WO2004098414A1 - 超音波診断におけるリファレンス像表示方法及び超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断におけるリファレンス像表示方法及び超音波診断装置

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WO2004098414A1
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Osamu Arai
Takao Iwasaki
Tsuyoshi Mitake
Koichi Oshio
Kiyoshi Okuma
Hiroshi Shinmoto
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Hitachi Medical Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a method for displaying a reference image in ultrasonic diagnosis and an ultrasonic diagnostic apparatus.
  • the present invention relates to a reference image display method in ultrasonic diagnosis and an ultrasonic diagnostic apparatus using the method, and more specifically, to an ultrasonic diagnostic apparatus, a magnetic resonance imaging (MRI) apparatus, or an X-ray Using multi-slice image data of the subject imaged by an image diagnostic device such as a computed tomography (X-ray CT) device, a reference image of the same cross section as the ultrasonic scan plane is reconstructed in real time and converted to an ultrasonic image.
  • an image diagnostic device such as a computed tomography (X-ray CT) device
  • the present invention relates to a display suitable for displaying on the same screen. Background art
  • Ultrasound diagnostic apparatuses which are one of the image diagnostic apparatuses, are very frequently used for diagnosis because they are easy to handle and can observe any cross section in real time without invasion.
  • an ultrasonic image captured by an ultrasonic diagnostic apparatus generally has lower image quality than a tomographic image captured by an X-ray CT apparatus or the like, and therefore, is used by other image diagnostic apparatuses such as an X-ray CT apparatus or an MRI apparatus. It has the ability to make a comprehensive diagnosis while comparing it with a tomographic image (hereinafter referred to as a reference image).
  • a reference image a tomographic image
  • the treatment site is specified in advance by CT diagnosis, and the CT image is used as a reference image and the ultrasonic image is used. It is considered to guide.
  • reference images such as CT images and MR images are generally tomographic images of a cross section perpendicular to the body axis, whereas ultrasonic images are tomographic images of an arbitrary cross section specified by an operator. Even if a CT image or MR image is simply rendered as a reference image, it is a great burden for the operator to grasp the correspondence between the two.
  • Non-Patent Literature 1 attached a position sensor to an ultrasonic probe, calculated an ultrasonic scan plane, and calculated the multi-slice of a CT image or MR image. It describes an attempt to reconstruct a reference image of the same cross section as the ultrasonic scan plane from rice image data (hereinafter referred to as volume image data) and render it on a display screen. Similarly, Patent Document 1 also reconstructs a reference image having the same cross section as that of the volumetric image data of the CT image or MR image and the ultrasonic scan plane, and arranges or superimposes it on the display screen. Has been proposed to alternately render.
  • Patent Document 2 discloses that in order to support an operation of introducing a puncture needle into a body, an ultrasonic scan plane is controlled to include the puncture needle, and a reference image corresponding to the ultrasonic scan plane is displayed. It has been proposed to cut out and display. According to this, two markers are attached to the body surface at the position corresponding to the affected part of the subject into which the puncture needle is inserted, and the volume image data of the reference image is captured.
  • the ultrasonic probe is provided with a puncture needle introduction section to fix the position and angle of the puncture needle with respect to the probe, and a sensor for detecting the position and angle of the probe is attached to the probe, and Calculate the scan plane. In this way, the coordinate system of the volume image data is associated with the coordinate system of the ultrasonic scan plane, and a reference image corresponding to the ultrasonic scan plane is cut out and displayed.
  • Non-Patent Document 1 "Radiology” RNSA published in 1996, page 517, K. Oshio,
  • Patent document 1 JP-A-10-151131
  • Patent Document 2 JP-A-2002-112998
  • a reference image of a cross section corresponding to a scan plane of an ultrasonic image is cut out and displayed on the same screen.
  • the magnification and display area of the reference image and the ultrasonic image are changed.
  • an ultrasonic image is a fan-shaped image of a part of a living body of a subject, while a CT image and an MR image are generally circular images of the whole subject. Therefore, there is a problem that it is difficult to grasp the correspondence between the parts to be observed even if the reference image and the ultrasonic image are simply displayed side by side.
  • a first object of the present invention is to make it easy to grasp the correspondence between the reference image and the ultrasonic image of another diagnostic apparatus displayed on the same screen.
  • an ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention includes: an ultrasonic image generating unit configured to reconstruct an ultrasonic image from a reflected echo signal output from an ultrasonic probe; Storage means for storing volume image data taken by the diagnostic apparatus; and tomographic image data corresponding to the scan plane of the ultrasonic image are extracted from the volume image data stored in the storage means to obtain a reference image.
  • An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a reference image generating unit configured to reconstruct the image; a control unit configured to display the reference image and the ultrasonic image on a screen; and a display unit configured to display the reference image and the ultrasonic image.
  • the reference image generating means cuts a portion corresponding to a visual field region of the ultrasonic image based on the tomographic image data and a positional relationship between the ultrasonic probe and the subject.
  • the image data out extract and generates the reference image.
  • the reference image of the same site corresponding to the fan-shaped visual field region of the ultrasonic image is displayed as a fan-shaped image, the correspondence between the two images can be easily grasped. I can do it.
  • a force capable of displaying an ultrasonic image and a reference image side by side on a screen is not limited thereto, and a combined image of an ultrasonic image and a reference image can be displayed on a screen.
  • This composite image can be an image in which the translucent image of the reference image is superimposed on the ultrasonic image. Further, the composite image can be a difference image between the reference image and the ultrasonic image.
  • an ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention calculates a positional relationship between a target set in the volume image data and the scan plane, and calculates the target relation with respect to the scan plane. And a 3D body mark calculation unit for displaying the direction and distance of the image on the screen.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention includes a cine memory for storing the ultrasonic image reconstructed by the ultrasonic image generating means, and a position for detecting a position and a tilt of the ultrasonic probe.
  • a sensor scan plane coordinate calculation means for calculating scan plane coordinates of the ultrasonic image based on an output of the position sensor, and scan plane coordinate system storage means for storing the calculated scan plane coordinates
  • the reference image generating means reads out scan plane coordinates of the ultrasonic image from the scan plane coordinate system storage means, reads out the tomographic image data corresponding to the read out scan plane coordinates, reconstructs the reference image
  • the image processing means reads the ultrasonic image from the cine memory and outputs the ultrasonic image from the reference image generating means corresponding to the read ultrasonic image.
  • the serial Reference images can be configured to be displayed on the screen. According to this, an ultrasonic image is continuously read out from a cine memory and displayed, and a reference image corresponding to the ultrasonic image is
  • At least one of a position sensor for detecting a change in the body position of the subject and a sensor for detecting respiration is provided, and an amount of movement of an internal organ caused by the body position change or the breathing of the subject during ultrasonic diagnosis. It is preferable to include a correction unit that corrects the scan plane coordinates according to the above. According to this, the displacement of the body position of the subject and the deviation of the coordinate system between the reference image and the ultrasonic image due to the movement of the internal organs due to respiration can be corrected, so that the accuracy of the contrast observation of the quantitative image can be improved.
  • the scanning is performed on the scan plane of the ultrasonic probe to search for one of an ultrasonic image or a reference image having a feature point, and the image is frozen. Thereafter, the ultrasonic probe is scanned to display the other one of the ultrasonic image or the reference image that most closely matches the one of the frozen images, and the image is frozen, and the one of the frozen images is displayed. A coordinate difference between the coordinates of the scan plane with respect to the other image is obtained, and the scan plane coordinates are corrected based on the obtained coordinate difference. Wear.
  • a position sensor for detecting the position and the inclination of the ultrasonic probe in correspondence with the reference coordinate system, and a pair with the reference coordinate system based on an output of the position sensor.
  • Scan plane coordinate calculating means for calculating the coordinates of the scan plane of the ultrasonic image picked up by the ultrasonic probe, and the volume image data picked up corresponding to the reference coordinate system.
  • volume data coordinate calculating means for obtaining a coordinate relationship between a part corresponding to a point and the position of the ultrasonic probe, and calculating coordinates of tomographic data of the volume image data associated with the scan plane coordinates;
  • volume data coordinates Volume data coordinate storage means for storing the coordinates of the tomographic image data calculated by the output means, wherein the reference image reconstruction means comprises:
  • the configuration may be such that the coordinates of the tomographic image data are read from the volume data coordinate storage means to extract the reference image. According to this, since the reference point for coordinate system alignment can be set in the body of the subject, the degree of freedom in setting the reference point is increased as compared with the conventional technology set on the body surface, so that the accuracy of the contrast observation is improved. Can be further improved.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a basic image diagnostic system to which an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a specific image diagnostic system to which an ultrasonic diagnostic apparatus according to another embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a sequence of a procedure for drawing an ultrasonic image and a reference image according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a display example of an ultrasonic image, a reference image, a composite image, and a 3D body mark according to the features of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a display example of an ultrasonic image, a reference image, a composite image, and a 3D body mark suitable for navigation according to the features of the present invention.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of a specific image diagnostic system to which an ultrasonic diagnostic apparatus according to still another embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of a probe with a position sensor according to an embodiment applied to the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration and a processing procedure of a respiratory volume calculating unit according to the present invention.
  • FIG. 9 is a detailed configuration diagram of a scan plane coordinate calculation unit and a scan plane coordinate storage unit according to the embodiment of FIG. 2.
  • FIG. 10 is a flowchart of an initialization process of a coordinate associating process in the embodiment of FIG. 6.
  • FIG. 11 is a flowchart of an embodiment of a reference image display process at the time of ultrasonic diagnosis according to the embodiment of FIG. 6;
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a correspondence between volume image data and a coordinate system of a scan plane.
  • FIG. 13 is a flow chart of an embodiment for correcting a deviation of a reference coordinate system due to a subject's breathing or the like.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of a coordinate adjustment screen for supporting a scan plane coordinate correction process.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining a method of correcting a displacement of a coordinate system due to internal organ movement due to respiration of a subject.
  • FIG. 1 shows a configuration diagram of a basic image diagnostic system to which an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
  • the image diagnostic system is configured to include an ultrasonic diagnostic apparatus 101 according to an embodiment of the present invention and a medical image diagnostic apparatus 102 for obtaining volume image data serving as a reference image.
  • the volume image data refers to multi-slice image data obtained by imaging the inside of the subject on a plurality of slice planes.
  • the ultrasound diagnostic apparatus 101 receives volume image data captured by the medical image diagnostic apparatus 102.
  • the medical image diagnostic apparatus 102 for example, an X-ray computed tomography apparatus (X-ray CT apparatus) or a magnetic resonance imaging apparatus (MRI apparatus) can be applied.
