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JP2014113421A - Ultrasonic diagnostic apparatus and image processing program - Google Patents

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JP2014113421A JP2012271728A JP2012271728A JP2014113421A JP 2014113421 A JP2014113421 A JP 2014113421A JP 2012271728 A JP2012271728 A JP 2012271728A JP 2012271728 A JP2012271728 A JP 2012271728A JP 2014113421 A JP2014113421 A JP 2014113421A
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Abstract

【課題】磁場に歪みが生じている場合でも、超音波走査断面の位置を特定することができる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】超音波診断装置は、位置情報取得部と、決定部171と、画像相関処理部173と、変更部174とを備える。位置情報取得部は、超音波プローブ1の被検体に対する当接面の位置及び当接角度を位置情報として取得する。決定部171は、他種の医用画像診断装置が収集した3次元医用画像データから2次元医用画像データを生成する切断面であり、表示部に表示される超音波画像データの走査断面に対応する断面である対応断面を、位置情報に基づいて決定する。画像相関処理部173は、画像間の相関に基づいて、表示部に表示される超音波画像データに類似する類似断面を3次元医用画像データから探索する。変更部174は、類似断面の位置と対応断面の位置とが異なる場合、切断面を、対応断面から類似断面に変更する。
【選択図】図1
An ultrasonic diagnostic apparatus capable of specifying the position of an ultrasonic scanning section even when the magnetic field is distorted.
An ultrasonic diagnostic apparatus includes a position information acquisition unit, a determination unit 171, an image correlation processing unit 173, and a change unit 174. The position information acquisition unit acquires the position and contact angle of the contact surface of the ultrasonic probe 1 with respect to the subject as position information. The determination unit 171 is a cut surface that generates 2D medical image data from 3D medical image data collected by another type of medical image diagnostic apparatus, and corresponds to a scanning section of ultrasonic image data displayed on the display unit. A corresponding cross section, which is a cross section, is determined based on the position information. Based on the correlation between the images, the image correlation processing unit 173 searches the three-dimensional medical image data for a similar cross section similar to the ultrasound image data displayed on the display unit. When the position of the similar cross section is different from the position of the corresponding cross section, the changing unit 174 changes the cut surface from the corresponding cross section to the similar cross section.
[Selection] Figure 1

Description

本発明の実施形態は、超音波診断装置及び画像処理プログラムに関する。   Embodiments described herein relate generally to an ultrasonic diagnostic apparatus and an image processing program.

近年、超音波画像と、当該超音波画像と略同一断面の医用画像とを、リアルタイムで同時に表示させる機能を有する超音波診断装置が実用化されている。ここで、上記の医用画像は、例えば、X線CT(Computed Tomography)画像やMRI(Magnetic Resonance Imaging)画像である。かかる超音波診断装置は、X線CTボリュームデータやMRIボリュームデータの仮想空間と、超音波走査される被検体の実空間とを対応付けたうえで、超音波プローブの動きに同期して、超音波走査が行なわれた断面と略同一断面の断層像をX線CTボリュームデータやMRIボリュームデータから生成表示する。   In recent years, an ultrasonic diagnostic apparatus having a function of simultaneously displaying an ultrasonic image and a medical image having substantially the same cross section as the ultrasonic image in real time has been put into practical use. Here, the medical image is, for example, an X-ray CT (Computed Tomography) image or an MRI (Magnetic Resonance Imaging) image. Such an ultrasonic diagnostic apparatus associates a virtual space of X-ray CT volume data or MRI volume data with a real space of a subject to be ultrasonically scanned, and in synchronization with the movement of an ultrasonic probe, A tomographic image having substantially the same cross section as that subjected to the acoustic wave scanning is generated and displayed from X-ray CT volume data and MRI volume data.

超音波プローブの動きは、超音波診断装置の本体や本体の付近に磁気トランスミッターを設置し、超音波プローブに位置センサとして磁気センサを取り付けることで取得される超音波プローブの位置から特定される。しかし、磁気トランスミッターが発生する磁場空間は、被検体が横たわる金属製のベッド等の影響により歪みが生じる。磁場空間に歪みがある状態で取得される超音波プローブの位置は、実際の位置と異なる場合がある。   The movement of the ultrasonic probe is specified from the position of the ultrasonic probe acquired by installing a magnetic transmitter in the vicinity of the main body of the ultrasonic diagnostic apparatus and attaching a magnetic sensor as a position sensor to the ultrasonic probe. However, the magnetic field space generated by the magnetic transmitter is distorted by the influence of a metal bed or the like on which the subject lies. The position of the ultrasonic probe acquired in a state where the magnetic field space is distorted may be different from the actual position.

特開2007−195882号公報JP 2007-195882 A

本発明が解決しようとする課題は、磁場に歪みが生じている場合でも、超音波走査断面の位置を特定することができる超音波診断装置及び画像処理プログラムを提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus and an image processing program capable of specifying the position of an ultrasonic scanning section even when a magnetic field is distorted.

実施形態の超音波診断装置は、位置情報取得部と、決定部と、画像相関処理部と、変更部とを備える。位置情報取得部は、超音波プローブの被検体に対する当接面の位置及び当接角度を位置情報として取得する。決定部は、他種の医用画像診断装置が収集した3次元医用画像データから2次元医用画像データを生成する切断面であり、表示部に表示される超音波画像データの走査断面に対応する断面である対応断面を、前記位置情報に基づいて決定する。画像相関処理部は、画像間の相関に基づいて、前記表示部に表示される超音波画像データに類似する類似断面を前記3次元医用画像データから探索する。変更部は、前記類似断面の位置と前記対応断面の位置とが異なる場合、前記切断面を、前記対応断面から前記類似断面に変更する。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment includes a position information acquisition unit, a determination unit, an image correlation processing unit, and a change unit. The position information acquisition unit acquires the position and contact angle of the contact surface of the ultrasonic probe with respect to the subject as position information. The determining unit is a cut surface that generates 2D medical image data from 3D medical image data collected by another type of medical image diagnostic apparatus, and corresponds to a scanning cross section of ultrasonic image data displayed on the display unit. Is determined based on the position information. The image correlation processing unit searches the three-dimensional medical image data for a similar cross section similar to the ultrasound image data displayed on the display unit based on the correlation between images. The changing unit changes the cut surface from the corresponding cross section to the similar cross section when the position of the similar cross section is different from the position of the corresponding cross section.

図1は、本実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment. 図2は、図1に示す位置センサが取得する位置情報の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of position information acquired by the position sensor illustrated in FIG. 1. 図3は、図1に示す決定部が行なう処理の一例を示す図(1)である。FIG. 3 is a diagram (1) illustrating an example of processing performed by the determination unit illustrated in FIG. 図4は、図1に示す決定部が行なう処理の一例を示す図(2)である。FIG. 4 is a diagram (2) illustrating an example of a process performed by the determination unit illustrated in FIG. 図5は、磁場空間の歪みを説明するため図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the distortion of the magnetic field space. 図6は、図1に示す変更部を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the changing unit shown in FIG. 1. 図7は、図1に示す歪みセンサが取得する指標の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an index acquired by the strain sensor illustrated in FIG. 図8は、図1に示す領域限定部が行なう処理の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of processing performed by the area limiting unit shown in FIG. 図9は、図1に示す変更部が行なう第1追加処理を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for describing the first addition process performed by the changing unit illustrated in FIG. 1. 図10は、図1に示す変更部が行なう第2追加処理を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for describing the second addition process performed by the changing unit illustrated in FIG. 1. 図11は、本実施形態に係る超音波診断装置が処理の一例を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of processing performed by the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment.

以下、添付図面を参照して、超音波診断装置の実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of an ultrasonic diagnostic apparatus will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(実施形態)
まず、本実施形態に係る超音波診断装置の構成について説明する。図1は、本実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。図1に例示するように、第1の実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブ1と、モニタ2と、入力装置3と、位置センサ4と、トランスミッター5と、歪みセンサ6と、装置本体10とを有する。また、装置本体10は、ネットワーク100を介して外部装置7と接続される。
(Embodiment)
First, the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment. As illustrated in FIG. 1, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment includes an ultrasonic probe 1, a monitor 2, an input device 3, a position sensor 4, a transmitter 5, a strain sensor 6, And an apparatus main body 10. The apparatus body 10 is connected to the external apparatus 7 via the network 100.

超音波プローブ1は、複数の振動子を有し、これら複数の振動子は、後述する装置本体10が有する送受信部11から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。超音波プローブ1が有する振動子は、例えば、圧電振動子である。超音波プローブ1は、被検体Pからの反射波信号を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ1は、圧電振動子に設けられる整合層と、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有する。なお、超音波プローブ1は、装置本体10と着脱自在に接続される。   The ultrasonic probe 1 has a plurality of transducers, and the plurality of transducers generate ultrasonic waves based on a drive signal supplied from a transmission / reception unit 11 included in the apparatus main body 10 to be described later. The vibrator included in the ultrasonic probe 1 is, for example, a piezoelectric vibrator. The ultrasonic probe 1 receives a reflected wave signal from the subject P and converts it into an electrical signal. The ultrasonic probe 1 includes a matching layer provided in the piezoelectric vibrator, a backing material that prevents propagation of ultrasonic waves from the piezoelectric vibrator to the rear, and the like. The ultrasonic probe 1 is detachably connected to the apparatus main body 10.

超音波プローブ1から被検体Pに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Pの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ1が有する複数の圧電振動子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。   When ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic probe 1 to the subject P, the transmitted ultrasonic waves are reflected one after another at the discontinuous surface of the acoustic impedance in the body tissue of the subject P, and the ultrasonic probe is used as a reflected wave signal. 1 is received by a plurality of piezoelectric vibrators. The amplitude of the received reflected wave signal depends on the difference in acoustic impedance at the discontinuous surface where the ultrasonic wave is reflected. Note that the reflected wave signal when the transmitted ultrasonic pulse is reflected by the moving blood flow or the surface of the heart wall depends on the velocity component of the moving object in the ultrasonic transmission direction due to the Doppler effect. And undergoes a frequency shift.

例えば、本実施形態では、被検体Pの2次元走査用に、複数の圧電振動子が一列で配置された1Dアレイプローブが超音波プローブ1として装置本体10と接続される。例えば、超音波プローブ1としての1Dアレイプローブは、セクタ走査を行なうセクタプローブや、オフセットセクタ走査を行なうコンベックスプローブ、リニア走査を行なうリニアプローブ等である。   For example, in the present embodiment, a 1D array probe in which a plurality of piezoelectric vibrators are arranged in a row is connected to the apparatus main body 10 as an ultrasonic probe 1 for two-dimensional scanning of the subject P. For example, the 1D array probe as the ultrasonic probe 1 is a sector probe that performs sector scanning, a convex probe that performs offset sector scanning, a linear probe that performs linear scanning, or the like.

或いは、例えば、本実施形態では、被検体Pの3次元走査用に、メカニカル4Dプローブや2Dアレイプローブが超音波プローブ1として装置本体10と接続されても良い。メカニカル4Dプローブは、1Dアレイプローブのように一列で配列された複数の圧電振動子を用いて2次元走査が可能であるとともに、複数の圧電振動子を所定の角度(揺動角度)で揺動させることで3次元走査が可能である。また、2Dアレイプローブは、マトリックス状に配置された複数の圧電振動子により3次元走査が可能であるとともに、超音波を集束して送信することで2次元走査が可能である。   Alternatively, for example, in this embodiment, a mechanical 4D probe or a 2D array probe may be connected to the apparatus main body 10 as the ultrasonic probe 1 for three-dimensional scanning of the subject P. The mechanical 4D probe is capable of two-dimensional scanning using a plurality of piezoelectric vibrators arranged in a line like a 1D array probe, and swings the plurality of piezoelectric vibrators at a predetermined angle (swing angle). By doing so, three-dimensional scanning is possible. The 2D array probe can be three-dimensionally scanned by a plurality of piezoelectric vibrators arranged in a matrix and can be two-dimensionally scanned by focusing and transmitting ultrasonic waves.

