(57)【要約】【課題】本発明は、超音波システムに関し、超音波信号が反響しない無反響領域の対象体を含む３次元映像を形成し、対象体に沿って関心領域を設定して２次元映像を再構成することを目的とする。【解決手段】超音波映像を形成するための超音波診断システムは、 無反響領域の対象体に超音波信号を送受信し、ボリュームデータを獲得するためのボリュームデータ獲得部と、前記ボリュームデータを逆ボリュームレンダリングして対象体を示す３次元映像を形成し、ユーザ入力に応じて前記対象体に関心領域を設定し、前記関心領域に該当するデータを再構成して２次元映像を形成するための映像処理部とを備える。【選択図】図１
2008229342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無反響領域の対象体に超音波信号を送受信し、ボリュームデータを獲得するためのボリュームデータ獲得部と、
前記ボリュームデータを逆ボリュームレンダリングして前記対象体を示す３次元映像を形成し、ユーザ入力に応じて前記対象体に関心領域を設定し、前記関心領域に該当するデータを再構成して２次元映像を形成するための映像処理部と、
を備えることを特徴とする超音波システム。
【請求項２】
前記ボリュームデータ獲得部は、
超音波信号を前記対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波信号を受信して受信信号を形成する送受信部と、
前記受信信号に基づいて前記対象体のボリュームデータを形成するボリュームデータ形成部と、
を備え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３次元映像に前記対象体の開始点と終了点を設定するための設定情報を含むユーザ入力を受信するためのユーザ入力部をさらに備え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】
前記映像処理部は、
前記逆ボリュームレンダリングを通じて前記ボリュームデータの各ボクセルが有するグレーレベルの明るさ値を反転させて前記３次元映像を形成する逆ボリュームレンダリング部と、
前記設定情報に基づいて前記対象体に前記関心領域を設定する関心領域設定部と、
前記関心領域に該当する各ボクセルの位置を検出する位置検出部と、
前記ボリュームデータに基づいて前記検出された位置に該当するデータを再構成して前記２次元映像を形成する再構成部と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の超音波システム。
【請求項５】
前記関心領域設定部は、
前記開始点から前記終了点へ進行する第１最短直線を設定し、
前記開始点から前記最短直線に沿って進行する直線を設定し、
前記直線が前記終了点に到達するまで前記直線を設定しながら前記無反響領域の第１境界点を検出し、
前記第１境界点に基づいて前記直線を予め設定された角度に進行させながら前記無反響領域の第２境界点を検出し、
前記第２境界点から前記終了点へ進行する第２最短直線を設定し、
前記第２境界点から前記直線を前記第２最短直線に沿って進行させながら前記第１境界点を検出し、
前記開始点、前記終了点、前記第１及び第２境界点に基づいて前記関心領域を設定することを特徴とする請求項４に記載の超音波システム。
【請求項６】
前記関心領域設定部は、
前記第１境界点を基準に予め設定された長さを有し前記直線と垂直な法線を設定し、
前記第１境界点を境界に前記法線上の各ボクセルの平均明るさ値を算出して平均明るさ値が大きい各ボクセルを検出し、
前記直線を前記検出された各ボクセル側に向けて進行させる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】
前記関心領域設定部は、カーブフィッティング（ｃｕｒｖｅ  ｆｉｔｔｉｎｇ）を通じて、前記開始点、前記終了点、前記第１及び第２境界点から、曲線形態の関心領域を形成することを含む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８】
ａ）無反響領域の対象体に超音波信号を送受信してボリュームデータを形成する段階と、
ｂ）前記ボリュームデータを逆ボリュームレンダリングして前記対象体の３次元映像を形成する段階と、
ｃ）前記対象体に関心領域を設定する段階と、
ｄ）前記関心領域に該当するデータを再構成して２次元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映像形成方法。
【請求項９】
前記段階ａ）は、
超音波信号を前記対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波信号を受信して受信信号を形成する段階と、
前記受信信号に基づいて前記対象体のボリュームデータを形成する段階と、
を備えることを特徴とする請求項８に記載の超音波映像形成方法。
【請求項１０】
前記３次元映像で前記対象体の開始点と終了点を設定するための設定情報を含むユーザ入力を受信する段階をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の超音波映像形成方法。
【請求項１１】
前記逆ボリュームレンダリングを通じて前記ボリュームデータの各ボクセルが有するグレーレベルの明るさ値を反転させて前記３次元映像を形成し、
前記関心領域は前記設定情報に基づいて設定され、
前記段階ｄ）は、
前記関心領域に該当するボクセルの位置を検出する段階と、
前記検出された位置に対応するデータを再構成してグレーレベルの明るさ値で前記２次元映像を形成する段階と、
を備えることを特徴とする請求項１０に記載の超音波映像形成方法。
【請求項１２】
前記段階ｃ）は、
ｃ１）前記開始点から前記終了点へ進行する第１最短直線を設定する段階と、
ｃ２）前記開始点から前記最短直線に沿って進行する直線を設定しながら前記無反響領域の第１境界点を検出する段階と、
ｃ３）前記第１境界点に基づいて前記直線を予め設定された角度に進行させながら前記無反響領域の第２境界点を検出する段階と、