  • X-ray CT apparatus X-ray computed tomography apparatus
  • MRI apparatus magnetic resonance imaging apparatus
  • CT images and MR images have higher image quality than ultrasonic images, and thus are suitable as reference images for ultrasonic images with poor image quality.
  • a set of subjects In the case of performing ultrasonic diagnosis on the temporal change of a tissue, volume image data of an ultrasonic image acquired in advance can be drawn as a reference image.
  • the ultrasound diagnostic apparatus 101 can be broadly divided into a system for reconstructing an ultrasound image and a system for reconstructing a reference image.
  • the former ultrasonic image reconstruction system has a probe 104 and an ultrasonic image calculation unit 105
  • the latter reference image reconstruction system has a volume data storage unit 107 and a reference image calculation unit 111. It is composed.
  • the ultrasonic image calculation unit 105 constitutes an ultrasonic image generating means for reconstructing an ultrasonic image based on a reflected echo signal output from the probe 104. Further, the ultrasonic image calculation unit 105 associates the output signal of the position sensor 108 with the reconstructed ultrasonic image.
  • the control unit 120 calculates the scan plane coordinates of the probe 104 based on the output signal of the position sensor 108, and outputs the calculated scan plane coordinates to the reference image calculation unit 111.
  • the reference image calculation unit 111 constitutes a reference image generation unit that extracts tomographic image data corresponding to the scan plane coordinates input from the control unit 120 from the volume data storage unit 107 and reconstructs a reference image. . In this way, the ultrasound image reconstructed by the ultrasound image calculation unit 105 and the reference image reconstructed by the reference image calculation unit 111 are displayed on the monitor 114.
  • the reference image calculation unit 111 corresponds to the visual field region of the ultrasonic image based on the scan plane coordinates based on the positional relationship between the probe 114 and the subject input from the control unit 120.
  • the reference image is generated by extracting tomographic image data of a portion to be changed.
  • the reference image power of the same part corresponding to the fan-shaped visual field region of the ultrasonic image is displayed as a fan-shaped image.
  • the reference image by displaying the portion of the reference image corresponding to the field of view of the ultrasonic image at the same magnification as the ultrasonic image, it is possible to more easily grasp the correspondence between the two images.
  • the reference image In other words, by lowering the brightness of the portion of the ultrasonic image that deviates from the field of view, it is possible to perform comparative observation without losing the information of the reference image.
  • FIG. 2 shows the configuration of a specific image diagnostic system to which the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention is applied.
  • a scan plane coordinate calculation unit 109 and a scan plane coordinate storage unit 110 correspond to the configuration of the main part of the control unit 120 in FIG.
  • the cine memory 106 stores the ultrasound image reconstructed by the ultrasound image calculation unit 105.
  • a 3D body mark calculation unit 112 is provided in association with the reference image calculation unit 111.
  • the adder 113 is configured as an image processing means for appropriately combining the images generated by the cine memory 106, the reference image calculator 111, and the 3D body mark calculator 112.
  • the monitor 114 displays an image generated by the cine memory 106, the reference image calculation unit 111, the 3D body mark calculation unit 112, and an image processed by the adder 113.
  • the probe 104 transmits and receives ultrasonic waves to and from the subject 103, and includes a plurality of transducers that generate ultrasonic waves and receive reflected echoes.
  • the ultrasound image calculation unit 105 inputs the reflected echo signal output from the probe 104 and converts it into a digital signal, and for example, a tomographic image (B-mode image) or a color flow of a diagnostic site as shown in FIG.
  • An ultrasonic image 302 of a mapping image (CFM image) is created.
  • the cine memory 106 receives the ultrasonic image created by the ultrasonic image calculation unit 105 and stores the ultrasonic images for a plurality of frames.
  • the volume data storage unit 107 captures the volume image data of the reference image captured by the medical image diagnostic apparatus 102 via a network or a portable storage medium such as a magneto-optical disk (MO), It is stored in the ultrasonic diagnostic apparatus 101.
  • a network or a portable storage medium such as a magneto-optical disk (MO)
  • Position sensor 108 is attached to probe 104, and detects a three-dimensional position and inclination of the probe.
  • a source 116 of a coordinate system including the subject 103 is installed near the bed 115 on which the subject 103 lies.
  • the principle of detecting the three-dimensional position and inclination of the probe 104 is as follows.
  • a magnetic signal generated in a three-dimensional space from the source 116 is detected by the position sensor 108, and the three-dimensional position in the reference coordinate system formed by the source 116 is determined.
  • Original position & Detect tilt Note that the position sensor system including the position sensor 108 and the source 116 is not limited to the magnet type, and a known position sensor system such as a system using light can be used.
  • the scan plane coordinate calculation unit 109 obtains information on the position and inclination of the probe 104 in the reference coordinate system based on the output signals of the position sensor 108 and the source 116, and obtains an ultrasonic scan plane for the subject 103.
  • the scan plane coordinates consisting of the position and the inclination are calculated.
  • the scan plane coordinate calculation unit 109 calculates scan plane coordinates in the coordinate system of the reference image based on the calculated scan plane coordinates.
  • the coordinate data of the scan plane including the X , y, and Z coordinate data of one corner of the scan plane and the rotation angle around the x, y, and z axes of the scan plane is calculated. I'm in love.
  • the scan plane coordinate storage section 110 receives the scan plane coordinate data calculated by the scan plane coordinate calculation section 109 and stores the scan plane coordinates for a plurality of frames.
  • the number of frames of the scan plane coordinates to be stored is equal to the number of frames of the ultrasonic image captured in real time and stored in the cine memory 106.
  • the reference image calculation unit 111 constitutes reference image reconstructing means, which inputs scan plane coordinate data and reconstructs a reference image having the same cross section as the ultrasonic scan plane from the volume image data. It is.
  • FIG. 3 shows a flowchart for drawing an ultrasonic image and a reference image of the same cross section.
  • the drawing processing is roughly classified into an ultrasonic image processing sequence 201 for storing the drawing of an ultrasonic image and scan plane coordinates in a storage unit, and a reference image processing sequence 202. These two sequences 201 and 202 execute the start and the freeze in synchronization.
  • the ultrasonic image processing sequence 201 drives the probe 104 to transmit and receive ultrasonic waves to and from the subject 103 (S2).
  • the ultrasonic image calculation unit 105 reconstructs an ultrasonic image based on the reflected echo signal output from the probe 104 (S3).
  • the reconstructed ultrasonic image is stored in the cine memory 106 (S4) and drawn on the monitor 114 (S5).
  • the position sensor 108 acquires the position and tilt information of the probe 104 in synchronization with the transmission and reception of the ultrasonic wave (S12).
  • the scan plane coordinate calculator 109 calculates scan plane coordinates based on the position and inclination information input from the position sensor 108 (S13). The calculated scan plane coordinates are sequentially written to the scan plane coordinate storage unit 110 (S14).
  • the processing of steps S1 and S5 and the processing of steps S12 and S14 of the ultrasonic image processing sequence 201 are executed synchronously.
  • a freeze is determined (S 1), and if the image is not frozen, scan plane coordinates are read from the scan plane coordinate storage unit 110 (S 22), and the reference image calculation unit 111 Then, a reference image having the same cross section as the ultrasonic image is reconstructed from the volume image data (S25). The reconstructed reference image is drawn on the monitor 114 (S26).
  • the processing in steps S23 and S24 will be described later.
  • the ultrasonic image processing sequence 201 and the reference image processing sequence 202 execute cine reproduction S31 and S32, respectively, according to the determinations in steps Sl and S21. It is supposed to.
  • the cine reproduction of the ultrasonic image is executed by referring to the ultrasonic image data stored in the cine memory 106.
  • the cine reproduction of the reference image is executed by using the scan plane coordinate data stored in the scan plane coordinate storage unit 110 to reconstruct the reference image corresponding to the scan plane of the volume image data.
  • the ultrasonic image data stored in the cine memory 106 and the scan plane coordinate data stored in the scan plane coordinate storage unit 110 are stored in synchronization with each other, so that an ultrasonic image and a reference image of the same time phase are drawn. It is possible to do.
  • the cine reproduction of the ultrasonic image refers to the ultrasound image data stored in the cine memory 106.
  • the cine reproduction of the reference image refers to the scan plane coordinate data stored in the scan plane coordinate storage unit 110. Therefore, the memory of the scan plane coordinate storage unit 110 only needs to store the scan plane coordinate data, so that the memory capacity can be reduced.
  • storing only the scan plane coordinates for the volume image data allows the moving image to be reproduced while reconstructing from the volume image data. You can create movie files.
  • the reference image calculation unit 111 enlarges or reduces the reference image according to the magnification (magnification) of the ultrasonic image 302 and displays the reference image at the same magnification, as shown in the reference image 301 in FIG.
  • a region 312 outside the field of view corresponding to the fan-shaped viewing angle 311 of the ultrasonic image 302 is extracted, and the brightness of the reference image corresponding to the region 312 is reduced.
  • the reference image is displayed in the same display form and magnification as the ultrasonic image 302, so that it is easy to grasp the correspondence between the ultrasonic image 302 and the reference image.
  • the ultrasonic image can be displayed without losing the information of the reference image in a region outside the visual field.
  • An acoustic shadow 307 such as a bone 313 (or air) appears in the ultrasonic image 302. It is preferable that the portion corresponding to the acoustic stick shadow 307 is extracted and determined based on, for example, the CT value of the CT image, so that the brightness of the region 308 deeper than that portion is increased.
  • a region of a blood vessel is extracted from a region 310 based on the CT value, and the region is displayed, for example, in red as in an ultrasonic CFM (color flow mapping) image 309. This makes it possible to display a reference image 301 that is easy to compare with the ultrasonic image 302.
  • the 3D body mark calculation unit 112 draws a three-dimensional visualized image using the volume image data, as in the case of the 3D body mark 304 in FIG. Display them together.
  • a known method such as volume rendering or surface rendering can be applied.
  • By displaying the 3D body mark 304 it is possible to three-dimensionally grasp the positional relationship between the subject 103 and the scan plane 314. Also, a function of extracting a region of interest specified by the operator from the volume image data and calculating the distance and direction from the scan plane to the center of the region of interest can be provided.
  • the adder 113 constituting the image processing means is for calculating a composite image 303 of the reference image 301 and the ultrasonic image 302.
  • the reference image 301 is converted into a translucent color, and the ultrasonic image 302 To be superimposed.
  • a difference image between the reference image 301 and the ultrasonic image 302 may be calculated and drawn. This makes it possible to easily compare the reference image 301 and the ultrasonic image 302 with one image.
  • a difference image for example, if ultrasonic volume image data obtained and obtained in advance is used as a reference image, it is useful for diagnosing a temporal change of a living tissue of a subject.
