WO2006064676A1 - 超音波診断装置 - Google Patents

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WO2006064676A1
WO2006064676A1 PCT/JP2005/022177 JP2005022177W WO2006064676A1 WO 2006064676 A1 WO2006064676 A1 WO 2006064676A1 JP 2005022177 W JP2005022177 W JP 2005022177W WO 2006064676 A1 WO2006064676 A1 WO 2006064676A1
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ultrasonic
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PCT/JP2005/022177
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Masa Yamamoto
Naoko Ajiki
Tetsuo Nakazawa
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Hitachi Medical Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to a technique suitable for making a diagnosis by comparing a plurality of diagnostic images obtained by imaging an organ that repeats motion periodically at different times.
  • an ultrasonic diagnostic apparatus can observe an ultrasonic image of an arbitrary cross section of a subject in real time, a reference image captured before treatment and an ultrasonic image after treatment (or during treatment) By comparing the two, effective use is aimed at diagnosis of therapeutic effects or as a guide during treatment.
  • reference images diagnostic images such as ultrasound images, X-ray CT images, and MR images can be used.
  • the reference image is generated by cutting out the 2D image data at the slice position corresponding to the ultrasound image from the 3D image data (volume data) of the diagnostic image.
  • an ultrasonic image is useful in that it has excellent real-time properties and is suitable for capturing moving organs and the like and can be captured with a simple device.
  • diagnostic images captured by X-ray CT and MRI (magnetic resonance imaging) devices are excellent in resolution, and are therefore suitable for use as reference images. ! /
  • Patent Documents 1 and 2 the position and orientation of an ultrasonic probe operated in real time are detected to determine the slice position of an ultrasonic image, and volume data of an X-ray CT image or MR image is obtained.
  • the reference image of the same part as the ultrasonic image is cut out and displayed on a screen of a motor or the like.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 10-151131
  • Patent Document 2 JP 2002-112998 A
  • Patent Documents 1 and 2 do not use a part such as a liver that has almost no movement. This is effective for contrast diagnosis, but it does not consider the case of comparing parts with periodic motion such as the heart and peripheral blood vessels. In other words, X-ray CT images and MR images are prone to artifacts due to the movement of organs, etc. It is done to attach and image.
  • the organ displayed in the reference image before treatment and the real-time or post-treatment image (or during treatment) are displayed. It is desirable for the organs to be in the same movement state to make an accurate diagnosis.
  • a reference time phase is set for the period of movement and multiple time phases are set based on the time delay from the reference time phase, it is desirable to match the time phases of the images before and after the comparison. .
  • An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of accurately comparing and displaying a plurality of diagnostic images obtained by imaging periodically moving organs or the like at different times.
  • the present invention provides an ultrasonic image reconstructing method based on a reflected echo signal measured by an ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves to and from a subject.
  • a reference image corresponding to the cross-sectional position of the ultrasonic image is cut out from the picked-up image data held in the holding unit, a holding unit holding the picked-up image data of the subject imaged in advance
  • An ultrasound image diagnostic apparatus comprising: a reference image creating means; and a display means for displaying the ultrasound image and the reference image, wherein the holding means is the captured image to which time phase information is attached. Data is stored, and the reference image creating means cuts out the reference image based on the captured image data corresponding to the imaging time of the ultrasonic image. This is an ultrasonic diagnostic device.
  • an imaging device to which time phase information corresponding to the time point at which an ultrasonic image is captured is attached.
  • the data is extracted from the volume data and the reference image is cut out.
  • the time phases of the two images of organs that move periodically are matched or approximated.
  • the organ displayed in the reference image before treatment and the organ displayed in the real-time image or reconstructed image after treatment (or during treatment) can be compared in the same movement state, so that the therapeutic effect etc. can be diagnosed accurately. Can be used for treatment guidelines.
  • time phase information based on the biological signal of the subject, and attach the time phase information to the ultrasonic image and hold it in the holding means.
  • the temporal phase information acquired based on the biological signal of the subject is attached to the ultrasonic image and retained, so that the reference image can be extracted from the ultrasonic image for later diagnosis. Can be used as captured image data.
  • time phase information indicating the motion state of the organ of the subject for example, when an image of the heart is diagnosed, an electrocardiogram signal is used as a biological signal, and an R wave of the electrocardiogram waveform is used as a reference time phase. Force time delay can be set as time phase information.
  • the type of biological signal used to create the time phase information along with the time phase information is attached to the ultrasound image and held, and the type of biological signal attached with the time phase information and the type of input biological signal If this is the case, a warning (message display etc.) may be given.
  • the frame number notified in synchronization with the imaging of the ultrasonic image and the elapsed time from the reference time (for example, the notification time of the reference time phase) at the acquisition time of the frame number can be held in association with each other. I hope.
  • the cross-sectional position in the display image can be grasped.
  • the ultrasonic image and the reference are associated with the image.
  • the reference position is designated on the captured image data and the subject, it is possible to associate the positional relationship between the ultrasonic image and the reference image with a simple operation.
  • time-phase information is added to the captured image data captured by an image diagnostic apparatus such as an ultrasonic diagnostic apparatus, an X-ray CT apparatus, or an MR apparatus. Desirable to hold on the means ⁇ .
  • the captured image data captured by an image diagnostic apparatus such as an X-ray CT apparatus is image data reconstructed based on a biological signal of the subject.
  • projection data used for reconstruction by the biological signal of the subject may be cut out with a predetermined time phase (for example, cardiac phase 80%, RR80%) terminated.
  • a plurality of diagnoses in which organs that periodically move are imaged at different times are imaged at different times.
  • the image is displayed in exact contrast.
  • FIG. 1 is a block configuration diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing an electrocardiographic waveform of an example of a biological signal.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a method for creating time-series volume data according to the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart of a processing procedure before observation in the embodiment in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a flowchart of a processing procedure during observation of the embodiment in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a display screen according to the present invention.
  • FIG. 7 is a block configuration diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing another example of the display screen according to the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining an example of an ECG reconstruction method.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining another example of the ECG reconstruction method.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus to which the present invention is applied.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present embodiment transmits and receives ultrasonic waves to and from a subject, obtains an ultrasonic image (B-mode image) of a diagnostic region, displays it on a display screen, and displays volume data captured in advance. Based on this, it realizes the function to extract and display the reference images of the same time phase at the same site as the diagnosis site.
  • this embodiment is an example in which time-series volume data for cutting out a reference image is generated from an ultrasound image.
  • an ultrasonic probe 1 having a plurality of built-in transducers converts an ultrasonic signal output from an ultrasonic transmission / reception unit 2 to generate ultrasonic waves on a subject 8. And a reflected echo signal reflected from each part force of the subject 8 is output to the ultrasonic transmission / reception unit 2.
  • the ultrasonic transmission / reception unit 2 processes the reflected echo signal output from the probe 1 and outputs it to the ultrasonic image construction unit 3.
  • the ultrasound image construction unit 3 reconstructs an ultrasound image (B mode image) of the diagnostic region based on the input reflected echo signal and stores it in the image memory unit of the image memory control unit 4.
  • the image memory control unit 4 records and manages the ultrasonic image data.
  • the magnetic position sensor 5 detects the position and orientation (angle) of the probe 1 with reference to the three-dimensional coordinate system of the subject 8, and sends the detected value to the position information calculation holding unit 6. Outputs are being made.
  • the position information calculation holding unit 6 obtains the position of the slice plane of the ultrasonic image to be captured by calculation, and stores it in association with the frame number of the ultrasonic image notified from the image memory control unit 4.
