JP5766443B2

JP5766443B2 - スライス映像を提供する超音波システムおよび方法

Info

Publication number: JP5766443B2
Application number: JP2011002063A
Authority: JP
Inventors: ソンユンキム，
Original assignee: Samsung Medison Co Ltd
Current assignee: Samsung Medison Co Ltd
Priority date: 2010-01-12
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2031-01-07
Also published as: KR101126891B1; JP2011143249A; KR20110082808A; EP2345911A1; EP2966468A1; US20110172534A1

Description

本発明は、超音波システムに関し、特に、３次元超音波映像に設定される少なくとも３つのポイントに基づいて少なくとも１つのスライス映像を提供する超音波システムおよび方法に関する。

超音波システムは、無侵襲および非破壊特性を有しており、対象体内部の情報を得るために医療分野で広く用いられている。超音波システムは、対象体を直接切開して観察する外科手術の必要がなく、対象体の内部組織を高解像度の映像で医師に提供することができるため、医療分野で非常に重要なものとして用いられている。

３次元の超音波映像を用いた超音波システムは、２次元超音波映像では提供することができない空間情報や解剖学的な形態情報を提供してくれる。一般に、超音波システムは、連続的に超音波信号を対象体に送信し、対象体から反射される超音波信号（即ち、超音波エコー信号）を受信してボリュームデータを形成する。超音波システムは、ボリュームデータをレンダリングして３次元超音波映像を形成する。

従来は、ユーザが３次元超音波映像で観測しようとする部位を探すために、３次元超音波映像を回転または移動させなければならず、観測しようとする部位が複数である場合、観測しようとする複数の部位を全て含むスライス映像を提供することができない問題がある。

特開２００８−００６２８３号公報

本発明の課題は、３次元超音波映像に少なくとも３つのポイントを設定し、その少なくとも３つのポイントに基づいて少なくとも１つのスライス映像を提供する超音波システムおよび方法を提供することにある。

本発明における超音波システムは、超音波信号を対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して超音波データを取得する超音波データ取得部と、ユーザから３次元超音波映像に少なくとも３つのポイントを設定するための入力情報を受信するユーザ入力部と、前記超音波データ取得部および前記ユーザ入力部に連結され、前記超音波データを用いてボリュームデータを形成し、前記ボリュームデータをレンダリングして前記３次元超音波映像を形成し、前記入力情報に基づいて前記少なくとも３つのポイントを前記３次元超音波映像に設定し、前記少なくとも３つのポイントに基づいて前記３次元超音波映像に少なくとも１つのスライスを設定し、前記少なくとも１つのスライスに対応する少なくとも１つのスライス映像を形成するプロセッサとを備える。

また、本発明におけるスライス映像提供方法は、ａ）超音波信号を対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して超音波データを取得する段階と、ｂ）前記超音波データを用いてボリュームデータを形成する段階と、ｃ）前記ボリュームデータをレンダリングして３次元超音波映像を形成する段階と、ｄ）ユーザから前記３次元超音波映像に少なくとも３つのポイントを設定するための入力情報を受信する段階と、ｅ）前記入力情報に基づいて前記少なくとも３つのポイントを前記３次元超音波映像に設定する段階と、ｆ）前記少なくとも３つのポイントに基づいて前記３次元超音波映像に少なくとも１つのスライスを設定する段階と、ｇ）前記少なくとも１つのスライスに対応する少なくとも１つのスライス映像を形成する段階とを備える。

また、本発明における、スライス映像を提供する方法を行うためのプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前記方法が、ａ）対象体に対する超音波データに基づいてボリュームデータを形成する段階と、ｂ）前記ボリュームデータをレンダリングして３次元超音波映像を形成する段階と、ｃ）ユーザから前記３次元超音波映像に少なくとも３つのポイントを設定するための入力情報を受信する段階と、ｄ）前記入力情報に基づいて前記少なくとも３つのポイントを前記３次元超音波映像に設定する段階と、ｅ）前記少なくとも３つのポイントに基づいて前記３次元超音波映像に少なくとも１つのスライスを設定する段階と、ｆ）前記少なくとも１つのスライスに対応する少なくとも１つのスライス映像を形成する段階とを備えることを特徴とする。

