(57)【要約】      （修正有）【課題】異なる基準ステアリング角度を設定し、設定されたステアリング角度を考慮して超音波合成映像を提供する超音波システムおよび方法を提供する。【解決手段】ステアリング角度が０°のスキャンラインを含む複数のスキャンラインに沿って超音波信号を対象体に送信し、複数のフレームに対応する複数の超音波データを取得する超音波データ取得部と、ステアリング角度が０°のスキャンライン対して基準ステアリング角度を設定し、基準ステアリング角度を基準として複数のフレームの複数のスキャンラインのステアリング角度が０°のスキャンラインに対する複数のステアリング角度を算出するプロセッサとを備え、前記複数の超音波データは、複数のステアリング角度に基づいて取得され、プロセッサは、複数の超音波データにスキャン変換を行って前記複数のフレームを形成し、前記複数のフレームで空間的に重なる領域の画像を合成して超音波合成映像を形成する。【選択図】図１
2011050742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング角度が０°のスキャンラインを含む複数のスキャンラインに沿って超音波信号を対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して、複数のフレームに対応する複数の超音波データを取得する超音波データ取得部と、
前記複数のフレームのそれぞれにおいて、前記ステアリング角度が０°のスキャンラインに対して基準ステアリング角度を設定し、前記基準ステアリング角度を基準として前記複数のフレームの前記複数のスキャンラインの前記ステアリング角度が０°のスキャンラインに対する複数のステアリング角度を算出するプロセッサとを備え、
前記複数の超音波データは、前記複数のステアリング角度に基づいて取得され、
前記プロセッサは、前記複数の超音波データにスキャン変換を行って前記複数のフレームを形成し、前記複数のフレームで空間的に重なる領域の映像を合成して超音波合成映像を形成することを特徴とする超音波システム。
【請求項２】
前記プロセッサは、前記基準ステアリング角度をフレームごとに異なって設定す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】
前記基準ステアリング角度は、前記複数のスキャンラインの中で、最初のスキャンラインおよび最後のスキャンラインのいずれか１つの前記ステアリング角度が０°のスキャンラインに対するステアリング角度であ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４】
前記プロセッサは、前記基準ステアリング角度を基準として、数列を用いて前記複数のステアリング角度を算出す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５】
前記超音波データ取得部は、超音波プローブを含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波システム。
【請求項６】
前記プロセッサは、前記超音波プローブを考慮して前記複数の超音波データに前記スキャン変換を行うことを特徴とする請求項５に記載の超音波システム。
【請求項７】
前記複数のフレームは、ピクセルを含み、
前記プロセッサは、前記複数のフレームに対して前記ピクセルの値を算術平均、幾何平均および調和平均のいずれか１つを用いて合成することにより、前記超音波合成映像を形成す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８】
前記プロセッサは、前記複数のフレームのそれぞれに異なる加重値を加えて合成することにより、前記超音波合成映像を形成す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９】
ａ）複数のフレームのそれぞれにおいて、ステアリング角度が０°のスキャンラインに対して基準ステアリング角度を設定する段階と、
ｂ）前記基準ステアリング角度を基準として前記複数のフレームの複数のスキャンラインの前記ステアリング角度が０°のスキャンラインに対する複数のステアリング角度を算出する段階と、
ｃ）前記ステアリング角度を考慮して超音波信号を対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して複数の超音波データを取得する段階と、
ｄ）前記複数の超音波データにスキャン変換を行って前記複数のフレームを形成する段階と、
ｅ）前記複数のフレームで空間的に重なる領域の映像を合成して超音波合成映像を形成する段階と
を備えることを特徴とする超音波合成映像提供方法。
【請求項１０】
前記段階ａ）は、
前記基準ステアリング角度を前記複数のフレームごとに異なって設定することを特徴とする請求項９に記載の超音波合成映像提供方法。
【請求項１１】
前記基準ステアリング角度は、前記複数のスキャンラインの中で、最初のスキャンラインおよび最後のスキャンラインのいずれか１つの前記ステアリング角度が０°のスキャンラインに対するステアリング角度であることを特徴とする請求項９に記載の超音波合成映像提供方法。
【請求項１２】
前記段階ｂ）は、
