(57)【要約】【課題】本発明は、対象体の３次元超音波映像を形成し、３次元図形からなる少なくとも一つのサンプルボリュームを３次元超音波映像に設定してスペクトルドップラー映像を形成する超音波システム及び方法を提供する。【解決手段】超音波システムは、対象体から反射された超音波信号に基づいて少なくとも一つの超音波映像を形成するように作動する映像処理部と、設定命令の入力を受けるように作動する入力部と、設定命令に応答して３次元超音波映像に少なくとも一つの予め定められたサンプルボリュームを設定するための第１の制御信号を出力するように動作する制御部を備え、映像処理部は第１の制御信号に応答して対象体から反射された超音波信号に基づいてサンプルボリュームに該当する少なくとも一つのスペクトルドップラー映像を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波システムであって、
対象体から反射された超音波信号に基づいて少なくとも一つの超音波映像を形成するように作動する映像処理部と、
設定命令の入力を受けるように作動する入力部と、
前記設定命令に応答して前記３次元超音波映像に少なくとも一つの予め定められたサンプルボリュームを設定するための第１の制御信号を出力するように動作する制御部とを備え、
前記映像処理部は、前記第１の制御信号に応答して前記対象体から反射された超音波信号に基づいて前記サンプルボリュームに該当する少なくとも一つのスペクトルドップラー映像を形成するようにさらに作動することを特徴とする超音波システム。
【請求項２】
前記サンプルボリュームは、３次元図形からな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】
前記映像処理部は、前記サンプルボリュームの３次元座標情報を提供するための３次元座標系を前記３次元超音波映像に設定するように作動す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】
前記入力部は、前記少なくとも一つのサンプルボリュームから１つのサンプルボリュームを選択するための選択命令及び前記選択されたサンプルボリュームを移動させるための移動命令の入力を受けるように作動す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】
前記制御部は、前記映像処理部が前記選択命令に応答して選択されたサンプルボリュームの３次元座標情報を３次元座標系上に提供するための第２の制御信号と、前記移動命令に応答して前記選択されたサンプルボリュームを移動させるための第３の制御信号を出力するように作動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】
前記超音波信号を前記対象体に送受信するための送受信部をさらに備え、前記送受信部は３次元プローブを備え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３次元プローブは、機械的３次元プローブ、２次元アレイプローブ及びマトリクスアレイプローブを備えることを特徴とする請求項６に記載の超音波システム。
【請求項８】
前記３次元映像は、静止画像またはリアルタイム動画像であることを特徴とする請求項７に記載の超音波システム。
【請求項９】
前記制御部は、前記リアルタイム動画像を得るために前記送受信部が制限された回折ビームが送信されるように制御するための第４の制御信号を出力するように作動することを特徴とする請求項８に記載の超音波システム。
【請求項１０】
送受信部、映像処理部、ディスプレイ部、入力部及び制御部を備える超音波システムの超音波映像形成方法であって、
ａ）前記送受信部で、第１の超音波ビームを対象体に送受信して第１の受信信号を形成する段階と、
ｂ）前記映像処理部で、前記第１の受信信号に基づいて３次元超音波映像を形成する段階と、
ｃ）前記ディスプレイ部で、前記３次元超音波映像をディスプレイする段階と、
ｄ）前記入力部で、使用者から設定命令の入力を受ける段階と、
ｅ）前記制御部で、前記設定命令に応答して前記３次元超音波映像上に少なくとも一つの予め定められたサンプルボリュームを設定する段階と、
ｆ）前記送受信部で、前記制御部の制御によって前記対象体に第２の超音波ビームを送受信して第２の受信信号を形成する段階と、
ｇ）前記映像処理部で、前記第２の受信信号に基づいてスペクトルドップラー映像を形成する段階と、
ｈ）前記ディスプレイ部で、前記スペクトルドップラー映像をディスプレイする段階と
を備えることを特徴とする超音波映像形成方法。
【請求項１１】
前記サンプルボリュームは、３次元図形からな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ｂ）は、
前記サンプルボリュームの３次元座標情報を提供するための３次元座標系を前記３次元超音波映像に設定する段階