位置センサ4及びトランスミッター5は、超音波プローブ1の位置情報を取得するための装置である。位置センサ4は、超音波プローブ1に取り付けられる磁気センサである。また、トランスミッター5は、任意の位置に配置され、自装置を中心として外側に向かって磁場を形成する装置である。本実施形態では、トランスミッター5は、装置本体10の近傍に設置される。なお、本実施形態は、トランスミッター5が装置本体10に取り付けられる場合であっても良い。   The position sensor 4 and the transmitter 5 are devices for acquiring position information of the ultrasonic probe 1. The position sensor 4 is a magnetic sensor attached to the ultrasonic probe 1. The transmitter 5 is a device that is arranged at an arbitrary position and forms a magnetic field toward the outside centering on the own device. In the present embodiment, the transmitter 5 is installed in the vicinity of the apparatus main body 10. In the present embodiment, the transmitter 5 may be attached to the apparatus main body 10.

位置センサ4は、トランスミッター5によって形成された3次元の磁場を検出する。そして、位置センサ4は、検出した磁場の情報に基づいて、トランスミッター5を原点とする空間における自装置の位置(座標)を算出し、算出結果から、超音波プローブ1の3次元位置情報を取得して、装置本体10に送信する。   The position sensor 4 detects a three-dimensional magnetic field formed by the transmitter 5. Then, the position sensor 4 calculates the position (coordinates) of its own device in the space with the transmitter 5 as the origin based on the detected magnetic field information, and acquires the three-dimensional position information of the ultrasonic probe 1 from the calculation result. Then, the data is transmitted to the apparatus main body 10.

図2は、図1に示す位置センサが取得する位置情報の一例を示す図である。例えば、位置センサ4は、自装置が超音波プローブ1に取り付けられている位置と、超音波プローブ1の各位置との相対的位置関係を示すオフセット情報を用いて、超音波プローブ1の3次元位置情報を取得する。上記の各位置は、例えば、図2の(A)に示すように、振動子配列面の中心に位置する点(図中の点aを参照)及び振動子配列面の両端に位置する点(図中の点b及び点cを参照)である。また、上記の各位置は、例えば、図2の(A)に示すように、超音波プローブ1の上端に位置する点(図中の点dを参照)である。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of position information acquired by the position sensor illustrated in FIG. 1. For example, the position sensor 4 uses the offset information indicating the relative positional relationship between the position where the device is attached to the ultrasonic probe 1 and each position of the ultrasonic probe 1 to use the three-dimensional information of the ultrasonic probe 1. Get location information. For example, as shown in FIG. 2A, each of the above positions includes a point located at the center of the transducer array surface (see point a in the figure) and points located at both ends of the transducer array surface ( (Refer to point b and point c in the figure). Moreover, each said position is a point (refer the point d in a figure) located in the upper end of the ultrasonic probe 1, as shown to (A) of FIG. 2, for example.

位置センサ4は、自装置の位置及びオフセット情報から、トランスミッター5を原点とする空間における「点a〜点d」の座標を取得する。ここで、振動子配列面は、超音波プローブ1が被検体Pに当接される当接面に対応する。位置センサ4は、「点a〜点c」の座標から、図2の(B)に示すように、超音波プローブ1の被検体Pに対する当接面の位置を取得することができる。また、位置センサ4は、「点a〜点c」の座標及び「点d」の座標から、超音波プローブ1が傾いている角度を取得することができる。ここで、超音波プローブ1が被検体Pに当接されている場合、超音波プローブ1が傾いている角度は、図2の(C)に示すように、超音波プローブ1の被検体Pに対する当接角度となる。換言すると、当接角度は、超音波プローブ1が行なっている超音波走査の走査方向となる。このように、図1に示す位置センサ4は、磁場を検出して、超音波プローブ1の被検体Pに対する当接面の位置及び当接角度を位置情報として取得する。すなわち、位置センサ4は、「位置情報取得部」として機能する。なお、本実施形態は、「位置情報取得部」として機能可能であれば、任意の種類のセンサを用いても良い。例えば、本実施形態は、追跡対象を追跡可能なカメラを「位置情報取得部」として用いる場合であっても良い。   The position sensor 4 acquires the coordinates of “point a to point d” in the space having the transmitter 5 as the origin from the position and offset information of the own device. Here, the transducer array surface corresponds to a contact surface on which the ultrasonic probe 1 is in contact with the subject P. The position sensor 4 can acquire the position of the contact surface of the ultrasonic probe 1 with respect to the subject P from the coordinates of “point a to point c” as shown in FIG. Further, the position sensor 4 can acquire the angle at which the ultrasonic probe 1 is inclined from the coordinates of “point a to point c” and the coordinates of “point d”. Here, when the ultrasound probe 1 is in contact with the subject P, the angle at which the ultrasound probe 1 is tilted is determined with respect to the subject P of the ultrasound probe 1 as shown in FIG. The contact angle. In other words, the contact angle is the scanning direction of ultrasonic scanning performed by the ultrasonic probe 1. As described above, the position sensor 4 shown in FIG. 1 detects the magnetic field, and acquires the position and contact angle of the contact surface of the ultrasonic probe 1 with respect to the subject P as position information. That is, the position sensor 4 functions as a “position information acquisition unit”. In the present embodiment, any type of sensor may be used as long as it can function as a “position information acquisition unit”. For example, this embodiment may be a case where a camera capable of tracking a tracking target is used as the “position information acquisition unit”.

歪みセンサ6は、超音波プローブ1が位置する空間の磁場の歪みの程度を示す指標を取得する。すなわち、歪みセンサ6は、「指標取得部」として機能する。そして、歪みセンサ6は、取得した指標を装置本体10に送信する。なお、歪みセンサ6が取得する指標については、後に詳述する。   The strain sensor 6 acquires an index indicating the degree of distortion of the magnetic field in the space where the ultrasonic probe 1 is located. That is, the strain sensor 6 functions as an “index acquisition unit”. Then, the strain sensor 6 transmits the acquired index to the apparatus main body 10. The index acquired by the strain sensor 6 will be described in detail later.

入力装置3は、後述するインターフェース部19を介して装置本体10と接続される。入力装置3は、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボール等を有する。入力装置3は、超音波診断装置の操作者からの各種設定要求を受け付け、受け付けた各種設定要求を装置本体10に転送する。   The input device 3 is connected to the device main body 10 via an interface unit 19 described later. The input device 3 includes a mouse, a keyboard, a button, a panel switch, a touch command screen, a foot switch, a trackball, and the like. The input device 3 accepts various setting requests from the operator of the ultrasonic diagnostic apparatus and transfers the accepted various setting requests to the apparatus main body 10.

モニタ2は、超音波診断装置の操作者が入力装置3を用いて各種設定要求を入力するためのGUI(Graphical User Interface)を表示したり、装置本体10において生成された超音波画像データ等を表示したりする。   The monitor 2 displays a GUI (Graphical User Interface) for an operator of the ultrasonic diagnostic apparatus to input various setting requests using the input device 3, and displays ultrasonic image data generated in the apparatus main body 10. Or display.

外部装置7は、後述するインターフェース部19を介して装置本体10と接続される装置である。例えば、外部装置7は、各種の医用画像のデータを管理するシステムであるPACS(Picture Archiving and Communication System)のデータベースや、医用画像データが添付された電子カルテを管理する電子カルテシステムのデータベース等である。或いは、外部装置7は、例えば、X線CT(Computed Tomography)装置、MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置等、本実施形態に係る超音波診断装置以外の各種医用画像診断装置である。   The external device 7 is a device connected to the device main body 10 via an interface unit 19 described later. For example, the external device 7 is a database of a PACS (Picture Archiving and Communication System) that is a system for managing various types of medical image data, a database of an electronic medical record system that manages an electronic medical record attached with medical image data, or the like. is there. Alternatively, the external device 7 is various medical image diagnostic apparatuses other than the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment, such as an X-ray CT (Computed Tomography) apparatus and an MRI (Magnetic Resonance Imaging) apparatus.

本実施形態に係る装置本体10は、DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)に則った画像フォーマットに統一された各種医用画像のデータを、インターフェース部19を介して外部装置7から取得することができる。例えば、装置本体10は、後述するインターフェース部19を介して、自装置で生成した超音波画像データの比較対象となる参照用のボリュームデータを、外部装置7から取得する。ここで、参照用のボリュームデータは、超音波診断装置以外の他種医用画像診断装置により撮像されたボリュームデータ(3次元医用画像データ)である。   The apparatus main body 10 according to the present embodiment can acquire various medical image data unified in an image format conforming to DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) from the external apparatus 7 via the interface unit 19. . For example, the apparatus main body 10 acquires reference volume data to be compared with ultrasonic image data generated by the own apparatus from the external apparatus 7 via the interface unit 19 described later. Here, the reference volume data is volume data (three-dimensional medical image data) captured by another type of medical image diagnostic apparatus other than the ultrasonic diagnostic apparatus.

装置本体10は、超音波プローブ1が受信した反射波信号に基づいて超音波画像データを生成する装置である。図1に示す装置本体10は、2次元の反射波信号に基づいて2次元の超音波画像データを生成可能であり、3次元の反射波信号に基づいて3次元の超音波画像データを生成可能な装置である。ただし、本実施形態は、装置本体10が、2次元データ専用の装置である場合であっても適用可能である。   The apparatus main body 10 is an apparatus that generates ultrasonic image data based on a reflected wave signal received by the ultrasonic probe 1. The apparatus main body 10 shown in FIG. 1 can generate two-dimensional ultrasound image data based on a two-dimensional reflected wave signal, and can generate three-dimensional ultrasound image data based on a three-dimensional reflected wave signal. Device. However, this embodiment is applicable even when the apparatus main body 10 is an apparatus dedicated to two-dimensional data.

装置本体10は、図1に示すように、送受信部11と、Bモード処理部12と、ドプラ処理部13と、画像生成部14と、画像メモリ15と、内部記憶部16と、画像処理部17と、制御部18と、インターフェース部19とを有する。   As shown in FIG. 1, the apparatus body 10 includes a transmission / reception unit 11, a B-mode processing unit 12, a Doppler processing unit 13, an image generation unit 14, an image memory 15, an internal storage unit 16, and an image processing unit. 17, a control unit 18, and an interface unit 19.

送受信部11は、後述する制御部18の指示に基づいて、超音波プローブ1が行なう超音波送受信を制御する。送受信部11は、パルス発生器、送信遅延部、パルサ等を有し、超音波プローブ1に駆動信号を供給する。パルス発生器は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。また、送信遅延部は、超音波プローブ1から発生される超音波をビーム状に集束し、かつ送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルス発生器が発生する各レートパルスに対し与える。また、パルサは、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ1に駆動信号(駆動パルス)を印加する。送信遅延部は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面から送信される超音波の送信方向を任意に調整する。   The transmission / reception unit 11 controls ultrasonic transmission / reception performed by the ultrasonic probe 1 based on an instruction from the control unit 18 described later. The transmission / reception unit 11 includes a pulse generator, a transmission delay unit, a pulser, and the like, and supplies a drive signal to the ultrasonic probe 1. The pulse generator repeatedly generates rate pulses for forming transmission ultrasonic waves at a predetermined rate frequency. The transmission delay unit generates a delay time for each piezoelectric vibrator necessary for focusing the ultrasonic wave generated from the ultrasonic probe 1 into a beam and determining transmission directivity. Give for each rate pulse. The pulser applies a drive signal (drive pulse) to the ultrasonic probe 1 at a timing based on the rate pulse. The transmission delay unit arbitrarily adjusts the transmission direction of the ultrasonic wave transmitted from the piezoelectric vibrator surface by changing the delay time given to each rate pulse.

