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JP4041391B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents

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JP4041391B2
JP4041391B2 JP2002368973A JP2002368973A JP4041391B2 JP 4041391 B2 JP4041391 B2 JP 4041391B2 JP 2002368973 A JP2002368973 A JP 2002368973A JP 2002368973 A JP2002368973 A JP 2002368973A JP 4041391 B2 JP4041391 B2 JP 4041391B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に三次元超音波画像を用いて対象組織の運動を測定・診断するための超音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
対象組織の異常運動、例えば心臓の拡張・収縮運動における異常運動を診断するために超音波診断装置が利用されている。対象組織の異常運動を診断するためには、対象組織の運動を精度良く診断可能な超音波診断装置を利用することが望ましい。この目的を達成するために、従来の超音波診断装置は、二次元超音波画像において対象組織の輪郭を明瞭にした像をフレーム毎に取得して過去のフレームの像と最新フレームの像との相違に応じた変位画像を経時的に順次合成した変位履歴画像を表示していた(例えば、特許文献1参照)。この機能を有する二次元超音波診断装置により、対象組織の異常運動や異常発生位置等を極めて感度よく検出することが可能であった。
【0003】
【特許文献1】
特許第3045642号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
超音波技術の進歩に伴い、三次元空間内の対象組織を立体的に表現できる三次元超音波診断装置を利用した診断が現実のものとなっている。三次元超音波診断装置の優位性は心臓の超音波診断においても顕著である。つまり、三次元超音波診断装置を利用して心臓の拡張・収縮運動を観察することで、二次元超音波診断装置では困難な立体形状把握に基づいた診断を行うことが可能になる。三次元超音波診断装置の優位性は、上述の従来の超音波診断装置における変位履歴画像についても同様であり、三次元による変位履歴画像の形成が可能になれば、さらに精度よく心臓の異常運動を診断することが可能になる。
【0005】
そこで、本発明は、精度よく対象組織の異常運動を診断可能な三次元超音波診断装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するために、本発明に係る超音波診断装置は、心臓を含む三次元空間に対して超音波を送受波して各時相毎に三次元空間内のエコーデータを取得する送受波手段と、前記各時相毎に得られる三次元空間内のエコーデータに基づいて、前記心臓の心室重心点と弁輪部重心点を特定する基準点特定手段と、前記各時相毎に特定される心室重心点と弁輪部重心点を利用して前記心臓についての時相間における他組織の影響による心臓全体の移動量を補正しつつ、前記各時相毎に得られる三次元空間内のエコーデータに基づいて、前記心臓に関する時系列順の複数の三次元要素画像を形成する要素画像形成手段と、前記時系列順の複数の三次元要素画像を空間的に多重合成した三次元多重画像を形成する多重画像形成手段と、前記三次元多重画像を平面上に投影して二次元表示画像を形成する二次元表示画像形成手段と、前記二次元表示画像を表示する表示手段と、を有するものとする。
【0007】
望ましくは、前記要素画像形成手段は、前記三次元要素画像として、前記時相間における前記対象組織の外形変化を表した三次元変化像を形成するものとする。上記構成において、時相間における対象組織の外形変化を表す際、全ての時相を対象として各時相間の外形変化を表してもよく、また、任意の時相を対象として任意の時相間のみの外形変化を表してもよい。例えば、対象組織が心臓の場合、心臓の収縮拡張運動の指標となる心電図波形を利用して、任意の時相を抽出するのが好適である。
【0008】
望ましくは、前記三次元変化像は、最新の時相の三次元超音波画像における対象組織の画像と、過去の時相の三次元超音波画像における該対象組織の画像との相違部分とする。
【0009】
上記構成によれば、三次元変化像が対象組織の運動状態を反映したものであり、しかも時系列順に形成される三次元変化像が多重合成されて表示されるため、対象組織の運動状態の把握に好適であり、対象組織の異常運動の診断への利用価値が高い。
【0010】
望ましくは、前記要素画像形成手段は、前記三次元要素画像として、前記各時相の三次元超音波画像毎に前記対象組織の輪郭を表した三次元輪郭像を形成するものとする。
【0011】
上記構成によれば、多重合成される三次元要素画像が対象組織の輪郭像であるため、対象組織の外面形状変化の把握に好適であり、対象組織の異常な形状変化を診断するのに好適である。
【0012】
望ましくは、前記三次元輪郭像は、前記各時相の三次元超音波画像を構成する複数のボクセルの中で、隣接するボクセルとして少なくとも一つの非対象組織ボクセルを有する対象組織ボクセルの集合とする。
【0013】
望ましくは、前記対象組織の切断面を設定する切断面設定手段をさらに有し、前記二次元表示画像は、前記三次元多重画像の前記切断面部分で構成される切断面画像を含むものとする。
【0014】
上記構成において、切断面はユーザが所望の位置に設定可能なものとする。
【0015】
上記構成によれば、ユーザは対象組織に関する三次元多重画像を任意の方向から輪切りにして観察することができる。
【0016】
望ましくは、前記二次元表示画像は、ボリュームレンダリング法を利用して前記三次元多重画像を平面上に投影して形成されるものとする。
【0017】
(2)また、上記目的を達成するために、本発明に係る超音波診断装置は、心臓左室を含む三次元空間に対して超音波を送受波して各時相毎に三次元空間内のエコーデータを取得する送受波手段と、前記各時相毎に得られる三次元空間内のエコーデータに基づいて、前記心臓左室の心室重心点と弁輪部重心点を特定する基準点特定手段と、前記心室重心点と弁輪部重心点を通る直線を複数の時相に亘って重ねることにより前記心臓左室についての時相間における移動量を補正しつつ、前記各時相毎に得られる三次元空間内のエコーデータに基づいて、前記心臓左室に関する時系列順の複数の三次元要素画像を形成する要素画像形成手段と、前記時系列順の複数の三次元要素画像を空間的に多重合成して三次元多重画像を形成する多重画像形成手段と、前記三次元多重画像を平面上に投影して二次元表示画像を形成する二次元表示画像形成手段と、前記二次元表示画像を表示する表示手段と、を有するものとする。
【0018】
上記構成によれば、対象組織全体の時相間の移動量が補正されて、好適には完全にキャンセルされた画像が形成されるため、例えば心臓のように心臓自身の収縮・拡張運動と他組織の影響による心臓全体の移動とが合成された運動を行う場合でも、心臓自身の収縮・拡張運動のみに基づく三次元要素画像が取得できる。このため、心筋梗塞部位の診断などに極めて好適である。
【0019】
望ましくは、前記三次元要素画像は、最新の時相の三次元超音波画像における対象組織の画像と、過去の時相の三次元超音波画像における該対象組織の画像との相違部分とする。
【0020】
(3)また、上記目的を達成するために、本発明に係る超音波診断装置は、心臓左室を含む三次元空間に対して超音波を送受波して各時相毎に三次元空間内のエコーデータを取得する送受波手段と、前記各時相毎に得られる三次元空間内のエコーデータに基づいて、前記心臓左室の心室重心点と弁輪部重心点を特定する基準点特定手段と、前記各時相毎に得られる三次元空間内のエコーデータに基づいて、前記心臓左室に関する時系列順の複数の三次元要素画像を形成する要素画像形成手段と、前記各時相毎に特定される心室重心点と弁輪部重心点を通る直線を拡張末期時の直線に重ねることにより前記心臓左室についての時相間における移動量を補正しつつ、前記時系列順の複数の三次元要素画像を空間的に多重合成して三次元多重画像を形成する多重画像形成手段と、前記三次元多重画像を平面上に投影して二次元表示画像を形成する二次元表示画像形成手段と、前記二次元表示画像を表示する表示手段と、を有するものとする。
【0021】
望ましくは、前記三次元要素画像は、各時相の三次元超音波画像を構成する複数のボクセルの中で隣接するボクセルとして少なくとも一つの非対象組織ボクセルを有する対象組織ボクセルの集合とする。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【0023】
図1には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図1はその全体構成を示すブロック図である。送受信部12は、対象組織である心臓左室を含む空間内にプローブ10を介して超音波を送受波する。そして、心臓左室を含む三次元空間内におけるエコーデータを各時相のボリューム毎に取得して三次元データメモリ14に記憶する。反転二値化処理部16は、三次元データメモリ14に納められた各ボクセルのエコーデータのエコー値に対して反転処理および二値化処理を施す。つまり、比較的エコー値が小さい左室内の心腔部に相当するボクセルを高輝度値のボクセルとし、比較的エコー値が大きいその他の部位に相当するボクセルを低輝度値のボクセルとする。反転二値化処理された高低二種の輝度値を有する各ボクセルは、ノイズ除去部18、平滑処理部20、ライン相関部22およびフレーム相関部24において、主に高周波ノイズ成分の除去を目的とした画像処理が実行される。
【0024】