  • the biological signal detection unit 9 takes in a biological signal output from a biological signal measuring instrument attached to the subject 8, detects a reference time phase of a predetermined biological signal, and outputs it to the time phase information calculation holding unit 10 It is supposed to be. For example, output from an electrocardiograph For example, an R wave is detected based on the electrocardiogram waveform shown in FIG. 2 and is output to the time phase information calculation holding unit 10 as a reference time phase.
  • the ultrasonic image stored in the image memory control unit 4 is transferred to the image display unit 12 via the display image selection unit 11 and displayed on the screen in real time.
  • the operation panel 13 includes a keyboard, a trackball, and the like, and inputs commands from the operation panel 13 to activate each unit related to the reference image display and to display the display image selection unit 11. It is possible to change the image displayed on the screen or change the display method.
  • the time-series volume data generation unit 14 includes an ultrasonic image stored in the image memory control unit 4, the position and angle detection data of the probe 1 detected by the magnetic position sensor 5, and a biological signal. Based on the reference time phase detection signal output from the detector 9, time-series volume data, which is time-series 3D image data, is generated.
  • the ultrasonic image transferred from the image memory control unit 4 to the time-series volume data generation unit 14 is assigned a frame number of a two-dimensional image, and the frame number is calculated by position information calculation.
  • the holding unit 6 and the time phase information calculation holding unit 10 are notified.
  • the time-series volume data generation unit 14 has a function of simultaneously recording time-phase information in the conventional time-series volume data generation process.
  • the generated time-series volume data is stored in the time-series volume data recording unit 15.
  • the time-series volume data recording unit 15 may be provided inside the ultrasonic diagnostic apparatus as shown in the present embodiment, but may be provided in a recording medium such as a CD or a server on a network.
  • the biological signal detection unit 9 detects a reference time phase of an electrocardiogram waveform or a pulse wave, for example, a position such as an R wave in the case of an electrocardiogram and a maximum value in the case of a pulse wave. Analyzes the changes in the ECG waveform or pulse wave signal input from the subject 8 and detects the R wave position of the ECG waveform, for example, from the rise of the signal or comparison of the height. to decide.
  • the time phase information calculation holding unit 10 is immediately notified. Time phase information calculation holding unit 10 starts counting time from the notified reference time phase To do. Then, the count time at the acquisition time of the frame number notified in synchronization with the imaging of the ultrasonic image from the image memory control unit 4 is held in association with the frame number. This count time is reset by receiving notification of the next reference time phase.
  • the time-series volume data generation unit 14 can generate time-series volume data of an ultrasound image by a conventionally known method. That is, as shown in FIG. 3, an ultrasonic image of a cross-section A of an arbitrary slice surface is obtained by using a plurality of time phases (for example, a certain time interval) set with an arbitrary time phase (for example, an R wave) as a reference. In synchronization with time phase 1 to time phase 12) in FIG. 2, a plurality of images are acquired over at least one cycle (for example, for one heartbeat) of the organs. Time series volume data is created by bundling the acquired ultrasonic images of the same slice plane.
  • time phases for example, a certain time interval
  • an arbitrary time phase for example, an R wave
  • time series volume data (A to E) for multiple cross sections is created. Is done.
  • the time-series volume data can be generated by rearranging the time-series volume data of a plurality of cross-sections created in this way into a two-dimensional image data group of the same time phase and making them time-series.
  • two-dimensional image data groups for the same time phase are attached with time phase information and stored.
  • the position of the reference time phase two-dimensional image data group and the time-series volume data can be added and stored. This may hold the time phase for each volume data, but by holding the volume data position of the reference time phase and the time interval of each slice plane, the 3D image data of the same time phase ( The position of (volume data) can be calculated.
  • time-phase information may be added and recorded even when generated by other methods.
  • time phase information is generated based on a biological signal in the same manner as the time phase information calculation holding unit 10, and time phase information is attached to a two-dimensional image of each slice plane. To record.
  • any information of an electrocardiogram waveform and a pulse wave may be used, but the information is recorded and held so as to determine which information is the information.
  • the time phase information may be indexed.
  • a processing procedure for extracting a reference image corresponding to the ultrasonic image displayed on the image display unit 12 from the time-series volume data recording unit 15 based on a command from the operation panel 13 will be described.
  • a reference image display command is input to the time-series volume data reference acquisition processing unit 16 from the operation panel 13.
  • a command is issued from the time-series volume data reference acquisition processing unit 16 to the volume data information acquisition holding unit 17.
  • the volume data information acquisition and holding unit 17 acquires time phase information of an ultrasonic image displayed on the image display unit 12 from the time phase information calculation holding unit 10 via the time phase information acquisition unit 18.
  • the volume data information acquisition / holding unit 17 receives from the time-series volume data recording unit 15 two-dimensional image data to which time phase information matching the time phase information of the ultrasonic image displayed on the image display unit 12 is attached. Acquires and holds volume data that also has group power.
  • the position information acquisition unit 19 acquires the position information of the slice plane of the ultrasonic image displayed on the image display unit 12 from the position information calculation holding unit 6.
  • the reference image construction unit 20 cuts out the reference image at the position corresponding to the slice plane of the ultrasonic image from the volume data of the same time phase held in the volume data information acquisition holding unit 17 and re-executes it. Constitute.
  • the reconstructed reference image is transferred to the image display unit 12 via the display image selection unit 11 and displayed on the screen so as to be comparable with the ultrasonic image captured in real time.
  • the time phase of the real-time ultrasonic image and the time phase in the time-series volume data imaged in advance may differ depending on the imaging method and the image processing method. Therefore, the volume data information acquisition / holding unit 17 often cannot extract volume data that completely matches a real-time ultrasonic image. In such a case, the volume data of the closest time phase can be acquired.
  • the time-series volume data is an X-ray CT image or MR image
  • the time interval may not be close.
  • the reference image is obtained by performing interpolation or the like based on two two-dimensional image data close to the time phase of the real-time ultrasonic image in the time series volume data. An image can be obtained.
  • time-series volume data is generated in accordance with the frame rate at the time of displaying the ultrasound image. It is also possible to compare with reference images whose time phases are almost the same.
  • the time phase information acquisition unit 18 repeats one ultrasonic image stored in the force image memory control unit 4 as described above. At the time of freeze display, the time phase information of the ultrasonic image read from the image memory is acquired.
  • the volume data information acquisition / holding unit 17 extracts and holds volume data of the same time phase as the ultrasonic image from the time-series volume data recording unit 15.
  • the present invention is not limited to this, and it is possible to hold information necessary for referring to the number indicating the temporary phase volume data in the time-series volume data.
  • the reference image construction unit 20 cuts out the reference image directly from the time-series volume data recording unit 15 according to information such as the number.
  • FIG. 4 shows an acquisition processing procedure for time-series volume data that must be acquired in advance before actual comparison observation.
  • the time-series volume data to be compared stored in the time-series volume data recording unit 15 is designated (S301).
  • the designation method is performed by instructing the storage location and name from a menu or the like.
  • a position that coincides with the reference point position of the probe 1 designated in the next processing is designated by the X, ⁇ , and Z coordinates of the orthogonal coordinates (S302).
  • the reference value may be set in consideration of the maximum display width that varies depending on the shape of the probe 1.
  • the designated reference point position is set on the ultrasonic diagnostic apparatus side. That is, the probe 1 is placed on the same part as the designated reference point on the subject 8, and setting execution is input through the operation panel or the like (S303). Thereby, the positional relationship between the ultrasonic image and the reference image can be associated.
