(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的に動く対象体に超音波信号を送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信するプローブと、
前記超音波エコー信号に基づきボリュームデータを生成するプロセッサと、
前記ボリュームデータに基づき形成された３次元超音波映像をディスプレイするディスプレイ部と、
前記３次元超音波映像と関連する基準断面設定情報及びＭモードライン設定情報についてのユーザ入力を受信するユーザ入力部とを備え、
前記ユーザ入力部は、前記３次元超音波映像の基準断面を設定する基準断面設定情報を入力され、前記プロセッサは入力される前記基準断面設定情報と前記ボリュームデータを用いて前記基準断面を示す基準映像を生成し、
前記ユーザ入力部は、前記基準断面を示す基準映像に対するＭモードライン設定情報を入力され、前記プロセッサは、入力されるＭモードライン設定情報に基づいて前記基準断面を示す基準映像上にＭモードラインを生成し、生成した前記基準断面を示す基準映像上のＭモードラインに基づきＭモード映像を生成し、
前記ディスプレイ部は、前記Ｍモード映像をディスプレイし、
前記ユーザ入力部は、前記基準断面の位置と異なる位置の、前記３次元超音波映像の他の基準断面を設定する基準断面設定情報をさらに入力され、前記プロセッサは、さらに入力される前記基準断面設定情報と前記ボリュームデータを用いて前記他の基準断面を示す基準映像を生成し、
前記ユーザ入力部は、前記他の基準断面を示す基準映像に対するＭモードライン設定情報をさらに入力され、前記プロセッサは、さらに入力されるＭモードライン設定情報に基づいて前記他の基準断面を示す基準映像上にＭモードラインを生成し、生成した前記他の基準断面を示す基準映像上のＭモードラインに基づき他のＭモード映像を生成し、
前記ディスプレイ部は、前記他のＭモード映像をディスプレイすると共に、前記Ｍモード映像を継続してディスプレイし、
前記Ｍモード映像および前記他のＭモード映像は、同時に形成されることを特徴とする超音波システム。
【請求項２】
前記ユーザ入力部は、前記３次元超音波映像上の回転情報をさらに受信するように構成され、
前記プロセッサは、前記回転情報に基づき前記ディスプレイ部上にディスプレイされる前記３次元超音波映像の回転を制御するように構成され、前記基準断面を示す基準映像、前記他の基準断面を示す基準映像、前記基準断面を示す基準映像上のＭモードライン及び前記他の基準断面を示す基準映像上のＭモードラインは、複数の視野角のうちいずれか一つの角度で回転される前記３次元超音波映像をユーザが使用することによって指定できることを特徴とする請求項１に記載の超音波システム。
【請求項３】
前記プロセッサは、前記動く対象体の動き周期を決定し、各動き周期内に同じ数のフレームを含むように前記ボリュームデータを補間するように構成されることを特徴とする請求項２に記載の超音波システム。
【請求項４】
周期的に動く対象体を含む対象体に超音波信号を送信するためにプローブを用い、対象体から反射される超音波エコー信号を受信する段階と、
前記超音波エコー信号に基づきボリュームデータを生成する段階と、
前記３次元超音波映像と関連する基準断面設定情報及びＭモードライン設定情報についてのユーザ入力を受信する段階と、
前記ボリュームデータを用いて前記３次元超音波映像の基準断面を示す基準映像を生成する段階であって、前記基準断面は前記基準断面設定情報に基づき指定される段階と、
前記Ｍモードライン設定情報に基づいて指定された前記基準断面を示す基準映像上にＭモードラインを生成する段階と、
前記基準断面を示す基準映像上のＭモードラインに基づいてＭモード映像を生成する段階と、
前記Ｍモード映像をディスプレイする段階と、
前記基準断面の位置と異なる位置の、前記３次元超音波映像と関連する他の基準断面設定情報及び他のＭモードライン設定情報についてのユーザ入力をさらに受信する段階と、
前記ボリュームデータを用いて前記３次元超音波映像の他の基準断面を示す基準映像を生成する段階であって、前記他の基準断面は前記他の基準断面設定情報に基づき指定される段階と、
前記他のＭモードライン設定情報に基づいて指定された前記他の基準断面を示す基準映像上にＭモードラインを生成する段階と、
前記他の基準断面を示す基準映像上のＭモードラインに基づいて他のＭモード映像を生成する段階と、
