超聲波診斷裝置以及超聲波圖像處理裝置的製作方法

2023-04-26 10:54:31

專利名稱：超聲波診斷裝置以及超聲波圖像處理裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及超聲波診斷裝置以及超聲波圖像處理裝置。
背景技術：
超聲波診斷只需將超聲波探頭貼近體表的簡單操作即可通過實時顯示取得心臟 跳動或者胎兒活動的情況，並且因為安全性高，所以可以反覆進行檢查。另外，系統的規模 比X射線、CT、MRI等其它的診斷設備小，也可以容易地進行移動至床邊的檢查等，可以說是 一種簡便的診斷方法。在該超聲波診斷中使用的超聲波診斷裝置根據所具備的功能的種類 而各有不同，但是正在開發一種單手便可搬運的程度的小型超聲波診斷裝置，超聲波診斷 不像X射線等那樣受被照射的影響，可以在婦產科或家庭醫療等中使用。近年來，實現了可以三維地掃描超聲波並實時地收集三維圖像數據、生成三維圖 像或者任意斷面圖像並加以顯示的超聲波診斷裝置。另外，正在開發一種稱作三維追蹤的 技術。首先，該技術針對關於心臟的多個Mra斷面(典型地，「通過心臟內腔中心軸的2個 以上的斷面」)在左室的內外膜輸入初期輪廓(在初期時相的)，根據該輸入的初期輪廓構 成在初期時相的三維輪廓，使用圖案匹配等技術處理來對該三維輪廓經時地進行心肌的局 部部位的追蹤，根據追蹤結果計算心肌的移動向量或者應變(變形)等的壁運動信息，並定 量地評價心肌的壁運動(例如，參照專利文獻1)。而且，作為顯示通過該三維追蹤取得的 結果的方法，期望實現對ASE段(segment)等規定的每個段評價心臟功能。基於辨認性的 觀點，顯示三維追蹤結果的診斷圖像使用了 MI5R像和與其重疊的參數性成像(parametric imaging)，可以在規定的MPR斷面上觀察解析結果。但是，在通過以往的方法在MPR斷面上顯示三維地配置的各段時，存在由於MI3R斷 面的位置段邊界變複雜、各段和各MPR斷面的位置關係的理解變難的問題。例如，在通過自 動MPR設定或者手動將初期MPR斷面(典型地，A面、與A面正交的B面、與A面以及B面 正交的3個C面)設定為^hView和該正交斷面之後，當在該斷面上設定初期輪廓時，大多 數情況下，為了三維追蹤處理而設定的Apex點(頂點)不在初期MI5R斷面上，且3個C面 與段的分割等級不匹配。可以認為理由如下。即、設定初期MPR斷面時正在使用4chView和繞左室中心軸 與如hView正交的斷面所對應的圖像。但是，一般情況左室形狀呈半橢圓體這樣的形狀，但 是在長軸方向上幾乎都存在稍微彎曲的情況。因此，在三維追蹤處理等中將左室中心軸定 義為直線與現實的左室中心軸不是嚴格一致的。即、雖說是4chView，但不是可以唯一地定 義的，只不過是大概的位置。
當在這種大概的4chView和與其正交的斷面上定義用於三維追蹤的左室內膜面 以及外膜面的初期輪廓時，以往，輸入心基部位置或者心尖部位置的信息並用ACT法等提 取內膜面的輪廓，或在上述初期斷面上在跟蹤內膜面後進行所有三維的內膜面的提取等， 從而取得心內膜面。由此，可以對心內膜形狀假定規定的心肌厚度等來取得心外膜面。另 外，基於取得的心內膜面和初期的4chView位置，將左室心肌分割為規定的段。左室中心軸 可以定義為心基部的內膜輪廓(瓣環部輪廓)的中心(面積重心等)，心尖位置可以定義為 離上述心基部的中心最遠的心內膜位置。在將連結心尖位置和心基部的中心的線定義為中 心軸時，可以通過以初期MI5R斷面的心基部位置為基準繞上述左室中心軸分割成規定角度 而實現段分割。但是，在如上述那樣地形成的三維的心內膜面中的心尖位置並非必須是初期的 MPR斷面位置，反而幾乎都處於其它位置。這是由於為了設定和定義初期輪廓和段分割而使 用的初期的4chViewMPR斷面存在不包含在提取的內膜面中的心尖位置的情況。另外，對於初期的C面位置，將C面設定為，當觀察上述大概的如hView和正交斷 面時成為大概的Apical (頂點)、Mid (中間)、Base (底部)位置。但是，這樣設定的C面也 不能保證與上述段分割後的段位置正確匹配。而且，心臟在擴張末期與收縮末期之間發生縮短。因此，難以預先(在進行段分割 之前)優化C面的位置，以使其總是位於Apical、Mid、Base位置。在先技術文獻專利文獻1日本特開2003-175041號公報

發明內容