なお、送受信部11は、後述する制御部18の指示に基づいて、所定のスキャンシーケンスを実行するために、送信周波数、送信駆動電圧等を瞬時に変更可能な機能を有している。特に、送信駆動電圧の変更は、瞬間にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信回路、又は、複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。   The transmission / reception unit 11 has a function capable of instantaneously changing a transmission frequency, a transmission drive voltage, and the like in order to execute a predetermined scan sequence based on an instruction from the control unit 18 described later. In particular, the change of the transmission drive voltage is realized by a linear amplifier type transmission circuit capable of instantaneously switching the value or a mechanism for electrically switching a plurality of power supply units.

また、送受信部11は、プリアンプ、A/D(Analog/Digital)変換器、受信遅延部、加算器等を有し、超音波プローブ1が受信した反射波信号に対して各種処理を行って反射波データを生成する。プリアンプは、反射波信号をチャネル毎に増幅する。A/D変換器は、増幅された反射波信号をA/D変換する。受信遅延部は、受信指向性を決定するために必要な遅延時間を与える。加算器は、受信遅延部によって処理された反射波信号の加算処理を行なって反射波データを生成する。加算器の加算処理により、反射波信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。   The transmission / reception unit 11 includes a preamplifier, an A / D (Analog / Digital) converter, a reception delay unit, an adder, and the like. The transmission / reception unit 11 performs various processing on the reflected wave signal received by the ultrasonic probe 1 and reflects it. Generate wave data. The preamplifier amplifies the reflected wave signal for each channel. The A / D converter A / D converts the amplified reflected wave signal. The reception delay unit gives a delay time necessary for determining the reception directivity. The adder performs an addition process on the reflected wave signal processed by the reception delay unit to generate reflected wave data. By the addition processing of the adder, the reflection component from the direction corresponding to the reception directivity of the reflected wave signal is emphasized, and a comprehensive beam for ultrasonic transmission / reception is formed by the reception directivity and the transmission directivity.

送受信部11は、被検体Pを2次元走査する場合、超音波プローブ1から2次元の超音波ビームを送信させる。そして、送受信部11は、超音波プローブ1が受信した2次元の反射波信号から2次元の反射波データを生成する。また、送受信部11は、被検体Pを3次元走査する場合、超音波プローブ1から3次元の超音波ビームを送信させる。そして、送受信部11は、超音波プローブ1が受信した3次元の反射波信号から3次元の反射波データを生成する。   The transmitter / receiver 11 transmits a two-dimensional ultrasonic beam from the ultrasonic probe 1 when the subject P is two-dimensionally scanned. Then, the transmission / reception unit 11 generates two-dimensional reflected wave data from the two-dimensional reflected wave signal received by the ultrasonic probe 1. In addition, when the subject P is three-dimensionally scanned, the transmission / reception unit 11 transmits a three-dimensional ultrasonic beam from the ultrasonic probe 1. Then, the transmission / reception unit 11 generates three-dimensional reflected wave data from the three-dimensional reflected wave signal received by the ultrasonic probe 1.

なお、送受信部11からの出力信号の形態は、RF(Radio Frequency)信号と呼ばれる位相情報が含まれる信号である場合や、包絡線検波処理後の振幅情報である場合等、種々の形態が選択可能である。   The form of the output signal from the transmission / reception unit 11 can be selected from various forms such as a signal including phase information called an RF (Radio Frequency) signal or amplitude information after envelope detection processing. Is possible.

Bモード処理部12及びドプラ処理部13は、送受信部11が反射波信号から生成した反射波データに対して、各種の信号処理を行なう信号処理部である。Bモード処理部12は、送受信部11から反射波データを受信し、対数増幅、包絡線検波処理等を行なって、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ(Bモードデータ)を生成する。また、ドプラ処理部13は、送受信部11から受信した反射波データから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による速度、分散、パワー等の移動体情報を多点について抽出したデータ(ドプラデータ)を生成する。ここで、移動体とは、例えば、血流や、心壁等の組織、造影剤である。   The B-mode processing unit 12 and the Doppler processing unit 13 are signal processing units that perform various types of signal processing on the reflected wave data generated from the reflected wave signal by the transmission / reception unit 11. The B-mode processing unit 12 receives the reflected wave data from the transmission / reception unit 11, performs logarithmic amplification, envelope detection processing, and the like, and generates data (B-mode data) in which the signal intensity is expressed by brightness. . Further, the Doppler processing unit 13 performs frequency analysis on velocity information from the reflected wave data received from the transmission / reception unit 11 and extracts data (Doppler data) obtained by extracting moving body information such as velocity, dispersion, and power due to the Doppler effect at multiple points. Generate. Here, the moving body is, for example, a blood flow, a tissue such as a heart wall, or a contrast agent.

なお、図1に例示するBモード処理部12及びドプラ処理部13は、2次元の反射波データ及び3次元の反射波データの両方について処理可能である。すなわち、Bモード処理部12は、2次元の反射波データから2次元のBモードデータを生成し、3次元の反射波データから3次元のBモードデータを生成する。また、ドプラ処理部13は、2次元の反射波データから2次元のドプラデータを生成し、3次元の反射波データから3次元のドプラデータを生成する。   Note that the B-mode processing unit 12 and the Doppler processing unit 13 illustrated in FIG. 1 can process both two-dimensional reflected wave data and three-dimensional reflected wave data. That is, the B-mode processing unit 12 generates two-dimensional B-mode data from the two-dimensional reflected wave data, and generates three-dimensional B-mode data from the three-dimensional reflected wave data. The Doppler processing unit 13 generates two-dimensional Doppler data from the two-dimensional reflected wave data, and generates three-dimensional Doppler data from the three-dimensional reflected wave data.

画像生成部14は、Bモード処理部12及びドプラ処理部13が生成したデータから超音波画像データを生成する。すなわち、画像生成部14は、Bモード処理部12が生成した2次元のBモードデータから反射波の強度を輝度で表した2次元Bモード画像データを生成する。また、画像生成部14は、ドプラ処理部13が生成した2次元のドプラデータから移動体情報を表す2次元ドプラ画像データを生成する。2次元ドプラ画像データは、速度画像データ、分散画像データ、パワー画像データ、又は、これらを組み合わせた画像データである。   The image generation unit 14 generates ultrasonic image data from the data generated by the B mode processing unit 12 and the Doppler processing unit 13. That is, the image generation unit 14 generates two-dimensional B-mode image data in which the intensity of the reflected wave is expressed by luminance from the two-dimensional B-mode data generated by the B-mode processing unit 12. Further, the image generation unit 14 generates two-dimensional Doppler image data representing moving body information from the two-dimensional Doppler data generated by the Doppler processing unit 13. The two-dimensional Doppler image data is velocity image data, distributed image data, power image data, or image data obtained by combining these.

ここで、画像生成部14は、一般的には、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換(スキャンコンバート)し、表示用の超音波画像データを生成する。具体的には、画像生成部14は、超音波プローブ1による超音波の走査形態に応じて座標変換を行なうことで、表示用の超音波画像データを生成する。また、画像生成部14は、スキャンコンバート以外に種々の画像処理として、例えば、スキャンコンバート後の複数の画像フレームを用いて、輝度の平均値画像を再生成する画像処理(平滑化処理)や、画像内で微分フィルタを用いる画像処理(エッジ強調処理)等を行なう。また、画像生成部14は、超音波画像データに、付帯情報(種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディマーク等)を合成する。   Here, the image generation unit 14 generally converts (scan converts) a scanning line signal sequence of ultrasonic scanning into a scanning line signal sequence of a video format represented by a television or the like, and displays ultrasonic waves for display. Generate image data. Specifically, the image generation unit 14 generates ultrasonic image data for display by performing coordinate conversion in accordance with the ultrasonic scanning mode of the ultrasonic probe 1. In addition to the scan conversion, the image generation unit 14 performs various image processing, such as image processing (smoothing processing) for regenerating an average luminance image using a plurality of image frames after scan conversion, Image processing (edge enhancement processing) using a differential filter is performed in the image. Further, the image generation unit 14 synthesizes incidental information (character information of various parameters, scales, body marks, etc.) with the ultrasonic image data.

すなわち、Bモードデータ及びドプラデータは、スキャンコンバート処理前の超音波画像データであり、画像生成部14が生成するデータは、スキャンコンバート処理後の表示用の超音波画像データである。なお、Bモードデータ及びドプラデータは、生データ(Raw Data)とも呼ばれる。画像生成部14は、スキャンコンバート処理前の2次元超音波画像データである「2次元Bモードデータや2次元ドプラデータ」から、表示用の2次元超音波画像データである「2次元のBモード画像データや2次元ドプラ画像データ」を生成する。   That is, the B-mode data and Doppler data are ultrasonic image data before the scan conversion process, and the data generated by the image generation unit 14 is display ultrasonic image data after the scan conversion process. The B-mode data and the Doppler data are also called raw data (Raw Data). The image generation unit 14 generates “two-dimensional B-mode” that is two-dimensional ultrasonic image data for display from “two-dimensional B-mode data or two-dimensional Doppler data” that is two-dimensional ultrasonic image data before scan conversion processing. Image data and 2D Doppler image data "are generated.

更に、画像生成部14は、Bモード処理部12が生成した3次元のBモードデータに対して座標変換を行なうことで、3次元Bモード画像データを生成する。また、画像生成部14は、ドプラ処理部13が生成した3次元のドプラデータに対して座標変換を行なうことで、3次元ドプラ画像データを生成する。画像生成部14は、「3次元のBモード画像データや3次元ドプラ画像データ」を「3次元超音波画像データ」として生成する。   Further, the image generation unit 14 generates three-dimensional B-mode image data by performing coordinate conversion on the three-dimensional B-mode data generated by the B-mode processing unit 12. Further, the image generation unit 14 generates three-dimensional Doppler image data by performing coordinate conversion on the three-dimensional Doppler data generated by the Doppler processing unit 13. The image generation unit 14 generates “3D B-mode image data or 3D Doppler image data” as “3D ultrasound image data”.

更に、画像生成部14は、ボリュームデータをモニタ2にて表示するための各種2次元画像データを生成するために、ボリュームデータに対してレンダリング処理を行なう。画像生成部14が行なうレンダリング処理としては、例えば、断面再構成法(MPR:Multi Planer Reconstruction)を行なってボリュームデータからMPR画像データを生成する処理がある。また、画像生成部14が行なうレンダリング処理としては、例えば、3次元の情報を反映した2次元画像データを生成するボリュームレンダリング(VR:Volume Rendering)処理がある。   Further, the image generation unit 14 performs a rendering process on the volume data in order to generate various two-dimensional image data for displaying the volume data on the monitor 2. The rendering process performed by the image generation unit 14 includes, for example, a process of generating MPR image data from volume data by performing a multi-planar reconstruction (MPR). The rendering processing performed by the image generation unit 14 includes, for example, volume rendering (VR) processing that generates two-dimensional image data reflecting three-dimensional information.

更に、画像生成部14は、他の医用画像診断装置が撮像した3次元医用画像データに対して、上記のレンダリング処理を行なうことができる。かかる3次元医用画像データは、X線CT装置により撮像された3次元のX線CT画像データや、MRI装置により撮像された3次元のMRI画像データである。   Furthermore, the image generation unit 14 can perform the above-described rendering processing on the three-dimensional medical image data captured by another medical image diagnostic apparatus. Such three-dimensional medical image data is three-dimensional X-ray CT image data captured by an X-ray CT apparatus or three-dimensional MRI image data captured by an MRI apparatus.