前記他のＭモード映像をディスプレイすると共に、前記Ｍモード映像を継続してディスプレイする段階と、を含み、
前記Ｍモード映像および前記他のＭモード映像は、同時に形成されることを特徴とする超音波映像形成方法。
【請求項５】
前記ディスプレイされる３次元超音波映像上の回転情報についてのユーザ入力を受信する段階と、
前記回転情報に基づき前記ディスプレイされる３次元超音波映像を回転させる段階であって、前記基準断面を示す基準映像、前記他の基準断面を示す基準映像、前記基準断面を示す基準映像上のＭモードライン及び前記他の基準断面を示す基準映像上のＭモードラインは、複数の視野角のうちいずれか一つの角度で回転される前記３次元超音波映像をユーザが使用することによって指定できる段階をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の超音波映像形成方法。
【請求項６】
前記動く対象体の動き周期を決定する段階と、
各動き周期内に同じ数のフレームを含むように前記ボリュームデータを補間する段階をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の超音波映像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波分野に関するものであって、特に超音波映像を形成する超音波システム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波システムは、多様に応用されている重要な診断システムの中の一つである。特に、超音波システムは、対象体に対して無侵襲及び非破壊の特性を有しているため、医療分野に広く用いられている。近来の高性能超音波システムは、対象体の内部形状（例えば、患者の内臓器官）の２次元または３次元映像を形成するのに用いられている。
【０００３】
一般に、超音波システムは超音波信号を送信及び受信するために広帯域の変換素子（Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を備えるプローブを備える。変換素子が電気的に刺激されれば超音波信号が生成されて人体に伝達される。人体に伝達された超音波信号を人体内部組織の境界で反射され、人体組織の境界から変換素子に伝達される超音波エコー信号は電気的データに変換される。変換された電気的信号は、Ａ／Ｄ変換器を通じたデジタルデータ変換、増幅及び信号処理して組織の映像のための超音波映像データが生成される。
【０００４】
一方、超音波システムは、対象体の動きを周期的に示すＭ−モード（Ｍｏｔｉｏｎ  ｍｏｄｅ）映像を提供している。より詳細に、超音波システムは対象体のＢ−モード映像を形成してディスプレイし、ユーザによってＢ−モード映像に設定されたＭ−モードラインに対応する対象体の生体情報を時間経過によって示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２１１７９号公報
【特許文献２】特開２００７−１６０１２０号公報
【特許文献３】特開２００８−６２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の超音波システムは、現在ディスプレイしているＢ−モード映像の対象体部位と相違した部位のＢ−モード映像とＭ−モード映像とを形成するためにプローブを移動させなければならないため、同時に対象体の多数部位のＢ−モード映像とＭ−モード映像とを提供することができないだけでなく、対象体の相違した部位のＢ−モード映像とＭ−モード映像とを形成するのに相当の時間が要される問題がある。
【０００７】
本発明は、前述した問題を解決するためのものであって、周期的に動く対象体のボリュームデータに基づいて少なくとも一つのフレーム映像または３次元超音波映像を提供し、プローブを動かさなくても少なくとも一つのフレーム映像または３次元超音波映像の相違した部位に設定されるＭ−モードラインに該当するＭ−モード映像を提供する超音波システム及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による超音波システムは、周期的に動く対象体に超音波信号を送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信するプローブと、
前記超音波エコー信号に基づきボリュームデータを生成するプロセッサと、