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ｄ）は、
前記少なくとも一つのサンプルボリュームから１つのサンプルボリュームを選択するための選択命令の入力を受ける段階と、
前記選択されたサンプルボリュームを移動させるための移動命令の入力を受ける段階と
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ｅ）は、
前記選択命令に応答して選択されたサンプルボリュームの３次元座標情報を提供することを制御する段階と、
前記移動命令に応答してサンプルボリュームを移動させることを制御する段階と
を備えることを特徴とする請求項１３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】
一般に、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内部の２次元または３次元映像を形成するのに用いられる。
【０００３】
一方、超音波システムはドップラー偏向（Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｓｈｉｆｔ）を用いて血管内の赤血球、心臓弁膜（ｃａｒｄｉａｃ  ｖａｌｖｅ）などのような対象体の動き速度をスペクトルドップラー（ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｄｏｐｐｌｅｒ）映像で表示するドップラーモード（Ｄモード）を提供する。このようなＤモードはＢモード映像に少なくとも一つのサンプルボリュームが設定されると、サンプルボリュームのスキャンラインに該当するドップラー信号を獲得し、獲得されたドップラー信号に基づいてスペクトルドップラー（ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｄｏｐｐｌｅｒ）映像を形成して出力する。
しかし、Ｂモード映像はグレースケール（ｇｒａｙ  ｓｃａｌｅ）の２次元映像であるので、使用者がＢ−モード映像の血管または心臓弁膜中央にサンプルボリュームを設定するのに困難があり、これによってより正確なスペクトルドップラー 映像が使用者に提供できない問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１３７２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、対象体の３次元超音波映像を形成し、３次元図形からなる少なくとも一つのサンプルボリュームを３次元超音波映像に設定してスペクトルドップラー映像を形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】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明による超音波システムは、対象体から反射された超音波信号に基づいて少なくとも一つの超音波映像を形成するように作動する映像処理部と、設定命令の入力を受けるように作動する入力部と、前記設定命令に応答して前記３次元超音波映像に少なくとも一つの予め定められたサンプルボリュームを設定するための第１の制御信号を出力するように動作する制御部とを備え、前記映像処理部は、前記第１の制御信号に応答して前記対象体から反射された超音波信号に基づいて前記サンプルボリュームに該当する少なくとも一つのスペクトルドップラー映像を形成する。
【０００７】
本発明による送受信部、映像処理部、ディスプレイ部、入力部及び制御部を備える超音波システムの超音波映像形成方法は、ａ）前記送受信部で、第１の超音波ビームを対象体に送受信して第１の受信信号を形成する段階と、ｂ）前記映像処理部で、前記第１の受信信号に基づいて３次元超音波映像を形成する段階と、ｃ）前記ディスプレイ部で、前記３次元超音波映像をディスプレイする段階と、ｄ）前記入力部で、使用者から設定命令の入力を受ける段階と、ｅ）前記制御部で、前記設定命令に応答して前記３次元超音波映像上に少なくとも一つの予め定められたサンプルボリュームを設定する段階と、ｆ）前記送受信部で、前記制御部の制御によって前記対象体に第２の超音波ビームを送受信して第２の受信信号を形成する段階と、ｇ）前記映像処理部で、前記第２の受信信号に基づいてスペクトルドップラー映像を形成する段階と、ｈ） 前記ディスプレイ部で、前記スペクトルドップラー映像をディスプレイする段階とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、３次元図形からなる少なくとも一つのサンプルボリュームを３次元超音波映像に設定することができるだけでなく、サンプルボリュームの３次元座標情報を提供することができる。