画像メモリ15は、画像生成部14が生成した表示用の画像データを記憶するメモリである。また、画像メモリ15は、Bモード処理部12やドプラ処理部13が生成したデータを記憶することも可能である。画像メモリ15が記憶するBモードデータやドプラデータは、例えば、診断の後に操作者が呼び出すことが可能となっており、画像生成部14を経由して表示用の超音波画像データとなる。   The image memory 15 is a memory for storing image data for display generated by the image generation unit 14. The image memory 15 can also store data generated by the B-mode processing unit 12 and the Doppler processing unit 13. The B-mode data and Doppler data stored in the image memory 15 can be called by an operator after diagnosis, for example, and become ultrasonic image data for display via the image generation unit 14.

内部記憶部16は、超音波送受信、画像処理及び表示処理を行なうための制御プログラムや、診断情報(例えば、患者ID、医師の所見等)や、診断プロトコルや各種ボディマーク等の各種データを記憶する。また、内部記憶部16は、必要に応じて、画像メモリ15が記憶する画像データの保管等にも使用される。また、内部記憶部16が記憶するデータは、後述するインターフェース部19を経由して、外部装置7へ転送可能である。   The internal storage unit 16 stores a control program for performing ultrasonic transmission / reception, image processing and display processing, diagnostic information (for example, patient ID, doctor's findings, etc.), various data such as a diagnostic protocol and various body marks. To do. The internal storage unit 16 is also used for storing image data stored in the image memory 15 as necessary. Data stored in the internal storage unit 16 can be transferred to the external device 7 via an interface unit 19 described later.

画像処理部17は、「同期表示機能」を実現するために、超音波診断装置の搭載される処理部である。ここで、「同期表示機能」とは、2次元の超音波画像データを生成するために行なわれた走査断面と略同一断面の2次元医用画像データを、他種の医用画像診断装置が収集した3次元医用画像データから画像生成部14に生成させて、モニタ2に表示させる機能である。「同期表示機能」では、走査断面の変更に伴って、略リアルタイムで略同一断面の超音波画像データと2次元医用画像データとが生成表示される。かかる処理を行なうために、図画像処理部17は、図1に示すように、決定部171と、領域限定部172と、画像相関処理部173と、変更部174とを有する。なお、画像処理部17が実行する処理については、後に詳述する。   The image processing unit 17 is a processing unit on which an ultrasonic diagnostic apparatus is mounted in order to realize the “synchronous display function”. Here, the “synchronous display function” means that another type of medical image diagnostic apparatus collects two-dimensional medical image data having substantially the same cross section as a scanning cross section performed to generate two-dimensional ultrasonic image data. This is a function for causing the image generation unit 14 to generate the three-dimensional medical image data and display it on the monitor 2. The “synchronous display function” generates and displays ultrasonic image data and two-dimensional medical image data of substantially the same cross section in substantially real time as the scanning cross section is changed. In order to perform such processing, the graphic image processing unit 17 includes a determining unit 171, a region limiting unit 172, an image correlation processing unit 173, and a changing unit 174, as shown in FIG. 1. The processing executed by the image processing unit 17 will be described in detail later.

制御部18は、超音波診断装置の処理全体を制御する。具体的には、制御部18は、入力装置3を介して操作者から入力された各種設定要求や、内部記憶部16から読込んだ各種制御プログラム及び各種データに基づき、送受信部11、Bモード処理部12、ドプラ処理部13、画像生成部14及び画像処理部17の処理を制御する。また、制御部18は、画像メモリ15や内部記憶部16が記憶する表示用の画像データをモニタ2にて表示するように制御する。また、制御部18は、操作者から入力装置3を介して受け付けた医用画像データが外部装置7からネットワーク100及びインターフェース部19を介して内部記憶部16に転送されるように制御する。   The control unit 18 controls the entire processing of the ultrasonic diagnostic apparatus. Specifically, the control unit 18 is based on various setting requests input from the operator via the input device 3 and various control programs and various data read from the internal storage unit 16. Controls the processing of the processing unit 12, Doppler processing unit 13, image generation unit 14, and image processing unit 17. Further, the control unit 18 controls the monitor 2 to display the display image data stored in the image memory 15 or the internal storage unit 16. In addition, the control unit 18 controls so that medical image data received from the operator via the input device 3 is transferred from the external device 7 to the internal storage unit 16 via the network 100 and the interface unit 19.

インターフェース部19は、入力装置3、ネットワーク100及び外部装置7に対するインターフェースである。入力装置3が受け付けた操作者からの各種設定情報及び各種指示は、インターフェース部19により、制御部18に転送される。例えば、入力装置3が操作者から受け付けた画像データの転送要求は、インターフェース部19により、ネットワーク100を介して外部装置7に通知される。また、外部装置7が転送した画像データは、インターフェース部19により、画像メモリ15や内部記憶部16に格納される。   The interface unit 19 is an interface for the input device 3, the network 100, and the external device 7. Various setting information and various instructions from the operator received by the input device 3 are transferred to the control unit 18 by the interface unit 19. For example, a transfer request for image data received by the input device 3 from the operator is notified to the external device 7 via the network 100 by the interface unit 19. The image data transferred by the external device 7 is stored in the image memory 15 or the internal storage unit 16 by the interface unit 19.

以上、本実施形態に係る超音波診断装置の全体構成について説明した。かかる構成において、第1の実施形態に係る超音波診断装置は、上記の「同期表示機能」を実行する。すなわち、本実施形態に係る超音波診断装置は、2次元超音波画像データを生成するために行なわれた2次元超音波走査の断面と略同一断面の医用画像データを画像生成部14に3次元医用画像データから生成させ、モニタ2に表示させる。具体的には、本実施形態に係る超音波診断装置は、走査断面の変化に同期して、変化後の走査断面に対応する断面の医用画像データを画像生成部14に生成させ、モニタ2に表示させる。   The overall configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to this embodiment has been described above. In such a configuration, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment executes the “synchronous display function”. That is, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment three-dimensionally stores medical image data having substantially the same cross section as the cross section of the two-dimensional ultrasonic scan performed for generating two-dimensional ultrasonic image data in the image generation unit 14. It is generated from medical image data and displayed on the monitor 2. Specifically, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment causes the image generation unit 14 to generate medical image data of a cross section corresponding to the changed scan cross section in synchronization with the change of the scan cross section, and causes the monitor 2 to Display.

ここで、従来の「同期表示機能」は、図1に示す決定部171により実現される。一方、後述する本実施形態に係る「同期表示機能」は、主に、図1に示す決定部171及び画像相関処理部173の併用により実現される。まず、従来の「同期表示機能」について、図3及び図4を用いて説明する。図3及び図4は、図1に示す決定部が行なう処理の一例を示す図である。   Here, the conventional “synchronous display function” is realized by the determination unit 171 shown in FIG. 1. On the other hand, a “synchronous display function” according to the present embodiment, which will be described later, is mainly realized by the combined use of the determination unit 171 and the image correlation processing unit 173 shown in FIG. First, a conventional “synchronous display function” will be described with reference to FIGS. 3 and 4 are diagrams illustrating an example of processing performed by the determination unit illustrated in FIG.

決定部171は、他種の医用画像診断装置が収集した3次元医用画像データから2次元医用画像データを生成する切断面であり、モニタ2に表示される超音波画像データの走査断面に対応する断面である対応断面を、位置センサ4が取得した位置情報に基づいて決定する。具体的には、決定部171は、操作者から受け付けた初期設定と当該初期設定時の位置情報とに基づいて、超音波走査が行なわれる実空間の第1座標系と3次元医用画像データの仮想空間の第2座標系とを対応付ける。そして、決定部171は、第1座標系と第2座標系とを対応付けた後に、位置情報の変化に基づいて対応断面を決定する。   The determination unit 171 is a cut surface that generates 2D medical image data from 3D medical image data collected by another type of medical image diagnostic apparatus, and corresponds to a scanning section of ultrasonic image data displayed on the monitor 2. The corresponding cross section, which is a cross section, is determined based on the position information acquired by the position sensor 4. Specifically, the determination unit 171 determines the first coordinate system in the real space where the ultrasonic scanning is performed and the three-dimensional medical image data based on the initial setting received from the operator and the position information at the time of the initial setting. Corresponds to the second coordinate system of the virtual space. And the determination part 171 determines a corresponding | compatible cross section based on the change of a positional information, after matching a 1st coordinate system and a 2nd coordinate system.

まず、操作者は、超音波プローブ1を用いて被検体Pの超音波検査を行なう前に、被検体Pの検査部位を含んで撮影された3次元X線CT画像データの転送要求を行なう。例えば、操作者は、被検体Pが全身撮影された3次元X線CT画像データや、被検体Pの腹部全体が撮影された3次元X線CT画像データの転送要求を行なう。そして、操作者は、第1初期設定として、第1座標系と第2座標系との軸合わせを行なう。ここで、一般的に、DICOM規格で転送される3次元医用画像データには、当該3次元医用画像データの付帯情報として、撮影時における被検体Pの体位の情報が付与されている。かかる情報は、例えば、3次元医用画像データにおける被検体Pの「アキシャル面、コロナル面及びサジタル面」、すなわち、被検体Pの「体軸方向、左右方向、背腹方向」を特定するために使用可能である。   First, before performing an ultrasonic examination of the subject P using the ultrasonic probe 1, the operator requests transfer of 3D X-ray CT image data photographed including the examination site of the subject P. For example, the operator makes a transfer request for 3D X-ray CT image data obtained by imaging the entire subject P or 3D X-ray CT image data obtained by imaging the entire abdomen of the subject P. Then, the operator performs axis alignment between the first coordinate system and the second coordinate system as the first initial setting. Here, generally, the information on the posture of the subject P at the time of imaging is attached to the three-dimensional medical image data transferred in accordance with the DICOM standard as supplementary information of the three-dimensional medical image data. For example, such information is used to specify the “axial surface, coronal surface, and sagittal surface” of the subject P in the three-dimensional medical image data, that is, the “body axis direction, left-right direction, and dorsoventral direction” of the subject P. It can be used.

操作者は、3次元X線CT画像データのアキシャル面のX線CT画像データ群の表示要求を行なう。制御部18は、付帯情報から、3次元X線CT画像データにおけるアキシャル面の断面方向を取得し、画像生成部14に複数のアキシャル面のMPR画像データを3次元X線CT画像データから生成させ、モニタ2にアキシャル面のX線CT画像データ群を表示させる。或いは、3次元X線CT画像データが複数のアキシャル面から構成されている場合、制御部18は、モニタ2にアキシャル面のX線CT画像データ群を表示させる。そして、操作者は、例えば、被検体Pの剣状突起が描出されたアキシャル面のX線CT画像データを特定する。また、操作者は、被検体Pの剣状突起が描出されたアキシャル面のX線CT画像データにおいて、剣状突起の上部に位置する体表に点を設定する。   The operator requests display of the X-ray CT image data group on the axial surface of the three-dimensional X-ray CT image data. The control unit 18 acquires the cross-sectional direction of the axial surface in the 3D X-ray CT image data from the incidental information, and causes the image generation unit 14 to generate MPR image data of a plurality of axial surfaces from the 3D X-ray CT image data. The X-ray CT image data group on the axial surface is displayed on the monitor 2. Alternatively, when the three-dimensional X-ray CT image data is composed of a plurality of axial planes, the control unit 18 causes the monitor 2 to display an X-ray CT image data group on the axial plane. Then, for example, the operator specifies the X-ray CT image data of the axial surface on which the xiphoid process of the subject P is depicted. Further, the operator sets a point on the body surface positioned above the xiphoid process in the X-ray CT image data of the axial surface on which the xiphoid process of the subject P is depicted.