  • a biological signal acquisition probe is set on the subject 8 (S304). This probe is, for example, an electrode when acquiring an electrocardiogram. The This is the preparation process until the actual comparison observation is performed.
  • the volume data corresponding to the time phase of the ultrasonic image to be displayed is also detected in the time-series volume data force (S403).
  • a reference image that matches the position of the slice plane obtained by the position information calculation holding unit 6 is obtained based on the position information of the probe 1 of the ultrasonic image to be displayed ( S404).
  • a display such as “time phase synchronization mode” 23 indicating that the displayed images 21 and 22 are displayed in time synchronization is added. Can do.
  • an arrow 25 can be displayed by superimposing the current time phase of the ultrasound image 21 on the electrocardiogram waveform 24. Further, the time phase of the reference image 22 can be displayed. Further, instead of the electrocardiogram waveform 24 and the arrow 25, the display time phase of the periodically moving organ can be displayed by a bar chart or a numerical value.
  • the processing time for generating the reference image cannot catch up with the time (FR) for generating the ultrasound image
  • the FR of the ultrasound image and the reference image generation time are considered.
  • the time phase of the display image can be adjusted by generating the previous reference image or slightly delaying the screen display of the ultrasonic image. You can also display the time difference between the two images on the screen by using a waveform diagram or text.
  • a three-dimensional image may be displayed on the same screen. Yes.
  • the time phase of the 3D image can be displayed in synchronization.
  • This 3D image data can be realized by displaying the volume data acquired in step S403 in FIG.
  • the reference image described above can be displayed in accordance with the movement of the ultrasound image.
  • FIG. 7 shows a block configuration diagram of another embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention.
  • the image processing display device 30, the ultrasonic diagnostic device 31, the X-ray CT device 32, and the other diagnostic imaging device 33 are configured to be connectable via a communication network, for example.
  • the image processing display device 30 has a function of generating a reference image based on time-series volume data of a three-dimensional image and displaying it on a screen, and is configured by separating the features of the embodiment of FIG. It is.
  • time-series volume data imaged by the X-ray CT apparatus 32 or the like is input to the server 35 of the image processing display device 30 and stored in the storage medium 37 as necessary. Yes.
  • an X-ray CT image having the same time phase and the same cross section as the real-time image obtained by the ultrasonic diagnostic apparatus 31 is displayed on the monitor 36 of the image processing display device 30 as a reference image.
  • the reference image is not limited to an X-ray CT image, and a diagnostic image captured by another diagnostic imaging apparatus 33 such as an MRI apparatus can be used as a reference image.
  • an ultrasonic image 41 acquired in real time and a CT image 42 of the same cross section corresponding to the ultrasonic image 41 are displayed side by side.
  • a composite image 43 obtained by combining the ultrasonic image 41 and the CT image 42 is displayed on the same screen.
  • the same region 45 as the region of interest is displayed.
  • a 3D image 44 of the CT image is displayed on the same screen, and a cut plate 46 indicating the slice plane of the CT image 42 is displayed on the 3D image 44 !.
  • the time-series volume data force X-ray CT apparatus 32 as stored in the time-series volume data recording unit 15 in FIG. 1 is acquired by the recording medium or the like in the apparatus.
  • the time-series volume data acquired by the X-ray CT apparatus 32 is based on the coordinate information and the biological signal based on the two-dimensional image data including the same part of the same subject as the subject diagnosed by the ultrasound diagnostic apparatus 31 A little time information It is volume data acquired in time series over at least one cycle of an organ that moves periodically.
  • the image processing display device 30 of the present embodiment captures time-series volume data from the X-ray CT device 32 via a connection medium such as a network into the server 35, and calculates the ultrasonic diagnostic device 31 by the calculation of the server 35.
  • a reference image of the same time phase and the same position as the real-time image input from is created and displayed on the monitor 36 as shown in FIG.
  • the ultrasonic image 41 in FIG. Absent since an organ such as the liver has a small movement, if only the same Cf is imaged without moving the probe of the ultrasonic diagnostic apparatus 31, the ultrasonic image 41 in FIG. Absent. For this reason, the CT image 42 naturally does not change. However, in the case of a heart whose imaging region is not the liver, since the heart is beating, the ultrasonic image 41 obtained by the ultrasonic diagnostic apparatus 31 capable of displaying a real-time image is displayed changing every moment. The Naturally, the ultrasound image changes even without moving the position of the probe. Correspondingly, according to the present embodiment, the CT image 42 is displayed changing from moment to moment.
  • ECG synchronous reconstruction technology is known as a technique to reduce motion artifacts caused by this movement. This is because, when CT imaging is performed, an electrocardiograph electrode is attached to the patient, and ECG information is obtained while CT imaging is performed. Based on this ECG information, there is relatively little movement. This is a technology for creating images.
  • This ECG reconstruction method will be described with reference to FIG.
  • the horizontal axis in FIG. 9 indicates the imaging time in terms of the imaging angle, and the vertical axis indicates the body axis direction.
  • the detector trajectory when the four-row multi-slice CT detectors (1 to 4) are spirally scanned is shown, and the electrocardiographic waveform 46 is shown superimposed.
  • ECG waveform 46 shows only the R wave to avoid complications.
  • the interval 47 between the R wave and R wave is 100%, the projection data is cut out so that the end of the projection data necessary for ECG reconstruction is at the 80% position.
  • an X-ray CT device equipped with a scanner that rotates in 0.5 seconds because it rotates around the half-reconstruction method can obtain a diastole image of about 300 ms.
  • the above 80% is generally expressed as 80% cardiac phase, or expressed as RR80%.
  • Figure 10 shows an example in which the cardiac phase is shifted, and shows the ECG half reconfigurable range at the RR40% position at the end of systole.
  • the ECG synchronized reconstruction method is a technique for obtaining a cardiac tomographic image with reduced motion artifacts at any time phase by shifting the RR time phase and performing ECG reconstruction in this way.
  • the ECG reconstruction image of each time phase can be created by the X-ray CT apparatus 32 of FIG.
  • the image processing display device 30 is also possible. As shown in FIG. 7, the feature of the image processing display device 30 is that the slice position information and time phase information of the ultrasonic image of the heart obtained by the ultrasonic diagnostic device 31 are taken into the image processing display device 30. Then, time-series volume data having substantially the same phase as that of the ultrasonic image is read from a storage medium such as an HDD of the X-ray CT apparatus 32 and transferred to the storage medium 37 of the image processing display apparatus 30.
  • the image processing display device 30 cuts out a reference image corresponding to the ultrasonic image from the time series volume data having substantially the same time phase as the ultrasonic image stored in the storage medium 37 and displays it on the monitor 36.
  • the ECG reconstruction method described above is a two-dimensional reconstruction method.
  • a three-dimensional ECG reconstruction method can be applied using a cone beam reconstruction method.
  • This cone beam reconstruction method is a well-known method for directly creating a 3D image using the measurement data force without creating a 2D image.
  • the image processing display device 30 obtains a real-time ultrasonic image of the beating heart imaged by the ultrasonic diagnostic device 31, and a reference image of a CT image corresponding to the ultrasonic image. Can be displayed smoothly.
  • the time-series volume data transferred from the X-ray CT apparatus 32 must be detailed data for each RR time phase. For example, when ECG reconstructed images are calculated and stored for every 1% of the RR time phase, a total of 10 GB of storage space is required if 200 images are stored in the body axis direction. Such a storage area can be realized by improving the hardware configuration, which is not very realistic. Therefore, the image processing display device 30 of the present embodiment creates time-series volume data as follows.
