JP7348849B2 - Ultrasonic diagnostic device and three-dimensional image forming method - Google Patents

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本発明は、超音波診断装置及び三次元画像形成方法に関し、特に、複数のボリュームデータに基づく三次元画像の形成に関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus and a three-dimensional image forming method, and particularly to forming a three-dimensional image based on a plurality of volume data.

超音波診断装置は、生体に対して超音波を送受波することにより得られた受信情報に基づいて超音波画像を形成する装置である。超音波画像として、組織断面を表したBモード断層画像、組織を立体的に表現した三次元画像、等が知られている。例えば、三次元画像は、生体内の三次元空間から得られたボリュームデータに基づくボリュームレンダリングにより形成される。以下、動画像としての三次元画像を「4D画像」と称し、4D画像を形成及び表示する動作モードを「4Dモード」と称する。また、静止画像としての三次元画像を「3D画像」と称し、3D画像を形成及び表示する動作モードを「3Dモード」と称する。 An ultrasound diagnostic device is a device that forms ultrasound images based on received information obtained by transmitting and receiving ultrasound waves to and from a living body. B-mode tomographic images showing tissue cross sections, three-dimensional images showing tissues three-dimensionally, and the like are known as ultrasound images. For example, a three-dimensional image is formed by volume rendering based on volume data obtained from a three-dimensional space inside a living body. Hereinafter, a three-dimensional image as a moving image will be referred to as a "4D image", and an operation mode for forming and displaying a 4D image will be referred to as a "4D mode". Further, a three-dimensional image as a still image is referred to as a "3D image", and an operation mode for forming and displaying a 3D image is referred to as a "3D mode".

4Dモードにおいて、ボリュームレートが低い場合、プローブ移動時における4D画像の内容の追従性又は応答性が悪くなる。そこで、1ボリュームデータ当たりの受信ビーム本数(送受信回数といってもよい)が低減される。これによりボリュームレートが高められる。 In 4D mode, if the volume rate is low, the followability or responsiveness of the content of the 4D image during probe movement deteriorates. Therefore, the number of receiving beams (which can also be called the number of times of transmission and reception) per volume data is reduced. This increases the volume rate.

静止画像である3D画像の詳細な観察に際しては、4Dモードから3Dモードへ動作モードが切り替えられる。その際、送受信シーケンスが変更される。具体的には、1ボリュームデータ当たりの受信ビーム本数が増大される。3Dモードの実行により、4D画像を構成する各3D画像よりも精細な3D画像が表示される。しかし、4Dモードから3Dモードへの切り替え時に、送受信条件の変更に起因してタイムラグが不可避的に生じてしまう。通常、3Dモードは1スキャンにわたって実行され、その実行後、送受信が停止した状態となる。なお、4Dモードの実行中にフリーズボタンをオンした場合、4D画像を構成していた最後の3D画像が静止画像として表示される。その3D画像の解像度は低く、それは詳細な観察に適しないものである。 When observing a 3D image, which is a still image, in detail, the operation mode is switched from 4D mode to 3D mode. At that time, the transmission and reception sequence is changed. Specifically, the number of receiving beams per volume data is increased. By executing the 3D mode, a 3D image that is more detailed than each 3D image that makes up the 4D image is displayed. However, when switching from 4D mode to 3D mode, a time lag inevitably occurs due to changes in transmission and reception conditions. Normally, the 3D mode is executed for one scan, and after the execution, transmission and reception are stopped. Note that if the freeze button is turned on while the 4D mode is being executed, the last 3D image that made up the 4D image is displayed as a still image. The resolution of the 3D image is low, making it unsuitable for detailed observation.

特許文献1には、ボリュームレートを高める技術が開示されている。しかし、同文献には、フリーズ操作に連動したデータ処理については開示されていない。 Patent Document 1 discloses a technique for increasing the volume rate. However, this document does not disclose data processing linked to the freeze operation.

特開2008-79885号公報JP2008-79885A

本発明の目的は、送受信シーケンスを変更することなく、4Dモードの実行後に精細3D画像を表示できるようにすることにある。 An object of the present invention is to be able to display fine 3D images after execution of 4D mode without changing the transmission and reception sequence.

本開示に係る超音波診断装置は、4Dモードにおいて空間的にずれた関係を有するN(但しNは2以上の整数)個の2D受信ビームアレイを循環的に形成することによりボリュームデータ列を取得する送受信手段と、前記4Dモードにおいて前記ボリュームデータ列に基づいて4D画像を形成し、前記4Dモードにおいてフリーズ操作があった場合に前記ボリュームデータ列の中から選択された時間的に連なるn個(但しnは2以上N以下の整数)個のボリュームデータに基づいて精細3D画像を形成する画像形成手段と、を含むことを特徴とするものである。 The ultrasound diagnostic apparatus according to the present disclosure acquires a volume data sequence by cyclically forming N (N is an integer of 2 or more) 2D receiving beam arrays having a spatially shifted relationship in a 4D mode. a transmitting/receiving means for forming a 4D image based on the volume data string in the 4D mode, and generating n temporally consecutive images ( (where n is an integer of 2 or more and N or less) volume data, and image forming means that forms a fine 3D image based on the volume data.

本開示に係る三次元画像形成方法は、4Dモードにおいて空間的にずれた関係にあるN(但しNは2以上の整数)個の2D受信ビームアレイを循環的に形成することにより得られたボリュームデータ列を処理する方法であって、前記4Dモードにおいて前記ボリュームデータ列に基づいて時系列順で並ぶ複数の3D画像からなる4D画像を形成する工程と、前記4Dモードにおいてフリーズ操作があった場合に、前記ボリュームデータ列の中から選択された時間的に連なるn(但しnは2以上N以下の整数)個のボリュームデータに基づいて前記各3D画像よりも精細な精細3D画像を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。 The three-dimensional image forming method according to the present disclosure provides a volume that is obtained by cyclically forming N (N is an integer of 2 or more) 2D receiving beam arrays that are spatially shifted in a 4D mode. A method for processing a data string, the method comprising: forming a 4D image consisting of a plurality of 3D images arranged in chronological order based on the volume data string in the 4D mode, and a freeze operation in the 4D mode; forming a fine 3D image that is finer than each of the 3D images based on n pieces of temporally consecutive volume data selected from the volume data string (where n is an integer between 2 and N); It is characterized by including the following.

本開示によれば、送受信シーケンスを変更することなく、4Dモードの実行後に精細3D画像を表示できる。 According to the present disclosure, a fine 3D image can be displayed after execution of the 4D mode without changing the transmission/reception sequence.

実施形態に係る超音波診断装置を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment. N個の2D受信ビームアレイの循環的形成を示す図である。FIG. 3 illustrates the cyclical formation of N 2D receive beam arrays; 4D画像の形成及び精細3D画像の形成を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining formation of a 4D image and formation of a fine 3D image. ボリュームレンダリングを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing volume rendering. 4D画像形成時の補間処理を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating interpolation processing during 4D image formation. 精細3D画像形成時の補間処理を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating interpolation processing when forming a fine 3D image. 超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart showing the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus. Nを自動的に設定する方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a method for automatically setting N; 表示例を示す図である。It is a figure showing an example of a display. 変形例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a modification.

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments will be described based on the drawings.

(1)実施形態の概要
実施形態に係る超音波診断装置は、送受信手段、及び、画像形成手段を含む。送受信手段は、4Dモードにおいて、空間的にずれた関係を有するN(但しNは2以上の整数)個の2D受信ビームアレイを循環的に形成することによりボリュームデータ列を取得する。画像形成手段は、4Dモードにおいて、ボリュームデータ列に基づいて4D画像を形成し、4Dモードにおいてフリーズ操作があった場合に、ボリュームデータ列の中から選択された時間的に連なるn(但しnは2以上N以下の整数)個のボリュームデータに基づいて精細3D画像を形成する。
(1) Overview of Embodiment The ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment includes a transmitting/receiving means and an image forming means. In the 4D mode, the transmitting/receiving means acquires a volume data sequence by cyclically forming N (where N is an integer of 2 or more) 2D receiving beam arrays having a spatially shifted relationship. The image forming means forms a 4D image based on the volume data string in the 4D mode, and when a freeze operation is performed in the 4D mode, the image forming means forms a 4D image based on the volume data string. A detailed 3D image is formed based on volume data (an integer greater than or equal to 2 and less than or equal to N).