ノイズ除去部18は、空間的に孤立して存在する輝度値の異なるボクセルをノイズと判断してその輝度値を変換する。例えば対象ボクセルの輝度値とそのボクセルに空間的に隣接する周囲26個全てのボクセルの輝度値とが異なる場合、孤立して異なる輝度値を持つ対象ボクセルを周囲ボクセルと同じ輝度値に変換する。平滑処理部20は、ノイズ除去部18から出力される各ボクセルの輝度値に対して、対象ボクセルとそのボクセルに隣接する周囲26個のボクセルとの輝度値の平均値を算出し、算出結果を新たに対象ボクセルの輝度値とする。ライン相関部22は、平滑処理部20から出力される各ボクセルの輝度値に対して、ある時相のボリュームを構成する二次元フレーム内においてライン間での平均化処理を実施する。また、フレーム相関部24は、各ボクセルの輝度値に対して、ある時相のボリュームを構成する二次元フレーム間において平均化処理を実施する。 平滑処理部20、ライン相関部22およびフレーム相関部24において様々な輝度値に変換された各ボクセルは座標変換部26に出力される。座標変換部26は、各ボクセルの座標値をプローブを基準としたR,θ,φ座標系から立方体を基準としたX,Y,Z座標系に座標変換する。
【0025】
二値化回路30は比較器などから構成され、所定しきい値に基づいて座標変換部26から出力される様々な輝度値からなる超音波画像を二値化処理して、左室内の心腔部に対応するボクセルとその他の部位に対応するボクセルとの二種類のボクセルからなる二値化画像を形成し、要素画像形成ブロック34に出力する。なお、二値化回路30の出力は、並進回転移動キャンセル処理部32を経由して要素画像形成ブロック34に入力されてもよい。並進回転移動キャンセル処理部32の詳細については後に図6を利用して説明する。
【0026】
要素画像形成ブロック34は、二値化回路30から出力される二値化画像に基づいて、左室内の心腔部に関する時系列順の複数の要素画像を形成するものであり、変位画像用3Dメモリ36および変位画像抽出部38で構成される。変位画像用3Dメモリ36は、二値化回路30から出力される二値化画像を各時相のボリューム毎に記録する。変位画像抽出部38は、変位画像用3Dメモリ36に記録された1時相前のボリュームの二値化画像と、二値化回路30から出力される最新時相のボリュームの二値化画像との比較を行い、時相間おける二値化画像の相違部分である変位画像を要素画像として抽出する。つまり、左室の収縮・拡張運動に伴う1時相間における心腔部の変位部分の画像が抽出される。なお、最新時相のボリュームと比較するボリュームは過去の時相のボリュームであればよく1時相前のものには限らない。要素画像形成ブロック34において各時相毎に形成された要素画像である変位画像は要素履歴画像形成ブロック40に出力される。なお、要素画像形成ブロック34については別の実施形態が存在するため、これについては図3を利用して後に詳述する。
【0027】
要素履歴画像形成ブロック40は、要素画像形成ブロック34で形成された要素画像を空間的に多重合成するものであり、重み付け回路42、加算器44、履歴用3Dメモリ46および初期化制御部48で構成される。重み付け回路42は、要素画像形成ブロック34から各時相毎に出力される要素画像に対して、その時相に対応した色付け処理を行って加算器44に出力する。つまり、各時相に対応した色が予め設定されているテーブルに基づいて、その時相に対応する色を選択して要素画像に色付け処理を行う。色付け処理された各時相の要素画像は、加算器44において最新の要素画像に履歴用3Dメモリ46に記録されている過去の要素履歴画像が加算される。そして新たな要素履歴画像として履歴用3Dメモリ46に保存される。このようにして、要素画像が経時的に合成された要素履歴画像は画像合成部50に出力される。
【0028】
初期化制御部48は、重み付け回路42および履歴用3Dメモリ46を制御して要素履歴画像の履歴取得期間を制御する。初期化制御部48には心臓心筋の運動を診断するための心電波形が入力され、心電波形におけるR波の発生に履歴取得開始時点を同期させている。R波は左室の拡張末期に発生するためR波に同期して要素画像の抽出を開始することで、常に左室の拡張末期からの変位に基づく要素履歴画像を形成することができる。なお、要素履歴画像形成ブロック40については別の実施形態が存在するため、これについては図5を利用して後に詳述する。
【0029】
画像合成部50は、座標変換部26からそのまま出力される三次元画像と、要素履歴画像形成ブロック40から出力される要素履歴画像とを合成した三次元画像を形成する。
【0030】
表示画像形成部52は、レンダリング部54および表示加工部56で構成されている。レンダリング部54は、画像合成部50から出力される三次元画像に対して、ボリュームレンダリング法に基づくレンダリング演算を行うことで対象組織である左室内部を透過表示した二次元表示画像を形成する。ボリュームレンダリング法に基づくレンダリング演算は、例えば特開平10−33538号公報に示される手法が好適である。上記公報記載の手法は次の通りである。三次元空間に対して複数のレイ(例えば超音波ビームに一致)が設定される。各レイ毎にエコー値が順番に参照され、各エコー値毎にレンダリング演算が逐次的に実行される。これと並行して各オパシティ(不透明度)の積算が行われ、この値が1以上になった場合に当該レイについてのレンダリング演算を終了する。この時点でのレンダリング演算結果が当該レイに対応する二次元表示画素値として決定される。各レイ毎に画素値を決定することでその集合として左室内部を透過表示した二次元表示画像が形成される。
【0031】
表示加工部56は、画像合成部50から出力される三次元画像に対して切断面を設定して切断面内における左室の切断面画像を形成する。切断面は、例えば左室内の心腔部の重心点を含む面としてユーザ設定される。画像合成部50から出力される三次元画像には三次元の要素履歴画像が合成されているため、切断面は要素履歴画像を切断する。つまり、切断面には要素履歴画像の切断面画像が形成される。表示画像形成部52で形成された表示画像はディスプレイ58に表示される。
【0032】
図2は、図1の超音波診断装置により得られる左室内の心腔部の要素履歴画像を示す図である。(A)から(D)の順に拡張末期時点から各時点毎の要素履歴画像(変位履歴画像)が示されている。(A)は、拡張末期時点における変位履歴画像を示している。拡張末期を開始点としているためこの時点では変位画像が形成されておらず、座標変換部(図1の符号26)から出力された拡張末期時点の左室内の心腔部画像(左室の内壁画像)のみが表示されている。(B)は、拡張末期の次のボリュームを示している。拡張末期のボリュームにおける左室内の心腔部画像と拡張末期の次のボリュームにおける左室内の心腔部画像との差分、つまり、左室の収縮による変位部分に色付け処理が施された画像が形成されている。(C),(D)は、さらに時間が経過した際に形成される画像を示しており、各時点毎の変位部分はそれぞれ異なる色付け処理が施されている。ディスプレイ(図1の符号58)には(A)から(D)のいずれか、最新のものが表示される。
【0033】
前述した初期化制御部(図1の符号48)は、拡張末期時点を要素画像の抽出開始時点としていたが、例えば収縮末期時点を開始時点として変位履歴画像を形成すれば、収縮末期時点から拡張末期時点までの左室の拡張運動過程が表示される。拡張末期や収縮末期以外の開始時点をマニュアル設定してもよい。
【0034】
図3は、図1に示した要素画像形成ブロックの別の形態を示す図である。
図3の要素画像形成ブロック34は、二値化回路(図1の符号30)から出力される二値化画像から左室内壁を抽出する処理を行うものであり、2個のフレームメモリ(1),(2)、6個のラインメモリ(1)〜(6)、ボクセルデータメモリ70および表面抽出処理部72で構成される。二値化回路30からの出力は、各時相のボリュームを構成するボクセルのエコー値(ボクセルデータ)単位で、画像上隣接する順にボクセルデータ列として出力されている。つまり、あるボリュームを形成するボクセルデータ列は、そのボリュームを構成する第一フレームから最終フレームの順に、また、フレーム内においてはそのフレームを構成する第一ラインから最終ラインの順に、ボクセルデータが並んでいる。
【0035】
フレームメモリは、ボクセルデータ列をフレーム単位で記憶した後に出力するメモリであり、1フレーム分の遅延バッファとして機能している。ラインメモリは、ボクセルデータ列をライン単位で記憶した後に出力するメモリであり、1ライン分の遅延バッファとして機能している。すなわち、フレームメモリ(1)の出力は二値化回路30から出力されるボクセルデータの1フレーム前のボクセルデータであり、また、フレームメモリ(2)の出力は二値化回路30から出力されるボクセルデータの2フレーム前のボクセルデータとなる。このように、ボクセルデータメモリ70には現在のフレーム、1フレーム前、2フレーム前の各ボクセルデータが入力される。
【0036】
さらに、ラインメモリ(1)の出力は二値化回路30から出力されるボクセルデータの1ライン前のボクセルデータであり、また、ラインメモリ(2)の出力は二値化回路30から出力されるボクセルデータの2ライン前のボクセルデータとなる。また、ラインメモリ(3)の出力はフレームメモリ(1)から出力されるボクセルデータの1ライン前のボクセルデータであり、ラインメモリ(4)の出力はフレームメモリ(1)から出力されるボクセルデータの2ライン前のボクセルデータとなる。また、ラインメモリ(5)の出力はフレームメモリ(2)から出力されるボクセルデータの1ライン前のボクセルデータであり、ラインメモリ(6)の出力はフレームメモリ(2)から出力されるボクセルデータの2ライン前のボクセルデータとなる。このように、ボクセルデータメモリ70には、現在のフレーム内の隣接する3ライン、1フレーム前における該3ライン、および、2フレーム前における該3ラインの、合計9ラインのボクセルデータが入力される。
【0037】
ボクセルデータメモリ70は、前記9ラインの各ラインに対して3つ、合計27個のラッチを有している。各ラインに対応する3つのラッチは、ライン上において連続する3つのボクセルデータを抽出するものである。
【0038】
以上のようにして、ラッチ(14)から出力されるボクセルデータを対象ボクセルとし、その周囲に隣接する26個のボクセルデータを加えた27個のボクセルデータ群が表面抽出処理部72に出力される。
【0039】