従って、本発明は使用者が所望の位置に正確にサンプルボリュームを位置させることができ、これを通じて血流、心臓弁膜の動き速度を正確にスペクトルドップラー映像で提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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は、本発明の実施例による超音波システム１００の構成を示すブロック図である。入力部１１０は使用者の命令（ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）の入力を受ける。本実施例で使用者命令はサンプルボリューム（ｓａｍｐｌｅ  ｖｏｌｕｍｅ）の個数、大きさ及び位置設定のための設定命令、少なくとも一つのサンプルボリュームから１つのサンプルボリュームを選択するための選択命令及び選択されたサンプルボリュームの移動のための移動命令を備える。一方、本実施例でサンプルボリュームは予め定められた六面体、球などのような３次元図形からなることができる。
【００１０】
制御部１２０は、超音波映像を形成するための映像モードに応じて超音波ビームの送受信を制御する。制御部１２０は、３次元映像モードに応じて対象体の３次元超音波映像を形成するための超音波ビーム（以下、第１の超音波ビームという）の送受信を制御して、ドップラーモード（Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｍｏｄｅ）で使用者から入力部１１０を通じて入力された設定命令及び移動命令に基づいて対象体の３次元超音波映像に設定されたサンプルボリュームに該当するスペクトルドップラー（ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｄｏｐｐｌｅｒ）映像を形成するための超音波ビーム（以下、第２の超音波ビームという）の送受信を制御する。一例として、制御部１２０は図２に示した通り第１の超音波ビームの送受信（３Ｄ）とサンプルボリュームＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３それぞれからスペクトルドップラー信号を得るための第２の超音波ビームの送受信Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３が反復的に進行されるように制御することができる。また、制御部１２０は第２の超音波ビームの送受信時に各サンプルボリュームＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３に対して第２の超音波ビームが交互に送受信されるように制御することができる。これと併せて、制御部１２０は、入力部１１０から入力された選択命令に応答して選択された該当サンプルボリュームの３次元座標情報提供を制御し、入力部１１０から入力された移動命令に基づいて該当サンプルボリュームの移動を制御することができる。本実施例で制御部１２０は、第１の超音波ビームの送受信を制御するための第１の制御信号、第２の超音波ビームの送受信を制御するための第２の制御信号、選択命令に基づいて該当サンプルボリュームの３次元座標情報提供を制御するための第３の制御信号及び移動命令に基づいて該当サンプルボリュームの移動を制御するための第４の制御信号を形成する。
【００１１】
送受信部１３０は、制御部１２０の制御に従って超音波ビームを生成して対象体に送信する。送受信部１３０は、送信パルス信号に応答して超音波信号を生成し、対象体から反射された超音波エコー信号を電気的信号に変換して出力するプローブを備える。本発明の実施例によるプローブは３次元プローブであって、機械的３次元プローブ（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ３Ｄ  ｐｒｏｂｅ）、２次元配列型プローブ（２Ｄ  ａｒｒａｙ  ｐｒｏｂｅ）、マトリクス配列型プローブ（ｍａｔｒｉｘ  ａｒｒａｙ  ｐｒｏｂｅ）中のいずれか一つを用いることができる。送受信部１３０は、第１の制御信号に応答して第１の超音波ビームを対象体に送信して対象体から反射される超音波エコー信号を電気的信号に変換し、第１の受信信号を形成する。これと併せて、送受信部１３０は、第２の制御信号に応答して第２の超音波ビームを対象体に送信して対象体から反射される超音波エコー信号を電気的信号に変換し、第２の受信信号を形成する。
【００１２】