  • the X-ray CT device 32 or the image processing display device 30 creates an ECG reconstructed image of 10 time phases every 10% from 0% to 90% of the R—R time phase, for example. Time-series volume data is created based on this. Then, when the cardiac time phase of the ultrasonic image obtained by the ultrasonic diagnostic apparatus 31 is 45%, the image processing display device 30 has the cardiac time phases 50% and 40 of the time-series volume data created in advance. An image with a cardiac phase of 45% is created by image interpolation.
  • the interpolation used here may be simple linear interpolation or higher-order interpolation. If this method is used, it is possible to display an ECG-corrected heart ultrasound image at an arbitrary timing in accordance with the actual ultrasound diagnostic apparatus 31. In addition, if the visual time is not satisfactory in the 10 time phase, the time series volume data can be created in advance as in the 20 time phase.
  • an ultrasound image including an organ that moves periodically, such as the heart is a reference between a real-time ultrasound image and a CT image obtained by the ultrasound diagnostic apparatus 31.
  • Image diagnosis can be performed while comparing with images, and the image diagnosis ability is remarkably improved.
  • the heart is described as an example of an organ that moves periodically.
  • the lung field region is also moving by breathing in addition to the heart, the breathing movement is measured by a breathing monitor.
  • the same can be applied by setting the time phase based on the biological signal.

Abstract

リファレンス画像を切り出す予め撮像した被検体の３次元画像データを、被検体の周期的に運動する臓器の少なくとも一周期以上にわたって、かつ被検体の生体信号の時相情報を付して記録した２次元画像データ群からなる時系列ボリュームデータ１４、１５とし、超音波画像の撮像時の被検体の生体信号の時相情報に対応する時相情報が付された２次元画像データを前記３次元画像データから抽出して、リファレンス画像を切り出すことを特徴とする。

Description

明 細 書
超音波診断装置
技術分野
[0001] 本発明は、超音波診断装置に係り、特に、周期的に運動を繰り返す臓器などを異 なる時間に撮像した複数の診断画像を対比して診断するのに好適な技術に関する。 背景技術
[0002] 超音波診断装置は、リアルタイムで被検体の任意断面の超音波画像を観察できる ことから、治療前などに撮像されたリファレンス画像と治療後 (または、治療中）の超音 波画像とを対比することにより、治療効果の診断、あるいは治療時のガイドとして有効 利用が図られている。リファレンス画像としては、超音波画像、 X線 CT画像、 MR画 像などの診断画像を利用できる。リファレンス画像は、それらの診断画像の 3次元画 像データ（ボリュームデータ)から、超音波画像に対応するスライス位置の 2次元画像 データを切り出して生成される。
[0003] ここで、超音波画像は、リアルタイム性に優れるとともに、動きのある臓器等を撮像 するのに好適で、かつ簡便な装置で撮像できる点で有用である。一方、 X線 CT装置 や MRI (磁気共鳴イメージング)装置により撮像される診断画像は、分解能に優れる ことからリファレンス画像として利用するのに好適である力 臓器等の動きによりァー チファクトが発生しやす!/、と 、う性質がある。
[0004] 例えば、特許文献 1、 2には、リアルタイムで操作される超音波探触子の位置および 姿勢を検出して超音波画像のスライス位置を割り出し、 X線 CT画像または MR画像 のボリュームデータから、超音波画像と同一部位のリファレンス画像を切り出してモ- タなどの画面に表示することが行われて 、る。
[0005] 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
発明が解決しょうとする課題
[0006] しかし、特許文献 1、 2に記載された従来技術は、肝臓などの動きが殆どない部位 の対比診断については有効であるが、心臓や抹消血管等のように周期的な運動を 伴う部位を対比する場合については配慮されていない。すなわち、 X線 CT画像や M R画像は、臓器等の動きによりアーチファクトが発生しやすいことから、ボリュームデー タを動画像により作成するに際して、心臓や抹消血管などの運動状態を示す生体信 号に対応付けて撮像することが行われて 、な 、。
[0007] 例えば、周期的に運動する臓器などの治療前後の画像を対比する場合、治療前の リファレンス画像に表示される臓器と、治療後（または治療中）のリアルタイム画像また は再生画像に表示される臓器は、同一の運動状態にあるのが的確な診断を行うため に望まれる。つまり、運動の周期に基準時相を設定し、その基準時相からの時間遅 れに基づいて複数の時相を設定したとき、対比する治療前後の画像の時相を一致さ せることが望ましい。
[0008] この点、従来の技術によれば、互いに時相が異なる超音波画像とリファレンス画像 を対比して診断することを余儀なくされるから、治療効果の診断あるいは治療時のガ イド等に利用する場合の対比判断に支障がでるおそれがある。
[0009] 本発明の目的は、周期的に運動する臓器などを異なる時間に撮像した複数の診断 画像を的確に対比して表示できる超音波診断装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0010] 前述した目的を達成するために本発明は、被検体との間で超音波を送受する超音 波探触子により計測された反射エコー信号に基づいて超音波画像を再構成する超 音波画像作成手段と、予め撮像した前記被検体の撮像画像データを保持する保持 手段と、前記保持手段に保持される前記撮像画像データから前記超音波画像の断 面位置に対応するリファレンス画像を切り出すリファレンス画像作成手段と、前記超 音波画像と前記リファレンス画像とを表示する表示手段と、を具備する超音波画像診 断装置であって、前記保持手段は、時相情報が付された前記撮像画像データを保 持し、前記リファレンス画像作成手段は、前記超音波画像の撮像時点に対応する前 記撮像画像データに基づ ヽて前記リファレンス画像を切り出すことを特徴とする超音 波診断装置である。