  • an ultrasonic image 302 of the same cross section, a reference image 301, a composite image 303, and a 3D body mark 304 are drawn on the monitor 114. As a result, the operator can make an effective diagnosis by comparing those images.
  • volume image data centering on a treatment site is acquired before treatment using the medical image diagnostic device 102, and the treatment site is imaged by the ultrasonic diagnostic device 101 after treatment, and the image before treatment is treated.
  • the effect of the treatment can be easily determined.
  • the determination of the treatment effect is further facilitated. In particular, by displaying the colors according to the degree of the difference, it becomes easier to see.
  • the reference image calculation unit 111 can increase the speed of reconstructing the reference image according to the movement of the probe 104 by reducing the image size and changing the frame rate. It is like that. In other words, the reference image calculation unit 111 calculates the moving speed and the rotation speed of the scan plane from the scan plane coordinate data, and if the speed is larger than a certain threshold, reduces the image size and reproduces the reference image at high speed. Constitute. In other words, if the movement of the probe 104 is fast, the reference image is drawn at a high speed with priority given to the frame rate over the image quality. If the movement of the probe 104 is slow, the image quality is given priority over the frame rate. Then, the reference image is reconstructed and drawn. Thus, the reference image can be drawn by following the ultrasonic image that changes in accordance with the movement of the probe 104.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus is designed so that the operator can perform navigation for guiding the scan plane of the probe 104 to the target 405 set in advance as a reference image in the volume image data.
  • the setting of the target 405 can be performed by specifying an area with a mouse from an axial image, a sagittal image, a coronal image, a three-dimensional visualized image, and the like.
  • the 3D body mark calculation unit 112 calculates the distance and direction from the current scan plane to the center of the target 405, and displays a three-dimensional arrow image and numerical values in a display area 407 on the screen of the 3D body mark 404.
  • the area boundary line of the target 405 is also drawn in the reference image 401 and the ultrasonic image 402. This allows the operator to The distance from the wave scan plane 314 to the target 405 can be visually grasped.
  • the boundary calculated from the reference image 401 is also displayed in the ultrasonic image 402. As a result, it is easy to grasp the correspondence between the reference image 401 and the ultrasonic image 402.
  • ROI region of interest
  • FIG. 6 shows a configuration of an image diagnostic system to which an ultrasonic diagnostic apparatus according to another embodiment of the present invention is applied. 6 differs from the embodiment shown in FIG. 2 in that a respiration sensor 117 for detecting the respiratory volume of the subject 103 and a body position sensor 118 for detecting body movement are provided, and the detection output Are input to the scan plane coordinate calculation unit 109. Although the description is omitted in the embodiment of FIG. 2, the details of the process of associating the volume image data coordinate system with the scan plane coordinate system will be described.
  • position sensor 108 is attached to one surface of probe 104, and the position and inclination of probe 104 in the coordinate system formed by source 116, that is, The position and inclination of the ultrasonic scan plane can be detected.
  • the transducers are arranged on the arc-shaped surface of the probe 104, and the distance between the center point 201 of the transducer 104 and the center point 202 of the position sensor 108 is accurately obtained. It should be noted that the relationship between the probe 104 and the position sensor 108 is not limited to the same figure, and can be configured as shown in FIG. 7B.
  • a bar-shaped pointer 203 may be provided detachably in association with the position sensor 108, and the point 204 at the tip thereof may be used as a reference point corresponding to the center point 202.
  • the probe 104 of the present embodiment can also be used as a pointing device.
  • the body position sensor 118 is attached to the body surface of the subject 103 and, like the position sensor 108, detects the position and the inclination of the subject 103 in the reference coordinate system formed by the source 116. I'm familiar.
  • the respiration sensor 117 detects the amount of respiration of the subject 103.For example, as shown in FIG.8A, a respiration sensor 117 having a function similar to that of the position sensor 108 is attached to the subject 103 lying on the bed 115. Pasted on the body surface, the amount of movement of the body surface due to breathing Is detected. Then, as shown in FIG. 8B, the detected movement amount can be converted into a respiration amount.
  • the scan plane coordinate calculator 109 has a function of correcting the scan plane coordinates based on the body position information of the subject 103 and the respiratory volume of the subject 103.
  • the scan plane coordinates are the coordinates of the ultrasonic scan plane imaged by the probe 104.
  • the scan plane coordinate calculation unit 109 and the scan plane coordinate storage unit 110 include a scan plane coordinate system storage unit 211, a volume image data coordinate system storage unit 212, and a body position change amount calculation unit 213.
  • the reference image calculation unit 111 receives scan plane coordinates, extracts image data of the same cross section corresponding to the scan plane coordinates from the volume data storage unit 107, and reconstructs a reference image. I do. Then, the adder 113 draws, on the monitor 114, the reference image output from the reference image calculation unit 111 and the ultrasonic image read from the cine memory 106. Typically, the ability to display an ultrasonic image and a reference image side by side on the same screen. Alternatively, the ultrasonic image and the reference image can be superimposed and displayed. In the case of overlapping display, it is desirable to make the reference image translucent.
  • step S101 as shown in FIG. 12B, the X axis of the position sensor source 116 is aligned with the short direction of the bed 115, the Y axis is aligned with the longitudinal direction of the bed 115, and the Z axis is aligned with the vertical direction of the bed 115. Install according to the direction.
  • the volume data 221 in FIG. 12A is usually obtained by placing the subject 103 on the bed 115 and capturing a tomographic image perpendicular to the body axis ( ⁇ -axis direction) of the subject 103. Therefore, the source 116
  • the X, Y, and ⁇ axes of the reference coordinate system of the source 116 and the coordinate system of the volume data 221 can be substantially parallel to each other by setting the coordinate system to the bed 115.
  • step S102 a reference point 223 is set in the volume data 221.
  • the setting of the reference point 223 is performed on an operation screen using a pointing device such as a mouse.
  • the operation screen is performed using a reference image obtained by converting the volume image data into an image.
  • This operation screen can be composed of axial images, sagittal images, coronal images, and 3D visualization images.
  • the reference point 223 can be set on the body surface or inside the body in the volume image data.
  • the reference point 222 of the scan plane coordinate system is set by, for example, aligning the probe 104 with the position sensor 108 with the position corresponding to the reference point 223 of the volume data 221 in step S103. Perform by holding. For example, when the reference point 222 of the volume data is specified on the body surface, the contact point 201 of the probe 104 is applied to the actual body surface position of the subject 103 corresponding to the reference point 222, and the scanning plane coordinate system is used. The reference point 222 of is set. In this case, since the positions of the reference point 222 and the reference point 223 match, the coordinate system of the volume image data and the coordinate system of the scan plane can be matched. In this case, the probe 104 is used as a pointing device.
  • the reference point 223 specified by the volume image data is It is preferable to select feature points on the body surface that are easy to understand from the appearance (for example, xiphoid process, blood vessel branch, etc.).
  • the probe is operated to display an ultrasonic image of a portion including the internal reference point 223, and the body image is displayed on the ultrasonic image.
  • the part corresponding to the reference point 223 is designated by a pointing device such as a mouse.
  • the distance between the specified point and the center 202 of the probe 104 or the contact point 201 is calculated, and the coordinates of the two reference points 222 and 223 are associated with each other.
  • a feature that is easy to understand on the ultrasonic image is used as the reference point specified by the volume image data. It is preferable to select a point.
  • step S104 the scan plane coordinate system is set to the reference coordinate system of the source 116. Find the relevant data to be assigned.
  • the origin of the subject 103 in the real space is a reference point 222.
  • the coordinate axes of the scan plane coordinate system are set parallel to the coordinate axes of the source coordinate system.
  • the position (X, Y, ⁇ ) of the reference point 222 of the probe 104 detected by the position sensor 108 is calculated, and the scan plane coordinate system is associated with the source coordinate system.
  • the attachment data is stored in the scan plane coordinate system storage unit 211 in FIG. In this way, the volume image data coordinate system and the scan plane coordinate system can be associated via the reference coordinate system of the source 116. Therefore, in step S105, data for associating the volume image data coordinate system with the scan plane coordinate system is created and stored in the volume image data coordinate system storage unit 212 in FIG.
  • step S101 since the source 116 is set so that the coordinate axes of the coordinate system of the volume image data are parallel to the coordinate axes of the source coordinate system, the reference point 223 of the volume image data coordinate system is set.
  • the reference point 223 of the volume image data coordinate system is set.
  • the first of the three points is set as the origin of the coordinate system
  • the vectors to the remaining two points from this origin are set as the X and ⁇ axes, respectively, and the X and This can be realized by setting the axis perpendicular to the ⁇ axis as the ⁇ axis.
  • the remaining two points can be automatically set on the screen by performing the above processing using a measurement tool that measures on image data.
  • the scan plane coordinates at the time of ultrasonic diagnosis are obtained by the procedure shown in FIG. 11 by using the association data between the volume image data coordinate system and the scan plane coordinate system thus created.
  • the scan plane coordinates are obtained based on the position and inclination of the probe 104 detected by the position sensor 108 attached to the probe 104 by the scan plane coordinate calculation unit 109 (step S106).
  • the reference image calculation unit 111 cuts out the reference image corresponding to the scan plane coordinates from the volume image data and displays it on the monitor 114 via the adder 113 (step S107). This allows the operator to set the search It is possible to draw a reference image corresponding to the ultrasonic image corresponding to the position and orientation of the stylus, thereby improving the accuracy of diagnosis.
  • the body position of the subject can be detected by the body position sensor 118 in FIG. Therefore, in the body position change amount calculation unit 213 in FIG. 9, the difference between the body position at the time of the initialization processing and the body position at the time of diagnosis is obtained, and the scan plane coordinate system is corrected by moving and rotating according to the difference.
  • This correction process is performed by the operator while looking at the drawn reference image and ultrasonic image.
  • a characteristic cross section including blood vessels such as the portal vein and the superior mesenteric artery of the subject is drawn and frozen (step S201).
  • the ultrasonic image the same cross section as that of the reference image is drawn and adjusted while comparing with the freeze image of the reference image (step S202).
  • the difference (change amount) between the scan plane coordinates at the time of freeze and the time of adjustment corresponds to the amount of internal organ movement.
  • the scan plane coordinate calculator 109 calculates the difference (change amount) between the scan plane coordinates at the time of freeze and the adjustment at the time of adjustment (step S203), and corrects the scan plane coordinate system by moving and rotating it by that amount (step S203). Step S204). Accordingly, even if the depth of respiration of the subject is different from the initialization stage, the scan plane coordinates and the volume image data coordinate system can be correctly associated.
  • the coordinate adjustment screen 231 shown in FIG. 14 can be displayed, and the freeze key 232 and the adjustment key 234 can be operated on the screen. Further, the movement amount and the rotation amount related to the correction can be displayed in the parameter edit box 232. The correction can also be made by the operator inputting a numerical value directly into the edit box 232. I can.