表面抽出処理部72は、対象ボクセルのデータが心腔部に対応するボクセルデータであり、かつ、その周囲に隣接する26個のボクセルのデータの中に一つでも、その他の部位に対応するボクセルデータが存在する場合、この対象ボクセルを心腔部の表面ボクセルと判断する。各時相のボリューム内における全てのボクセルを対象ボクセルとしてこの判断を行うことで、各ボリュームにおいて心腔部の表面を形成するボクセル群、すなわち、心腔部表面画像(心室内壁の輪郭画像)が得られる。各ボリューム毎に形成された心腔部表面画像は要素画像として要素履歴画像形成ブロック40に出力され、所定の処理が施された後ディスプレイ(図1の符号58)に表示される。
【0040】
図4は、図3の要素画像形成ブロックを利用した超音波診断装置により得られる左室を対象組織とする要素履歴画像を示す図である。(A)から(D)の順に拡張末期時点から各時点毎の要素履歴画像(表面履歴画像)が示されている。(A)は、拡張末期時点における表面画像を示している。(B)は、拡張末期の次のボリュームを示している。拡張末期のボリュームにおける左室の心腔部表面画像と拡張末期の次のボリュームにおける左室の心腔部表面画像が、それぞれ所定の色付け処理を施されて空間的に多重されている。(C),(D)は、さらに時間が経過した際に形成される画像を示しており、各時点毎の心腔部表面画像が、それぞれ異なる色付け処理が施されて空間的に多重されている。ディスプレイ(図1の符号58)には(A)から(D)のいずれか最新の画像が表示される。
【0041】
図5は、図1に示した要素履歴画像形成ブロックの別の形態を示す図である。図5の要素履歴画像形成ブロック40は、輝度値設定部80、加算器82、履歴用3Dメモリ84および重み付け回路86で構成される。輝度値設定部80は、要素画像形成ブロック(図1の符号34)から各時相毎に出力される要素画像に対して輝度値を設定する。輝度値が設定された要素画像は加算器82に出力され、ここで履歴用3Dメモリ84に記録されている過去の要素画像と加算される。重み付け回路86は、履歴用3Dメモリ84に記録されている過去の要素画像の輝度値が、輝度値設定部80から出力される最新の要素画像の輝度値よりも小さくなるように重み付け(つまり減算)を行い、これを加算器82に出力する。よって、輝度値の減算された過去の要素画像と最新の要素画像とが、加算器82において加算されることにより、最新の要素画像を明るく強調した要素履歴画像が形成される。形成された要素履歴画像は画像合成部(図1の符号50)に出力される。重み付け回路86は、外部からの設定値に応じて、過去の要素画像に対して順次色を変えた色付け処理を行ってもよい。さらに、要素履歴画像において、ある要素画像が出現してから無くなるまでの時間を任意に設定する構成でもよい。
【0042】
図6は、図1に示した並進回転移動キャンセル処理部の内部構成を示すブロック図である。心室用ROI(関心領域)発生器90は、対象組織である心臓心室の外縁を成すROIの座標を発生する。心室用ROIは、例えば楕円形状であり、ユーザは超音波画像を見ながら楕円の長軸や短軸の長さ、中心点の位置、楕円の傾きなどの初期値を、ROIの中に心室の画像が収まるように設定する。この際、ユーザは超音波画像を見ながら一心拍分の運動を観察した上で、全てのフレームにおいてROIが心臓左室を含むように、トラックボールなどを操作して初期値を決定する。ROIの設定はユーザによるマニュアル設定に限られるものではなく、心室の動きに応じて装置設定されるものでもよい。
【0043】
心室用ゲート回路92は、心室用ROI内のエコーデータのみを通過させる回路である。つまり、心室用ゲート回路92の一方の入力端子には心室用ROI発生器90から出力されるROIの座標が入力され、他方の入力端子に入力される二値化画像において心室用ROI内に属する座標のエコーデータのみを抽出し、心腔抽出部94に出力する。心腔抽出部94は、ROI内の二値化画像から心室内部の心腔画像を抽出する。心室重心演算部96は、心腔抽出部94から出力される心室内部画像における重心点の座標をフレーム毎に算出する。算出された心室重心点の座標は読み出しアドレス発生器112および心室重心点メモリ98に出力される。
【0044】
弁輪部用ROI(関心領域)発生器100は、心室端に位置する弁輪部の外縁を成すROIの座標を発生する。弁輪部用ROIは、例えば楕円形状であり、ユーザは超音波画像を見ながら楕円の長軸や短軸の長さ、中心点の位置、楕円の傾きなどの初期値を、ROIの中に弁輪部の画像が収まるように設定する。この際、ユーザは超音波画像を見ながら一心拍分の運動を観察した上で、全てのフレームにおいてROIが弁輪部を含むように、トラックボールなどを操作して初期値を決定する。ROIの設定はユーザによるマニュアル設定に限られるものではなく、弁輪部の動きに応じて装置設定されるものでもよい。
【0045】
弁輪部ゲート用回路102は、弁輪部用ROI内のエコーデータのみを通過させる回路である。つまり、弁輪部用ゲート回路102の一方の入力端子には弁輪部用ROI発生器100から出力されるROIの座標が入力され、他方の入力端子に入力される二値化画像において弁輪部用ROI内に属する座標のエコーデータのみを抽出し、弁輪部抽出部104に出力する。弁輪部抽出部104は、ROI内の二値化画像から弁輪部画像を抽出する。弁輪部重心演算部106は、弁輪部抽出部104から出力される弁輪部画像に対して弁輪部の重心点の座標をフレーム毎に算出する。算出された弁輪部重心点の座標は読み出しアドレス発生器112よび弁輪部重心点メモリ108に出力される。
【0046】
心室重心点メモリ98には心室の拡張末期時の心室重心点の座標が記憶される。拡張末期を知らせるトリガとしては心電波形のR波を利用する。つまり、拡張末期時に得られるR波をトリガとして、心室重心演算部96から出力される心室重心点の座標を拡張末期時の心室重心点の座標として記憶しておく。同様にR波をトリガとして拡張末期時の弁輪部重心点の座標が、弁輪部重心演算部106から弁輪部重心点メモリ108に記憶される。
【0047】
読み出し制御部110は、読み出しアドレス発生器112及びメモリ制御部114で構成されており、ボリューム間における心室の並進移動量及び回転移動量をキャンセルした超音波画像を形成すべく、二値化回路(図1の符号30)からエコーデータを読み出す。つまり、読み出しアドレス発生器112は、心室重心点メモリ98から拡張末期時の心室重心点の座標を取得し、また、弁輪部重心点メモリ108から拡張末期時の弁輪部重心点の座標を取得する。さらに、心室重心演算部96から現ボリュームにおける心室重心点の座標を取得し、また、弁輪部重心演算部106から現ボリュームにおける弁輪部重心点の座標を取得する。
【0048】
読み出しアドレス発生器112は、現ボリュームの心室重心点が拡張末期時の心室重心点に重なるように、かつ、現ボリュームにおける心室重心点と弁輪部重心点を通る直線が、拡張末期時における心室重心点と弁輪部重心点を通る直線に重なるような読み出しアドレスを演算する。
【0049】
ボリュームメモリ116には二値化回路30から出力されたエコーデータが原画像のアドレスのままボリューム毎にコピーされており、メモリ制御部114は、読み出しアドレス発生器112が算出した読み出しアドレスに従ってボリュームメモリ116からエコーデータを読み出して、要素画像形成ブロック34に出力する。この結果、ボリュームメモリ116から出力されるエコーデータは、並進移動量および回転移動量がキャンセルされた画像として出力される。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、精度よく対象組織の異常運動を診断可能な三次元超音波診断装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態を示すブロック図である。
【図2】 図1の超音波診断装置により得られる左室内の心腔部の要素履歴画像を示す図である。
【図3】 要素画像形成ブロックの別の形態を示す図である。
【図4】 図3の要素画像形成ブロックを利用した超音波診断装置により得られる左室内の心腔部の要素履歴画像を示す図である。
【図5】 要素履歴画像形成ブロックの別の形態を示す図である。
【図6】 並進回転移動キャンセル処理部の内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
34 要素画像形成ブロック、36 変位画像用3Dメモリ、38 変位画像抽出部、40 要素履歴画像形成ブロック、42 重み付け回路、44 加算器、46 履歴用3Dメモリ、50 画像合成部、54 レンダリング部、56 表示加工部、72 表面抽出処理部、96 心室重心演算部、106 弁輪部重心演算部、112 読み出しアドレス発生器、114 メモリ制御部。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to an ultrasonic diagnostic apparatus for measuring and diagnosing motion of a target tissue using a three-dimensional ultrasonic image.
[0002]
[Prior art]
