JP2007007409A

JP2007007409A - 超音波映像を形成するための方法及び超音波診断システム

Info

Publication number: JP2007007409A
Application number: JP2006177558A
Authority: JP
Inventors: Dong Gyu Hyun; ドンギュヒョン
Original assignee: Medison Co Ltd
Current assignee: Samsung Medison Co Ltd
Priority date: 2005-06-28
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2007-01-18
Also published as: EP1738690A3; US20070038105A1; EP1738690A2; KR100769546B1; KR20070000561A

Abstract

【課題】本発明は１Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）または２Ｄプローブを通じて得た２Ｄ超音波映像を用いて３Ｄ超音波映像を形成する。
【解決手段】超音波エコー信号に基づいて多数の２Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）超音波映像を得て、各２Ｄ超音波映像にＲＯＩ（ＲｅｇｉｏｎｏｆＩｎｔｅｒｅｓｔ）を設定し、設定されたＲＯＩに該当する映像を多数の２Ｄ超音波映像から抽出して、抽出された映像を順次重畳させて３Ｄ超音波映像を形成する３Ｄ超音波映像形成方法及び超音波診断システムを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は超音波診断システムに関し、特に１Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）または２Ｄプローブを用いて獲得した２Ｄ超音波映像を用いて３Ｄ超音波映像を形成する方法及び超音波診断システムに関する。

一般に、超音波診断システムは被検体の体表から体内の所望部位に向かって超音波信号を照射し、反射された超音波信号（超音波エコー信号）の情報を用いて軟部組織の断層や血流に関する映像を非侵入によって得る装置である。この装置はＸ線診断装置、Ｘ線ＣＴスキャナ（ＣｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙＳｃａｎｎｅｒ）、ＭＲＩ（ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＩｍａｇｅ）、核医学診断装置などの他の画像診断装置と比較する時、小型且つ安価で、リアルタイムで表示可能で、Ｘ線などの被曝がなく、安全性が高い長所を有しており、心臓、腹部、泌尿器及び産婦人科の診断のために広く用いられている。

このように、超音波診断システムは超音波映像を得るために超音波信号と電気的な信号を相互変換させるプローブを備える。このプローブは圧電物質が振動しながら、電気的な信号と音響信号を相互変換させる圧電層と、圧電層で発生した超音波が人体の目標地点に最大限伝達されることができるように圧電層と人体間の音響インピーダンス差を減少させる整合層と、圧電層の前方に進行する超音波を特定地点に集束させるレンズ層と、超音波が圧電層の後方に進行するのを遮断させて映像歪みを防止する吸音層で構成される超音波モジュールからなることが一般的で、特殊な用途に用いるために単一の超音波素子で構成することを除いては通常の医療用超音波プローブは複数の超音波素子を有する。

このようなプローブは超音波素子の個数、超音波素子の配列方式あるいは超音波素子の配列軸形状、またはその応用分野のような多様な基準で分類することができ、超音波素子の個数によって分類すれば単一素子型プローブと複数素子型プローブに分類することができる。
そして、複数素子型プローブは超音波素子の配列方式によって超音波素子を単一軸上に配列した１Ｄ配列（１ＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＡｒｒａｙ）プローブと、超音波素子を互いに交差する複数の軸上に配列した２Ｄ配列プローブに分類することができる。

また、１Ｄ配列プローブは超音波素子の配列軸形状によって直線型配列（ＬｉｎｅａｒＡｒｒａｙ）プローブと、曲線配列（ＣｕｖｉｌｉｎｅａｒＡｒｒａｙ）プローブなどに分類することができる。

一方、２Ｄ配列プローブは超音波の直進性のため、超音波素子の前方に位置する地点の２Ｄ断面映像のみを具現することができる。従って、従来の２Ｄ配列プローブはオペレーターが正確な診断をするのに限界があり、胎児の全体的な様子を立体的に造影したり胎児が動く様子を動画像に造影すること自体が不可能である。従って、人体内部の３Ｄ映像、特にリアルタイム３Ｄ映像を具現することができる３Ｄプローブが使われている。

しかし、リアルタイム３Ｄ超音波映像を形成するための３Ｄプローブは多数の超音波素子で構成されており、その構造が相当複雑で、価格が高価である短所がある。従って、高価な３Ｄプローブを用いずに、３Ｄ超音波映像を具現することができる方法及びシステムが必要である。

