JP5871913B2 - カラー再構成映像を提供する超音波システムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波システムに関し、特に、カラーマップに関心領域を設定して、カラードップラモード映像において関心領域に対応するカラーのピクセルを再構成したカラー再構成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、対象体の内部組織の高解像度の映像をリアルタイム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。

超音波システムは、超音波プローブを用いて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、超音波プローブに近づいてくる関心物体（例えば、血流）の速度を第１のカラー（例えば、赤色）で示し、超音波プローブから遠ざかる関心物体の速度を第２のカラー（例えば、青い色）で示すカラードップラモード（ｃｏｌｏｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ ｍｏｄｅ）映像を提供している。また、超音波システムは、カラードップラモード映像とともに対象体内の関心物体の速度をカラーで示すカラーマップを提供している。カラーマップは、０点（Ｚｅｒｏ Ｂａｓｅｌｉｎｅ）を基準に上段を第１のカラーで、下段を第２のカラーで示し、０点に近づくほど暗い色で、０点から遠ざかるほど明るい色で示す。このような色の変化は、関心物体の速度変化を表現するためであり、明るい色であるほど関心物体が急速に動くことを意味し、暗い色であるほど関心物体がゆっくり動くことを意味する。このようなカラーマップの形態（ｔｙｐｅ）とスタイル（ｓｔｙｌｅ）は、ユーザにより様々に設定することができる。

従来は、カラーマップに特定領域を設定して特定領域に対応するカラーを備えるカラードップラ映像を提供することができなかった。このため、ユーザの便宜のために、カラーマップに特定領域を設定して特定領域に対応するカラーを備えるカラードップラ映像を提供するシステムが求められている。

本発明は、カラー再構成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カラードップラモード映像およびカラーマップを形成し、前記入力情報に基づいて前記カラードップラモード映像から前記カラーマップに設定される関心領域のカラーに対応するピクセルを検出し、前記検出されたピクセルに対応するカラーを表示するカラー再構成映像を形成するプロセッサとを備える。

また、本発明におけるカラー再構成映像提供方法は、ａ）対象体に対する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カラードップラモード映像およびカラーマップを形成する段階と、ｃ）ユーザから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カラードップラモード映像から前記カラーマップに設定される関心領域のカラーに対応するピクセルを検出する段階と、ｅ）前記検出されたピクセルに対応するカラーを表示するカラー再構成映像を形成する段階とを備える。

また、本発明における、カラー再構成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を取得する段階と、ｂ）前記超音波データを用いてカラードップラモード映像およびカラーマップを形成する段階と、ｃ）ユーザから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カラードップラモード映像から前記カラーマップに設定される関心領域のカラーに対応するピクセルを検出する段階と、ｅ）前記検出されたピクセルに対応するカラーを表示するカラー再構成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、カラーマップに特定領域を設定して、特定領域に対応するカラーで示すカラードップラ映像を提供する。従って、本発明における超音波システムは、ユーザが望む情報を提供することができ、リアルタイムで特定領域の位置および大きさを調節することができる。

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Ｂモード映像、カラーマップおよび関心領域を示す例示図である。 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。 本発明の実施例におけるプロセッサの構成を示すブロック図である。 Ｂモード映像、カラードップラモード映像およびカラーマップを示す例示図である。 本発明の実施例におけるＢモード映像、カラー再構成映像およびカラーマップ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。本発明の当業者は、下記の詳細な説明が一実施例に過ぎず、それに限定されないということが分かる。本発明の他の実施例は、本発明の開示により利益を得る当業者によって容易に提案可能である。

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、ユーザ入力部１１０、超音波データ取得部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。