An ultrasonic diagnostic apparatus is used for diagnosing abnormal motion of a target tissue, for example, abnormal motion in the expansion / contraction motion of the heart. In order to diagnose abnormal motion of the target tissue, it is desirable to use an ultrasonic diagnostic apparatus that can accurately diagnose the motion of the target tissue. In order to achieve this object, a conventional ultrasonic diagnostic apparatus obtains an image in which a contour of a target tissue is clarified in a two-dimensional ultrasonic image for each frame, and obtains an image of a past frame and an image of a latest frame. A displacement history image obtained by sequentially combining displacement images corresponding to the differences over time was displayed (for example, see Patent Document 1). With a two-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus having this function, it was possible to detect abnormal movement, abnormality occurrence position, etc. of the target tissue with extremely high sensitivity.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3045642
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
With the advancement of ultrasonic technology, diagnosis using a three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus that can three-dimensionally express a target tissue in a three-dimensional space has become a reality. The superiority of the three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus is also remarkable in cardiac ultrasonic diagnosis. In other words, by observing the expansion / contraction motion of the heart using a three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus, it is possible to perform a diagnosis based on a three-dimensional shape grasp that is difficult with a two-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus. The superiority of the three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus is the same for the displacement history image in the conventional ultrasonic diagnostic apparatus described above. If a three-dimensional displacement history image can be formed, the abnormal motion of the heart can be performed with higher accuracy. Can be diagnosed.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus capable of accurately diagnosing abnormal motion of a target tissue.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention transmits and receives ultrasonic waves to and from a three-dimensional space including the heart and transmits echo data in the three-dimensional space for each time phase. A transmitting / receiving means for acquiring, a reference point specifying means for specifying a ventricular center of gravity and an annulus center of gravity of the heart based on echo data in a three-dimensional space obtained for each time phase, and each time Using the ventricular center of gravity and the annulus center of gravity specified for each phase, the time between phases of the heart Of the whole heart due to the influence of other tissues An element image forming unit that forms a plurality of three-dimensional element images in time series order on the heart based on echo data in the three-dimensional space obtained for each time phase while correcting the movement amount; Multiple image forming means for forming a three-dimensional multiple image obtained by spatially multiplexing and combining a plurality of three-dimensional element images in sequence order, and two-dimensional forming a two-dimensional display image by projecting the three-dimensional multiple image onto a plane A display image forming unit and a display unit for displaying the two-dimensional display image are included.
[0007]
Preferably, the element image forming unit forms a three-dimensional change image representing an outer shape change of the target tissue between the time phases as the three-dimensional element image. In the above configuration, when expressing the change in the shape of the target tissue between time phases, the change in shape between each time phase may be expressed for all time phases, or only between any time phases for any time phase. It may represent an external change. For example, when the target tissue is a heart, it is preferable to extract an arbitrary time phase by using an electrocardiogram waveform that serves as an index of cardiac contraction and expansion.
[0008]
Preferably, the three-dimensional change image is a difference between the image of the target tissue in the latest three-dimensional ultrasonic image of the time phase and the image of the target tissue in the three-dimensional ultrasonic image of the past time phase.
[0009]
According to the above configuration, since the three-dimensional change image reflects the motion state of the target tissue, and the three-dimensional change image formed in time series order is displayed in a multiplexed manner, the motion state of the target tissue is displayed. It is suitable for grasping and has high utility value for diagnosis of abnormal movement of the target tissue.