映像処理部１４０は、第１の受信信号に基づいて３次元超音波映像を形成し、第２の受信信号に基づいてスペクトルドップラー映像を形成する。これと併せて、映像処理部１４０は、制御部１２０から出力される第３の制御信号に応答して該当サンプルボリュームの３次元座標情報を提供する。本実施例で映像処理部１４０は、第３の制御信号に応答して３次元超音波映像をディスプレイする画面に３次元座標系（ＸＹＺ−座標系）を設定し、設定された３次元座標系で該当サンプルボリュームが位置する３次元座標情報を３次元座標系上に表示する。この時、映像処理部１４０は、３次元座標系を設定するための３次元超音波映像として３次元静止画像（ｓｔａｔｉｃ  ｉｍａｇｅ）またはリアルタイム３次元動画像を用いることができる。本発明の実施例に従って、リアルタイム３次元動画像を形成するために送受信部１３０は制御部１２０の制御下で超音波送信ビームとして回折制限ビーム（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｂｅａｍ）を用いて第１の受信信号を形成することができる。
【００１３】
映像処理部１４０は、図３に示した通り、３次元座標系２４０を３次元超音波映像２１０に設定し、第３の制御信号に応答して３次元超音波映像２１０に設定された３つのサンプルボリューム２２１、２２２、２２３から選択されたサンプルボリューム２２１の３次元座標情報２４１、２４２、２４３を３次元座標系２４０上に表示する。前述した実施例で映像処理部１４０は、サンプルボリュームの３次元座標情報を３次元座標系上に表示するものとして説明したが、それに限定されない。他の実施例で映像処理部１４０は、サンプルボリュームの３次元座標情報を数値として表示することができる。一方、映像処理部１４０は、制御部１２０からの第４の制御信号に応答して該当サンプルボリュームの位置を移動させ、それによる３次元座標情報を３次元座標系上に表示することができる。
【００１４】
ディスプレイ部１５０は、映像処理部１４０により処理された３次元超音波映像及びスペクトルドップラー映像をディスプレイする。一例として、ディスプレイ部１５０は、図４に示した通りディスプレイ部１５０の画面１５１上に３次元超音波映像をディスプレイするための第１のディスプレイ領域１５１を上段に割り当て、第１、２及び３のサンプルボリューム２２１、２２２、２２３それぞれに該当する第１、２及び３のスペクトルドップラー映像２３１、２３２、２３３をディスプレイするための第２のディスプレイ領域１５２、１５３、１５４を画面１５１の下段に割り当ててディスプレイすることができる。他の実施例として、ディスプレイ部１５０は、図５に示した通り、ディスプレイ部１５０の画面１５１上に３次元超音波映像をディスプレイするための第１のディスプレイ領域１５１を左側に割り当て、第１、２及び３のサンプルボリューム２２１、２２２、２２３それぞれに該当する第１、２及び３のスペクトルドップラー映像２３１、２３２、２３３をディスプレイするための第２のディスプレイ領域１５２、１５３、１５４を右側に割り当ててディスプレイすることができる。
【００１５】
他の例として、ディスプレイ部１５０は、図６に示した通り、ディスプレイ部１５０の画面全体に第１、２及び３のサンプルボリューム２２１、２２２、２２３それぞれに該当する第１、２及び３スペクトルドップラー映像２３１、２３２、２３３をディスプレイするための第１のディスプレイ領域１５２、１５３、１５４を割り当て、第１のディスプレイ領域の任意の位置に３次元超音波映像をディスプレイするための第２のディスプレイ領域１５１をすることができ、この時の３次元超音波映像を常に第１、２及び３のスペクトルドップラー映像２３１、２３２、２３３上にディスプレイされるように設定することができる。前述した例でスペクトルドップラー映像をディスプレイするためのディスプレイ領域の個数は３次元超音波映像に設定されたサンプルボリュームの個数によって変更され得ることを当業者であれば十分に理解することができる。
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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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第１及び第２の超音波ビームの送受信タイミング図である。
【図３】本発明の実施例による３次元超音波映像、サンプルボリューム及び３次元座標系を示す例示図である。
【図４】本発明の実施例による３次元超音波映像とスペクトルドップラー映像をディスプレイした例示図の一例である。
【図５】本発明の実施例による３次元超音波映像とスペクトルドップラー映像をディスプレイした例示図の他の例である。
【図６】本発明の実施例による３次元超音波映像とスペクトルドップラー映像をディスプレイした例示図のさらに他の例である。
【符号の説明】
【００１７】
１１０：入力部
１２０：制御部
１３０：送受信部
１４０：映像処理部
１５０：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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