JPWO2016136065A1 - 超音波撮像装置、および、画像処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
超音波画像とボリュームデータとの位置合わせ操作が煩雑になる要因は、超音波撮像装置の撮像方向や視野が、MRIやX線CT装置等の他の医用画像撮像装置とは大きく異なることにあると発明者ら考えた。撮像方向や視野が大きく異なる画像の位置合わせには、一般的な自動位置合わせ手法を適用することが困難である。そこで本発明は、超音波画像と、他の医用画像装置の画像を、撮像領域に応じて、撮像方向を一致させるように初期回転処理し、自動位置合わせ手法の適用ができるようにする。
本発明の超音波撮像装置の構成は、例えば、図1のように、超音波探触子7と、位置センサ8と、画像生成部107と、画像処理装置108とを備える。超音波探触子7は、被検体120に超音波を送信し、被検体120からの超音波を受信する。位置センサ8は、超音波探触子7に取り付けられている。画像生成部107は、超音波探触子7の受信信号から超音波画像を生成するとともに、超音波画像と位置センサ8から得た超音波探触子7の位置情報から第1ボリュームデータを生成する。画像処理装置108は、外部の別の画像撮像装置が被検体120について得た第2ボリュームデータを受け取って処理する。そのため画像処理装置108は、第1ボリュームデータと第2のボリュームデータとを位置合わせする。画像処理装置108は、被検体の複数の撮像部位のうち所定の撮像部位の選択をユーザから受け付け、受け付けた撮像部位に対応する回転角度を、予め定めておいた複数の撮像部位と回転角度との関係から求め、求めた回転角度だけ第2ボリュームデータを初期回転させる。そして、初期回転後の第2ボリュームデータと第1ボリュームデータとをさらに位置合わせすることにより、短時間で精度よく自動位置合わせを行うことができる。
以下、実施形態1の超音波撮像装置の具体的な構成についてさらに説明する。本実施形態の超音波撮像装置は、図1のように、上述したように超音波探触子7と、位置センサ8と、画像生成部107と、画像処理装置108とを備え、さらに、送信部102、送受切替部101、受信部105、位置検出ユニット6、ユーザインタフェース121、および、制御部106とを備えて構成される。送信部102は、制御部106の制御下で、送信信号を生成し、超音波探触子7を構成する複数の超音波素子ごとに受け渡す。これにより、超音波探触子7の複数の超音波素子は、それぞれ超音波を被検体120に向かって送信する。被検体120で反射等された超音波は、再び超音波探触子7の複数の超音波素子に到達して受信され、電気信号に変換される。超音波素子が受信した信号は、受信部105によって、受信焦点の位置に応じた所定の遅延量で遅延させた後加算される(整相加算)。これにより、これを複数の受信焦点ごとについて繰り返す。整相加算後の信号は、画像生成部107に受け渡される。送受切り替え部101は、送信部102または受信部105を選択的に超音波探触子7に接続する。
実施形態1では、臓器の区域に応じた予め求めておいた回転角によって、CTボリュームデータを初期回転させたが、本発明は、この構成に限られるものではなく、初期回転させる角度を計算により求めることも可能である。これを実施形態2として説明する。なお、実施形態2において、実施形態1と同じ構成及び処理については、同じ符号を付して説明を省略する。
実施形態3について説明する。
実施形態3は、実施形態1または実施形態2で位置合わせを行った超音波ボリュームデータと、位置合わせ済みCTボリュームデータに対して、さらに剛体位置合わせを行うことにより、位置合わせ精度を向上させる。
実施形態3の超音波撮像装置は、画像処理装置108内に、図3に示した機能ブロックに加えて、さらに、図12の画像ベース剛体位置合わせ部300を備える。画像ベース剛体位置合わせ部300は、実施形態1の図6のステップS210もしくは実施形態2の図6のステップS210において生成した、位置合わせ済みのCTボリュームデータを浮動画像32とし、超音波ボリュームデータを参照画像31として、互いに位置合わせするデバイスである。
実施形態4について説明する。
実施形態4は、実施形態1または実施形態2で位置合わせを行った超音波ボリュームデータと、位置合わせ済みCTボリュームデータに対して、さらに非剛体位置合わせを行うことにより、位置合わせ精度を向上させる。すなわち、画像処理装置108内に、図3に示した機能ブロックに加えて、さらに、図14の画像ベース非剛体位置合わせ部400を備える。画像ベース非剛体位置合わせ部400は、実施形態1の図6のステップS210もしくは実施形態2の図121のステップS210において生成した、位置合わせ済みのCTボリュームデータを浮動画像42とし、超音波ボリュームデータを参照画像41として、互いに位置合わせするデバイスである。
図14は、本実施形態に係る超音波装置の画像ベース非剛体位置合わせ部400の機能ブロック図である。画像ベース非剛体位置合わせ部400は、参照画像41に合わせて、浮動画像42を変形し、位置合わせ済み浮動画像48を生成するデバイスであり、特徴領域サンプリング部44、制御点幾何変換部46、位置合わせ部40および浮動画像変形部47を備える。
22 CTボリュームデータ受け付け部
23 超音波ボリュームデータの特徴データ抽出部
24 CTボリュームデータの特徴データ抽出部
25 CT特徴データ初期回転部
26 特徴データ位置合わせ部
27 画像表示部
28 位置合わせ結果の確認・初期回転やり直し部
実施形態4は、実施形態1または実施形態2で位置合わせを行った超音波ボリュームデータと、位置合わせ済みCTボリュームデータに対して、さらに非剛体位置合わせを行うことにより、位置合わせ精度を向上させる。すなわち、画像処理装置108内に、図3に示した機能ブロックに加えて、さらに、図14の画像ベース非剛体位置合わせ部400を備える。画像ベース非剛体位置合わせ部400は、実施形態1の図6のステップS210もしくは実施形態2の図11のステップS210において生成した、位置合わせ済みのCTボリュームデータを浮動画像42とし、超音波ボリュームデータを参照画像41として、互いに位置合わせするデバイスである。
