スキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を設定する超音波システムおよび方法
【課題】スキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を自動的に設定して、最適化された４次元超音波映像を提供することができる超音波システムおよび方法を提供すること。
【解決手段】超音波システム１００は、予め定められたスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を考慮して、少なくとも１つの関心物体を含む対象体に超音波信号を送信し、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、複数のフレームのそれぞれに対応する超音波データを取得する超音波データ取得部１２０と、前記超音波データ取得部１２０に連結されて、前記超音波データを用いて前記対象体のボリュームデータを形成し、前記ボリュームデータを用いて前記対象体の複数の２次元超音波映像を形成し、前記複数の２次元超音波映像に対する前記関心物体の輪郭に基づいて前記スキャン角度、前記スキャン深さおよび前記スキャン速度を再設定するプロセッサ１３０とを備える。
【解決手段】超音波システム１００は、予め定められたスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を考慮して、少なくとも１つの関心物体を含む対象体に超音波信号を送信し、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、複数のフレームのそれぞれに対応する超音波データを取得する超音波データ取得部１２０と、前記超音波データ取得部１２０に連結されて、前記超音波データを用いて前記対象体のボリュームデータを形成し、前記ボリュームデータを用いて前記対象体の複数の２次元超音波映像を形成し、前記複数の２次元超音波映像に対する前記関心物体の輪郭に基づいて前記スキャン角度、前記スキャン深さおよび前記スキャン速度を再設定するプロセッサ１３０とを備える。
【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、スキャン角度（ｓｃａｎ ａｎｇｌｅ）、スキャン深さ（ｓｃａｎ ｄｅｐｔｈ）およびスキャン速度（ｓｃａｎ ｓｐｅｅｄ）を自動で設定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】
３次元の超音波映像を用いた超音波システムは、２次元超音波映像では提供することができない空間情報や解剖学的な形態情報を提供してくれる。即ち、この超音波システムは、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（即ち、超音波エコー信号）を受信してボリュームデータを形成し、ボリュームデータをレンダリングして３次元超音波映像を形成する。
【０００４】
一方、超音波システムは、対象体の３次元超音波映像をリアルタイムで且つ連続的に形成するリアルタイム３次元超音波映像、すなわち、４次元超音波映像を提供している。このような４次元超音波映像は、スキャン角度（ｓｃａｎ ａｎｇｌｅ）、スキャン深さ（ｓｃａｎ ｄｅｐｔｈ）およびスキャン速度（ｓｃａｎ ｓｐｅｅｄ）によって、その画質が変ることがある。ここで、スキャン角度は、超音波プローブ内の変換素子がスイング（ｓｗｉｎｇ）することができる範囲を示し、スキャン深さは、超音波信号を送受信する深さを示し、スキャン速度は、１つのフレームを得るための速度、すなわち、フレームレートを示す。
【０００５】
従来は、スキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度はユーザによって手動で調節されていた。すなわち、ユーザが４次元超音波映像の状態を把握した後に、スキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を調節していた。従って、最適化された４次元超音波映像を得るために、スキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を自動的で設定することができる超音波システムおよび方法が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２５９７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、スキャン角度（ｓｃａｎ ａｎｇｌｅ）、スキャン深さ（ｓｃａｎ ｄｅｐｔｈ）およびスキャン速度（ｓｃａｎ ｓｐｅｅｄ）を自動で設定して、最適化された４次元超音波映像を提供することができる超音波システムおよび方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明における超音波システムは、予め定められたスキャン角度（ｓｃａｎ ａｎｇｌｅ）、スキャン深さ（ｓｃａｎ ｄｅｐｔｈ）およびスキャン速度（ｓｃａｎ ｓｐｅｅｄ）を考慮して、少なくとも１つの関心物体を含む対象体に超音波信号を送信し、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、複数のフレームのそれぞれに対応する超音波データを取得する超音波データ取得部と、前記超音波データ取得部に連結されて、前記超音波データを用いて前記対象体のボリュームデータを形成し、前記ボリュームデータを用いて前記対象体の複数の２次元超音波映像を形成し、前記複数の２次元超音波映像に対する前記関心物体の輪郭に基づいて前記スキャン角度、前記スキャン深さおよび前記スキャン速度を再設定するプロセッサとを備える。
【０００９】
また、本発明におけるスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度の設定方法は、ａ）予め定められた、スキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を考慮して、少なくとも１つの関心物体を含む対象体に超音波信号を送信し、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、複数のフレームのそれぞれに対応する超音波データを取得する段階と、ｂ）前記複数の超音波データを用いて前記対象体のボリュームデータを形成する段階と、ｃ）前記ボリュームデータを用いて前記対象体の複数の２次元超音波映像を形成する段階と、ｄ）前記複数の２次元超音波映像に対する前記関心物体の輪郭に基づいて前記スキャン角度、前記スキャン深さおよび前記スキャン速度を再設定する段階とを備える。
【００１０】
