JP2011120784A

JP2011120784A - 超音波診断装置

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Publication number: JP2011120784A
Application number: JP2009282037A
Authority: JP
Inventors: Koji Ando; 広治安藤; Shoichi Nakauchi; 章一中内; Takeshi Sugio; 武杉尾; Takashi Masuda; 貴志増田
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2011-06-23
Anticipated expiration: 2029-12-11
Also published as: US20110144498A1; CN102090901B; US9566044B2; CN102090901A; JP5508829B2

Abstract

【課題】３次元の超音波画像に対して、複数のＲＯＩマークを複数の関心部位に合わせる作業負担を軽減すること。
【解決手段】被検体内の３次元領域を超音波で走査し、３次元の超音波画像を発生する超音波診断装置は、３次元の超音波画像から直交３断面の断面画像を発生する断面画像発生部３３と、直交３断面の断面画像を表示する表示部１４と、表示された断面画像上に重畳するためのＲＯＩマーカを発生するＲＯＩマーカ発生部３４と、表示された断面画像に対して、確定されたＲＯＩマーカを断面画像に合成するＲＯＩマーカ合成部３６とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、３次元の超音波画像上に複数の関心領域（ＲＯＩ）を設定する機能を有する超音波診断装置に関する。

時間輝度変化曲線（ＴＩＣ）は、２次元の超音波画像上に設定された関心領域に関する輝度値又は輝度平均の時間変化を表した診断に有効な指標として提供される。関心領域は、２次元の超音波画像上に円、四辺形、多角形などのＲＯＩマーカをマウスやトラックボールで当該関心領域上に移動することで設定される。

３次元の超音波画像に対して、ＲＯＩマークを関心部位に合わせることは２次元超音波画像上でのそれに比べて困難である。

本発明の目的は、３次元の超音波画像に対して、複数のＲＯＩマークを複数の関心部位に合わせる作業負担を軽減することにある。

本発明のある局面は、被検体内の３次元領域を超音波で走査し、３次元の超音波画像を発生する超音波診断装置において、前記３次元の超音波画像から直交３断面の断面画像を発生する断面画像発生部と、前記直交３断面の断面画像を表示する表示部と、前記表示された断面画像上に重畳するためのＲＯＩマーカを発生するＲＯＩマーカ発生部と、前記表示された断面画像に対して、確定されたＲＯＩマーカを前記断面画像に合成するＲＯＩマーカ合成部とを具備する。

本発明によれば、３次元の超音波画像に対して、複数のＲＯＩマークを複数の関心部位に合わせる作業負担を軽減することができる。

本発明の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図である。本実施形態による複数の関心領域に複数のＲＯＩマークを設定する処理手順を示す流れ図である。図１の表示画面発生部による構成される表示画面例を示す図である。図１のモニタに表示される初期画面を示す図である。図２の工程Ｓ１５に対応する画面を示す図である。図２の工程Ｓ１６に対応する第１ＲＯＩマーカを示す図である。図２の工程Ｓ１９に対応する第１ＲＯＩマーカを示す図である。図２の工程Ｓ１６に対応する確定された第１ＲＯＩマーカと第２ＲＯＩマーカを示す図である。変形例において、図１のモニタに表示される初期画面を示す図である。変形例において、第１ＲＯＩマーカと交差線を示す図である。変形例において、移動された第１ＲＯＩマーカと交差線を示す図である。変形例において、確定された第１ＲＯＩマーカと第２ＲＯＩマーカを示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る超音波診断装置の構成を示している。この超音波診断装置は、超音波診断装置本体１１と、超音波プローブ１２と、入力装置１３と、モニタ１４とを有する。超音波プローブ１２は、装置本体１１の超音波受信ユニット２１からの駆動信号を受けて超音波を発生し、被検体からの反射波を電気信号に変換する複数の圧電振動子と、当該圧電振動子に設けられる整合層と、当該圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等とを有している。電子的３次元走査可能なように複数の圧電振動子は２次元マトリクス状に配列される。

当該超音波プローブ１２から被検体Ｐに超音波が送信されると、当該送信超音波は、体内組織の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として超音波プローブ１２に受信される。このエコー信号の振幅は、反射することになった不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合のエコーは、ドプラ効果により移動体の超音波送信方向の速度成分を依存して、周波数偏移を受ける。

