画像を再構成するために必要な情報の領域範囲を表す。
また、元2次元画像上に、断面画像又は再構成2次元画像の相対位置をマークしてもよい。引き続き図2、図3及び図4を参照して、図中の四角形が元2次元画像を表す場合、図中の実線は断面画像又は再構成2次元画像と元2次元画像との交差位置を表す。図2又は図3に示すように、断面画像又は再構成2次元画像と元2次元画像との交差位置は、元2次元画像の対向する任意の二辺と平行である。また、図4に示すように、断面画像又は再構成2次元画像と元2次元画像との交差位置は、元2次元画像の対向する任意の二辺と平行でなく、一定の角度で傾斜していてもよい。即ち、断面画像又は再構成2次元画像と元2次元画像との交差位置は、元2次元画像の対向する任意の二辺に対し0°超90°未満の角度を形成する。
同様に、前記断面画像又は再構成2次元画像上に、前記元2次元画像の相対位置をマークしてもよい。
検出波と検出される脊柱の間には傾斜角度が存在することから、図2、図3及び図4の3本の線は分離する。仮に、検出波と検出される脊柱が完全に直交する場合には、上記3本の線は1本の線に合わさる。
また、断面画像上に元2次元画像の相対位置をマークしてもよい。図5に示すように、図中の四角形が断面画像を表し、点線が断面画像と元2次元画像との交差位置を表す場合、図中の2本の実線は元2次元画像の対向する二辺の相対位置を表す。
断面画像は元2次元画像と直交していてもよいし、元2次元画像と直交していなくともよい。即ち、断面画像と元2次元画像は0°超90°未満の角度を形成する。
断面画像は平面であってもよいし曲面であってもよい。断面画像が曲面の場合、図6に示すように、この曲面は上下が一致する単純曲面であってもよいし、図7に示すように、上下が一致しない3次元形状であってもよい。図6及び図7の2つの菱形は、元2次元画像の平行な平面を表している。
断面画像と元2次元画像又は再構成2次元画像との交差位置が元2次元画像又は再構成2次元画像の対向する任意の二辺となす角度、及び、断面画像が元2次元画像又は再構成2次元画像と直交するか否か、及び、断面画像が平面であるか曲面であるかは、いずれも断面画像の取得により決定される。
図8及び図9に示すように、ステップS3における前記断面画像の取得は、手動又は自動でマーキングポイントを選択及びマークすることで行われる。具体的に、元2次元画像又は再構成2次元画像上に一連のマーキングポイントを配置し、平滑曲線で前記マーキングポイントを接続する。平滑曲線は、元2次元画像又は再構成2次元画像上における断面画像と当該元2次元画像又は当該再構成2次元画像との交差位置を表す。また、前記断面画像が位置する面は、元2次元画像又は再構成2次元画像が位置する平面と直交する。前記元2次元画像又は再構成2次元画像の場合、この元2次元画像又は再構成2次元画像の直交面に、図8及び図9に示すような曲面の断面画像が得られる。図8の元2次元画像又は再構成2次元画像が位置する平面は図8が位置する平面と平行であり、断面画像が位置する面は図8が位置する平面と直交する。
ここでいう自動とは、画像内の特徴に基づいて、ソフトウエアにより一連のマーキングポイントを自動で選択することを意味する。例えば、画像内の人体の表面、骨の向き、脊柱の形状、椎骨の特徴点等に基づいて、必要なマーキングポイントを識別可能である。例えば、図14の第1再構成2次元画像のうち、図中央の黒色部分を上から下に自動で検出可能である。また、第2再構成2次元画像のうち図右側に位置する体表情報を自動検出に利用可能である。
上記で選択したマーキングポイントは、単独で位置を調整可能である。図10及び図11に示すように、前記平滑曲線は、前記マーキングポイントにフィットするよう、マーキングポイントの調整に応じて自動的に調整される。また、図12及び図13に示すように、平滑曲線全体をマウス制御で移動させてもよい。
ステップS3では、元2次元画像、断面画像及び再構成2次元画像について画像強調又はカラーレンダリングを行うことで、元2次元画像と再構成2次元画像の表示の詳細を強調する。
ステップS4では、1つ又は複数の前記元2次元画像と1つ又は複数の前記断面画像を3次元空間に一緒に表示する。図15では、元2次元画像と2枚の断面画像を3次元空間に一緒に表示している。
ステップS5において、前記特徴点、特徴線及び特徴面を選択する際には、更に以下のステップを含む。
S5-1:元2次元画像、断面画像又は再構成2次元画像のいずれかに、特徴点、特徴線又は特徴面の情報をマークする。
S5-2:元2次元画像、断面画像及び前記再構成2次元画像上に、S5-1で特定した前記特徴点、特徴線又は特徴面の情報を自動で表示する。
S5-3:前記元2次元画像、断面画像及び前記再構成2次元画像にマークした前記特徴点、特徴線又は特徴面の情報が正しいか否かを判断する。
S5-4:S5-3で発見した正しくないマークについて相応の調整を行う。
S5-5:前記元2次元画像、断面画像又は再構成2次元画像にマークした前記特徴点、特徴線又は特徴面の情報が確認されるまで、S5-2からS5-4を繰り返す。
3次元イメージングでいうところの特徴点とは、3次元モデルにおいて、一部隣接領域の関係性及び特性を表すものであって、一定の幾何学的意味を持つ重要な3次元座標点である。特徴点マトリックスは、3次元モデルの幾何学的輪郭、生理学的特徴等の属性情報を記憶又は表示することが可能である。例えば、脊椎の特徴には、エッジ、棘突起及び横突起の頂点が含まれる。