また、本発明における、スキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を設定する方法を行うためのプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前記方法が、ａ）予め定められた、前記スキャン角度、前記スキャン深さおよび前記スキャン速度を考慮して、少なくとも１つの関心物体を含む対象体に超音波信号を送信し、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、複数のフレームのそれぞれに対応する超音波データを取得する段階と、ｂ）前記複数の超音波データを用いて前記対象体のボリュームデータを形成する段階と、ｃ）前記ボリュームデータを用いて前記対象体の複数の２次元超音波映像を形成する段階と、ｄ）前記複数の２次元超音波映像に対する前記関心物体の輪郭に基づいて前記スキャン角度、前記スキャン深さおよび前記スキャン速度を再設定する段階とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、スキャン角度（ｓｃａｎ ａｎｇｌｅ）、スキャン深さ（ｓｃａｎ ｄｅｐｔｈ）およびスキャン速度（ｓｃａｎ ｓｐｅｅｄ）を自動で設定でき、最適化された４次元超音波映像を提供することができるだけでなく、ユーザの利便性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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２】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３】フレームのスキャン方向を示す例示図である。
【図４】本発明の実施例におけるプロセッサの構成を示すブロック図である。
【図５】ボリュームデータの例を示す例示図である。
【図６】本発明の実施例によって、スキャン角度（ｓｃａｎ ａｎｇｌｅ）およびスキャン深さ（ｓｃａｎ ｄｅｐｔｈ）を自動で設定する順序を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例によって、スキャン速度（ｓｃａｎ ｓｐｅｅｄ）を自動で設定する順序を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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、ユーザ入力部１１０、超音波データ取得部１２０、プロセッサ１３０、格納部１４０およびディスプレイ部１５０を備える。
【００１５】
ユーザ入力部１１０は、ユーザからの入力情報を受信する。本実施例において、入力情報は、対象体の診断部位（例えば、胎児など）を示すアプリケーション（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）を選択するための入力情報を含む。しかし、入力情報は、必ずしもこれに限定されない。ユーザ入力部１１０は、コントロールパネル（ｃｏｎｔｒｏｌ ｐａｎｅｌ）、マウス（ｍｏｕｓｅ）、キーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）などを含む。
【００１６】
超音波データ取得部１２０は、少なくとも１つの関心物体を含む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信号（すなわち、超音波エコー信号）を受信して超音波データを取得する。
【００１７】
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１２０は、送信信号形成部１２１、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１２２、ビームフォーマ１２３および超音波データ形成部１２４を備える。
【００１８】
送信信号形成部１２１は、変換素子および集束点を考慮して、図３に示すように、リアルタイム３次元超音波映像、すなわち、４次元超音波映像に対応するフレームＦｉ（１≦ｉ≦Ｎ）のそれぞれを得るための送信信号を形成する。
【００１９】
超音波プローブ１２２は、送信信号形成部１２１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１２２は、３Ｄメカニカルプローブ（ｔｈｒｅｅ-ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｂｅ）を含む。しかし、超音波プローブ１２２は、必ずしもこれに限定されない。
【００２０】
ビームフォーマ１２３は、超音波プローブ１２２から受信信号が提供されると、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１２３は、変換素子および集束点を考慮して、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。
【００２１】
超音波データ形成部１２４は、ビームフォーマ１２３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該当フレームＦｉ（１≦ｉ≦Ｎ）に対応する超音波データを形成する。また、超音波データ形成部１２４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、利得（ｇａｉｎ）調節など）を受信集束信号に行うことができる。
【００２２】
再び図１を参照すると、プロセッサ１３０は、ユーザ入力部１１０および超音波データ取得部１２０に連結される。プロセッサ１３０は、超音波データ取得部１２０から提供される超音波データを用いてボリュームデータを形成する。また、プロセッサ１３０は、ユーザ入力部１１０から提供される入力情報に基づいて、ボリュームデータを用いてスキャン角度（ｓｃａｎ ａｎｇｌｅ）、スキャン深さ（ｓｃａｎ ｄｅｐｔｈ）およびスキャン速度（ｓｃａｎ ｓｐｅｅｄ）を設定する。また、プロセッサ１３０は、ボリュームデータを用いて４次元超音波映像を形成する。
【００２３】
図４は、本発明の実施例におけるプロセッサの構成を示すブロック図である。プロセッサ１３０は、ボリュームデータ形成部１３１、第１の映像形成部１３２、輪郭検出部１３３および設定部１３４を備える。また、プロセッサ１３０は、第２の映像形成部１３５をさらに備える。
【００２４】
ボリュームデータ形成部１３１は、超音波データ取得部１２０から超音波データが提供されると、超音波データを用いて、図５に示すようにボリュームデータ２１０を形成する。
【００２５】
図５は、ボリュームデータ２１０の例を示す例示図である。ボリュームデータ２１０は、輝度値を有する複数のボクセル（ｖｏｘｅｌ）（図示せず）を含む。図５において、符号２２１〜２２３は、互いに直交するＡ断面、Ｂ断面およびＣ断面を示す。また、図５において、軸（ａｘｉａｌ）方向は、超音波プローブ１１２の変換素子を基準として超音波信号の進行方向を、横（ｌａｔｅｒａｌ）方向は、スキャンライン（ｓｃａｎｌｉｎｅ）の移動方向を、また、エレベーション（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）方向は、３次元超音波映像の深さ方向であって、フレームのスキャン方向を示す。
【００２６】
第１の映像形成部１３２は、ボリュームデータ形成部１３１からボリュームデータ２１０が提供されると、ボリュームデータ２１０を用いて２次元超音波映像を形成する。本実施例において、２次元超音波映像は、ボリュームデータ２１０をなす複数のフレームのうち、最初のフレームに対応する２次元超音波映像（第１の２次元超音波映像）、最後のフレームに対応する２次元超音波映像（第２の２次元超音波映像）および最初のフレームと最後のフレームに垂直な垂直フレームに対応する２次元超音波映像（第３の２次元超音波映像）を含む。ここで、垂直フレームは、Ｂ断面に対応するフレームであってもよい。また、２次元超音波映像は、Ａ断面２２１、Ｂ断面２２２およびＣ断面２２３のそれぞれに対応する２次元超音波映像を含むことができる。