前記ボリュームデータに基づき形成された３次元超音波映像をディスプレイするディスプレイ部と、
前記３次元超音波映像と関連する基準断面設定情報及びＭモードライン設定情報についてのユーザ入力を受信するユーザ入力部とを備え、
前記ユーザ入力部は、前記３次元超音波映像の基準断面を設定する基準断面設定情報を入力され、前記プロセッサは入力される前記基準断面設定情報と前記ボリュームデータを用いて前記基準断面を示す基準映像を生成し、
前記ユーザ入力部は、前記基準断面を示す基準映像に対するＭモードライン設定情報を入力され、前記プロセッサは、入力されるＭモードライン設定情報に基づいて前記基準断面を示す基準映像上にＭモードラインを生成し、生成した前記基準断面を示す基準映像上のＭモードラインに基づきＭモード映像を生成し、
前記ディスプレイ部は、前記Ｍモード映像をディスプレイし、
前記ユーザ入力部は、前記３次元超音波映像の他の基準断面を設定する基準断面設定情報をさらに入力され、前記プロセッサは、さらに入力される前記基準断面設定情報と前記ボリュームデータを用いて前記他の基準断面を示す基準映像を生成し、
前記ユーザ入力部は、前記他の基準断面を示す基準映像に対するＭモードライン設定情報をさらに入力され、前記プロセッサは、さらに入力されるＭモードライン設定情報に基づいて前記他の基準断面を示す基準映像上にＭモードラインを生成し、生成した前記他の基準断面を示す基準映像上のＭモードラインに基づき他のＭモード映像を生成し、
前記ディスプレイ部は、前記他のＭモード映像をディスプレイすると共に、前記Ｍモード映像を継続してディスプレイすることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明による超音波映像形成方法は、周期的に動く対象体を含む対象体に超音波信号を送信するためにプローブを用い、対象体から反射される超音波エコー信号を受信する段階と、
前記超音波エコー信号に基づきボリュームデータを生成する段階と、
前記３次元超音波映像と関連する基準断面設定情報及びＭモードライン設定情報についてのユーザ入力を受信する段階と、
前記ボリュームデータを用いて前記３次元超音波映像の基準断面を示す基準映像を生成する段階であって、前記基準断面は前記基準断面設定情報に基づき指定される段階と、
前記Ｍモードライン設定情報に基づいて指定された前記基準断面を示す基準映像上にＭモードラインを生成する段階と、
前記基準断面を示す基準映像上のＭモードラインに基づいてＭモード映像を生成する段階と、
前記Ｍモード映像をディスプレイする段階と、
前記３次元超音波映像と関連する他の基準断面設定情報及び他のＭモードライン設定情報についてのユーザ入力をさらに受信する段階と、
前記ボリュームデータを用いて前記３次元超音波映像の他の基準断面を示す基準映像を生成する段階であって、前記他の基準断面は前記他の基準断面設定情報に基づき指定される段階と、
前記他のＭモードライン設定情報に基づいて指定された前記他の基準断面を示す基準映像上にＭモードラインを生成する段階と、
前記他の基準断面を示す基準映像上のＭモードラインに基づいて他のＭモード映像を生成する段階と、
前記他のＭモード映像をディスプレイすると共に、前記Ｍモード映像を継続してディスプレイする段階と、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
前記したような本発明は、対象体の互いに異なる部位に該当するＭ−モード映像を形成するために、プローブを移動させなくても同時に互いに異なる部位のＭ−モード映像を形成することができる。また、形成した異なる部位のＭモード映像を同時にディスプレイすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例による超音波システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例によるボリュームデータ形成及び再構成部の構成を詳細に示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例による切断面映像の例を示す例示図である。
【図４】本発明の実施例による水平切断面映像の例を示す例示図である。
【図５】本発明の実施例によって水平切断面映像を前処理部でソフト−スレショールディング（ｓｏｆｔ−ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｉｎｇ）を実施した結果映像の例を示す例示図である。
