JP5400466B2 - 画像診断装置、画像診断方法 - Google Patents
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Description
超音波診断装置と異なる装置を用いて取得されたボリュームデータにおける注目領域を取得する注目領域取得手段と、
プローブの位置姿勢を取得する位置姿勢取得手段と、
前記位置姿勢から求められる前記プローブの撮像範囲と、前記注目領域と、の位置関係に基づく撮像パラメータで撮像した超音波画像を取得する超音波画像取得手段と
を備えることを特徴とする。
本実施形態に係る画像診断装置は、基準座標系で定義された注目領域を撮像するのに適切なフォーカス処理によってこの注目領域の撮像を行い、注目領域に合焦した3次元超音波画像を生成する超音波診断装置である。
図1は、本実施形態に係る超音波診断装置の機能構成例を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態に係る超音波診断装置は、情報処理部1000、撮像部1100、位置姿勢計測部1200、により構成されている。
次に、本実施形態に係る超音波診断装置が行う処理について説明する。図3は、注目領域取得部1010が行う処理のフローチャートである。先ずステップS301では、注目領域取得部1010は、現実空間中(基準座標系中)において被検体の注目領域を規定する領域情報を取得する。次に、ステップS302では、注目領域取得部1010は、この取得した領域情報を注目領域情報保存部1011に一時的に格納する。
以上説明したような、ステップS401〜ステップS407の処理は、撮像部1100による超音波画像送信レートに従って繰り返される。ユーザが通常の診断と同様の操作でプローブの位置姿勢を変更すると、超音波画像の撮像が繰り返され、プローブがどの位置姿勢にあっても、注目領域を撮像するために適切な撮像パラメータが設定される(即ち、注目領域に常にフォーカス処理が施される)。そして、それらの画像を統合することで、注目領域に合焦した三次元超音波画像を生成することが可能となる。
第1の実施形態では、注目領域を球体として表現していた。しかし、注目領域の表現方法はこれに限定されるものではない。また、第1の実施形態で説明したように、注目領域取得部1010による注目領域の領域情報の取得形態については様々なものがあり、何れか1つに限定するものではない。
<変形例2>
第1の実施形態では、注目領域を三次元形状データとして説明しているが、他の医用画像撮影装置(例えばMRI)の三次元形状データ内の任意断面を注目領域として指定することもできる。
第1の実施形態では、領域情報が示す領域(注目領域)と撮像領域との交差領域を用いて撮像パラメータを定めていた。しかし、プローブと注目領域との位置関係(プローブの位置姿勢情報に基づいて決まる撮像範囲と、領域情報が示す領域と、の位置関係)に基づいて撮像パラメータを定める方法であれば、これ以外の方法を用いても良い。
第1の実施形態では、撮像パラメータがフォーカス位置である場合について説明したが、他の種類のパラメータであっても良い。例えば、STC、デプス、フォーカス域、音圧の調整を行ってもよい。
第1の実施形態では、撮像部1100が取得した超音波画像を合成して三次元超音波画像を生成していたが、この構成は必ずしも必要ではない。例えば、撮像部1100の撮像パラメータを制御するだけの構成であってもよい。この場合、撮像部1100が撮像した画像をモニタ等の表示装置に表示すればよい。
第1の実施形態では、撮像される超音波画像は、2次元の画像を取得する1次元アレイのプローブを用いていた。しかし、3次元の画像を取得する2次元アレイのプローブを用いた場合でも第1の実施形態で説明した効果と同様の効果を得ることができることは言うまでもない。この場合、注目領域と撮像領域との交差領域は、基準座標系における三次元領域となる。
取得した超音波画像の全体を利用して3次元ボリュームデータを生成するのではなく、注目領域の情報のみを用いて注目領域のみの3次元再構成を行ってもよい。この場合、注目領域の画素値を交差領域603の画素値から決定する場合に、撮像が好適に行われていることが期待できる交差領域603の一部の画素のみを取得して注目領域の画素値としてもよい。
ステップS406において、基準座標系における注目領域とプローブとの位置関係に加えて、生体内の超音波の減衰を考慮して撮像パラメータを決定してもよい。例えば、基準座標系における注目領域とプローブとの位置関係を用いて、超音波が伝達する生体の周波数依存性減衰(frequency dependent attenuation:FDA)を特定することができる(皮膚、***、臓器等)。超音波の周波数ごとに、超音波エコーの減衰量を算出することができる。プローブの位置姿勢ごとに、注目領域に照射、反射する超音波の強度の減衰量を算出し、注目領域中の各点に送信される超音波の強度や受信時の超音波の強度が一様になるような撮像パラメータ決定を行ってもよい。
ステップS406において、プローブの撮像領域と注目領域との交差領域603が撮像領域602に含まれる場合、交差領域603に重ならない走査線604を注目領域にあたるように、走査線の方向を制御してもよい。すなわち、交差領域603に、プローブのすべての走査線が重なるように走査線604の向きを変更するように撮像パラメータを決定してもよい。プローブの走査線の向きの変更方法の一例としては、プローブの振動子の時間遅延を変更するような方法でよいし、他の方法であってもかまわない。