(發明要解決的問題)本發明是鑑於上述情況而完成的，其目的在於提供一種超聲波診斷裝置以及超 聲波圖像處理裝置，在與在Mra像上重疊顯示的段同時地顯示、觀察通過三維追蹤等取得 的解析結果的情況下，可以通過優化各MPR斷面的位置而容易地理解各段與各MPR斷面的 位置關係。(用於解決問題的方案)根據本發明的一個實施方式，提供一種超聲波診斷裝置，其特徵在於，包括信號取得單元，通過對包含被檢體心臟的至少一部分的三維區域在規定期間執行 超聲波掃描，在上述規定期間取得與上述三維區域有關的回波信號；體積數據生成單元，使用與上述三維區域有關的回波信號，生成在上述規定期間 的多個體積數據；設定單元，執行對上述多個體積數據中的與第1時相對應的體積數據設定至少一 個MPR斷面的位置的設定處理，並且與該設定處理聯動地對剩餘的體積數據設定與上述設 定的至少一個MPR斷面對應的MPR斷面的位置；分段處理單元，執行使用上述設定的至少一個Mra斷面將各上述體積數據所包含 的上述心臟的至少一部分分割為多個段的分段；追蹤處理單元，使用上述多個體積數據執行三維追蹤處理；以及優化單元，基於上述多個段的位置優化上述多個體積數據中的在規定時相設定的上述MPR斷面的位置，並且與該優化聯動地優化針對剩餘的體積數據的各個設定的各上述 MPR斷面的位置。根據本發明的一個實施方式，提供一種超聲波圖像處理裝置，其特徵在於，包括存儲單元，存儲通過對包含被檢體心臟的至少一部分的三維區域在規定期間執行 超聲波掃描來取得的、在上述規定期間的多個體積數據；設定單元，執行對上述多個體積數據中的與第1時相對應的體積數據設定至少一 個MPR斷面的位置的設定處理，並且與該設定處理聯動地對剩餘的體積數據設定與上述設 定的至少一個MPR斷面對應的MPR斷面的位置；分段處理單元，執行使用上述設定的至少一個Mra斷面將各上述體積數據所包含 的上述心臟的至少一部分分割為多個段的分段；追蹤處理單元，使用上述多個體積數據執行三維追蹤處理；以及優化單元，基於上述多個段的位置優化上述多個體積數據中的在規定的時相設定 的上述MPR斷面的位置，並且與該優化聯動地優化針對剩餘的體積數據的各個設定的各上 述MPR斷面的位置。(發明的效果) 根據以上說明，本發明可以實現提供一種超聲波診斷裝置以及超聲波圖像處理裝 置，在將通過三維追蹤等取得的解析結果與在Mra像上重疊顯示的段同時地顯示、觀察的 情況下，可以通過優化各MPR斷面的位置而容易地理解各段與各MPR斷面的位置關係。


圖1表示與本實施方式有關的超聲波診斷裝置1的結構框圖。圖2為表示根據本MPR斷面的優化功能的處理(MPR斷面的優化處理)的流程的 流程圖。圖3A、B為表示A斷面以及B斷面的位置從心尖位置偏離的例子的圖。圖4A、圖4B為用於說明在擴張末期設定的Cl斷面、C2斷面、C3斷面的各斷面的 位置在收縮末期從對應的各段偏離的情況的圖。圖5為表示MPR斷面位置的優化處理的流程的圖。圖6為表示優化處理後的A斷面、B斷面、B』斷面的各斷面的位置的例子的圖。圖7A、圖7B為表示在擴張末期、收縮末期的各時相的優化處理後的Cl斷面、C2斷 面、C3斷面的各斷面的位置的例子的圖。圖 8 為表示顯示 khView、2chView、3chView、Apical、Mid、Base 的所有的 MPR 圖 像的例子的圖。(符號說明)10...超聲波診斷裝置、12...超聲波探頭、13...輸入裝置、14...監視器、 21...超聲波發送單元、22...超聲波接收單元、23... B模式處理單元、24...都卜勒處理 單元、25...圖像生成單元、26...圖像存儲器、27...圖像合成單元、28...控制處理器、 29...內部存儲單元、30...接口單元
具體實施例方式根據本發明的一個實施方式的超聲波診斷裝置包括信號取得單元，通過對包含被檢體的心臟至少一部分的三維區域在規定期間執行 超聲波掃描，而在上述規定期間取得與上述三維區域有關的回波信號；體積數據生成單元，使用與上述三維區域有關的回波信號，生成在上述規定期間 的多個體積數據；設定單元，執行對上述多個體積數據中的與第1時相對應的體積數據設定至少一 個MPR斷面的位置的設定處理，並且與該設定處理聯動地對剩餘的體積數據設定與上述設 定的至少一個MPR斷面對應的MPR斷面的位置；分段處理單元，執行使用上述設定的至少一個Mra斷面將各上述體積數據所包含 的上述心臟的至少一部分分割為多個段的分段；追蹤處理單元，使用上述多個體積數據來執行三維追蹤處理；以及優化單元，基於上述多個段的位置優化上述多個體積數據中的在規定的時相設定 的上述MPR斷面的位置，並且與該優化聯動地優化針對剩餘的體積數據的各個設定的各上 述MPR斷面的位置。以下，依照