【図６】本発明の実施例によって水平切断面映像に対して水平投影を実施して得た投影信号値の例を示す例示図である。
【図７】本発明の実施例によってＲＯＩ境界を用いて水平切断面映像をマスクした結果を示す例示図である。
【図８】本発明の実施例によって超音波ボリュームデータのフレームでＲＯＩを示す例示図である。
【図９】本発明の実施例によって連続的に獲得した超音波ボリュームデータ内にＶＯＩの設定した例を示す例示図である。
【図１０】本発明の実施例によって相関係数曲線計算部で求めた３つの相関係数曲線を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施例による周期設定部の構成を詳細に示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施例によって任意の相関係数曲線に対して心臓拍動の全域周期を検出する過程を示す例示図である。
【図１３】本発明の実施例によって周期設定部で計算した周期を用いてボリュームデータを再構成する過程を示す例示図である。
【図１４】本発明の実施例によるフレーム映像とＭ−モード映像を示す例示図である。
【図１５】本発明の実施例による３次元超音波映像とＭ−モード映像を示す例示図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付された図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１に示された通り、本発明による超音波システム１００は、プローブ１１０、ビームフォーミング及び信号処理部１２０、ボリュームデータ形成及び再構成部１３０、入力部１４０、プロセッサ１５０及びディスプレイ部１６０を備える。そして、超音波システム１００は示さなかったが、多様な情報を格納するための格納部をさらに備える。
【００１３】
プローブ１１０は、超音波信号を対象体に送信し、対象体から反射される超音波信号を受信して対象体の３次元超音波映像を形成するための受信信号を形成する多数の変換素子からなる配列型変化器を備えることができる。
【００１４】
ビームフォーミング及び信号処理部１２０は、超音波信号を対象体に送信集束させ、対象体から反射される超音波信号を受信集束させ、受信信号を増幅及び信号処理する。
【００１５】
ボリュームデータ形成及び再構成部１３０は、ビームフォーミング及び信号処理部１２０から受信信号の入力を受けて対象体の３次元超音波映像のためのボリュームデータを形成し、対象体の周期を計算して形成されたボリュームデータを再構成する。
【００１６】
本発明の一実施例によって、ボリュームデータ形成及び再構成部１３０は図２に示されたように、ボリュームデータ形成部１３１、前処理部１３２、ＲＯＩ（ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｅｓｔ）設定部１３３、ＶＯＩ（ｖｏｌｕｍｅ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｅｓｔ）設定部１３４、相関係数曲線計算部１３５、周期設定部１３６及びボリュームデータ再構成部１３７を備える。
【００１７】
ボリュームデータ形成部１３１はビームフォーミング及び信号処理部１２０から連続的に受信信号を受けて対象体の３次元超音波映像のためのボリュームデータを形成する。
【００１８】
前処理部１３２は、ボリュームデータ形成部１３１によって形成されたボリュームデータから雑音を減らしたり除去する。まず、前処理部１３２は、図３で示されているように、形成されたボリュームデータの中心を基準に水平に切断した水平切断面（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  ｃｕｔｔｉｎｇ  ｐｌａｎｅ，２１０）映像または垂直に切断した垂直切断面（ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｃｕｔｔｉｎｇ  ｐｌａｎｅ，２２０）映像を得る。以下、説明の便宜上、水平切断面映像を例に説明する。
【００１９】
