(57)【要約】【課題】対象体を正確に観察するために超音波映像と外部医療映像の合成映像をディスプレイする超音波システムを提供する。【解決手段】本発明は超音波映像を形成する超音波システムに関するものであって、超音波映像を形成するために対象体に超音波ビームを送信し、対象体から反射された超音波エコー信号が入力されるプローブを含む超音波診断部と、前記プローブの位置情報及び超音波ビームの方向情報を提供する位置追跡部と、少なくとも一つ以上の外部医療映像を形成するために外部映像装備から得られた外部映像信号を提供する外部映像信号提供部と、ユーザーから少なくとも前記外部医療映像内の病変の位置情報が入力されるユーザー入力部と、前記超音波ビームの方向情報、前記プローブの位置情報及び前記外部医療映像内の前記病変の位置情報に基づいて、超音波映像と外部映像の合成映像を形成する映像処理部とを備える超音波システムを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波映像を形成するために対象体に超音波ビームを送信し、対象体から反射された超音波エコー信号が入力されるプローブを含む超音波診断部と、
前記プローブの位置情報及び超音波ビームの方向情報を提供する位置追跡部と、
少なくとも一つ以上の外部医療映像を形成するために外部映像装備から得られた外部映像信号を提供する外部映像信号提供部と、
ユーザーから少なくとも前記外部医療映像内の病変の位置情報が入力されるユーザー入力部と、
前記超音波ビームの方向情報、前記プローブの位置情報及び前記外部医療映像内の前記病変の位置情報に基づいて、超音波映像と外部映像の合成映像を形成する映像処理部とを備える超音波システム。
【請求項２】
前記位置追跡部は、
前記対象体の表面に付着され、前記外部医療映像で前記病変の位置を表示するための少なくとも一つの位置表示器と、
前記プローブの位置を追跡するために電磁場を生成するフィールド発生器と、
前記プローブの内部または表面に装着され、前記フィールド発生器から放射される電磁場に反応し、前記プローブの位置及び前記超音波ビーム方向に対応する反応信号を生成する感知器と、
前記反応信号に基づいて前記プローブの位置情報及び前記超音波ビームの方向情報を生成する位置情報生成部と
を備える請求項１に記載の超音波システム。
【請求項３】
前記映像処理部は、
前記超音波反射信号に基づいて超音波映像を形成する第１映像処理部と、
前記プローブの位置情報、前記超音波ビームの方向情報と前記ユーザーから入力される外部映像で病変の位置情報に基づいて前記外部映像を再構成する第２映像処理部と、
前記第１映像処理部と第２映像処理部から入力される超音波映像及び外部映像を合成する第３映像処理部と
を備える請求項２に記載の超音波システム。
【請求項４】
前記第２映像処理部は、
前記プローブの位置情報に基づいて前記プローブの位置を示す座標を生成し、前記プローブの位置座標に基づいて前記外部映像内の前記病変の座標を矯正する座標矯正部と、
前記座標矯正の結果及び前記超音波ビームの方向情報に基づいて多数の外部映像の中から一つの外部映像を選択する外部映像選択部と、
前記選択された外部映像を再構成する外部映像再構成部と
を備える請求項３に記載の超音波システム。
【請求項５】
前記外部映像信号提供部は、
ＣＴまたはＭＲＩから得られた映像信号を提供する第１項乃至第４項のいずれか一項に記載の超音波システム。
【請求項６】
前記超音波反射信号は、リアルタイムで入力される請求項５に記載の超音波システム。
【請求項７】
前記ユーザー入力部は、ユーザーから超音波映像と外部映像の合成条件とディスプレイモードの変換要請が入力される請求項１に記載の超音波システム。
【請求項８】
前記ディスプレイモードの変換要請に応答してディスプレイモードを変換する、ディスプレイモード変換部をさらに備える請求項７に記載の超音波システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波診断分野に関し、より詳細には超音波映像と外部医療映像の合成映像をディスプレイするためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療技術が発達するにつれて、人体を直接切開せずに人体に最小の穴をあけた後、人体の内部映像を見ながら病変のある部位にアブレータ（Ａｂｌａｔｏｒ）またはバイオプシー（Ｂｉｏｐｓｙ）などの医療用針を挿入して治療や検査をする技術が用いられている。このような方法は、医学映像装備で人体内部を観察しながら施術を行うため、「映像を用いる施術法」または「カテーテル手術法」という。即ち、カテーテル手術は、放射線科で用いるＣＴまたはＭＲＩなどから得た映像を施術中に見ながら、皮膚を通じて医療用針を検査または治療が必要な病変に直接到達させて診断や治療をする施術を言う。このカテーテル手術法は、一般に切開が必要な外科治療と比較する時、全身麻酔が必要でなく、患者の身体的負担が少なく、痛みや苦痛が少なく、入院期間も短縮され、日常への早い復帰ができ、医療費用と効果面でも多くの利得になっている。