前記基準ステアリング角度を基準として数列を用いて前記複数のステアリング角度を算出することを特徴とする請求項９に記載の超音波合成映像提供方法。
【請求項１３】
前記段階ｄ）は、
超音波プローブを考慮して前記超音波データにスキャン変換を行うことを特徴とする請求項９に記載の超音波合成映像提供方法。
【請求項１４】
前記段階ｅ）は、
前記複数の超音波映像に対してピクセルの値を算術平均、幾何平均および調和平均のいずれか１つを用いて合成して前記超音波合成映像を形成することを特徴とする請求項９に記載の超音波合成映像提供方法。
【請求項１５】
前記段階ｅ）は、
前記複数のフレームのそれぞれに異なる加重値を加えて合成して前記超音波合成映像を形成することを特徴とする請求項９に記載の超音波合成映像提供方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波システムに関し、特に、異なる基準ステアリング角度を設定し、その設定されたステアリング角度を考慮して超音波合成映像を提供する超音波システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波システムは、無侵襲および非破壊特性を有しており、対象体内部の情報を得るために医療分野で広く用いられている。超音波システムは、対象体を直接切開して観察する外科手術の必要がなく、対象体の内部組織を高解像度の映像で医師に提供することができるため、医療分野で非常に重要なものとして用いられている。
【０００３】
超音波システムは、複数のスキャンライン（ｓｃａｎｌｉｎｅ）を予め設定されたステアリング角度（ｓｔｅｅｒｉｎｇ  ａｎｇｌｅ）でステアリングして、より広い視野角を有する超音波映像を提供している。また、超音波システムは、超音波映像の画質を向上させるために、互いに異なるステアリング角度を有する複数の超音波映像を合成して超音波合成映像を提供している。
【０００４】
従来は、スキャンラインをステアリングしない超音波映像を基準として、その映像に左右対称にステアリングされた超音波映像を空間的に重ね合せて超音波合成映像を形成している。しかし、これによっては、超音波合成映像を形成するのに必要な超音波映像の数に制約があるだけでなく、スキャンラインがステアリングされた超音波映像の境界線が超音波合成映像に表示されてしまい、超音波合成映像の画質を低下させる問題がある。
【０００５】
また従来は、超音波合成映像を形成するのに必要な超音波映像の枚数を算出するのに、スキャンラインの重合点を考慮してスキャンラインのステアリング角度を算出している。ここで、重合点とは、複数のスキャンラインが対象体内で交差して重なり合う点を意味する。しかしこれでは、ステアリング角度を算出するための追加ハードウェアまたはソフトウェアが必要となる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００２−５２６２２９号公報
【特許文献２】特開２００９−１８３７０５号公報
【特許文献３】特開２００８−０４３７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、超音波合成映像を形成するのに必要な複数の超音波映像のそれぞれに、ステアリング角度０°のスキャンラインに対して異なる基準ステアリング角度を設定し、その設定された基準ステアリング角度を基準として数列を用いてスキャンラインのステアリング角度０°のスキャンラインに対するステアリング角度を算出する超音波システムおよび方法を提供することにある。
【０００８】
また、本発明は、超音波信号を送受信する超音波プローブの種類を考慮して超音波データにスキャン変換を行って複数の超音波映像を形成し、その複数の超音波映像を合成して超音波合成映像を提供する超音波システムおよび方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明における超音波システムは、ステアリング角度が０°のスキャンラインを含む複数のスキャンラインに沿って超音波信号を対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して、複数のフレームに対応する複数の超音波データを取得する超音波データ取得部と、前記複数のフレームのそれぞれにおいて、前記ステアリング角度が０°のスキャンラインに対して基準ステアリング角度を設定し、前記基準ステアリング角度を基準として前記複数のフレームの前記複数のスキャンラインの前記ステアリング角度が０°のスキャンラインに対する複数のステアリング角度を算出するプロセッサとを備え、前記複数の超音波データは、前記複数のステアリング角度に基づいて取得され、前記プロセッサは、前記複数の超音波データにスキャン変換を行って前記複数のフレームを形成し、前記複数のフレーム間に空間的に重なる領域の映像を合成して超音波合成映像を形成することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明における超音波合成映像提供方法は、ａ）複数のフレームのそれぞれにおいて、ステアリング角度が０°のスキャンライン対して基準ステアリング角度を設定する段階と、ｂ）前記基準ステアリング角度を基