【００２７】
輪郭検出部１３３は、第１の映像形成部１３２から提供される第１〜第３の２次元超音波映像のそれぞれに輪郭検出を行って関心物体の輪郭を検出する。輪郭は、ソーベル（Ｓｏｂｅｌ）マスク、プレウィット（Ｐｒｅｗｉｔｔ）マスク、ロバート（Ｒｏｂｅｒｔ）マスク、キャニー（Ｃａｎｎｙ）マスクなどのような輪郭検出マスクを用いて検出することができる。また、輪郭は、構造テンソル（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｅｎｓｏｒ）を用いた固有値（ｅｉｇｅｎ ｖａｌｕｅ）の差から検出することもできる。
【００２８】
設定部１３４は、ユーザ入力部１１０から提供される入力情報に基づいて、輪郭検出部１３３で検出された輪郭を用いてスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を設定する。設定部１３４については、図６を参照して詳細に説明する。
【００２９】
第２の映像形成部１３５は、ボリュームデータ形成部１３１からボリュームデータ２１０が提供されると、ボリュームデータ２１０をレンダリングして４次元超音波映像を形成する。レンダリングは、レイキャスティング・レンダリング（ｒａｙ-ｃａｓｔｉｎｇ ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）、表面レンダリング（ｓｕｒｆａｃｅ ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）などを含む。
【００３０】
再び図１を参照すると、格納部１４０は、超音波データ取得部１２０で 取得された超音波データを格納する。また、格納部１４０は、プロセッサ１３０で形成されたボリュームデータ２１０を格納する。
【００３１】
ディスプレイ部１５０は、プロセッサ１３０で形成された４次元超音波映像を表示する。また、ディスプレイ部１５０は、プロセッサ１３０で形成された２次元超音波映像を表示する。
【００３２】
以下、添付した図面を参照して、スキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を自動で設定する手順を詳細に説明する。
【００３３】
図６は、本発明の実施例によって、スキャン角度およびスキャン深さを自動で設定する順序を示すフローチャートである。図６を参照すると、超音波データ取得部１２０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エコー信号を受信して、複数のフレームのそれぞれに対応する超音波データを取得する（Ｓ１０２）。このとき、超音波データ取得部１２０は、予め定められたスキャン角度およびスキャン深さに基づいて超音波データを取得する。
【００３４】
ボリュームデータ形成部１３１は、超音波データ取得部１２０から超音波データが提供されると、超音波データを用いてボリュームデータ２１０を形成する（Ｓ１０４）。
【００３５】
第１の映像形成部１３２は、ボリュームデータ形成部１３１から提供されるボリュームデータ２１０を用いて、最初のフレームおよび最後のフレームを検出し（Ｓ１０６）、最初のフレームおよび最後のフレームのそれぞれに対応する２次元超音波映像（第１および第２の２次元超音波映像）を形成する（Ｓ１０８）。
【００３６】
輪郭検出部１３３は、第１の映像形成部１３２から提供される２つの２次元超音波映像に輪郭検出を行って関心物体の輪郭を検出する（Ｓ１１０）。設定部１３４は、輪郭検出部１３３で関心物体の輪郭が検出されたかどうかを判断する（Ｓ１１２）。
【００３７】
輪郭が検出されていないと判断されると、設定部１３４は、スキャン角度を予め定められた角度（例えば、５°）だけ減少させるスキャン角度の再設定を行う（Ｓ１１４）。従って、関心物体の輪郭が検出されるまで、超音波データ取得部１２０は、設定部１３４で再設定されたスキャン角度を考慮して超音波データを取得し、ボリュームデータ形成部１３１は、超音波データ取得部１２０から提供される超音波データを用いてボリュームデータを形成し、第１の映像形成部１３２は、ボリュームデータ形成部１３１から提供されるボリュームデータを用いて、最初のフレームおよび最後のフレームのそれぞれに対応する２次元超音波映像を形成する。
【００３８】
一方、段階Ｓ１１２において、輪郭が検出されたと判断されると、第１の映像形成部１３２は、ボリュームデータに対して最初および最後のフレームに垂直な垂直フレームを検出し（Ｓ１１６）、垂直フレームに対応する２次元超音波映像（第３の２次元超音波映像）を形成する（Ｓ１１８）。輪郭検出部１３３は、第１の映像形成部１３２で形成された垂直フレームに対応する２次元超音波映像に輪郭検出を行って関心物体の輪郭を検出する（Ｓ１２０）。
【００３９】
設定部１３４は、ユーザ入力部１１０から提供される入力情報に基づいて、最初および最後のフレームのそれぞれに対応する２次元超音波映像の輪郭と、垂直フレームに対応する２次元超音波映像の輪郭との間で連結性の有無を判断する（Ｓ１２２）。輪郭間の連結性は、公知の様々な方法を通じて判断することができるので、本実施例では詳細に説明しない。一例として、輪郭間の連結性は、類似度算出を通じて判断することができる。
【００４０】
段階Ｓ１２２において、最初および最後のフレームのそれぞれに対応する２次元超音波映像の輪郭と、垂直フレームに対応する２次元超音波映像の輪郭との間で連結性があると判断されると、すなわち、同一の関心物体（例えば、胎児）の輪郭であると判断されると、設定部１３４は、次に、スキャン角度の増加可能性の有無を判断する（Ｓ１２４）。
【００４１】
段階Ｓ１２４において、スキャン角度が増加できると判断されると、設定部１３４は、スキャン角度を予め定められた角度（例えば、５°）だけ増加させるスキャン角度の再設定を行う（Ｓ１２６）。そして、「開始」に戻り、上述したような段階Ｓ１０２以降の段階を繰り返す。
【００４２】
一方、段階Ｓ１２４において、スキャン角度をこれ以上増加することができないと判断されると、設定部１３４は、スキャン深さと予め定められたしきい値とを比較して、スキャン深さの増加有無を判断する（Ｓ１２８）。
【００４３】
段階Ｓ１２８において、スキャン深さを増加させることができると判断されると、設定部１３４は、スキャン深さを予め定められた長さ（例えば、１ｃｍ）だけ増加させるスキャン深さの再設定を行う（Ｓ１３０）。そして、「開始」に戻り、上述したような段階Ｓ１０２以降の段階を繰り返す。
【００４４】
一方、段階Ｓ１２２において、最初および最後のフレームのそれぞれに対応する２次元超音波映像の輪郭と、垂直フレームに対応する２次元超音波映像の輪郭との間で、連結性がないと判断、すなわち、相違した関心物体（例えば、胎児と子宮壁）であると判断されると、または、段階Ｓ１２８において、スキャン深さをこれ以上増加させることができないと判断されると、設定部１３４は、垂直フレームに対応する２次元超音波映像の輪郭が最初および最後のフレームのそれぞれに対応する２次元超音波映像にも存在するかどうかを判断する（Ｓ１３２）。
【００４５】
段階Ｓ１３２において、垂直フレームに対応する２次元超音波映像の輪郭が最初および最後のフレームのそれぞれに対応する２次元超音波映像にも存在すると判断されると、設定部１３４は、スキャン角度およびスキャン深さの設定を終了する。
【００４６】