[0011] 本発明によれば、超音波画像の撮影時点に対応する時相情報が付された撮像デ ータをボリュームデータ力も抽出してリファレンス画像が切り出される。このように、周 期的に運動する臓器を撮像した 2つの画像の時相が一致ないし近似される。治療前 のリファレンス画像に表示される臓器と治療後（または治療中）のリアルタイム画像ま たは再生画像に表示される臓器とを同じ運動状態で対比できるから、治療効果等を 的確に診断できると共に、治療時のガイドラインに使用することができる。
[0012] また、被検体の生体信号に基づ!、て時相情報を作成し、超音波画像に時相情報を 付して保持手段に保持することが望ましい。
このように、被検体の生体信号に基づ ヽて取得した時相情報を超音波画像に付し て保持することにより、後の診断の際に当該超音波画像をリファレンス画像を切り出 すための撮影画像データとして用いることができる。
尚、被検体の臓器の運動状態を示す時相情報に関しては、例えば、心臓を画像診 断する場合には生体信号として心電信号を用い、心電波形の R波を基準時相として R波力 の時間遅れを時相情報として設定することができる。
また、時相情報と共に当該時相情報の作成に用いた生体信号の種類を超音波画 像に付して保持し、時相情報と共に付された生体信号の種類と入力される生体信号 の種類とがー致しな 、場合には警告 (メッセージ表示等）を行うようにしてもょ 、。 また、周期的に運動する臓器の少なくとも 1周期に渡る複数枚の撮像画像データを 保持することが望ましい。
また、超音波画像の表示時のフレームレートに合わせて生成した撮像画像データ を保持することが望ましい。
また、超音波画像の撮像に同期して通知されるフレーム番号と当該フレーム番号の 取得時点における基準時点（例えば、基準時相の通知時点）からの経過時間とを対 応付けて保持することが望まし 、。
[0013] また、超音波画像の撮像時点に対応する時相情報の撮像画像データが保持手段 にな 、場合、他の時相情報の撮像画像データを用いて補間処理を行 、リファレンス 画像を作成することが望ま ヽ。
このように、あらゆる時相情報に対応する撮像画像データを保持する必要がなぐ 補間処理により必要な撮像画像データを取得することができるので、記憶装置等の ハードウェア資源を有効活用することができる。
[0014] また、超音波画像及びリファレンス画像と共に、時相情報や被検体の生体信号の 波形等を表示することが望ま 、。
このように、超音波画像及びリファレンス画像と共に、時相情報を表示することにより 、表示画像にお!ヽて診断対象部位の運動状態を把握することができる。
[0015] また、超音波画像及びリファレンス画像と共に、超音波画像の断面位置を示すカツ トプレーンを表示することが望まし 、。
このように、超音波画像及びリファレンス画像と共に、超音波画像の断面位置を示 すカットプレーンを表示することにより、表示画像において断面位置を把握することが できる。
[0016] また、保持手段に保持される撮像画像データ上で指定した基準位置と、被検体上 で超音波探触子により指定した基準位置との位置関係に基づいて、超音波画像とリ ファレンス画像との位置関係を対応づけることが望ましい。
このように、撮像画像データ上と被検体上とで基準位置を指定すると!ヽぅ簡易な操 作で超音波画像とリファレンス画像との位置関係を対応づけることができる。
[0017] また、保持手段に保持される撮像画像データに関しては、超音波診断装置や X線 CT装置や MR装置等の画像診断装置により撮像された撮像画像データに時相情報 を付して保持手段に保持することが望ま ヽ。
このように、予め撮像して保持する被検体の撮像画像データに関しては、他の画像 診断装置を用いることもできる。
[0018] また、 X線 CT装置等の画像診断装置により撮像された撮像画像データは、被検体 の生体信号に基づ ヽて再構成された画像データであることが望まし 、。
このように、心電同期再構成を行った画像データを用いることにより、リファレンス画 像におけるアーチファクトを低減することができる。
尚、所定の時相（例えば、心時相 80%、 RR80%)を終端にして、被検体の生体信 号による再構成に用いる投影データの切り出しを行うようにしてもょ 、。
発明の効果
[0019] 本発明によれば、周期的に運動する臓器などを異なる時間に撮像した複数の診断 画像が的確に対比して表示される。
図面の簡単な説明
[図 1]本発明の一実施の形態の超音波診断装置のブロック構成図である。
[図 2]生体信号の一例の心電波形を示す図である。
[図 3]本発明に係る時系列ボリュームデータの作成法の一例を説明する図である。
[図 4]図 1実施形態の観察前の処理手順のフローチャートである。
[図 5]図 1実施形態の観察時の処理手順のフローチャートである。
[図 6]本発明による表示画面の一例を示す図である。
[図 7]本発明の他の実施の形態の超音波診断装置のブロック構成図である。
[図 8]本発明による表示画面の他の一例を示す図である。
[図 9]ECG再構成法の一例を説明する図である。
[図 10]ECG再構成法の他の例を説明する図である。
符号の説明
1· · -探触子
2· · -超音波送受信部
3· · -超音波画像構成部
4· · '画像メモリ制御部
5· · '磁気位置センサ
6· · -位置情報演算保持部
9· · -生体信号検出部
10' …時相情報演算保持部
11' …表示画像選択部
12' …画像表示部
13' …操作パネル
14' …時系列ボリュームデータ生成部
15' …時系列ボリュームデータ記録部
16' …時系列ボリュームデータ参照取得処理部
17' …ボリュームデータ情報取得保持部 18· ··時相情報取得部
19· ··位置情報取得部
20· ··リファレンス画像構成部
発明を実施するための最良の形態
[0022] 以下、本発明を実施形態に基づいて説明する。
[0023] (実施形態 1)
図 1に、本発明を適用した超音波診断装置の一実施形態のブロック構成図を示す 。本実施形態の超音波診断装置は、被検体との間で超音波を送受信し、診断部位 の超音波画像 (Bモード像)を得て表示画面に表示するとともに、予め撮像されたボリ ユームデータに基づいて、その診断部位と同一部位で同一時相のリファレンス画像を 抽出して同時に表示する機能を実現するものである。特に、本実施形態は、リファレ ンス画像を切り出す時系列のボリュームデータを超音波画像により生成する例である
[0024] 図 1に示すように、複数の振動子が内蔵された超音波の探触子 1は、超音波送受 信部 2から出力される超音波信号を変換して被検体 8に超音波を送信するとともに、 被検体 8の各部位力 反射される反射エコー信号を超音波送受信部 2に出力するよ うになつている。超音波送受信部 2は、探触子 1から出力される反射エコー信号を処 理して、超音波画像構成部 3に出力するようになっている。超音波画像構成部 3は、 入力される反射エコー信号に基づいて診断部位の超音波画像 (Bモード像)を再構 成して、画像メモリ制御部 4の画像メモリ部に格納する。画像メモリ制御部 4は、超音 波画像データを記録管理するようになって ヽる。
[0025] また、磁気位置センサ 5は、被検体 8の 3次元座標系を基準に、探触子 1の位置お よび姿勢 (角度)を検出し、その検出値を位置情報演算保持部 6に出力するようにな つている。位置情報演算保持部 6は、撮像される超音波画像のスライス面の位置を演 算により求め、画像メモリ制御部 4から通知される超音波画像のフレーム No.に対応 付けて保存する。生体信号検出部 9は、被検体 8に取り付けられた生体信号計測器 から出力される生体信号を取り込み、予め定められた生体信号の基準時相を検出し て時相情報演算保持部 10に出力するようになっている。例えば、心電計等から出力 される図 2に示す心電波形に基づいて、例えば R波を検出し、それを基準時相として 時相情報演算保持部 10に出力するようになっている。
[0026] 一方、画像メモリ制御部 4にー且格納された超音波画像は、表示画像選択部 11を 介して画像表示部 12に転送され、リアルタイムで画面に表示されるようになって 、る 。また、操作パネル 13は、キーボードやトラックボール等を有して構成され、操作パネ ル 13から指令を入力することにより、リファレンス画像表示に関係する各部を起動さ せたり、表示画像選択部 11を介して画面上に表示する画像の切り替え、あるいは表 示方法の変更を行なえるようになつている。