特徴点、特徴線及び特徴面の抽出は、2次元画像又は3次元立体画像において、手動、半自動又は自動で所望のデータ位置をマークする。
本実施例において、ステップS5では、更に、前記特徴点が1つの前記断面画像上で指示又は移動した場合、前記特徴点は、その他の前記断面画像、元2次元画像又は再構成2次元画像の対応位置においても同時に指示又は移動する。
前記特徴点がマークされたあと、例えばマウスを左クリックすると、この特徴点がマーキングポイントとなって当該画像上にマークされる。これにより、マウスをその他の画像に移動させて操作することが可能となる。マーキングポイントの位置は右クリックで再びアクティブとなって、当該画像上の特徴点を再び移動させることが可能となる。
ステップS5では、更に、前記元2次元画像、断面画像又は再構成2次元画像のいずれかにおいて特定の前記特徴点が選択されると、表示されている全ての前記元2次元画像、断面画像又は再構成2次元画像において前記特徴点が新たに選択されて表示される。また、特定の位置が選択されると、特定の位置に基づいて、既存の脊柱モデルのモデル形状が検出された脊柱に適応するよう調整される。

本方法について更に説明するために、任意の元2次元画像を示す図14、元2次元画像と第1断面画像及び第2断面画像を3次元空間に一緒に表示した図15、第1再構成2次元画像を示す図16、及び第2再構成2次元画像を示す図17を参照する。第1再構成2次元画像は、第1断面画像を任意の平面に投影した画像であり、第2再構成2次元画像は、第2断面画像を他の平面に投影した画像である。
図14は、任意の元2次元画像を示す図である。図14のKは、第1断面画像と元2次元画像との境界線である(境界線の両側に、別の2本の線によって第1再構成2次元画像の投影処理時の範囲をマークしてもよい)。図14のLは、第2断面画像と元2次元画像との境界線である(この両側に、別の2本の線によって第2再構成2次元画像の投影処理時の範囲をマークしてもよい)。
図15は、元2次元画像と第1断面画像、第2断面画像を3次元空間に一緒に表示した図である。図中のHは第1断面画像である。断面画像の四方の中央に位置する1本の線は第1断面画像の位置を示しており、その他2本の線は、形成される第1再構成2次元画像を投影処理する際の範囲をマークしている。また、図中のIは第2断面画像である。断面画像の四方の中央に位置する1本の線は第2断面画像の位置を示しており、その他2本の線は、形成される第2再構成2次元画像を投影処理する際の範囲をマークしている。また、図中のJは図14に示した元2次元画像である。
図16は、第1再構成2次元画像を示す図である。具体的に、第1再構成2次元画像は、図15における第1断面画像をxy平面に投影した画像である。図中のEは、図14に示した関連する元2次元画像の位置を第1再構成2次元画像上にマークしたものである。中央の1本の線は、元2次元画像と第1再構成2次元画像との境界線を示しており、近傍の2本の線は、元2次元画像の二辺を第1再構成2次元画像に投影したものである。図中のFは、第1再構成2次元画像上の一連のマーキングポイント及びフィッティング曲線である。この曲線により第2断面画像が決定されて、更には、図17に示す第2再構成2次元画像が決定される。Gは、第1再構成2次元画像上に、図14に示した元2次元画像におけるフィッティング曲線に対する領域をマークしたものである。この領域によって、第2再構成2次元画像の最大画素値の投影又は画素の平均値等の投影処理の範囲が決定される。図中の断面画像又は再構成2次元画像は、更に、元2次元画像又は前記特徴線又は特徴面の回旋情報も表示する。具体的に、Pは、Fに対する第1再構成2次元画像上のマークの曲線である。Fからのこの曲線の偏移位置は、元2次元画像又は取得される特徴線、特徴面の軸方向における回旋量を示し、Fからの一方又は他方への偏移が回旋の方向を示す。同様の方法を、図17にも適用可能である。
図17は、第2再構成2次元画像を示す図である。具体的に、第2再構成2次元画像は、図15における第2断面画像をyz平面に投影した画像である。図中のMは、関連する元2次元画像の位置を第2再構成2次元画像上にマークしたものである。中央の1本の線は、元2次元画像と第2再構成2次元画像との境界線を示しており、近傍の2本の線は、元2次元画像の二辺を第2再構成2次元画像に投影したものである。また、Nは、第2再構成2次元画像上の一連のマーキングポイント及びフィッティング曲線である。この曲線により第1断面画像が決定されて、更には、第1再構成2次元画像が決定される。Oは、第2再構成2次元画像上に、図14に示した元2次元画像におけるフィッティング曲線に対する領域をマークしたものである。この領域によって、第1再構成2次元画像の最大画素値の投影又は画素の平均値等の投影処理の範囲が決定される。
本願では、脊柱側湾の場合を例示して本発明の方法について記載した。しかし、本発明は脊柱側湾の検査への応用に限らず、1つの面で画像及び空間情報を取得してから3次元画像を取得せねばならないあらゆるシステムを含むその他の超音波3次元イメージング方式にも幅広く応用可能である。