一方、段階Ｓ１３２において、垂直フレームに対応する２次元超音波映像の輪郭が最初および最後のフレームのそれぞれに対応する２次元超音波映像に存在しないと判断されると、設定部１３４は、スキャン角度を予め定められた角度だけ減少させるスキャン角度の再設定を行う（Ｓ１１４）。そして、「開始」に戻り、上述したような段階Ｓ１０２以降の段階を繰り返す。
【００４７】
図７は、本発明の実施例によって、スキャン速度を自動で設定する順序を示すフローチャートである。図７を参照すると、超音波データ取得部１２０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エコー信号を受信して、複数のフレームのそれぞれに対応する超音波データを取得する（Ｓ２０２）。このとき、超音波データ取得部１２０は、予め定められたスキャン速度に基づいて超音波データを取得する。
【００４８】
ボリュームデータ形成部１３１は、超音波データ取得部１２０から超音波データが提供されると、超音波データを用いてボリュームデータを形成する（Ｓ２０４）。第１の映像形成部１３２は、ボリュームデータ形成部１３１から提供されるボリュームデータを用いて、Ａ断面２２１、Ｂ断面２２２およびＣ断面２２３を検出し（Ｓ２０６）、Ａ断面２２１、Ｂ断面２２２およびＣ断面２２３のそれぞれに対応する２次元超音波映像を形成する（Ｓ２０８）。
【００４９】
輪郭検出部１３３は、第１の映像形成部１３２から提供される２次元超音波映像に輪郭検出を行って関心物体の輪郭を検出する（Ｓ２１０）。設定部１３４は、ボリュームデータ形成部１３１でＮ番目（Ｎは１以上の整数）に形成されたボリュームデータ（以下、第Ｎのボリュームデータという）に対する２次元超音波映像と、（Ｎ＋１）番目に形成されたボリュームデータ（以下、第（Ｎ＋１）のボリュームデータという）に対する２次元超音波映像との間の変化量を算出する（Ｓ２１２）。本実施例において、変化量は、同一の断面（Ａ〜Ｃ断面）の２次元超音波映像に対する輪郭面積（輪郭面積を算出することができる場合）の差、または輪郭傾き（輪郭面積を算出することができない場合）の差を含む。
【００５０】
設定部１３４は、算出された変化量と予め定められたしきい値とを比較して（Ｓ２１４）、変化量がしきい値以上であると判断されると、すなわち、対象体の動きが速いと判断されると、スキャン速度を増加させる（Ｓ２１６）。
【００５１】
一方、変化量がしきい値未満であると判断されると、すなわち、対象体の動きが遅いと判断されると、設定部１３４は、スキャン速度を減少させる（Ｓ２１８）。
【００５２】
前述した実施例では、Ａ断面２２１、Ｂ断面２２２およびＣ断面２２３のそれぞれに対応する２次元超音波映像を用いてスキャン速度を調節するものと説明したが、他の実施例では、Ａ断面２２１、Ｂ断面２２２およびＣ断面２２３のうちのいずれか１つの断面の２次元超音波映像を用いて、スキャン速度を調節することができる。
【００５３】
また、上述した実施例では、説明の便宜のために、スキャン角度およびスキャン深さとスキャン速度を別途に設定するものとして説明したが、スキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を同時に設定することができるということは、当業者であれば十分に理解することができるものである。
【００５４】
以上、本発明のスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を設定する超音波システムおよび方法を説明したが、当該方法は、コンピュータで読出し可能な記録媒体に記録させることができる。この記録媒体は、コンピュータシステムによって読み出されるデータが保存される全ての種類の記録装置を含む。このコンピュータで読み出し可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光データ格納装置などの他、キャリアウェーブ（例えば、インターネットを通じた伝送）の形態で具現されるものも含む。また、コンピュータで読み出し可能な記録媒体は、ネットワークで連結されたコンピュータシステムに分散され、読み出しをコードにより行うようにすることも可能である。上述した実施例を具現するための機能的なプログラム、コードおよびコードセグメント方法は、本発明が属する技術分野の各プログラマにとっては容易に推定されることである。
【００５５】
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。
【符号の説明】
【００５６】
１００ 超音波システム
１１０ ユーザ入力部
１２０ 超音波データ取得部
１２１ 送信信号形成部
１２２ 超音波プローブ
１２３ ビームフォーマ
１２４ 超音波データ形成部
１３０ プロセッサ
１３１ ボリュームデータ形成部
１３２ 第１の映像形成部
１３３ 輪郭検出部
１３４ 設定部
１３５ 第２の映像形成部
１４０ 格納部
１５０ ディスプレイ部
２１０ ボリュームデータ
２２１ Ａ断面
２２２ Ｂ断面
２２３ Ｃ断面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波システムに関し、特に、スキャン角度（ｓｃａｎ ａｎｇｌｅ）、スキャン深さ（ｓｃａｎ ｄｅｐｔｈ）およびスキャン速度（ｓｃａｎ ｓｐｅｅｄ）を自動で設定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】
３次元の超音波映像を用いた超音波システムは、２次元超音波映像では提供することができない空間情報や解剖学的な形態情報を提供してくれる。即ち、この超音波システムは、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（即ち、超音波エコー信号）を受信してボリュームデータを形成し、ボリュームデータをレンダリングして３次元超音波映像を形成する。
【０００４】
一方、超音波システムは、対象体の３次元超音波映像をリアルタイムで且つ連続的に形成するリアルタイム３次元超音波映像、すなわち、４次元超音波映像を提供している。このような４次元超音波映像は、スキャン角度（ｓｃａｎ ａｎｇｌｅ）、スキャン深さ（ｓｃａｎ ｄｅｐｔｈ）およびスキャン速度（ｓｃａｎ ｓｐｅｅｄ）によって、その画質が変ることがある。ここで、スキャン角度は、超音波プローブ内の変換素子がスイング（ｓｗｉｎｇ）することができる範囲を示し、スキャン深さは、超音波信号を送受信する深さを示し、スキャン速度は、１つのフレームを得るための速度、すなわち、フレームレートを示す。
【０００５】