[0027] 次に、本実施形態の特徴部に係る時系列ボリュームデータの生成およびリファレン ス画像の生成に係る部分について説明する。まず、時系列ボリュームデータ生成部 1 4は、画像メモリ制御部 4に格納された超音波画像と、磁気位置センサ 5により検出さ れた探触子 1の位置および角度の検出データと、生体信号検出部 9から出力される 基準時相の検出信号に基づいて、時系列の 3次元画像データである時系列ボリユー ムデータを生成するようになっている。また、画像メモリ制御部 4から時系列ボリューム データ生成部 14に転送される超音波画像には、 2次元画像のフレーム No.が付され るようになっており、そのフレーム No.は位置情報演算保持部 6と時相情報演算保持 部 10に通知されるようになっている。このように、時系列ボリュームデータ生成部 14 は、従来の時系列ボリュームデータ生成処理において、時相情報を同時に記録させ る機能を備えている。そして、生成された時系列ボリュームデータは、時系列ボリユー ムデータ記録部 15に格納されるようになっている。なお、時系列ボリュームデータ記 録部 15は、本実施形態に示すように、超音波診断装置の内部に設けてもよいが、 C D等の記録媒体やネットワーク上のサーバ等に設けることができる。
[0028] 一方、生体信号検出部 9は、心電波形あるいは脈波の基準時相、例えば、心電波 形の場合は R波、脈波の場合は最大値等の位置を検出する。被検体 8から入力され た心電波形ある 、は脈波の信号の変化を解析し、例えば心電波形の R波の位置を 検出する場合は、信号の立ち上がり方や、高さの比較等から判断する。生体信号の 特定位置である基準時相を検出した際、直ちに時相情報演算保持部 10に通知する 。時相情報演算保持部 10は、通知された基準時相の時点から時刻のカウントを開始 する。そして、画像メモリ制御部 4から超音波画像の撮像に同期して通知されるフレ ーム No.の取得時点におけるカウント時刻を、そのフレーム No.に関連付けて保持す る。このカウント時刻は、次の基準時相の通知を受けることによりリセットされる。
[0029] 時系列ボリュームデータ生成部 14は、超音波画像の時系列のボリュームデータを 従来力 知られている方法により生成できる。すなわち、図 3に示すように、任意のス ライス面の断面 Aの超音波画像を、任意の時相（例えば、 R波）を基準として設定した 一定の時間間隔の複数の時相（例えば、図 2の時相 1〜時相 12)に同期させて、臓 器の運動周期の少なくとも一周期 (例えば、一心拍分)にわたつて、複数枚取得する 。取得した同一スライス面の超音波画像を束ねて時系列ボリュームデータを作成する 。この同一断面の時系列ボリュームデータ処理を、スライス面をずらしながら、複数の 断面 (例えば、断面 B〜E)について繰り返すことにより、複数の断面についての時系 列ボリュームデータ (A〜E)が作成される。このようにして作成された複数の断面の時 系列ボリュームデータを、同一時相の 2次元画像データ群に並び換えて時系列化す ることにより、時系列ボリュームデータを生成することができる。
[0030] また、同一時相ごとの 2次元画像データ群に時相情報を付して記録保存する。なお 、これに代えて、基準時相の 2次元画像データ群の位置と、時系列のボリュームデー タに付加して保存することもできる。これは、各ボリュームデータ毎にその時相を保持 していても良いが、基準時相のボリュームデータの位置と、各スライス面の時間間隔 を保持することにより、同一時相の 3次元画像データ（ボリュームデータ）の位置を演 算して求めることができる。
[0031] 上述した時系列ボリュームデータの生成方法は一例であって、他の方法によって生 成する場合でも、時相情報を付加して記録すればよいことは明らかである。例えば、 X線 CT画像や MR画像の場合も、生体信号に基づいて時相情報演算保持部 10と 同様に時相情報を生成して、各スライス面の 2次元画像に時相情報を付して記録す る。
[0032] また、時相情報に関しては、心電波形と脈波のいずれの情報を用いてもよいが、ど ちらの情報であるかがわ力るように記録保持する。その区別は、例えば、時相情報に インデックスを付ければよい。これにより、本実施形態によるリファレンス画像の表示 機能の起動時に、超音波診断装置に接続されている生体信号の種類が、時系列ボ リュームデータの生体信号に一致して 、るかの確認を行なうことができる。不一致の 場合は、メッセージとしてユーザーに知らせるようにすることができる。
[0033] 次に、操作パネル 13からの指令に基づいて、画像表示部 12に表示される超音波 画像に対応するリファレンス画像を時系列ボリュームデータ記録部 15から抽出する 処理手順を説明する。まず、操作パネル 13からリファレンス画像の表示指令が時系 列ボリュームデータ参照取得処理部 16に入力される。これにより、時系列ボリューム データ参照取得処理部 16からボリュームデータ情報取得保持部 17に指令が出され る。ボリュームデータ情報取得保持部 17は、時相情報取得部 18を介して時相情報 演算保持部 10から、画像表示部 12に表示される超音波画像の時相情報を取得する 。そして、ボリュームデータ情報取得保持部 17は、時系列ボリュームデータ記録部 1 5から、画像表示部 12に表示される超音波画像の時相情報に一致する時相情報が 付された 2次元画像データ群力もなるボリュームデータを取得して保持する。一方、 位置情報取得部 19は、位置情報演算保持部 6から、画像表示部 12に表示される超 音波画像のスライス面の位置情報を取得する。
[0034] そして、リファレンス画像構成部 20は、ボリュームデータ情報取得保持部 17に保持 されている同一時相のボリュームデータから、超音波画像のスライス面に対応する位 置のリファレンス画像を切り出して再構成する。再構成されたリファレンス画像は、表 示画像選択部 11を介して画像表示部 12に転送されて、リアルタイムで撮像された超 音波画像と対比可能に画面に表示される。
[0035] ここで、リアルタイムの超音波画像の時相と、予め撮像された時系列ボリュームデー タ内の時相とは、撮像方法の違いや、画像処理の方法によって異なる場合がある。し たがって、ボリュームデータ情報取得保持部 17において、リアルタイムの超音波画像 に完全に一致するボリュームデータを抽出できないことが多い。このような場合は、最 も近い時相のボリュームデータを取得するようにすることができる。また、時系列ボリュ ームデータが X線 CT画像や MR画像の場合は、時相間隔を密にできないことがある 。このような場合は、時系列ボリュームデータ内で、リアルタイムの超音波画像の時相 に近い 2つの 2次元画像データに基づき、補間等を行なうことによってリファレンス画 像を求めることができる。
[0036] あるいは、時系列ボリュームデータを生成する前に、超音波画像の描出条件を決定 しておき、超音波画像の表示時のフレームレートに合わせて、時系列ボリュームデー タを生成することにより、時相がほぼ一致したリファレンス画像により対比することもで きる。
[0037] また、時相情報取得部 18は、リアルタイムで超音波画像を取得して表示するときは 、上述のとおりである力 画像メモリ制御部 4に記憶されている一の超音波画像を繰り 返し表示するフリーズ時は、画像メモリから読み出される超音波画像の時相情報を取 得するようにする。
[0038] また、本実施形態では、ボリュームデータ情報取得保持部 17は、時系列ボリューム データ記録部 15から超音波画像と同一時相のボリュームデータを抽出して保持する ようにした力 本発明はこれに限らず、時系列ボリュームデータ内における一時相の ボリュームデータを示す番号等の参照時に必要となる情報を保持するようにすること ができる。この場合、リファレンス画像構成部 20は、その番号等の情報に従って、時 系列ボリュームデータ記録部 15から直接、リファレンス画像を切り出すことになる。
[0039] 次に、実際の対比観察をする前に予め取得しなければならない時系列ボリューム データの取得処理手順を図 4に示す。まず、時系列ボリュームデータ記録部 15に格 納されている対比したい時系列ボリュームデータを指定する（S301)。指定の方法は 、メニュー等により、格納先や名称を指示することにより行なう。次に、指定した時系 列ボリュームデータ上で、次の処理にて指定する探触子 1の基準点位置と一致する 位置を直交座標の X, Υ, Z座標で指定する（S302)。この際、使用する探触子 1に 関する情報も与え、探触子 1の形状により異なる最大表示幅等についても考慮して、 基準値の設定が行なえるようにしてもよ 、。