本発明はX線を必要としないため、児童に対する現場でのスクリーニング検査や大規模なスクリーニング検査も可能となり、脊柱側湾の治療において長期な監視が実現される。本方法では有害な放射線による操作が必要ないため、時間や頻度を限定することなくあらゆる患者に適用可能である。よって、毎月、毎週又は毎日でも脊柱側湾を評価することが可能となる。脊柱側湾の治療過程では、連続的な結果の監視が非常に重要である。これに対し、標準的なX線による評価では、被ばく被害を理由として連続評価の間隔が3~9か月に制限されている。
上記の内容は本発明の好ましい実施例にすぎず、当業者であれば、本発明の思想に基づき、具体的実施形態及び応用の範囲において様々な変形が可能である。これらの変形は本発明の構想を逸脱しない限り、いずれも本発明による保護の範囲に属する。

Claims (12)

  1. 自動又は手動走査方式で、空間位置及び角度情報を有する一連の元2次元画像を取得するステップS1と、
    前記元2次元画像で画像を再構成し、3次元立体画像を取得するステップS2と、
    前記3次元立体画像から前記元2次元画像と交差する1つ又は複数の断面画像を取得し、前記断面画像を平面に投影することによって1つ又は複数の再構成2次元画像を取得するステップS3と、
    1つ又は複数の前記元2次元画像と1つ又は複数の前記断面画像を3次元空間に一緒に表示するステップS4と、
    前記3次元空間において、前記元2次元画像に基づき、特徴点、特徴線及び特徴面の選択及び表示を行うステップS5、を含むことを特徴とする3次元超音波画像の表示方法。
  2. 更に、前記元2次元画像、前記断面画像及び前記再構成2次元画像について画像強調又はカラーレンダリングを行うことで、前記元2次元画像と前記再構成2次元画像の表示を強調することを特徴とする請求項1に記載の3次元超音波画像の表示方法。
  3. 前記ステップS5は、前記特徴点、特徴線及び特徴面を選択する際に、更に、
    前記元2次元画像、断面画像又は再構成2次元画像のいずれかに、前記特徴点、特徴線又は特徴面の情報をマークするステップS5-1と、
    前記元2次元画像、断面画像及び再構成2次元画像上に、前記S5-1で特定した特徴点、特徴線又は特徴面の情報を自動で表示するステップS5-2と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の3次元超音波画像の表示方法。
  4. 更に、前記元2次元画像に、前記断面画像又は前記再構成2次元画像の相対位置をマークすることを特徴とする請求項1に記載の3次元超音波画像の表示方法。
  5. 更に、前記断面画像又は前記再構成2次元画像上に、前記元2次元画像の相対位置をマークすることを特徴とする請求項1に記載の3次元超音波画像の表示方法。
  6. 前記ステップS5では、更に、前記特徴点が1つの前記断面画像上で指示又は移動した場合、前記特徴点は、特徴点が指示又は移動された前記断面画像以外の前記断面画像の対応位置、元2次元画像の対応位置又は再構成2次元画像の対応位置においても同時に指示又は移動することを特徴とする請求項1に記載の3次元超音波画像の表示方法。
  7. 前記特徴点は、マーキングポイントとして前記断面画像上にマーク可能であることを特徴とする請求項に記載の3次元超音波画像の表示方法。
  8. 前記ステップS5では、更に、前記元2次元画像、断面画像又は再構成2次元画像のいずれかにおいて特定の前記特徴点が選択されると、表示されている全ての前記元2次元画像、断面画像又は再構成2次元画像において前記特徴点が新たに選択されて表示されることを特徴とする請求項1に記載の3次元超音波画像の表示方法。
  9. 前記断面画像は、平面又は3次元曲面であることを特徴とする請求項1に記載の3次元超音波画像の表示方法。
  10. 前記ステップS3において、前記画像処理は投影又は平均のアルゴリズムを含むことを特徴とする請求項1に記載の3次元超音波画像の表示方法。
  11. ステップS3における前記再構成2次元画像は、各画素の輝度によって超音波エコー信号の強度を表し、各画素の輝度は、超音波のエコーが人体組織の相対的又は絶対的深さで発生したことを表すことを特徴とする請求項1に記載の3次元超音波画像の表示方法。
  12. 前記断面画像又は再構成2次元画像は、更に、前記元2次元画像又は前記特徴線又は特徴面の回旋情報も表示することを特徴とする請求項1に記載の3次元超音波画像の表示方法。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114503166A (zh) * 2019-12-18 2022-05-13 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 三维体数据的测量方法、测量系统、医疗器械及存储介质
CN111556255B (zh) * 2020-04-30 2021-10-01 华为技术有限公司 图像生成方法及装置
CN112818991B (zh) * 2021-02-18 2024-04-09 长江存储科技有限责任公司 图像处理方法及图像处理装置、电子设备、可读存储介质
CN114209354A (zh) * 2021-12-20 2022-03-22 深圳开立生物医疗科技股份有限公司 一种超声图像的显示方法、装置、设备及可读存储介质