従来は、スキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度はユーザによって手動で調節されていた。すなわち、ユーザが４次元超音波映像の状態を把握した後に、スキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を調節していた。従って、最適化された４次元超音波映像を得るために、スキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を自動的で設定することができる超音波システムおよび方法が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２５９７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、スキャン角度（ｓｃａｎ ａｎｇｌｅ）、スキャン深さ（ｓｃａｎ ｄｅｐｔｈ）およびスキャン速度（ｓｃａｎ ｓｐｅｅｄ）を自動で設定して、最適化された４次元超音波映像を提供することができる超音波システムおよび方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明における超音波システムは、予め定められたスキャン角度（ｓｃａｎ ａｎｇｌｅ）、スキャン深さ（ｓｃａｎ ｄｅｐｔｈ）およびスキャン速度（ｓｃａｎ ｓｐｅｅｄ）を考慮して、少なくとも１つの関心物体を含む対象体に超音波信号を送信し、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、複数のフレームのそれぞれに対応する超音波データを取得する超音波データ取得部と、前記超音波データ取得部に連結されて、前記超音波データを用いて前記対象体のボリュームデータを形成し、前記ボリュームデータを用いて前記対象体の複数の２次元超音波映像を形成し、前記複数の２次元超音波映像に対する前記関心物体の輪郭に基づいて前記スキャン角度、前記スキャン深さおよび前記スキャン速度を再設定するプロセッサとを備える。
【０００９】
また、本発明におけるスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度の設定方法は、ａ）予め定められた、スキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を考慮して、少なくとも１つの関心物体を含む対象体に超音波信号を送信し、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、複数のフレームのそれぞれに対応する超音波データを取得する段階と、ｂ）前記複数の超音波データを用いて前記対象体のボリュームデータを形成する段階と、ｃ）前記ボリュームデータを用いて前記対象体の複数の２次元超音波映像を形成する段階と、ｄ）前記複数の２次元超音波映像に対する前記関心物体の輪郭に基づいて前記スキャン角度、前記スキャン深さおよび前記スキャン速度を再設定する段階とを備える。
【００１０】
また、本発明における、スキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を設定する方法を行うためのプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前記方法が、ａ）予め定められた、前記スキャン角度、前記スキャン深さおよび前記スキャン速度を考慮して、少なくとも１つの関心物体を含む対象体に超音波信号を送信し、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、複数のフレームのそれぞれに対応する超音波データを取得する段階と、ｂ）前記複数の超音波データを用いて前記対象体のボリュームデータを形成する段階と、ｃ）前記ボリュームデータを用いて前記対象体の複数の２次元超音波映像を形成する段階と、ｄ）前記複数の２次元超音波映像に対する前記関心物体の輪郭に基づいて前記スキャン角度、前記スキャン深さおよび前記スキャン速度を再設定する段階とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、スキャン角度（ｓｃａｎ ａｎｇｌｅ）、スキャン深さ（ｓｃａｎ ｄｅｐｔｈ）およびスキャン速度（ｓｃａｎ ｓｐｅｅｄ）を自動で設定でき、最適化された４次元超音波映像を提供することができるだけでなく、ユーザの利便性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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２】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３】フレームのスキャン方向を示す例示図である。
【図４】本発明の実施例におけるプロセッサの構成を示すブロック図である。
【図５】ボリュームデータの例を示す例示図である。
【図６】本発明の実施例によって、スキャン角度（ｓｃａｎ ａｎｇｌｅ）およびスキャン深さ（ｓｃａｎ ｄｅｐｔｈ）を自動で設定する順序を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例によって、スキャン速度（ｓｃａｎ ｓｐｅｅｄ）を自動で設定する順序を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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、ユーザ入力部１１０、超音波データ取得部１２０、プロセッサ１３０、格納部１４０およびディスプレイ部１５０を備える。
【００１５】
ユーザ入力部１１０は、ユーザからの入力情報を受信する。本実施例において、入力情報は、対象体の診断部位（例えば、胎児など）を示すアプリケーション（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）を選択するための入力情報を含む。しかし、入力情報は、必ずしもこれに限定されない。ユーザ入力部１１０は、コントロールパネル（ｃｏｎｔｒｏｌ ｐａｎｅｌ）、マウス（ｍｏｕｓｅ）、キーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）などを含む。
【００１６】
超音波データ取得部１２０は、少なくとも１つの関心物体を含む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信号（すなわち、超音波エコー信号）を受信して超音波データを取得する。
【００１７】
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１２０は、送信信号形成部１２１、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１２２、ビームフォーマ１２３および超音波データ形成部１２４を備える。
【００１８】
送信信号形成部１２１は、変換素子および集束点を考慮して、図３に示すように、リアルタイム３次元超音波映像、すなわち、４次元超音波映像に対応するフレームＦｉ（１≦ｉ≦Ｎ）のそれぞれを得るための送信信号を形成する。
【００１９】
超音波プローブ１２２は、送信信号形成部１２１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１２２は、３Ｄメカニカルプローブ（ｔｈｒｅｅ-ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｂｅ）を含む。しかし、超音波プローブ１２２は、必ずしもこれに限定されない。
【００２０】
ビームフォーマ１２３は、超音波プローブ１２２から受信信号が提供されると、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１２３は、変換素子および集束点を考慮して、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。
【００２１】