本發明的第1實施方式。注意，在以下說明中，針對具有大致 相同功能以及結構的結構要素附加同一符號，只在必要情況下進行重複說明。圖1表示與本實施方式有關的超聲波診斷裝置1的結構框圖。如圖1所示，本超 聲波診斷裝置11具備超聲波探頭12、輸入裝置13、監視器14、超聲波發送單元21、超聲波 接收單元22、B模式處理單元23、都卜勒處理單元24、圖像生成單元25、圖像存儲器26、圖 像合成單元27、控制處理器(CPU)觀、內部存儲單元四、接口單元30。以下，針對各個結構 要素的功能進行說明。超聲波探頭12根據來自超聲波發送接收單元21的驅動信號產生超聲波，並具有 將來自被檢體的反射波轉換為電信號的多個壓電振子、設置在該壓電振子上的匹配層、防 止從該壓電振子向後方傳播超聲波的背襯材料等。當從該超聲波探頭12向被檢體P發送超 聲波時，該發送超聲波在體內組織的聲阻抗的不連續面上逐次反射，並作為回波信號由超 聲波探頭12接收。該回波信號的振幅取決於在發生反射的不連續面上的聲阻抗的差。另 外，發送的超聲波脈衝在移動中的血流或心臟壁等的表面被反射時的回波，通過都卜勒效 果根據移動體的超聲波發送方向的速度分量接受頻率偏移。注意，本超聲波裝置具備的超聲波探頭12能夠對被檢體的三維區域進行超聲波 掃描。因此，超聲波探頭12具有使振子沿著該排列方向的正交方向機械地搖動、對三維區 域進行超聲波掃描的結構，或使用以二維地排列的二維振動元件通過電控制對三維區域進 行超聲波掃描的結構等。在採用前者的結構時，由於通過搖動電路(搖動機構)來進行被 檢體的三維掃描，因此，檢查者只需使探頭本體接觸被檢體就可以自動地取得多個二維斷 層像。根據控制的搖動速度也可以檢測斷面間的準確距離。另外，在採用後者的結構時，原 理上，可以以與以往的取得二維斷層像相同的時間對三維區域進行超聲波掃描。輸入裝置13與裝置本體連接，具有用於將來自操作者的各種指示、條件、關心區 域(ROI)的設定指示、各種圖像質量條件設定指示等輸入裝置本體11的各種開關、按鈕、軌 跡球、滑鼠、鍵盤等。例如，當操作者操作輸入裝置13的結束按鈕或FREE^按鈕時，結束超聲波的發送接收，該超聲波診斷裝置成為暫時停止狀態。另外，當操作者經由輸入裝置13 來指示Mra斷面的移動時，響應該指示而使Mra斷面移動。另外，輸入裝置13具有用於在 後述的MPR斷面的優化中使Cl、C2、C3的各斷面移動的用戶接口。監視器14根據來自圖像生成單元25的視頻信號，以規定形態顯示生物體內的形 態學的信息(通常的B模式圖像)、血流信息(平均速度圖像、方差圖像、功率圖像等)、寬 廣區域超聲波圖像、狹窄區域超聲波圖像、任意斷面超聲波圖像等。超聲波發送單元21具有未圖示的觸發發生電路、延遲電路以及脈衝發生電路等。 在脈衝發生電路中以規定的額定頻率fr Hz (周期l/fr秒)反覆產生用於形成發送超聲 波的額定脈衝。另外，在延遲電路中，對每個信道將超聲波會集成束狀並且確定發送指向性 所需要的延遲時間被提供給各額定脈衝。觸發發生電路以基於該額定脈衝的定時對探頭12 施加驅動脈衝。注意，超聲波發送單元21為了依照控制處理器觀的指示執行規定的掃描序列，具 有能夠瞬時變更發送頻率、發送驅動電壓等的功能。特別是關於發送驅動電壓的變更，是通 過能夠瞬間地切換該值的線性放大型的發送電路或者電切換多個電源單元的機構來實現。超聲波接收單元22具有未圖示的放大電路、A/D變換器、加法器等。在放大電路 中針對每個信道對經由探頭12取入的回波信號進行放大。在A/D變換器中提供對放大的 回波信號確定接收指向性所需要的延遲時間，隨後在加法器中進行相加處理。通過該相加 強調了來自與接收指向性對應的方向的回波信號的反射分量，根據接收指向性和發送指向 性形成超聲波發送接收的綜合性波束。B模式處理單元23從發送接收單元21中接收回波信號，實施對數放大，包絡線檢 波處理等，生成用亮度的明暗來表現信號強度的數據。該數據被發送至圖像生成單元25，作 為用亮度表示反射波的強度的B模式圖像在監視器14中加以顯示。都卜勒處理單元M根據從發送接收單元21接收的回波信號對速度信息進行頻率 解析，提取基於都卜勒效應的血流、組織或者造影劑回波分量，對多點取得平均速度、方差、 功率等的血流信息。一般情況下，圖像生成單元25將超聲波掃描的掃描線信號列轉換(掃描轉換scan convert)為由電視等代表的一般視頻格式的掃描線信號列，生成作為顯示圖像的超聲波診 斷圖像。另外，圖像生成單元25依照基於控制處理器觀的控制，執行依照後述的Mra斷面 的優化功能的處理(MPR斷面的優化處理)。圖像合成單元27將從圖像生成單元25或者圖像存儲器沈接收的圖像與各種參 數的文字信息或者尺度(scale)等一同合成，並作為視頻信號輸出至監視器14。控制處理器觀具有作為信息處理裝置(計算機)的功能，控制本超聲波診斷裝置 本體的動作。控制處理器觀從內部存儲單元四讀出用於實現後述的MPR斷面的優化功能 的專用程序和用於執行規定的掃描序列的控制程序，從而在自身具備的存儲上展開，執行 與各種處理有關的運算和控制等。內部存儲單元四存儲用於通過設定不同視角來收集多個體積數據的規定的掃 描序列、用於實現後述的MPR斷面的優化功能的專用程序、用於執行圖像生成和顯示處理 的控制程序、診斷信息(患者ID、醫師的檢查結果等)、診斷協議、發送接收條件、體部標記 (body mark)生成程序的其它數據組。另外，根據需要，也被使用在圖像存儲器沈中的圖像