そして、例えば、操作者は、図3の(A)に示すように、超音波プローブ1を、被検体Pの剣状突起が位置する体表に当接し、更に、超音波プローブ1が被検体Pのアキシャル面を走査する方向に当接する。すなわち、操作者は、被検体Pの体軸に直交する方向で超音波プローブ1を被検体Pに当接する。ここで、操作者は、例えば、図2の(A)に示す「点b」が被検体Pの右手側となり、図2の(A)に示す「点c」が被検体Pの左手側となるように、超音波プローブ1を被検体Pに当接する。また、操作者は、図2の(A)に示す「点a」から「点d」に向かう方向が、被検体Pの背腹方向となるように、超音波プローブ1を被検体Pに当接する。   Then, for example, as shown in FIG. 3A, the operator abuts the ultrasonic probe 1 on the body surface where the sword-shaped projection of the subject P is located, and the ultrasonic probe 1 further touches the subject. It abuts in the scanning direction of the P axial surface. That is, the operator abuts the ultrasonic probe 1 on the subject P in a direction orthogonal to the body axis of the subject P. Here, the operator, for example, “point b” shown in FIG. 2A is on the right hand side of the subject P, and “point c” shown in FIG. 2A is on the left hand side of the subject P. Thus, the ultrasonic probe 1 is brought into contact with the subject P. In addition, the operator places the ultrasonic probe 1 on the subject P so that the direction from “point a” to “point d” shown in FIG. Touch.

この時点で、操作者は、例えば、入力装置3の「軸合わせボタン」を押下することで、第1初期設定としての軸合わせが完了したことを制御部18に通知する。制御部18から軸合わせ完了の通知を受信した決定部171は、軸合わせボタン押下時における超音波プローブ1の位置情報と、モニタ2に表示されているX線CT画像データの3次元X線CT画像データにおける位置とから、第1座標系の3軸の方向と、第2座標系の3軸の方向とを決定する。ここで、決定部171は、軸合わせボタン押下時における超音波プローブ1の点aの位置を第1座標系の原点とする。また、決定部171は、アキシャル面のX線CT画像データにおいて設定された点の位置を第2座標系の原点とする。なお、第1座標系及び第2座標系で設定される原点の位置は、上記の場合に限定されるものではない。本実施形態は、第1座標系及び第2座標系で設定される原点の位置それぞれが、任意の位置である場合であっても良い。   At this time, for example, the operator presses the “axis alignment button” of the input device 3 to notify the control unit 18 that the axis alignment as the first initial setting is completed. The determination unit 171 that has received the notification of the completion of the alignment from the control unit 18, the position information of the ultrasonic probe 1 when the alignment button is pressed, and the three-dimensional X-ray CT of the X-ray CT image data displayed on the monitor 2. From the position in the image data, the three-axis direction of the first coordinate system and the three-axis direction of the second coordinate system are determined. Here, the determination unit 171 sets the position of the point a of the ultrasonic probe 1 when the axis alignment button is pressed as the origin of the first coordinate system. Further, the determination unit 171 sets the position of the point set in the X-ray CT image data on the axial plane as the origin of the second coordinate system. The origin position set in the first coordinate system and the second coordinate system is not limited to the above case. In the present embodiment, each of the origin positions set in the first coordinate system and the second coordinate system may be an arbitrary position.

続いて、操作者は、第2初期設定として、軸合わせされた2つの座標系で対応する1点同士を対応付ける「目印合わせ」を行なう。例えば、操作者は、被検体Pの検査部位が描出されたX線CT画像データがモニタ2に表示されるように、入力装置3を介してMPR処理用の切断面の位置を調整する。   Subsequently, as a second initial setting, the operator performs “mark alignment” that associates corresponding points in the two coordinate systems that are aligned with each other. For example, the operator adjusts the position of the cutting surface for MPR processing via the input device 3 so that X-ray CT image data depicting the examination site of the subject P is displayed on the monitor 2.

そして、制御部18の制御により、画像生成部14は、操作者が調節した切断面により3次元X線CT画像データを切断したX線CT画像データを生成し、モニタ2は、画像生成部14が生成したX線CT画像データを表示する。操作者は、モニタ2に表示されたX線CT画像データと同一断面の超音波走査が行なわれるように、超音波プローブ1を操作する。これにより、モニタ2は、略同一断面のX線CT画像データ(図3の(B)の左図を参照)と超音波画像データ(図3の(B)の右図を参照)とを表示する。そして、操作者は、モニタ2に表示されたX線CT画像データと超音波画像データとで対応する点を、双方の画像データに設定する。例えば、操作者は、超音波画像データに「点e」を設定し、X線CT画像データに「点eに対応する点f」を設定する。「点e」及び「点f」は、第1座標系と第2座標系との対応付けの調整に用いられる。   Then, under the control of the control unit 18, the image generation unit 14 generates X-ray CT image data obtained by cutting the three-dimensional X-ray CT image data with the cut surface adjusted by the operator, and the monitor 2 displays the image generation unit 14. The X-ray CT image data generated by is displayed. The operator operates the ultrasonic probe 1 so that ultrasonic scanning of the same cross section as the X-ray CT image data displayed on the monitor 2 is performed. Thereby, the monitor 2 displays X-ray CT image data (see the left diagram in FIG. 3B) and ultrasonic image data (see the right diagram in FIG. 3B) having substantially the same cross section. To do. Then, the operator sets corresponding points in the X-ray CT image data and the ultrasonic image data displayed on the monitor 2 in both image data. For example, the operator sets “point e” in the ultrasound image data and sets “point f corresponding to point e” in the X-ray CT image data. “Point e” and “point f” are used for adjusting the correspondence between the first coordinate system and the second coordinate system.

この時点で、操作者は、例えば、入力装置3の「目印合わせボタン」を押下することで、第2初期設定としての目印合わせが完了したことを制御部18に通知する。制御部18から目印合わせ完了の通知を受信した決定部171は、軸合わせボタン押下時における位置情報と目印合わせボタン押下時における位置情報との差異(移動距離及び移動方向)から、目印合わせボタン押下時の走査断面の第1座標系における位置を算出する。更に、決定部171は、第1座標系における「点e」の位置を算出する。また、決定部171は、第2座標系における「点f」の位置を取得する。   At this point, the operator notifies the control unit 18 that the mark alignment as the second initial setting has been completed, for example, by pressing the “mark mark button” of the input device 3. The determination unit 171 that has received the notification of completion of mark alignment from the control unit 18 presses the mark alignment button based on the difference (movement distance and movement direction) between the position information when the axis alignment button is pressed and the position information when the mark alignment button is pressed. The position of the scanning section at the time in the first coordinate system is calculated. Further, the determination unit 171 calculates the position of the “point e” in the first coordinate system. Further, the determination unit 171 acquires the position of the “point f” in the second coordinate system.

これにより、決定部171は、第1座標系と第2座標系との対応付けを行なう。例えば、決定部171は、第1座標系における「点e」の座標から、第2座標系における「点f」の座標を算出するための変換行列を決定する。換言すると、決定部171は、第1座標系における任意の「点A」の座標(X,Y,Z)から、第2座標系における「点Aに対応する点A’」の座標(x,y,z)を算出するための変換行列を決定する。かかる変換行列は、回転移動及び平行移動を示す要素を有する行列である。   As a result, the determination unit 171 associates the first coordinate system with the second coordinate system. For example, the determination unit 171 determines a transformation matrix for calculating the coordinates of the “point f” in the second coordinate system from the coordinates of the “point e” in the first coordinate system. In other words, the determining unit 171 determines the coordinates (x, Y) of the “point A ′ corresponding to the point A” in the second coordinate system from the coordinates (X, Y, Z) of the arbitrary “point A” in the first coordinate system. A transformation matrix for calculating y, z) is determined. Such a transformation matrix is a matrix having elements indicating rotational movement and parallel movement.

なお、上記の初期設定は、超音波画像データと、当該超音波画像データ略同一断面となるX線CT画像データ(MPR画像データ)とそれぞれに、操作者が対応すると考える3つ以上の点を設定することで行なわれる場合であっても良い。   In the initial setting, three or more points that the operator thinks correspond to the ultrasound image data and the X-ray CT image data (MPR image data) having substantially the same cross section as the ultrasound image data. It may be performed by setting.

図4は、従来の同期表示機能を説明するための図である。初期設定完了後、決定部171は、位置センサ4及びトランスミッター5で構成される位置検出システムから、超音波プローブ1の3次元位置情報を順次取得する。例えば、決定部171は、位置センサ4から、図4に示す超音波画像データ200の生成時における超音波プローブ1の3次元位置情報を取得する。そして、決定部171は、取得した3次元位置情報の初期設定時からの変化に基づいて、対応断面を決定する。そして、決定部171は、対応断面を、MPR用の切断面として決定する。そして、画像生成部14は、決定部171が決定した切断面により、図4に示す3次元X線CT画像データ101からX線CT画像データ102を生成する。そして、制御部18の制御により、モニタ2は、図4に示すように、X線CT画像データ102と超音波画像データ200とを並列表示する。   FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional synchronous display function. After completing the initial setting, the determination unit 171 sequentially acquires the three-dimensional position information of the ultrasonic probe 1 from the position detection system including the position sensor 4 and the transmitter 5. For example, the determination unit 171 acquires the three-dimensional position information of the ultrasonic probe 1 from the position sensor 4 when the ultrasonic image data 200 illustrated in FIG. 4 is generated. And the determination part 171 determines a corresponding | compatible cross section based on the change from the time of the initial setting of the acquired three-dimensional position information. And the determination part 171 determines a corresponding | compatible cross section as a cut surface for MPR. Then, the image generation unit 14 generates the X-ray CT image data 102 from the three-dimensional X-ray CT image data 101 illustrated in FIG. 4 by using the cut surface determined by the determination unit 171. Under the control of the control unit 18, the monitor 2 displays the X-ray CT image data 102 and the ultrasonic image data 200 in parallel as shown in FIG.

かかる従来の同期表示機能により、操作者は、例えば、超音波画像データと、当該超音波画像データと略同一断面のX線CT画像データとを同時に観察することができる。   With such a conventional synchronous display function, for example, the operator can simultaneously observe ultrasonic image data and X-ray CT image data having substantially the same cross section as the ultrasonic image data.

しかし、トランスミッター5が発生する磁場空間は、様々な要因により歪みが生じる。図5は、磁場空間の歪みを説明するため図である。例えば、磁場空間は、図5に示すように、被検体Pが金属製の手術ベッドに横たわっている場合、金属により歪みが生じる。或いは、磁場空間は、トランスミッター5の近傍に磁場を発生する機器が存在すると、歪みが生じる。しかし、磁場空間に歪みがある状態で特定された超音波プローブ1の位置は、実際の位置と異なる場合がある。すなわち、初期設定時の位置情報や、変化後の位置情報は、真の超音波プローブ1の位置情報と異なる場合がある。   However, the magnetic field space generated by the transmitter 5 is distorted due to various factors. FIG. 5 is a diagram for explaining the distortion of the magnetic field space. For example, the magnetic field space is distorted by the metal when the subject P is lying on a metal surgical bed, as shown in FIG. Alternatively, the magnetic field space is distorted if there is a device that generates a magnetic field in the vicinity of the transmitter 5. However, the position of the ultrasonic probe 1 specified in a state where the magnetic field space is distorted may be different from the actual position. That is, the position information at the time of initial setting and the position information after the change may be different from the position information of the true ultrasonic probe 1.