  • the correlation between the respiratory volume and the amount of internal organ movement is calculated by acquiring the respiratory volume input from the respiratory sensor 117 and repeating this correction at a plurality of respiratory depths.
  • the shift due to the internal organ movement can be automatically corrected based on the input from the respiration sensor.
  • the reference image of the volume image data having the feature points is frozen, and the ultrasound scan plane corresponding to the reference image is obtained.
  • the ultrasound scan plane having the feature points is frozen
  • a reference image corresponding to the ultrasonic scan plane may be automatically obtained by image processing. Specifically, the ultrasonic scan surface on which the characteristic points of the subject are displayed is frozen, and the ultrasonic scan surface is recorded on a storage medium such as the cine memory 106. Then, the reference image calculation unit 111 uses the well-known pattern matching method to convert the reference image corresponding to the feature point of the frozen ultrasonic scan plane into the volume image stored in the volume data storage unit 107. Data power extract. Then, the reference image extracted by the matching is displayed on the monitor 114.
  • the magnification may be adjusted so that the feature points of the ultrasonic scan plane and the reference image have the same magnification. As described above, by extracting the reference image from the image information having the feature points, it is possible to improve the accuracy of the alignment between the ultrasonic scan plane and the reference image.
  • the means for correcting the displacement of the coordinate system due to the internal organ movement due to the respiration of the subject will be described with reference to FIG.
  • This correction process is performed by the operator while viewing the drawn reference image and ultrasonic image, as in the case of FIG.
  • the probe 104 is applied to the subject so as to display a cross section perpendicular to the direction in which the viscera moves due to respiration.
  • the direction in which the internal organs move by respiration is generally the direction of the body axis of the subject.
  • the probe 104 applied to the subject is moved in the moving direction of the internal organs, and a characteristic ultrasonic tomographic image including blood vessels such as the portal vein and the superior mesenteric artery is drawn.
  • the cross section of the ultrasonic image and the reference image is shifted in the body axis direction.
  • the sound image and the reference image are frozen, cine reproduction is performed, and the operator specifies the corresponding combination of the reference image and the ultrasonic image.
  • the corresponding cross section is used. It can be determined that there is.
  • the reference image 1 corresponding to the ultrasonic image 2 should be displayed at the position of the time t2, but the reference image corresponding to the time tl is displayed.
  • the difference (change amount) between the scan plane coordinates 1 and the scan plane coordinates 2 stored in the scan plane coordinate storage unit 110 corresponds to the moving amount of the internal organ. Therefore, by calculating the difference between the scan plane coordinates 1 and the scan plane coordinates 2 and correcting the scan plane coordinates, it is possible to correct the displacement of the coordinate system due to the movement of the internal organs.

Abstract

 超音波探触子104により撮像された超音波像105、106と、画像診断装置102で予め撮像されたボリュームデータ記憶部107のボリューム画像データから前記超音波像のスキャン面に対応した断層像を抽出してなるリファレンス像111とを同一の画面114に表示する場合において、前記リファレンス像のうち前記超音波像の視野領域に対応する部分を抜出して、超音波像と同一部位のリファレンス像を扇形画像として表示することにより、および/または超音波像と同一倍率で表示することにより、両画像の対応関係を容易に把握できるようにする。また、リファレンス像のうち超音波像の視野領域から外れる部分の輝度を下げて表示することにより、リファレンス画像の情報を失うことなく対比観察できるようにする。

Description

明 細 書
超音波診断におけるリファレンス像表示方法及び超音波診断装置 技術分野
[0001] 本発明は、超音波診断におけるリファレンス像表示方法及びその方法を用いた超 音波診断装置に係り、具体的には、超音波診断装置、磁気共鳴撮像 (MRI)装置ま たは X線コンピュータ断層 (X線 CT)装置などの画像診断装置で撮像された被検体 のマルチスライス画像データを用レ、、超音波スキャン面と同一断面のリファレンス像を リアルタイムに再構成して超音波像と同一画面に表示するのに好適なものに関する。 背景技術
[0002] 画像診断装置の 1つである超音波診断装置は、ハンドリングが容易で、かつ無侵襲 で任意の断面をリアルタイムに観察できるため、診断に非常に多く利用されている。 一方、超音波診断装置で撮像される超音波像は、一般に X線 CT装置などで撮像さ れる断層像よりも画質が劣ることから、 X線 CT装置や MRI装置などの他の画像診断 装置で撮像された断層像 (以下、リファレンス像という。)と対比しながら、総合的に診 断すること力 Sある。また、例えば、超音波像によるガイドの下に、ラジオ波焼灼療法に よる肝腫瘍等の治療を行なう場合、事前に CT診断によって治療部位を特定し、その CT像をリファレンス像として超音波像によるガイドを行なうことが考えられている。
[0003] しかし、 CT像や MR像のリファレンス像は、一般に、体軸に垂直な断面の断層像で あるのに対し、超音波像は操作者が指定した任意断面の断層像であるから、単に C T像や MR像をリファレンス像として描出しても、両者の対応関係を把握することは操 作者にとって大きな負担となる。
[0004] そこで、両者の対応関係の把握を容易にするため、非特許文献 1に、超音波探触 子に位置センサを貼り付けて超音波スキャン面を算出し、 CT像や MR像のマルチス ライス画像データ(以下、ボリューム画像データという。)から超音波スキャン面と同一 断面のリファレンス像を再構成して、表示画面に描出する試みが記載されている。同 様に、特許文献 1にも、 CT像や MR像のボリューム画像データ力 超音波スキャン面 と同一断面のリファレンス像を再構成して、表示画面に並べてもしくは重ねて、あるい は交互に切換えて描出することが提案されてレ、る。
[0005] また、特許文献 2には、穿刺針を体内に導入する操作を支援するため、穿刺針を含 むように超音波スキャン面を制御すると共に、その超音波スキャン面に対応するリファ レンス画像を切り出して表示することが提案されている。これによれば、穿刺針を揷入 する被検体の患部に対応する位置の体表に、 2つのマーカを張り付けてリファレンス 画像のボリューム画像データを撮像する。そして、超音波探触子に穿刺針の導入部 を設けて探触子に対する穿刺針の位置と角度を固定し、探触子の位置及び角度を 検出するセンサを探触子に張り付けて超音波スキャン面を算出する。このようにして、 ボリューム画像データの座標系と、超音波スキャン面の座標系とを対応付け、超音波 スキャン面に対応するリファレンス画像を切り出して表示するようにしてレ、る。
[0006] 非特許文献 1 :「Radiology」RNSA 1996年発行、 page 517、 K. Oshio、
特許文献 1 :特開平 10-151131号公報
特許文献 2 :特開 2002— 112998号公報
発明の開示