前処理部１３２は、ボリュームデータから得た水平切断面映像をウェーブレット領域（ｗａｖｅｌｅｔ  ｄｏｍａｉｎ）で分解してウェーブレット係数を計算する。前処理部１３２は計算されたウェーブレット係数がしきい値（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）より小さければ、ウェーブレット係数を０とし、ウェーブレット係数がしきい値より大きければ、しきい値だけをウェーブレット係数から引いたり再びウェーブレット係数を計算するためにソフト−スレショールディング（ｓｏｆｔ−ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｉｎｇ）を実施する。ウェーブレット変換（ｗａｖｅｌｅｔ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を通じて分解された領域（ＨＨ，ＨＬ，ＬＨ及びＬＬ）の中で最小スケールのＬＬ領域に対してはソフト−スレショールディングを実施しない。本発明によるソフト−スレショールディングは次の式１によって実施できる。
【００２０】
【数１】
0006034851.tif 000002
【００２１】
ここで、Ｗｊｆ（ｔ）はウェーブレット領域で分解したｊ番目レベルでの高周波数信号の係数を示し； ｓｉｇｎ（）は各係数の符号を示し； Ｔｈは一定の正の値を有するしきい値を示し；左辺のＷｊｆ（ｔ）ハット（本明細書では、式中の＾記号を、文中では「ハット」と称して表すこととする）はソフト−スレショールディングを行った結果の係数を示す。
【００２２】
前処理部１３２は、式１を用いてウェーブレット係数に対してソフト−スレショールディングを実施した後、逆ウェーブレット変換（ｉｎｖｅｒｓｅ  ｗａｖｅｌｅｔ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を通じて超音波ボリュームデータを再構成する。図４は、対象体から連続的に獲得した超音波ボリュームデータから得た水平切断面映像を示す図面であり、図５は、水平切断面映像を前処理部１３２でソフト−スレショールディングを実施した結果の映像を示す図面である。
【００２３】
ＲＯＩ設定部１３３は、前処理部１３２で前処理された水平切断面映像に対して水平方向のピクセルライン（ｐｉｘｅｌ  ｌｉｎｅ）単位で全てのピクセルの明るさ値を合算して投影信号値を得る水平投影を実施する。図６は、水平切断面映像に対して水平投影を実施して得た投影信号値を示す図面である。水平投影を通じて得られた投影信号値の平均値を用いてＲＯＩ境界（ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ；ｎＴ，ｎＢ)を次の式２を用いて計算する。
【００２４】
【数２】
0006034851.tif 000003
【００２５】
ここで、ｆｎ は水平投影された信号を示し； Ｍｅａｎは投影された信号の平均値を示し； ｎＴは各投影された信号が各信号の平均値より小さな信号の中で最も左側に位置するものであり； ｎＢは各投影された信号が各信号の平均値より小さな信号の中で最も右側に位置するものである。
【００２６】
ＲＯＩ設定部１３３は、式２を通じて得られた各ＲＯＩ境界（ｎＴ，ｎＢ）を用いて水平切断面映像をマスクする。即ち、各ＲＯＩ境界（ｎＴ，ｎＢ）の外郭に存在する映像はマスクして除去する。図７は、式２を通じて得られた各ＲＯＩ境界（ｎＴ，ｎＢ）を用いて水平切断面映像をマスクした結果を示し、図８は、超音波ボリュームデータのフレームでＲＯＩを示す図面である。
【００２７】
ＶＯＩ設定部１３４は、ＲＯＩ設定部１３３でＲＯＩ境界にマスクされた水平切断面映像から垂直ラインの明るさ値の標準偏差を用いて対象体内に動く物体が存在するフレームを選択する。例えば、動く物体が胎児の心臓の場合、一般に心臓は明るさが明るい部分である弁膜と暗い部分である心房と心室で構成されているため、コントラスト（ｃｏｎｔｒａｓｔ）が大きい。従って、垂直ラインに対する明るさ値の標準偏差を用いて心臓領域が含まれる垂直ラインを探すことができる。また、心臓領域に含まれる垂直ラインと隣接する垂直ラインのコントラストが急激に変わるため、隣接する垂直ラインとの標準偏差の差が大きいものを探してさらに精密に心臓領域に含まれる垂直ラインを求めることによって、心臓領域に含まれない垂直ラインが大きいコントラストを有してもこれを心臓領域に含まれた垂直ラインから排除することができる。まず、ＶＯＩ設定部１３４は、ＶＯＩの設定のための各基準フレームを検出するために隣接する各垂直ラインの標準偏差の差の中で最大の差を有する３つの垂直ラインを探す。垂直ラインを探すアルゴリズムの疑似コード（ｐｓｅｕｄｏ  ｃｏｄｅ）は次の通りである。