ｃ４）前記第２境界点から前記終了点へ進行する第２最短直線を設定する段階と、
ｃ５）前記直線が前記無反響領域の境界点を通過せず、前記終了点に到達するまで前記境界点検出及び前記最短直線設定を反復して行う段階と、
ｃ６）前記開始点、前記終了点、前記第１及び第２境界点に基づいて前記関心領域を設定する段階と、
を備えることを特徴とする請求項１１に記載の超音波映像形成方法。
【請求項１３】
前記段階 ｃ３）は、
ｃ３１）前記第１境界点を基準に予め設定された長さを有して前記直線と垂直な法線を設定する段階と、
ｃ３２）前記第１境界点を境界に前記法線上の各ボクセルの平均明るさ値を算出して平均明るさ値が大きい各ボクセルを検出する段階と、
ｃ３３）前記直線を前記検出された各ボクセル側に向けて進行させる段階と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の超音波映像形成方法。
【請求項１４】
前記段階 ｃ６）は、カーブフィッティングを通じて、前記開始点、前記終了点、前記第１及び第２境界点から、曲線形態の関心領域を形成する段階を備えることを特徴とする請求項１２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、超音波分野に関し、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。
【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うちの一つである。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ると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が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信号に変換される。変換された電気的信号を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、対象体に対するボリュームデータを形成し、ボリュームレンダリング（Ｖｏｌｕｍｅ  Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）技法を通じてボリュームデータをレンダリングして対象体の３次元映像を形成し、ボリュームデータの各断面（Ａ−断面、Ｂ−断面及びＣ−断面）または任意断面の断面映像を用いて２次元映像を再構成している。２次元映像を再構成する方法（ＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ−ｐｌａｎａｒ  ｒｅｆｏｒｍａｔｔｉｎｇ））は、超音波分野以外に多様な医療映像分野で広く用いられている。
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の超音波システムは、ＭＰＲを通じて多数の断面映像から２次元映像を再構成するが、３次元映像を用いて２次元映像を再構成しない。このため、血管などのようにいくつかの断面に渡って存在し、超音波信号が反響しない無反響領域の対象体に沿って２次元映像を再構成することができない問題がある。
【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、逆ボリュームレンダリングを通じて超音波信号が反響しない無反響領域の対象体を含む３次元映像を形成し、対象体に沿って関心領域を設定して２次元映像を再構成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】
前記目的を達成するために本発明による超音波映像を形成するための超音波診断システムは、 無反響領域の対象体に超音波信号を送受信し、ボリュームデータを獲得するためのボリュームデータ獲得部と、前記ボリュームデータを逆ボリュームレンダリングして前記対象体を示す３次元映像を形成し、ユーザ入力に応じて前記対象体に関心領域を設定し、前記関心領域に該当するデータを再構成して２次元映像を形成するための映像処理部とを備える。
【０００９】
本発明による超音波映像を形成するための方法は、ａ）無反響領域の対象体に超音波信号を送受信してボリュームデータを形成する段階と、ｂ）前記ボリュームデータを逆ボリュームレンダリングして対象体の３次元映像を形成する段階と、ｃ）前記対象体に関心領域を設定する段階と、ｄ）前記関心領域に該当するデータを再構成して２次元映像を形成する段階とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
前記したような本発明は、逆ボリュームレンダリングを通じて超音波信号が反響しない無反響領域の対象体を含む３次元映像を形成し、対象体によって関心領域を設定して設定された関心領域に該当する２次元映像を再構成することができ、血管の狭窄または閉鎖などを観察することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１に示したように、本発明による超音波システム１００は、送受信部１１０、ビームフォーマ１２０、ボリュームデータ形成部１３０、映像処理部１４０、格納部１５０、入力部１６０及びディスプレイ部１７０を備える。
【００１２】
送受信部１１０は、超音波信号を対象体に送信して対象体から反射される超音波信号を受信して受信信号を形成する。送受信部１１０は、超音波信号と電気的信号を相互変換するための多数の変換素子を備えるプローブで具現できる。各変換素子から超音波信号が軸方向（Ａｘｉａｌ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に沿って対象体に送受信される。
【００１３】
ビームフォーマ１２０は、対象体の集束点と各変換素子の位置を考慮して集束点に超音波信号を送信集束させ、集束点と変換素子の位置に基づいて受信信号を受信集束させる。
【００１４】