【０００３】
しかし、ＣＴやＭＲＩを用いる場合、リアルタイムで映像を得難い。また、ＣＴを用いてカテーテル手術をする場合、施術者や患者のいずれも長時間放射線に露出される危険がある。これに比べて、超音波診断システムを用いる場合、リアルタイムで映像を得ることができ、人体にほぼ無害である。しかし、超音波映像はＣＴ／ＭＲＩ映像より解像度が低く、病変を明確に分別し難く、カテーテル手術に用いるのに多くの困難があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した問題を解決するための本発明は、病変をさらに正確に観察するために超音波映像と外部医療映像の合成映像をディスプレイする超音波システムを提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述した目的を達成するために、本発明の超音波システムは、超音波映像を形成するために対象体に超音波ビームを送信し、対象体から反射された超音波エコー信号が入力されるプローブを含む超音波診断部と、前記プローブの位置情報及び超音波ビームの方向情報を提供する位置追跡部と、少なくとも一つ以上の外部医療映像を形成するために外部映像装備から得られた外部映像信号を提供する外部映像信号提供部と、ユーザーから少なくとも前記外部医療映像内の病変の位置情報が入力されるユーザー入力部と、前記超音波ビームの方向情報、前記プローブの位置情報及び前記外部医療映像内の前記病変の位置情報に基づいて、超音波映像と外部映像の合成映像を形成する映像処理部とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
前述したようになされる本発明によって、超音波映像と外部医療映像の合成映像をディスプレイすることによって、病変の部位をさらに正確に把握することができる。これにより、カテーテル超音波の臨床応用に便宜性を提供することができ、信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
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に示した通り、本発明による超音波システム１００は、超音波診断部１０、位置追跡部２０、外部映像信号提供部３０、ユーザー入力部４０、映像処理部５０、ディスプレイモード変換部６０及びディスプレイ部７０を備える。
【０００８】
超音波診断部１０は、超音波信号形成部、対象体に超音波ビームを送信し、対象体からリアルタイムで反射される超音波信号が入力されるプローブを含む。
【０００９】
位置追跡部２０は、対象体スキャンが進められる時に対象体表面の特定の位置にあるプローブの位置情報を提供する。また、位置追跡部２０は、ＣＴスキャナ、ＭＲＩシステムなどのような外部医療映像装置から獲得した外部映像で病変のような特定の領域の位置情報を提供する。病変の位置情報は、対象体に付着された位置表示器の位置情報を用いて得ることができる。
図２に示した通り、位置追跡部２０は対象体の表面に付着され、ＣＴ映像、ＭＲＩ映像などの外部映像に病変の位置を表示する位置表示器（図示せず）、プローブの位置及び超音波ビーム方向を追跡するために電磁場を生成するフィールド発生器２１、プローブ表面または内部に付着され、フィールド発生器２１から放射される電磁場に反応して感知信号を生成する位置感知器２２、位置感知器２２から受信された感知信号に基づいて、プローブの位置情報及び超音波ビームの方向情報を生成する位置情報生成器２３を備える。望ましくは、位置表示器はＣＴまたはＭＲＩ映像にその位置を示し得る多様な物質で具現される。位置感知器２２はコイルセンサ形態で具現できる。
【００１０】