Claims (13)
- 被検体に超音波を送信し、被検体からの超音波を受信する超音波探触子と、
前記超音波探触子に取り付けられた位置センサと、
前記超音波探触子の受信信号から超音波画像を生成するとともに、前記超音波画像と位置センサから得た前記超音波探触子の位置情報から第1ボリュームデータを生成する画像生成部と、
外部の別の画像撮像装置が前記被検体について得た第2ボリュームデータを受け取って処理する画像処理部とを有し、
前記画像処理部は、前記第1ボリュームデータと前記第2ボリュームデータとを位置合わせする位置合わせ部を備え、
前記位置合わせ部は、被検体の複数の撮像部位のうち所定の撮像部位の選択をユーザから受け付ける受け付け部と、回転処理部とを含み、前記回転処理部は、前記受け付け部が受け付けた前記撮像部位に応じた回転角度だけ、前記第2ボリュームデータを初期回転させ、初期回転後の前記第2ボリュームデータと前記第1ボリュームデータとをさらに位置合わせすることを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記回転処理部は、前記受け付け部が受け付けた前記撮像部位に応じた回転角度を、予め定めておいた前記複数の撮像部位と回転角度との関係から求めることを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記回転処理部は、前記受け付け部が受け付けた前記撮像部位に含まれる特徴断面の画像を前記第1ボリュームデータおよび第2ボリュームデータから生成し、生成した2つの前記特徴断面の画像を一致させるための前記第2ボリュームデータの回転角度を算出し、求めた前記回転角度だけ前記第2ボリュームデータを初期回転させることを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記画像処理部は、前記位置センサから前記超音波探触子の位置情報を受け取って、前記位置合わせ後の前記第2のボリュームデータから、前記位置センサの検出位置の前記超音波探触子から得られる前記超音波画像と同じ位置の画像を生成することを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記位置合わせ部は、前記第1ボリュームデータと前記第2ボリュームデータにそれぞれ含まれる所定の特徴部のデータを抽出する特徴データ抽出部をさらに有し、
前記回転処理部は、前記特徴データ抽出部が前記第2ボリュームデータから抽出した第2特徴データを前記回転角度だけ初期回転させ、
前記位置合わせ部は、前記回転後の前記2特徴データと、前記第1ボリュームデータから抽出した第1特徴データとを位置合わせすることにより、前記第1ボリュームデータと第2ボリュームデータとを位置合わせすることを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項5に記載の超音波撮像装置であって、前記特徴部は、血管であることを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項2に記載の超音波撮像装置であって、前記位置合わせ部は、前記複数の撮像部位ごとに前記回転角度の値を格納した記憶部をさらに有し、前記記憶部から前記受け付け部が受け付けた前記撮像部位に対応する回転角度を読み出すことを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項1に記載の超音波撮像装置において、前記位置合わせ部は、位置合わせした前記第1ボリュームデータと第2ボリュームデータとを重畳した画像を表示装置に表示させることを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項5に記載の超音波撮像装置において、前記位置合わせ部は、位置合わせした前記第1特徴データと第2特徴データとを重畳した画像を表示装置に表示させることを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項1に記載の超音波撮像装置において、前記撮像部位は、臓器の解剖学的に定められた区域であり、前記位置合わせ部は、前記臓器の前記区域の選択をユーザから受け付けるために、前記臓器の複数の区域を表示装置に表示させることを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項1に記載の超音波撮像装置において、前記位置合わせ部は、前記第1ボリュームデータと前記第2ボリュームデータに対し、画像ベースの剛体位置合わせを実施することを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項1に記載の超音波撮像装置において、前記位置合わせ部は、前記第1ボリュームデータと前記第2ボリュームデータに対し、画像ベースの非剛体位置合わせを実施することを特徴とする超音波撮像装置。
- 被検体についての超音波画像の第1ボリュームデータと、同じ被検体についての超音波画像とは異なる画像の第2ボリュームデータとを受け取って処理する画像処理装置であって、
前記第1ボリュームデータと前記第2ボリュームデータとを位置合わせする位置合わせ部を備え、
前記位置合わせ部は、被検体の複数の撮像部位のうち所定の撮像部位の選択を受け付ける受け付け部と、回転処理部とを含み、前記回転処理部は、前記受け付け部が受け付けた前記撮像部位に応じた回転角度だけ、前記第2ボリュームデータを初期回転させ、初期回転後の前記第2ボリュームデータと前記第1ボリュームデータとをさらに位置合わせし、位置合わせ後の第2ボリュームデータを出力することを特徴とする画像処理装置。
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