[0010]
Preferably, the element image forming unit forms a three-dimensional contour image representing the contour of the target tissue for each three-dimensional ultrasonic image of each time phase as the three-dimensional element image.
[0011]
According to the above configuration, since the three-dimensional element image to be multiplexed and synthesized is a contour image of the target tissue, it is suitable for grasping the outer surface shape change of the target tissue and suitable for diagnosing an abnormal shape change of the target tissue. It is.
[0012]
Preferably, the three-dimensional contour image is a set of target tissue voxels having at least one non-target tissue voxel as an adjacent voxel among a plurality of voxels constituting the three-dimensional ultrasonic image of each time phase. .
[0013]
Desirably, it further has a cutting plane setting means for setting a cutting plane of the target tissue, and the two-dimensional display image includes a cutting plane image constituted by the cutting plane portion of the three-dimensional multiple image.
[0014]
In the above configuration, the cut surface can be set to a desired position by the user.
[0015]
According to the above configuration, the user can observe the three-dimensional multiple image related to the target tissue by cutting it from any direction.
[0016]
Preferably, the two-dimensional display image is formed by projecting the three-dimensional multiple image onto a plane using a volume rendering method.
[0017]
(2) In order to achieve the above object, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention includes: Heart left ventricle Send and receive ultrasonic waves to and from a three-dimensional space containing Acquire echo data in 3D space for each time phase Transmission and reception means; Based on the echo data in the three-dimensional space obtained for each time phase, the ventricular center of gravity and the annulus center of gravity of the left ventricle are specified. A reference point identifying means; The three-dimensional obtained for each time phase while correcting the amount of movement between the time phases of the heart left ventricle by overlapping a straight line passing through the ventricular center of gravity and the annulus center of gravity over a plurality of time phases. Echo data in space Based on Heart left ventricle Image forming means for forming a plurality of three-dimensional element images in time-series order, and a multi-image forming means for spatially multiplexing and synthesizing the plurality of three-dimensional element images in time-series order to form a three-dimensional multiplexed image And two-dimensional display image forming means for projecting the three-dimensional multiplexed image onto a plane to form a two-dimensional display image, and display means for displaying the two-dimensional display image.
[0018]
According to the above configuration, the amount of movement between time phases of the entire target tissue is corrected, and an image that is preferably completely cancelled is formed. Even in the case of performing a motion in which the movement of the entire heart due to the influence of the heart is combined, a three-dimensional element image based only on the contraction and expansion motion of the heart itself can be acquired. For this reason, it is extremely suitable for diagnosis of a myocardial infarction site.
[0019]
Preferably, the three-dimensional element image is a difference between the image of the target tissue in the latest three-dimensional ultrasonic image of the time phase and the image of the target tissue in the three-dimensional ultrasonic image of the past time phase.
[0020]
(3) In order to achieve the above object, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention includes: Heart left ventricle Send and receive ultrasonic waves to and from a three-dimensional space containing Acquire echo data in 3D space for each time phase Transmission and reception means; Based on the echo data in the three-dimensional space obtained for each time phase, the ventricular center of gravity and the annulus center of gravity of the left ventricle are specified. A reference point identifying means; Echo data in 3D space obtained for each time phase Based on Heart left ventricle Element image forming means for forming a plurality of three-dimensional element images in chronological order, While correcting the amount of movement between the phases of the left ventricle of the heart by overlapping a straight line passing through the ventricular center of gravity point and the annulus center of gravity point specified for each time phase on the straight line at the end of diastole, Multiple image forming means for spatially multiplexing and synthesizing a plurality of three-dimensional element images in time series to form a three-dimensional multiplexed image, and projecting the three-dimensional multiplexed image on a plane to form a two-dimensional display image And a display unit for displaying the two-dimensional display image.
[0021]
Preferably, the three-dimensional element image is a set of target tissue voxels having at least one non-target tissue voxel as a neighboring voxel among a plurality of voxels constituting a three-dimensional ultrasonic image of each time phase.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
[0023]
FIG. 1 shows a preferred embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, and FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration thereof. The transmission / reception unit 12 transmits / receives an ultrasonic wave via the probe 10 in a space including the left ventricle as a target tissue. The echo data in the three-dimensional space including the left ventricle is acquired for each time phase volume and stored in the three-dimensional data memory 14. The inversion binarization processing unit 16 performs inversion processing and binarization processing on the echo value of the echo data of each voxel stored in the three-dimensional data memory 14. That is, a voxel corresponding to the heart chamber in the left ventricle having a relatively small echo value is set as a voxel having a high luminance value, and a voxel corresponding to another portion having a relatively large echo value is set as a voxel having a low luminance value. Each voxel having two kinds of high and low luminance values subjected to the inverse binarization processing is mainly intended to remove high-frequency noise components in the noise removal unit 18, the smoothing processing unit 20, the line correlation unit 22, and the frame correlation unit 24. The processed image processing is executed.
[0024]
The noise removing unit 18 determines voxels having different luminance values that are spatially isolated as noise and converts the luminance values. For example, when the luminance value of the target voxel and the luminance values of all 26 surrounding voxels spatially adjacent to the target voxel are different, the target voxel having a different luminance value is converted into the same luminance value as that of the surrounding voxels. The smoothing processing unit 20 calculates the average value of the luminance values of the target voxel and the surrounding 26 voxels adjacent to the voxel with respect to the luminance value of each voxel output from the noise removing unit 18, and calculates the calculation result. The brightness value of the target voxel is newly set. The line correlator 22 performs an averaging process between the lines in a two-dimensional frame constituting a certain time phase volume on the luminance value of each voxel output from the smoothing processor 20. In addition, the frame correlation unit 24 performs an averaging process between the two-dimensional frames constituting the volume of a certain time phase on the luminance value of each voxel. Each voxel converted into various luminance values in the smoothing processing unit 20, the line correlation unit 22, and the frame correlation unit 24 is output to the coordinate conversion unit 26. The coordinate conversion unit 26 converts the coordinate value of each voxel from the R, θ, φ coordinate system based on the probe to the X, Y, Z coordinate system based on the cube.
[0025]
The binarization circuit 30 is composed of a comparator and the like, binarizes an ultrasonic image composed of various luminance values output from the coordinate conversion unit 26 based on a predetermined threshold value, and performs a heart chamber in the left ventricle. A binary image composed of two types of voxels, a voxel corresponding to a part and a voxel corresponding to another part, is formed and output to the element image forming block 34. Note that the output of the binarization circuit 30 may be input to the element image forming block 34 via the translational rotation movement cancel processing unit 32. Details of the translational rotation movement canceling processing unit 32 will be described later with reference to FIG.
[0026]
The element image forming block 34 forms a plurality of element images in time-series order related to the heart chamber in the left ventricle based on the binarized image output from the binarization circuit 30. A memory 36 and a displacement image extraction unit 38 are included. The displacement image 3D memory 36 records the binarized image output from the binarization circuit 30 for each volume of each time phase. The displacement image extraction unit 38 includes a binarized image of the previous volume recorded in the displacement image 3D memory 36, and a binarized image of the latest time phase volume output from the binarization circuit 30. Are compared, and a displacement image which is a different portion of the binarized image between time phases is extracted as an element image. That is, an image of the displaced portion of the heart chamber during one time phase accompanying the left ventricular contraction / expansion motion is extracted. Note that the volume to be compared with the volume of the latest time phase may be a volume of the past time phase, and is not limited to the volume before the one time phase. A displacement image that is an element image formed for each time phase in the element image forming block 34 is output to the element history image forming block 40. Since another embodiment exists for the element image forming block 34, this will be described in detail later with reference to FIG.