入力装置１３は、装置本体１１に接続され、オペレータからの各種指示、関心領域（ＲＯＩ）の設定操作等を装置本体１１にとりこむための各種スイッチ、ボタン、トラックボールの他、マウス、キーボード等を有している。モニタ１４は、超音波画像や関心領域設定画面等を表示するための表示部である。

装置本体１１は、超音波送信ユニット２１と、超音波受信ユニット２２と、Ｂモード処理ユニット２３と、ドプラ処理ユニット２４と、Ｂモードボリュームデータ生成部２５と、ドプラボリュームデータ生成部２６とを有する。超音波送信ユニット２１は、パルス発生器２１Ａ、送信遅延部２１Ｂおよびパルサ２１Ｃを有している。パルス発生器２１Ａは、所定のレート周波数ｆｒＨｚ（周期；１／ｆｒ秒）で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。送信遅延部２１Ｂは、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束するとともに、３次元走査のために２方向（アジマス方向、エレべーション方向）に送信指向性を決定するのに必要な遅延時間を、各チャンネルのレートパルスに与える。パルス発生器２１Ａは、各チャンネルごとにレートパルスに基づくタイミングでプローブ１２に駆動パルスを印加する。

超音波送信ユニット２２は、プリアンプ２２Ａ、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）、受信遅延部２２Ｂ、加算器２２Ｃ等を有している。プリアンプ２２Ａは、プローブ１２を介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。受信遅延部２２Ｂは、増幅されたエコー信号に対し、３次元走査のために２方向（アジマス方向、エレべーション方向）に受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、その後加算器２２Ｃにおいて加算処理を行う。この加算により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。

Ｂモード処理ユニット２３は、受信ユニット２２からエコー信号を受け取り、対数増幅、包絡線検波処理などを施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータを生成する。Ｂモードボリュームデータ生成部２５は、Ｂモード処理ユニット２３からの出力データを、ＸＹＺ座標系での表現に変換するとともに均等な解像度を得るために適宜補間処理をすることにより、Ｂモードボリュームデータを生成する。

ドプラ処理ユニット２４は、受信ユニット２２から受け取ったエコー信号から速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。ドプラボリュームデータ生成部２６は、モード処理ユニット２３からの出力データを、ＸＹＺ座標系での表現に変換するとともに均等な解像度を得るために適宜補間処理をすることにより、ドプラボリュームデータを生成する。なお、以下、３次元超音波画像データは、Ｂモードボリュームデータ又はドプラボリュームデータを表すものと定義する。

データ記憶部３２は、３次元超音波画像データ、後述の断面変換処理部３３により再構成される断面画像データを記憶するために設けられる。断面変換処理部３３は、３次元超音波画像データから制御プロセッサ３１により指示された直交３断面に関する３つの断面画像を再構成する。断面変換処理部３３で再構成された直交３断面に関する３つの断面画像は、モニタ１４に表示される。モニタ１４の表示画面は、表示画面構成部３５により構成される。表示画面構成部３５は、図３に例示するように、表示画面を３つの表示エリアＡ，Ｂ，Ｃに分割する。３つの表示エリアＡ，Ｂ，Ｃには直交３断面に関する３つの断面画像がそれぞれ配置される。ＲＯＩマーカ発生部３４は、制御プロセッサ３１の制御のもとで、入力装置１３から指示された位置、形状及び大きさに対応するＲＯＩマーカデータを発生する。このＲＯＩマーカは、表示画面構成部３５において、表示エリアＡ，Ｂ，Ｃに配置される断面画像上に重畳される。交差線発生部３７は、３つの表示エリアＡ，Ｂ，Ｃに配置される３つの断面画像の相互の位置を表す交差線Ａ，Ｂ，Ｃのデータを発生する。交差線Ａ，Ｂ，Ｃは、表示画面構成部３５において、表示エリアＡ，Ｂ，Ｃに配置される断面画像上に重畳される。ＲＯＩ設定部３６は、入力装置１３を介して確定されたＲＯＩマーカが規定する範囲に関心領域（ＲＯＩ）を設定する。ＴＩＣ発生部３８は、設定された関心領域内の画素値に基づいて、時間輝度変化曲線（ＴＩＣ）を発生する。

