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JP5209351B2 - Ultrasonic diagnostic apparatus and control method thereof - Google Patents

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JP5209351B2 JP2008073858A JP2008073858A JP5209351B2 JP 5209351 B2 JP5209351 B2 JP 5209351B2 JP 2008073858 A JP2008073858 A JP 2008073858A JP 2008073858 A JP2008073858 A JP 2008073858A JP 5209351 B2 JP5209351 B2 JP 5209351B2
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Description

本発明は、超音波診断装置、及びその制御方法に係り、特に、心電信号等から生成されるトリガ信号を用いて被検体内を超音波で3次元走査を行う超音波診断装置、及びその制御方法に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus and a control method thereof, and more particularly, an ultrasonic diagnostic apparatus that performs three-dimensional scanning with ultrasonic waves in a subject using a trigger signal generated from an electrocardiogram signal, and the like, and It relates to a control method.

近年、3次元画像を動画として表示することが可能な超音波診断装置の開発が急速に進められてきており、従来の2次元画像に比べると高分解能で広範囲の診断画像を表示することが可能となってきている。   In recent years, development of an ultrasonic diagnostic apparatus capable of displaying a three-dimensional image as a moving image has been rapidly advanced, and a wide range of diagnostic images can be displayed with higher resolution than conventional two-dimensional images. It has become.

しかしながら、超音波診断装置は生体内を伝播する超音波を利用して診断画像を生成するため、超音波パルスの送信後、生体内からの反射波が受信されるまでの時間は3次元超音波診断装置であっても2次元超音波診断装置と基本的には同じである。従って、生体内の3次元空間範囲を高い分解能で走査しようとすると、走査ビームのビーム本数は多くなり、所定範囲の走査に要する時間は2次元超音波診断装置よりも3次元超音波診断装置の方が一般的には長くなる。つまり、同じ空間分解能を仮定すると、3次元超音波装置で得られる3次元画像のフレームレート(3次元画像の更新周波数)は2次元超音波診断装置で得られる2次元画像のフレームレートに比べると原理的には低くなる。   However, since the ultrasonic diagnostic apparatus generates a diagnostic image using ultrasonic waves propagating in the living body, the time until the reflected wave from the living body is received after transmitting the ultrasonic pulse is three-dimensional ultrasonic waves. Even a diagnostic apparatus is basically the same as a two-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus. Therefore, when scanning the three-dimensional spatial range in the living body with high resolution, the number of scanning beams increases, and the time required for scanning the predetermined range is longer than that of the two-dimensional ultrasonic diagnostic device. It is generally longer. That is, assuming the same spatial resolution, the frame rate of the 3D image obtained by the 3D ultrasound device (update frequency of the 3D image) is compared with the frame rate of the 2D image obtained by the 2D ultrasound diagnostic device. In principle, it becomes lower.

この問題を解決するため従来から種々の手法が検討されていきている(特許文献1、特許文献2等)。基本的な考え方は、診断対象となる全範囲(以下、フルボリュームという)を複数の小領域(以下、サブボリュームという)に分割し、サブボリュームの3次元空間を高いフレームレートで走査した画像データをつなぎ合わせてフルボリュームの3次元画像を得るというものである。この方法では、サブボリュームの観測時刻はサブボリューム毎に異なるため、サブボリュームのつなぎ合わせに関しては時間的な連続性を確保することが重要となる。   In order to solve this problem, various methods have been studied conventionally (Patent Document 1, Patent Document 2, etc.). The basic idea is that the entire range to be diagnosed (hereinafter referred to as a full volume) is divided into a plurality of small areas (hereinafter referred to as subvolumes), and image data obtained by scanning the three-dimensional space of the subvolume at a high frame rate. Are combined to obtain a full volume three-dimensional image. In this method, since the observation time of the sub-volume is different for each sub-volume, it is important to ensure temporal continuity with respect to the joining of the sub-volumes.

一方、診断部位によっては、呼吸や心臓の鼓動によってその診断対象部位は変動する。このため、例えば特許文献1等には、心臓の動きに同期してサブボリューム内の複数の画像データを取得する技術が開示されている。特許文献1等が開示する技術は、心臓の3次元画像を動画としてリアルタイムで生成する技術に関するものであり、概略次のような技術である。   On the other hand, depending on the diagnostic site, the diagnostic site varies depending on breathing and heartbeat. For this reason, for example, Patent Literature 1 discloses a technique for acquiring a plurality of image data in a sub-volume in synchronization with the motion of the heart. The technique disclosed in Patent Document 1 and the like relates to a technique for generating a three-dimensional image of the heart in real time as a moving image, and is roughly the following technique.

心臓の動きに同期した信号として、心電図の信号、即ちECG(ElectroCardioGram)信号を用いている。より具体的には、心臓の拡張末期に発生するR波信号をECGトリガ信号として用いている。   An electrocardiogram signal, that is, an ECG (ElectroCardioGram) signal is used as a signal synchronized with the motion of the heart. More specifically, an R wave signal generated at the end diastole of the heart is used as an ECG trigger signal.

観測したい心臓の3次元領域全体(フルボリューム)を4つのサブボリュームに分割し、サブボリューム毎に上記のECGトリガ信号に同期したタイミングで1心拍分の画像データを収集する。この1心拍分の画像データは複数のフレーム画像からなるものであり、例えば1心拍あたり20枚のフレーム画像が収集される。この場合、心拍の周期を仮に1秒とすると、サブボリューム毎に得られる画像データのフレームレートは20fps(frames per second)となり、心臓の動きを動画として捉えるのにほぼ十分な値となる。   The entire three-dimensional region (full volume) of the heart to be observed is divided into four sub-volumes, and image data for one heartbeat is collected at a timing synchronized with the ECG trigger signal for each sub-volume. The image data for one heartbeat is composed of a plurality of frame images. For example, 20 frame images are collected per heartbeat. In this case, assuming that the cycle of the heartbeat is 1 second, the frame rate of the image data obtained for each subvolume is 20 fps (frames per second), which is a value that is almost sufficient to capture the motion of the heart as a moving image.

一方、各サブボリュームで得られる画像データをつなぎ合わせてフルボリュームの画像データを合成する際には、サブボリュームで得られる複数のフレーム画像の中から同じ「時相」のフレーム画像を夫々のサブボリュームから抽出してつなぎ合わせてフルボリュームのフレーム画像を生成する。ここで、「時相」とは、ECGトリガ信号の発生時刻を基準とした遅延量のことである。通常心臓の収縮や拡張の動きはECGトリガ信号に同期して周期性をもった動きとなる。従って、同じ「時相」のフレーム画像を夫々のサブボリュームから抽出し、これらをつなぎ合わせればサブボリューム間の空間的連続性はほぼ確保される。また、フレーム画像のつなぎ合わせは「時相」の異なる複数枚(例えば20枚)のフレーム画像の夫々に対して行われる。この結果、つなぎ合わされたフレーム画像の数もECGトリガ信号あたり例えば20枚となり、フルボリューム画像のフレームレートは、サブボリュームのフレームレートと同じ値となる。即ち、例えば20fpsのフレームレートを有するフルボリュームの動画を生成することができる。
米国特許第6,544,175号明細書 特開2007−20908号公報
On the other hand, when combining full-volume image data by stitching together the image data obtained in each sub-volume, the same “time phase” frame image is selected from each of the plurality of frame images obtained in the sub-volume. Extract from volume and stitch together to create full volume frame image. Here, the “time phase” is a delay amount based on the generation time of the ECG trigger signal. Normally, the contraction and expansion movements of the heart are periodic movements in synchronization with the ECG trigger signal. Therefore, if the same “time phase” frame images are extracted from the respective sub-volumes and connected, the spatial continuity between the sub-volumes is almost ensured. Further, the frame images are joined to each of a plurality of (for example, 20) frame images having different “time phases”. As a result, the number of joined frame images is, for example, 20 per ECG trigger signal, and the frame rate of the full volume image is the same as the frame rate of the sub-volume. That is, for example, a full-volume moving image having a frame rate of 20 fps can be generated.
US Pat. No. 6,544,175 JP 2007-20908 A

上述したように、特許文献1等が開示する従来技術では、ECGトリガ信号毎に1つのサブボリューム内を複数回繰り返し走査しており、1回の走査で1つのフレーム画像(サブボリュームのフレーム画像)を得ている。ここで、サブボリューム内の繰り返し走査数は、3次元画像による診断を開始する前に、ECGトリガ信号から予め決定している。   As described above, in the related art disclosed in Patent Document 1 and the like, one subvolume is repeatedly scanned a plurality of times for each ECG trigger signal, and one frame image (a subvolume frame image is obtained by one scan. ) Here, the number of repeated scans in the sub-volume is determined in advance from the ECG trigger signal before starting diagnosis with a three-dimensional image.