精細3D画像は、時間的に連なる複数のボリュームデータに基づいて作成される。それらのボリュームデータは、空間的にずれた関係を有する複数の2D受信ビームアレイの形成により取得されたものである。換言すれば、精細3D画像は、空間的にずれた関係を有する複数のボリュームデータに基づいて作成される。よって、精細3D画像の解像度は、4D画像を構成する個々の3D画像の解像度よりも高い。上記構成によれば、フリーズ操作後に送受信シーケンスあるいは送受信条件を変更することなく、4D画像の形成で用いたボリュームデータ列を利用して、精細3D画像を速やかに形成及び表示できる。上記構成によれば、モード切替に伴う追加的な送受信が不要となるという利点も得られる。 A fine 3D image is created based on a plurality of temporally continuous volume data. The volume data is obtained by forming multiple 2D receive beam arrays with spatially offset relationships. In other words, a fine 3D image is created based on a plurality of volume data having spatially offset relationships. Therefore, the resolution of the fine 3D image is higher than the resolution of the individual 3D images that make up the 4D image. According to the above configuration, a fine 3D image can be quickly formed and displayed using the volume data string used in forming the 4D image without changing the transmission/reception sequence or the transmission/reception conditions after the freeze operation. According to the above configuration, there is also an advantage that additional transmission and reception associated with mode switching is not required.

nをNに一致させるのが望ましいが、nが2以上であれば、上記作用効果を得られる。送受信手段には、実施形態において、プローブ、送信回路、及び、受信回路が含まれる。送受信手段に更に送受信制御部が含まれてもよい。画像形成手段は、実施形態において、プロセッサにより構成される。なお、2Dは二次元を意味し、3Dは三次元を意味し、4Dは時間を含む四次元を意味する。 It is desirable that n be equal to N, but if n is 2 or more, the above effects can be obtained. In the embodiment, the transmitting/receiving means includes a probe, a transmitting circuit, and a receiving circuit. The transmitting/receiving means may further include a transmitting/receiving control section. In the embodiment, the image forming means is constituted by a processor. Note that 2D means two dimensions, 3D means three dimensions, and 4D means four dimensions including time.

実施形態において、画像形成手段は、フリーズ状態への移行時に、最新ボリュームデータを含むN個のボリュームデータに基づいて精細3D画像を形成する。 In an embodiment, the image forming means forms a fine 3D image based on N pieces of volume data including the latest volume data when transitioning to the frozen state.

一般に、フリーズ操作の直前に、一定期間にわたって4D画像の内容が注視され、その際、プローブは静止状態となる。そのような静止状態において、最新ボリュームデータセット(最新ボリュームデータを含むN個のボリュームデータ)が取得される。それを基礎として作成される精細3D画像(最新の精細3D画像)に含まれる空間的な歪みや時間的な歪みは、通常、非常に小さい。上記構成は、フリーズ操作の直後に、検査者にとって最も関心のある且つ高品質を有する精細3D画像を表示するものである。 Generally, immediately prior to a freeze operation, the contents of the 4D image are viewed for a period of time, during which the probe remains stationary. In such a stationary state, the latest volume data set (N volume data including the latest volume data) is acquired. The spatial distortion and temporal distortion included in the fine 3D image (the latest fine 3D image) created based on this is usually very small. The above configuration displays a fine 3D image of high quality and of most interest to the examiner immediately after the freeze operation.

実施形態において、画像形成手段は、4D画像形成手段、及び、精細3D画像形成手段を含む。4D画像形成手段は、ボリュームデータ列を構成する各ボリュームデータに基づく個別的なレンダリングにより、4D画像としての3D画像列を形成する。精細3D画像形成手段は、ボリュームデータ列の中から選択されたN個のボリュームデータからなるボリュームデータセットに基づくレンダリングにより精細3D画像を形成する。 In embodiments, the image forming means includes a 4D image forming means and a fine 3D image forming means. The 4D image forming means forms a 3D image sequence as a 4D image by individual rendering based on each volume data forming the volume data sequence. The fine 3D image forming means forms a fine 3D image by rendering based on a volume data set consisting of N pieces of volume data selected from the volume data string.

精細3D画像は、4D画像を構成する各3D画像よりも、精細な画像であり、すなわち、各3D画像よりも高い解像度を有する画像である。通常、ボリュームデータ列は、リングバッファ等に格納されている。フリーズ状態において、ボリュームデータ列の中から選択するボリュームデータセットが段階的に又は連続的に変更されてもよい。すなわち、フリーズ後に、時間軸に沿って複数の精細3D画像が順次形成されてもよい。その際において時間的な分解能が問題となる場合、従来同様に、複数の通常3D画像が順次形成されてもよい。 The fine 3D image is an image that is finer than each of the 3D images that make up the 4D image, that is, it is an image that has a higher resolution than each of the 3D images. Usually, the volume data string is stored in a ring buffer or the like. In the frozen state, the volume data set selected from the volume data string may be changed stepwise or continuously. That is, after freezing, a plurality of fine 3D images may be sequentially formed along the time axis. If temporal resolution is an issue in this case, a plurality of normal 3D images may be formed sequentially, as in the past.

実施形態においては、Nに与える数値を指定するための入力手段が設けられる。一般に、Nに与える数値を大きくした方が精細3D画像の解像度を高められるが、精細3D画像に含まれる空間的な歪みや時間的な歪みが大きくなる。そこで、フリーズ操作前のプローブ静止期間に応じてNに与える数値を決定するのが望ましい。上記nに与える数値が入力手段により指定されてもよい。フリーズ後にnに与える数値が変更されてもよい。 In the embodiment, input means for specifying a numerical value to be given to N is provided. Generally, the resolution of a fine 3D image can be increased by increasing the value given to N, but the spatial distortion and temporal distortion included in the fine 3D image become larger. Therefore, it is desirable to determine the value given to N according to the probe rest period before the freeze operation. The numerical value to be given to n may be designated by input means. The value given to n may be changed after freezing.

実施形態においては、判定手段、及び、設定手段が設けられる。判定手段は、4Dモードの実行を開始する前に取得されたデータ列に基づいてプローブ静止期間を判定する。設定手段は、プローブ静止期間に基づいてNに与える数値を設定する。 In the embodiment, a determining means and a setting means are provided. The determining means determines the probe rest period based on the data string acquired before starting execution of the 4D mode. The setting means sets a numerical value to be given to N based on the probe rest period.

上記構成によれば、ユーザーに負担を生じさせずに、Nに与える数値を最適化し得る。例えば、胎児の超音波検査においては、一般に、4Dモードを用いた検査の前にBモードを用いた検査が行われる。Bモードの実行時に取得されたデータ列に基づいてプローブ静止期間を判定し得る。プローブ静止期間にボリュームレートを乗じることによりNに与える数値が設定されてもよい。 According to the above configuration, the value given to N can be optimized without causing any burden to the user. For example, in an ultrasound examination of a fetus, an examination using B mode is generally performed before an examination using 4D mode. A probe quiescent period may be determined based on data sequences acquired during B-mode execution. The value given to N may be set by multiplying the probe rest period by the volume rate.

実施形態においては、N個の2D受信ビームアレイには、第1の2D受信ビームアレイ、第2の2D受信ビームアレイ、第3の2D受信ビームアレイ、及び、第4の2D受信ビームアレイ、を含む。第2の2D受信ビームアレイは、第1の2D受信ビームアレイに対して第1走査方向にずれている。第3の2D受信ビームアレイは、第1の2D受信ビームアレイに対して第1走査方向に交差する第2走査方向にずれている。第4の2D受信ビームアレイは、第1の2D受信ビームアレイに対して第1走査方向及び第2走査方向にずれている。第1走査方向の受信ビームピッチの方が第2走査方向の受信ビームピッチよりも大きい場合、2D受信ビームアレイをシフトさせる方向として、第1走査方向が優先的に選択されてもよい。 In an embodiment, the N 2D receive beam arrays include a first 2D receive beam array, a second 2D receive beam array, a third 2D receive beam array, and a fourth 2D receive beam array. include. The second 2D receive beam array is offset in the first scanning direction with respect to the first 2D receive beam array. The third 2D receive beam array is offset in a second scan direction intersecting the first scan direction with respect to the first 2D receive beam array. The fourth 2D receive beam array is offset in the first scan direction and the second scan direction with respect to the first 2D receive beam array. When the reception beam pitch in the first scanning direction is larger than the reception beam pitch in the second scanning direction, the first scanning direction may be preferentially selected as the direction in which the 2D reception beam array is shifted.