本実施形態は、３次元の超音波画像に対して、複数のＲＯＩマークを複数の関心部位に合わせる作業負担を軽減することを実現するものであり、以下その詳細な動作について説明する。この動作は制御プロセッサ３１の制御のもと実行される。

図２には、本実施形態による複数の関心領域に複数のＲＯＩマークを設定する処理手順が示されている。ここでは２つの第１、第２ＲＯＩマーカを用いて２つの関心部位ａ，ｂに関心領域を設定する処理を例に説明する。

入力装置１３を介してＲＯＩ設定作業の開始指示にしたがって制御プロセッサ３１はＲＯＩ設定アルゴリズムを起動する（Ｓ１１）。により、初期的には超音波走査された３次元領域の中心点で交差するように３断面が設定される。３次元超音波画像データから制御プロセッサ３１により指示された直交３断面に関する３つの断面画像が再構成され（Ｓ１２）、図４に例示するようにモニタ１４に表示される。

ＲＯＩマーカ発生部３４により３つの断面画像に対応する３つのＲＯＩマーカが発生され、交差線発生部３７により３つの断面画像の相互の位置を表す３本の交差線Ａ，Ｂ，Ｃが発生される（Ｓ１３）。３つのＲＯＩマーカは３次元座標形上ではもちろん同一位置に対応する。３つのＲＯＩマーカ及び３本の交差線Ａ，Ｂ，Ｃは、表示画面構成部３５において、３つの断面画像に重畳(SUPERIMPOSE)され（Ｓ１４）、図５に示すように３つの断面画像上に表示される（Ｓ１５）。なお、断面画像に重畳されたＲＯＩマーカは断面画像とは独立して移動され得る。後述する断面画像に合成されたＲＯＩマーカは断面画像に従属して断面画像とともに移動される。

３つの表示エリアＡ，Ｂ，Ｃそれぞれには交差線Ａ，Ｂ，Ｃのうち他の２断面位置を表す２本の交差線が配置される。２本の交差線が３つの表示エリアＡ，Ｂ，Ｃそれぞれの中心で交差するように３つの断面画像は３つの表示エリアＡ，Ｂ，Ｃ内に配置される。また３つのＲＯＩマーカの中心は３つの表示エリアＡ，Ｂ，Ｃそれぞれの中心に配置され、その位置で固定される。

ＲＯＩマーカ及び交差線の交点が表示エリアＡ，Ｂ，Ｃそれぞれの中心で固定された状態で、入力装置１３からの典型的にはドラッグによる移動操作に従って表示エリアＡ，Ｂ，Ｃ内で断面画像が移動される（Ｓ１６）。図６に示すように操作者はＲＯＩマーカが関心部位ａを包含するように入力装置１３を操作して、断面画像を移動し、ＲＯＩマーカの形状及びサイズを調整する（Ｓ１７）。ＲＯＩマーカが関心部位ａを包含するとき、操作者は確定指示を入力する（Ｓ１８）。それによりＲＯＩ設定部３８により関心部位ａを包含するＲＯＩマーカの位置及び範囲に関心領域が設定される。

確定されたＲＯＩマーカは制御プロセッサ３１の制御のもとで断面画像上の確定された位置に合成(COMPOSITE)される（Ｓ１９）。合成されたＲＯＩマーカは断面画像に対して固定され、断面画像を移動操作したときその断面画像とともに表示画面を移動される。

設定する予定の他の関心領域があるとき（Ｓ２０）、工程Ｓ１２に戻り、工程Ｓ１２−Ｓ１９と同じ処理が繰り返される。図７、図８に示すように、新たな第２ＲＯＩマーカは断面画像に重畳される。この断面画像には、確定された第１ＲＯＩマーカが関心部位ａ上に合成され、断面画像とともに移動する。

このようにＲＯＩマーカ及び交差線（断面線）の交点は表示エリアの中心に固定され、断面画像が移動されるので、ＲＯＩマーカが断面画像上から遺失することなく、ＲＯＩマーカを表示アリアの中心で常時補足しながら関心部位上に移動することができる。また確定されたＲＯＩのマーカは断面画像に合成されて表示されるので、次のＲＯＩ設定作業で常時参照できる。それにより３次元の超音波画像に対して、複数のＲＯＩマークを複数の関心部位に合わせる作業負担を軽減することができる。