超音波データ形成部１２４は、ビームフォーマ１２３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該当フレームＦｉ（１≦ｉ≦Ｎ）に対応する超音波データを形成する。また、超音波データ形成部１２４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、利得（ｇａｉｎ）調節など）を受信集束信号に行うことができる。
【００２２】
再び図１を参照すると、プロセッサ１３０は、ユーザ入力部１１０および超音波データ取得部１２０に連結される。プロセッサ１３０は、超音波データ取得部１２０から提供される超音波データを用いてボリュームデータを形成する。また、プロセッサ１３０は、ユーザ入力部１１０から提供される入力情報に基づいて、ボリュームデータを用いてスキャン角度（ｓｃａｎ ａｎｇｌｅ）、スキャン深さ（ｓｃａｎ ｄｅｐｔｈ）およびスキャン速度（ｓｃａｎ ｓｐｅｅｄ）を設定する。また、プロセッサ１３０は、ボリュームデータを用いて４次元超音波映像を形成する。
【００２３】
図４は、本発明の実施例におけるプロセッサの構成を示すブロック図である。プロセッサ１３０は、ボリュームデータ形成部１３１、第１の映像形成部１３２、輪郭検出部１３３および設定部１３４を備える。また、プロセッサ１３０は、第２の映像形成部１３５をさらに備える。
【００２４】
ボリュームデータ形成部１３１は、超音波データ取得部１２０から超音波データが提供されると、超音波データを用いて、図５に示すようにボリュームデータ２１０を形成する。
【００２５】
図５は、ボリュームデータ２１０の例を示す例示図である。ボリュームデータ２１０は、輝度値を有する複数のボクセル（ｖｏｘｅｌ）（図示せず）を含む。図５において、符号２２１〜２２３は、互いに直交するＡ断面、Ｂ断面およびＣ断面を示す。また、図５において、軸（ａｘｉａｌ）方向は、超音波プローブ１１２の変換素子を基準として超音波信号の進行方向を、横（ｌａｔｅｒａｌ）方向は、スキャンライン（ｓｃａｎｌｉｎｅ）の移動方向を、また、エレベーション（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）方向は、３次元超音波映像の深さ方向であって、フレームのスキャン方向を示す。
【００２６】
第１の映像形成部１３２は、ボリュームデータ形成部１３１からボリュームデータ２１０が提供されると、ボリュームデータ２１０を用いて２次元超音波映像を形成する。本実施例において、２次元超音波映像は、ボリュームデータ２１０をなす複数のフレームのうち、最初のフレームに対応する２次元超音波映像（第１の２次元超音波映像）、最後のフレームに対応する２次元超音波映像（第２の２次元超音波映像）および最初のフレームと最後のフレームに垂直な垂直フレームに対応する２次元超音波映像（第３の２次元超音波映像）を含む。ここで、垂直フレームは、Ｂ断面に対応するフレームであってもよい。また、２次元超音波映像は、Ａ断面２２１、Ｂ断面２２２およびＣ断面２２３のそれぞれに対応する２次元超音波映像を含むことができる。
【００２７】
輪郭検出部１３３は、第１の映像形成部１３２から提供される第１〜第３の２次元超音波映像のそれぞれに輪郭検出を行って関心物体の輪郭を検出する。輪郭は、ソーベル（Ｓｏｂｅｌ）マスク、プレウィット（Ｐｒｅｗｉｔｔ）マスク、ロバート（Ｒｏｂｅｒｔ）マスク、キャニー（Ｃａｎｎｙ）マスクなどのような輪郭検出マスクを用いて検出することができる。また、輪郭は、構造テンソル（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｅｎｓｏｒ）を用いた固有値（ｅｉｇｅｎ ｖａｌｕｅ）の差から検出することもできる。
【００２８】
設定部１３４は、ユーザ入力部１１０から提供される入力情報に基づいて、輪郭検出部１３３で検出された輪郭を用いてスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を設定する。設定部１３４については、図６を参照して詳細に説明する。
【００２９】
第２の映像形成部１３５は、ボリュームデータ形成部１３１からボリュームデータ２１０が提供されると、ボリュームデータ２１０をレンダリングして４次元超音波映像を形成する。レンダリングは、レイキャスティング・レンダリング（ｒａｙ-ｃａｓｔｉｎｇ ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）、表面レンダリング（ｓｕｒｆａｃｅ ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）などを含む。
【００３０】
再び図１を参照すると、格納部１４０は、超音波データ取得部１２０で 取得された超音波データを格納する。また、格納部１４０は、プロセッサ１３０で形成されたボリュームデータ２１０を格納する。
【００３１】
ディスプレイ部１５０は、プロセッサ１３０で形成された４次元超音波映像を表示する。また、ディスプレイ部１５０は、プロセッサ１３０で形成された２次元超音波映像を表示する。
【００３２】
以下、添付した図面を参照して、スキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を自動で設定する手順を詳細に説明する。
【００３３】
図６は、本発明の実施例によって、スキャン角度およびスキャン深さを自動で設定する順序を示すフローチャートである。図６を参照すると、超音波データ取得部１２０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エコー信号を受信して、複数のフレームのそれぞれに対応する超音波データを取得する（Ｓ１０２）。このとき、超音波データ取得部１２０は、予め定められたスキャン角度およびスキャン深さに基づいて超音波データを取得する。
【００３４】
ボリュームデータ形成部１３１は、超音波データ取得部１２０から超音波データが提供されると、超音波データを用いてボリュームデータ２１０を形成する（Ｓ１０４）。
【００３５】
第１の映像形成部１３２は、ボリュームデータ形成部１３１から提供されるボリュームデータ２１０を用いて、最初のフレームおよび最後のフレームを検出し（Ｓ１０６）、最初のフレームおよび最後のフレームのそれぞれに対応する２次元超音波映像（第１および第２の２次元超音波映像）を形成する（Ｓ１０８）。
【００３６】
輪郭検出部１３３は、第１の映像形成部１３２から提供される２つの２次元超音波映像に輪郭検出を行って関心物体の輪郭を検出する（Ｓ１１０）。設定部１３４は、輪郭検出部１３３で関心物体の輪郭が検出されたかどうかを判断する（Ｓ１１２）。
【００３７】
輪郭が検出されていないと判断されると、設定部１３４は、スキャン角度を予め定められた角度（例えば、５°）だけ減少させるスキャン角度の再設定を行う（Ｓ１１４）。従って、関心物体の輪郭が検出されるまで、超音波データ取得部１２０は、設定部１３４で再設定されたスキャン角度を考慮して超音波データを取得し、ボリュームデータ形成部１３１は、超音波データ取得部１２０から提供される超音波データを用いてボリュームデータを形成し、第１の映像形成部１３２は、ボリュームデータ形成部１３１から提供されるボリュームデータを用いて、最初のフレームおよび最後のフレームのそれぞれに対応する２次元超音波映像を形成する。
【００３８】
一方、段階Ｓ１１２において、輪郭が検出されたと判断されると、第１の映像形成部１３２は、ボリュームデータに対して最初および最後のフレームに垂直な垂直フレームを検出し（Ｓ１１６）、垂直フレームに対応する２次元超音波映像（第３の２次元超音波映像）を形成する（Ｓ１１８）。輪郭検出部１３３は、第１の映像形成部１３２で形成された垂直フレームに対応する２次元超音波映像に輪郭検出を行って関心物体の輪郭を検出する（Ｓ１２０）。