すなわち、磁場空間に歪みが発生していると、従来の同期表示機能では、特定された超音波走査断面の位置にずれが生じ、モニタ2に表示される超音波画像データと異なる断面のX線CT画像データが表示される場合がある。そこで、本実施形態に係る「同期表示機能」では、磁場に歪みが生じている場合でも、超音波走査断面の位置を特定するために、以下の処理が行なわれる。なお、以下では、本実施形態に係る「同期表示機能」が3次元X線CT画像データを対象として行なわれる場合について説明する。ただし、本実施形態に係る「同期表示機能」は、3次元MRI画像データを対象として行なわれる場合であっても適用可能である。   That is, when distortion occurs in the magnetic field space, the conventional synchronous display function causes a shift in the position of the specified ultrasonic scanning cross section, and an X-ray of a cross section different from the ultrasonic image data displayed on the monitor 2. CT image data may be displayed. Therefore, in the “synchronous display function” according to the present embodiment, the following processing is performed in order to specify the position of the ultrasonic scanning section even when the magnetic field is distorted. Hereinafter, a case where the “synchronous display function” according to the present embodiment is performed on three-dimensional X-ray CT image data will be described. However, the “synchronous display function” according to the present embodiment is applicable even when it is performed on three-dimensional MRI image data.

まず、本実施形態においても、図1に示す決定部171は、超音波プローブ1の位置情報に基づいて、モニタ2に表示される超音波画像データの走査断面に対応する対応断面を3次元X線CT画像データにおいて決定する。   First, also in the present embodiment, the determination unit 171 illustrated in FIG. 1 displays a corresponding cross-section corresponding to the scanning cross-section of the ultrasonic image data displayed on the monitor 2 based on the position information of the ultrasonic probe 1. Determined in line CT image data.

また、図1に示す画像相関処理部173は、画像間の相関に基づいて、モニタ2に表示される超音波画像データに類似する類似断面を3次元医用画像データから探索する。本実施形態では、画像相関処理部173は、モニタ2に表示される超音波画像データに類似するX線画像データが描出される断面(類似断面)を、相互相関や自己相関、相互情報量、標準化相互情報量、相関比等の公知の技術を用いて、3次元X線画像データ101から探索する。   Further, the image correlation processing unit 173 shown in FIG. 1 searches for a similar section similar to the ultrasound image data displayed on the monitor 2 from the three-dimensional medical image data based on the correlation between images. In the present embodiment, the image correlation processing unit 173 displays a cross-section (similar cross-section) in which X-ray image data similar to the ultrasound image data displayed on the monitor 2 is rendered, such as cross-correlation, autocorrelation, mutual information, A search is performed from the three-dimensional X-ray image data 101 using a known technique such as a standardized mutual information amount or a correlation ratio.

そして、図1に示す変更部174は、類似断面の位置と対応断面の位置とが異なる場合、切断面を対応断面から類似断面に変更する。図6は、図1に示す変更部を説明するための図である。例えば、変更部174は、図6に示すように、超音波プローブ1の位置情報から決定された対応断面Sの3次元X線CT画像データ101(第2座標系)における位置を、決定部171から取得する。また、例えば、変更部174は、図6に示すように、画像相関で探索された類似断面S’の3次元X線CT画像データ101(第2座標系)における位置を、画像相関処理部173から取得する。そして、例えば、変更部174は、図6に示すように、対応断面Sの位置と類似断面S’の位置とが異なる場合、類似断面S’を3次元X線CT画像データ101の切断面とする。なお、図示しないが、変更部174は、対応断面Sの位置と類似断面S’の位置とが略一致する場合、対応断面Sを3次元X線CT画像データ101の切断面とする。   And the change part 174 shown in FIG. 1 changes a cut surface from a corresponding cross section to a similar cross section, when the position of a similar cross section differs from the position of a corresponding cross section. FIG. 6 is a diagram for explaining the changing unit shown in FIG. 1. For example, as illustrated in FIG. 6, the changing unit 174 determines the position of the corresponding cross-section S determined from the position information of the ultrasonic probe 1 in the three-dimensional X-ray CT image data 101 (second coordinate system). Get from. Further, for example, as shown in FIG. 6, the changing unit 174 converts the position in the three-dimensional X-ray CT image data 101 (second coordinate system) of the similar section S ′ searched by image correlation to the image correlation processing unit 173. Get from. Then, for example, as shown in FIG. 6, the changing unit 174 determines that the similar cross section S ′ is the cut surface of the three-dimensional X-ray CT image data 101 when the position of the corresponding cross section S is different from the position of the similar cross section S ′. To do. Although not shown, the changing unit 174 sets the corresponding cross section S as the cut surface of the three-dimensional X-ray CT image data 101 when the position of the corresponding cross section S and the position of the similar cross section S ′ substantially coincide.

これにより、本実施形態では、磁場に歪みが生じている場合でも、超音波走査断面の位置を特定することが可能となる。上記の場合では、対応断面Sにおける方位方向及び深さ方向から、類似断面を探索する断面の方向を、ある程度、限定することができる。しかし、かかる場合でも、画像相関処理部173は、モニタ2に表示される超音波画像データに類似する類似断面を3次元医用画像データの全体から探索する必要がある。この場合、「同期表示機能」のリアルタイム性が低下する場合がある。そこで、本実施形態に係る画像処理部17は、図1に示す領域限定部172が歪みセンサ6が取得した指標に基づく処理を行なう。   Thereby, in this embodiment, even when the magnetic field is distorted, the position of the ultrasonic scanning section can be specified. In the above case, the direction of the cross section for searching for a similar cross section can be limited to some extent from the azimuth direction and the depth direction in the corresponding cross section S. However, even in such a case, the image correlation processing unit 173 needs to search the similar cross section similar to the ultrasound image data displayed on the monitor 2 from the entire three-dimensional medical image data. In this case, the real-time property of the “synchronous display function” may deteriorate. Therefore, the image processing unit 17 according to the present embodiment performs processing based on the index acquired by the strain sensor 6 by the region limiting unit 172 illustrated in FIG.

図1に示す歪みセンサ6は、上述したように、超音波プローブ1が位置する空間の磁場の歪みの程度を示す指標を取得する。ここで、超音波プローブ1が位置する空間とは、例えば、図2の(A)に示す「点a」を中心とする3次元空間である。図7は、図1に示す歪みセンサが取得する指標の一例を示す図である。例えば、歪みの程度を検出した歪みセンサ6は、図7に示すように、検出した歪みの程度が小さい程、値が大きくなり、検出した歪みの程度が大きい程、値が小さくなる指標を取得する。図7に示す一例では、歪みセンサ6は、歪みの程度を「1〜10」の10段階に分け、歪みが略無い状態を「10」とし、歪みの程度が大きくなるに応じて、値を「9〜1」に順次小さくする指標を取得する。なお、本実施形態は、位置センサ4が歪みセンサ6の機能を有する場合であっても良い。   As described above, the strain sensor 6 shown in FIG. 1 acquires an index indicating the degree of distortion of the magnetic field in the space where the ultrasonic probe 1 is located. Here, the space in which the ultrasound probe 1 is located is, for example, a three-dimensional space centered on the “point a” shown in FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an index acquired by the strain sensor illustrated in FIG. For example, as shown in FIG. 7, the strain sensor 6 that has detected the degree of distortion acquires an index that increases as the detected degree of distortion decreases and decreases as the detected degree of distortion increases. To do. In the example shown in FIG. 7, the strain sensor 6 divides the degree of distortion into 10 levels of “1 to 10”, sets the state where there is almost no distortion as “10”, and sets the value as the degree of distortion increases. An index to be sequentially reduced to “9-1” is acquired. In the present embodiment, the position sensor 4 may have the function of the strain sensor 6.

そして、図1に示す領域限定部172は、指標に基づいて、画像相関処理部173が3次元医用画像データから類似断面を探索する探索領域を限定する。図8は、図1に示す領域限定部が行なう処理の一例を示す図である。例えば、領域限定部172は、図8に示すように、指標が大きい程、歪みの程度が小さいことから探索領域を狭くし、指標が小さい程、歪みの程度が大きいことから探索領域を広くする。   Then, the area limiting unit 172 illustrated in FIG. 1 limits the search area in which the image correlation processing unit 173 searches for a similar cross section from the three-dimensional medical image data based on the index. FIG. 8 is a diagram showing an example of processing performed by the area limiting unit shown in FIG. For example, as shown in FIG. 8, the region limiting unit 172 narrows the search region because the degree of distortion is small as the index is large, and widens the search region because the degree of distortion is large as the index is small. .

図8に示す一例では、指標が「1」である場合、探索領域は、3次元X線CT画像データ101の全体とされる。また、図8に示す一例では、指標が「1」より大きい値である場合、探索領域は、対応断面Sを中心とする3次元X線CT画像データ101の一部領域に限定される。図8に示す一例では、指標が大きくなるに応じて、探索領域は、狭くなるように限定される。なお、探索領域は、操作者により任意に設定可能である。例えば、図8では、探索領域が、第2座標系の3軸に基づく直方体として設定されているが、本実施形態は、探索領域が、対応断面Sに平行な面に基づいて設定される立体であっても良い。   In the example illustrated in FIG. 8, when the index is “1”, the search area is the entire three-dimensional X-ray CT image data 101. In the example illustrated in FIG. 8, when the index is a value greater than “1”, the search area is limited to a partial area of the three-dimensional X-ray CT image data 101 centered on the corresponding cross-section S. In the example illustrated in FIG. 8, the search area is limited to be narrowed as the index increases. Note that the search area can be arbitrarily set by the operator. For example, in FIG. 8, the search area is set as a rectangular parallelepiped based on the three axes of the second coordinate system, but in this embodiment, the search area is set based on a plane parallel to the corresponding section S. It may be.

画像相関処理部173は、領域限定部172により限定された探索領域で類似断面の探索を行なう。そして、変更部174は、上述したように、類似断面の位置と対応断面の位置とが異なる場合、切断面を対応断面から類似断面に変更する。   The image correlation processing unit 173 searches for a similar cross section in the search region limited by the region limiting unit 172. Then, as described above, when the position of the similar cross section and the position of the corresponding cross section are different, the changing unit 174 changes the cut surface from the corresponding cross section to the similar cross section.

ここで、本実施形態では、「同期表示機能」のリアルタイム性をより向上させるために、変更部174は、更に、以下の第1追加処理及び第2追加処理を行なう。第1追加処理として、変更部174は、初期設定時での指標と、位置情報が変化した時点での指標とが共に所定の許容範囲である場合、画像相関処理部173の処理を行なわせずに、対応断面を切断面とする。   Here, in this embodiment, in order to further improve the real-time property of the “synchronous display function”, the changing unit 174 further performs the following first addition process and second addition process. As the first additional processing, the changing unit 174 does not perform the processing of the image correlation processing unit 173 when both the index at the initial setting and the index at the time when the position information changes are within a predetermined allowable range. In addition, the corresponding cross section is a cut surface.

図9は、図1に示す変更部が行なう第1追加処理を説明するための図である。例えば、上記の所定の許容範囲は、指標が「9〜10」の範囲として設定される。図9に示す一例では、初期設定時点の指標が「9〜10」の範囲であり、かつ、位置情報変化時点の指標が「9〜10」の範囲である場合、変更部174は、切断面を決定部171が決定した対応断面とする。すなわち、第1追加処理では、変更部174は、初期設定時点と位置情報変化時点とで磁場空間の歪みが略無いと判定される場合、類似断面の探索処理を省略して、決定部171が決定した対応断面を切断面とする。   FIG. 9 is a diagram for describing the first addition process performed by the changing unit illustrated in FIG. 1. For example, the predetermined allowable range is set as a range where the index is “9 to 10”. In the example illustrated in FIG. 9, when the index at the initial setting time is in the range of “9 to 10” and the index at the time of position information change is in the range of “9 to 10”, the changing unit 174 has the cut surface. Is the corresponding section determined by the determining unit 171. That is, in the first addition process, when it is determined that there is almost no distortion in the magnetic field space between the initial setting time point and the position information change time point, the changing unit 174 omits the similar cross-section search process, and the determining unit 171 The determined corresponding cross section is taken as the cut surface.