9的存儲等。內部存儲單元四的數據也能夠經由接口單元30向外部周邊裝置傳送。接口單元30為與輸入裝置13、網絡、新的外部存儲裝置(未圖示)有關的接口。 通過該裝置取得的超聲波圖像等的數據或者解析結果等能夠通過接口單元30經由網絡傳 送至其它裝置。(MI3R斷面的優化功能)接著，針對本超聲波診斷裝置具有的Mra斷面的優化功能進行說明。本功能是例 如在進行心臟三維追蹤處理時，通過使在一個心跳以上的期間上的多個時相的體積數據中 的在基準時相(例如初期時相)中設定的Mra斷面能夠在任意定時相對由分段處理取得的 心壁的各段的位置進行調整，進行Mra斷面的優化的功能。圖2為表示依照本MPR斷面的優化功能的處理(MPR斷面的優化處理)的流程的 流程圖。依照圖2，針對在本Mra斷面的優化處理中執行的各步驟的內容進行說明。(患者信息的輸入、發送接收條件等的選擇步驟Si)經由操作單元33執行患者信息的輸入、發送接收條件(視角、焦點位置、發送電壓 等)、用於對包含被檢體的心臟的三維區域在規定期間上進行超聲波掃描的掃描序列等的 選擇(步驟Si)。輸入、選擇的各種信息、條件等被自動地存儲在存儲裝置四中。(在規定期間上的體積數據的收集步驟S2)接著，控制處理器觀將包含被檢體的心臟的三維區域作為被掃描區域，來執行實 時三維超聲波掃描(四維掃描)(步驟S2)。具體來講，對於例如與被檢體有關的心臟的所 期望的觀察部位，將某時刻ti作為基準(初期時相)，使用二維陣列探頭或者搖動探頭，對 包含心臟的三維區域進行超聲波掃描。通過該四維超聲波掃描，收集關於包含心臟的三維 區域的時間序列(至少一次心跳的量)的回波信號。注意，本步驟S2的四維掃描一般情況是與ECG等生物體信號同步地執行。另外， 在上述本步驟S2的說明中，將逐次反覆執行實時三維超聲波掃描的情況作為例子。與此相 對，也可以將心臟分割為多個子體積(sub volume)，與ECG等的生物體信號同步，並且對各 子體積進行超聲波掃描，從而取得關於各子體積的與各種心時相對應的數據，通過事後對 此進行合成取得每個時相的全體數據(fullvolume data)。在步驟S2中取得的各回波信號逐次經由超聲波接收單元22而被發送至B模式處 理單元23。B模式處理單元23執行對數放大處理以及包絡線檢波處理等，並生成用亮度表 現信號強度的圖像數據。(時間序列體積數據的生成步驟S3)圖像生成單元25針對生成的關於包含心臟的三維區域的時間序列的圖像數據， 通過執行從實際的空間坐標系(即、定義多個掃描斷面圖像數據的坐標系)向體積數據空 間坐標系的坐標轉換並進行插補處理，來重建時間序列的多個體積數據(步驟S3)。(MPR圖像的生成和顯示步驟S4)控制處理器28使用規定的斷面自動檢測方法，將A斷面、B斷面、Cl、C2、C3斷 面自動設定成與在心臟檢查中的基準斷面對應。作為斷面自動檢測方法，例如可以使用 基於在心臟檢查中的基準斷面的圖像圖案識別和圖案匹配的方法或者「IEEE Conference onComputer Vision and Pattern Recognition, vol. 2, ppl559_1565，，等中記載的方法。 圖像生成單元25使用體積數據，生成與在步驟S4中所檢測出的A斷面、B斷面、Cl、C2、C3斷面分別對應的MPR圖像。生成的MPR圖像在監視器14中以例如圖3所示的形態進行顯 示(步驟S4)。用戶可以一邊觀察顯示出的各MPR圖像，一邊判斷A斷面、B斷面、Cl、C2、 C3斷面各自是否與基準斷面一致。注意，所謂在心臟檢查中的基準斷面是符合所期望的規格或者基準的斷面，例如 通過心內腔中心軸的長軸斷面(長軸四腔斷面GchView)、長軸二腔斷面QchView)、長軸 三腔斷面(3chView)等)、與該長軸斷面正交的短軸斷面(SAXA、SAXM、SAXB)以及由這些斷 面規定的位置關係來定義的斷面。另外，假設A斷面、B斷面、Cl斷面、C2斷面、C3斷面的 位置是在與各時相對應的體積數據中設定的。(MPR斷面的調整步驟S5)接著，控制處理器28響應從輸入裝置13輸入的指示，調整MPR斷面的位置，以使 得Mra斷面與基準斷面一致(步驟S5)。