準として前記複数のフレームの複数のスキャンラインの前記ステアリング角度が０°のスキャンラインに対する複数のステアリング角度を算出する段階と、ｃ）前記ステアリング角度を考慮して超音波信号を対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して複数の超音波データを取得する段階と、ｄ）前記複数の超音波データにスキャン変換を行って前記複数のフレームを形成する段階と、ｅ）前記複数のフレーム間に空間的に重なる領域の映像を合成して超音波合成映像を形成する段階と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、スキャンラインが重なり合う重合点を考慮してスキャンラインのステアリング角度を算出する必要がなく、数列を用いて複数のスキャンラインのステアリング角度０°のスキャンラインに対するステアリング角度を容易に算出することができる。
【００１２】
また、本発明は、超音波プローブの種類によって超音波データに適切なスキャン変換を行うことができる。
【００１３】
また、本発明は、複数の超音波映像間に空間的に重なる領域の映像を合成しても、スキャンラインがステアリングされた超音波映像の境界線が超音波合成映像に表示されず、超音波合成映像の画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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超音波データ取得部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例によってステアリング角度を考慮して超音波合成映像を形成する順序を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施例によって算出されるステアリング角度の例を示す例示図である。
【図５】本発明の実施例によって算出されるステアリング角度の例を示す例示図である。
【図６】本発明の実施例によって算出されるステアリング角度の例を示す例示図である。
【図７】本発明の実施例に従って、線形プローブでステアリング角度に応じて取得された超音波データのスキャン変換を示す例示図である。
【図８】本発明の実施例に従って、コンベックスプローブでステアリング角度に応じて取得された超音波データのスキャン変換を示す例示図である。
【図９】本発明の実施例に従って、横方向に対するスキャンラインのステアリング角度およびエレベーション（高度）方向に対するフレームのステアリング角度を設定する例を示す例示図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
図１は、本発明の実施例における超音波システムの構成を示すブロック図である。図１を参照すると、超音波システム１００は、超音波データ取得部１１０、プロセッサ１２０、格納部１３０およびディスプレイ部１４０を備える。
【００１７】
超音波データ取得部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（即ち、超音波エコー信号）を受信して超音波データを取得する。
【００１８】
図２は、本発明の実施例における超音波データ取得部の構成を示すブロック図である。図２を参照すると、超音波データ取得部１１０は、送信信号形成部２１０、複数の電気音響変換素子（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ  ｅｌｅｍｅｎｔ：以下単に変換素子と呼ぶ）（図示せず）を含む超音波プローブ２２０、ビームフォーマ２３０および超音波データ形成部２４０を備える。
【００１９】
送信信号形成部２１０は、変換素子の位置および集束点を考慮して送信信号を形成する。本実施例において、送信信号形成部２１０は、スキャンラインが、互いに異なるステアリング角度でステアリングされる送信パターンに基づいて、複数の送信信号を形成する。従って、複数のステアリング角度に対応して信号を送受信することで複数のフレームＰｉ（１≦ｉ≦Ｋ）が取得される。フレームは、Ｂモード（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  ｍｏｄｅ）映像を含む。しかし、フレームは、必ずしもこれに限定されない。
【００２０】
超音波プローブ２２０は、送信信号形成部２１０から送信信号が提供されると、送信信号を超音波信号に変換して対象体に送信し、対象体から反射される超音波エコー信号を受信して受信信号を形成する。受信信号は、アナログ信号である。超音波プローブ２２０は、線形（ｌｉｎｅａｒ）プローブ、コンベックス（ｃｏｎｖｅｘ）プローブなどを含む。しかし、超音波プローブ２２０は、必ずしもこれに限定されない。
【００２１】
ビームフォーマ２３０は、超音波プローブ２２０から受信信号が提供されると、その受信信号をアナログデジタル変換してデジタル信号を形成する。また、ビームフォーマ２３０は、変換素子の位置、集束点およびステアリング角度を考慮して、デジタル信号を受信集束させて受信集束信号を形成する。
【００２２】