[0027]
The element history image forming block 40 spatially multiplex-synthesizes the element images formed by the element image forming block 34, and includes a weighting circuit 42, an adder 44, a history 3D memory 46, and an initialization control unit 48. Composed. The weighting circuit 42 performs a coloring process corresponding to the time phase on the element image output for each time phase from the element image forming block 34 and outputs the result to the adder 44. That is, based on a table in which colors corresponding to each time phase are set in advance, a color corresponding to the time phase is selected and the element image is colored. The pasted element history image recorded in the history 3D memory 46 is added to the latest element image in the adder 44 to the element images of each time phase subjected to the coloring process. Then, it is stored in the history 3D memory 46 as a new element history image. In this way, the element history image in which the element images are synthesized with time is output to the image synthesis unit 50.
[0028]
The initialization control unit 48 controls the weight acquisition circuit 42 and the history 3D memory 46 to control the history acquisition period of the element history image. The initialization control unit 48 receives an electrocardiographic waveform for diagnosing cardiac myocardial motion, and synchronizes the history acquisition start time with the generation of an R wave in the electrocardiographic waveform. Since the R wave is generated at the end diastole of the left ventricle, the element history image based on the displacement from the end diastole of the left ventricle can always be formed by starting extraction of the element image in synchronization with the R wave. Since another embodiment exists for the element history image forming block 40, this will be described in detail later with reference to FIG.
[0029]
The image synthesis unit 50 forms a 3D image by synthesizing the 3D image output from the coordinate conversion unit 26 as it is and the element history image output from the element history image formation block 40.
[0030]
The display image forming unit 52 includes a rendering unit 54 and a display processing unit 56. The rendering unit 54 performs a rendering operation based on the volume rendering method on the three-dimensional image output from the image synthesizing unit 50, thereby forming a two-dimensional display image that transparently displays the left interior of the target tissue. For the rendering operation based on the volume rendering method, for example, a method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-33538 is suitable. The method described in the above publication is as follows. A plurality of rays (for example, coincident with the ultrasonic beam) are set for the three-dimensional space. Echo values are referred to in turn for each ray, and rendering operations are sequentially executed for each echo value. In parallel with this, accumulation of each opacity (opacity) is performed, and when this value becomes 1 or more, the rendering operation for the ray is finished. A rendering calculation result at this time is determined as a two-dimensional display pixel value corresponding to the ray. By determining the pixel value for each ray, a two-dimensional display image in which the interior of the left chamber is displayed as a set is formed.
[0031]
The display processing unit 56 sets a cut surface for the three-dimensional image output from the image synthesis unit 50 and forms a cut surface image of the left ventricle in the cut surface. The cut plane is set by the user as a plane including the center of gravity of the heart chamber in the left ventricle, for example. Since a three-dimensional element history image is synthesized with the three-dimensional image output from the image synthesis unit 50, the cutting plane cuts the element history image. That is, the cut surface image of the element history image is formed on the cut surface. The display image formed by the display image forming unit 52 is displayed on the display 58.
[0032]
FIG. 2 is a diagram showing an element history image of the heart chamber in the left ventricle obtained by the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. Element history images (displacement history images) for each time point from the end diastole time point are shown in the order of (A) to (D). (A) shows the displacement history image at the end diastole time point. Since the end diastole is the starting point, no displacement image is formed at this point, and the left ventricular heart chamber image (the inner wall of the left ventricle) output from the coordinate conversion unit (reference numeral 26 in FIG. 1). (Image) only. (B) shows the next volume at the end of diastole. The difference between the heart chamber image in the left ventricle in the end-diastolic volume and the heart chamber image in the left ventricle in the next volume in the end diastole, that is, an image in which the displacement portion due to the contraction of the left ventricle is colored is formed Has been. (C) and (D) show images formed when the time further elapses, and the different portions are subjected to different coloring processes. Any one of (A) to (D) is displayed on the display (reference numeral 58 in FIG. 1).
[0033]
The above-described initialization control unit (symbol 48 in FIG. 1) uses the end diastole time as the element image extraction start time. For example, if a displacement history image is formed using the end systole time as the start time, the expansion is started from the end systole time. The left ventricular expansion process up to the end point is displayed. The start time other than the end diastole or end systole may be set manually.
[0034]
FIG. 3 is a diagram showing another form of the element image forming block shown in FIG.
The element image forming block 34 in FIG. 3 performs processing for extracting the left indoor wall from the binarized image output from the binarization circuit (reference numeral 30 in FIG. 1), and includes two frame memories (1 ), (2), six line memories (1) to (6), a voxel data memory 70, and a surface extraction processing unit 72. The output from the binarization circuit 30 is output as a voxel data string in the order adjacent to each other on the image in units of echo values (voxel data) of voxels constituting each time phase volume. That is, the voxel data string that forms a volume has the voxel data arranged in the order from the first frame to the last frame that constitutes the volume, and in the order from the first line to the last line that constitutes the frame in the frame. It is out.
[0035]
The frame memory is a memory that outputs a voxel data string after storing it in frame units, and functions as a delay buffer for one frame. The line memory is a memory that outputs a voxel data string after storing it in line units, and functions as a delay buffer for one line. That is, the output of the frame memory (1) is voxel data one frame before the voxel data output from the binarization circuit 30, and the output of the frame memory (2) is output from the binarization circuit 30. It becomes voxel data two frames before the voxel data. In this way, the voxel data memory 70 receives the voxel data of the current frame, one frame before, and two frames before.
[0036]
Further, the output of the line memory (1) is voxel data one line before the voxel data output from the binarization circuit 30, and the output of the line memory (2) is output from the binarization circuit 30. It becomes voxel data two lines before the voxel data. The output of the line memory (3) is voxel data one line before the voxel data output from the frame memory (1), and the output of the line memory (4) is voxel data output from the frame memory (1). Voxel data two lines before. The output of the line memory (5) is voxel data one line before the voxel data output from the frame memory (2), and the output of the line memory (6) is voxel data output from the frame memory (2). Voxel data two lines before. In this way, the voxel data memory 70 is input with a total of 9 lines of voxel data of 3 adjacent lines in the current frame, 3 lines before 1 frame, and 3 lines before 2 frames. .
[0037]
The voxel data memory 70 has 27 latches, three for each of the nine lines. Three latches corresponding to each line extract three consecutive voxel data on the line.
[0038]
As described above, the voxel data output from the latch (14) is set as a target voxel, and 27 voxel data groups obtained by adding 26 adjacent voxel data to the periphery are output to the surface extraction processing unit 72. .
[0039]
The surface extraction processing unit 72 has voxel data corresponding to the heart cavity portion as the data of the target voxel, and one of the 26 voxel data adjacent to the periphery of the target voxel data corresponds to other regions. If data exists, this target voxel is determined as a surface voxel of the heart chamber. By making this determination with all voxels in each time phase volume as the target voxel, a group of voxels forming the surface of the heart chamber in each volume, that is, a heart chamber surface image (an outline image of the ventricular wall). can get. The heart cavity surface image formed for each volume is output to the element history image forming block 40 as an element image, subjected to predetermined processing, and displayed on a display (reference numeral 58 in FIG. 1).
[0040]
FIG. 4 is a diagram showing an element history image with the left ventricle as a target tissue obtained by the ultrasonic diagnostic apparatus using the element image forming block of FIG. Element history images (surface history images) for each time point from the end diastole time point are shown in the order of (A) to (D). (A) has shown the surface image in the end diastole time point. (B) shows the next volume at the end of diastole. The left ventricular heart chamber surface image in the end diastole volume and the left ventricular heart chamber surface image in the next volume in the end diastole are respectively spatially multiplexed after being subjected to a predetermined coloring process. (C) and (D) show images formed when further time elapses. The heart cavity surface images at each time point are spatially multiplexed with different coloring processes. Yes. One of the latest images (A) to (D) is displayed on the display (reference numeral 58 in FIG. 1).