しかしながら、人間の心拍周期は必ずしも一定ではなく、健常な人間でも10%程度は変動するといわれている。不整脈等の疾患を持つ患者の場合にはさらのその変動量は大きくなる。従ってECGトリガ信号の周期も心拍周期の変動に伴って一定とはならない。   However, the human heart cycle is not always constant, and it is said that even a healthy human will vary by about 10%. In the case of a patient having a disease such as arrhythmia, the amount of variation is further increased. Therefore, the cycle of the ECG trigger signal does not become constant as the heartbeat cycle varies.

この結果、診断開始前に決定したサブボリューム内の繰り返し走査数が確保できない事態が発生しうる。特に、ECGトリガ信号の周期が短くなる状態(この状態をアーリートリガ状態という)が発生すると、ECGトリガ信号の直前の走査が完了する前に次のECGトリガ信号が出力されるため、予め決定した繰り返し走査数を確保することができなくなる。このことは、ECGトリガ信号の直前の心臓のフレーム画像が欠如することなり、該当する同時相のフレーム画像をつなぎ合わせてフルボリュームの画像を生成した場合、1つ或いは場合によっては複数のサブボリュームのフレーム画像が歯抜け状態となり、時間的に不連続で見づらい画像となり、ひいては画像診断を行う上で支障となる。   As a result, a situation may occur in which the number of repeated scans in the subvolume determined before the diagnosis is started cannot be ensured. In particular, when a state in which the cycle of the ECG trigger signal is shortened (this state is called an early trigger state) occurs, the next ECG trigger signal is output before the scan immediately before the ECG trigger signal is completed. The number of repeated scans cannot be ensured. This means that a frame image of the heart immediately before the ECG trigger signal is lost, and when a full-volume image is generated by joining the corresponding frame images of the same phase, one or a plurality of sub-volumes may be generated. This frame image becomes a missing tooth state, discontinuous in time and is difficult to see, and thus hinders image diagnosis.

所定の繰り返し走査数に達しなかった場合には、ECGトリガ信号の周期が長くなる方向に変動するのを待って再度そのサブボリュームの走査を繰り返すようにしても良い。しかしながら、アーリートリガ状態が連続した場合にはいつまでたっても該当するサブボリュームのデータが収集できないことになり、全体としてもデータ収集時間が予測不能になってしまう。   If the predetermined number of repeated scans has not been reached, the sub-volume scan may be repeated again after waiting for the ECG trigger signal period to change in a longer direction. However, if the early trigger state continues, the data of the corresponding subvolume cannot be collected any time, and the data collection time becomes unpredictable as a whole.

また、アーリートリガ状態の発生を予め想定し、ECGトリガ信号の直前にマージン期間を設定する方法、即ち、1心拍内の繰り返し走査数を予め少なめに設定する方法も考えられる。この方法によればECGトリガ信号の周期変動に起因する生成画像の不安定さや収集時間の予測性は改善されるものの、ECGトリガ信号直前の心臓画像は常に得られないことになり、画像診断上好ましくない。   In addition, a method of setting the margin period immediately before the ECG trigger signal in advance of the occurrence of an early trigger state, that is, a method of setting a small number of repeated scans within one heartbeat is conceivable. According to this method, although the instability of the generated image and the predictability of the acquisition time due to the periodic fluctuation of the ECG trigger signal are improved, the heart image immediately before the ECG trigger signal cannot always be obtained. It is not preferable.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ECGトリガ信号の直前の状態の心臓画像も欠如させることなく1心拍内の総ての状態の3次元心臓画像を安定に取得することが可能であり、かつ常に一定の収集時間で画像データを収集することができる超音波診断装置、及びその制御方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and can stably acquire three-dimensional heart images in all states within one heartbeat without losing the heart image immediately before the ECG trigger signal. An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that is capable of acquiring image data at a constant acquisition time and a control method thereof.

上記課題を解決するため、本発明に係る超音波診断装置は、超音波振動子が2次元的に配置され、超音波ビームを主走査方向及び副走査方向に走査して被検体内からの反射信号を収集する超音波プローブと、心拍の周期ごとに出力されるトリガ信号から走査開始トリガ信号を生成すると共に、前記被検体の所望の診断領域を所定数に分割した分割領域の夫々に対して、前記走査開始トリガ信号から次の走査開始トリガ信号までの間、前記走査開始トリガに同期させて前記超音波ビームを複数回の繰り返し走査させる走査制御部と、前記分割領域毎の繰り返し走査によって取得されるデータの一部を前記繰り返し走査の順序に基づいて対応付けてつなぎ合わせ前記診断領域全体の画像を生成する画像生成部と、と備え、前記走査制御部は、前記トリガ信号を所定数だけ間引きすることによって前記走査開始トリガ信号を生成し、前記走査開始トリガ信号の周期に基づいて、前記分割領域内の繰り返し走査の回数Nを決定し、前記トリガ信号の周期に基づいて、前記診断領域全体の画像を生成するためにつなぎ合わせるデータの個数Mを決定し、前記画像生成部は、N回の前記繰り返し走査によって取得されるN個のデータから、先に取得された前記M個のデータを抽出し、抽出した前記M個のデータをつなぎ合わせ前記診断領域全体の画像を生成する、ことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention includes ultrasonic transducers arranged two-dimensionally, and scans an ultrasonic beam in the main scanning direction and the sub-scanning direction to reflect from within the subject. A scanning start trigger signal is generated from an ultrasonic probe that collects signals and a trigger signal that is output every heartbeat period, and a desired diagnostic region of the subject is divided into a predetermined number of divided regions. The scanning control unit that repeatedly scans the ultrasonic beam a plurality of times in synchronization with the scanning start trigger signal from the scanning start trigger signal to the next scanning start trigger signal, and the repeated scanning for each divided region an image generator for generating an image of the entire stitching the diagnosis region in association based on a portion of the data in the order of the repeating scanning to be, and wherein said scanning control unit, the Generates the scanning start trigger signal by decimating the trigger signal by a predetermined number, based on the period of the scan start trigger signal, determines the number N of repetitions scanning of the divided region, the period of the trigger signal Based on this, the number M of data to be stitched together to generate an image of the entire diagnosis area is determined, and the image generation unit is previously acquired from N data acquired by N repeated scans. The M data are extracted, and the extracted M data are connected to generate an image of the entire diagnostic region .

本発明に係る超音波診断装置、及びその制御方法によれば、ECGトリガ信号の直前の状態の心臓画像も欠如させることなく1心拍内の総ての状態の3次元心臓画像を安定に取得することが可能であり、かつ常に一定の収集時間で画像データを収集することができる。   According to the ultrasonic diagnostic apparatus and the control method thereof according to the present invention, three-dimensional heart images in all states within one heartbeat can be stably acquired without losing the heart image immediately before the ECG trigger signal. Image data can be collected at a constant collection time.