[0040] 次に、指定した基準点位置の設定を超音波診断装置側で行なう。つまり、探触子 1 を被検体 8上の指定した基準点と同様の部位に当て、操作パネル等により、設定実 行を入力する（S303)。これにより、超音波画像とリファレンス画像との位置関係を対 応付けることができる。また、別途、被検体 8に対して生体信号取得用のプローブを セットする（S304)。このプローブは、例えば、心電図の取得をする場合は電極であ る。ここまでが、実際の対比観察を行なうまでの準備処理となる。
[0041] 次に、図 5を用いて実際に対比観察を行なう際の処理手順を説明する。画像観察 をしながら、観察前処理にて基準点に設定した探触子 1を、関心領域に移動する。探 触子移動時は、磁気位置サンサ 5から探触子 1の位置情報が取得され、位置情報演 算保持部 6にて撮像した超音波画像に対応させて探触子 1の位置情報が演算され、 フレーム No.に対応付けて記録される（S401)。次に、時相情報演算保持部 10は、 生体信号検出部 9から得る基準時相の検出情報に基づいて、撮像した各超音波画 像に対応した、時相情報をフレーム No.に対応付けて記録する（S402)。そして、リ ファレンス画像を抽出するために、まず、表示する超音波画像の時相に対応するボリ ユームデータを、時系列ボリュームデータ力も検出する（S403)。次に、検出したボリ ユームデータの中から、表示する超音波画像の探触子 1の位置情報に基づいて位置 情報演算保持部 6により求められたスライス面の位置に一致したリファレンス画像を取 得する（S404)。これにより得られたリファレンス画像と、撮像された超音波画像を画 像表示部 12の画面に表示することにより、図 6に示すように、同一時相および同一位 置の超音波画像 21とリファレンス画像 22を同一画面上で対比観察することができる（ S405)。
[0042] この場合に、図 6に示すように、表示された画像 21, 22が、時相を同期させて表示 されていることを示す「時相同期モード」 23等の表示を付加することができる。また、 超音波画像 21の現在の時相を、心電波形 24に重ねて、矢印 25を表示することがで きる。さらに、リファレンス画像 22の時相を表示することもできる。また、心電波形 24 および矢印 25に代えて、周期的に運動する臓器の表示時相を、バーチャートや数 値などによって表示するようにすることができる。
[0043] なお、超音波画像を生成するための時間（FR)に、リファレンス画像を生成するため の処理時間が追いつかない場合は、超音波画像の FRと、リファレンス画像生成時間 を考慮して、先のリファレンス画像を生成したり、超音波画像の画面表示を若干遅ら せること等によって、表示画像の時相を合わせることができる。また、 2つの画像の時 相のずれを画面上に、波形を用いた図や文字等表示したりしてしらせてもよ 、。
[0044] また、リファレンス画像 22を表示する際に、同一画面上に 3次元画像を表示してもよ い。この場合、 3次元画像の時相を同期させて表示することができる。この 3次元画像 データは、図 5のステップ S403の処理にて取得したボリュームデータを表示すること で実現できる。以上説明したリファレンス画像は、超音波画像の動きに合わせて、動 画像表示できることは言うまでもな 、。
[0045] (実施形態 2)
図 7に、本発明の超音波診断装置の他の実施形態のブロック構成図を示す。本実 施形態は、画像処理表示装置 30と、超音波診断装置 31と、 X線 CT装置 32と、他の 画像診断装置 33を、例えば通信ネットを介して接続可能に構成されている。画像処 理表示装置 30は、 3次元画像の時系列ボリュームデータに基づいてリファレンス画像 を生成して画面に表示する機能を有し、図 1の実施形態の特徴部を分離して構成し たものである。本実施形態では、 X線 CT装置 32などにより撮像された時系列ボリュ ームデータが、画像処理表示装置 30のサーバ 35に入力され、必要に応じて記憶媒 体 37に格納されるように構成されている。また、画像処理表示装置 30のモニタ 36に 、超音波診断装置 31で得られるリアルタイム画像と同一時相、同一断面の X線 CT画 像がリファレンス画像として表示されるようになっている。なお、リファレンス画像として は、 X線 CT画像に限らず、 MRI装置などの他の画像診断装置 33により撮像された 診断画像をリファレンス画像として用いることができるのは言うまでもない。
[0046] 本実施形態によれば、図 8に示すように、リアルタイムで取得される超音波画像 41と 、この超音波画像 41に対応した同一断面の CT画像 42が並べて表示される。また、 超音波画像 41と CT画像 42を合成した合成画像 43が、同一画面に表示されている 。それらの画像には、関心部位である同一の部位 45が表示されている。さらに、 CT 画像の 3次元画像 44が同一画面に表示され、この 3次元画像 44には、 CT画像 42の スライス面を示すカットプレート 46が表示されて!、る。
[0047] 本実施形態においては、図 1の時系列ボリュームデータ記録部 15に格納されてい るような時系列ボリュームデータ力 X線 CT装置 32により取得されて、同装置内の記 録媒体等に格納されている。つまり、 X線 CT装置 32により取得された時系列ボリユー ムデータは、超音波診断装置 31で診断する被検体と同一被検体の同一部位を含む 2次元画像データに、座標情報および生体信号に基づいた時相情報を付して、少な くとも周期的に運動する臓器等の 1周期以上にわたって時系列的に取得されたボリュ ームデータである。
[0048] 本実施形態の画像処理表示装置 30は、 X線 CT装置 32から時系列ボリュームデー タをネットワークなどの接続媒体を経由してサーバ 35に取り込み、サーバ 35の演算 により超音波診断装置 31から入力されるリアルタイム画像に対する同一時相、同一 位置のリファレンス画像を作成して、モニタ 36上に例えば図 8に示すように表示する
[0049] 例えば、肝臓などの臓器は動きが小さいので、超音波診断装置 31の探触子を動か さずに同 Cf立置のみを撮影していれば、図 8の超音波画像 41は動かない。このため 、 CT画像 42も当然変化しない。しかし、撮影部位を肝臓ではなぐ心臓の場合、心 臓は拍動しているため、リアルタイム画像を表示可能な超音波診断装置 31により得ら れる超音波画像 41は、時々刻々変化して表示される。当然ではあるが探触子の位 置を動力さなくても超音波画像は変化する。これに対応して、本実施形態によれば、 CT画像 42は時々刻々変化して表示される。
[0050] ところで、 X腺 CT装置 32で心臓を撮影した場合には、通常の画像再構成方法を用 いると、心臓の動きによるモーションアーチファクトが発生し臨床的に有効な画像とは ならない。この動きによるモーションアーチファクトを低減させる手法として ECG同期 再構成技術が知られている。これは CT撮影する際に、患者に心電計の電極を取り 付け、 CT撮影しながら心電情報も得て、この心電情報をもとに比較的動きの少ない 心臓収縮期末期や拡張期など画像を作成する技術である。
[0051] この ECG再構成法を図 9を参照して説明する。ここでは、 ECGハーフ再構成と一 般に呼ばれる再構成法である。しかし、本発明は ECGハーフ再構成法に限定するも のではない。図 9の横軸は撮影時間を撮影角度で示し、縦軸は体軸方向を示してい る。ここでは、 4列マルチスライス CTの検出器（1〜4)をら旋スキャンしたときの検出 器軌跡を図示するとともに、心電波形 46を重ねて示している。心電波形 46は、煩雑 さを避けるために R波のみを示している。また、同図の ECG再構成の例では、 R波と R波の間隔 47を 100%とした場合、 ECG再構成に必要な投影データの終端が 80% 位置になるように投影データを切り出して ヽる例である。この位置は心臓拡張期に相 当し、ハーフ再構成法を周いるため 1回転が 0. 5秒で回転するスキャナを実装した X 線 CT装置であれば、約 300ms程度の心臓拡張期の画像を得ることが可能となる。 上述した 80%を一般的に心時相 80%と標記したり、 RR80%等と表現する。この心 時相をずらした例が図 10であり、心臓収縮末期である RR40%位置の ECGハーフ 再構成可能範囲を示している。このように RR時相をずらし、 ECG再構成を行うことで 任意の時相でのモーションアーチファクトが低減された心臓断層画像を得る技術が E CG同期再構成法である。