本発明は、複雑な臓器や複数の情報を１つのスライス映像に構成するのが難しい場合でも、ユーザによって設定された少なくとも３つのポイントに対して３つのポイントを含むスライス映像を形成することができ、複数の部位の情報を探す必要がなく、少なくとも３つのポイントに基づいて所望の部位のスライス映像を得ることができる。

本発明の実施例における超音波システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施例における超音波データ取得部の構成を示すブロック図である。フレームのスキャン方向を示す例示図である。本発明の実施例によって、３次元超音波映像に設定される少なくとも３つのポイントに基づいてスライス映像を形成する順序を示すフローチャートである。ボリュームデータを示す例示図である。本発明の実施例における３次元超音波映像に設定されるポイントを示す例示図である。本発明の実施例において３次元超音波映像に設定されるスライスを示す例示図である。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明の実施例における超音波システムの構成を示すブロック図である。図１を参照すると、超音波システム１００は、超音波データ取得部１１０、ユーザ入力部１２０、プロセッサ１３０、格納部１４０およびディスプレイ部１５０を備える。

超音波データ取得部１１０は、超音波信号を対象体に送信し、対象体から反射される超音波信号（すなわち、超音波エコー信号）を受信して超音波データを取得する。

図２は、本発明の実施例における超音波データ取得部の構成を示すブロック図である。図２を参照すると、超音波データ取得部１１０は、送信信号形成部２１０、複数の電気音響変換素子（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｅｌｅｍｅｎｔ：以下単に変換素子と呼ぶ）（図示せず）を含む超音波プローブ２２０、ビームフォーマ２３０および超音波データ形成部２４０を備える。

送信信号形成部２１０は、変換素子および集束点を考慮して、フレームを得るための送信信号を形成する。本実施例において、送信信号形成部２１０は、図３に示すように、フレームＦ_ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）のそれぞれを得るための送信信号を形成する。

超音波プローブ２２０は、送信信号形成部２１０から提供される送信信号を超音波信号に変換して対象体に送信し、対象体から反射される超音波エコー信号を受信して受信信号を形成する。受信信号は、アナログ信号である。超音波プローブ２２０は、３Ｄメカニカルプローブ（ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｂｅ）、２Ｄアレイプローブ（ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｒｒａｙｐｒｏｂｅ）などを含む。

ビームフォーマ２３０は、超音波プローブ２２０から受信信号が提供されると、受信信号をアナログデジタル変換してデジタル信号を形成する。また、ビームフォーマ２３０は、変換素子の位置および集束点を考慮して、デジタル信号を受信集束させて受信集束信号を形成する。

超音波データ形成部２４０は、ビームフォーマ２３０から提供される受信集束信号を用いて、該当フレームＦ_ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）に対応する超音波データを形成する。超音波データは、ＲＦ（ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）データを含む。しかし、超音波データは、必ずしもこれに限定されない。また、超音波データ形成部２４０は、超音波データを形成するのに必要な様々な信号処理（例えば、利得（ｇａｉｎ）調節等）を受信集束信号に行うこともできる。

再び図１を参照すると、ユーザ入力部１２０は、ユーザの入力情報を受信する。本実施例において、入力情報は、少なくとも３つのポイントを３次元超音波映像に設定するための入力情報を含む。ユーザ入力部１２０は、コントロールパネル（ｃｏｎｔｒｏｌｐａｎｅｌ）、マウス（ｍｏｕｓｅ）、キーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）などを含む。

プロセッサ１３０は、超音波データ取得部１１０およびユーザ入力部１２０に連結される。プロセッサ１３０は、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（ｇｒａｐｈｉｃｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｕｎｉｔ）などを含む。

図４は、本発明の実施例によって、３次元超音波映像に設定される少なくとも３つのポイントに基づいてスライス映像を形成する順序を示すフローチャートである。図４を参照すると、プロセッサ１３０は、超音波データ取得部１１０から提供される超音波データを用いて、図５に示すようにボリュームデータ５１０を形成する（Ｓ４０２）。