【００３９】
設定部１３４は、ユーザ入力部１１０から提供される入力情報に基づいて、最初および最後のフレームのそれぞれに対応する２次元超音波映像の輪郭と、垂直フレームに対応する２次元超音波映像の輪郭との間で連結性の有無を判断する（Ｓ１２２）。輪郭間の連結性は、公知の様々な方法を通じて判断することができるので、本実施例では詳細に説明しない。一例として、輪郭間の連結性は、類似度算出を通じて判断することができる。
【００４０】
段階Ｓ１２２において、最初および最後のフレームのそれぞれに対応する２次元超音波映像の輪郭と、垂直フレームに対応する２次元超音波映像の輪郭との間で連結性があると判断されると、すなわち、同一の関心物体（例えば、胎児）の輪郭であると判断されると、設定部１３４は、次に、スキャン角度の増加可能性の有無を判断する（Ｓ１２４）。
【００４１】
段階Ｓ１２４において、スキャン角度が増加できると判断されると、設定部１３４は、スキャン角度を予め定められた角度（例えば、５°）だけ増加させるスキャン角度の再設定を行う（Ｓ１２６）。そして、「開始」に戻り、上述したような段階Ｓ１０２以降の段階を繰り返す。
【００４２】
一方、段階Ｓ１２４において、スキャン角度をこれ以上増加することができないと判断されると、設定部１３４は、スキャン深さと予め定められたしきい値とを比較して、スキャン深さの増加有無を判断する（Ｓ１２８）。
【００４３】
段階Ｓ１２８において、スキャン深さを増加させることができると判断されると、設定部１３４は、スキャン深さを予め定められた長さ（例えば、１ｃｍ）だけ増加させるスキャン深さの再設定を行う（Ｓ１３０）。そして、「開始」に戻り、上述したような段階Ｓ１０２以降の段階を繰り返す。
【００４４】
一方、段階Ｓ１２２において、最初および最後のフレームのそれぞれに対応する２次元超音波映像の輪郭と、垂直フレームに対応する２次元超音波映像の輪郭との間で、連結性がないと判断、すなわち、相違した関心物体（例えば、胎児と子宮壁）であると判断されると、または、段階Ｓ１２８において、スキャン深さをこれ以上増加させることができないと判断されると、設定部１３４は、垂直フレームに対応する２次元超音波映像の輪郭が最初および最後のフレームのそれぞれに対応する２次元超音波映像にも存在するかどうかを判断する（Ｓ１３２）。
【００４５】
段階Ｓ１３２において、垂直フレームに対応する２次元超音波映像の輪郭が最初および最後のフレームのそれぞれに対応する２次元超音波映像にも存在すると判断されると、設定部１３４は、スキャン角度およびスキャン深さの設定を終了する。
【００４６】
一方、段階Ｓ１３２において、垂直フレームに対応する２次元超音波映像の輪郭が最初および最後のフレームのそれぞれに対応する２次元超音波映像に存在しないと判断されると、設定部１３４は、スキャン角度を予め定められた角度だけ減少させるスキャン角度の再設定を行う（Ｓ１１４）。そして、「開始」に戻り、上述したような段階Ｓ１０２以降の段階を繰り返す。
【００４７】
図７は、本発明の実施例によって、スキャン速度を自動で設定する順序を示すフローチャートである。図７を参照すると、超音波データ取得部１２０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エコー信号を受信して、複数のフレームのそれぞれに対応する超音波データを取得する（Ｓ２０２）。このとき、超音波データ取得部１２０は、予め定められたスキャン速度に基づいて超音波データを取得する。
【００４８】
ボリュームデータ形成部１３１は、超音波データ取得部１２０から超音波データが提供されると、超音波データを用いてボリュームデータを形成する（Ｓ２０４）。第１の映像形成部１３２は、ボリュームデータ形成部１３１から提供されるボリュームデータを用いて、Ａ断面２２１、Ｂ断面２２２およびＣ断面２２３を検出し（Ｓ２０６）、Ａ断面２２１、Ｂ断面２２２およびＣ断面２２３のそれぞれに対応する２次元超音波映像を形成する（Ｓ２０８）。
【００４９】
輪郭検出部１３３は、第１の映像形成部１３２から提供される２次元超音波映像に輪郭検出を行って関心物体の輪郭を検出する（Ｓ２１０）。設定部１３４は、ボリュームデータ形成部１３１でＮ番目（Ｎは１以上の整数）に形成されたボリュームデータ（以下、第Ｎのボリュームデータという）に対する２次元超音波映像と、（Ｎ＋１）番目に形成されたボリュームデータ（以下、第（Ｎ＋１）のボリュームデータという）に対する２次元超音波映像との間の変化量を算出する（Ｓ２１２）。本実施例において、変化量は、同一の断面（Ａ〜Ｃ断面）の２次元超音波映像に対する輪郭面積（輪郭面積を算出することができる場合）の差、または輪郭傾き（輪郭面積を算出することができない場合）の差を含む。
【００５０】
設定部１３４は、算出された変化量と予め定められたしきい値とを比較して（Ｓ２１４）、変化量がしきい値以上であると判断されると、すなわち、対象体の動きが速いと判断されると、スキャン速度を増加させる（Ｓ２１６）。
【００５１】
一方、変化量がしきい値未満であると判断されると、すなわち、対象体の動きが遅いと判断されると、設定部１３４は、スキャン速度を減少させる（Ｓ２１８）。
【００５２】
前述した実施例では、Ａ断面２２１、Ｂ断面２２２およびＣ断面２２３のそれぞれに対応する２次元超音波映像を用いてスキャン速度を調節するものと説明したが、他の実施例では、Ａ断面２２１、Ｂ断面２２２およびＣ断面２２３のうちのいずれか１つの断面の２次元超音波映像を用いて、スキャン速度を調節することができる。
【００５３】
また、上述した実施例では、説明の便宜のために、スキャン角度およびスキャン深さとスキャン速度を別途に設定するものとして説明したが、スキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を同時に設定することができるということは、当業者であれば十分に理解することができるものである。
【００５４】
以上、本発明のスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を設定する超音波システムおよび方法を説明したが、当該方法は、コンピュータで読出し可能な記録媒体に記録させることができる。この記録媒体は、コンピュータシステムによって読み出されるデータが保存される全ての種類の記録装置を含む。このコンピュータで読み出し可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光データ格納装置などの他、キャリアウェーブ（例えば、インターネットを通じた伝送）の形態で具現されるものも含む。また、コンピュータで読み出し可能な記録媒体は、ネットワークで連結されたコンピュータシステムに分散され、読み出しをコードにより行うようにすることも可能である。上述した実施例を具現するための機能的なプログラム、コードおよびコードセグメント方法は、本発明が属する技術分野の各プログラマにとっては容易に推定されることである。
【００５５】
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。
【符号の説明】
【００５６】
１００ 超音波システム
１１０ ユーザ入力部
１２０ 超音波データ取得部