図９、図１０、図１１、図１２には他のＲＯＩ設定手順を示している。上記ＲＯＩ設定手順と他のＲＯＩ設定手順とは制御プロセッサ３１で操作者の選択指示のもと選択的に用いることができる。

図９に示すように、３次元超音波画像を３断面画像から確認できる状態で関心部位ａ，ｂが存在している。関心領域設定が開始されると、図１０に示すように、３断面画像上にＲＯＩマーカ（第１ＲＯＩマーカ）が重畳される。その第１ＲＯＩマーカ内に関心部位ａが位置合わせされるように操作者は、第１ＲＯＩマーカ又は交点を各断面画像上で移動する。ＲＯＩマーカの中心は交点に常に一致するように制御される。図１１に示すように、関心部位ａの大きさに合わせて第１ＲＯＩマーカの大きさも変化される。操作者が関心領域を確定後、次の関心領域の設定に移行する。図１２に示すように、関心部位ｂに関心領域を設定するために第２ＲＯＩマーカが断面画像上に重畳されるとき、確定された第１ＲＯＩのマーカは関心部位ａ上に合成され、断面画像の移動とともに移動する。第２ＲＯＩマーカ内に関心部位ｂが位置合わせされるように操作者は、第２ＲＯＩマーカ又は交点を各断面画像上で移動する。第２ＲＯＩマーカの中心も交点に常に一致するように制御される。

この例では、上記例と異なり、ＲＯＩマーカは表示エリア内の任意の位置に移動され得る。断面画像の位置を設定する交差線もＲＯＩマーカとともに表示エリア内の任意の位置に設定され得る。操作者は交差線を移動しながら適当な３断面画像を表示させることができる。その３断面画像上でＲＯＩマーカを任意に移動できる。先の例と同様に、確定されたＲＯＩのマーカは断面画像に合成されて表示されるので、次のＲＯＩ設定作業で常時参照できる。それにより３次元の超音波画像に対して、複数のＲＯＩマークを複数の関心部位に合わせる作業負担を軽減することができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明は、３次元の超音波画像に対して、複数のＲＯＩマークを複数の関心部位に合わせる分野に利用可能性がある。

１１…超音波診断装置本体、１２…超音波プローブ、１３…入力装置、１４…モニタ、２１…超音波送信ユニット、２２…超音波受信ユニット、２３…Ｂモード処理ユニット、、２４…ドプラ処理ユニット、２５…Ｂモードボリュームデータ生成部、２６…ドプラボリュームデータ生成部、３１…制御プロセッサ、３２…データ記憶部、３３…断面変換処理部、３４…ＲＯＩマーカ発生部、３５…表示画面構成部、３６…ＲＯＩ設定部、３７…交差線発生部、３８…ＴＩＣ発生部。

Claims

被検体内の３次元領域を超音波で走査し、３次元の超音波画像を発生する超音波診断装置において、
前記３次元の超音波画像から直交３断面の断面画像を発生する断面画像発生部と、
前記直交３断面の断面画像を表示する表示部と、
前記表示された断面画像上に重畳するためのＲＯＩマーカを発生するＲＯＩマーカ発生部と、
前記表示された断面画像に対して、確定されたＲＯＩマーカを前記断面画像に合成するＲＯＩマーカ合成部とを具備することを特徴とする超音波診断装置。
前記ＲＯＩマーカは、前記表示される直交３断面の断面画像の各表示画面の中心に固定されることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
前記表示される直交３断面の断面画像上に相互の位置を表す交差線が重畳され、前記交差線の交点は前記各表示画面の中心に位置されるように各断面位置が設定されることを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
前記表示される断面画像上に重畳されるＲＯＩマーカは、操作者による移動操作に従って、前記表示される断面画像とは独立して表示画面を移動されることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
前記表示される断面画像上に合成されるＲＯＩマーカは、操作者による移動操作に従って、前記断面画像とともに表示画面を移動されることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
前記ＲＯＩマーカを合成された断面画像上に、他のＲＯＩマーカが重畳されることを特徴とする請求項５記載の超音波診断装置。