[0052] これら各時相の ECG再構成画像を作成するのは、図 7の X線 CT装置 32でも可能 である。また、画像処理表示装置 30でも可能である。画像処理表示装置 30の特徴 は、図 7に示すように、超音波診断装置 31で得られる心臓の超音波画像のスライス 位置情報および時相情報を画像処理表示装置 30に取り込む。そして、その超音波 画像とほぼ同一時相の時系列ボリュームデータを X線 CT装置 32の HDD等の記憶 媒体から読み込んで、画像処理表示装置 30の記憶媒体 37に転送する。そして、画 像処理表示装置 30は、記憶媒体 37に格納した超音波画像とほぼ同一時相の時系 列ボリュームデータから、超音波画像に対応したリファレンス画像を切り出してモニタ 36に表示する。上記で説明した ECG再構成方法は、 2次元再構成方法である。本 実施形態では、 ECG再構成方法として、コーンビーム再構成法を用いて 3次元 ECG 再構成方法を適用することができる。このコーンビーム再構成法は、ー且 2次元像を 作成することなぐ計測データ力も直接 3次元像を作成する周知の方法である。
[0053] ここで、画像処理表示装置 30は、超音波診断装置 31により撮像された拍動してい る心臓のリアルタイム超音波画像を得て、その超音波画像に相当する CT画像のリフ アレンス画像の動きをなめらかに表示させることができる。この場合は、 X線 CT装置 3 2から転送される時系列ボリュームデータ力 細かな R—R時相ごとのデータであるこ とが必要である。例えば、 R— R時相の 1%ごとに ECG再構成画像を計算して格納す る場合、体軸方向に 200枚とすると全部で 10GBの記憶領域が必要となる。このよう な記憶領域はハードウェア構成の向上によって実現できる力 あまり現実的ではない 。そこで、本実施形態の画像処理表示装置 30は、時系列ボリュームデータを次のよう に作成している。 [0054] すなわち、 X線 CT装置 32あるいは画像処理表示装置 30によって、例えば、 R— R 時相の 0%〜90%までを 10%ごとに 10時相の ECG再構成画像が作成され、これに 基づいて時系列ボリュームデータが作成する。そして、超音波診断装置 31で得られ た超音波画像の心時相が 45%である場合、画像処理表示装置 30は予め作成され ている上記の時系列ボリュームデータの心時相 50%と 40%から心時相 45%の画像 を画像補間によって作成する。
[0055] ここで用いる補間は、単純な線形補間でも高次補間でもよ 、。この方法を用いれば 実際の超音波診断装置 31に合わせて、任意タイミングでの ECG補正された心臓の 超音波画像を表示することが可能となる。なお、 10時相では視覚的に満足できない 場合には、 20時相等のようにより細力べ時系列ボリュームデータを予め作成しておく ことができる。
[0056] 本実施形態によれば、心臓のように周期的に運動する臓器を含む超音波画像であ つても、超音波診断装置 31で得られたリアルタイムの超音波画像と CT画像のリファ レンス画像とを対比しながら画像診断することが可能となり、画像診断能が顕著に向 上する。
[0057] なお、本実施形態では、周期的に運動する臓器として心臓を例に説明したが、心 臓以外に肺野領域も呼吸により運動しているから、呼吸の動きを呼吸モニターにより 計測した生体信号に基づいて時相を設定することにより、同様に適用することができ る。
[0058] 以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかる超音波診断装置の好適な実施形 態について説明したが、本発明は力かる例に限定されない。当業者であれば、本願 で開示した技術的思想の範疇内にぉ 、て、各種の変更例または修正例に想到し得 ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと 了解される。

Claims

請求の範囲
[1] 被検体との間で超音波を送受する超音波探触子により計測された反射エコー信号 に基づ ヽて超音波画像を再構成する超音波画像作成手段と、予め撮像した前記被 検体の撮像画像データを保持する保持手段と、前記保持手段に保持される前記撮 像画像データカゝら前記超音波画像の断面位置に対応するリファレンス画像を切り出 すリファレンス画像作成手段と、前記超音波画像と前記リファレンス画像とを表示する 表示手段と、を具備する超音波画像診断装置であって、
前記保持手段は、時相情報が付された前記撮像画像データを保持し、 前記リファレンス画像作成手段は、前記超音波画像の撮像時点に対応する前記撮 像画像データに基づ ヽて前記リファレンス画像を切り出すことを特徴とする超音波診 断装置。
[2] 前記被検体の生体信号に基づいて前記時相情報を作成する時相情報作成手段と 前記超音波画像作成手段により作成された前記超音波画像に前記時相情報作成 手段により作成された前記時相情報を付して前記保持手段に保持する時相情報付 与手段と、
を具備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] 前記時相情報付与手段は、前記時相情報と共に当該時相情報の作成に用いた前 記生体信号の種類を前記超音波画像に付して前記保持手段に保持し、
前記時相情報と共に付された前記生体信号の種類と入力される生体信号の種類と がー致しない場合には警告を行うことを特徴とする請求項 2に記載の超音波診断装 置。
[4] 前記被検体の周期的に運動する臓器の少なくとも 1周期に渡る複数枚の前記撮像 画像データを前記保持手段に保持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] 前記超音波画像の表示時のフレームレートに合わせて生成した前記撮像画像デ ータを前記保持手段に保持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] 前記超音波画像の撮像に同期して通知されるフレーム番号と当該フレーム番号の 取得時点における基準時点からの経過時間とを対応付けて前記保持手段に保持す 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] 前記リファレンス画像作成手段は、前記超音波画像の撮像時点に対応する前記時 相情報の前記撮像画像データが前記保持手段にな 、場合、他の時相情報の前記 撮像画像データを用いて補間処理を行 、前記リファレンス画像を作成することを特 徴とする請求項 1に記載の超音波診断装置。
[8] 前記表示手段は、前記超音波画像及び前記リファレンス画像と共に、前記時相情 報を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。
[9] 前記表示手段は、前記超音波画像及び前記リファレンス画像と共に、前記超音波 画像の断面位置を示すカットプレーンを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。
[10] 前記保持手段に保持される前記撮像画像データ上で指定した基準位置と前記被 検体上で前記超音波探触子により指定した基準位置との位置関係に基づいて、前 記超音波画像と前記リファレンス画像との位置関係を対応づける位置対応付け手段 を具備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。
[11] 前記保持手段に保持される前記撮像画像データは、画像診断装置により撮像され た撮像画像データに前記時相情報が付された画像データであ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] 前記画像診断装置により撮像された撮像画像データは、前記被検体の生体信号 に基づ!/ヽて再構成された画像データであ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] 所定の時相を終端にして、前記被検体の生体信号による再構成に用いる投影デー タの切り出しを行うことを特徴とする請求項 12に記載の超音波診断装置。
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