実施形態においては、精細3D画像の表示に際してnに与えられた数値を表示する表示処理手段が設けられる。この構成によれば、精細3D画像の観察時に、精細3D画像の形成条件を確認できる。nがNとは異なる場合、Nに与えられた数値が更に表示されてもよい。 In the embodiment, display processing means is provided for displaying the numerical value given to n when displaying the fine 3D image. According to this configuration, the conditions for forming a fine 3D image can be checked when observing the fine 3D image. If n is different from N, the numerical value given to N may also be displayed.

実施形態に係る三次元画像形成方法は、4Dモードにおいて空間的にずれた関係にあるN(但しNは2以上の整数)個の2D受信ビームアレイを循環的に形成することにより得られたボリュームデータ列を処理する方法である。当該方法は、第1工程、及び、第2工程を含む。第1工程では、4Dモードにおいてボリュームデータ列に基づいて時系列順で並ぶ複数の3D画像からなる4D画像が形成される。第2工程では、4Dモードにおいてフリーズ操作があった場合に、ボリュームデータ列の中から選択された時間的に連なるn(但しnは2以上且つN以下の整数)個のボリュームデータに基づいて各3D画像よりも精細な精細3D画像が形成される。 The three-dimensional image forming method according to the embodiment includes a volume obtained by cyclically forming N (N is an integer of 2 or more) 2D receiving beam arrays that are spatially shifted in a 4D mode. It is a method of processing data columns. The method includes a first step and a second step. In the first step, a 4D image consisting of a plurality of 3D images arranged in chronological order is formed in 4D mode based on the volume data sequence. In the second step, when a freeze operation is performed in the 4D mode, each volume data is A fine 3D image that is finer than a 3D image is formed.

上記方法は、ハードウエアの機能として又はソフトウエアの機能として実現され得る。後者の場合、上記方法を実行するためのプログラムが、ネットワークを介して又は可搬型記憶媒体を介して、情報処理装置へインストールされる。情報処理装置の概念には、コンピュータ、超音波診断装置、画像処理装置、等が含まれる。 The above method can be implemented as a hardware function or as a software function. In the latter case, a program for executing the above method is installed in the information processing device via a network or via a portable storage medium. The concept of an information processing device includes a computer, an ultrasonic diagnostic device, an image processing device, and the like.

(2)実施形態の詳細
図1には、実施形態に係る超音波診断装置がブロック図として示されている。この超音波診断装置は、病院等の医療機関に設置され、生体に対して超音波を送受波することにより、超音波画像を形成する装置である。診断対象となる臓器は、例えば、母体内の胎児である。他の診断対象として、肝臓、腎臓、乳房、等があげられる。超音波診断装置は、多数の動作モードを備えている。図1には、その中で、Bモード及び4Dモードに関連する構成が示されている。
(2) Details of Embodiment FIG. 1 shows an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment as a block diagram. This ultrasonic diagnostic apparatus is installed in a medical institution such as a hospital, and forms an ultrasonic image by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a living body. The organ to be diagnosed is, for example, a fetus within the mother's body. Other diagnostic targets include the liver, kidneys, breasts, etc. Ultrasonic diagnostic equipment has many operating modes. FIG. 1 shows configurations related to B mode and 4D mode.

Bモードは、組織断面を表す断層画像を形成及び表示するモードである。動画像としてのリアルタイム断層画像は、時間軸上に並ぶ複数の断層画像により構成される。それらの断層画像を形成するために、超音波ビームの一次元走査が繰り返し実行される。1回の超音波ビーム一次元走査で1つのビーム走査面が形成される。ビーム走査面は二次元データ取込み領域である。Bモードの実行過程において、送受信を停止させるフリーズ操作が行われると、静止画像としての断層画像が表示される。 B mode is a mode for forming and displaying a tomographic image representing a tissue cross section. A real-time tomographic image as a moving image is composed of a plurality of tomographic images arranged on the time axis. To form these tomographic images, one-dimensional scanning of the ultrasound beam is repeatedly performed. One beam scanning plane is formed by one one-dimensional scanning of the ultrasonic beam. The beam scan plane is a two-dimensional data acquisition area. In the process of executing B mode, when a freeze operation is performed to stop transmission and reception, a tomographic image is displayed as a still image.

4Dモードは、動画像としての三次元画像(4D画像)を形成及び表示するモードである。4D画像は、時間軸上に並ぶ複数の3D画像により構成される。それらの3D画像を形成するために、超音波ビームの二次元走査が繰り返し実行される。1回の超音波ビーム二次元走査で1つの三次元データ取込み領域が形成される。4Dモードにおいては、通常、ボリュームレートが高められる。換言すれば、1つのボリュームデータの取得に際して形成される受信ビームの本数が削減される。 The 4D mode is a mode for forming and displaying a three-dimensional image (4D image) as a moving image. A 4D image is composed of a plurality of 3D images arranged on the time axis. To form these 3D images, two-dimensional scanning of the ultrasound beam is performed repeatedly. One three-dimensional data acquisition area is formed by one two-dimensional ultrasound beam scan. In 4D mode, the volume rate is typically increased. In other words, the number of receiving beams formed when acquiring one piece of volume data is reduced.

後に詳述するように、実施形態においては、4Dモードの実行過程において、フリーズ操作が行われると、それまでに得られたボリュームデータ列に基づいて、静止画像としての精細3D画像が形成及び表示される。精細3D画像は、4D画像を構成する個々の通常3D画像よりも、相対的に見て、高い解像度を有する画像である。 As will be described in detail later, in the embodiment, when a freeze operation is performed during the execution process of the 4D mode, a fine 3D image is formed and displayed as a still image based on the volume data sequence obtained so far. be done. A fine 3D image is an image that has a relatively higher resolution than the individual regular 3D images that make up the 4D image.

図1において、3Dプローブ10は、二次元振動素子アレイを有している。二次元振動素子アレイにより超音波ビームが二次元走査される。図1においては、第1走査方向がθ方向であり、第2走査方向がφ方向である。深さ方向がr方向である。3Dプローブ10は、検査者により保持され、3Dプローブ10の送受波面が生体表面に当接される。 In FIG. 1, a 3D probe 10 has a two-dimensional vibrating element array. The ultrasonic beam is two-dimensionally scanned by the two-dimensional transducer array. In FIG. 1, the first scanning direction is the θ direction, and the second scanning direction is the φ direction. The depth direction is the r direction. The 3D probe 10 is held by the examiner, and the wave transmitting/receiving surface of the 3D probe 10 is brought into contact with the surface of the living body.

超音波ビームの走査に際しては、各種の電子走査方式を採用し得る。電子走査方式として、電子セクタ走査方式、電子リニア走査方式、等が知られている。例えば、第1走査方向及び第2走査方向に両方に電子セクタ走査方式を適用した場合、図1に示されるように、角錐状の三次元データ取込み領域12が形成される。超音波ビームの二次元電子走査を繰り返し行うことにより、三次元データ取込み領域12から複数のボリュームデータが順次取得される。それらはボリュームデータ列を構成する。 When scanning the ultrasonic beam, various electronic scanning methods can be employed. As electronic scanning methods, electronic sector scanning methods, electronic linear scanning methods, etc. are known. For example, when the electronic sector scanning method is applied to both the first scanning direction and the second scanning direction, a pyramid-shaped three-dimensional data acquisition area 12 is formed as shown in FIG. By repeatedly performing two-dimensional electronic scanning of the ultrasound beam, a plurality of volume data are sequentially acquired from the three-dimensional data acquisition area 12. They constitute a volume data sequence.