即、用戶一邊觀察使用與規定時相(例如擴張末 期時相)對應的體積數據生成的體積繪製(volume rendering)圖像、MPR圖像，一邊經由 輸入裝置13輸入各MPR斷面的變更位置，以使得例如A斷面、B斷面、Cl、C2、C3斷面分別 成為作為基準斷面的如hView、2chView、SAXA, SAXM、SAXB。控制中央器處理器28使各MPR 斷面移動至從輸入裝置13輸入的變更位置。而且，圖像生成單元25生成與移動後的多個 MPR斷面對應的多個MPR圖像。生成的各MPR圖像在監視器14中以規定的形態進行顯示。(在MPR基準斷面中的初期輪廓的設定步驟S6)接著，控制處理器觀響應從輸入裝置13輸入的指示，在基準斷面(現在的 4chView以及2chView)上設定內膜面的初期輪廓。在該初期設定中，只要使用例如ACT法 等，就能夠對一個斷面實現3點輸入。但是，不僅限於此，也可以針對每個局部詳細地輸入。(三維內膜面的檢測步驟S7)接著，控制處理器觀將在步驟S6中設定的初期輪廓作為基準來提取三維內膜面。 提取算法沒有特別限定，可以是任意的方法。(追蹤點的確定、分段步驟S8)接著，控制處理器28對檢測出的三維內膜面進行段分割和追蹤點的配置(步驟劉。S卩、首先，控制處理器觀計算心基部的內膜輪廓(瓣環部輪廓)的面積重心，將此 定義為左室中心軸。注意，這種左室中心軸的定義只是一個例子。作為其它例子，也可以例 如將心基部的如hView和2chView的交點定義為左室中心軸。接著，控制處理器28計算離 心基部的中心最遠的心內膜位置，並定義為心尖位置。接著，控制處理器觀計算連結心基 部的中心與心尖位置的線，並定義為中心軸。此外，控制處理器28將^hView的心基部位 置設為ASE16段的kptal (中隔)和Lateral (橫向)的中心位置，通過以該中心位置為基 準繞左室中心軸以等角度分割各段，定義三維內膜面的所有段。另外，控制處理器觀可以 通過以心尖位置為中心朝心基部等間隔地配置點來對三維內膜面配置三維的追蹤點。注意，分段也可以以17段等別的分配容易地應對。在該時刻可以定義段的定義位 置與在MPR的A斷面、B斷面所顯示的khView、chView的位置關係。(三維追蹤處理以及各種解析步驟S9)接著，控制處理器28使用設定的追蹤點，通過以時間序列且三維地追蹤三維圖像 的散斑圖案來計算移動向量，使用移動向量來移動在初期時相的追蹤點，並檢測內膜(或 者也同時檢測外膜)的三維的運動。另外，控制處理器觀使用各幀的輪廓數據等，對變位或者應變等各種定量性的參數進行解析。注意，由於各追蹤點是要追蹤心肌的內膜面(外膜面)的三維的活動，因此各段也 以此為基準進行變形。一般，針對每個心周期反覆在擴張末期成為最大、在收縮末期成為最 小的變形。由此，先前定義的MPR斷面進而通過該變形而改變相對於顯示的段的位置。(MPR斷面位置的優化步驟S10)在進行本步驟SlO的優化之前的階段，例如圖3A、B所示那樣，A斷面以及B斷面 的位置有時沒有通過心尖位置。另外，在初期設定中設定初期輪廓，將B斷面調整到與A斷 面正交的位置，但此時成為段邊界位置附近。而且，一般，心臟在心周期之間產生被稱作縮短(shortening)的在長軸方向上的 伸縮。因此，段分割出的3個等級(Apical、Mid、Base)也發生變化，例如圖4A所示那樣在 初期時相(擴張末期)設定的Cl斷面、C2斷面、C3斷面的各斷面的位置有時如圖4B那樣 在收縮末期從對應的各段發生偏離。因此，控制處理器觀響應從輸入裝置13輸入的指示，或以規定的定時自動地執行 MPR斷面位置的優化處理(步驟S10)。圖5為表示MPR斷面位置的優化處理的流程的圖。首先，控制處理器28在通過心 基部點0點)與心尖點(1點)合計3點的平面上，使A斷面移動(步驟SlOa)。該移動可 以以從輸入裝置13輸入指示的定時進行，也可以使用在步驟S8中計算的心基部點與心尖 點，以規定的定時自動地進行。接著，控制處理器28在2chView的位置即在前壁與下壁的段的中心位置設定B斷 面(步驟SlOb)。具體來講，控制處理器觀在相對A斷面繞左室中心軸旋轉270°的位置 設定B斷面。另外，根據需要，也能夠在3chView位置設定B』斷面。在相關情況下，控制處 理器觀相對A斷面繞左室中心軸旋轉60°的位置設定B斷面。通過這樣的設定，例如圖6 所示那樣，可以優化A斷面、B斷面(或B』斷面)的位置，以使其分別通過對應的段，且在 心尖點相交。注意，為了減少心尖位置的抖動的目的，A斷面以及B斷面的優化更期望提取各時 相的心尖位置，並設定在方差成為最小的位置(移動中心)。另外，一般地，假定在心周期期間內心尖位置也發生移動。因此，在哪一個心時相 執行在本步驟中的A斷面以及B斷面的優化，所取得的結果有微妙的不同。