更に、第2追加処理として、変更部174は、切断面を対応断面から類似断面に変更した場合、当該類似断面の位置が当該対応断面の位置となるように第2座標系を変更する。そして、変更部174は、変更後の第2座標系を、対応断面の決定に用いられた位置情報に含まれる当接面の位置及び当該位置における指標に対応付けて内部記憶部16に格納する。   Further, as the second addition process, when the cutting surface is changed from the corresponding cross section to the similar cross section, the changing unit 174 changes the second coordinate system so that the position of the similar cross section becomes the position of the corresponding cross section. Then, the changing unit 174 stores the changed second coordinate system in the internal storage unit 16 in association with the position of the contact surface and the index at the position included in the position information used for determining the corresponding cross section. .

図10は、図1に示す変更部が行なう第2追加処理を説明するための図である。図10の左図は、初期設定により決定された第2座標系を示している。また、図10の右図は、当接面中心座標(図2の(A)に示す点aの座標)が(x1,y1,z1)であり、(x1,y1,z1)における指標が「3」であった時点で、対応断面の位置と類似断面の位置とが異なっていた場合の変更後の第2座標系を示している。図10に示す一例では、類似断面の位置が対応断面の位置となるように、初期設定時の第2座標系が回転移動されていることを示している。かかる場合、変更部174は、図10の右図に示す変更後の第2座標系を「(x1,y1,z1)、指標:3」に対応付けて内部記憶部16に格納する。換言すると、図10の右図に示す第2座標系は、当接面中心座標が(x1,y1,z1)であり、指標が「3」である場合に、位置センサ4が取得した超音波プローブ1の位置情報を真の位置情報として扱うことが可能なように、初期設定時の第2座標系から変更された第2座標系である。   FIG. 10 is a diagram for describing the second addition process performed by the changing unit illustrated in FIG. 1. The left diagram in FIG. 10 shows the second coordinate system determined by the initial setting. Further, in the right diagram of FIG. 10, the contact surface center coordinates (the coordinates of the point a shown in FIG. 2A) are (x1, y1, z1), and the index at (x1, y1, z1) is “ The second coordinate system after the change when the position of the corresponding cross section and the position of the similar cross section are different at the time of “3” is shown. The example shown in FIG. 10 indicates that the second coordinate system at the time of initial setting is rotated so that the position of the similar cross section becomes the position of the corresponding cross section. In such a case, the changing unit 174 stores the changed second coordinate system shown in the right diagram of FIG. 10 in the internal storage unit 16 in association with “(x1, y1, z1), index: 3”. In other words, in the second coordinate system shown in the right diagram of FIG. 10, the ultrasonic wave acquired by the position sensor 4 when the contact surface center coordinates are (x1, y1, z1) and the index is “3”. The second coordinate system is changed from the second coordinate system at the time of initial setting so that the position information of the probe 1 can be handled as true position information.

そして、変更部174は、位置情報が変化した場合、変化後の位置情報に含まれる当接面の位置(当接面中心座標)及び当該位置での指標に対応付けられた第2座標系が内部記憶部16に格納されているか否かを判定する。変化後の位置情報に含まれる当接面の位置及び当該位置での指標に対応付けられた第2座標系に格納されている場合、変更部174は、当該第2座標系を用いて決定部171に対応断面を決定させ、当該対応断面を切断面とする。   When the position information changes, the changing unit 174 has a second coordinate system associated with the position of the contact surface (contact surface center coordinates) and the index at the position included in the changed position information. It is determined whether or not it is stored in the internal storage unit 16. When stored in the second coordinate system associated with the position of the contact surface and the index at the position included in the position information after the change, the changing unit 174 uses the second coordinate system to determine the determining unit. The corresponding cross section is determined by 171 and the corresponding cross section is set as a cut surface.

例えば、変更部174は、変化後の位置情報に含まれる当接面中心座標が(x1,y1,z1)であり、(x1,y1,z1)における指標が「3」である場合、図10の右図に示す第2座標系を決定部171に通知する。かかる場合、決定部171は、図10の右図に示す第2座標系と位置センサ4が取得した超音波プローブ1の位置情報とに基づいて、対応断面を決定する。換言すると、決定部171は、当接面中心座標が(x1,y1,z1)であり、指標が「3」である場合に、位置センサ4が取得した超音波プローブ1の位置情報から求められる第1座標系での走査断面の座標を、初期設定で求められた変換行列を用いて、図10の右図に示す第2座標系での対応断面の座標に変換する。第2追加処理により、変更後の第2座標系を流用することで、類似断面の探索処理を省略して、決定部171が決定した対応断面を切断面とすることができる。   For example, the changing unit 174 determines that the contact surface center coordinates included in the position information after the change are (x1, y1, z1) and the index at (x1, y1, z1) is “3”. The determination unit 171 is notified of the second coordinate system shown in the right figure of FIG. In this case, the determination unit 171 determines the corresponding cross section based on the second coordinate system shown in the right diagram of FIG. 10 and the position information of the ultrasonic probe 1 acquired by the position sensor 4. In other words, the determination unit 171 obtains the position information of the ultrasonic probe 1 acquired by the position sensor 4 when the contact surface center coordinates are (x1, y1, z1) and the index is “3”. The coordinates of the scanning section in the first coordinate system are converted to the coordinates of the corresponding section in the second coordinate system shown in the right diagram of FIG. 10 using the conversion matrix obtained by the initial setting. By diverting the second coordinate system after the change by the second addition process, the search process for a similar cross section can be omitted, and the corresponding cross section determined by the determination unit 171 can be used as a cut surface.

なお、当接角度が異なる場合であっても、当接面中心位置が同じであり、指標が同じであれば、磁場空間の歪みによる位置計測の誤差は、同程度と見なすことができる。このため、変更部174は、当接面中心位置及び指標の値を、第2追加処理を実行するか否かの判定対象とする。また、本実施形態は、第1座標系を変更する場合であっても良い。   Even if the contact angles are different, if the contact surface center position is the same and the index is the same, the position measurement error due to the distortion of the magnetic field space can be regarded as the same level. For this reason, the changing unit 174 uses the contact surface center position and the index value as determination targets for determining whether or not to execute the second addition process. Further, the present embodiment may be a case where the first coordinate system is changed.

次に、図11を用いて、本実施形態に係る超音波診断装置が行なう処理の一例について説明する。図11は、本実施形態に係る超音波診断装置が行なう処理の一例を示すフローチャートである。なお、図11に示す一例では、図3を用いて説明した初期設定により第1座標系と第2座標系との対応付けが完了し、同期表示の開始要求が入力された後の処理について説明する。また、図11に示す一例では、同期表示の開始要求が入力されたことにより、位置センサ4による位置情報取得処理及び歪みセンサ6による指標取得処理が開始された後の処理について説明する。   Next, an example of processing performed by the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of processing performed by the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment. In the example illustrated in FIG. 11, the processing after the association between the first coordinate system and the second coordinate system is completed by the initial setting described with reference to FIG. 3 and the synchronous display start request is input is described. To do. In the example illustrated in FIG. 11, a process after the position information acquisition process by the position sensor 4 and the index acquisition process by the distortion sensor 6 are started by the input of the synchronous display start request will be described.

図11に例示するように、本実施形態に係る超音波診断装置の決定部171は、超音波プローブ1の位置情報が変化したか否かを判定する(ステップS101)。ここで、位置情報が変化していない場合(ステップS101否定)、決定部171は、位置情報が変化するまで待機する。   As illustrated in FIG. 11, the determination unit 171 of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment determines whether the position information of the ultrasonic probe 1 has changed (Step S <b> 101). If the position information has not changed (No at Step S101), the determination unit 171 waits until the position information changes.

一方、位置情報が変化した場合(ステップS101肯定)、決定部171からの通知により、変更部174は、初期設定時点及び位置情報の変化時点の指標が所定の許容範囲か否かを判定する(ステップS102)。ここで、初期設定時点及び位置情報の変化時点の指標が所定の許容範囲である場合(ステップS102肯定)、変更部174の指示により、決定部171は、位置情報の変化に基づいて、対応断面を決定する(ステップS110)。そして、変更部174は、ステップS110で決定された対応断面を切断面に設定する(ステップS112)。   On the other hand, when the position information has changed (Yes in step S101), the change unit 174 determines whether the indicators at the initial setting time and the change time of the position information are within a predetermined allowable range based on the notification from the determination unit 171 ( Step S102). Here, when the indices at the initial setting time point and the change time point of the position information are within the predetermined allowable range (Yes at Step S102), the determination unit 171 instructs the change unit 174 based on the change in the position information according to the instruction of the change unit 174. Is determined (step S110). Then, the changing unit 174 sets the corresponding cross section determined in step S110 as a cut surface (step S112).

一方、初期設定時点及び位置情報の変化時点の指標が所定の許容範囲でない場合(ステップS102否定)、変更部174は、位置情報の変化時点の当接面中心位置及び指標に対応する第2座標系が格納済みであるか否かを判定する(ステップS103)。ここで、格納済みである場合(ステップS103肯定)、変更部174の指示により、決定部171は、対応する第2座標系で、変化後の位置情報に基づいて、対応断面を決定する(ステップS111)。そして、変更部174は、ステップS111で決定された対応断面を切断面に設定する(ステップS112)。   On the other hand, if the indices at the initial setting time and the change time of the position information are not within the predetermined allowable range (No at Step S102), the changing unit 174 uses the second coordinates corresponding to the contact surface center position and the index at the change time of the position information. It is determined whether or not the system has been stored (step S103). Here, when it has been stored (Yes at Step S103), the determining unit 171 determines the corresponding cross section based on the position information after the change in the corresponding second coordinate system according to the instruction of the changing unit 174 (Step S103). S111). Then, the changing unit 174 sets the corresponding cross section determined in step S111 as a cut surface (step S112).

一方、格納済みでない場合(ステップS103否定)、変更部174の指示により、決定部171は、初期設定時の第2座標系で、変化後の位置情報に基づいて、対応断面を決定する(ステップS104)。そして、領域限定部172は、位置情報が変化した時点で歪みセンサ6が取得した指標に基づいて、探索領域を限定する(ステップS105)。そして、画像相関処理部173は、領域限定部172により限定された探索領域で類似断面を探索する(ステップS106)。   On the other hand, if it has not been stored (No at Step S103), according to an instruction from the changing unit 174, the determining unit 171 determines the corresponding cross section based on the changed position information in the second coordinate system at the time of initial setting (Step S103). S104). Then, the region limiting unit 172 limits the search region based on the index acquired by the strain sensor 6 when the position information changes (step S105). Then, the image correlation processing unit 173 searches for a similar cross section in the search region limited by the region limiting unit 172 (step S106).

そして、変更部174は、対応断面の位置と類似断面の位置とが同じであるか否かを判定する(ステップS107)。ここで、双方の断面の位置が同じである場合(ステップS107肯定)、変更部174は、ステップS104で決定された対応断面を切断面に設定する(ステップS112)。   Then, the changing unit 174 determines whether or not the position of the corresponding cross section and the position of the similar cross section are the same (step S107). Here, when the position of both cross sections is the same (Yes in Step S107), the changing unit 174 sets the corresponding cross section determined in Step S104 as a cut surface (Step S112).

一方、双方の断面の位置が異なる場合(ステップS107否定)、変更部174は、切断面を類似断面に変更する(ステップS108)。そして、変更部174は、類似断面の位置に基づいて第2座標系を変更し、位置情報の変化時点の当接面中心位置及び指標に対応付けて変更後の第2座標系を内部記憶部16に格納する(ステップS109)。   On the other hand, when the positions of the two cross sections are different (No at Step S107), the changing unit 174 changes the cut surface to a similar cross section (Step S108). Then, the changing unit 174 changes the second coordinate system based on the position of the similar cross section, and associates the changed second coordinate system with the contact surface center position and the index at the time of change of the position information as the internal storage unit. 16 (step S109).