ユーザ入力部１１０は、ユーザからの入力情報を受信する。本実施例において、入力情報は、図２に示すように、Ｂモード（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｍｏｄｅ）映像２１０に設定される第１の関心領域（すなわち、カラーボックス）２３１の位置および大きさ情報を含む第１の入力情報、およびカラーマップ（ｃｏｌｏｒ ｍａｐ）２２０に設定される第２の関心領域２３２の位置および大きさ情報を含む第２の入力情報を含む。ここで、第１の関心領域２３１または第２の関心領域２３２は、様々な形態かつ様々な方式で設定されてもよい。一例として、第１の関心領域２３１または第２の関心領域２３２は、Ｂモード映像２１０またはカラーマップ２２０の特定領域をドラッグ（ｄｒａｇ）する方法で設定されてもよい。他の例として、第１の関心領域２３１または第２の関心領域２３２は、Ｂモード映像２１０またはカラーマップ２２０に設定される２つのポイントを用いて設定されてもよい。ユーザ入力部１１０は、コントロールパネル（ｃｏｎｔｒｏｌ ｐａｎｅｌ）（図示せず）、マウス（ｍｏｕｓｅ）（図示せず）、キーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）（図示せず）などを含む。

超音波データ取得部１２０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。超音波データ取得部１２０については図３を参照して具体的に説明する。

図３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３を参照すると、超音波データ取得部１２０は、送信信号形成部３１０、複数の変換素子（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔ）（図示せず）を含む超音波プローブ３２０、ビームフォーマ３３０および超音波データ形成部３４０を備える。

送信信号形成部３１０は、変換素子の位置および集束点を考慮して送信信号を形成する。本実施例において、送信信号は、Ｂモード映像２１０を得るための第１の送信信号、および第１の関心領域２３１に対応するカラードップラモード映像を得るための第２の送信信号を含む。

超音波プローブ３２０は、送信信号形成部３１０から送信信号が提供されると、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。本実施例において、超音波プローブ３２０は、送信信号形成部３１０から第１の送信信号が提供されると、第１の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第１の受信信号を形成する。また、超音波プローブ３２０は、送信信号形成部３１０から第２の送信信号が提供されると、第２の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第２の受信信号を形成する。

ビームフォーマ３３０は、超音波プローブ３２０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３３０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。本実施例において、ビームフォーマ３３０は、超音波プローブ３２０から第１の受信信号が提供されると、第１の受信信号をアナログデジタル変換して第１のデジタル信号を形成する。ビームフォーマ３３０は、変換素子の位置および集束点を考慮して、第１のデジタル信号を受信集束させて第１の受信集束信号を形成する。また、ビームフォーマ３３０は、超音波プローブ３２０から第２の受信信号が提供されると、第２の受信信号をアナログデジタル変換して第２のデジタル信号を形成する。ビームフォーマ３３０は、変換素子の位置および集束点を考慮して、第２のデジタル信号を受信集束させて第２の受信集束信号を形成する。

超音波データ形成部３４０は、ビームフォーマ３３０から受信集束信号が提供されると、受信集束信号を用いて超音波データを形成する。また、超音波データ形成部３４０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。本実施例において、超音波データ形成部３４０は、ビームフォーマ３３０から第１の受信集束信号が提供されると、第１の受信集束信号を用いて第１の超音波データを形成する。第１の超音波データは、ＲＦ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）データを含む。しかし、第１の超音波データは、必ずしもこれに限らない。また、超音波データ形成部３４０は、ビームフォーマ３３０から第２の受信集束信号が提供されると、第２の受信集束信号を用いて第２の超音波データを形成する。第２の超音波データは、ＩＱ（ｉｎ−ｐｈａｓｅ／ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）データを含む。しかし、第２の超音波データは、必ずしもこれに限らない。

再び図１を参照すると、プロセッサ１３０は、ユーザ入力部１１０および超音波データ取得部１２０に連結される。プロセッサ１３０は、超音波データ取得部１２０から提供される超音波データを用いてＢモード映像２１０およびカラードップラモード映像を形成する。

図４は、本発明の実施例におけるプロセッサの構成を示すブロック図である。図４を参照すると、プロセッサ１３０は、第１の映像形成部４１０、第２の映像形成部４２０、映像処理部４３０および合成部４４０を備える。