本実施形態では、注目領域の表現形態(球体、直方体、点など)に応じて交差領域を求める方法を変更する。なお、本実施形態以降では、既に説明した実施形態との差分についてのみ説明し、それ以外については、特に触れない限りは、既に説明した実施形態と同じであるものとする。
図7は、本実施形態に係る超音波診断装置の機能構成例を示すブロック図である。図7に示すように、本実施形態に係る超音波診断装置は、情報処理部7100、撮像部1100、位置姿勢計測部1200、により構成されている。即ち、情報処理部7100以外については第1の実施形態と同じである。従って、以下では、情報処理部7100について説明する。
次に、本実施形態に係る超音波診断装置が行う処理について説明する。注目領域取得部1010が行う処理については第1の実施形態と同様であるので、同処理は図3に示したフローチャートに従ったものとなるが、本実施形態では様々な表現形態の領域情報の入力を許容する。
第2の実施形態では、ユーザによる数値の直接入力や、他のモダリティの3次元画像から得たボリュームデータに基づいて注目領域を指定していた。本実施形態では、第2の実施形態とは異なる方法によって注目領域の設定を行う。具体的には、ユーザが、撮像部1100が撮像した超音波画像を見ながらプローブを操作し、注目する超音波画像上でユーザが指示した領域に基づいて注目領域を設定する点が、第2の実施形態と異なっている。以下、本実施形態について、第2の実施形態との相違部分についてのみ説明する。
本実施形態に係る超音波診断装置の構成については第2の実施形態と同じであるが、注目領域取得部1010の機能が第2の実施形態と異なっている。また、位置姿勢取得部1020が取得した位置姿勢情報が注目領域取得部1010にも供給される点と、超音波画像取得部1030が取得した超音波画像が注目領域取得部1010にも供給される点も第2の実施形態と異なる。
次に、本実施形態に係る超音波診断装置が行う処理について説明する。注目領域取得部1010が行う処理については、図3に示したフローチャートにおいて、ステップS301において以下の処理を行う。
上記実施形態では、被検体上の点あるいは点の3次元的な集合を注目領域として指定していた。本実施形態では、上記実施形態とは異なる注目領域の形態として、被検体上における断面を注目領域(注目断面)として指定することを特徴とする。特に、他の医用画像撮影装置(例えばMRI)によって取得された3次元画像内の任意断面を注目断面として指定することを特徴とする。そして、注目断面と同一の断面の、高品質な超音波画像を生成することを特徴とする。以下、第2の実施形態との相違部分についてのみ説明する。
本実施形態に係る超音波診断装置の構成については第2の実施形態と同じであるが、注目領域取得部1010が、領域情報として、断面上における部分注目領域を基準座標系内で規定する情報を取得する点が、上記の実施形態とは異なっている。また、対象領域算出部7121、パラメータ決定部1022、画像生成部1031の各部の機能も、注目領域が断面であることに対応して上記の実施形態とは異なったものとなっている。さらに、表示部7132において、注目断面に対応する超音波画像を表示する点と、部分注目領域に関する情報を表示する点も、上記の実施形態とは異なっている。
次に、本実施形態に係る超音波診断装置が行う処理について説明する。なお、本実施形態の実施手順は、MRIで事前に取得した被検体の3次元画像が、注目領域取得部1010に入力された時点から開始される。
上記実施形態では撮像パラメータを決定し、決定した撮像パラメータを用いて撮像部1100を制御していた。しかし、決定した撮像パラメータはユーザが手動で設定しても良い。この場合、情報処理部7100は決定した撮像パラメータを表示部7132に表示する。ユーザはこの表示を見ると、表示された撮像パラメータを手動で撮像部1100に設定する。
上記実施形態では、画像診断装置の例として超音波エコーを計測する超音波画像診断装置について説明したが、画像診断装置はこれ以外のモダリティであってもよい。例えば、レーザー光源と受信用の超音波探触子を有するプローブを用いて被検体を撮像する光音響トモグラフィ(PAT:Photo-acoustic Tomography)装置であってもよい。この場合、例えば撮像パラメータとして、撮像領域上における対象領域の位置に応じて、レーザーの強度を調整することなどが可能である。なお、これまでに説明した様々な実施形態、変形例は適宜組み合わせても良い。
図1に示した情報処理部1000を構成する各部、図7に示した情報処理部7100を構成する各部は何れも、上記実施形態ではハードウェアで構成されているものとして説明した。しかし、注目領域情報保存部1011についてはメモリで、表示部7132についてはモニタで、その他の各部についてはコンピュータプログラムで実装しても良い。この場合、注目領域情報保存部1011をメモリとして有し、表示部7132をモニタとして有し、その他の各部をコンピュータプログラムとして実行するCPUを有するコンピュータは、情報処理部1000、情報処理部7100として機能することになる。