在本實施方式 中，定義心尖位置的心時相沒有限制，但是假設在擴張末期、收縮末期或擴張期50%時刻等 進行A斷面以及B斷面的優化。但是，並不拘泥於該時相，也能夠在要顯示解析結果的時相 或者操作者選擇的任意時相進行Mra斷面的優化。作為這些情況的用戶接口，可以考慮例 如在ECG波形上，經由輸入裝置13選擇所期望的時相的方式，或者，經由輸入裝置13選擇 例如「擴張末期、收縮末期、擴張期」等的所期望的期間，並在選擇出的該期間的「50%時刻」 這樣的情況下輸入數值的方式等。接著，控制處理器觀在例如收縮末期的各等級的段中心位置上優化Cl斷面、C2 斷面、C3斷面(步驟SlOc)。具體來講，控制處理器觀在收縮末期時相的各等級(Apical、 Mid、Base)中，計算各段的中心位置，使Cl斷面、C2斷面、C3斷面分別移動，以使其包含計 算出的中心位置。而且，控制處理器觀也對與剩餘的時相對應的體積數據設定優化的A斷 面、B斷面、Cl斷面、C2斷面、C3斷面的位置。
注意，在各等級中包含各段的中心位置的面在詳細地計算時不是平面，而是曲面。 在將此作為平面來定義時，只要在各段的中心位置中選擇3點，計算含有選擇的三點的平 面就可以。另外，在如上所述地在收縮末期中設定基於以下理由。即、在收縮末期發生Base 位置超出段以外的情況。更加期望的是Cl斷面、C2斷面、C3斷面的各位置與心周期內的變 化對應地動態移動，但是存在實現裝置變得複雜的問題。因此，在本實施方式中，在心周期 之間Cl、C2、C3的各斷面持續捕捉相同的段很重要，基於該觀點將各斷面位置設定在收縮 末期的各等級的中心位置。通過這樣的設定，C1、C2、C3的各斷面如圖7A、圖7B所示，在擴 張末期、收縮末期的任一個時相都可以持續捕捉相同的段。但是，採用收縮末期只是一個例子。作為其他例子，也可以設定為通過例如在擴張 末期、與擴張期50%對應的規定時相等中，將C1、C2、C3各斷面再次設定在對應的各段等級 的中心，來取得在心時相整體上的平衡。但是，並不拘泥於該時相，也可以在要顯示解析結 果的時相或者在操作者選擇的任意時相進行MI5R斷面的優化。另外，也可以對於每個Cl、 C2、C3的各斷面選擇不同的時相，在該選擇的各時相上調整C1、C2、C3的各斷面的位置。在上述例子中，使C1、C2、C3的各斷面在所期望的時相自動地移動，以使其包含各 段的中心位置。但是，並不拘泥於該例子，例如，也可以通過經由輸入裝置13的拖放等手 動操作，使C1、C2、C3的各斷面移動到對應的各段內的任意位置。另外，也可以經由輸入裝 置13輸入例如「Cl斷面的上方移動」、「Cl斷面的下方移動」、「在設長軸方向的段的長度為 100 %時，在從段的最下方位置向上方30 %的位置設定Cl斷面(S卩、基於相對於段的比率的 設定)」等所期望的條件。控制處理器觀根據輸入的指示計算出應該移動的斷面的位置， 使Cl、C2、C3的各斷面移動，以使其通過計算出的位置。而且，在上述說明中，在步驟S9中的解析處理後執行本步驟的MPR斷面的優化。但 是，Mra斷面的優化的定時並不拘泥於此，例如可以是在步驟S8中的分段處理後，也可以在 分段處理後以及解析處理後的2個階段中實施。(在各時相的解析結果的顯示步驟Sll)控制處理器28在與優化的各MPR斷面對應的各MPR像中重疊地顯示在各心時相 的解析結果(步驟Sll)。(變形例)在上述實施方式中表示了將A斷面設SkhView的位置，將B斷面設為2chView或 3chView的位置，將C1、C2、C3的各斷面設為ApiCal、Mid、Base的位置的情況的例子。但是， 也可以通過MPR斷面的顯示方法，顯示khView、2chView、3chView、Apical、Mid、Base的所 有的MPR圖像，或顯示khView、2chView、3chView、和Apical、Mid、Base中的某一個或者與 2個C斷面對應的MPR像。注意，在圖8中例示了顯示khView、2chView、3chView、Apical、 Mid, Base的所有的MPR圖像的情況。(效果)根據上所述的結構，可以取得以下效果。根據本超聲波診斷裝置，可以使用心臟的一個心周期以上的三維圖像數據來進行 三維追蹤處理，在解析各種運動信息時，使用解析前的設定初期輪廓的各MPR斷面來進行 分段，將通過分段取得的各段的位置作為基準來再次調整各Mra斷面的位置。因此，可以簡單且迅速地對各斷面的位置進行優化，以使得例如對於A斷面、B斷面包含在提取了在內 膜面中的心尖位置，對於C1、C2、C3斷面在段分割後的段位置處正確地匹配，並且在擴張末 期、收縮末期的任一個時相都持續捕捉相同的段。