図５は、ボリュームデータ５１０の例を示す例示図である。ボリュームデータ５１０は、輝度値を有する複数のボクセル（ｖｏｘｅｌ）（図示せず）を含む。図５において、符号５２１〜５２３は、互いに直交するＡ断面、Ｂ断面およびＣ断面を示す。また、図５において、軸（ａｘｉａｌ）方向は、超音波プローブ２２０の変換素子を基準として超音波信号の進行方向を、横（ｌａｔｅｒａｌ）方向は、スキャンライン（ｓｃａｎｌｉｎｅ）の移動方向を、また、エレベーション（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）方向は、３次元超音波映像の深さ方向であって、フレームのスキャン方向を示す。

再び図４を参照すると、プロセッサ１３０は、ボリュームデータ５１０をレンダリングして３次元超音波映像を形成する（Ｓ４０４）。３次元超音波映像は、ディスプレイ部１５０に表示される。従って、ユーザは、ユーザ入力部１２０を用いて、ディスプレイ部１５０に表示された３次元超音波映像に少なくとも３つのポイントを設定することができる。

プロセッサ１３０は、ユーザ入力部１２０から提供される入力情報に基づいて、３次元超音波映像になくとも３つのポイントを設定する（Ｓ４０６）。一例として、プロセッサ１３０は、ユーザ入力部１２０から提供される入力情報に基づいて、図６に示すように、３次元超音波映像ＵＩにポイントＰ_１，Ｐ_２，Ｐ_３およびＰ_４を設定する。図６において、符号ＩＯ_１〜ＩＯ_３は、対象体内の関心物体を示す。なお、設定されるポイントはこれに限定されず、５つ以上であってもよい。

プロセッサ１３０は、３次元超音波映像に設定された少なくとも３つのポイントに基づいて、３次元超音波映像に少なくとも１つのスライスを設定する（Ｓ４０８）。

一例として、プロセッサ１３０は、図６に示すように３次元超音波映像ＵＩに設定されたポイントＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３およびＰ_４に対して、３つのポイントを含むポイントグループを設定する。すなわち、プロセッサ１３０は、ポイントＰ_１、Ｐ_２およびＰ_３を含む第１のポイントグループ、ポイントＰ_１、Ｐ_２およびＰ_４を含む第２のポイントグループ、ポイントＰ_１、Ｐ_３およびＰ_４を含む第３のポイントグループおよびポイントＰ_２、Ｐ_３およびＰ_４を含む第４のポイントグループを設定する。

ポイントグループ数は、ポイントの総数およびグルーピングされるポイントの数に依存する。例えば、５つのポイントが設定されれば、３つのポイントを含む第１〜第１０のポイントグループを設定してもよく、４つのポイントを含む第１〜第５のポイントグループを設定してもよい。

プロセッサ１３０は、図７に示すように、第１のポイントグループのポイントＰ_１、Ｐ_２およびＰ_３を通る第１のスライスＳ_１、第２のポイントグループのポイントＰ_１、Ｐ_２およびＰ_４を通る第２のスライスＳ_２、第３のポイントグループのポイントＰ_１、Ｐ_３およびＰ_４を通る第３のスライスＳ_３および第４のポイントグループのポイントＰ_２、Ｐ_３およびＰ_４を通る第４のスライスＳ_４を、３次元超音波映像ＵＩに設定する。

プロセッサ１３０は、ボリュームデータ５１０に基づいて３次元超音波映像に設定された少なくとも１つのスライスに対応する少なくとも１つのスライス映像を形成する（Ｓ４１０）。一例として、プロセッサ１３０は、図７に示すように、スライスＳ_１〜Ｓ_４のそれぞれに対応するスライス映像を形成する。このように、本実施例では、３次元超音波映像に４つのポイントを設定し、４つのポイントグループを設定することで、観測しようとする複数の部位の情報を含む４つのスライス映像を簡単に形成することができる。

再び図１を参照すると、格納部１４０は、超音波データ取得部１１０で取得された超音波データを格納する。また、格納部１４０は、プロセッサ１３０で形成されたボリュームデータ５１０を格納する。また、格納部１４０は、ユーザ入力部１２０で受信された入力情報を格納する。