本発明は前述した問題を解決するためのもので、安価の１Ｄまたは２Ｄプローブを用いて獲得した２Ｄ超音波映像を用いて３Ｄ超音波映像を形成する方法及び超音波診断システムを提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明の超音波映像形成方法は、ａ）対象の所定領域から反射された超音波エコー信号に基づいて多数の２Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）超音波映像を得る段階と、ｂ）前記多数の２Ｄ超音波映像にＲＯＩ（ＲｅｇｉｏｎｏｆＩｎｔｅｒｅｓｔ）を設定する段階と、ｃ）前記設定されたＲＯＩに該当する映像を前記多数の２Ｄ超音波映像から抽出する段階と、ｄ）前記抽出された映像を順次重畳させて３Ｄ超音波映像を得る段階とを有する。

また、本発明の超音波映像形成方法は、ａ）多数の超音波エコー信号に基づいて多数の２Ｄ超音波映像を得る段階と、ｂ）前記多数の２Ｄ超音波映像を重畳させて３Ｄ超音波映像を得る段階とを有する。

また、本発明の超音波診断システムは多数の超音波エコー信号に基づいて多数の２Ｄ超音波映像を形成するための手段と、前記多数の２Ｄ超音波映像にＲＯＩ（ＲｅｇｉｏｎｏｆＩｎｔｅｒｅｓｔ）を設定するための手段と、前記設定されたＲＯＩボックス領域に該当する映像を前記多数の２Ｄ超音波映像から抽出するための手段と、前記抽出された映像を重畳させて３Ｄ超音波映像を形成するための手段とを備える。

前述したような本発明によれば、構造が複雑で高価な３Ｄプローブを用いなくても安価の１Ｄまたは２Ｄプローブを用いてリアルタイム３Ｄ超音波映像を形成することができる。

以下、図１〜図４を参照して本発明の好ましい実施例を説明する。
図１は本発明の実施例による超音波診断システムの構成を示すブロック図である。

図示された通り、本発明による超音波診断システム（１００）はプローブ（１１０）、ビームフォーマー（１２０）、映像プロセッサ（１３０）、メモリ（１４０）及びディスプレイ部（１５０）を備える。

プローブ（１１０）は多数の１Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）または２Ｄアレイトランスデューサ（ＡｒｒａｙＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ）（１１２）を備える。ビームフォーマー（１２０）はプローブ（１１０）内の各トランスデューサに入力されるパルスの入力時間を適切に遅延させてプローブ（１１０）に伝達することによって、プローブ（１１０）は集束された超音波ビーム（ｂｅａｍ）を送信スキャンライン（Ｓｃａｎｌｉｎｅ）に沿って対象体（図示せず）に送信する。一方、対象体から反射された超音波エコー信号は各トランスデューサに互いに異なる受信時間を有しながら入力され、各トランスデューサは入力された超音波エコー信号は電気的な信号（以下、受信信号）に変換されてビームフォーマー（１２０）に出力される。

ビームフォーマー（１２０）は対象体で反射された超音波エコー信号がプローブ（１１０）の各トランスデューサに到達する時間が相違したことを考慮してプローブ（１１０）で出力された各受信信号に時間遅延を加えて集束させる。

映像プロセッサ（１３０）はビームフォーマー（１２０）から受信される受信集束された受信信号に基づいて多数の２Ｄ超音波映像を形成し、形成された多数の２Ｄ超音波映像に基づいて３Ｄ超音波映像を形成する。

映像プロセッサ（１３０）により処理された３Ｄ超音波映像はディスプレイ部（１５０）にディスプレイされる。

以下、映像プロセッサ（１３０）について図２〜図４を参照してさらに詳細に説明する。

図２は映像プロセッサ（１３０）の動作を説明するフローチャートである。

映像プロセッサ（１３０）は２Ｄ超音波映像に基づいてリアルタイム３Ｄ超音波映像を形成するモード（以下、リアルタイム３Ｄモードという）がオペレーターにより選択されれば（Ｓ２１０）、対象体の所定領域から反射された超音波エコー信号に基づいて多数の２Ｄ超音波映像を形成する（Ｓ２２０）。本発明の一実施例では各２Ｄ超音波映像は形成された時間順に一連番号が付与される。

続いて、映像プロセッサ（１３０）は形成された２Ｄ超音波映像に設定されたＲＯＩ（ＲｅｇｉｏｎＯｆＩｎｔｅｒｅｓｔ）に該当する領域を検索する（Ｓ２３０）。ここで、ＲＯＩボックスはユーザにより手動的または自動で設定されることができる。映像プロセッサ（１３０）は検索されたＲＯＩ領域に該当する映像を２Ｄ超音波映像から抽出して（Ｓ２４０）、抽出された映像を順次重畳させてリアルタイム３次元超音波映像を形成する（Ｓ２５０）。

続いて、映像プロセッサ（１３０）は重畳した映像の個数が所定個数以上であるかを判断する（Ｓ２６０）。段階Ｓ２６０で重畳した映像の個数が所定個数以下であると判断されれば、映像プロセッサ（１３０）は形成されたリアルタイム３Ｄ超音波映像をディスプレイ部（１５０）にディスプレイする（Ｓ２８０）。