另外，根據本超聲波診斷裝置，在觀察三維追蹤處理後的解析結果的Mra斷面中， 操作者不需要一邊觀看結果一邊針對每一個斷面調節Mra斷面位置。其結果，因此，在將通 過三維追蹤處理取得的各種運動信息的解析結果與Mra像重疊地顯示並加以觀察時，可以 在位置被優化的MPR像上迅速且簡單地重疊地顯示每個段的解析結果。注意，本發明不僅限於上述實施方式本身，還可以在實施階段在不脫離其宗旨的 範圍對結構要素進行變形並具體化。作為具體的變形例，例如存在以下情況。(1)根據本實施方式的各功能也可以通過對工作站等的計算機安裝執行該處理的 程序，並將這些程序在存儲器上展開而實現。此時，能夠使計算機執行該方法的程序也能夠 被存儲並分發到磁碟(軟盤(註冊商標)、硬碟等)、光碟(CD-R0M、DVD等)、半導體存儲器 等存儲介質。( 在上述實施方式中，例示了進行左室的分段的情況。但是，並不拘泥於該例，對 左室以外的三維追蹤處理當然也有效。(3)在上述實施方式中，在使用了超聲波診斷裝置的心臟的三維追蹤處理中，例示 了應用Mra斷面的優化的情況。但是，並不拘泥於使用了超聲波診斷裝置的心臟的三維追 蹤處理，例如在使用χ射線計算機斷層攝影裝置、磁共振成像裝置、χ射線診斷裝置等的其 它醫用圖像診斷裝置來進行心臟的三維追蹤處理的情況中，也能夠應用本MPR斷面的優化 功能。另外，通過在上述實施方式中公開的多個結構要素的恰當組合，可以形成各種發 明。例如，也可以從在實施方式中所示的全部結構要素中刪除幾個結構要素。而且，也可以 恰當組合在不同實施方式中的結構要素。雖然這裡描述了特定的實施方式，但是這些實施方式僅作為例子示出，不用於限 定本發明的範圍。實際上，此處表述的新穎方法和系統也可以體現為許多不同的其它形式， 而且在不背離本發明的精神的情況下，可以對本發明的方法和系統作各種省略、替換和變 更。隨附的權利要求要求以及其等同物旨在覆蓋落入本發明的範圍和精神內的所有形式和 變形。
權利要求
1.一種超聲波診斷裝置，其特徵在於，該超聲波診斷裝置包括信號取得單元，通過針對包含被檢體的心臟的至少一部分的三維區域在規定期間執行 超聲波掃描，在上述規定期間取得與上述三維區域有關的回波信號；體積數據生成單元，使用與上述三維區域有關的回波信號，生成在上述規定期間的多 個體積數據；設定單元，執行針對上述多個體積數據中的與第1時相對應的體積數據設定至少一個 MPR斷面的位置的設定處理，並且與該設定處理聯動地針對剩餘的體積數據設定與上述設 定的至少一個MPR斷面對應的MPR斷面的位置；分段處理單元，使用上述設定的至少一個MPR斷面，執行將各上述體積數據中所包含 的上述心臟的至少一部分分割為多個段的分段；追蹤處理單元，使用上述多個體積數據來執行三維追蹤處理；以及優化單元，基於上述多個段的位置，優化上述多個體積數據中的在規定的時相設定的 上述MPR斷面的位置，並且與該優化聯動地優化針對剩餘的體積數據的各個設定的各上述 MPR斷面的位置。
2.根據權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特徵在於上述優化單元針對上述多個體積數據中的與收縮末期時相對應的體積數據優化上述 MPR斷面的位置。
3.根據權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特徵在於上述優化單元針對上述多個體積數據中的與處於擴張末期和收縮末期之間的規定的 時相對應的體積數據優化上述MPR斷面的位置。
4.根據權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特徵在於在針對與上述第1時相對應的體積數據設定2個以上的MPR斷面的情況下，上述優化 單元優化在針對每個MPR斷面所選擇的時相設定的各MPR斷面的位置。
5.根據權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特徵在於在針對與上述第1時相對應的體積數據設定2個以上的MPR斷面的情況下，上述優化 單元優化在同一時相設定的各Mra斷面的位置。
6.根據權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特徵在於上述優化單元基於使用與上述規定的時相對應的體積數據來確定的心臟的結構特徵 點的位置優化上述設定的各MPR斷面的位置。
7.根據權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特徵在於該超聲波診斷裝置還包括輸入單元，該輸入單元用於通過手動操作輸入與上述規定的 時相對應的體積數據中的上述Mra斷面的變更位置，並且上述優化單元基於輸入的變更位置優化上述設定的MPR斷面的位置。