ボリュームデータの取得に際してはパラレル受信技術が利用される。それは、1つの送信ビーム14当たり、複数の受信ビームからなる受信ビーム群16を同時に形成するものである。例えば、4つの受信ビーム又は16個の受信ビームが同時に形成される。これにより、ボリュームレートを上げることが可能となる。 Parallel reception technology is used to obtain volume data. That is, a receive beam group 16 consisting of a plurality of receive beams is simultaneously formed for one transmit beam 14. For example, 4 receive beams or 16 receive beams are formed simultaneously. This makes it possible to increase the volume rate.

一次元振動素子アレイを機械的に走査することにより三次元データ取込み領域12が形成されてもよい。例えば、円筒形状の送受波面を有する3Dプローブにおいて、第1走査方向(長軸方向、円弧方向)において電子コンベックス走査を適用し、第2走査方向(短軸方向)において電子リニア走査を適用してもよい。体腔内挿入型3Dプローブが利用されてもよい。 The three-dimensional data acquisition region 12 may be formed by mechanically scanning a one-dimensional transducer array. For example, in a 3D probe having a cylindrical transmitting/receiving wave surface, electronic convex scanning is applied in the first scanning direction (long axis direction, circular arc direction), and electronic linear scanning is applied in the second scanning direction (short axis direction). Good too. A 3D probe inserted into a body cavity may also be utilized.

送信回路17は、送信ビームフォーマーとして機能する電子回路である。送信回路17は、送信時において、二次元振動素子アレイに対して複数の送信信号を供給する。これにより二次元振動素子アレイから生体内へ超音波が放射され、送信ビームが形成される。受信回路18は、受信ビームフォーマーとして機能する電子回路である。受信時において、生体内からの反射が二次元振動素子アレイにて受波されると、そこから受信回路18へ複数の受信信号が出力される。受信回路18において、複数の受信信号が遅延加算され、これによりビームデータが生成される。パラレル受信技術を利用する場合、1回の送受信当たり複数のビームデータが生成される。 The transmitting circuit 17 is an electronic circuit that functions as a transmitting beamformer. The transmission circuit 17 supplies a plurality of transmission signals to the two-dimensional transducer array during transmission. As a result, ultrasonic waves are emitted from the two-dimensional transducer array into the living body, and a transmission beam is formed. The receiving circuit 18 is an electronic circuit that functions as a receiving beamformer. During reception, when the reflection from within the living body is received by the two-dimensional transducer array, a plurality of reception signals are outputted from there to the reception circuit 18. In the receiving circuit 18, a plurality of received signals are delayed and added, thereby generating beam data. When using parallel reception technology, multiple pieces of beam data are generated per transmission/reception.

一般に、1つのボリュームデータは複数のフレームデータにより構成され、1つのフレームデータは複数のビームデータにより構成される。1つのビームデータは深さ方向に並ぶ複数のエコーデータにより構成される。3Dプローブ内に送信ビームフォーマー及び複数の受信サブビームフォーマーを設けてもよい。その場合には、受信回路18はメインビームフォーマーとして機能する。Bモードにおいても3Dプローブ10を使用し得る。その場合、3Dプローブ10において、超音波ビームの一次元走査が繰り返し実行される。これにより、ビーム走査面が繰り返し形成される。 Generally, one volume data is made up of a plurality of frame data, and one frame data is made up of a plurality of beam data. One beam data is composed of a plurality of echo data arranged in the depth direction. A transmit beamformer and multiple receive sub-beamformers may be provided within the 3D probe. In that case, the receiving circuit 18 functions as a main beamformer. The 3D probe 10 can also be used in B mode. In that case, one-dimensional scanning of the ultrasound beam is repeatedly performed in the 3D probe 10. As a result, a beam scanning surface is repeatedly formed.

送信回路17及び受信回路18の動作は送受信制御部20により制御される。送受信制御部20の動作は主制御部22により制御される。実施形態においては、4Dモードにおいて、送受信制御部20の制御の下、特定のサブシーケンスが繰り返し実行される。サブシーケンスの1回の実行当たり、空間的にずれた関係を有するN個の2D受信ビームアレイが形成される。これについては後に詳述する。Nは2以上の整数であり、実施形態において、Nは4である。なお、空間的にずれた関係は、受信ビームの重なり合いが生じない関係を意味する。 The operations of the transmitter circuit 17 and the receiver circuit 18 are controlled by a transmitter/receiver controller 20 . The operation of the transmission/reception control section 20 is controlled by the main control section 22. In the embodiment, a specific subsequence is repeatedly executed under the control of the transmission/reception control unit 20 in the 4D mode. Per execution of the subsequence, N 2D receive beam arrays with spatially offset relationships are formed. This will be explained in detail later. N is an integer greater than or equal to 2, and in an embodiment, N is 4. Note that the spatially shifted relationship means a relationship in which the receiving beams do not overlap.

図1に示されている構成例では、受信回路18の後段に、シネメモリ24が設けられている。シネメモリ24は、4Dモードにおいて、各時刻において取得されたボリュームデータを一時的に格納するリングバッファである。シネメモリ24には、一定時間にわたるボリュームデータ列が格納される。シネメモリ24における書き込み単位は、エコーデータ、ビームデータ、フレームデータ又はボリュームデータである。シネメモリ24からの読み出し過程で又は読み出し後に、各エコーデータに対して座標変換が適用される。例えば、rθφ座標系からxyz座標系への変換が実行される。シネメモリ24への書き込み過程で座標変換が実行されてもよい。 In the configuration example shown in FIG. 1, a cine memory 24 is provided after the receiving circuit 18. The cine memory 24 is a ring buffer that temporarily stores volume data acquired at each time in the 4D mode. The cine memory 24 stores a volume data sequence over a certain period of time. The unit of writing in the cine memory 24 is echo data, beam data, frame data, or volume data. During or after reading from the cine memory 24, a coordinate transformation is applied to each echo data. For example, a conversion from an rθφ coordinate system to an xyz coordinate system is performed. Coordinate transformation may be performed during the writing process to the cine memory 24.

なお、Bモードにおいて、シネメモリ24には、一定時間にわたる複数のフレームデータが格納される。4Dモード用のシネメモリとBモード用のシネメモリとが別々に設けられてもよい。実施形態においては、受信回路18と複数の画像形成部28,30,34との間にシネメモリ24が設けられているが、複数の画像形成部28,30,34に対して並列的にシネメモリ24が設けられてもよい。 Note that in the B mode, the cine memory 24 stores a plurality of frame data over a certain period of time. A cine memory for 4D mode and a cine memory for B mode may be provided separately. In the embodiment, the cine memory 24 is provided between the receiving circuit 18 and the plurality of image forming sections 28, 30, 34, but the cine memory 24 is provided in parallel with the plurality of image forming sections 28, 30, 34. may be provided.

断層画像形成部28は、Bモードにおいて、シネメモリ24から読み出された時系列順の複数のフレームデータ(複数の受信フレームデータ)に基づいて、複数の断層画像データ(複数の表示フレームデータ)を生成するものである。それらの断層画像データが表示処理部36へ送られる。断層画像形成部28として、デジタルスキャンコンバータ(DSC)を設けてもよい。断層画像形成部28において、ボリュームデータから切り出された面データに基づいて、断層画像データが形成されてもよい。後述するように、N個のボリュームデータからなるボリュームデータセットから切り出された面データに基づいて、断層画像データが形成されてもよい。時系列順の複数の断層画像データは表示処理部36を介して表示器37に送られる。Bモードにおいて、表示器37には、複数の断層画像データに基づいて、リアルタイム断層画像が動画像として表示される。 In the B mode, the tomographic image forming unit 28 generates a plurality of tomographic image data (a plurality of display frame data) based on a plurality of chronologically ordered frame data (a plurality of received frame data) read out from the cine memory 24. It is something that generates. These tomographic image data are sent to the display processing section 36. A digital scan converter (DSC) may be provided as the tomographic image forming section 28. In the tomographic image forming unit 28, tomographic image data may be formed based on surface data cut out from the volume data. As described later, tomographic image data may be formed based on surface data cut out from a volume data set consisting of N pieces of volume data. The plurality of tomographic image data in chronological order are sent to the display 37 via the display processing section 36. In the B mode, a real-time tomographic image is displayed as a moving image on the display 37 based on a plurality of tomographic image data.