本発明に係る超音波診断装置、及びその制御方法の実施形態について添付図面を参照して説明する。   Embodiments of an ultrasonic diagnostic apparatus and a control method thereof according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(1)全般及び構成
図1は、本実施形態に係る超音波診断装置1による超音波ビームの走査状況を模式的に示す図である。超音波診断装置1は、複数の超音波振動子11が2次元配列された超音波プローブ10によって細い超音波ビームを形成している。この超音波ビームを被検体の所望の診断領域にむけて放射し、診断領域の範囲を主走査方向及び副走査方向に電子的に走査している。診断領域の反射信号からは、主走査方向、副走査方向、及び距離方向の3次元情報が得られる。
(1) General and Configuration FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a scanning state of an ultrasonic beam by the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the present embodiment. In the ultrasonic diagnostic apparatus 1, a thin ultrasonic beam is formed by an ultrasonic probe 10 in which a plurality of ultrasonic transducers 11 are two-dimensionally arranged. This ultrasonic beam is emitted toward a desired diagnostic region of the subject, and the range of the diagnostic region is electronically scanned in the main scanning direction and the sub-scanning direction. Three-dimensional information in the main scanning direction, the sub-scanning direction, and the distance direction is obtained from the reflection signal of the diagnostic region.

超音波振動子が1次元に配列されている従来の1次元超音波プローブの走査範囲が平面状の範囲となるのに対して、本実施形態のような2次元超音波プローブ10の走査範囲は3次元の立体範囲となる。また、細いビーム幅の超音波ビームを走査しているため、より広い範囲の診断領域から高い分解能の3次元情報を取得することが可能となる。取得された3次元情報から任意の方向から見た3次元画像や、任意の断面で切り取った断面画像を生成することができる。   The scanning range of the conventional one-dimensional ultrasonic probe in which the ultrasonic transducers are arranged one-dimensionally is a planar range, whereas the scanning range of the two-dimensional ultrasonic probe 10 as in this embodiment is as follows. It becomes a three-dimensional solid range. In addition, since an ultrasonic beam having a narrow beam width is scanned, high-resolution three-dimensional information can be acquired from a wider diagnostic region. From the acquired three-dimensional information, a three-dimensional image viewed from an arbitrary direction or a cross-sectional image cut out at an arbitrary cross-section can be generated.

一方、超音波ビームを主走査方向と副走査方向に走査しているため、診断領域全体(フルボリューム)を走査するビーム本数は平面状の走査範囲に対して非常に増加する。この結果、単純にフルボリュームの範囲を端から端まで順に走査すると、フルボリュームを1回走査する時間は増加する。このため、フルボリューム画像のフレームレートは低くなる。   On the other hand, since the ultrasonic beam is scanned in the main scanning direction and the sub-scanning direction, the number of beams for scanning the entire diagnostic region (full volume) is greatly increased with respect to the planar scanning range. As a result, if the range of the full volume is simply scanned sequentially from end to end, the time for scanning the full volume once increases. For this reason, the frame rate of a full volume image becomes low.

そこで、前述したように、本実施形態に係る超音波診断装置1では、フルボリュームを複数の(例えば4つの)サブボリュームに分割し、夫々のサブボリュームを高いフレームレート(例えば20fps)で走査し、夫々のサブボリュームから得られたフレーム画像を合わせてつなぎ合わせ、フルボリュームのフレーム画像を合成する方法を採用している。フルボリューム画像のフレームレートもサブボリュームのフレームレートと同じ高いフレームレート(例えば20fps)が実現できるため、心臓のような動きのある診断領域に対してもリアルタイムで3次元の動画を生成することが可能となる。   Therefore, as described above, in the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the present embodiment, the full volume is divided into a plurality of (for example, four) subvolumes, and each subvolume is scanned at a high frame rate (for example, 20 fps). In this method, the frame images obtained from the respective sub-volumes are combined and joined to synthesize a full-volume frame image. Since the frame rate of the full-volume image can be as high as the frame rate of the sub-volume (for example, 20 fps), it is possible to generate a three-dimensional moving image in real time even for a diagnostic region with motion such as the heart. It becomes possible.

図2は、超音波診断装置1の構成例を示すブロック図である。超音波診断装置1は、例えば、超音波プローブ10、送受信部20、信号処理部30、画像生成部40、表示部50、システム制御部60、走査制御部70、操作部80等を備えて構成されている。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the ultrasonic diagnostic apparatus 1. The ultrasonic diagnostic apparatus 1 includes, for example, an ultrasonic probe 10, a transmission / reception unit 20, a signal processing unit 30, an image generation unit 40, a display unit 50, a system control unit 60, a scanning control unit 70, an operation unit 80, and the like. Has been.

超音波プローブ10は、格子状に配列された複数の超音波振動子11を具備しており、送受信部20の送信部21から出力される送信パルス信号に基づいて超音波パルスを生成し、被検体に向けて送信する。また、被検体から反射されてきた超音波反射信号を電気信号に変換し、送受信部20の受信部22に出力する。さらに、走査制御部70から出力されるビーム走査制御信号に基づいて超音波ビームを主走査方向及び副走査方向に走査する。   The ultrasonic probe 10 includes a plurality of ultrasonic transducers 11 arranged in a lattice pattern, generates an ultrasonic pulse based on a transmission pulse signal output from the transmission unit 21 of the transmission / reception unit 20, Send to the specimen. In addition, the ultrasonic reflection signal reflected from the subject is converted into an electrical signal and output to the reception unit 22 of the transmission / reception unit 20. Further, the ultrasonic beam is scanned in the main scanning direction and the sub-scanning direction based on the beam scanning control signal output from the scanning control unit 70.

送受信部20の送信部21では、走査制御部70で生成されるタイミング信号等に基づいて各超音波振動子11に供給する送信パルスを生成する。また、同じく走査制御部70で生成されたビーム走査制御信号に基づいて送信用の超音波ビームの走査方向を定めるために各送信パルスの遅延量等を設定する。   The transmission unit 21 of the transmission / reception unit 20 generates a transmission pulse to be supplied to each ultrasonic transducer 11 based on the timing signal generated by the scanning control unit 70. Similarly, the delay amount of each transmission pulse is set in order to determine the scanning direction of the ultrasonic beam for transmission based on the beam scanning control signal generated by the scanning control unit 70.

送受信部20の受信部22では、各超音波振動子11から出力される被検体からの反射信号を増幅しアナログ信号からデジタル信号に変換する。また、走査制御部70で生成されたビーム走査制御信号に基づき、受信用の超音波ビームの走査方向を決定するための遅延量を各超音波振動子11の反射信号に設定したのち加算し、加算された信号をビーム形成された反射信号として信号処理部30に出力する。   In the receiving unit 22 of the transmitting / receiving unit 20, the reflected signal from the subject output from each ultrasonic transducer 11 is amplified and converted from an analog signal to a digital signal. Further, based on the beam scanning control signal generated by the scanning control unit 70, a delay amount for determining the scanning direction of the ultrasonic beam for reception is set in the reflected signal of each ultrasonic transducer 11, and then added. The added signal is output to the signal processing unit 30 as a beam-formed reflection signal.

信号処理部30では、受信部22から出力された反射信号に対してフィルタリング処理等の信号処理を施し、画像生成部40に出力する。   In the signal processing unit 30, the reflected signal output from the receiving unit 22 is subjected to signal processing such as filtering processing, and is output to the image generation unit 40.

画像生成部40では、ビーム走査位置に対応させて反射信号から3次元画像データを生成する。特に本実施形態に係る超音波診断装置1では、サブボリューム毎に画像データを生成し、各サブボリューム画像からフルボリュームの3次元画像データを合成する処理を行っている。この合成処理は走査制御部70の動作と連携した処理であり、細部については後述する。   The image generation unit 40 generates three-dimensional image data from the reflected signal in correspondence with the beam scanning position. In particular, in the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the present embodiment, image data is generated for each sub-volume, and processing for synthesizing full-volume three-dimensional image data from each sub-volume image is performed. This combining process is a process linked to the operation of the scanning control unit 70, and details will be described later.