CN115661285B (zh) * 2022-10-27 2023-09-22 东莘电磁科技(成都)有限公司 一种规则曲面所受天线时谐近场感应特征图像生成方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005118162A (ja) 2003-10-14 2005-05-12 Olympus Corp 超音波診断装置
JP2013500089A (ja) 2009-07-27 2013-01-07 香港ポリテクニック大学 側弯症評価のための三次元(3d)超音波撮像システム
JP2013135869A (ja) 2013-02-18 2013-07-11 Toshiba Corp 医用画像処理装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2395880B (en) * 2002-11-27 2005-02-02 Voxar Ltd Curved multi-planar reformatting of three-dimensional volume data sets
EP2353147B1 (en) * 2008-11-28 2021-05-19 Fujifilm Medical Systems U.S.A. Inc. System and method for propagation of spine labeling
RU2563158C2 (ru) * 2009-09-11 2015-09-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Усовершенствования для планарного преобразования криволинейной структуры
JP2011182075A (ja) * 2010-02-26 2011-09-15 Hitachi Consumer Electronics Co Ltd 画像処理装置
US20120245465A1 (en) * 2011-03-25 2012-09-27 Joger Hansegard Method and system for displaying intersection information on a volumetric ultrasound image
US9713508B2 (en) * 2012-04-30 2017-07-25 Christopher Schlenger Ultrasonic systems and methods for examining and treating spinal conditions
CN103417243B (zh) * 2012-05-24 2015-05-27 中慧医学成像有限公司 一种三维超声成像装置、系统和方法
KR101501518B1 (ko) * 2012-06-11 2015-03-11 삼성메디슨 주식회사 3차원(3d) 초음파 영상과 2차원(2d) 초음파 영상을 디스플레이하는 방법 및 장치
CN102688071A (zh) * 2012-06-15 2012-09-26 华东医院 超声浅表组织与器官容积扫描断层成像方法
CN104095651B (zh) * 2013-04-02 2016-01-13 中慧医学成像有限公司 三维超声成像系统
US20140140598A1 (en) * 2012-11-21 2014-05-22 General Electric Company Systems and methods for 2d and 3d image integration and synchronization
EP2961324B1 (en) * 2013-02-28 2023-01-11 Rivanna Medical, Inc. Systems and methods for ultrasound imaging
US9349220B2 (en) * 2013-03-12 2016-05-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Curve correction in volume data sets
CN106061424B (zh) * 2013-12-20 2019-04-30 皇家飞利浦有限公司 用于跟踪穿刺器械的系统和方法
CN104306021B (zh) * 2014-10-15 2016-08-24 北京理工大学 全局匹配优化的超声图像三维重建方法
CN105232084B (zh) * 2015-10-28 2017-12-12 深圳开立生物医疗科技股份有限公司 一种超声三维成像控制方法、成像方法及系统
CN109223045A (zh) * 2017-07-11 2019-01-18 中慧医学成像有限公司 一种矫形支具的调整方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005118162A (ja) 2003-10-14 2005-05-12 Olympus Corp 超音波診断装置
JP2013500089A (ja) 2009-07-27 2013-01-07 香港ポリテクニック大学 側弯症評価のための三次元(3d)超音波撮像システム
JP2013135869A (ja) 2013-02-18 2013-07-11 Toshiba Corp 医用画像処理装置

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