4D画像形成部30は、4Dモードにおいて、シネメモリ24から順次読み出される複数のボリュームデータに基づいて、複数の3D画像データを形成するものである。具体的には、個々のボリュームデータに基づくボリュームレンダリングにより3D画像データが形成される。時系列順で並ぶ複数の3D画像データにより、4D画像データが構成される。ボリュームレンダリングに代えてサーフェイスレンダリング等の他の三次元画像処理方法が適用されてもよい。4D画像形成部30において生成された複数の3D画像データが、表示処理部36を介して、表示器37に送られる。表示器37には、時系列順の複数の3D画像データに基づいて、4D画像が動画像として表示される。 The 4D image forming unit 30 forms a plurality of 3D image data based on a plurality of volume data sequentially read from the cine memory 24 in the 4D mode. Specifically, 3D image data is formed by volume rendering based on individual volume data. 4D image data is composed of a plurality of pieces of 3D image data arranged in chronological order. Other three-dimensional image processing methods such as surface rendering may be applied instead of volume rendering. A plurality of 3D image data generated in the 4D image forming section 30 is sent to the display device 37 via the display processing section 36. A 4D image is displayed as a moving image on the display 37 based on a plurality of 3D image data in chronological order.

精細3D画像形成部は、4Dモードにおいてフリーズ操作があった場合に、精細3D画像データを形成するものである。具体的には、精細3D画像形成部は、シネメモリに格納された時間的に連なるN個のボリュームデータに対するボリュームレンダリングにより精細3D画像データを形成する。N個のボリュームデータは、空間的にずれた関係を有するN個の2D受信ビームアレイの形成により取得されたものであり、端的に言えば、N個のボリュームデータは、時間的にずれた関係にあると同時に、空間的にずれた関係にある。それらの全体をボリュームレンダリングの対象とすることにより、通常の3D画像データよりも高い解像度をもった精細3D画像データを生成することが可能となる。精細3D画像データは、表示処理部36を介して、表示器37へ送られる。表示器37には、精細3D画像が静止画像として表示される。 The fine 3D image forming section forms fine 3D image data when a freeze operation is performed in 4D mode. Specifically, the fine 3D image forming unit forms fine 3D image data by volume rendering on N pieces of temporally consecutive volume data stored in the cine memory. The N volume data are obtained by forming N 2D receive beam arrays that have a spatially shifted relationship.Simply put, the N volume data have a temporally shifted relationship. At the same time, they are in a spatially shifted relationship. By subjecting all of them to volume rendering, it is possible to generate fine 3D image data with a higher resolution than normal 3D image data. The fine 3D image data is sent to the display 37 via the display processing section 36. The fine 3D image is displayed on the display 37 as a still image.

フリーズ操作の時点で、送受信が停止し、シネメモリ24への新たなデータの書き込みが停止する。フリーズ操作後に、最初に、最新ボリュームデータセットに基づく最新の精細3D画像が表示される。最新ボリュームデータセットは、最後に取得された最新ボリュームデータを含む、時間的に連なるN個のボリュームデータにより構成される。その後、シネメモリ上のボリュームデータ列からのボリュームデータセット読み出し時相を過去に遡らせることにより、時間軸上に沿って精細3D画像を順次表示させることも可能である。プローブ移動過程で取得されたボリュームデータセットには、通常、多くの時間的な歪み及び空間的な歪みが含まれる。よって、そのような場合には、精細3D画像に代えて、4D画像を構成していた通常の3D画像を表示するようにしてもよい。 At the time of the freeze operation, transmission and reception stop, and writing of new data to the cine memory 24 stops. After the freeze operation, first the latest definition 3D image based on the latest volume data set is displayed. The latest volume data set is composed of N pieces of volume data consecutive in time, including the latest volume data acquired last. Thereafter, by retracing the time phase of reading the volume data set from the volume data string on the cine memory, it is also possible to sequentially display fine 3D images along the time axis. Volume data sets acquired during the probe movement process typically contain many temporal and spatial distortions. Therefore, in such a case, a normal 3D image forming the 4D image may be displayed instead of the fine 3D image.

シネメモリ24と精細3D画像との間に合成部32を設けてもよい。合成部32は、N個のボリュームデータを空間的に合成し、合成ボリュームデータを生成するものである。シネメモリ24上のN個のボリュームデータを並列的に参照し得る場合には、合成部32を設ける必要はない。 A compositing section 32 may be provided between the cine memory 24 and the fine 3D image. The combining unit 32 spatially combines N pieces of volume data to generate combined volume data. If N volume data on the cine memory 24 can be referenced in parallel, there is no need to provide the combining section 32.

主制御部22は、図1に示されている各要素を制御するものである。主制御部22には操作パネル38が接続されている。操作パネル38は入力デバイスであり、それにはスイッチ、ボタン、トラックボール、キーボード等が含まれる。操作パネル38には、フリーズスイッチも設けられている。操作パネル38を利用して、上記N(及び後述するn)に与える数値がユーザーにより指定される。なお、表示器37は、液晶表示器、有機EL表示器等により構成される。 The main control unit 22 controls each element shown in FIG. An operation panel 38 is connected to the main control section 22 . The operation panel 38 is an input device that includes switches, buttons, trackballs, keyboards, and the like. The operation panel 38 is also provided with a freeze switch. Using the operation panel 38, the user specifies a numerical value to be given to N (and n, which will be described later). Note that the display 37 is composed of a liquid crystal display, an organic EL display, or the like.

符号40で示される部分は、プロセッサにより構成される。プロセッサは、例えば、プログラムを実行するCPUである。プロセッサが複数のデバイスにより構成されてもよい。シネメモリ24は、例えば、半導体メモリにより構成される。 A portion indicated by the reference numeral 40 is constituted by a processor. The processor is, for example, a CPU that executes a program. A processor may be composed of multiple devices. The cine memory 24 is composed of, for example, a semiconductor memory.

図2には、4Dモードにおけるサブシーケンス39が示されている。送受信シーケンスは、サブシーケンス39の繰り返しに相当する。実施形態においては、1回のサブシーケンス39の実行により、4つの2D受信ビームアレイ40,42,44,46が順次形成される。それらは空間的にずれた関係を有する。 In FIG. 2 a subsequence 39 in 4D mode is shown. The transmission and reception sequence corresponds to the repetition of subsequence 39. In the embodiment, one execution of subsequence 39 sequentially forms four 2D receive beam arrays 40, 42, 44, 46. They have a spatially offset relationship.

具体的に説明する。第1の2D受信ビームアレイ40は、θ方向及びφ方向に並ぶ複数の受信ビーム48により構成される。θ方向のピッチがΔθであり、φ方向のピッチがΔφである。グリッド54は、第1の2D受信ビームアレイ40を構成する複数の受信ビームの配列を示している。第1の2D受信ビームアレイ40は、複数回の送受信により生成される。その過程で、1つの送信ビーム50A当たり、例えば、16個の受信ビーム52Aが同時に形成される。図示の例では、二次元配列された16個の受信ビーム52Aが同時に形成される。一次元配列された複数の受信ビームが同時に形成されてもよい。1個の送信ビーム50Aに対して4個の受信ビームが形成されてもよい。 I will explain in detail. The first 2D receiving beam array 40 is composed of a plurality of receiving beams 48 arranged in the θ direction and the φ direction. The pitch in the θ direction is Δθ, and the pitch in the φ direction is Δφ. Grid 54 shows the arrangement of a plurality of receive beams that make up first 2D receive beam array 40 . The first 2D receive beam array 40 is generated by multiple times of transmission and reception. In the process, for example, 16 receive beams 52A are simultaneously formed for each transmit beam 50A. In the illustrated example, 16 two-dimensionally arranged receiving beams 52A are formed simultaneously. A plurality of one-dimensionally arranged receive beams may be formed simultaneously. Four reception beams may be formed for one transmission beam 50A.