超音波データ形成部２４０は、ビームフォーマ２３０から受信集束信号が提供されると、受信集束信号を用いて超音波データを形成する。超音波データは、ＲＦ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）データ、ＩＱデータなどを含む。本実施例において、超音波データ形成部２４０は、ビームフォーマ２３０から提供される複数の受信集束信号を用いて複数のフレームＰｉ（１≦ｉ≦Ｋ）に対応する複数の超音波データを形成する。また、超音波データ形成部２４０は、超音波データを形成するのに必要な様々な信号処理（例えば、ゲイン（ｇａｉｎ）調節、フィルタリング処理等）を受信集束信号に行うこともできる。
【００２３】
再び、図１を参照すると、プロセッサ１２０は、超音波データ取得部１１０に連結される。図３は、本発明の実施例によってステアリング角度を考慮して超音波合成映像を形成する順序を示すフローチャートである。図３を参照すると、プロセッサ１２０は、複数のフレームＰｉ（１≦ｉ≦Ｋ）のそれぞれにおいて、ステアリング角度０°の１つのスキャンラインに対して基準ステアリング角度（ｖｉｅｗ  ａｎｇｌｅ）を設定する（Ｓ３０２）。すなわち、基準ステアリング角度は、スキャンラインＳｉ（１≦ｉ≦ｎ）の中で、最初のスキャンラインＳ１または最後のスキャンラインＳｎのステアリング角度０°のスキャンラインに対するステアリング角度を示し、フレームごとに異なって設定される。
【００２４】
プロセッサ１２０は、基準ステアリング角度を基準としてスキャンラインＳｉ（１≦ｉ≦ｎ）のステアリング角度０°のスキャンラインに対するステアリング角度を算出する（Ｓ３０４）。従って、超音波データ取得部１１０は、プロセッサ１２０で算出されたステアリング角度に基づいて信号を送受信することで複数のフレームＰｉ（１≦ｉ≦Ｋ）に対応する複数の超音波データを取得することができる（Ｓ３０６）。すなわち、超音波データ取得部１１０は、算出されたステアリング角度で対象体に超音波信号を送信し、対象体から反射される超音波エコー信号を受信して、複数のフレームＰｉ（１≦ｉ≦Ｋ）に対応する複数の超音波データを取得することができる。
【００２５】
スキャンラインＳｉ（１≦ｉ≦ｎ）のステアリング角度０°のスキャンラインに対するステアリング角度は、基準ステアリング角度を基準として、等差数列、等比数列、等差数列と等比数列とを組み合わせた数列、その他の数列などを用いて算出される。一例として、スキャンラインＳｉのステアリング角度θｉは等差数列を用いて以下の式のように算出される。
【００２６】
【数１】
2011050742.tif 000003
【００２７】
式１において、θｄは公差を示し、公差θｄは、以下の式により算出される。
【００２８】
【数２】
2011050742.tif 000004
【００２９】
以下、図４〜図６を参照して基準ステアリング角度およびステアリング角度を算出する例を説明する。
【００３０】
プロセッサ１２０は、図４に示すように、フレームＰ１のスキャンラインに対して第１の基準ステアリング角度（即ち、０゜）を設定する。プロセッサ１２０は、第１の基準ステアリング角度０゜を基準としてスキャンラインＳ１〜Ｓｎそれぞれのステアリング角度０゜を算出する。
【００３１】
プロセッサ１２０は、図５に示すように、フレームＰ２において、スキャンラインＳ１のステアリング角度０°のスキャンラインＳ１に対する第２の基準ステアリング角度θ２１を設定する。プロセッサ１２０は、第２の基準ステアリング角度θ２１を基準として、式１および式２を用いてスキャンラインＳ１〜Ｓｎのそれぞれのステアリング角度０°のスキャンラインＳ１〜Ｓｎに対するステアリング角度θ２１〜θ２ｎを算出する。
【００３２】
プロセッサ１２０は、図６に示すように、フレームＰ３において、スキャンラインＳ１のステアリング角度０°のスキャンラインＳ１に対する第３の基準ステアリング角度θ３１を設定する。プロセッサ１２０は、第３の基準ステアリング角度θ３１を基準として、式１および式２を用いてスキャンラインＳ１〜Ｓｎのそれぞれのステアリング角度０°のスキャンラインＳ１〜Ｓｎに対するステアリング角度θ３１〜θ３ｎを算出する。
【００３３】
プロセッサ１２０は、フレームＰｉ（４≦ｉ≦Ｋ）のそれぞれに対しても前述したように、ステアリング角度０°のスキャンラインに対する基準ステアリング角度θｉ１を異なるように設定し、その設定された基準ステアリング角度θｉ１を基準として、式１および式２を用いてスキャンラインＳ１〜Ｓｎのそれぞれのステアリング角度０°のスキャンラインＳ１〜Ｓｎに対するステアリング角度を算出する。
【００３４】
なお、ステアリング角度０°のスキャンラインは、ステアリングしていないスキャンラインであって（図４参照）、プローブの種類によって異なる。
【００３５】
再び図３を参照すると、プロセッサ１２０は、超音波データ取得部１１０から提供される超音波データにスキャン変換（ｓｃａｎ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）を行って複数のフレーム（即ち、複数の超音波映像）を形成する（Ｓ３０８）。プロセッサ１２０は、超音波プローブ２２０の種類を考慮して、超音波データのスキャン変換を行うことができる。
【００３６】