[0007] し力 ながら、従来の技術では、超音波像のスキャン面に対応する断面のリファレン ス像を切出して同一画面に表示しているが、リファレンス像と超音波像の倍率や表示 部位を一致させることについて配慮されていない。例えば、超音波像は被検体の生 体の一部を撮像した扇形画像であるのに対し、 CT像や MR像は一般に被検体の全 体を撮像した円形画像である。したがって、リファレンス像と超音波像を単に並べて 表示しても、観察したい部位の対応関係を把握しにくいという問題がある。
[0008] また、リファレンス像上で操作者が任意に指定したターゲット(例えば、患部など)を 含む部位の超音波像を取得しょうとする場合、超音波探触子を走査してターゲットを 含む部位を探索しなければならなレ、。しかし、従来の技術では、現在の超音波スキヤ ン面とターゲットの位置関係の把握を容易にすることにつレ、ては配慮されてレ、なレ、と レ、う問題がある。
[0009] そこで、本発明は、同一画面に表示された他の診断装置のリファレンス像と超音波 像の対応関係の把握を容易にすることを第 1の課題とする。
[0010] また、任意のリファレンス像上で操作者が指定したターゲットと、現在の超音波スキ ヤン面との位置関係の把握を容易にすることを第 2の課題とする。
[0011] 本発明の超音波診断装置は、第 1の課題を解決するため、超音波探触子から出力 される反射エコー信号から超音波像を再構成する超音波像生成手段と、予め画像診 断装置で撮像されたボリューム画像データを記憶する記憶手段と、該記憶手段に記 憶されている前記ボリューム画像データから前記超音波像のスキャン面に対応した 断層像データを抽出してリファレンス像を再構成するリファレンス像生成手段と、前記 リファレンス像と前記超音波像とを画面に表示させる制御手段と、前記リファレンス像 と前記超音波像を表示する表示手段とを有する超音波診断装置にぉレ、て、前記リフ アレンス像生成手段は、前記断層像データおよび前記超音波探触子と被検体との位 置関係に基づいて前記超音波像の視野領域に対応する部分の断層像データを抽 出して前記リファレンス像を生成することを特徴とする。
[0012] したがって、本発明によれば、超音波像の扇形の視野領域に対応する同一部位の リファレンス像が、扇形画像として表示されることから、両画像の対応関係を容易に把 握すること力できる。この場合において、リファレンス像のうち超音波像の視野領域に 対応する部分を、超音波像と同一倍率で表示することにより、両者の画像の対応関 係を一層容易に把握することができるので好ましい。また、リファレンス像のうち超音 波像の視野領域から外れる部分の輝度を下げて表示することが好ましい、これによ ればリファレンス画像の情報を失うことなく対比観察することができる。
[0013] また、リファレンス像に、超音波像のアコースティックシャドウを模擬表示することによ り、両画像の対応関係の把握が一層容易になる。また、超音波像とリファレンス像を 画面に並べて表示することができる力 これに限らず、超音波像とリファレンス像の合 成像を画面に表示することができる。この合成像は、リファレンス像の半透明像を超 音波像に重畳させた像とすることができる。また、合成像は、リファレンス像と超音波 像の差分像とすることができる。
[0014] また、リファレンス像生成手段は、超音波探触子の動きの速さに応じてリファレンス 像の画サイズを変化させることが好ましい。これによれば、超音波像の早い動きに追 従させてリファレンス像を表示することができ、対比観察における探触子操作の自由 度が向上する。 [0015] 第 2の課題を解決するため、本発明の超音波診断装置は、前記ボリューム画像デ ータに設定されたターゲットと前記スキャン面との位置関係を算出し、前記スキャン面 に対する前記ターゲットの方向及び距離を前記画面に表示させる 3Dボディマーク算 出部を備えて構成することを特徴とする。
[0016] さらに、本発明の超音波診断装置は、前記超音波像生成手段により再構成された 前記超音波像を記憶するシネメモリと、前記超音波探触子の位置及び傾きを検出す る位置センサと、該位置センサの出力に基づいて前記超音波像のスキャン面座標を 算出するスキャン面座標算出手段と、該算出されたスキャン面座標を記憶するスキヤ ン面座標系記憶手段とを備え、前記リファレンス像生成手段は、前記スキャン面座標 系記憶手段から前記超音波像のスキャン面座標を読み出し、読み出したスキャン面 座標に対応する前記断層像データを読み出して前記リファレンス像を再構成し、前 記画像処理手段は、前記シネメモリから前記超音波像を読み出すと共に、該読み出 した超音波像に対応する前記リファレンス像生成手段から出力される前記リファレン ス像を前記画面に表示する構成とすることができる。これによれば、シネメモリから連 続的に超音波像と読み出して表示するとともに、その超音波像に対応したリファレン ス像が連続的に切出されて表示されるから、動画により対比観察することができる。
[0017] また、被検体の体位の変化を検出する体位センサと呼吸を検出するセンサの少なく とも一つを備え、超音波診断時における前記被検体の体位変化または呼吸に起因 する内臓の移動量に応じて、前記スキャン面座標を補正する補正手段を有すること が好ましい。これによれば、被検体の体位変化や、呼吸による内臓移動に伴うリファ レンス像と超音波像の座標系のずれを補正することができるから、量画像の対比観 察の精度を向上できる。
[0018] また、これに代えて、またはこれに加えて、前記超音波探触子のスキャン面を走查 して特徴点を有する超音波像またはリファレンス像の一方の画像を探索してフリーズ した後、前記超音波探触子を走査して前記フリーズされた前記一方の画像に最も一 致する超音波像またはリファレンス像の他方の画像を表示させてフリーズし、フリーズ された前記一方の画像と前記他方の画像に係る前記スキャン面の座標の座標差を 求め、該求めた座標差に基づいて前記スキャン面座標を補正するようにすることがで きる。
[0019] さらに、上記の構成に加えて、基準座標系に対応させて超音波探触子の位置と傾 きを検出する位置センサと、該位置センサの出力に基づいて前記基準座標系に対 応させて前記超音波探触子により撮像される超音波像のスキャン面の座標を算出す るスキャン面座標算出手段と、前記基準座標系に対応させて撮像された前記ボリュ ーム画像データに基づいて画面に表示されるリファレンス像上に基準点を設定する 基準点入力手段と、前記超音波探触子を前記被検体の体表に当接させて取得され る超音波像上の前記基準点に対応する部位と前記超音波探触子の位置との座標関 係を求めて、前記スキャン面座標に対応付けた前記ボリューム画像データの断層デ ータの座標を算出するボリュームデータ座標算出手段と、ボリュームデータ座標算出 手段により算出された前記断層像データの座標を記憶するボリュームデータ座標記 憶手段とを備え、前記リファレンス像再構成手段は、前記スキャン面座標算出手段に より求めたスキャン面座標に対応する前記断層像データの座標を前記ボリュームデ ータ座標記憶手段から読み出して前記リファレンス像を抽出するように構成すること ができる。これによれば、被検体の体内に座標系合わせの基準点を設定することが できるから、体表に設定する従来技術に比べて、基準点の設定の自由度が増すため 、対比観察の精度を一層向上できる。
図面の簡単な説明
[0020] [図 1]本発明の一実施の形態の超音波診断装置を適用した基本的な画像診断シス テムの構成図である。
[図 2]本発明の他の実施の形態の超音波診断装置を適用した具体的な画像診断シ ステムの構成図である。
[図 3]本発明の一実施の形態の超音波像とリファレンス像の描画手順のシーケンスを 示すフローチャートである。
[図 4]本発明の特徴に係る超音波像、リファレンス像、合成像及び 3Dボディマークの 表示例を示す図である。
[図 5]本発明の特徴に係るナビゲーシヨンに好適な超音波像、リファレンス像、合成像 及び 3Dボディマークの表示例を示す図である。 [図 6]本発明のさらに他の実施の形態の超音波診断装置を適用した具体的な画像診 断システムの構成図である。
[図 7]本発明に適用する一実施の形態の位置センサ付探触子の構成図である。
[図 8]本発明に係る呼吸量算出手段の構成および処理手順を示す図である。
[図 9]図 2の実施の形態のスキャン面座標算出部とスキャン面座標記憶部の詳細構 成図である。
[図 10]図 6の実施形態の座標対応付け処理の初期化処理のフローチャートである。
[図 11]図 6の実施形態の超音波診断時のリファレンス像表示処理の一実施の形態の フローチャートである。
[図 12]ボリューム画像データとスキャン面の座標系の対応関係を説明する図である。
[図 13]被検体の呼吸等による基準座標系のずれを補正する一実施の形態のフロー チャートである。
[図 14]スキャン面座標の補正処理を支援する座標調整画面の一例を示す図である。
[図 15]被検体の呼吸による内臓移動に起因した座標系のずれを補正する方法を説 明する図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照して、本発明を好ましい実施形態により説明する。
(実施の形態 1)
図 1に、本発明の一実施の形態の超音波診断装置を適用した基本的な画像診断 システムの構成図を示す。同図に示すように、画像診断システムは、本発明の一実 施の形態の超音波診断装置 101と、リファレンス像となるボリューム画像データを取 得する医療画像診断装置 102とを含んで構成されている。ボリューム画像データとは 、被検体の体内を、複数のスライス面にて撮像したマルチスライス画像データをいう。 超音波診断装置 101には、医療画像診断装置 102により撮像されたボリューム画像 データが入力されるようになっている。医療画像診断装置 102としては、例えば、 X線 コンピュータ断層撮影装置 (X線 CT装置)、磁気共鳴撮影装置 (MRI装置)を適用す ること力 Sできる。つまり、 CT像や MR像は、周知のとおり、超音波像よりも高画質であ るから、画質が劣る超音波像のリファレンス像として適している。しかし、被検体の組 織の経時変化を超音波診断するような場合は、予め取得しておいた超音波像のボリ ユーム画像データをリファレンス像として描画させることができる。
[0022] 図 1において、煩雑さを避けるため、超音波診断装置 101に一般的に備えられる機 能についての記載が省略され、本発明の特徴に係るリファレンス像表示に係る主要 部の機能のみが記載されている。図示のように、超音波診断装置 101は、超音波像 を再構成する系統と、リファレンス像を再構成する系統とに大別できる。前者の超音 波像再構成系統は探触子 104と超音波像算出部 105を有して構成され、後者のリフ アレンス像再構成系統はボリュームデータ記憶部 107とリファレンス像算出部 111を 有して構成される。
[0023] 超音波像算出部 105は、探触子 104から出力される反射エコー信号に基づいて超 音波像を再構成する超音波像生成手段を構成する。また、超音波像算出部 105は、 再構成した超音波像に位置センサ 108の出力信号を対応付けるようになつている。 一方、制御部 120は、位置センサ 108の出力信号に基づいて探触子 104のスキャン 面座標を算出し、算出したスキャン面座標をリファレンス像算出部 111に出力するよう になっている。リファレンス像算出部 111は、制御部 120から入力されるスキャン面座 標に対応した断層像データをボリュームデータ記憶部 107から抽出して、リファレンス 像を再構成するリファレンス像生成手段を構成している。このようにして、超音波像算 出部 105で再構成された超音波像と、リファレンス像算出部 111で再構成されたリフ アレンス像が、モニタ 114に表示されるようになっている。
[0024] 特に、リファレンス像算出部 111は、制御部 120から入力される探触子 114と被検 体との位置関係に基づいたスキャン面座標に基づいて、超音波像の視野領域に対 応する部分の断層像データを抽出してリファレンス像を生成するように構成されてい る。