第2の2D受信ビームアレイ42は、θ方向及びφ方向に並ぶ複数の受信ビーム56により構成される。第2の2D受信ビームアレイ42における受信ビーム配列は、第1の2D受信ビームアレイ40の配列(グリッド54を参照)と同じであるが、互いにθ方向にΔθ1だけずれている。2つの配列は、φ方向において一致している。Δθ1は例えばΔθ/2である。第2の2D受信ビームアレイ42の生成過程においても、1個の送信ビーム50B当たり16個の受信ビーム52Bが同時に形成される。 The second 2D receiving beam array 42 is composed of a plurality of receiving beams 56 arranged in the θ direction and the φ direction. The receive beam array in the second 2D receive beam array 42 is the same as the array in the first 2D receive beam array 40 (see grid 54), but is shifted from each other by Δθ1 in the θ direction. The two arrays match in the φ direction. For example, Δθ1 is Δθ/2. Also in the process of generating the second 2D receive beam array 42, 16 receive beams 52B are simultaneously formed for each transmit beam 50B.

第3の2D受信ビームアレイ44は、θ方向及びφ方向に並ぶ複数の受信ビーム58により構成される。第3の2D受信ビームアレイ44における受信ビーム配列は、第1の2D受信ビームアレイ40の配列(グリッド54を参照)と同じであるが、互いにφ方向にΔφ1だけずれている。2つの配列は、θ方向において一致している。Δφ1は例えばΔφ/2である。第3の2D受信ビームアレイ44の生成過程においても、1個の送信ビーム50C当たり16個の受信ビーム52Cが同時に形成される。 The third 2D receiving beam array 44 is composed of a plurality of receiving beams 58 arranged in the θ direction and the φ direction. The receive beam array in the third 2D receive beam array 44 is the same as the array in the first 2D receive beam array 40 (see grid 54), but is shifted from each other by Δφ1 in the φ direction. The two arrays match in the θ direction. For example, Δφ1 is Δφ/2. Also in the process of generating the third 2D receive beam array 44, 16 receive beams 52C are simultaneously formed for each transmit beam 50C.

第4の2D受信ビームアレイ46は、θ方向及びφ方向に並ぶ複数の受信ビーム60により構成される。第4の2D受信ビームアレイ46における受信ビーム配列は、第1の2D受信ビームアレイ40の配列(グリッド54を参照)と同じであるが、互いにθ方向にΔθ1だけずれており、且つ、互いにφ方向においてΔφ1だけずれている。第4の2D受信ビームアレイ46の生成過程においても、1個の送信ビーム50D当たり16個の受信ビーム52Dが同時に形成される。 The fourth 2D receiving beam array 46 is composed of a plurality of receiving beams 60 arranged in the θ direction and the φ direction. The receive beam array in the fourth 2D receive beam array 46 is the same as the array in the first 2D receive beam array 40 (see grid 54), but they are shifted from each other by Δθ1 in the θ direction, and are φ It is shifted by Δφ1 in the direction. Also in the process of generating the fourth 2D receive beam array 46, 16 receive beams 52D are simultaneously formed for each transmit beam 50D.

4つの2D受信ビームアレイ40,42,44,46を空間的に合成することにより、合成ビームアレイ62が構成される。合成ビームアレイ62は、個々の2D受信ビームアレイ40,42,44,46に対して、4倍のビーム密度を有する。合成ビームアレイ62は、上記ボリュームデータセットに相当するものである。 A composite beam array 62 is constructed by spatially combining the four 2D receive beam arrays 40, 42, 44, and 46. Combined beam array 62 has four times the beam density relative to the individual 2D receive beam arrays 40, 42, 44, 46. The composite beam array 62 corresponds to the volume data set described above.

図3には、4Dモードにおけるシネメモリ24の記憶内容が示されている。tは時間軸を示している。ボリュームデータ列67は、最新ボリュームデータCmを先頭とする複数のボリュームデータにより構成される。ここで、ボリュームデータAmは、m番目の第1の2D受信ビームアレイの形成により取得されたものである。ボリュームデータBmは、m番目の第2の2D受信ビームアレイの形成により取得されたものである。ボリュームデータCmは、m番目の第3の2D受信ビームアレイの形成により取得されたものである。ボリュームデータDm-1は、m-1番目の第4の2D受信ビームアレイの形成により取得されたものである。 FIG. 3 shows the stored contents of the cine memory 24 in the 4D mode. t indicates the time axis. The volume data string 67 is composed of a plurality of volume data starting with the latest volume data Cm. Here, the volume data Am is obtained by forming the m-th first 2D receiving beam array. The volume data Bm is obtained by forming the mth second 2D receive beam array. The volume data Cm is obtained by forming the mth third 2D receive beam array. Volume data Dm-1 is obtained by forming the m-1th fourth 2D receive beam array.

4Dモードにおいては、個々のボリュームデータごとに1つの3D画像66が形成され、それらの連続的な表示により動画像としての4D画像が構成される。4Dモードにおいてフリーズ操作がなされると、その時点で送受信が停止し、シネメモリ24への新たなボリュームデータの書き込みが行われなくなる。フリーズ操作の時点で、4つのボリュームデータDm-1,Am,Bm,Cmつまり最新ボリュームデータセット68が読み出され、それらに基づくボリュームレンダリングにより精細3D画像70が形成される。それが静止画像として表示される。通常、フリーズ操作の直前において4D画像が検査者によって注視され、その状態では3Dプローブが静止状態又はそれに近い状態となる。例えば、符号71で示す期間においては、3Dプローブが静止しているとみなせる。精細3D画像は、そのような期間において取得された時間的に連なる複数のボリュームデータに基づいて作成される。 In the 4D mode, one 3D image 66 is formed for each volume data, and a 4D image as a moving image is constructed by continuously displaying them. When a freeze operation is performed in the 4D mode, transmission and reception are stopped at that point, and new volume data is no longer written to the cine memory 24. At the time of the freeze operation, four volume data Dm-1, Am, Bm, Cm, ie, the latest volume data set 68, are read out, and a fine 3D image 70 is formed by volume rendering based on them. It will be displayed as a still image. Usually, the 4D image is gazed at by the examiner just before the freeze operation, and in that state the 3D probe is in a stationary state or a state close to it. For example, during the period indicated by the reference numeral 71, the 3D probe can be considered to be stationary. A fine 3D image is created based on a plurality of temporally consecutive volume data acquired during such a period.

フリーズ操作の直後においては、最新ボリュームデータセットに基づいて精細4D画像が作成され、それが表示される。その後、必要に応じて、読み出し対象となるボリュームデータセットが変更される。例えば、1単位前のボリュームデータセット68Aに基づいて精細3D画像が形成され、2単位前のボリュームデータセット68Bに基づいて精細3D画像が形成される。ユーザーの選択により、精細3D画像に代えて通常の3D画像が再生されてもよい。 Immediately after the freeze operation, a fine 4D image is created based on the latest volume data set and displayed. Thereafter, the volume data set to be read is changed as necessary. For example, a fine 3D image is formed based on the volume data set 68A of one unit before, and a fine 3D image is formed based on the volume data set 68B of two units before. At the user's selection, a normal 3D image may be played instead of the fine 3D image.

図4には、ボリュームレンダリングが模式的に示されている。ボリュームデータ72に対して複数の視線が設定され、個々の視線ごとに画素値が演算される。各画素値がスクリーン78上に投影される。図4においては、視点74から出る1つの視線R1が示されている。ボリュームデータ72内において視線R1上に複数のサンプル点が設定される。個々のサンプル点ごとに、周囲の複数のエコー値を参照することにより、補間値が演算される。視線R1ごとに、先頭の補間値Q1から最終の補間値Qiまでの複数の補間値の全部又は一部を用いて、視線R1に対応する画素P1の画素値が演算される。ボリュームデータ72内に三次元関心領域が設定される場合にはその三次元関心領域の内部に対してボリュームレンダリングが適用される。 FIG. 4 schematically shows volume rendering. A plurality of lines of sight are set for the volume data 72, and pixel values are calculated for each line of sight. Each pixel value is projected onto screen 78. In FIG. 4, one line of sight R1 emerging from the viewpoint 74 is shown. A plurality of sample points are set within the volume data 72 on the line of sight R1. An interpolated value is calculated for each sample point by referring to a plurality of surrounding echo values. For each line of sight R1, the pixel value of the pixel P1 corresponding to the line of sight R1 is calculated using all or part of a plurality of interpolated values from the first interpolated value Q1 to the last interpolated value Qi. When a three-dimensional region of interest is set within the volume data 72, volume rendering is applied to the inside of the three-dimensional region of interest.