【００２８】
【数３】
0006034851.tif 000004
【００２９】
ここで、σｋｉは水平断面映像に存在する垂直ラインの標準偏差を示し； ｋｉは垂直ラインの順序を示し、ボリュームでフレームの順序と同一であり； Ｋは全体フレームの数であり、全体垂直ラインの数と同一であり、Ｃは定数である。このように求めた３つの垂直ラインを備える３つのフレームは３つのＶＯＩを設定するための基準フレームとしてそれぞれ用いられる。
【００３０】
ＶＯＩ設定部１３４は、３つの基準フレームをそれぞれ基準として隣接するフレームを収集する。このように収集されたフレームに存在する各ＲＯＩを用いて各ＶＯＩを設定する。図９で連続的に獲得した超音波ボリュームデータ内にＶＯＩの設定例を示し、ここでＶＯＩの時間軸方向への幅は基準フレームと左右に存在するフレームによって決定され、ＶＯＩの広さはＲＯＩ設定部１３３で設定されたＲＯＩの幅によって定義される。ＶＯＩ設定部１３４で設定されたＶＯＩは式４で表現できる。
【００３１】
【数４】
0006034851.tif 000005
【００３２】
ここで、ｋｉハットは水平切断面映像で標準偏差が最大３つのラインの位置、即ち、フレーム位置を示し； ｆＲＯＩ（ｋ）はｋ番目フレームでのＲＯＩ領域を示し； Ｖｋｉハットは基準フレームでの左右２個のフレーム内の各ＲＯＩ領域を組み合わせて作られたＶＯＩボリュームを示す。
【００３３】
ＶＯＩ設定部１３４は、３つの基準フレームに対する３つのＶＯＩを設定する。
【００３４】
相関係数曲線計算部１３５はＶＯＩ設定部１３４で設定された３つの各ＶＯＩを用いて時間軸上に一定区間の間に相関係数曲線（ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｃｕｒｖｅ）を求める。相関係数は式５を通じて計算される。
【００３５】
【数５】
0006034851.tif 000006
【００３６】
ここで、Ｅ［Ｖｋ］及びＥ［Ｖｋｉハット］はそれぞれ、ｋ及びｋｉハット位置でＶＯＩ内の平均を示し； σｖｋ及びσｖｋｉハットは、ｋ及びｋｉハット位置でＶＯＩ内の平均標準偏差を示し； ρｉ（Ｖｋ，Ｖｋｉハット）は相関係数ｋ位置でのＶＯＩと、ｋｉハット位置でのＶＯＩとの相関係数を示す。相関係数曲線計算部１３５はＶＯＩ設定部１３４で設定された３つのＶＯＩに対して３つの相関係数曲線を求める。
【００３７】
図１０は、相関係数曲線計算部１３５で求めた３つの相関係数曲線を示すグラフである。
【００３８】
周期設定部１３６は、相関係数曲線計算部１３５で求めた相関係数曲線に存在する頂点の中で類似する距離を有する頂点を用いて心臓の拍動の周期を検出する。この時に検出された周期を全域周期（Ｇｌｏｂａｌ  ｐｅｒｉｏｄ）という。図１１は、周期設定部１３６で全域周期を検出する過程を示すブロック図である。周期設定部１３６は、フィルタリング部３１０、傾き計算部３２０及び符号変換点検出部３３０を備える。フィルタリング部３１０は、相関係数曲線計算部１３５で求めた相関係数曲線から雑音を減らすためにフィルタリング（ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）を実施する。本発明によるフィルタリングは低域通過フィルタ（ｌｏｗ  ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ）を用いる。傾き計算部３２０は、フィルタリングを実施した相関係数曲線に対して傾きを計算する。符号変換点検出部３３０は、傾き計算部３２０で計算された傾きが正から負へ変わる符号変換点（ｚｅｒｏ  ｃｒｏｓｓｉｎｇ  ｐｏｉｎｔ）を求め、符号変換点間で類似する距離を有する符号変換点を検出して符号変換点の周期を心臓の拍動周期として設定する。
【００３９】
３つの相関係数曲線に対してそれぞれの中心を基準として左右部分に対して候補周期を探すことによって、計６つの候補心臓拍動周期Ｐｎを計算することができる。図１２は、任意の相関係数曲線に対して全域周期を検出する過程を示している。このように求めた６つの候補心臓拍動周期から最も共通的に示される周期を胎児心臓拍動周期として設定し、これは次式で表現できる。
【００４０】
ＰＦＨＢ＝ｍｏｄｅ（Ｐｎ）
【００４１】