[0025] このように構成される図 1の本実施形態によれば、超音波像の扇形の視野領域に 対応する同一部位のリファレンス像力 扇形画像として表示されることから、両画像の 対応関係を容易に把握することができる。この場合において、リファレンス像のうち超 音波像の視野領域に対応する部分を、超音波像と同一倍率で表示することにより、 両者の画像の対応関係を一層容易に把握することができる。また、リファレンス像のう ち超音波像の視野領域力 外れる部分の輝度を下げて表示することにより、リファレ ンス画像の情報を失うことなく対比観察することができる。
(実施形態 2)
図 2に、本発明の超音波診断装置を適用した具体的な画像診断システムの構成を 示す。同図において、図 1と同一の機能構成を有する手段には、同一の符号を付し て説明を省略する。図 2において、スキャン面座標算出部 109とスキャン面座標記憶 部 1 10は、図 1の制御部 120の主要部の構成に対応する。また、シネメモリ 106は、 超音波像算出部 105により再構成された超音波像を記憶する。また、リファレンス像 算出部 1 1 1に、 3Dボディマーク算出部 1 12が関連して設けられている。加算器 1 13 は、シネメモリ 106とリファレンス像算出部 1 1 1と 3Dボディマーク算出部 1 12で生成さ れた画像を適宜合成する画像処理手段として構成されている。モニタ 1 14には、シネ メモリ 106、リファレンス像算出部 1 1 1、 3Dボディマーク算出部 1 12により生成された 画像、加算器 1 13により処理された画像が表示されるようになっている。
[0026] 探触子 104は、被検体 103との間で超音波を送受信するものであり、超音波を発生 すると共に反射エコーを受信する複数の振動子が内蔵されている。超音波像算出部 105は、探触子 104から出力される反射エコー信号を入力してデジタル信号に変換 し、図 3等に示すような診断部位の例えば断層像(Bモード像)やカラーフローマツピ ング像(CFM像)の超音波像 302を作成する。シネメモリ 106は、超音波像算出部 1 05で作成された超音波像を入力して、複数フレーム分の超音波像を記憶するもので ある。
[0027] ボリュームデータ記憶部 107は、医療画像診断装置 102で撮影されたリファレンス 像のボリューム画像データを、ネットワークを介して又は光磁気ディスク (MO)等の可 搬性記憶媒体を経由して取り込み、超音波診断装置 101内に記憶しておく。
[0028] 位置センサ 108は、探触子 104に取り付けられており、探触子の三次元的な位置 および傾きを検出する。また、被検体 103が横臥するベッド 1 15に近くに、被検体 10 3を含む座標系のソース 1 16が設置されている。探触子 104の三次元的な位置およ び傾き検出原理は、ソース 1 16から三次元空間に発生される磁気信号を位置センサ 108により検知し、ソース 1 16が形成する基準座標系における三次元的な位置及び 傾きを検出する。なお、位置センサ 108とソース 116とからなる位置センサシステムは 、磁石式に限らず、例えば光を利用したシステムなど、公知の位置センサシステムを 用いることができる。
[0029] スキャン面座標算出部 109は、位置センサ 108とソース 116の出力信号に基づい て、基準座標系における探触子 104の位置及び傾き情報を求め、被検体 103に対 する超音波スキャン面の位置及び傾きからなるスキャン面座標を算出する。また、ス キャン面座標算出部 109は、算出したスキャン面座標に基づいて、リファレンス像の 座標系におけるスキャン面座標を算出するようになっている。つまり、ボリューム画像 データの座標系において、スキャン面の例えば一隅の X,y,Z座標データ及びスキャン 面の x,y,z軸周りの回転角度とからなるスキャン面の座標データを算出するようになつ ている。スキャン面座標記憶部 110は、スキャン面座標算出部 109で算出されたスキ ヤン面座標データを入力して、複数フレーム分のスキャン面座標を記憶するものであ る。ここで、記憶するスキャン面座標のフレーム数は、リアルタイムで撮像されてシネメ モリ 106に記憶される超音波像のフレーム数と同等にしておくのが好ましい。リファレ ンス像算出部 111は、リファレンス像再構成手段を構成するものであり、スキャン面座 標データを入力し、超音波スキャン面と同一断面のリファレンス像をボリューム画像デ ータから再構成するものである。
[0030] 次に、本実施形態による超音波診断装置 101の詳細構成を動作とともに説明する 。図 3に、同一断面の超音波像とリファレンス像とを描出するフローチャートを示す。 描画処理は、超音波像の描出及びスキャン面座標を記憶部に格納する超音波像処 理シーケンス 201と、リファレンス像処理シーケンス 202に大別される。これら 2つのシ 一ケンス 201, 202は、スタートとフリーズを同期して実行するようになっている。
[0031] まず、操作者が 2つのシーケンス 201 , 202をスタートさせると、フリーズ指令が入力 されているか否かの判断がなされる(Sl)。フリーズされていない場合、超音波像処 理シーケンス 201は、探触子 104を駆動して被検体 103との間で超音波の送受信を 行なう(S2)。超音波像算出部 105は、探触子 104から出力される反射エコー信号に 基づいて超音波像を再構成する(S3)。再構成された超音波像は、シネメモリ 106に 記憶されると共に(S4)、モニタ 114に描画される(S5)。 [0032] このとき、位置センサ 108は、超音波送受信と同期して探触子 104の位置および傾 き情報を取得する(S 12)。スキャン面座標算出部 109は、位置センサ 108から入力さ れる位置および傾き情報に基づいて、スキャン面座標を算出する(S 13)。算出され たスキャン面座標は、スキャン面座標記憶部 110へ逐次書き込まれる(S14)。ここで 、超音波像処理シーケンス 201のステップ S1 S5の処理とステップ S12— S14の処 理は、それぞれ同期して実行されるようになっている。
[0033] 一方、リファレンス像処理シーケンス 202は、フリーズの判断をして(S1)、フリーズさ れていない場合、スキャン面座標記憶部 110からスキャン面座標を読み込み(S22) 、リファレンス像算出部 111にて超音波像と同一断面のリファレンス像をボリューム画 像データから再構成する(S25)。再構成されたリファレンス像は、モニタ 114に描画 される(S26)。なお、ステップ S23,S24の処理については後述する。
[0034] 次に、操作者が処理をフリーズさせる指令を入力すると、ステップ Sl、 S21の判断 によって、超音波像処理シーケンス 201とリファレンス像処理シーケンス 202は、それ ぞれシネ再生 S31、 S32を実行するようになっている。超音波像のシネ再生は、シネ メモリ 106に格納された超音波像データを参照することにより実行される。それに対し 、リファレンス像のシネ再生は、スキャン面座標記憶部 110に格納されたスキャン面座 標データを用いて、ボリューム画像データ力 スキャン面に対応したリファレンス像を 再構成することにより実行される。シネメモリ 106に格納された超音波像データと、ス キャン面座標記憶部 110に格納されたスキャン面座標データは、それぞれ同期して 格納されるので、同じ時相の超音波像とリファレンス像を描出することが可能となる。 また、超音波像のシネ再生はシネメモリ 106に格納された超音波像データを参照す る力 リファレンス像のシネ再生はスキャン面座標記憶部 110に格納されたスキャン 面座標データを参照する。したがって、スキャン面座標記憶部 110のメモリは、スキヤ ン面座標データのみを記憶すればよいから、メモリ容量を小さくすることができる。同 様に、動画を保存する際にも、ボリューム画像データに対するスキャン面座標のみを 保存しておけば、ボリューム画像データから再構成しながら動画像を再生することが できるので、容量の小さレ、動画ファイルを作成することができる。
[0035] ここで、図 4を参照して、本発明の特徴に係る画像の表示処理法を説明する。まず 、リファレンス像算出部 111は、超音波像 302の拡大率 (倍率)に応じて、図 4のリファ レンス像 301に示すように、リファレンス像を拡大または縮小して同一の倍率で表示 する。また、超音波像 302の扇形状の視野角 311に応じた視野外領域 312を抽出し 、その領域 312に対応するリファレンス像の輝度を暗くする。これらにより、超音波像 3 02と同一の表示形態および倍率でリファレンス像が表示されることから、超音波像 30 2とリファレンス像の対応関係を把握することが容易となる。また、超音波像の視野外 の領域のリファレンス像の情報を失うことなく表示できる。また、超音波像 302には、 骨 313 (あるいは空気)のようなアコースティックシャドウ 307が現れる。このアコーステ イツクシャドウ 307に対応する部位について、例えば CT像の CT値により判別して抽 出し、その部位よりも深い領域 308の輝度を喑くするようにすることが好ましい。同様 に、血管のある部位を CT値により領域 310を抽出し、その部位を超音波 CFM (カラ 一フローマッピング)像 309のように例えば赤色により表示する。これにより、超音波 像 302と比較しやすいリファレンス像 301を表示させることが可能となる。
[0036] 一方、 3Dボディマーク算出部 112は、図 4の 3Dボディマーク 304のように、ボリユー ム画像データを用いて三次元可視化像を描出し、それにスキャン面 314を半透明力 ラーで重ね合わせて表示する。三次元可視化処理としては、例えばボリュームレンダ リングや、サーフェスレンダリングなどの周知の方法を適用できる。 3Dボディマーク 3 04を表示することにより、被検体 103とスキャン面 314の位置関係を三次元で把握す ること力 Sできる。また、操作者によって指定された関心領域をボリューム画像データか ら領域抽出し、スキャン面からその関心領域の中心までの距離と方向を算出する機 能を持たせることができる。
[0037] 画像処理手段を構成する加算器 113は、リファレンス像 301と超音波像 302との合 成像 303を算出するためのものであり、例えばリファレンス像 301を半透明カラー化し 、超音波像 302に重畳させる。なお、これに代えて、リファレンス像 301と超音波像 30 2との差分画像を算出して描画するようにしてもよい。これにより、一つの画像でリファ レンス像 301と超音波像 302との比較が容易に可能となる。また、差分画像の場合は 、例えば予め取得してぉレ、た超音波ボリューム画像データをリファレンス像として利 用すると、被検体の生体組織の径時変化を診断するのに有用となる。 [0038] このようにして、モニタ 114には、図 4に示すように、同一断面の超音波像 302と、リ ファレンス像 301と、合成像 303と、 3Dボディマーク 304力 苗画される。これにより、 操作者はそれらの画像を対比して、効果的な診断を行うことができる。
[0039] 例えば、医療画像診断装置 102を用いて治療前に治療部位を中心としたボリユー ム画像データを取得しておき、治療後にその治療部位を超音波診断装置 101により 撮像し、治療前のリファレンス像と治療後の超音波像とを例えば並べて表示すること により、治療の効果を容易に判定することが可能になる。また、治療前のリファレンス 像と治療後の超音波像との差分画像を合成して表示することにより、治療効果の判 定が一層容易になる。特に、差分の程度に応じて色付け表示することにより、一層見 やすくなる。
[0040] また、リファレンス像算出部 111は、画サイズを小さくしてフレームレートを可変する ことにより、探触子 104の動きに応じて、リファレンス像の再構成の速度を高速化する ことができるようになつている。つまり、リファレンス像算出部 111は、スキャン面座標 データからスキャン面の移動速度及び回転速度を算出し、速度がある閾値よりも大き い場合は、画サイズを小さくして、リファレンス像を高速に再構成する。つまり、探触子 104の動きが速レ、場合は、画質よりもフレームレートを優先してリファレンス像を高速 で描画し、探触子 104の動きが遅い場合は、フレームレートよりも画質を優先してリフ アレンス像を再構成して描画するようになっている。これにより、探触子 104の動きに 合わせて変化する超音波像に追従させて、リファレンス像を描画することができる。