前記３Ｄ超音波映像形成手続について本発明の一実施例を示す図３を参照して詳細に説明する。図３は本発明の実施例によって形成されるリアルタイム３Ｄ超音波映像を形成するために多数の２Ｄ超音波映像を重畳した例を示す例示図である。図３において、図面符号Ｕ_１〜Ｕ_ｎは心臓断面映像であり、特にＵ_１及びＵ_ｎは弛緩期の心臓断面を示す心臓断面映像であり、Ｕ_ｉは収縮期の心臓断面を示す心臓断面映像である。

映像プロセッサ（１３０）はビームフォーマー（１２０）から出力される受信集束された受信信号に基づいて２Ｄ超音波映像、即ち心臓断面映像を形成し、形成された２Ｄ超音波映像でＲＯＩに該当する映像（Ｕ_１）を抽出する。引き続き、映像プロセッサ（１３０）は再びビームフォーマー（１２０）から出力される受信信号に基づいて２Ｄ超音波映像を形成し、形成された２Ｄ超音波映像でＲＯＩボックス領域に該当する映像（Ｕ２）を抽出した後、抽出された映像（Ｕ_２）を映像（Ｕ_１）に重畳させる。この時、重畳した映像の個数が所定個数（例えば、ｎ個）以下であれば、映像プロセッサ（１３０）は２Ｄ映像を重畳して得られた３Ｄ超音波映像をディスプレイ部（１５０）にディスプレイする。引き続き、映像プロセッサ（１３０）は２Ｄ超音波映像でＲＯＩに該当する映像（Ｕ_３）を抽出した後、抽出された映像（Ｕ_３）を映像（Ｕ_１及びＵ_２）に順次重畳させる。この時、重畳した映像の個数がｎ個以下であれば、映像プロセッサ（１３０）は２Ｄ超音波映像を重畳して得られた３Ｄ超音波映像をディスプレイ部（１５０）にディスプレイする。映像プロセッサ（１３０）は重畳した映像の個数がｎ個である時まで反復して図３に示された通り、ｎ個の２Ｄ超音波映像（Ｕ_１〜Ｕ_ｎ）を重畳して３Ｄ超音波映像を獲得してこれをディスプレイ部（１５０）にディスプレイする。

一方、段階Ｓ２６０で重畳した映像の個数が所定個数を超えると判断されれば、映像プロセッサ（１３０）は重畳した映像の中で最も小さい一連番号を有する２Ｄ超音波映像を除去する（Ｓ２７０）。

前記手続（Ｓ２７０）について本発明の実施例を示す図４を参照して詳細に説明する。

図４は本発明の実施例によってリアルタイム３Ｄ超音波映像を形成するために２Ｄ超音波映像をリアルタイムで重畳した例を示す例示図である。図４において、図面符号Ｕ_２乃至Ｕ_ｎ＋１は心臓断面映像であり、特にＵ_ｉは図３と同様に収縮期の心臓断面を示す心臓断面映像であり、Ｕ_ｎは図３と同様に弛緩期の心臓断面を示す心臓断面映像である。

映像プロセッサ（１３０）はビームフォーマー（１２０）から出力される受信信号に基づいて形成された２Ｄ超音波映像からＲＯＩに該当する映像（Ｕ_ｎ＋１）を抽出して、抽出された映像（Ｕ_ｎ＋１）を図３に示された映像（Ｕ_１〜Ｕ_ｎ）に重畳させる。この時、映像プロセッサ（１３０）は重畳した映像の個数が所定個数、即ちｎ個を超えたと判断して、最も小さい一連番号を有する２Ｄ超音波映像（Ｕ_１）を除去することによって、図４に示された通り、重畳した映像の個数がｎ個である映像（Ｕ２〜Ｕ_ｎ＋１）を形成する。

続いて、映像プロセッサ（１３０）は映像（Ｕ_２〜Ｕ_ｎ＋１）をリアルタイム３Ｄ超音波映像としてディスプレイ部（１５０）にディスプレイする（Ｓ２８０）。

本実施例で、映像プロセッサ（１３０）は多数の超音波エコー信号に基づいて形成された多数の２Ｄ超音波映像からＲＯＩボックス領域に該当する映像を抽出して、抽出された映像を順次重畳させてリアルタイム３Ｄ超音波映像を形成すると説明したが、他の実施例で映像プロセッサ（１３０）は所定個数の２Ｄ超音波映像を予め獲得して、獲得された所定個数の２Ｄ超音波映像に基づいて３Ｄ超音波映像を形成することもできる。