[0041]
FIG. 5 is a diagram showing another form of the element history image forming block shown in FIG. The element history image forming block 40 in FIG. 5 includes a luminance value setting unit 80, an adder 82, a history 3D memory 84, and a weighting circuit 86. The luminance value setting unit 80 sets a luminance value for the element image output for each time phase from the element image forming block (reference numeral 34 in FIG. 1). The element image in which the luminance value is set is output to the adder 82, where it is added to the past element image recorded in the history 3D memory 84. The weighting circuit 86 performs weighting (that is, subtraction) so that the luminance value of the past element image recorded in the history 3D memory 84 is smaller than the luminance value of the latest element image output from the luminance value setting unit 80. ) And outputs this to the adder 82. Therefore, the past element image from which the luminance value has been subtracted and the latest element image are added by the adder 82, whereby an element history image in which the latest element image is brightly emphasized is formed. The formed element history image is output to the image composition unit (reference numeral 50 in FIG. 1). The weighting circuit 86 may perform a coloring process in which colors are sequentially changed with respect to past element images in accordance with an externally set value. Further, the element history image may be configured to arbitrarily set the time from when an element image appears until it disappears.
[0042]
FIG. 6 is a block diagram illustrating an internal configuration of the translational rotation movement cancellation processing unit illustrated in FIG. 1. A ventricular ROI (region of interest) generator 90 generates coordinates of an ROI that forms the outer edge of the target heart ventricle. The ventricular ROI has, for example, an elliptical shape, and the user can set initial values such as the major axis and minor axis length of the ellipse, the position of the center point, and the inclination of the ellipse in the ROI while viewing the ultrasound image. Set to fit the image. At this time, the user observes the motion for one heartbeat while viewing the ultrasonic image, and then determines the initial value by operating the trackball or the like so that the ROI includes the left ventricle in all frames. The setting of the ROI is not limited to the manual setting by the user, and the device setting may be performed according to the movement of the ventricle.
[0043]
The ventricular gate circuit 92 is a circuit that allows only echo data in the ventricular ROI to pass therethrough. That is, the coordinates of the ROI output from the ventricular ROI generator 90 are input to one input terminal of the ventricular gate circuit 92 and belong to the ventricular ROI in the binarized image input to the other input terminal. Only the coordinate echo data is extracted and output to the heart chamber extraction unit 94. The heart chamber extraction unit 94 extracts a heart chamber image inside the ventricle from the binarized image in the ROI. The ventricular center-of-gravity calculation unit 96 calculates the coordinates of the center of gravity in the intraventricular image output from the heart chamber extraction unit 94 for each frame. The calculated coordinates of the ventricular barycentric point are output to the read address generator 112 and the ventricular barycentric point memory 98.
[0044]
An annulus ROI (region of interest) generator 100 generates coordinates of the ROI that forms the outer edge of the annulus located at the end of the ventricle. The annulus ROI has, for example, an elliptical shape, and the user can set initial values such as the major and minor axis lengths of the ellipse, the position of the center point, and the inclination of the ellipse in the ROI while viewing the ultrasound image. Set so that the image of the annulus is contained. At this time, the user observes the motion for one heartbeat while viewing the ultrasonic image, and then determines the initial value by operating the trackball or the like so that the ROI includes the annulus in all frames. The setting of the ROI is not limited to the manual setting by the user, and the apparatus setting may be performed according to the movement of the annulus.
[0045]
The valve part gate circuit 102 is a circuit that allows only echo data in the valve part ROI to pass therethrough. That is, the coordinates of the ROI output from the valve annulus ROI generator 100 are input to one input terminal of the valve circuit for the valve annulus 102, and the annulus in the binarized image input to the other input terminal. Only the echo data of the coordinates belonging to the part ROI is extracted and output to the annulus part extraction unit 104. The annulus extraction unit 104 extracts an annulus image from the binarized image in the ROI. The annulus centroid operation unit 106 calculates the coordinates of the centroid point of the annulus for each annulus image output from the annulus extraction unit 104 for each frame. The calculated coordinates of the annulus centroid point are output to the read address generator 112 and the annulus centroid memory 108.
[0046]
The ventricular center of gravity memory 98 stores the coordinates of the ventricular center of gravity at the end of diastole. An R wave of an electrocardiographic waveform is used as a trigger for informing the end diastole. That is, using the R wave obtained at the end diastole as a trigger, the coordinates of the ventricular center of gravity point output from the ventricular center of gravity calculating unit 96 are stored as the coordinates of the ventricular center of gravity point at the end of diastole. Similarly, the coordinates of the center of gravity of the valve annulus at the end diastole using the R wave as a trigger are stored in the valve center of gravity memory 108 from the valve center centroid calculation unit 106.
[0047]
The read control unit 110 includes a read address generator 112 and a memory control unit 114, and a binarization circuit (in order to form an ultrasound image in which the translational amount and rotational amount of the ventricle between volumes are canceled) The echo data is read from the reference numeral 30) in FIG. That is, the read address generator 112 obtains the coordinates of the ventricular center of gravity at the end diastole from the ventricular center of gravity memory 98, and also obtains the coordinates of the annulus center of gravity at the end of diastole from the annulus center of gravity memory 108. get. Further, the coordinates of the ventricular center of gravity point in the current volume are acquired from the ventricular center of gravity calculator 96, and the coordinates of the annulus center of gravity in the current volume are acquired from the annulus center of gravity calculator 106.
[0048]
The read address generator 112 is arranged so that the ventricular center of gravity of the current volume overlaps the ventricular center of gravity at the end diastole, and a straight line passing through the ventricular center of gravity of the current volume and the annulus center of gravity is the ventricle at the end diastole. A readout address that overlaps a straight line passing through the center of gravity and the center of gravity of the annulus is calculated.
[0049]
The echo data output from the binarization circuit 30 is copied to the volume memory 116 for each volume with the address of the original image, and the memory control unit 114 reads the volume memory according to the read address calculated by the read address generator 112. The echo data is read from 116 and output to the element image forming block 34. As a result, the echo data output from the volume memory 116 is output as an image in which the translational movement amount and the rotational movement amount are canceled.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus capable of accurately diagnosing abnormal motion of a target tissue.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a preferred embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an element history image of the heart chamber in the left ventricle obtained by the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG.
FIG. 3 is a diagram showing another form of an element image forming block.
4 is a diagram showing an element history image of a heart chamber portion in the left ventricle obtained by an ultrasonic diagnostic apparatus using the element image forming block of FIG. 3; FIG.
FIG. 5 is a diagram showing another form of an element history image forming block.
FIG. 6 is a block diagram showing an internal configuration of a translational rotation movement canceling processing unit.
[Explanation of symbols]
34 element image formation block, 36 displacement image 3D memory, 38 displacement image extraction unit, 40 element history image formation block, 42 weighting circuit, 44 adder, 46 history 3D memory, 50 image composition unit, 54 rendering unit, 56 Display processing unit, 72 Surface extraction processing unit, 96 Ventricular center of gravity calculation unit, 106 Annulus center of gravity calculation unit, 112 Read address generator, 114 Memory control unit.