[0041] さらに、図 5を参照して、ナビゲーシヨン機能を付加した画像の表示処理方法を説 明する。本超音波診断装置は、操作者があらかじめボリューム画像データ中のリファ レンス像に設定したターゲット 405に、探触子 104のスキャン面を誘導するナビゲー シヨンを行なうことができるようになつている。ターゲット 405の設定は、アキシャル像、 サジタル像、コロナル像、および三次元可視化像などから、マウスで領域指定するこ とによりできる。 3Dボディマーク算出部 112は、現在のスキャン面からターゲット 405 の中心までの距離と方向を計算し、 3Dボディマーク 404の画面上の表示領域 407に 3次元の矢印像と数値を表示する。また、ターゲット 405の領域境界線は、リファレン ス像 401および超音波像 402中にも描出される。これにより、操作者は、現在の超音 波スキャン面 314からターゲット 405までの距離を視覚的に把握することができる。ま た、ターゲット 405がスキャン面 314に入ると、リファレンス像 401から算出された境界 が超音波像 402中にも表示される。その結果、リファレンス像 401と超音波像 402と の対応を把握することが容易となる。
[0042] さらに、操作者が超音波像 402、リファレンス像 401、もしくは合成像 403のうちのい ずれかの画像上で設定した関心領域 (ROI) 406を全ての画像上に表示する。これ により、関心領域の対応関係が把握しやすくなる。
(実施の形態 3)
図 6に、本発明の他の実施形態の超音波診断装置を適用した画像診断システムの 構成を示す。図 6において、図 2に示した実施形態と相違する点は、被検体 103の呼 吸量を検出する呼吸センサ 117と、体動を検出する体位センサ 118が設けられ、そ れらの検出出力がスキャン面座標算出部 109に入力されていることにある。また、図 2 の実施形態では説明を省略したが、ボリューム画像データ座標系をスキャン面座標 系に対応付ける処理の詳細を説明する。
[0043] 本実施の形態では、図 7Aに示すように、探触子 104の一面に位置センサ 108を貼 り付けて、ソース 116が形成する座標系における探触子 104の位置及び傾き、つまり 超音波スキャン面の位置及び傾きを検出できるようになっている。図 7Aにおいて、探 触子 104の円弧状の面に振動子が配列されており、その中心点 201と位置センサ 1 08の中心点 202との距離は正確に求められている。なお、探触子 104と位置センサ 108の関係は、同図に限らず、図 7Bのように構成することができる。すなわち、位置 センサ 108に関連付けて棒状のポインタ 203を取り外し可能に設け、その先端の点 2 04を中心点 202に対応した基準点とすることもできる。このように構成されることから、 本実施の形態の探触子 104は、ポインティングデバイスとしても利用できる。
[0044] 体位センサ 118は、被検体 103の体表に貼り付けられており、位置センサ 108と同 様に、ソース 116が形成する基準座標系における被検体 103の位置及び傾きを検出 するようになつている。呼吸センサ 117は、被検体 103の呼吸量を検出するもので、 例えば、図 8Aに示すように、位置センサ 108と同様の機能を有する呼吸センサ 117 を、ベッド 115に横臥された被検体 103の体表に貼り付け、呼吸による体表の移動量 を検出するようになっている。そして、図 8Bに示すように、検出した移動量を呼吸量 に換算することができるようになってレ、る。
[0045] ここで、スキャン面座標算出部 109およびスキャン面座標記憶部 110は、基本的に 図 2の実施形態と同様に形成されているが、本実施形態に係る特徴機能を具体的に 説明する。スキャン面座標算出部 109は、被検体 103の体位情報および被検体 103 の呼吸量に基づいて、スキャン面座標を補正する機能を有している。ここで、スキャン 面座標とは、探触子 104により撮像されている超音波スキャン面の座標である。スキ ヤン面座標算出部 109とスキャン面座標記憶部 110は、図 9に示すように、スキャン 面の座標系記憶部 211と、ボリューム画像データの座標系記憶部 212と、体位変化 量算出部 213と、内臓移動量算出部 214と、補正部 215と、補正スキャン面座標算 出部 216とで構成される。リファレンス像算出部 111は、図 2の実施形態と同様に、ス キャン面座標を入力し、ボリュームデータ記憶部 107からスキャン面座標に対応する 同一断面の画像データを抽出してリファレンス像を再構成する。そして、加算器 113 は、リファレンス像算出部 111から出力されるリファレンス像と、シネメモリ 106から読 み出される超音波像とをモニタ 114に描画する。典型的には、超音波像とリファレン ス像を同一画面に並べて表示する力 これに代えて、重ねて表示することもできる。 重ねて表示する場合は、リファレンス像を半透明にすることが望ましレ、。
[0046] ここで、ボリューム画像データ座標をスキャン面座標に対応付ける処理について、 図 10、図 11、図 12を参照して説明する。本実施の形態の座標の対応付け処理は、 図 10に示す初期化段階と、図 11に示す診断段階とに大別される。
[0047] まず、図 10の初期化処理、つまりボリューム画像データ撮像時の処理について説 明する。ステップ S101において、図 12Bに示すように、位置センサのソース 116の X 軸を、ベッド 115の短手方向に合わせ、同 Y軸をベッド 115の長手方向に合わせ、同 Z軸をベッド 115の鉛直方向に合わせて設置する。これによつて、ソース 116の例え ば中心 224を原点とするソース座標系の X、 Y、 Ζ軸を、図 12Aに示すボリューム画像 データの一隅を原点 225とする座標系の X、 Υ、 Ζ軸に平行に合わせる。つまり、図 1 2Αのボリュームデータ 221は、通常、被検体 103をベッド 115に横臥させて被検体 1 03の体軸 (Υ軸方向)に垂直な断層像を撮像して取得する。したがって、ソース 116 をベッド 115に合わせて設置することにより、ソース 116の基準座標系とボリュームデ ータ 221の座標系の X、 Y、 Ζ軸を概ね平行することができる。
[0048] 次いで、ステップ S102において、ボリュームデータ 221に基準点 223を設定する。
この基準点 223の設定は、マウスなどのポインティングデバイスを用いて操作画面上 で行なう。操作画面は、ボリューム画像データを画像化したリファレンス像により行う。 この操作画面は、アキシャル像、サジタル像、コロナル像、 3D可視化画像で構成す ること力 Sできる。いずれかの画像上で基準点 223を指定することにより、ボリューム画 像データにおける体表又は体内に基準点 223を設定することができる。
[0049] これに対して、スキャン面座標系の基準点 222の設定は、ステップ S103において、 例えばボリュームデータ 221の基準点 223に対応する位置に、位置センサ 108付き の探触子 104を合わせて保持することにより行う。例えば、ボリュームデータの基準点 222を体表に指定した場合は、その基準点 222に対応する実際の被検体 103の体 表位置に探触子 104の当接点 201を当てて、スキャン面座標系の基準点 222を設 定する。この場合は、基準点 222と基準点 223の位置が一致するから、ボリューム画 像データの座標系とスキャン面の座標系とを一致させることができる。この場合は、探 触子 104をポインティングデバイスとして用いることになる。ここで、ボリューム画像デ ータで指定した基準点の位置に対する実際の被検体の体表位置に探触子を当てる 作業を容易にするためには、ボリューム画像データで指定する基準点 223として、外 観から判りやすい体表上の特徴点 (例えば、剣状突起、血管枝など)を選択すること が好ましい。
[0050] 一方、ボリューム画像データの基準点を体内に指定した場合は、探触子を操作して その体内基準点 223を含む部位の超音波像を表示し、その超音波像上でその体内 基準点 223に対応する部位をマウスなどのポインティングデバイスで指定する。そし て、指定された点と探触子 104の中心 202又は当接点 201との距離を算出して、 2つ の基準点 222, 223の座標を対応付ける。この場合も、超音波像上で体内基準点 22 3を特定するのを容易にするためには、ボリューム画像データで指定する基準点とし て、上述したように、超音波像上で判りやすい特徴点を選択することが好ましい。
[0051] 次に、ステップ S104において、スキャン面座標系をソース 116の基準座標系に対 応付ける関係データを求める。まず、実空間の被検体 103の原点は基準点 222とす る。そして、スキャン面座標系の座標軸はソース座標系の座標軸と平行に設定する。 そして、位置センサ 108により検出された探触子 104の基準点 222の位置 (X、 Y、 Ζ )を算出して、スキャン面座標系とソース座標系との対応付けを行レ、、その対応付け データを図 9のスキャン面の座標系記憶部 211に格納する。このようにして、ソース 1 16の基準座標系を介して、ボリューム画像データ座標系とスキャン面座標系とを対 応付けることができる。そこで、ステップ S105において、ボリューム画像データ座標 系をスキャン面座標系に対応付けるデータを作成して、図 9のボリューム画像データ の座標系記憶部 212に格納する。
[0052] なお、ステップ S101において、ボリューム画像データの座標系の座標軸は、ソース 座標系の座標軸と平行になるようにソース 116を設置しているから、ボリューム画像デ ータ座標系の基準点 223を 1点設定することにより、それらの 2つの座標系の対応付 けを容易に行うことができる。つまり、被検体の体軸の向きに合わせて適当な向きにソ ース 116を設置することで、簡便に座標系合わせをおこなうことができる。しかし、本 発明は、基準点 223を 3点設定することもできる。この場合は、座標系の対応付け精 度を向上できる。例えば、 3つの基準点で座標系を算出する場合、 3点のうちの 1点目 を座標系の原点とし、この原点から残る 2点へのベクトルをそれぞれ X軸、 Υ軸とし、 X 軸と Υ軸に垂直な軸を Ζ軸とすることにより実現できる。これにより、設置されたソース 1 16の向きを気にせずに座標系の対応付けを行うことができる。なお、残る 2点の設定 は、画像データ上で計測する計測ツールにより上記処理を行わせて、画面上で自動 的に設定することができる。
[0053] このようにして作成されたボリューム画像データ座標系とスキャン面座標系との対応 付けデータを用い、図 11に示す手順により、超音波診断時においてスキャン面座標 を求める。スキャン面座標は、スキャン面座標算出部 109により探触子 104に取り付 けられた位置センサ 108により検出される探触子 104の位置及び傾きに基づいて求 められる(ステップ S106)。次いで、リファレンス像算出部 111にて、スキャン面座標 に対応するリファレンス像をボリューム画像データから切り出して、加算器 113を介し てモニタ 114に表示する (ステップ S107)。これにより、操作者は、任意に設定した探 触子の位置及び向きに対応する超音波像に一致するリファレンス像を描画させること ができ、診断の精度が向上する。
[0054] 次に、体位等の変化に合わせてスキャン面座標を補正する本実施形態の特徴機 能について説明する。つまり、診断を進めていくうちに、被検体の体位が変化したり、 被検体の呼吸による内臓の移動などの要因により、ボリューム画像データとスキャン 面の座標系にずれが生じ、超音波スキャン面に一致するリファレンス像を描画させる ことができなくなる場合がある。そこで、本実施の形態では、診断段階においてスキヤ ン面座標算出部 109により、スキャン面座標系のずれを補正するようにしている。
[0055] まず、被検体の体位の変化に対する補正について説明する。被検体の体位は、図 6の体位センサ 118により検出できる。そこで、図 9の体位変化量算出部 213におい て、初期化処理時の体位と、診断時における体位との差を求め、その差に合わせて スキャン面座標系を移動及び回転させて補正する。