第１の映像形成部４１０は、超音波データ取得部１２０から第１の超音波データが提供されると、第１の超音波データを用いて図２に示すようにＢモード映像２１０を形成する。

第２の映像形成部４２０は、超音波データ取得部１２０から第２の超音波データが提供されると、第２の超音波データを用いて対象体内の関心物体（例えば、血流）の速度およびパワー値を算出し、算出された速度およびパワー値に基づいて、図５に示すように第１の関心領域２３１に対応するカラードップラモード映像５１０を形成する。カラードップラモード映像５１０のピクセルのそれぞれは、速度およびパワー値に対応するカラー値を有する。図５において、符号５１１は、血管壁を示す。また、第２の映像形成部４２０は、算出された速度およびパワー値に基づいて、図５に示すように最大速度および最小速度を基準に算出された速度およびパワー値を複数のカラーで示すカラーマップ２２０を形成する。

映像処理部４３０は、第２の映像形成部４２０から提供されるカラードップラモード映像５１０からユーザ入力部１１０から提供される入力情報（すなわち、第２の入力情報）に対応するカラーのピクセルを検出する。映像処理部４３０は、検出されたピクセルに対応するカラーのみを表示する映像処理をカラードップラモード映像５１０に行って、図６に示すように検出されたピクセルに対応するカラーのみを表示する映像（以下、カラー再構成映像という）６１０を形成する。また、映像処理部４３０は、関心物体（例えば、血流）の最大速度および最小速度を基準に第２の関心領域２３２に対応する最大速度および最小速度を算出し、算出された最大速度および最小速度を含む速度情報を形成する。一例として、映像処理部４３０は、図６に示すように、最大速度（２０ｍ／ｓ）および最小速度（−２０ｍ／ｓ）を基準に第２の関心領域２３２に対応する最大速度（５ｍ／ｓ）および最小速度（−５ｍ／ｓ）を算出し、算出された最大速度（５ｍ／ｓ）および最小速度（−５ｍ／ｓ）を含む速度情報を形成する。

合成部４４０は、第１の映像形成部４１０から提供されるＢモード映像２１０と、第２の映像形成部４２０から提供されるカラードップラモード映像５１０およびカラーマップ２２０とを合成して第１の合成映像を形成する。また、合成部４４０は、第１の映像形成部４１０から提供されるＢモード映像と２１０、映像処理部４３０から提供されるカラー再構成映像６１０、カラーマップ２２０および速度情報とを合成して第２の合成映像を形成する。

再び図１を参照すると、格納部１４０は、超音波データ取得部１２０で取得された超音波データ（第１超音波データおよび第２超音波データ）を格納する。また、格納部１４０は、Ｂモード映像２１０、カラードップラモード映像５１０およびカラー再構成映像６１０を格納することもできる。

ディスプレイ部１５０は、合成部４４０で形成された第１の合成映像を表示する。また、ディスプレイ部１５０は、合成部４４０で形成された第２の合成映像を表示する。一方、ディスプレイ部１５０は、第１の映像形成部４１０で形成されたＢモード映像２１０と、第２の映像形成部４２０で形成されたカラードップラモード映像５１０および映像処理部４３０で形成されたカラー再構成映像６１０を表示することができる。

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ことが明らかであろう。

１００ 超音波システム
１１０ ユーザ入力部
１２０ 超音波データ取得部
１３０ プロセッサ
１４０ 格納部
１５０ ディスプレイ部
２１０ Ｂモード映像
２２０ カラーマップ
２３１ 第１の関心領域
２３２ 第２の関心領域
３１０ 送信信号形成部
３２０ 超音波プローブ
３３０ ビームフォーマ
３４０ 超音波データ形成部
４１０ 第１の映像形成部
４２０ 第２の映像形成部
４３０ 映像処理部
４４０ 合成部
５１０ カラードップラモード映像
５１１ 血管壁
６１０ カラー再構成映像

Claims (11)