画像生成部40では、合成されたフルボリュームの3次元画像データに対してレンダリング処理等を行い、任意の角度から眺めた3次元画像や、任意の面で切断した断面画像等を生成し表示部70に出力する。3次元画像データは、例えば20fpsのフレームタイム毎に更新される動画を提供することが可能である。診断中に動画をリアルタイムで表示部70に出力することが可能であるが、画像データを一旦適宜のメモリに保存し、診断後にオフラインで動画を出力したり、動画の一部を切り出して静止画を出力したりすることも可能である。   The image generation unit 40 performs rendering processing on the synthesized full-volume three-dimensional image data, generates a three-dimensional image viewed from an arbitrary angle, a cross-sectional image cut at an arbitrary surface, and the like, and displays the display unit Output to 70. For example, the three-dimensional image data can provide a moving image that is updated every frame time of 20 fps. Although it is possible to output a moving image to the display unit 70 in real time during diagnosis, the image data is temporarily stored in an appropriate memory, and the moving image is output offline after diagnosis, or a part of the moving image is cut out to be a still image. Can also be output.

表示部70は、例えば液晶ディスプレイ装置等で構成される表示デバイスであり、画像生成部40から出力される画像を表示する。   The display unit 70 is a display device configured by, for example, a liquid crystal display device, and displays an image output from the image generation unit 40.

操作部80は、所謂マンマシンインターフェースであり、超音波診断装置1に対して各種の診断モードや診断モードに付随する各種のパラメータを設定することができる。本実施形態に係る超音波診断装置1は、ECGトリガ信号に基づいて鼓動する心臓の動きを3次元の動画画像として表示することができる診断モード(以下、トリガード3次元診断モードという)を特徴とするものであるが、この他従来からある2次元診断モードでも動作可能である。これらの診断モードの設定や切り替えは操作部80を介して行われる。   The operation unit 80 is a so-called man-machine interface, and can set various diagnostic modes and various parameters associated with the diagnostic mode for the ultrasonic diagnostic apparatus 1. The ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the present embodiment is characterized by a diagnostic mode (hereinafter referred to as a triggered three-dimensional diagnostic mode) capable of displaying a heart motion beating based on an ECG trigger signal as a three-dimensional moving image. However, other conventional two-dimensional diagnostic modes can also be operated. Setting and switching of these diagnostic modes are performed via the operation unit 80.

システム制御部60では、操作部80で設定された診断モードや各種パラメータに基づいて、超音波診断装置1の全体の制御を行っている。   The system control unit 60 controls the entire ultrasound diagnostic apparatus 1 based on the diagnosis mode and various parameters set by the operation unit 80.

走査制御部70では、診断モードに応じた超音波ビームのビームマネージメントと送受信のタイムマネージメントを行っている。特に、トリガード3次元診断モードでは、心電計100から出力されるECG信号(R波)からトリガ信号を生成し、このトリガ信号に同期させてサブボリューム毎のビーム走査位置(主走査方向及び副走査方向)やサブボリューム内の繰り返し走査に関する諸元を決定し、送受信部20や画像生成部40に出力している。また、超音波ビームの送信パルス繰り返し周波数(prf:pulse repetition frequency)等の送信パルス諸元を決定し、送信パルス諸元に基づく各種タイミング信号も走査制御部70で生成している。   The scanning control unit 70 performs beam management of ultrasonic beams and transmission / reception time management according to the diagnostic mode. In particular, in the triggered three-dimensional diagnostic mode, a trigger signal is generated from the ECG signal (R wave) output from the electrocardiograph 100, and the beam scanning position (main scanning direction and sub-scan) for each sub-volume is synchronized with this trigger signal. The scanning direction) and specifications regarding repeated scanning in the sub-volume are determined and output to the transmission / reception unit 20 and the image generation unit 40. Also, transmission pulse specifications such as a transmission pulse repetition frequency (prf) of the ultrasonic beam are determined, and various timing signals based on the transmission pulse specifications are also generated by the scanning control unit 70.

(2)トリガード3次元診断モードの動作
上記のように構成された超音波診断装置1の動作、特にトリガード3次元診断モードの動作について説明する。
(2) Operation in Triggered Three-Dimensional Diagnosis Mode The operation of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 configured as described above, particularly the operation in the triggered three-dimensional diagnostic mode will be described.

図3は、トリガード3次元診断モードの動作原理を説明する図であり、例えば特許文献1等に開示されている技術である。トリガード3次元診断モードは、主に心臓を診断対象とするものであり、鼓動によって変化する心臓の動きを3次元の動画画像として表示する診断モードである。トリガード3次元診断モードでは、患者の心臓の鼓動に応じて変化する心電図信号(ECG信号)を心電計100から入力し、ECGトリガ信号と呼ばれるパルス信号を生成する。ECG信号としては、心臓の拡張末期近傍で出力されるパルス状のR波の信号(図3(a)参照)が多く用いられている。このECG信号を走査制御部70に入力し、適宜の閾値を適用してECGトリガ信号を生成する(図3(b)参照)。ECGトリガ信号は鼓動に同期した信号であり、心拍が1秒間に60回の場合ECGトリガ信号の周期は1秒となる。   FIG. 3 is a diagram for explaining the operation principle of the triggered three-dimensional diagnosis mode, which is a technique disclosed in Patent Document 1, for example. The triggered three-dimensional diagnosis mode is a diagnosis mode in which the heart is mainly targeted for diagnosis, and the heart motion that changes due to the heartbeat is displayed as a three-dimensional moving image. In the triggered three-dimensional diagnosis mode, an electrocardiogram signal (ECG signal) that changes according to the heartbeat of the patient is input from the electrocardiograph 100, and a pulse signal called an ECG trigger signal is generated. As the ECG signal, a pulsed R-wave signal (see FIG. 3A) output in the vicinity of the end diastole of the heart is often used. This ECG signal is input to the scanning control unit 70, and an appropriate threshold value is applied to generate an ECG trigger signal (see FIG. 3B). The ECG trigger signal is a signal synchronized with the heartbeat, and when the heartbeat is 60 times per second, the cycle of the ECG trigger signal is 1 second.

トリガード3次元診断モードでは、診断領域の全体(フルボリューム)を複数のサブボリューム(分割領域)に分割し、各サブボリュームをECGトリガ信号毎に走査している。例えば、図3(f)に例示したように、フルボリュームを4つのサブボリュームA、B、C、及びDに分割する。そして、ECGトリガ信号のトリガ0、1、2、3の入力に応じてサブボリュームA、B、C、及びDの順に走査していく。   In the triggered three-dimensional diagnosis mode, the entire diagnosis area (full volume) is divided into a plurality of subvolumes (divided areas), and each subvolume is scanned for each ECG trigger signal. For example, as illustrated in FIG. 3F, the full volume is divided into four sub-volumes A, B, C, and D. Then, the sub-volumes A, B, C, and D are scanned in order in accordance with the inputs of the triggers 0, 1, 2, and 3 of the ECG trigger signal.

このとき、各サブボリュームに対して1回だけ走査するのではなく、複数回(N回)繰り返して走査を行う。図3は、4回(N=4)の繰り返し走査を行っている例を示している。各サブボリュームに対する1回の走査時間Tは後述するように動画のフレーム時間(フレームレートの逆数)に対応することになるため、滑らかな動きの動画を得るためには例えば50ms(=1/20fps)前後、或いはそれ以下が好ましい。ECGトリガ信号の周期を1秒、また1回の走査時間を上記の50msと仮定すると、サブボリューム毎の繰り返し走査数Nは20となる。図3は、説明の便宜上、サブボリューム毎の繰り返し走査数Nを4とした場合の例を示している。   At this time, instead of scanning each subvolume only once, scanning is repeated a plurality of times (N times). FIG. 3 shows an example in which repeated scanning is performed four times (N = 4). Since one scanning time T for each sub-volume corresponds to the moving image frame time (reciprocal of the frame rate) as described later, in order to obtain a moving image with smooth motion, for example, 50 ms (= 1/20 fps) ) Before, after, or less is preferable. Assuming that the period of the ECG trigger signal is 1 second and that one scan time is 50 ms, the number of repeated scans N for each sub-volume is 20. FIG. 3 shows an example in which the number of repeated scans N for each subvolume is 4 for convenience of explanation.