一実施例において、超音波プローブ２２０が線形プローブの場合、プロセッサ１２０は、以下の式を用いて超音波データにスキャン変換を行う。
【００３７】
【数３】
2011050742.tif 000005
【００３８】
式３において、θｅｘｔは、図７に示すように、基準ステアリング角度を表す。ここで、ｗはフレームの幅を、（ｘ、ｙ）はスキャン変換以後の超音波映像の座標を表す。ｂは映像オフセット（ｏｆｆｓｅｔ）であって、一般に無視することができる。
【００３９】
即ち、プロセッサ１２０は、式３を用いて超音波映像の（ｘ、ｙ）座標に対応する（ｄ、ｒ）座標の超音波データを抽出することによって、超音波データのスキャン変換を行うことができる。
【００４０】
他の実施例において、超音波プローブ２２０がコンベックスプローブの場合、プロセッサ１２０は、以下の式を用いて超音波データにスキャン変換を行う。
【００４１】
【数４】
2011050742.tif 000006
【００４２】
式４において、θｅｘｔは図８に示すように、基準ステアリング角度を表し、θｏｒｇはスキャンラインがステアリングされないフレームの基準ステアリング角度を表す。ｂは映像オフセット（ｏｆｆｓｅｔ）であって、一般に無視することができる。
【００４３】
即ち、プロセッサ１２０は、式４を用いて超音波映像の（ｘ、ｙ）座標に対応する（σ，ｒ）の超音波データを抽出することによって、超音波データのスキャン変換を行うことができる。
【００４４】
プロセッサ１２０は、複数の超音波映像に対して空間的に重なる領域の映像を合成して超音波合成映像を形成する（Ｓ３１０）。本実施例において、プロセッサ１２０は、複数のフレーム（複数の超音波映像）Ｐｉ（１≦ｉ≦Ｋ）間に空間的に重なる領域の映像を抽出し、抽出された領域の映像を合成して超音波合成映像を形成する。プロセッサ１２０は、複数のフレーム（複数の超音波映像）のピクセルの値を算術平均、幾何平均または調和平均して、得られた平均値を合成することにより、超音波合成映像を形成することもできる。また、プロセッサ１２０は、複数のフレーム（複数の超音波映像）のそれぞれに互いに異なる加重値を加えて、それらを合成することにより、超音波合成映像を形成することもできる。一例として、プロセッサ１２０は、基準ステアリング角度の大きさに基づいて、即ちスキャンラインをステアリングしないフレームに最大の加重値を加え、基準ステアリング角度が最大であるフレームに最小の加重値を加えて、それらを合成することができる。
【００４５】
再び、図１を参照すると、格納部１３０は、超音波データ取得部１１０で取得された複数の超音波データを格納する。また、格納部１３０は、プロセッサ１２０で形成された複数のフレーム（複数の超音波映像）を格納することができる。
【００４６】
ディスプレイ部１４０は、プロセッサ１２０で形成された超音波合成映像を表示する。また、ディスプレイ部１４０は、プロセッサ１２０で形成された複数のフレーム（複数の超音波映像）を表示することもできる。
【００４７】
本発明は、望ましい実施例によって説明および例示をしたが、当業者であれば添付した特許請求の範囲の事項および範疇を逸脱することなく、様々な変形および変更が可能である。
【００４８】
一例として、前述した実施例では、超音波プローブ２２０が線形プローブまたはコンベックス（ｃｏｎｖｅｘ）プローブの場合について、スキャンラインのステアリング角度０°のスキャンラインに対するステアリング角度を設定するものとして説明したが、他の実施例では、図９に示すように、超音波プローブ２２０が２次元アレイプローブまたは３次元プローブの場合についても、横（ｌａｔｅｒａｌ）方向に対してステアリングしないスキャンラインを基準としてスキャンラインのステアリング角度０°のスキャンラインに対するステアリング角度を前述したように数列を用いて設定し、エレベーション（ｅｌｅｖａｔｉｏｎａｌ）方向に対してステアリングをしないフレームを基準としてフレームのステアリング角度０°のフレームに対するステアリング角度を前述したように数列を用いて設定し、互いに異なるステアリング角度を有する複数のボリュームデータを合成して３次元超音波合成映像を形成することもできる。
【符号の説明】
【００４９】
１００  超音波システム
１１０  超音波データ取得部
１２０  プロセッサ
１３０  格納部
１４０  ディスプレイ部
２１０  送信信号形成部
２２０  超音波プローブ
２３０  ビームフォーマ
２４０  超音波データ形成部
Ｓ１〜Ｓｎ  スキャンライン
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３  フレーム
【図１】
2011050742.tif 000007
【図２】
2011050742.tif 000008
【図３】
2011050742.tif 000009
【図４】
2011050742.tif 000010
【図５】
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【図６】
2011050742.tif 000012
【図７】
2011050742.tif 000013
【図８】
2011050742.tif 000014
【図９】
2011050742.tif 000015