1. 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、カラーマップ上に関心領域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カラードップラモード映像およびカラーマップを形成し、前記入力情報に基づいて前記カラードップラモード映像から前記関心領域のカラーに対応するピクセルを検出し、前記検出されたピクセルに対応する前記カラーのみが表示されるようにする映像処理をカラードップラモード映像に行ってカラー再構成映像を形成し、前記関心領域に該当する最大速度及び最小速度を含む速度情報を生成するプロセッサと、
   Ｂモード映像の前記関心領域上に形成された前記カラー再構成映像、前記カラーマップ、及び前記速度情報を合成した合成映像をディスプレイするディスプレイ部と、を備えることを特徴とする超音波システム。
2. 前記カラーマップは、前記対象体の速度をカラーで示すためのマップであり、前記カラードップラモード映像で前記対象体の相対的な速度を示すことを特徴とする請求項１に記載の超音波システム。
3. 前記入力情報は、前記カラーマップに設定される前記関心領域の位置および大きさ情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波システム。
4. 前記プロセッサは、
   前記超音波データを用いて前記カラードップラモード映像および前記カラーマップを形成する映像形成部と、
   前記入力情報に基づいて前記カラードップラモード映像から前記カラーマップに設定された前記関心領域の前記カラーに対応する前記ピクセルを検出し、前記検出されたピクセルに対応する前記カラーを表示する前記映像処理を前記カラードップラモード映像に行って前記カラー再構成映像を形成する映像処理部と
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の超音波システム。
5. 前記映像処理部は、
   前記カラーマップに基づいて前記関心領域に対応する前記最大速度および前記最小速度を算出し、
   前記最大速度および前記最小速度を含む前記速度情報を形成し、
   前記カラー再構成映像、前記カラーマップおよび前記速度情報を合成して前記合成映像を形成することを特徴とする請求項４に記載の超音波システム。
6. ａ）対象体に対する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カラードップラモード映像およびカラーマップを形成する段階と、
   ｃ）ユーザから、前記カラーマップ上に関心領域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カラードップラモード映像から前記関心領域のカラーに対応するピクセルを検出する段階と、
   ｅ）前記検出されたピクセルに対応する前記カラーのみが表示されるようにする映像処理をカラードップラモード映像に行ってカラー再構成映像を形成する段階と、
   ｆ）前記関心領域に該当する最大速度及び最小速度を含む速度情報を生成する段階と、
   ｇ）Ｂモード映像の前記関心領域上に形成された前記カラー再構成映像、前記カラーマップ、及び前記速度情報を合成した合成映像をディスプレイする段階と
   を備えることを特徴とするカラー再構成映像提供方法。
7. 前記カラーマップは、前記対象体の速度をカラーで示すマップであり、前記カラードップラモード映像で前記対象体の相対的な速度を示すことを特徴とする請求項６に記載のカラー再構成映像提供方法。
8. 前記入力情報は、前記カラーマップに設定される前記関心領域の位置および大きさ情報を含むことを特徴とする請求項６に記載のカラー再構成映像提供方法。
9. 前記ｆ）段階は、
   前記カラーマップに基づいて前記関心領域に対応する前記最大速度および前記最小速度を算出する段階と、
   前記最大速度および前記最小速度を含む前記速度情報を形成する段階と、
   を備えることを特徴とする請求項７に記載のカラー再構成映像提供方法。
10. カラー再構成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を取得する段階と、
    ｂ）前記超音波データを用いてカラードップラモード映像およびカラーマップを形成する段階と、
    ｃ）ユーザから、前記カラーマップ上に関心領域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カラードップラモード映像から前記関心領域のカラーに対応するピクセルを検出する段階と、
    ｅ）前記検出されたピクセルに対応する前記カラーのみが表示されるようにする映像処理をカラードップラモード映像に行ってカラー再構成映像を形成する段階と、
    ｆ）前記関心領域に該当する最大速度及び最小速度を含む速度情報を生成する段階と、
    ｇ）Ｂモード映像の前記関心領域上に形成された前記カラー再構成映像、前記カラーマップ、及び前記速度情報を合成した合成映像をディスプレイする段階と
    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。
11. 前記ｆ）段階は、
    前記カラーマップに基づいて前記関心領域に対応する前記最大速度および前記最小速度を算出する段階と、
    前記最大速度および前記最小速度を含む前記速度情報を形成する段階と、
    を備えることを特徴とする請求項１０に記載のコンピュータ読み出し可能記録媒体。

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