同じサブボリュームを繰り返し走査している場合であっても、心臓は周期的に鼓動しているため、ECGトリガからの遅延時間、即ち時相が異なれば各繰り返し走査から生成される画像データは異なったものとなる。   Even if the same sub-volume is scanned repeatedly, the heart is beating periodically, so that the delay time from the ECG trigger, that is, the image data generated from each repeated scan differs if the time phase is different. It will be.

図3(c)に示す時相番号は、時相を1回の走査時間の単位で区分し、ECGトリガ信号に近い方から「0」、「1」、「2」、「3」と番号付けしたものである。図3(d)は、この時相番号「0」、「1」、「2」、及び「3」と、サブボリュームA、B、C、及びDとを「A0」〜「A3」、「B0」〜「B3」、「C0」〜「C3」、「D0」〜「D3」のように関連付けて超音波ビームの走査順序を時系列に並べたものである。   The time phase numbers shown in FIG. 3C are obtained by dividing the time phase in units of one scanning time, and are numbered as “0”, “1”, “2”, “3” from the closest to the ECG trigger signal. It is attached. In FIG. 3D, the time numbers “0”, “1”, “2”, and “3” and the sub-volumes A, B, C, and D are assigned “A0” to “A3”, “ The scanning order of the ultrasonic beams is arranged in time series in association with each other as “B0” to “B3”, “C0” to “C3”, and “D0” to “D3”.

信号処理部30からは、信号処理された被検体からの反射信号がこの走査順序に応じてリアルタイムで画像生成部40に出力される。   From the signal processing unit 30, the reflected signal from the subject subjected to the signal processing is output to the image generation unit 40 in real time according to the scanning order.

図3(e)は、画像生成部40で行われるフルボリュームの合成方法を示す図である。画像生成部40では、時相番号で識別された各サブボリュームのデータから同じ時相番号のデータを抽出し、サブボリュームA、B、C、及びDでつなぎ合わせて合成する。同じ時相番号のサブボリュームデータであっても、実際にはそれらが取得された時刻はECGトリガ信号の周期分ずつ夫々異なっている。しかしながら、心臓の形状の変化はECGトリガ信号の周期と同じ周期性を有していると考えられるため、同じ時相番号のサブボリュームをつなぎ合わせて得られるフルボリューム画像の空間的な連続性はほぼ確保されることになる。   FIG. 3E is a diagram illustrating a full volume composition method performed by the image generation unit 40. In the image generation unit 40, data of the same time phase number is extracted from the data of each subvolume identified by the time phase number, and the subvolumes A, B, C, and D are connected and combined. Even when the sub-volume data has the same time phase number, the time when they are actually acquired is different for each period of the ECG trigger signal. However, since the change in the shape of the heart is considered to have the same periodicity as that of the ECG trigger signal, the spatial continuity of the full volume image obtained by connecting the sub-volumes of the same time phase number is It will be almost secured.

時相番号0に対応するサブボリューム「D0」のデータが取得された時刻には、既にサブボリューム「A0」、「B0」、「C0」のデータは取得済みであり、この段階で時相番号0に対応するフルボリュームの画像が生成される。   At the time when the data of the subvolume “D0” corresponding to the time phase number 0 is acquired, the data of the subvolumes “A0”, “B0”, and “C0” have already been acquired. A full volume image corresponding to 0 is generated.

次に、時相番号1に対応するサブボリューム「D1」のデータが取得された時刻には、既にサブボリューム「A1」、「B1」、「C1」のデータは取得済みであり、時相番号1に対応するフルボリュームの画像が生成される。以下同様にして、時相番号2及び3のフルボリュームの画像がされる。   Next, at the time when the data of the subvolume “D1” corresponding to the time phase number 1 is acquired, the data of the subvolumes “A1”, “B1”, and “C1” have already been acquired, and the time phase number A full volume image corresponding to 1 is generated. In the same manner, full-volume images with time phase numbers 2 and 3 are formed.

サブボリュームDの走査「D3」が終了すると、サブボリュームAに戻って走査が行われる。このとき、最初に得られる走査データ「A0」は、1つ前に生成されていた時相番号0のフルボリュームデータの「A0」と置換され、新たな時相番号0のフルボリューム画像が更新されることになる。   When the scanning “D3” of the sub-volume D is completed, the scanning returns to the sub-volume A and scanning is performed. At this time, the scan data “A0” obtained first is replaced with “A0” of the full volume data of time phase number 0 that was generated one time before, and a new full volume image of time phase number 0 is updated. Will be.

このように、フルボリューム画像は、サブボリューム毎の1回の走査時間Tの単位で生成され、或いは更新されることになる。   Thus, a full volume image is generated or updated in units of one scanning time T for each subvolume.

このことは、フルボリューム全体の走査時間が実際には長くても、あたかもサブボリューム1回の走査時間でフルボリューム全体を走査したかのごとく見せることができることを意味している。つまり、サブボリューム画像のフレームレートとフルボリューム画像のフレームレートとを擬似的に同一にすることができることを意味している。   This means that even if the scanning time for the entire full volume is actually long, it can be seen as if the entire full volume has been scanned with the scanning time for one subvolume. That is, it means that the frame rate of the sub-volume image and the frame rate of the full-volume image can be made the same in a pseudo manner.

例えば、通常の方法ではフルボリューム画像のフレームレートが走査時間の制約から5fpsしか達成できないとする。この場合であっても、フルボリュームを4つのサブボリュームに分割することにより、各サブボリュームの走査時間はフルボリュームの1/4となり、サブボリューム画像のフレームレートとしては4倍の20fpsが得られる。トリガード3次元診断モードでは、サブボリューム画像のフレームレートがそのままフルボリューム画像のフレームレートとなるため、通常の方法に比べると4倍も高いフレームレートが得られることになる。   For example, it is assumed that the frame rate of a full-volume image can be achieved only by 5 fps due to scanning time restrictions in the normal method. Even in this case, by dividing the full volume into four sub-volumes, the scanning time of each sub-volume becomes ¼ of the full volume, and the frame rate of the sub-volume image is 20 times as high as 20 fps. . In the triggered three-dimensional diagnosis mode, the frame rate of the sub-volume image becomes the frame rate of the full-volume image as it is, so that a frame rate that is four times higher than that of the normal method can be obtained.

このように、トリガード3次元診断モードは広い3次元診断領域に対しても高い分解能の画像が高いフレームレートで得られるため、心臓のような動きのある診断対象に対してもリアルタイムの動画を生成することが可能である。   In this way, the triggered 3D diagnostic mode produces high-resolution images at a high frame rate even for a wide 3D diagnostic area, so it generates real-time videos even for diagnostic objects with motion such as the heart. Is possible.

ところで、一般に人間の心拍の周期は必ずしも一定ではない。健常な人でも10%程度の心拍周期の変動があると言われている。心臓に疾患をもつ患者の場合はさらに心拍周期の変動は大きくなる。この心拍周期変動に起因して、従来のトリガード3次元診断モードでは、ECGトリガ信号直前のある期間、画像データが得にくいという問題がある。   By the way, in general, a human heartbeat cycle is not necessarily constant. It is said that even a healthy person has a fluctuation in heart rate cycle of about 10%. In patients with heart disease, the fluctuations in the heart cycle are even greater. Due to this heartbeat cycle variation, the conventional triggered three-dimensional diagnosis mode has a problem that it is difficult to obtain image data for a certain period immediately before the ECG trigger signal.