図5及び図6には、補間値の演算が模式的に示されている。実際には、三次元空間において補間値が演算されるが、図5及び図6には二次元空間における補間値の演算が示されている。図5には、通常の3D画像を形成する場合における補間値の演算が示されている。符号48aは、エコー値を示している。図6には、精細3D画像を形成する場合における補間値の演算が示されている。符号48a,56a,58a,60aは、4つの2D受信ビームアレイの形成により生成された4つのエコー値を示している。 5 and 6 schematically show calculation of interpolated values. In reality, interpolated values are calculated in a three-dimensional space, but FIGS. 5 and 6 show the calculation of interpolated values in a two-dimensional space. FIG. 5 shows calculation of interpolation values when forming a normal 3D image. Reference numeral 48a indicates an echo value. FIG. 6 shows the calculation of interpolation values when forming a fine 3D image. Numerals 48a, 56a, 58a, and 60a indicate four echo values generated by forming four 2D receive beam arrays.

図5において、補間値Q3は、その周囲にあるエコー値A1,B1,C1,D1に基づく線形補間演算により求められる。図6において、補間値Q3は、その周囲にあるエコー値A2,B2,C2,D2に基づく線形補間演算により求められる。図6に示したボリュームデータにおけるデータ密度は、図5に示したボリュームデータにおけるデータ密度よりも高い。よって、実施形態によれば、高い解像度をもった精細3D画像を形成できる。 In FIG. 5, the interpolated value Q3 is obtained by linear interpolation calculation based on the surrounding echo values A1, B1, C1, and D1. In FIG. 6, the interpolated value Q3 is obtained by linear interpolation calculation based on the surrounding echo values A2, B2, C2, and D2. The data density in the volume data shown in FIG. 6 is higher than the data density in the volume data shown in FIG. Therefore, according to the embodiment, a detailed 3D image with high resolution can be formed.

図7には、4Dモードにおける動作例が示されている。図7は、実施形態に係る三次元画像形成方法を示すものでもある。S10では、Nが設定される。例えば、検査者によりNに与える数値が指定される。Nは2以上の整数である。フリーズ操作直前のプローブ静止期間に応じてNに与える数値を選択するのが望ましい。 FIG. 7 shows an example of operation in 4D mode. FIG. 7 also shows a three-dimensional image forming method according to the embodiment. In S10, N is set. For example, a numerical value to be given to N is specified by the inspector. N is an integer of 2 or more. It is desirable to select the value given to N depending on the probe rest period immediately before the freeze operation.

S12ではカウンタkが初期化される。S14では、第k受信ビームアレイが形成される。これにより1つのボリュームデータが取得される。S16では、フリーズ操作があったか否かが判定される。フリーズ操作がなかったと判定された場合、S18において、現在のボリュームデータつまり最新ボリュームデータに基づくボリュームレンダリングが実行される。これにより3D画像が生成され、それがS20で表示される。複数の3D画像の連続表示により4D画像が表示される。 In S12, a counter k is initialized. In S14, a k-th receive beam array is formed. As a result, one piece of volume data is acquired. In S16, it is determined whether a freeze operation has been performed. If it is determined that there has been no freeze operation, volume rendering is performed in S18 based on the current volume data, that is, the latest volume data. This generates a 3D image, which is displayed in S20. A 4D image is displayed by sequentially displaying a plurality of 3D images.

S22では、kがNに到達したか否かが判定される。kがNに到達していない場合、S24において、kに1が加算されて、新たなkが設定される。その後、S14以降の工程が再び実行される。S22において、kがNに到達したと判定された場合、S12においてkが初期化され、その後、S14以降の工程が再び実行される。 In S22, it is determined whether k has reached N. If k has not reached N, 1 is added to k and a new k is set in S24. After that, the steps after S14 are executed again. If it is determined in S22 that k has reached N, k is initialized in S12, and then the steps from S14 onwards are executed again.

S16において、フリーズ操作があったと判定された場合、S26において、最新のボリュームデータを含むN個のボリュームデータからなる最新ボリュームデータセットに基づいてボリュームレンダリングが実行され、これにより精細3D画像が形成される。S28で、その精細3D画像が静止画像として表示される。S30では、フリーズが解除されたか否かが判定され、解除されていないと判定された場合には精細3D画像の表示が維持される。S30において、フリーズが解除されたと判定された場合、S32で4Dモードを続行させるか否かが判定され、続行させる場合には、S12以降の工程が実行される。 If it is determined in S16 that a freeze operation has been performed, volume rendering is performed in S26 based on the latest volume data set consisting of N volume data including the latest volume data, thereby forming a fine 3D image. Ru. At S28, the fine 3D image is displayed as a still image. In S30, it is determined whether or not the freeze has been released, and if it is determined that the freeze has not been released, the display of the fine 3D image is maintained. If it is determined in S30 that the freeze has been released, it is determined in S32 whether or not to continue the 4D mode, and if the 4D mode is to be continued, the steps from S12 onwards are executed.

図8には、Nを自動的に設定する方法の一例が示されている。S40において、Bモードで超音波検査が実行される。Bモードにおいてフリーズ操作が行われた場合、S44において、フリーズ操作前のプローブ静止期間が判定される。S42において、4Dモードで超音波検査を行う場合、それに先立って、又は、その初期段階で、S46において、S44で判定されたプローブ静止期間に基づいてNが設定される。設定されたNに基づいて4Dモードを用いた超音波検査が実施される。 FIG. 8 shows an example of a method for automatically setting N. In S40, an ultrasonic examination is performed in B mode. When the freeze operation is performed in the B mode, the probe rest period before the freeze operation is determined in S44. When performing an ultrasonic examination in the 4D mode in S42, N is set in S46 based on the probe rest period determined in S44, prior to or at an initial stage thereof. Ultrasonic examination using 4D mode is performed based on the set N.

S44において、フレーム間相関演算を用いてプローブ静止期間が判定されてもよい。具体的には、フリーズ後において、最新フレームを基準フレームとし、時間軸上において逆順で過去のフレームを順次選択し、基準フレームと過去のフレームとの間で相関値を演算し、基準フレームから相関値が閾値を超えるまでの期間をプローブ静止期間として判定してもよい。また、S46において、プローブ静止期間に対してボリュームレートを乗算することによりNを演算してもよい。 At S44, the probe stationary period may be determined using an interframe correlation calculation. Specifically, after freezing, the latest frame is used as the reference frame, past frames are sequentially selected in reverse order on the time axis, the correlation value is calculated between the reference frame and the past frames, and the correlation value is calculated from the reference frame. The period until the value exceeds the threshold may be determined as the probe rest period. Further, in S46, N may be calculated by multiplying the probe rest period by the volume rate.

図9には表示例が示されている。表示像84には精細3D画像86が含まれる。その近傍には情報88が表示される。その情報88はNに与えた数値を示している。なお、Nに与えた数値と共に又はそれに代えて、以下に示すnに与えた数値が表示されてもよい。 A display example is shown in FIG. Display image 84 includes a fine 3D image 86. Information 88 is displayed near it. The information 88 indicates the numerical value given to N. Note that the following numerical value given to n may be displayed together with or in place of the numerical value given to N.

図10には変形例が示されている。図7に示した工程と同じ工程には同じステップ番号を付し、その説明を省略する。図10に示す変形例では、S25において、プローブ静止期間が判定され、プローブ静止期間に基づいてnが決定される。nは2以上でN以下の整数である。S26では、最新ボリュームデータを含むn個のボリュームデータ(最新ボリュームデータセット)に基づいてボリュームレンダリングが実行され、これにより精細3D画像が形成される。 A modified example is shown in FIG. Steps that are the same as those shown in FIG. 7 are given the same step numbers, and their explanations will be omitted. In the modification shown in FIG. 10, the probe rest period is determined in S25, and n is determined based on the probe rest period. n is an integer greater than or equal to 2 and less than or equal to N. In S26, volume rendering is performed based on n pieces of volume data (latest volume data set) including the latest volume data, thereby forming a fine 3D image.