[0056] 次に、被検体の呼吸による内臓移動に伴う座標系のずれを補正する手段について 図 13を用いて説明する。この補正処理は、描出されているリファレンス像と超音波像 を見ながら操作者が行なう。まず、リファレンス像に注目し、探触子 104を動かしなが ら、例えば、被検体の門脈や上腸間膜動脈などの血管を含む、特徴的な断面を描出 させてフリーズする(ステップ S201)。次に、超音波像に注目し、リファレンス像のフリ ーズ像と見比べながら、それと同一断面を描出させてアジャストする(ステップ S202) 。ここで、フリーズ時とアジャスト時のスキャン面座標の差 (変化量)が内臓移動量に 相当する。そこで、スキャン面座標算出部 109では、フリーズ時とアジャスト時のスキ ヤン面座標の差 (変化量)を算出し (ステップ S203)、その分だけスキャン面座標系を 移動及び回転させて補正する(ステップ S204)。これにより、被検体の呼吸の深さが 、初期化段階と異なっていても、スキャン面座標とボリューム画像データ座標系を正 しく対応付けすることができる。
[0057] また、図 13の補正処理時に、図 14に示す座標調整画面 231を表示して、フリーズ キー 232とアジャストキー 234を画面操作可能にすることができる。また、補正に係る 移動量及び回転量をパラメータエディットボックス 232に表示させることができる。な お、操作者がエディットボックス 232に直接数値を入力することによつても補正を行な うことができる。
[0058] さらに、呼吸センサ 117より入力される呼吸量を取得し、複数の呼吸の深さでこの補 正を繰り返すことにより、呼吸量と内臓移動量との相関を算出する。これにより、呼吸 センサからの入力により、内臓移動によるずれを自動的補正することができる。
[0059] 上記では、特徴点を有するボリューム画像データのリファレンス像をフリーズさせ、 そのリファレンス像に対応する超音波スキャン面を求めたが、逆に、特徴点を有する 超音波スキャン面をフリーズさせ、その超音波スキャン面に対応するリファレンス像を 画像処理により自動的に求めてもよい。具体的には、被検体の特徴点が表示されて レ、る超音波スキャン面をフリーズさせ、その超音波スキャン面をシネメモリ 106をはじ めとする記憶媒体に記録させる。そして、リファレンス像算出部 111は、そのフリーズ された超音波スキャン面の特徴点に対応するリファレンス像を、周知のパターンマツ チング法を利用して、ボリュームデータ記憶部 107に記憶されているボリューム画像 データ力 抽出する。そして、マッチングにより抽出されたリファレンス像をモニタ 114 に表示する。なお、リファレンス像のマッチング処理は、ボリューム画像データの全て を検索する必要はなぐ超音波探触子 104の走査方向からのスキャン面側のみを抽 出して、特徴部をマッチングさせればよい。また、超音波スキャン面とリファレンス像と の特徴点が同一倍率となるよう、倍率調整を行ってもよい。このように、特徴点を有す る画像情報からリファレンス像を抽出することにより、超音波スキャン面とリファレンス 像の位置合わせの精度を高めることができる。
[0060] さらに、被検体の呼吸による内臓移動に伴う座標系のずれを補正する手段の他の 実施例について、図 15を用いて説明する。この補正処理は、図 13の場合と同様に、 描出されているリファレンス像と超音波像を見ながら操作者が行なう。まず、呼吸によ り内臓が移動してレ、る方向に対して垂直な断面を表示するようにして探触子 104を被 検体にあてる。なお、呼吸により内臓が移動する方向は、一般に、被検体の体軸方 向である。そして、被検体にあてた探触子 104を内臓の移動方向へ移動させ、例え ば門脈や上腸間膜動脈などの血管を含む,特徴的な超音波断層像を描出させる。こ のとき、ボリューム画像データとスキャン面の座標系にずれが生じていることが原因で 、超音波像とリファレンス像とでは体軸方向に断面のずれが生ずる。この状態で、超 音波像およびリファレンス像をフリーズし、シネ再生を行い、操作者がリファレンス像と 超音波像の対応する組合せを指定する。例えば、図 15に示す例では、時刻 tlで表 示されていたリファレンス像 1と、時刻 t2で表示されていた超音波像 2とが最も鮮明に 血管を描出できているから、対応する断面であると判断できる。このことから、本来、 時刻 t2の位置で超音波像 2に対応するリファレンス像 1が表示されるべきであるにも かかわらず、時刻 tlで対応するリファレンス像が表示されていることが判る。このとき、 スキャン面座標記憶部 110に格納されているスキャン面座標 1とスキャン面座標 2との 差 (変化量)が内臓の移動量に相当する。そこで、スキャン面座標 1とスキャン面座標 2との差を算出してスキャン面座標を補正することにより、内臓の移動による座標系の ずれを補正することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 超音波探触子から出力される反射エコー信号から超音波像を再構成する超音波 像生成手段と、予め画像診断装置で撮像されたボリューム画像データを記憶する記 憶手段と、該記憶手段に記憶されている前記ボリューム画像データから前記超音波 像のスキャン面に対応した断層像データを抽出してリファレンス像を再構成するリファ レンス像生成手段と、前記リファレンス像と前記超音波像とを画面に表示させる制御 手段と、前記リファレンス像と前記超音波像を表示する表示手段とを有する超音波診 断装置において、
前記リファレンス像生成手段は、前記断層像データおよび前記超音波探触子と被 検体との位置関係に基づいて前記超音波像の視野領域に対応する部分の断層像 データを抽出して前記リファレンス像を生成することを特徴とする超音波診断装置。
[2] 前記リファレンス像のうち前記超音波像の視野領域に対応する部分を、前記超音 波像と同一倍率で表示することを特徴とする請求項 1に記載の超音波診断装置。
[3] 前記リファレンス像のうち前記超音波像の視野領域から外れる部分の輝度を下げ て表示することを特徴とする請求項ほたは 2に記載の超音波診断装置。
[4] 前記リファレンス像に、前記超音波像のアコースティックシャドウを模擬表示すること を特徴とする請求項 1に記載の超音波診断装置。
[5] 前記超音波像と前記リファレンス像を前記画面に並べて表示することを特徴とする 請求項 1に記載の超音波診断装置。
[6] 前記超音波像と前記リファレンス像の合成像を前記画面に表示することを特徴とす る請求項 1に記載の超音波診断装置。
[7] 前記合成像は、前記リファレンス像の半透明像を前記超音波像に重畳させた像で あることを特徴とする請求項 6に記載の超音波診断装置。
[8] 前記合成像は、前記リファレンス像と前記超音波像の差分像であることを特徴とす る請求項 6に記載の超音波診断装置。
[9] 前記リファレンス像生成手段は、前記超音波探触子の動きの速さに応じて前記リフ アレンス像の画サイズを変化させることを特徴とする請求項 1に記載の超音波診断装 置。
[10] 前記マルチスライス画像データに設定されたターゲットと前記スキャン面との位置関 係を算出し、前記スキャン面に対する前記ターゲットの方向及び距離を前記画面に 表示させる 3Dボディマーク算出部を備えてなることを特徴とする請求項 1に記載の超 音波診断装置。
[11] 前記超音波像生成手段により再構成された前記超音波像を記憶するシネメモリと、 前記超音波探触子の位置及び傾きを検出する位置センサと、該位置センサの出力 に基づいて前記超音波像のスキャン面座標を算出するスキャン面座標算出手段と、 該算出されたスキャン面座標を記憶するスキャン面座標系記憶手段とを備え、 前記リファレンス像生成手段は、前記スキャン面座標系記憶手段から前記超音波 像のスキャン面座標を読み出し、読み出したスキャン面座標に対応する前記断層像 データを読み出して前記リファレンス像を再構成し、
前記画像処理手段は、前記シネメモリから前記超音波像を読み出すと共に、該読 み出した超音波像に対応する前記リファレンス像生成手段から出力される前記リファ レンス像を前記画面に表示することを特徴とする請求項 1に記載の超音波診断装置
[12] 前記被検体の体位の変化を検出する体位センサと呼吸を検出するセンサの少なく とも一つを備え、超音波診断時における前記被検体の体位変化または呼吸に起因 する内臓の移動量に応じて、前記スキャン面座標を補正する補正手段を有すること を特徴とする請求項 11に記載の超音波診断装置。
[13] 前記超音波探触子により撮像される超音波像のスキャン面の座標を基準座標系に 対応させて算出するスキャン面座標算出手段と、前記基準座標系に対応させて撮像 された前記ボリューム画像データから前記スキャン面の座標に対応付した断層面の 座標を算出するボリュームデータ座標算出手段とを備え、
前記リファレンス像再構成手段は、前記スキャン面座標算出手段により求めたスキ ヤン面の座標に対応する前記断層面の座標を前記ボリュームデータ座標記憶手段 力 読み出して前記リファレンス像を抽出することを特徴とする請求項 1に記載の超 音波診断装置。
[14] 基準座標系に対応させて超音波探触子の位置と傾きを検出する位置センサと、該 位置センサの出力に基づレ、て前記基準座標系に対応させて前記超音波探触子によ り撮像される超音波像のスキャン面の座標を算出するスキャン面座標算出手段と、前 記基準座標系に対応させて撮像された前記ボリューム画像データに基づいて画面 に表示されるリファレンス像上に基準点を設定する基準点入力手段と、前記超音波 探触子を前記被検体の体表に当接させて取得される超音波像上の前記基準点に対 応する部位と前記超音波探触子の位置との座標関係を求めて、前記スキャン面座標 に対応付けた前記ボリューム画像データ座標を算出するボリュームデータ座標算出 手段と、ボリュームデータ座標算出手段により算出された前記ボリューム画像データ 座標を記憶するボリュームデータ座標記憶手段とを備え、
前記リファレンス像再構成手段は、前記スキャン面座標算出手段により求めたスキ ヤン面座標に対応する前記ボリューム画像データ座標を前記ボリュームデータ座標 系記憶手段から読み出して前記リファレンス像を抽出することを特徴とする請求項 1 に記載の超音波診断装置。
[15] 前記被検体の体位の変化を検出する体位センサと呼吸を検出するセンサの少なく とも一つを備え、超音波診断時における前記被検体の体位変化または呼吸に起因 する内臓の移動量に応じて、前記スキャン面座標を補正する補正手段を有すること を特徴とする請求項 14に記載の超音波診断装置。
[16] 超音波探触子から出力される反射エコー信号に基づいて被検体の超音波像を再 構成するとともに、予め撮像された前記被検体のボリューム画像データの座標系と前 記超音波像の座標系との対応関係に基づレ、て、前記ボリューム画像データから前記 超音波探触子のスキャン面に対応する断層面の画像データを抽出してリファレンス 像を再構成し、前記超音波像と前記リファレンス像とを同一画面に表示する超音波 診断におけるリファレンス像表示方法において、
前記超音波探触子のスキャン面を移動して前記超音波像または前記リファレンス像 の一方の画像を前記画面に表示させてフリーズした後、前記超音波探触子のスキヤ ン面を移動して前記フリーズされた前記一方の画像に対応する前記超音波像または 前記リファレンス像の他方の画像を表示させてフリーズし、フリーズされた前記一方の 画像と前記他方の画像に係る前記スキャン面の座標に基づレ、て、前記超音波像の 座標系と前記ボリューム画像データの座標系との対応関係を補正することを特徴す るリファレンス像表示方法。
[17] 前記ボリューム画像データは、他の画像診断装置により撮像されたものであることを 特徴とする請求項 15に記載のリファレンス像表示方法。
[18] 前記一方の画像は、前記被検体の特徴点を含む前記超音波像または前記リファレ ンス像であり、
前記一方の画像に対応する前記他方の画像は、前記特徴点が一致する前記超音 波像または前記リファレンス像であることを特徴とする請求項 15に記載のリファレンス 像表示方法。
[19] 前記超音波像の座標系と前記ボリューム画像データの座標系との対応関係の補正 は、フリーズされた前記一方の画像と前記他方の画像に係る前記スキャン面の座標 の差に基づいて補正することを特徴とする請求項 15に記載のリファレンス像表示方 法。
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