Claims (11)

心臓を含む三次元空間に対して超音波を送受波して各時相毎に三次元空間内のエコーデータを取得する送受波手段と、
前記各時相毎に得られる三次元空間内のエコーデータに基づいて、前記心臓の心室重心点と弁輪部重心点を特定する基準点特定手段と、
前記各時相毎に特定される心室重心点と弁輪部重心点を利用して前記心臓についての時相間における他組織の影響による心臓全体の移動量を補正しつつ、前記各時相毎に得られる三次元空間内のエコーデータに基づいて、前記心臓に関する時系列順の複数の三次元要素画像を形成する要素画像形成手段と、
前記時系列順の複数の三次元要素画像を空間的に多重合成した三次元多重画像を形成する多重画像形成手段と、
前記三次元多重画像を平面上に投影して二次元表示画像を形成する二次元表示画像形成手段と、
前記二次元表示画像を表示する表示手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
A transmission / reception means for transmitting / receiving ultrasonic waves to / from a three-dimensional space including the heart and acquiring echo data in the three-dimensional space for each time phase;
Based on echo data in a three-dimensional space obtained for each time phase, reference point specifying means for specifying the ventricular center of gravity and annulus center of gravity of the heart,
While correcting the amount of movement of the entire heart due to the influence of other tissues between the time phases of the heart using the ventricular center of gravity point and the annulus center of gravity point specified for each time phase, for each time phase Element image forming means for forming a plurality of three-dimensional element images in time-series order on the heart based on echo data in the obtained three-dimensional space;
Multiple image forming means for forming a three-dimensional multiple image obtained by spatially multiplexing and synthesizing a plurality of three-dimensional element images in chronological order;
2D display image forming means for projecting the 3D multiple image onto a plane to form a 2D display image;
Display means for displaying the two-dimensional display image;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
請求項1記載の超音波診断装置であって、
前記要素画像形成手段は、前記三次元要素画像として、前記時相間における前記心臓の心腔の外形変化を表した三次元変化像を形成する、ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the element image forming unit forms a three-dimensional change image representing an outer shape change of the heart chamber between the time phases as the three-dimensional element image.
請求項2記載の超音波診断装置であって、
前記三次元変化像は、最新の時相の心腔の画像と、過去の時相の心腔の画像との相違部分である、ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2,
2. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the three-dimensional change image is a difference between a latest time phase heart chamber image and a past time phase heart chamber image.
請求項1記載の超音波診断装置であって、
前記要素画像形成手段は、前記三次元要素画像として、前記各時相に前記心臓の心腔の輪郭を表した三次元輪郭像を形成する、ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The ultrasonic diagnostic apparatus characterized in that the element image forming means forms a three-dimensional contour image representing the contour of the heart chamber of the heart at each time phase as the three-dimensional element image.
請求項4記載の超音波診断装置であって、
前記三次元輪郭像は、前記三次元空間に対応した複数のボクセルの中で、隣接するボクセルとして少なくとも一つの非心腔部ボクセルを有する心腔部ボクセルの集合である、ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 4,
The three-dimensional contour image is a set of heart chamber voxels having at least one non-cardiac chamber voxel as an adjacent voxel among a plurality of voxels corresponding to the three-dimensional space. Ultrasonic diagnostic equipment.
請求項1から5いずれか1項記載の超音波診断装置であって、
前記心臓の切断面を設定する切断面設定手段をさらに有し、
前記二次元表示画像は、前記三次元多重画像の前記切断面部分で構成される切断面画像を含む、ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 5,
A cutting plane setting means for setting the cutting plane of the heart;
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the two-dimensional display image includes a cut surface image formed by the cut surface portion of the three-dimensional multiplexed image.
請求項1から6いずれか1項記載の超音波診断装置であって、
前記二次元表示画像は、ボリュームレンダリング法を利用して前記三次元多重画像を平面上に投影して形成される、ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein:
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the two-dimensional display image is formed by projecting the three-dimensional multiplexed image onto a plane using a volume rendering method.
心臓左室を含む三次元空間に対して超音波を送受波して各時相毎に三次元空間内のエコーデータを取得する送受波手段と、
前記各時相毎に得られる三次元空間内のエコーデータに基づいて、前記心臓左室の心室重心点と弁輪部重心点を特定する基準点特定手段と、
前記心室重心点と弁輪部重心点を通る直線を複数の時相に亘って重ねることにより前記心臓左室についての時相間における移動量を補正しつつ、前記各時相毎に得られる三次元空間内のエコーデータに基づいて、前記心臓左室に関する時系列順の複数の三次元要素画像を形成する要素画像形成手段と、
前記時系列順の複数の三次元要素画像を空間的に多重合成して三次元多重画像を形成する多重画像形成手段と、
前記三次元多重画像を平面上に投影して二次元表示画像を形成する二次元表示画像形成手段と、
前記二次元表示画像を表示する表示手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
Wave transmitting / receiving means for transmitting and receiving ultrasonic waves to and from the three-dimensional space including the left ventricle and acquiring echo data in the three-dimensional space for each time phase;
Based on echo data in a three-dimensional space obtained for each time phase, a reference point specifying means for specifying a ventricular center of gravity and an annulus center of gravity of the left ventricle,
Three-dimensional obtained for each time phase while correcting the amount of movement between the time phases of the left ventricle by overlapping a straight line passing through the ventricular center of gravity and the annulus center of gravity over a plurality of time phases. Element image forming means for forming a plurality of three-dimensional element images in time-series order for the left ventricle based on echo data in space;
Multiple image forming means for spatially multiplexing and synthesizing a plurality of three-dimensional element images in chronological order to form a three-dimensional multiple image;
2D display image forming means for projecting the 3D multiple image onto a plane to form a 2D display image;
Display means for displaying the two-dimensional display image;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
請求項8記載の超音波診断装置であって、
前記三次元要素画像は、最新の時相の心臓左室の画像と、過去の時相の心臓左室の画像との相違部分である、ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 8, wherein
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3, wherein the three-dimensional element image is a difference between the latest temporal phase left ventricular image and a past temporal phase left ventricular image.
心臓左室を含む三次元空間に対して超音波を送受波して各時相毎に三次元空間内のエコーデータを取得する送受波手段と、
前記各時相毎に得られる三次元空間内のエコーデータに基づいて、前記心臓左室の心室重心点と弁輪部重心点を特定する基準点特定手段と、
前記各時相毎に得られる三次元空間内のエコーデータに基づいて、前記心臓左室に関する時系列順の複数の三次元要素画像を形成する要素画像形成手段と、
前記各時相毎に特定される心室重心点と弁輪部重心点を通る直線を拡張末期時の直線に重ねることにより前記心臓左室についての時相間における移動量を補正しつつ、前記時系列順の複数の三次元要素画像を空間的に多重合成して三次元多重画像を形成する多重画像形成手段と、
前記三次元多重画像を平面上に投影して二次元表示画像を形成する二次元表示画像形成手段と、
前記二次元表示画像を表示する表示手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
Wave transmitting / receiving means for transmitting and receiving ultrasonic waves to and from the three-dimensional space including the left ventricle and acquiring echo data in the three-dimensional space for each time phase;
Based on echo data in a three-dimensional space obtained for each time phase, a reference point specifying means for specifying a ventricular center of gravity and an annulus center of gravity of the left ventricle,
Element image forming means for forming a plurality of three-dimensional element images in time-series order with respect to the left ventricle based on echo data in a three-dimensional space obtained for each time phase;
While correcting the amount of movement between the time phases for the left ventricle by superimposing a straight line passing through the ventricular center of gravity point and the annulus center of gravity point specified for each time phase on the straight line at the end of diastole, the time series Multiple image forming means for spatially multiplexing and synthesizing a plurality of sequential three-dimensional element images to form a three-dimensional multiple image;
2D display image forming means for projecting the 3D multiple image onto a plane to form a 2D display image;
Display means for displaying the two-dimensional display image;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
請求項10記載の超音波診断装置であって、
前記三次元要素画像は、前記三次元空間に対応した複数のボクセルの中で、隣接するボクセルとして少なくとも一つの非心腔部ボクセルを有する心腔部ボクセルの集合である、ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 10, wherein
The three-dimensional element image is a set of heart chamber voxels having at least one non-cardiac chamber voxel as an adjacent voxel among a plurality of voxels corresponding to the three-dimensional space. Ultrasonic diagnostic equipment.
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