S26において、最新ボリュームデータを基準ボリュームデータとし、時間軸上において逆順で過去のボリュームデータが順次選択される。基準ボリュームデータと過去のボリュームデータとの間で相関値が演算される。相関値の変化から静止状態とみなせる期間が判定される。例えば、基準ボリュームデータを取得したタイミングから、相関値が閾値を超えるまでの期間がプローブ静止期間として判定される。 In S26, the latest volume data is set as reference volume data, and past volume data are sequentially selected in reverse order on the time axis. A correlation value is calculated between the reference volume data and past volume data. A period that can be considered as a stationary state is determined from a change in the correlation value. For example, the period from the timing when the reference volume data is acquired until the correlation value exceeds the threshold value is determined as the probe stationary period.

上記変形例によれば、プローブ静止期間にわたるn個のボリュームデータをボリュームレンダリングの対象にできるので、精細3D画像に含まれる空間的な歪みや時間的な歪みを非常に小さくできる。ビーム密度あるいは解像度の空間的な均一性を優先させる場合にはnにNを与えればよい。n及びNを自動的に決定する構成を採用することにより、ユーザーの負担を軽減できる。 According to the above modification, since n pieces of volume data over a probe stationary period can be subjected to volume rendering, spatial distortion and temporal distortion included in a fine 3D image can be extremely reduced. If priority is given to spatial uniformity of beam density or resolution, N may be given to n. By adopting a configuration that automatically determines n and N, the burden on the user can be reduced.

上記実施形態によれば、4Dモードにおいてフリーズ操作を行った場合に従来においては得られなかった高画質の3D画像を表示できる。その際において、モード変更つまり送受信シーケンスの変更は不要であるので、タイムラグは生じない。なお、4Dモードにおいて、ドプラ情報に基づく4D画像及び精細3D画像が形成及び表示されてもよい。 According to the above embodiment, when a freeze operation is performed in 4D mode, a 3D image of high quality that could not be obtained in the past can be displayed. At that time, there is no need to change the mode, that is, change the transmission/reception sequence, so no time lag occurs. Note that in the 4D mode, a 4D image and a fine 3D image based on Doppler information may be formed and displayed.

10 3Dプローブ、12 三次元空間(三次元データ取込領域)、14 送信ビーム、16 受信ビーム群、24 シネメモリ、28 断層画像形成部、30 4D画像形成部、32 合成部、34 精細3D画像形成部、36 表示処理部。
10 3D probe, 12 three-dimensional space (three-dimensional data acquisition area), 14 transmission beam, 16 reception beam group, 24 cine memory, 28 tomographic image formation section, 30 4D image formation section, 32 synthesis section, 34 fine 3D image formation Section, 36 Display processing section.

Claims (8)

4Dモードにおいて空間的にずれた関係を有するN(但しNは2以上の整数)個の2D受信ビームアレイを循環的に形成することによりボリュームデータ列を取得する送受信手段と、
前記4Dモードにおいて前記ボリュームデータ列に基づいて4D画像を形成し、前記4Dモードにおいてフリーズ操作があった場合に前記ボリュームデータ列の中から選択された時間的に連なるn(但しnは2以上N以下の整数)個のボリュームデータに基づいて精細3D画像を形成する画像形成手段と、
を含み、更に、
前記4Dモードの実行を開始する前に取得されたデータ列に基づいて、フリーズ操作前のプローブ静止期間を判定する判定手段と、
前記プローブ静止期間に基づいて前記Nに与える数値を設定する設定手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
a transmitting/receiving means for acquiring a volume data sequence by cyclically forming N (where N is an integer of 2 or more) 2D receiving beam arrays having a spatially shifted relationship in a 4D mode;
In the 4D mode, a 4D image is formed based on the volume data string, and when a freeze operation is performed in the 4D mode, a temporally continuous n selected from the volume data string (however, n is 2 or more N An image forming means for forming a fine 3D image based on the following (integer) volume data;
including, and further,
determination means for determining a probe rest period before a freeze operation based on a data string acquired before starting execution of the 4D mode;
Setting means for setting a numerical value to be given to the N based on the probe stationary period;
An ultrasonic diagnostic device comprising :
請求項1記載の超音波診断装置において、
前記nは前記Nであり、
前記画像形成手段は、フリーズ状態への移行時に、最新ボリュームデータを含むN個のボリュームデータに基づいて前記精細3D画像を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The n is the N,
The image forming means forms the fine 3D image based on N pieces of volume data including the latest volume data when transitioning to the frozen state.
An ultrasonic diagnostic device characterized by:
請求項2記載の超音波診断装置において、
前記画像形成手段は、
前記ボリュームデータ列を構成する複数のボリュームデータに基づく個別的なレンダリングにより前記4D画像として3D画像列を形成する4D画像形成手段と、
前記ボリュームデータ列の中から選択された前記N個のボリュームデータからなるボリュームデータ集合に基づくレンダリングにより前記精細3D画像を形成する精細3D画像形成手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2,
The image forming means includes:
4D image forming means for forming a 3D image sequence as the 4D image by individual rendering based on a plurality of volume data forming the volume data sequence;
Fine 3D image forming means for forming the fine 3D image by rendering based on a volume data set made up of the N volume data selected from the volume data string;
An ultrasonic diagnostic device comprising:
請求項1記載の超音波診断装置において、
前記Nに与える数値を指定するための入力手段を含む、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
including an input means for specifying a numerical value to be given to the N;
An ultrasonic diagnostic device characterized by:
請求項1記載の超音波診断装置において、
前記データ列は、前記4Dモードの実行を開始する前におけるBモード実行中に取得されたデータ列である、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The data string is a data string acquired during B-mode execution before starting execution of the 4D mode.
An ultrasonic diagnostic device comprising:
請求項1記載の超音波診断装置において、
前記N個の2D受信ビームアレイには、
第1の2D受信ビームアレイ、
前記第1の2D受信ビームアレイに対して第1走査方向にずれている第2の2D受信ビームアレイ、
前記第1の2D受信ビームアレイに対して前記第1走査方向に交差する第2走査方向にずれている第3の2D受信ビームアレイ、及び、
前記第1の2D受信ビームアレイに対して前記第1走査方向及び前記第2走査方向にずれている第4の2D受信ビームアレイ、
が含まれ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 N 2D receive beam arrays include:
a first 2D receive beam array;
a second 2D receive beam array offset in a first scanning direction with respect to the first 2D receive beam array;
a third 2D receive beam array that is offset from the first 2D receive beam array in a second scanning direction intersecting the first scanning direction; and
a fourth 2D receive beam array that is offset in the first scan direction and the second scan direction with respect to the first 2D receive beam array;
An ultrasonic diagnostic device characterized by comprising:
請求項1記載の超音波診断装置において、
前記精細3D画像の表示に際して前記nに与えられた数値を表示する表示処理手段を含む、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
comprising display processing means for displaying the numerical value given to the n when displaying the fine 3D image;
An ultrasonic diagnostic device characterized by:
4Dモードにおいて空間的にずれた関係にあるN(但しNは2以上の整数)個の2D受信ビームアレイを循環的に形成することにより得られたボリュームデータ列を処理する方法であって、
前記4Dモードにおいて前記ボリュームデータ列に基づいて時系列順で並ぶ複数の3D画像からなる4D画像を形成する工程と、
前記4Dモードにおいてフリーズ操作があった場合に、前記ボリュームデータ列の中から選択された時間的に連なるn(但しnは2以上N以下の整数)個のボリュームデータに基づいて前記各3D画像よりも精細な精細3D画像を形成する工程と、
を含み、
前記4Dモードの実行を開始する前に取得されたデータ列に基づいて、フリーズ操作前のプローブ静止期間を判定する工程と、
前記プローブ静止期間に基づいて前記Nに与える数値を設定する工程と、
を含むことを特徴とする三次元画像形成方法。
A method of processing a volume data sequence obtained by cyclically forming N (N is an integer of 2 or more) 2D receiving beam arrays spatially shifted in a 4D mode, the method comprising:
forming a 4D image consisting of a plurality of 3D images arranged in chronological order based on the volume data sequence in the 4D mode;
When a freeze operation is performed in the 4D mode, each of the 3D images is processed based on n (where n is an integer between 2 and N) consecutive volume data selected from the volume data string. a step of forming a highly detailed 3D image;
including;
determining a probe quiescent period before a freeze operation based on a data sequence acquired before starting execution of the 4D mode;
setting a numerical value to be given to the N based on the probe rest period;
A three-dimensional image forming method comprising :
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