ここで、Ｐｎは各ＶＯＩに対して得られた計３つの相関係数曲線から＋、−方向にそれぞれ周期を検出して示された計６つの候補周期を示し、ＰＦＨＢは６つの候補周期のうち最も頻度数が高い周期を示す。最も頻度数が高い周期を全域周期として設定する。
【００４２】
続いて、周期設定部１３６は、全域周期を探した基準フレームから全域周期だけ離れた所に位置したフレームを新たな基準フレームとして設定する。周期設定部１３６は新たに設定された基準フレームを基準として左右に所定のフレームを備える探索領域を設定する。その後、新たな基準フレームのＶＯＩと探索領域内のフレームのＶＯＩ間の相関係数を計算する。周期設定部１３６は、探索領域内のフレームの中で最大の相関係数を有してフレームの平均相関係数に所定の重み係数を乗じた値より大きなフレームと基準フレーム間の時間間隔を局部周期として設定する。周期設定部１３６は、このような過程をボリュームの終端まで繰り返して全体の局部周期を検出する。
【００４３】
ボリュームデータ再構成部１３７は、各局部周期内のフレームを周期設定部１３６で設定された全域周期を用いて線形補間（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）する。線形補間はまず、各局部周期に対する全域周期の比を次式を用いて計算する。
【００４４】
r＝（局部周期）／（全域周期）
【００４５】
計算した局部周期と全域周期の比を用いて次式のように補間フレームを計算する。
【００４６】
Ｉ’＝Δ２×Ｉｎ＋Δ１×Ｉｎ＋１
【００４７】
ここで、ＩｎとＩｎ＋１は探そうとする補間フレームに隣接した各フレームであり、Δ１とΔ２は隣接したフレームとの距離を示し、局部周期と全域周期の比によって決定される。全ての局部周期に対して前記の補間過程を行ってボリュームデータの各局部周期で同一の個数のフレームを有するボリュームを有するようにする。
【００４８】
ボリュームデータ再構成部１３７は、フレームを補間して生成されたボリュームデータを再構成し、心臓が拍動する様相を示す３次元超音波映像を提供する。図１３は、ボリュームデータの再構成の過程を示す。一つのボリュームにＡからＺまで２６の周期が存在し、一つの周期は６つのフレームで構成されているとする時、再構成されたボリュームは６つの副−ボリューム（Ｓｕｂ−ｖｏｌｕｍｅ）が生成され、それぞれの副−ボリュームはＡｉからＺｉまで２６のフレームで構成される。
【００４９】
一方、対象体をスキャニングしてボリュームデータを獲得する時、対象体、例えば妊婦または胎児の動きで胎児の心臓拍動数を検出するのが難くなり得る。従って、本発明によって、胎児や妊婦の動きを以前段階で設定したＶＯＩと現在設定したＶＯＩ間のピクセル明るさ値に対するマッチングを用いて対象体の動きを補償するための動き補償部をさらに備える超音波映像処理装置を提供する。動き補償部は胎児や妊婦の動きを補償するために動きベクトルを以前段階で設定したＶＯＩと現在設定したＶＯＩ間のピクセル明るさ値の絶対差の和（ｓｕｍ  ｏｆ  ａｂｓｏｌｕｔｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ，ＳＡＤ）を通じて求める。例えば、ｎ番目フレームでＶＯＩをＶｎ（ｍ）とすると、次のフレームでＶＯＩはＶｎ（ｍ＋１）で表現される。ここで、変数ｍはｎ−１，ｎ，ｎ＋１の組み合わせを意味する。動き補償部は、Ｖｎ（ｍ）とＶｎ（ｍ＋１）の間のピクセル明るさ値の差に対する絶対値を計算する。Ｖｎ（ｍ＋１）を上下左右（ｉ，ｊ）に移動しながら絶対値を計算して最小の絶対値を示す位置を動きベクトルとして推定する。絶対差の和は次の式６で計算できる。
【００５０】
【数６】
0006034851.tif 000007
【００５１】
ここで、Ｗは予め定義された動き推定範囲を示し； Ｋはフレームの総数であり； ｉ，ｊは動き変位を示し； ｋ，ｌはＶＯＩ内でのフレーム左右上下の画素位置を示し； ｍはフレーム番号を示す。
【００５２】
入力部１４０はユーザからユーザ設定情報の入力を受ける。ここで、ユーザ設定情報はＭ−モードラインを設定するための基準断面の設定情報、Ｍ−モードライン設定情報及び３次元超音波映像の回転設定情報を備える。
【００５３】
プロセッサ１５０は、ボリュームデータ形成及び再構成部１３０によって再構成されたボリュームデータ及び入力部１４０を通じて入力されたユーザ設定情報に基づいてＭ−モード映像信号を形成する。
【００５４】