そして、ステップS112又はステップS108で設定された切断面の位置を変更部174から通知された制御部18は、切断面を用いた同期表示を実行させる(ステップS113)。そして、制御部18は、同期表示の終了要求を受け付けたか否かを判定する(ステップS114)。ここで、同期表示の終了要求を受け付けない場合(ステップS114否定)、制御部18の制御により、決定部171は、ステップS101に戻って、超音波プローブ1の位置情報が変化したか否かを判定する。   And the control part 18 notified from the change part 174 of the position of the cut surface set by step S112 or step S108 performs the synchronous display using a cut surface (step S113). Then, the control unit 18 determines whether or not a synchronous display end request has been received (step S114). Here, when the synchronous display end request is not accepted (No at Step S114), the control unit 18 controls the determination unit 171 to return to Step S101 and determine whether or not the position information of the ultrasound probe 1 has changed. judge.

一方、同期表示の終了要求を受け付けた場合(ステップS114肯定)、制御部18は、本実施形態に係る同期表示機能を終了する。   On the other hand, when the end request for synchronous display is received (Yes at Step S114), the control unit 18 ends the synchronous display function according to the present embodiment.

上述したように、本実施形態では、位置情報に基づく対応断面の決定処理と、画像相関に基づく類似断面の探索処理とを併用し、対応断面の位置と類似断面の位置とが異なる場合、切断面を類似断面とする。これにより、本実施形態では、磁場に歪みが生じている場合でも、超音波走査断面の位置を特定することができる。   As described above, in the present embodiment, when the corresponding cross-section determination process based on the position information and the similar cross-section search process based on the image correlation are used together, the corresponding cross-section position is different from the similar cross-section position. The surface has a similar cross section. Thereby, in this embodiment, the position of the ultrasonic scanning section can be specified even when the magnetic field is distorted.

また、本実施形態では、指標に基づいて、類似断面の探索領域を限定する。これにより、本実施形態では、類似断面の探索処理を用いた同期表示機能のリアルライム性を確保することができる。また、本実施形態では、初期設定時の指標と位置情報変化時点での位置の指標とが、共に歪みが略無いと判定される場合には、画像相関に基づく類似断面の探索処理を省略して、位置情報に基づいて決定された対応断面を切断面とする第1追加処理を行なう。これにより、本実施形態では、同期表示機能のリアルライム性をより確保することができる。   Moreover, in this embodiment, the search area | region of a similar cross section is limited based on a parameter | index. Thereby, in this embodiment, the real time property of the synchronous display function using the search process of a similar cross section can be ensured. Further, in this embodiment, when it is determined that the initial setting index and the position index at the time of position information change are both substantially free of distortion, the similar cross-section search process based on the image correlation is omitted. Then, a first additional process is performed in which the corresponding cross-section determined based on the position information is used as a cut surface. Thereby, in this embodiment, the real time property of a synchronous display function can be ensured more.

また、本実施形態では、対応断面の位置と類似断面の位置とから第2座標系の変更を行ない、変更後の第2座標系を当接面中心位置及び指標に対応付けて記憶する。そして、本実施形態では、歪みの程度が変化せずに同じ位置で超音波走査が行なわれる場合は、該当する変更後の第2座標系を流用して切断面を決定する。すなわち、本実施形態では、変更後の第2座標系を流用することで、画像相関に基づく類似断面の探索処理を省略する第2追加処理を行なう。これにより、本実施形態では、正確な同期表示機能のリアルライム性を向上することができる。   In the present embodiment, the second coordinate system is changed from the position of the corresponding cross section and the position of the similar cross section, and the changed second coordinate system is stored in association with the contact surface center position and the index. In this embodiment, when the ultrasonic scanning is performed at the same position without changing the degree of distortion, the cut surface is determined by using the corresponding second coordinate system after change. That is, in the present embodiment, the second additional process that omits the search process of the similar cross section based on the image correlation is performed by diverting the changed second coordinate system. Thereby, in this embodiment, the real time property of an exact synchronous display function can be improved.

なお、本実施形態は、画像相関処理部173の処理能力が高い場合、探索領域の限定処理、許容範囲に基づく類似断面探索の省略処理、第1追加処理及び第2追加処理を行なわない場合であっても良い。また、本実施形態は、位置情報に基づく対応断面の決定処理と、画像相関に基づく類似断面の探索処理とに加えて行なう処理を、探索領域の限定処理、許容範囲に基づく類似断面探索の省略処理、第1追加処理及び第2追加処理の一部とする場合であっても良い。   In the present embodiment, when the processing capability of the image correlation processing unit 173 is high, the search area limiting process, the similar cross-section search omitting process based on the allowable range, the first additional process, and the second additional process are not performed. There may be. Further, in the present embodiment, the processing to be performed in addition to the processing for determining the corresponding cross section based on the position information and the search processing for the similar cross section based on the image correlation is omitted. The processing, the first addition process, and a part of the second addition process may be included.

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。更に、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、CPU及び当該CPUにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。   Further, each component of each illustrated apparatus is functionally conceptual, and does not necessarily need to be physically configured as illustrated. In other words, the specific form of distribution / integration of each device is not limited to the one shown in the figure, and all or a part of the distribution / integration is functionally or physically distributed in arbitrary units according to various loads and usage conditions. Can be integrated and configured. Further, all or a part of each processing function performed in each device may be realized by a CPU and a program analyzed and executed by the CPU, or may be realized as hardware by wired logic.

なお、本実施形態で説明した画像処理方法は、予め用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この画像処理プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この画像処理プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク(FD)、CD−ROM、MO、DVD等のコンピュータで読み取り可能な非一時的記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。   Note that the image processing method described in the present embodiment can be realized by executing a program prepared in advance on a computer such as a personal computer or a workstation. This image processing program can be distributed via a network such as the Internet. The image processing program is recorded on a computer-readable non-transitory recording medium such as a hard disk, a flexible disk (FD), a CD-ROM, an MO, and a DVD, and is executed by being read from the recording medium by the computer. You can also.

以上、説明したとおり、本実施形態によれば、磁場に歪みが生じている場合でも、超音波走査断面の位置を特定することができる。   As described above, according to the present embodiment, the position of the ultrasonic scanning section can be specified even when the magnetic field is distorted.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

171 決定部
172 領域限定部
173 画像相関処理部
174 変更部
171 Determining unit 172 Region limiting unit 173 Image correlation processing unit 174 Changing unit

Claims (6)

超音波プローブの被検体に対する当接面の位置及び当接角度を位置情報として取得する位置情報取得部と、
他種の医用画像診断装置が収集した3次元医用画像データから2次元医用画像データを生成する切断面であり、表示部に表示される超音波画像データの走査断面に対応する断面である対応断面を、前記位置情報に基づいて決定する決定部と、
画像間の相関に基づいて、前記表示部に表示される超音波画像データに類似する類似断面を前記3次元医用画像データから探索する画像相関処理部と、
前記類似断面の位置と前記対応断面の位置とが異なる場合、前記切断面を、前記対応断面から前記類似断面に変更する変更部と、
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
A position information acquisition unit that acquires the position and contact angle of the contact surface of the ultrasonic probe with respect to the subject as position information;
Corresponding cross section that is a cut surface that generates 2D medical image data from 3D medical image data collected by another type of medical image diagnostic apparatus and that corresponds to the scanning cross section of the ultrasonic image data displayed on the display unit And a determination unit that determines based on the position information;
An image correlation processing unit for searching a similar section similar to the ultrasound image data displayed on the display unit from the three-dimensional medical image data based on the correlation between images;
When the position of the similar cross section is different from the position of the corresponding cross section, the changing unit that changes the cut surface from the corresponding cross section to the similar cross section,
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記位置情報取得部は、磁場を検出して、前記位置情報を取得することを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the position information acquisition unit acquires the position information by detecting a magnetic field. 前記超音波プローブが位置する空間の磁場の歪みの程度を示す指標を取得する指標取得部と、
前記指標に基づいて、前記画像相関処理部が前記3次元医用画像データから前記類似断面を探索する探索領域を限定する領域限定部と、
を更に備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波診断装置。
An index acquisition unit for acquiring an index indicating the degree of distortion of the magnetic field in the space where the ultrasonic probe is located;
Based on the index, a region limiting unit that limits a search region in which the image correlation processing unit searches the similar cross section from the three-dimensional medical image data;
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising:
前記決定部は、操作者から受け付けた初期設定と当該初期設定時の前記位置情報とに基づいて、超音波走査が行なわれる実空間の第1座標系と前記3次元医用画像データの仮想空間の第2座標系とを対応付けた後に、前記位置情報の変化に基づいて前記対応断面を決定し、
前記変更部は、前記初期設定時での指標と、前記位置情報が変化した時点での指標とが共に所定の許容範囲である場合、前記画像相関処理部の処理を行なわせずに、前記対応断面を前記切断面とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の超音波診断装置。
Based on the initial setting received from the operator and the position information at the time of the initial setting, the determination unit determines the first coordinate system of the real space in which ultrasonic scanning is performed and the virtual space of the three-dimensional medical image data. After associating with the second coordinate system, determining the corresponding cross section based on the change in the position information,
If the index at the time of the initial setting and the index at the time when the position information changes are both within a predetermined allowable range, the changing unit does not perform the processing of the image correlation processing unit and performs the corresponding The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein a cross section is the cut surface.
前記変更部は、
前記切断面を前記対応断面から前期類似断面に変更した場合、当該類似断面の位置が当該対応断面の位置となるように前記第2座標系を変更し、変更後の第2座標系を前記対応断面の決定に用いられた前記位置情報に含まれる当接面の位置及び当該位置における指標に対応付けて所定の記憶部に格納し、
前記位置情報が変化した場合、変化後の位置情報に含まれる当接面の位置及び当該位置での指標に対応付けられた第2座標系が前記所定の記憶部に格納されている場合、当該第2座標系を用いて前記決定部に対応断面を決定させ、当該対応断面を切断面とすることを特徴とする請求項4に記載の超音波診断装置。
The changing unit is
When the cut surface is changed from the corresponding cross section to the similar cross section in the previous period, the second coordinate system is changed so that the position of the similar cross section becomes the position of the corresponding cross section, and the changed second coordinate system is the corresponding Stored in a predetermined storage unit in association with the position of the contact surface and the index at the position included in the position information used to determine the cross section,
When the position information has changed, when the second coordinate system associated with the position of the contact surface included in the changed position information and the index at the position is stored in the predetermined storage unit, The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 4, wherein the determination unit is configured to determine a corresponding section using a second coordinate system, and the corresponding section is used as a cut surface.
超音波プローブの被検体に対する当接面の位置及び当接角度を位置情報として取得する位置情報取得手順と、
他種の医用画像診断装置が収集した3次元医用画像データから2次元医用画像データを生成する切断面であり、表示部に表示される超音波画像データの走査断面に対応する断面である対応断面を、前記位置情報に基づいて決定する決定手順と、
画像間の相関に基づいて、前記表示部に表示される超音波画像データに類似する類似断面を前記3次元医用画像データから探索する画像相関処理手順と、
前記類似断面の位置と前記対応断面の位置とが異なる場合、前記切断面を、前記対応断面から前記類似断面に変更する変更手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
Position information acquisition procedure for acquiring the position and contact angle of the contact surface of the ultrasonic probe with respect to the subject as position information;
Corresponding cross section that is a cut surface that generates 2D medical image data from 3D medical image data collected by another type of medical image diagnostic apparatus and that corresponds to the scanning cross section of the ultrasonic image data displayed on the display unit Determining procedure based on the position information;
Based on the correlation between images, an image correlation processing procedure for searching a similar section similar to the ultrasound image data displayed on the display unit from the three-dimensional medical image data;
When the position of the similar cross section is different from the position of the corresponding cross section, the changing procedure for changing the cut surface from the corresponding cross section to the similar cross section;
An image processing program for causing a computer to execute.
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