外部映像信号提供部３０は、超音波診断部１０の外部から得られた外部映像信号を提供する。外部映像信号は、ＣＴまたはＭＲＩから得られた映像信号である。外部映像信号は、ＤＩＣＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ）形式に提供できる。
【００１１】
ユーザー入力部４０は、ユーザーから外部映像で病変の位置情報、超音波映像と外部映像の合成条件、ディスプレイモードの変更要請が入力される。ユーザー入力部は、マウス、キーボード、トラックボールなどで具現される。ユーザーによる外部映像内の病変の位置指定に関する詳細な方法は後述する。
【００１２】
映像処理部５０は、図３に示した通り、第１〜第３映像処理部５１、５２、５３を備える。第１映像処理部５１は、超音波診断部１０から入力される超音波反射信号に基づいて超音波映像を形成する。超音波映像は２次元映像、３次元映像、スライス映像を備える。
第２映像処理部５２は、位置表示器に位置したプローブの位置情報と外部映像で位置表示器の位置情報に基づいて、外部映像の座標をプローブの位置を示す座標に一致させる。外部映像は２次元映像、３次元映像、スライス映像で再構成できる。
第３映像処理部５３は、第１映像処理部５１と第２映像処理部５２から入力される超音波映像及び再構成された外部映像を合成する。
【００１３】
ディスプレイモード変換部６０は、ユーザー入力部４０から入力されるディスプレイモードの変換要請に従ってディスプレイモードを変換する。ディスプレイモードは、超音波映像ディスプレイモード、外部映像ディスプレイモード、合成映像ディスプレイモード、超音波映像多重スライスモード、外部映像多重スライスモード、超音波映像と外部映像の多重スライスモード、選択されたスライスを３次元映像でレンダリングして見せるボリューム分析モードを備える。
【００１４】
ディスプレイ部７０は、ディスプレイモード変換部６０の制御によって映像処理部５０から入力された超音波映像、外部映像、合成映像の少なくともいずれか一つをディスプレイする。ディスプレイ部７０は、映像処理部５０から入力された超音波映像、外部映像及び合成映像の少なくとも２映像を並列的にディスプレイすることができる。
【００１５】
以下、図４を参照して第２映像処理部５２の構成をより詳細に説明する。第２映像処理部５２は、座標矯正部５２ａ、外部映像選択部５２ｂ、外部映像再構成部５２ｃを備える。
【００１６】
座標矯正部５２ａは、ＭＲＩまたはＣＴ映像などの外部映像を表現する座標系とプローブの位置を表現する座標系、即ち、ＧＭＴＣ（ｇｌｏｂａｌ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｔｒａｃｋｅｒ  ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ  ｓｙｓｔｅｍ）の互いに異なる原点を矯正する。即ち、座標矯正部５２ａは超音波映像と異なる座標を有する外部映像内の病変の座標をプローブの位置を示す座標と一致するように矯正する。
このために、座標矯正部５２ａは、位置情報生成器２３から入力されるプローブの位置情報から超音波映像内病変の座標を生成し、超音波映像内病変の座標に基づいてユーザー入力部４０を通じて入力される外部映像にある病変の座標を矯正する。この時、プローブの位置は対象体に付着された位置表示器に位置する。
本発明の実施例によって、２つ以上の外部映像で該当位置表示器の位置を４つ指定した場合、４点−整合を用いて座標を矯正する。
【００１７】
2007307372.tif 000003
【００１８】
外部映像内の位置表示器の位置が位置ベクトルｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ４で表現され、プローブの位置が位置ベクトルｖ１、ｖ２、ｖ３、ｖ４で表現されると、次の式１のように位置ベクトルｖ１、ｖ２、ｖ３、ｖ４は変換行列Ｍを位置ベクトルｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ４に適用して得たものと考えられる。
【００１９】
【数１】
2007307372.tif 000004
【００２０】
変換行列Ｍは次の式２の通りである。
【００２１】
【数２】
2007307372.tif 000005
【００２２】
前述した過程によって座標矯正部５２ａは式２のように定義される外部映像の座標系に変換行列Ｍを適用することによって外部映像の座標を超音波映像の座標と一致させる。