ボリュームデータ形成部１３０は、ビームフォーマ１２０から受信集束された受信信号の入力を受けて３次元映像のためのボリュームデータを形成する。ここで、ボリュームデータは、３次元映像の各ピクセルに該当する位置情報（即ち、３次元座標系における座標情報）と明るさ値情報を含む。一方、ボリュームデータ形成部１３０は、形成されたボリュームデータを格納部１５０に格納する。
【００１５】
映像処理部１４０は、ボリュームデータ形成部１３０によって形成されたボリュームデータに基づいて２次元映像を再構成するためのものであって、図２に示されたように、逆ボリュームレンダリング（Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ  Ｖｏｌｕｍｅ  Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）部１４１、関心領域設定部１４２、位置検出部１４３及び多重断面再構成（Ｍｕｌｔｉ−ｐｌａｎａｒ  ｒｅｆｏｒｍａｔｔｉｎｇ（ＭＰＲ））部１４４を備える。
【００１６】
逆ボリュームレンダリング部１４１は、入力されたボリュームデータの各ボクセル（Ｖｏｘｅｌ）が有するグレーレベルの明るさ値を反転させて図３に示されたように、無反響領域（Ｕｎｅｃｈｏｉｃ  ａｒｅａ）の対象体３２０を示す３次元基準映像３１０を形成する。ここで、無反響領域は、送受信部１１０で送信された超音波信号が反響しない領域であり、血管、不規則な胸膜滲出、腎盂（Ｒｅｎａｌ  Ｐｅｌｖｉｓ）と腎杯の膨張、脳水腫、尿道、十二指腸閉鎖などを含む。
【００１７】
関心領域設定部１４２は、ユーザから３次元基準映像３１０で２次元映像を再構成する関心領域の設定情報の入力を入力部１６０を通じて受け、３次元基準映像３１０に関心領域を設定する。より詳細には、関心領域設定部１４２は図４に示したように、ユーザから入力部１６０を通じて３次元基準映像３１０で無反響領域の対象体３２０に設定される開始点４１１及び終了点４１２の関心領域設定情報の入力を受け、対象体３２０に開始点４１１及び終了点４１２を設定する。関心領域設定部１４２は開始点４１１から終了点４１２に進行する第１最短直線４２１を設定する。関心領域設定部１４２は、開始点４１１を基準に第１最短直線４２１に沿って第１直線４３１を設定しながら対象体３２０の境界点を検出する。境界点は、微分演算子による明るさ値の変化を用いて検出することができる。本発明の実施例で、ソーベル（Ｓｏｂｅｌ）、プレウィット（Ｐｒｅｗｉｔｔ）、ロバーツ（Ｒｏｂｅｒｔ）、ラプラシアン（Ｔｈｅ  Ｌａｐｌａｃｉａｎ  ｏｆ  Ｇｕｓｓｉａｎ）またはキャニー（Ｃａｎｎｙ）マスクなどのような境界マスク（Ｅｄｇｅ  ｍａｓｋ）を用いて境界点を検出する。関心領域設定部１４２は、第１直線４３１を設定しながら対象体３２０の境界点４４１が検出されると、境界点４４１を基準に予め設定された長さを有し、第１直線４３１と垂直な法線４５１を設定する。関心領域設定部１４２は境界点４４１を境界にして法線４５１上の各ボクセルの平均明るさ値を算出し、平均明るさ値が大きい各ボクセルを検出する。関心領域設定部１４２は、境界点４４１で平均明るさ値が大きい各ボクセル側に向けて第１直線４３１と予め設定された角度（例えば、１３５゜）をなす第２直線４３２を設定しながら対象体３２０の境界点を検出する。関心領域設定部１４２は、前述した手続を通じて境界点４４２が検出されると、境界点４４２から終了点４１２に進行する第２最短直線４２２を設定する。関心領域設定部１４２は境界点で設定される直線が終了点４１２に到達するまで前述した手続を反復して行う。関心領域設定部１４２は、カーブフィッティング（Ｃｕｒｖｅ  ｆｉｔｔｉｎｇ）を通じて開始点４１１、終了点４１２及び多数境界点４４１〜４４６を用いて２次元映像を再構成するための曲線形態の関心領域を形成する。
【００１８】
一方、入力部１６０は、３次元基準映像３１０を回転させるための回転命令を更に受信することができる。映像処理部１４０は、回転命令に応じて関心領域が設定された状態で３次元基準映像３１０を回転させることによって、ユーザが対象体上に関心領域が適切に設定されているかを容易に確認することができる。
【００１９】
位置検出部１４３は、３次元基準映像３１０の対象体３２０に設定された関心領域に該当する各ボクセルの位置を検出する。
【００２０】
多重平面再構成部１４４は、格納部１５０に格納されたボリュームデータから位置検出部１４３によって検出された位置に該当するデータ、即ちグレーレベルの明るさ値を検出し、検出されたデータを再構成して２次元映像を形成する。
【００２１】
格納部１５０は、ボリュームデータ形成部１３０によって形成されたボリュームデータを格納する。入力部１６０は、ユーザから関心領域設定情報の入力を受ける。ディスプレイ部１７０は、３次元基準映像及び２次元映像をディスプレイする。
【００２２】
本発明を望ましい実施例を通じて説明し例示したが、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。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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】図１の映像処理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って逆ボリュームレンダリングを通じて形成された３次元基準映像を示す例示図である。
【図４】本発明の実施例によって関心領域を設定する手続を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１００：超音波システム
１１０：送受信部
１２０：ビームフォーマ
１３０：ボリュームデータ形成部
１４０：映像処理部
１５０：格納部
１６０：入力部
１７０：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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