8.根據權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特徵在於該超聲波診斷裝置還包括輸入單元，該輸入單元用於基於相對於上述多個段的比率輸 入與上述規定的時相對應的體積數據中的上述MPR斷面的變更位置，並且上述優化單元基於輸入的變更位置優化上述設定的MPR斷面的位置。
9.根據權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特徵在於該超聲波診斷裝置還包括輸入單元，該輸入單元用於輸入與上述規定的時相對應的體積數據中的上述MPR斷面相對於上述多個段的上下移動，上述優化單元基於來自上述輸入單元的輸入優化上述設定的Mra斷面的位置。
10.一種超聲波圖像處理裝置，其特徵在於，該超聲波圖像處理裝置包括存儲單元，存儲通過針對包含被檢體的心臟的至少一部分的三維區域在規定期間執行 超聲波掃描而取得的、在上述規定期間的多個體積數據；設定單元，執行針對上述多個體積數據中的與第1時相對應的體積數據設定至少一個 MPR斷面的位置的設定處理，並且與該設定處理聯動地針對剩餘的體積數據設定與上述設 定的至少一個MPR斷面對應的MPR斷面的位置；分段處理單元，使用上述設定的至少一個MPR斷面，執行將各上述體積數據中所包含 的上述心臟的至少一部分分割為多個段的分段；追蹤處理單元，使用上述多個體積數據來執行三維追蹤處理；以及 優化單元，基於上述多個段的位置優化上述多個體積數據中的在規定時相設定的上述 MPR斷面的位置，並且與該優化聯動地優化針對剩餘的體積數據的各個設定的各上述MPR 斷面的位置。
11.根據權利要求10所述的超聲波圖像處理裝置，其特徵在於上述優化單元針對上述多個體積數據中的與收縮末期時相對應的體積數據優化上述 MPR斷面的位置。
12.根據權利要求10所述的超聲波圖像處理裝置，其特徵在於上述優化單元針對上述多個體積數據中的與處於擴張末期與收縮末期之間的規定的 時相對應的體積數據優化上述MPR斷面的位置。
13.根據權利要求10所述的超聲波圖像處理裝置，其特徵在於在針對與上述第1時相對應的體積數據設定2個以上的Mra斷面的情況下，上述優化 單元優化在針對各MPR斷面所選擇的時相設定的各MPR斷面的位置。
14.根據權利要求10所述的超聲波圖像處理裝置，其特徵在於在針對與上述第1時相對應的體積數據設定2個以上的MPR斷面的情況下，上述優化 單元優化在同一時相設定的各MPR斷面的位置。
15.根據權利要求10所述的超聲波圖像處理裝置，其特徵在於上述優化單元基於使用與上述規定的時相對應的體積數據來確定的心臟的結構特徵 點的位置優化上述設定的各MPR斷面的位置。
16.根據權利要求10所述的超聲波圖像處理裝置，其特徵在於該超聲波圖像處理裝置還包括輸入單元，該輸入單元用於通過手動操作輸入與上述規 定的時相對應的體積數據中的上述Mra斷面的變更位置，並且上述優化單元基於輸入的變更位置優化上述設定的MPR斷面的位置。
17.根據權利要求10所述的超聲波圖像處理裝置，其特徵在於該超聲波圖像處理裝置還包括輸入單元，該輸入單元用於基於相對於上述多個段的比 率輸入與上述規定的時相對應的體積數據中的上述MPR斷面的變更位置，並且 上述優化單元基於輸入的變更位置優化上述設定的MPR斷面的位置。
18.根據權利要求10所述的超聲波圖像處理裝置，其特徵在於該超聲波圖像處理裝置還包括輸入單元，該輸入單元用於輸入與上述規定的時相對應的體積數據中的上述Mra斷面相對於上述多個段的上下移動，並且上述優化單元基於來自上述輸入單元的輸入優化上述設定的Mra斷面的位置。
全文摘要
本發明提供一種超聲波診斷裝置以及超聲波圖像處理裝置，對通過三維追蹤等取得的解析結果與在MPR像上重疊顯示的段同時顯示和觀察時，可以通過優化各MPR斷面的位置，容易地理解各段與各MPR斷面的位置關係。該超聲波診斷裝置包括信號取得單元，在上述規定期間取得與上述三維區域有關的回波信號；體積數據生成單元，生成在上述規定期間的多個體積數據；設定單元，設定至少一個MPR斷面的位置，並且設定與上述設定的至少一個MPR斷面對應的MPR斷面的位置；分段處理單元，將各上述體積數據中所包含的上述心臟的至少一部分分割為多個段；追蹤處理單元，執行三維追蹤處理；以及優化單元，優化各上述MPR斷面的位置。
文檔編號G01S15/89GK102125443SQ20111000596
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月13日 優先權日2010年1月13日
發明者橋本新一 申請人:東芝醫療系統株式會社, 株式會社東芝