【００２３】
外部映像選択部５２ｂは、位置表示器の位置情報と超音波ビームの方向情報に基づいて、外部映像信号提供部３０から提供される外部映像の中から一つの外部映像を選択する。即ち、外部映像にある位置表示器の座標をプローブの位置座標と一致させた後、外部映像選択部５２ｂは超音波ビーム方向に対応する方向にある外部映像を選択する。外部映像再構成部５２ｃは選択された外部映像を座標の矯正結果に応じて再構成する。以後、再構成された外部映像をレンダリングすることができる。
【００２４】
望ましくは、超音波映像と外部映像を複セルの単位で合成することができる。第３映像処理部５３はユーザー入力部４０から入力される合成条件に応じて最小値基準合成、最大値基準合成、重み係数適用合成を実施することができる。次の式３〜式５はそれぞれ最小値基準合成、最大値基準合成、重み係数適用合成によって、外部映像の複セル値Ｖｍｃと超音波映像の複セル値Ｖｕｓから定義された合成複セル値Ｖｆを示している。
【００２５】
【数３】
2007307372.tif 000006
【００２６】
【数４】
2007307372.tif 000007
【００２７】
【数５】
2007307372.tif 000008
【００２８】
式５でαは重み係数を示す。
【００２９】
以下、ディスプレイモードの変換機能をより具体的に説明する。
【００３０】
超音波映像ディスプレイモードまたは超音波映像多重スライスモード選択情報がユーザー入力部４０から入力されると、ディスプレイモード変換部６０は第１映像処理部５１からディスプレイ部７０に２次元または３次元超音波映像が出力されるようにしたり、多重スライス超音波映像が出力されるようにする。
ユーザー入力部４０から外部映像ディスプレイモードまたは外部映像多重スライスモードの選択情報が入力されると、ディスプレイモード変換部６０は第２映像処理部５２からディスプレイ部７０に外部映像または多重スライス超音波映像が出力されるようにする。
合成映像ディスプレイモードが選択情報がユーザー入力部４０から入力されると、ディスプレイモード変換部６０は第３映像処理部５３からディスプレイ部７０に合成映像が出力されるようにする。
【００３１】
図６は、ユーザー入力部４０を通じて超音波映像と外部映像の多重スライスモードが入力された場合、ディスプレイモード変換部６０の制御によってディスプレイ部７０が第１映像処理部５１及び第２映像処理部５２にそれぞれ超音波スライス映像と外部スライス映像が入力され、２領域に分割された画面上にディスプレイした状態を示している。
【００３２】
図７は、ユーザー入力部４０を通じて分析モードが入力された場合、選択されたスライス映像７１０を再構成し、３次元映像７２０を具現した状態を示している。分析モードの入力如何は多重スライスモード上で特定のスライス映像が選択されたものと判断され得る。
【００３３】
本発明の好適な実施の形態について説明し、例示したが、本発明の特許請求の範囲の思想及び範疇を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得ることが分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【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】位置追跡部の構成を示すブロック図である。
【図３】映像処理部の構成を示すブロック図である。
【図４】病変上に付着された位置表示器を示す外部映像写真である。
【図５】映像処理部の細部構成を示すブロック図である。
【図６】二つの領域に分割された画面上に超音波スライス映像と外部スライス映像をディスプレイした状態を示す例示図である。
【図７】分析モードで選択されたスライス映像を再構成して３次元映像を具現した状態を示す例示図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０：超音波診断部、
２０：位置追跡部、
２１：フィールド発生器、
２２：感知器、
２３：位置情報生成器、
３０：外部映像信号提供部、
４０：ユーザー入力部、
５０：映像処理部。
【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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