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体によっても実現可能である。即ち、システム又は装置のコンピュータ(又はCPUやMPU)が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することで、このプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになるので、係る記録媒体は本発明を構成することになる。本発明を上記記録媒体に適用する場合、その記録媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
Claims (16)
- 被検体を撮像する画像診断装置であって、
超音波診断装置と異なる装置を用いて取得されたボリュームデータにおける注目領域を取得する注目領域取得手段と、
プローブの位置姿勢を取得する位置姿勢取得手段と、
前記位置姿勢から求められる前記プローブの撮像範囲と、前記注目領域と、の位置関係に基づく撮像パラメータで撮像した超音波画像を取得する超音波画像取得手段と
を備えることを特徴とする画像診断装置。 - 前記注目領域取得手段は、基準座標系における前記注目領域を取得し、
前記位置姿勢取得手段は、前記基準座標系における前記プローブの位置姿勢を取得することを特徴とする請求項1に記載の画像診断装置。 - 前記超音波画像取得手段は、
前記撮像範囲と、前記注目領域と、の交差領域を、前記注目領域と前記位置姿勢と、を用いて求める第1の手段と、
前記交差領域に基づいて、前記撮像パラメータを求める第2の手段と
を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像診断装置。 - 前記第1の手段は、前記注目領域の前記撮像範囲における断面を前記交差領域として求めることを特徴とする請求項3に記載の画像診断装置。
- 前記撮像パラメータはフォーカス位置であり、
前記第2の手段は、前記交差領域の近傍を前記フォーカス位置として求めることを特徴とする請求項3又は4に記載の画像診断装置。 - 前記撮像パラメータはフォーカス位置であり、
前記第2の手段は、前記交差領域の内部、もしくは境界を前記フォーカス位置として求めることを特徴とする請求項3又は4に記載の画像診断装置。 - 前記撮像パラメータはフォーカス位置であり、
前記超音波画像取得手段は、前記撮像範囲内で、前記注目領域に最も近い1点の位置を前記フォーカス位置として求めることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像診断装置。 - 前記超音波画像取得手段は、前記撮像パラメータを撮像装置に設定すべく、前記撮像パラメータを前記撮像装置に対して出力することを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の画像診断装置。
- 前記超音波画像取得手段は、前記撮像パラメータが設定された前記撮像装置が撮像した超音波画像を取得し、取得した超音波画像を用いて三次元超音波画像を生成することを特徴とする請求項8に記載の画像診断装置。
- 前記超音波画像取得手段で取得した超音波画像と、該超音波画像を撮像した際の前記プローブの位置姿勢に関する情報と、を用いて、前記注目領域に該当する超音波画像を逐次的に生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段で生成した超音波画像を逐次的に表示する画像表示手段と
を更に有することを特徴とする請求項1に記載の画像診断装置。 - 前記注目領域においてユーザが指定した部分注目領域の位置を示す情報を取得する部分注目領域取得手段をさらに有し、
前記画像表示手段は、前記部分注目領域取得手段が取得した情報が示す前記部分注目領域を示す情報を、前記画像生成手段が生成した超音波画像に重畳して表示することを特徴とする請求項10に記載の画像診断装置。 - 被検体を撮像する画像診断装置であって、
超音波診断装置と異なる装置を用いて取得されたボリュームデータにおける注目領域を取得する注目領域取得手段と、
プローブの位置姿勢を取得する位置姿勢取得手段と、
前記位置姿勢から求められる前記プローブの撮像範囲と、前記注目領域と、が交差する交差領域に基づく撮像パラメータで撮像した超音波画像を取得する超音波画像取得手段と
を備えることを特徴とする画像診断装置。 - 被検体を撮像する画像診断装置が行う画像診断方法であって、
超音波診断装置と異なる装置を用いて取得されたボリュームデータにおける注目領域を取得する注目領域取得工程と、
プローブの位置姿勢を取得する位置姿勢取得工程と、
前記位置姿勢から求められる前記プローブの撮像範囲と、前記注目領域と、の位置関係に基づく撮像パラメータで撮像した超音波画像を取得する超音波画像取得工程と
を備えることを特徴とする画像診断方法。 - 被検体を撮像する画像診断装置が行う画像診断方法であって、
超音波診断装置と異なる装置を用いて取得されたボリュームデータにおける注目領域を取得する注目領域取得工程と、
プローブの位置姿勢を取得する位置姿勢取得工程と、
前記位置姿勢から求められる前記プローブの撮像範囲と、前記注目領域と、が交差する交差領域に基づく撮像パラメータで撮像した超音波画像を取得する超音波画像取得工程と
を備えることを特徴とする画像診断方法。 - コンピュータを、請求項1乃至12の何れか1項に記載の画像診断装置が有する各手段として機能させるためのコンピュータプログラム。
- 請求項15に記載のコンピュータプログラムを格納した、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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