本発明の一実施例によって、プロセッサ１５０は、ボリュームデータ形成及び再構成部１３０から再構成されたボリュームデータの入力を受け、事前設定された基準断面設定情報または入力部１４０を通じて入力される基準断面設定情報に基づいて入力されたボリュームデータを用い、図１４に示された通り、基準断面に該当するフレーム映像４１０のためのフレーム映像信号を形成する。プロセッサ１５０は、ユーザから入力部１４０を通じて入力される少なくとも一つのＭ−モードライン設定情報に基づいて各Ｍ−モードライン（４２１，４２２，４２３）に該当するデータをボリュームデータから抽出し、抽出されたデータに基づいて各Ｍ−モードラインに該当するＭ−モード映像（４３１，４３２，４３３）のためのＭ−モード映像信号を形成する。本実施例では、説明の便宜のためにフレーム映像に３つのＭ−モードラインを設定するものと説明したが、それだけに限定されない。一方、プロセッサ１５０はユーザから入力部１４０を通じて他の基準断面を設定する基準断面設定情報の入力を受け、入力された基準断面設定情報に基づいて他のフレーム映像のためのフレーム映像信号を形成し、ユーザから入力部１４０を通じて入力される少なくとも一つのＭ−モードライン設定情報に基づいて各Ｍ−モードラインに該当するデータをボリュームデータから抽出し、抽出されたデータに基づいて各Ｍ−モードラインに該当するＭ−モード映像のためのＭ−モード映像信号を形成する。この時、最初のフレーム映像に設定されたＭ−モードのＭ−モード映像（４３１，４３２，４３３）はディスプレイ部１６０に継続してディスプレイされ得る。
【００５５】
本発明の他の実施例によって、プロセッサ１５０は、ボリュームデータ形成及び再構成部１３０から再構成されたボリュームデータの入力を受け、ユーザから入力部１４０を通じて入力される多数の基準断面設定情報に基づいて各フレーム映像のためのフレーム映像信号を形成する。プロセッサ１５０は、ユーザから入力部１４０を通じて各フレーム映像に少なくとも一つのＭ−モードラインを設定するＭ−モードライン設定情報に基づいて各フレーム映像の各Ｍ−モードラインに該当するデータをボリュームデータから抽出し、抽出されたデータに基づいて各Ｍ−モードラインに該当するＭ−モード映像のためのＭ−モード映像信号を形成する。
【００５６】
本発明の他の実施例によって、プロセッサ１５０は、ボリュームデータ形成及び再構成部１３０から再構成されたボリュームデータの入力を受け、図１５に示された通り、３次元超音波映像５１０のための３次元超音波映像信号を形成する。プロセッサ１５０は、ユーザから入力部１４０を通じて入力される少なくとも一つのＭ−モードライン設定情報に基づいて各Ｍ−モードライン（５２１，５２２，５２３）に該当するデータをボリュームデータから抽出し、抽出されたデータに基づいて各Ｍ−モードラインに該当するＭ−モード映像（５３１，５３２，５３３）のためのＭ−モード映像信号を形成する。本実施例では説明の便宜のために基準断面映像に３つのＭ−モードラインを設定するものと説明したが、それだけに限定されない。一方、プロセッサ１５０は、ユーザから入力部１４０を通じて３次元超音波映像５１０を回転させる回転設定情報の入力を受けて３次元超音波映像５１０を回転させ、ユーザから入力部１４０を通じて入力される少なくとも一つのＭ−モードライン設定情報に基づいて各Ｍ−モードラインに該当するデータをボリュームデータから抽出し、抽出されたデータに基づいて各Ｍ−モードラインに該当するＭ−モード映像のためのＭ−モード映像信号を形成する。
【００５７】
ディスプレイ部１６０は、プロセッサ１５０からフレーム映像信号、３次元超音波映像信号及びＭ−モード映像信号の入力を受けてフレーム映像、３次元超音波映像及びＭ−モード映像をディスプレイする。
【００５８】
本発明が望ましい実施例を通じて説明され例示されたが、当業者であれば添付した特許請求の範囲の事項及び範疇を逸脱せず、様々な変形及び変更がなされることが分かる。
【符号の説明】
【００５９】
１００  超音波システム
１１０  プローブ
１２０  ビームフォーミング及び信号処理部
１３０  ボリュームデータ形成及び再構成部
１４０  入力部
１５０  プロセッサ
１６０  ディスプレイ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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