図4はこの問題点を説明する図である。図4(a)はECGトリガ信号を示す図、図4(b)は超音波ビームの走査順序を示す図、図4(c)は、サブボリュームのデータからフルボリューム画像を生成する様子を示す図、図4(d)は、フルボリュームとサブボリュームの関係を示す図である。   FIG. 4 is a diagram for explaining this problem. 4A shows an ECG trigger signal, FIG. 4B shows a scanning order of ultrasonic beams, and FIG. 4C shows a state in which a full volume image is generated from subvolume data. FIG. 4D is a diagram showing the relationship between the full volume and the sub-volume.

図4においても、図3と同様にサブボリュームの数は4であり、夫々サブボリュームA、B、C、及びDで示している。一方、サブボリューム毎の繰り返し走査数Nは図3と異なっており、図4では16回の繰り返し走査を行っている。サブボリューム内の繰り返し走査の順序は図3と同様に時相番号に関連付けており、図4では3桁の数字の下2桁が時相番号となっている。例えば、「A000」は、サブボリュームAの時相番号0の走査データを表しており、「B001」はサブボリュームBの時相番号1の走査データを表している。   Also in FIG. 4, the number of sub-volumes is 4 as in FIG. 3, and is indicated by sub-volumes A, B, C, and D, respectively. On the other hand, the number of repeated scans N for each sub-volume is different from that in FIG. 3, and 16 repeated scans are performed in FIG. The order of repeated scanning in the sub-volume is related to the time phase number as in FIG. 3, and the last two digits of the 3-digit number are the time phase numbers in FIG. For example, “A000” represents the scan data of time phase number 0 in the subvolume A, and “B001” represents the scan data of time phase number 1 in the subvolume B.

図4(b)は、従来のトリガード3次元診断モードの問題点を具体的に示す図であり、濃いハッチングで示したECGトリガ信号直前の走査データ(時相番号15に対応する走査データ)が取得できないことを示している。ECGトリガ信号直前の期間の走査データであっても心臓の一連の動きの中の1つの走査データである。この期間の走査データが取得できないことは診断上の支障となる。このような取得できない期間が生じる理由を以下に説明する。   FIG. 4B is a diagram specifically showing the problems of the conventional triggered three-dimensional diagnosis mode, in which scanning data immediately before the ECG trigger signal indicated by dark hatching (scanning data corresponding to time phase number 15) is shown. Indicates that it cannot be obtained. Even the scan data in the period immediately before the ECG trigger signal is one scan data in a series of heart movements. The inability to acquire scan data during this period is an obstacle to diagnosis. The reason why such an unacquired period occurs will be described below.

通常、トリガード3次元診断モードによる診断(画像の生成及び表示)を開始する前には、予めECG波形信号を取得して心拍の周期Tを測定する。そして測定した心拍周期T(ECGトリガ信号の周期)に基づいて、サブボリュームあたりの繰り返し走査数Nを決定する。このとき、繰り返し走査数Nを小さくしすぎると、ECGトリガ信号直前のデータ取得できない期間が大きくなるため好ましくない。逆に繰り返し走査数Nを大きくしすぎると繰り返し走査の全体期間が心拍の周期Tを超えてしまう。   In general, before starting diagnosis (image generation and display) in the triggered three-dimensional diagnosis mode, an ECG waveform signal is acquired in advance and the heartbeat period T is measured. Based on the measured heartbeat period T (ECG trigger signal period), the number N of repeated scans per sub-volume is determined. At this time, if the number of repeated scans N is too small, the period during which data cannot be acquired immediately before the ECG trigger signal increases, which is not preferable. Conversely, if the number of repeated scans N is too large, the entire period of repeated scans will exceed the heartbeat period T.

そこで、心拍の周期Tを超えない範囲で最大の繰り返し走査回数が確保できるように繰り返し走査数Nを決定する。例えば、図4に示したように、ECGトリガの間隔に総ての走査期間がぎりぎり収まるように繰り返し走査数Nを16に決定する。しかしながら、心拍周期Tは変動するため、決定した繰り返し走査数Nに達する前に次のECGトリガ信号が到来することが発生しうる。この場合、該当するサブボリュームに対して再度の繰り返し走査を行う。ここで、決定した繰り返し走査数Nに達する前に再度次のECGトリガ信号が到来した場合には、もう一度同じサブボリュームに対する繰り返し走査を行う。ECGトリガ信号の周期が長くなる方向に変動した場合には決定した繰り返し走査数Nが確保されるため次のサブボリュームの走査に移行できるが、ECGトリガ信号の周期が短くなったままこれが長時間継続するといつまでたっても次のサブボリュームの走査に移行できない事態が発生しうる。このような事態が発生すると、単にデータ取得時間が延びるだけでなく、データ取得期間が予測できなくなるという弊害が生じる。   Therefore, the number of repeated scans N is determined so that the maximum number of repeated scans can be secured within a range not exceeding the heartbeat period T. For example, as shown in FIG. 4, the number of repeated scans N is determined to be 16 so that the entire scanning period fits within the ECG trigger interval. However, since the heartbeat period T varies, it may occur that the next ECG trigger signal arrives before the determined number of repeated scans N is reached. In this case, the corresponding subvolume is repeatedly scanned again. Here, when the next ECG trigger signal arrives again before reaching the determined number N of repeated scans, the same subvolume is repeatedly scanned again. When the cycle of the ECG trigger signal varies, the determined number of repeated scans N is ensured, so that the next sub-volume scan can be performed, but this is a long time while the cycle of the ECG trigger signal is shortened. If it continues, there may occur a situation in which it is not possible to shift to the next sub-volume scan indefinitely. When such a situation occurs, not only does the data acquisition time extend, but there is a problem that the data acquisition period cannot be predicted.

このような事態を回避するためには、ECGトリガ信号の直前に予めマージン期間を設け、このマージン期間の存在を前提として繰り返し走査数Nを決定するという方法を取らざるを得ない。このマージン期間が図4(b)に濃いハッチングで示した時相番号15に該当する期間である。   In order to avoid such a situation, it is unavoidable to provide a margin period in advance immediately before the ECG trigger signal and repeatedly determine the number of scans N on the assumption that this margin period exists. This margin period is a period corresponding to the time phase number 15 indicated by dark hatching in FIG.

このマージン期間には走査データが取得されないため、図4(c)に濃いハッチングで示したように、フルボリュームの画像を動画として生成した場合、トリガ4の直前のある一定期間、或いはトリガ8直前の一定のある期間画像が更新されなくなる。これは単に画像表示上の問題ではなく、そもそもその期間のデータが取得されていないためであり、画像診断上深刻な問題となりうる。以上が従来のトリガード3次元診断モードの問題点である。   Since scanning data is not acquired during this margin period, as shown by dark hatching in FIG. 4C, when a full-volume image is generated as a moving image, a certain period immediately before trigger 4 or immediately before trigger 8 The image is not updated for a certain period of time. This is not simply a problem in image display, but because data for that period is not acquired in the first place, it can be a serious problem in image diagnosis. The above is the problem of the conventional triggered three-dimensional diagnosis mode.

上記の問題を解決するため、本実施形態に係る超音波診断装置1では、ECGトリガ信号の一部を間引きして新たに走査開始トリガを生成し、この走査開始トリガ信号によって各サブボリュームの走査を開始する制御方法を採用している。以下、この制御方法について説明する。   In order to solve the above problem, in the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the present embodiment, a part of the ECG trigger signal is thinned out to newly generate a scan start trigger, and the scan of each sub-volume is scanned by this scan start trigger signal. The control method to start is adopted. Hereinafter, this control method will be described.

図5は、本実施形態に係る超音波診断装置1の制御方法の処理例を示すフローチャートであり、図6はその動作説明図である。なお、図6は従来の問題点を示す図4に対応する図である。   FIG. 5 is a flowchart showing a processing example of the control method of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the present embodiment, and FIG. 6 is an operation explanatory diagram thereof. FIG. 6 is a diagram corresponding to FIG. 4 showing the conventional problems.