また、本実施例ではプローブを移動せずに心臓に固定させたまま獲得した超音波エコー信号に基づいて多数の２Ｄ超音波映像、即ち多数の心臓断面映像を形成し、形成された多数の心臓断面映像を順次重畳させてリアルタイム３Ｄ超音波映像を形成すると説明したが、他の実施例ではプローブを所定範囲内でスイングさせながら獲得した超音波エコー信号に基づいて２Ｄ超音波映像を形成し、形成された多数の２Ｄ超音波映像を順次重畳させて図５に示されたようなリアルタイム３Ｄ超音波映像を形成することもできる。

また、本実施例では多数の２Ｄ超音波映像に基づいて形成された３Ｄ超音波映像のみをディスプレイ部（１５０）にディスプレイすると説明したが、他の実施例では超音波エコー信号に基づいてリアルタイムで形成される２Ｄ超音波映像を３Ｄ超音波映像と共にディスプレイ部（１５０）にディスプレイすることもできる。

本発明が望ましい実施例を通じて説明されて例示されたが、当業者であれば添付した請求の範囲の思想及び範疇を逸脱しないで様々な変形及び変更がなされることができることが分かる。例えば、本発明は心壁の動き、血流量、弁膜の動き、動脈壁の動きまたは衝撃量などを測定するのに適用されることもできる。

本発明の一実施例による超音波診断システムの構成を示すブロック図である。本発明の一実施例による映像プロセッサの動作を説明するフローチャートである。本発明の一実施例によって３次元超音波映像を形成するために多数の２次元超音波映像を重畳した例を示す例示図である。本発明の一実施例によって３次元超音波映像を形成するために多数の２次元超音波映像を重畳した例を示す例示図である。本発明の他の実施例によって形成されたリアルタイム３Ｄ超音波映像を示す例示図である。

符号の説明

１００：超音波診断システム１１０：プローブ
１１２：トランスデューサ１２０：ビームフォーマー
１３０：映像プロセッサ１４０：メモリ
１５０：ディスプレイ部

Claims

ａ）対象の所定領域から反射された超音波エコー信号に基づいて多数の２Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）超音波映像を得る段階と、
ｂ）前記多数の２Ｄ超音波映像にＲＯＩ（ＲｅｇｉｏｎｏｆＩｎｔｅｒｅｓｔ）を設定する段階と、
ｃ）前記設定されたＲＯＩに該当する映像を前記多数の２Ｄ超音波映像から抽出する段階と、
ｄ）前記抽出された映像を順次重畳させて３Ｄ超音波映像を得る段階と、
を有することを特徴とする超音波映像形成方法。
前記段階ａ）は前記２Ｄ超音波映像の獲得時間に応じて各２Ｄ超音波映像に一連番号を付与する段階を有することを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ超音波映像形成方法。
前記段階ａ）は
前記多数の２Ｄ超音波映像を格納する段階を有することを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ超音波映像形成方法。
前記段階ｄ）は
前記重畳した映像の個数が所定個数以上であるかどうかを判断する段階と、
前記重畳した映像の個数が所定個数以上であると判断されれば、前記重畳した映像の中で最も小さい一連番号を有する映像を除去する段階と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ超音波映像形成方法。
ａ）超音波エコー信号に基づいて多数の２Ｄ超音波映像を得る段階と、
ｂ）前記多数の２Ｄ超音波映像を重畳させて３Ｄ超音波映像を得る段階と、
を有することを特徴とする３Ｄ超音波映像形成方法。
前記段階ａ）は
前記２Ｄ超音波映像の獲得時間に応じて各２Ｄ超音波映像に一連番号を付与する段階を有することを特徴とする請求項５に記載の３Ｄ超音波映像形成方法。
前記段階ａ）は
前記多数の２Ｄ超音波映像を格納する段階を有することを特徴とする請求項５に記載の３Ｄ超音波映像形成方法。
前記段階ｂ）は
前記重畳した２Ｄ超音波映像の個数が所定個数以上であるかを判断する段階と、
前記重畳した２Ｄ超音波映像の個数が所定個数以上であると判断されれば、前記重畳した２Ｄ超音波映像の中で最も小さい一連番号を有する２Ｄ超音波映像を除去する段階と、
を有することを特徴とする請求項５に記載の３Ｄ超音波映像形成方法。
多数の超音波エコー信号に基づいて多数の２Ｄ超音波映像を形成するための手段と、
前記多数の２Ｄ超音波映像にＲＯＩ（ＲｅｇｉｏｎｏｆＩｎｔｅｒｅｓｔ）を設定するための手段と、
前記設定されたＲＯＩに該当する映像を前記多数の２Ｄ超音波映像から抽出するための手段と、
前記抽出された映像を重畳させて３Ｄ超音波映像を形成するための手段と、
を備えることを特徴とする超音波診断システム。
前記２Ｄ超音波映像を格納するための格納手段をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の超音波診断システム。