ディスプレイ部１５０は、プロセッサ１３０で形成された３次元超音波映像を表示する。また、ディスプレイ部１５０は、プロセッサ１３０で形成された少なくとも１つのスライス映像を表示する。

本発明は、望ましい実施例によって説明および例示をしたが、当業者であれば添付した特許請求の範囲の事項および範疇を逸脱することなく、様々な変形および変更が可能である。

１００超音波システム
１１０超音波データ取得部
１２０ユーザ入力部
１３０プロセッサ
１４０格納部
１５０ディスプレイ部
２１０送信信号形成部
２２０超音波プローブ
２３０ビームフォーマ
２４０超音波データ形成部
５１０ボリュームデータ
５２１Ａ断面
５２２Ｂ断面
５２３Ｃ断面
ＵＩ３次元超音波映像
Ｐ_１〜Ｐ_４ポイント
Ｓ_１〜Ｓ_４スライス
ＩＯ_１〜ＩＯ_３関心物体

Claims

超音波信号を対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して超音波データを取得する超音波データ取得部と、
ユーザから３次元超音波映像に少なくとも４つのポイントを設定するための入力情報を受信するユーザ入力部と、
前記超音波データ取得部および前記ユーザ入力部に連結され、前記超音波データを用いてボリュームデータを形成し、前記ボリュームデータをレンダリングして前記３次元超音波映像を形成し、前記入力情報に基づいて前記少なくとも４つのポイントを前記３次元超音波映像に設定し、前記少なくとも４つのポイントに対して３つのポイントを含む複数のポイントグループを設定し、前記３つのポイントに基づいて前記３次元超音波映像に前記複数のポイントグループに対応する複数のスライスを設定し、前記複数のスライスに対応する複数のスライス映像を形成するプロセッサと
を備えることを特徴とする超音波システム。
前記プロセッサは、
前記３つのポイントに対して前記３つのポイントを通る前記スライスを前記３次元超音波映像に設定し、
前記ボリュームデータに基づいて、前記スライスに対応する前記スライス映像を形成することを特徴とする請求項１に記載の超音波システム。
ａ）超音波信号を対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して超音波データを取得する段階と、
ｂ）前記超音波データを用いてボリュームデータを形成する段階と、
ｃ）前記ボリュームデータをレンダリングして３次元超音波映像を形成する段階と、
ｄ）ユーザから前記３次元超音波映像に少なくとも４つのポイントを設定するための入力情報を受信する段階と、
ｅ）前記入力情報に基づいて前記少なくとも４つのポイントを前記３次元超音波映像に設定する段階と、
ｆ）前記少なくとも４つのポイントに対して３つのポイントを含む複数のポイントグループを設定する段階と、前記３つのポイントに基づいて前記３次元超音波映像に前記複数のポイントグループに対応する複数のスライスを設定する段階と、
ｇ）前記複数のスライスに対応する複数のスライス映像を形成する段階と
を備えることを特徴とするスライス映像提供方法。
前記段階ｆ）は、
ｆ１）前記３つのポイントに対して前記３つのポイントを通るスライスを前記３次元超音波映像に設定する段階と、
ｆ２）前記ボリュームデータに基づいて、前記スライスに対応する前記スライス映像を形成する段階と
を備えることを特徴とする請求項３に記載のスライス映像提供方法。
スライス映像を提供する方法を行うためのプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記方法は、
ａ）対象体に対する超音波データに基づいてボリュームデータを形成する段階と、
ｂ）前記ボリュームデータをレンダリングして３次元超音波映像を形成する段階と、
ｃ）ユーザから前記３次元超音波映像に少なくとも４つのポイントを設定するための入力情報を受信する段階と、
ｄ）前記入力情報に基づいて前記少なくとも４つのポイントを前記３次元超音波映像に設定する段階と、
ｅ）前記少なくとも４つのポイントに対して３つのポイントを含む複数のポイントグループを設定する段階と、前記３つのポイントに基づいて前記３次元超音波映像に前記複数のポイントグループに対応する複数のスライスを設定する段階と、
ｆ）前記複数のスライスに対応する複数のスライス映像を形成する段階と
を備えることを特徴とするコンピュータ読み出し可能記録媒体。