まず、ステップST1(図5)で、心電波形(R波)を入力し、ECGトリガ信号を生成する。次に、ECGトリガ信号を1つおきに間引きして、走査開始トリガを生成する(ステップST2)。図6(a)はECGトリガ信号を示し、図6(b)はECGトリガ信号を1つおきに間引いて生成した走査開始トリガを示す図である。   First, in step ST1 (FIG. 5), an electrocardiogram waveform (R wave) is input to generate an ECG trigger signal. Next, every other ECG trigger signal is thinned out to generate a scan start trigger (step ST2). FIG. 6A shows an ECG trigger signal, and FIG. 6B shows a scan start trigger generated by thinning out every other ECG trigger signal.

次に、走査開始トリガをスタート信号として、サブボリュームAの繰り返し走査を行う(ステップST3)。このとき、サブボリューム毎の繰り返し走査数はECGトリガ信号の周期ではなく、走査開始トリガの周期を基準にして決定される。1つおきに間引きした場合、走査開始トリガの周期はECGトリガの周期の2倍となるため、本実施形態に係る繰り返し走査数は従来の繰り返し走査数に比べると概ね2倍となる。図4の従来例では繰り返し走査数Nを15(マージン期間を除いた時相番号では14)として設定していたのに対して、本実施形態に係る図6の例では、繰り返し走査数Nを31(時相番号では30)に設定している。但し、ECGトリガの周期変動に伴って走査開始トリガの周期も変動する。そこで、本実施形態においても走査開始トリガの直前の期間にはマージン期間(図6(c)の濃いハッチングの期間)を設け、走査開始トリガの変動を吸収するようにしている。   Next, the sub-volume A is repeatedly scanned using the scan start trigger as a start signal (step ST3). At this time, the number of repeated scans for each sub-volume is determined based on the scan start trigger cycle, not the ECG trigger signal cycle. When every other sampling is thinned out, the scanning start trigger cycle is twice as long as the ECG trigger cycle, so the number of repeated scans according to the present embodiment is approximately twice that of the conventional repeated scan number. In the conventional example of FIG. 4, the repeated scanning number N is set to 15 (14 in the time phase number excluding the margin period), whereas in the example of FIG. 6 according to the present embodiment, the repeated scanning number N is set. 31 (30 in the time phase number) is set. However, the scanning start trigger cycle also varies with the ECG trigger cycle variation. Therefore, also in this embodiment, a margin period (a dark hatching period in FIG. 6C) is provided in the period immediately before the scanning start trigger so as to absorb the fluctuation of the scanning start trigger.

サブボリュームAの繰り返し走査が所定数(この場合31)に達すると、次の走査開始トリガをスタート信号としてサブボリュームBの繰り返し走査を開始する。以下同様にして、サブボリュームDまで所定数の繰り返し走査を行う。総てのサブボリュームの走査が終了すると(ステップST4のYES)、ステップST5へ進み、同じ時相番号のサブボリュームの走査データをつなぎ合わせ、フルボリューム画像を生成する。   When the repetitive scanning of the sub-volume A reaches a predetermined number (31 in this case), the repetitive scanning of the sub-volume B is started using the next scanning start trigger as a start signal. In the same manner, a predetermined number of repeated scans are performed up to the sub-volume D. When scanning of all sub-volumes is completed (YES in step ST4), the process proceeds to step ST5, where the scan data of the sub-volumes having the same time phase number are connected to generate a full volume image.

ステップST5の処理は基本的には従来の方法と同じものであるが、時相番号の最大値は、走査開始トリガの周期内で取りうる最大値ではなく、ECGトリガの周期内で取りうる最大値である。つまり、サブボリュームAの走査データとして「A00」から「A015」までをフルボリュームの合成に使用し、残りの「A016」から「A30」までの走査データは破棄する。   The processing in step ST5 is basically the same as the conventional method, but the maximum value of the time phase number is not the maximum value that can be taken within the scan start trigger period, but the maximum value that can be taken within the ECG trigger period. Value. That is, “A00” to “A015” are used for the synthesis of the full volume as the scan data of the sub-volume A, and the remaining scan data from “A016” to “A30” are discarded.

この方法によれば、サブボリュームAに対する繰り返し走査は、トリガ1の直前にマージン期間を設ける必要がないため、時相番号00から時相番号15まで鼓動の周期全体にわたって抜けなく走査データを取得することが可能となる。   According to this method, since it is not necessary to provide a margin period immediately before the trigger 1 in the repeated scanning with respect to the sub-volume A, scanning data is acquired without omission over the entire period of the heartbeat from time phase number 00 to time phase number 15. It becomes possible.

また、走査開始トリガの周期変動はその直前のマージン期間によって吸収することが可能である。図6(c)では1回の走査時間に相当する期間をマージン期間としているが、実際には、トリガ1からトリガ2の期間に対して長いマージン期間を取ることが可能である。このため、相当大きな周期変動が発生したとしてもその変動を長いマージン期間で吸収することができる。このため周期変動に起因して走査データの取得を何度も繰り返す事態は発生せず、常に一定の時間内で安定したデータ取得が可能である。   Further, the period variation of the scan start trigger can be absorbed by the immediately preceding margin period. In FIG. 6C, a period corresponding to one scanning time is set as the margin period. However, in practice, a longer margin period than the period from the trigger 1 to the trigger 2 can be taken. For this reason, even if a considerably large period fluctuation occurs, the fluctuation can be absorbed in a long margin period. For this reason, the situation where scanning data acquisition is repeated many times due to periodic fluctuations does not occur, and stable data acquisition is always possible within a fixed time.

サブボリュームB、C、Dに対しても同様の処理を行い、同じ時相番号の走査データをつなぎ合わせてフルボリュームの画像を生成する。この結果、図6(d)に示したように、時間方向に抜けのない連続したフルボリューム画像の生成が可能である。   Similar processing is performed on the sub-volumes B, C, and D, and the scan data having the same time phase number is connected to generate a full-volume image. As a result, as shown in FIG. 6D, it is possible to generate a continuous full volume image without missing in the time direction.

生成された3次元のフルボリューム画像は所望の角度から見た2次元画像にレンダリングされ、或いは所望の断面で切り出された2次元断面図に変換され表示部50に出力される。   The generated three-dimensional full volume image is rendered into a two-dimensional image viewed from a desired angle, or converted into a two-dimensional cross-sectional view cut out at a desired cross-section and output to the display unit 50.

なお、フルボリュームの画像を最初に生成するまでにはECGトリガ8発分の時間を必要とするものの(従来の方法ではフルボリュームの画像を最初に生成するまではECGトリガ4発分の時間であった)、一旦フルボリューム画像が生成された後は、その更新周期はサブボリューム1回の走査時間となる。本実施形態に係る方法では、サブボリュームあたりの繰り返し走査数は従来の方法に比べて増加しているものの、サブボリューム1回の走査時間自体は従来の方法と異ならない。従って従来の方法と同じ高いフレームレートの動画が生成可能である。   Although it takes time for eight ECG triggers to generate a full volume image for the first time (in the conventional method, it takes four ECG triggers to generate a full volume image for the first time). Once a full-volume image has been generated, the update period is the scanning time for one sub-volume. In the method according to the present embodiment, the number of repeated scans per subvolume is increased compared to the conventional method, but the scanning time per subvolume is not different from the conventional method. Therefore, a moving image having the same high frame rate as that of the conventional method can be generated.

また、上記の説明では、ECGトリガ信号を1つおきに間引いて走査開始トリガ信号を生成する例を示したが、間引き数は2以上であってもよい。また、間引き数を操作部80等から設定、変更できるようにしても良い。   In the above description, the example in which the scanning start trigger signal is generated by thinning out every other ECG trigger signal has been described, but the number of thinning out may be two or more. Further, the thinning number may be set and changed from the operation unit 80 or the like.

以上説明してきたように、本実施形態に係る超音波診断装置1、及びその制御方法によれば、ECGトリガ信号の直前の状態の心臓画像も欠如させることなく1心拍内の総ての状態の3次元心臓画像を安定に取得することが可能であり、かつ常に一定の収集時間で画像データを収集することができる。   As described above, according to the ultrasonic diagnostic apparatus 1 and the control method thereof according to the present embodiment, all states within one heartbeat can be obtained without losing the heart image immediately before the ECG trigger signal. A three-dimensional heart image can be acquired stably, and image data can always be acquired with a fixed acquisition time.

なお、本発明は上記の実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, the constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

3次元の超音波診断装置のビーム走査を模式的に示す図。The figure which shows typically the beam scanning of a three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus. 本発明に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図。1 is a block diagram showing a configuration example of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. トリガード3次元診断モードの一般的動作概念説明図。General operation concept explanatory drawing of triggered 3D diagnostic mode. 従来のトリガード3次元診断モードの問題点を説明する図。The figure explaining the problem of the conventional triggered 3D diagnostic mode. 本発明に係る超音波診断装置におけるトリガード3次元診断モードの動作処理例を示すフローチャート。The flowchart which shows the operation processing example of the triggered 3D diagnostic mode in the ultrasonic diagnosing device which concerns on this invention. トリガード3次元診断モードの動作説明図。Operation | movement explanatory drawing of triggered 3D diagnostic mode.

符号の説明Explanation of symbols

1 超音波診断装置
10 超音波プローブ
11 超音波振動子
20 送受信部
30 信号処理部
40 画像生成部
50 表示部
60 システム制御部
70 走査制御部
80 操作部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic diagnostic apparatus 10 Ultrasonic probe 11 Ultrasonic transducer 20 Transmission / reception part 30 Signal processing part 40 Image generation part 50 Display part 60 System control part 70 Scan control part 80 Operation part

Claims (8)

超音波振動子が2次元的に配置され、超音波ビームを主走査方向及び副走査方向に走査して被検体内からの反射信号を収集する超音波プローブと、
心拍の周期ごとに出力されるトリガ信号から走査開始トリガ信号を生成すると共に、前記被検体の所望の診断領域を所定数に分割した分割領域の夫々に対して、前記走査開始トリガ信号から次の走査開始トリガ信号までの間、前記走査開始トリガに同期させて前記超音波ビームを複数回の繰り返し走査させる走査制御部と、
前記分割領域毎の繰り返し走査によって取得されるデータの一部を前記繰り返し走査の順序に基づいて対応付けてつなぎ合わせ前記診断領域全体の画像を生成する画像生成部と、
を備え、
前記走査制御部は、
前記トリガ信号を所定数だけ間引きすることによって前記走査開始トリガ信号を生成し、
前記走査開始トリガ信号の周期に基づいて、前記分割領域内の繰り返し走査の回数Nを決定し、
前記トリガ信号の周期に基づいて、前記診断領域全体の画像を生成するためにつなぎ合わせるデータの個数Mを決定し、
前記画像生成部は、
N回の前記繰り返し走査によって取得されるN個のデータから、先に取得された前記M個のデータを抽出し、抽出した前記M個のデータをつなぎ合わせ前記診断領域全体の画像を生成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
An ultrasonic probe in which an ultrasonic transducer is two-dimensionally arranged and scans an ultrasonic beam in a main scanning direction and a sub-scanning direction to collect a reflection signal from the inside of the subject;
A scan start trigger signal is generated from a trigger signal output for each heartbeat cycle, and the next diagnosis region of the subject is divided into a predetermined number, and each of the divided regions is divided into the following from the scan start trigger signal. A scanning control unit that repeatedly scans the ultrasonic beam a plurality of times in synchronization with the scanning start trigger until a scanning start trigger signal;
An image generation unit that generates an image of the entire diagnosis region by associating and joining a part of data acquired by repeated scanning for each divided region based on the order of the repeated scanning;
With
The scanning control unit
Generating the scan start trigger signal by thinning out the trigger signal by a predetermined number ;
Based on the period of the scan start trigger signal, determine the number N of repeated scans in the divided area,
Based on the period of the trigger signal, the number M of data to be joined to generate an image of the entire diagnostic region is determined,
The image generation unit
Extracting the M data acquired previously from N data acquired by the N repeated scans, and connecting the extracted M data to generate an image of the entire diagnostic region;
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記走査制御部は、前記トリガ信号を1つおきに間引きして前記走査開始トリガ信号を生成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。
The scanning control unit generates the scanning start trigger signal by thinning out every other trigger signal.
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1.
前記走査制御部は、外部からの設定により、前記トリガ信号の間引き数を変更可能に構成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。
The scanning control unit is configured to be able to change the thinning number of the trigger signal by setting from the outside.
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1.
(a)超音波ビームを主走査方向及び副走査方向に走査して被検体内からの反射信号を収集し、
(b)心拍の周期ごとに出力されるトリガ信号から走査開始トリガ信号を生成し、
(c)前記被検体の所望の診断領域を所定数に分割した分割領域の夫々に対して、前記走査開始トリガ信号から次の走査開始トリガ信号までの間、前記走査開始トリガに同期させて前記超音波ビームを複数回繰り返して走査させ、
(d)前記分割領域毎の繰り返し走査によって取得されるデータの一部を前記繰り返し走査の順序に基づいて対応付けてつなぎ合わせ前記診断領域全体の画像を生成する、
ステップを備え、
ステップ(b)では、
前記トリガ信号を所定数だけ間引きすることによって前記走査開始トリガ信号を生成し、
前記走査開始トリガ信号の周期に基づいて、前記分割領域内の繰り返し走査の回数Nを決定し、
前記トリガ信号の周期に基づいて、前記診断領域全体の画像を生成するためにつなぎ合わせるデータの個数Mを決定し、
ステップ(d)では、
N回の前記繰り返し走査によって取得されるN個のデータから、先に取得された前記M個のデータを抽出し、抽出した前記M個のデータをつなぎ合わせ前記診断領域全体の画像を生成する、
ことを特徴とする超音波診断装置の制御方法。
(A) Scanning the ultrasonic beam in the main scanning direction and the sub-scanning direction to collect reflection signals from within the subject,
(B) generating a scanning start trigger signal from a trigger signal output for each heartbeat cycle;
(C) For each of the divided regions obtained by dividing the desired diagnostic region of the subject into a predetermined number, the scan start trigger signal is synchronized with the scan start trigger during the period from the scan start trigger signal to the next scan start trigger signal. The ultrasonic beam is scanned repeatedly several times,
(D) A part of data acquired by repeated scanning for each of the divided regions is associated and linked based on the order of the repeated scanning to generate an image of the entire diagnostic region.
With steps,
In step (b)
Generating the scan start trigger signal by thinning out the trigger signal by a predetermined number ;
Based on the period of the scan start trigger signal, determine the number N of repeated scans in the divided area,
Based on the period of the trigger signal, the number M of data to be joined to generate an image of the entire diagnostic region is determined,
In step (d),
Extracting the M data acquired previously from N data acquired by the N repeated scans, and connecting the extracted M data to generate an image of the entire diagnostic region;
A method for controlling an ultrasonic diagnostic apparatus.
ステップ(b)では、前記トリガ信号を1つおきに間引きして前記走査開始トリガ信号を生成する、
ことを特徴とする請求項4に記載の超音波診断装置の制御方法。
In step (b), every other trigger signal is thinned to generate the scan start trigger signal.
The method of controlling an ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 4.
ステップ(b)では、外部からの設定により、前記トリガ信号の間引き数を変更可能に構成されている、
ことを特徴とする請求項4に記載の超音波診断装置の制御方法。
In step (b), the number of thinned out trigger signals can be changed by setting from the outside.
The method of controlling an ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 4.
前記走査開始トリガの前にはマージン期間が設けられる、A margin period is provided before the scan start trigger,
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1.
前記走査開始トリガの前にはマージン期間が設けられる、A margin period is provided before the scan start trigger,
ことを特徴とする請求項4に記載の超音波診断装置の制御方法。The method of controlling an ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 4.
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