１２１ 送信信号形成部
１２２ 超音波プローブ
１２３ ビームフォーマ
１２４ 超音波データ形成部
１３０ プロセッサ
１３１ ボリュームデータ形成部
１３２ 第１の映像形成部
１３３ 輪郭検出部
１３４ 設定部
１３５ 第２の映像形成部
１４０ 格納部
１５０ ディスプレイ部
２１０ ボリュームデータ
２２１ Ａ断面
２２２ Ｂ断面
２２３ Ｃ断面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められたスキャン角度（ｓｃａｎ ａｎｇｌｅ）、スキャン深さ（ｓｃａｎ ｄｅｐｔｈ）およびスキャン速度（ｓｃａｎ ｓｐｅｅｄ）を考慮して、少なくとも１つの関心物体を含む対象体に超音波信号を送信し、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、複数のフレームのそれぞれに対応する超音波データを取得する超音波データ取得部と、
前記超音波データ取得部に連結されて、前記超音波データを用いて前記対象体のボリュームデータを形成し、前記ボリュームデータを用いて前記対象体の複数の２次元超音波映像を形成し、前記複数の２次元超音波映像に対する前記関心物体の輪郭に基づいて前記スキャン角度、前記スキャン深さおよび前記スキャン速度を再設定するプロセッサと
を備えることを特徴とする超音波システム。
【請求項２】
前記プロセッサは、
前記超音波データを用いて前記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、
前記ボリュームデータを用いて前記複数の２次元超音波映像を形成する映像形成部と、
前記複数の２次元超音波映像のそれぞれに輪郭検出を行って、前記関心物体の前記輪郭を検出する輪郭検出部と、
前記検出された輪郭を用いて前記スキャン角度、前記スキャン深さおよび前記スキャン速度を再設定する設定部と
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】
前記映像形成部は、前記ボリュームデータから最初のフレームおよび最後のフレームを検出し、前記検出された最初のフレームに対応する第１の２次元超音波映像および前記検出された最後のフレームに対応する第２の２次元超音波映像を形成し、
前記複数の２次元超音波映像は、前記第１の超音波映像および前記第２の超音波映像を含む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】
前記設定部は、前記関心物体の前記輪郭が検出されたかどうかを判断し、前記関心物体の前記輪郭が検出されていないと判断されると、前記スキャン角度を予め定められた角度だけ減少させ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】
前記関心物体の前記輪郭が検出されていると判断されると、
前記映像形成部は、前記ボリュームデータに対して前記最初のフレームおよび前記最後のフレームに垂直な垂直フレームを検出し、前記垂直フレームに対応し、前記複数の２次元超音波映像に含まれる第３の２次元超音波映像を形成し、
前記輪郭検出部は、前記垂直フレームに対応する前記第３の２次元超音波映像に輪郭検出を行って前記関心物体の前記輪郭を検出し、
前記設定部は、前記第１の２次元超音波映像および前記第２の２次元超音波映像のそれぞれに対応する前記関心物体の前記輪郭と、前記第３の２次元超音波映像の前記関心物体の前記輪郭との間で連結性の有無を判断して、連結性があると判断されると、前記スキャン角度および前記スキャン深さのうちのいずれか１つを増加させ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】
前記設定部は、前記スキャン角度の増加可能性の有無を判断して、前記スキャン角度を増加させることができると判断されると、前記スキャン角度を予め定められた角度だけ増加させ、前記スキャン角度を増加させることができないと判断されると、前記スキャン深さを予め定められた長さだけ増加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】
前記映像形成部は、前記ボリュームデータから互いに直交する複数の断面を検出し、前記複数の断面のそれぞれに対応する２次元超音波映像を形成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８】
前記ボリュームデータは、前記ボリュームデータ形成部で、Ｎ（Ｎは１以上の整数）番目に形成された第Ｎのボリュームデータと、（Ｎ＋１）番目に形成された第（Ｎ＋１）のボリュームデータとを含み、
前記設定部は、前記第Ｎのボリュームデータに対する前記２次元超音波映像と、前記第（Ｎ＋１）のボリュームデータに対する前記２次元超音波映像との間の変化量を算出し、前記変化量と予め定められたしきい値とを比較して、前記変化量が前記しきい値以上であると判断されると、前記スキャン速度を増加させ、前記変化量が前記しきい値未満であると判断されると、前記スキャン速度を減少させ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】
前記変化量は、前記輪郭の面積の差または前記輪郭の傾きの差を含む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】
ａ）予め定められた、スキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を考慮して、少なくとも１つの関心物体を含む対象体に超音波信号を送信し、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、複数のフレームのそれぞれに対応する超音波データを取得する段階と、
ｂ）前記複数の超音波データを用いて前記対象体のボリュームデータを形成する段階と、
ｃ）前記ボリュームデータを用いて前記対象体の複数の２次元超音波映像を形成する段階と、
ｄ）前記複数の２次元超音波映像に対する前記関心物体の輪郭に基づいて前記スキャン角度、前記スキャン深さおよび前記スキャン速度を再設定する段階と
を備えることを特徴とするスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度設定方法。
【請求項１１】
前記段階ｃ）は、
前記ボリュームデータから最初のフレームおよび最後のフレームを検出する段階と、
前記検出された最初のフレームに対応する第１の２次元超音波映像および前記検出された最後のフレームに対応する第２の２次元超音波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に記載のスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度設定方法。
【請求項１２】
前記段階ｄ）は、
ｄ１）前記第１の２次元超音波映像および前記第２の２次元超音波映像のそれぞれに輪郭検出を行う段階と、
ｄ２）前記段階d１）において前記関心物体の前記輪郭が検出されたかどうかを判断する段階と、
ｄ３）前記関心物体の前記輪郭が検出されていないと判断されると、前記スキャン角度を予め定められた角度だけ減少させる段階と
を備えることを特徴とする請求項１１に記載のスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度設定方法。
【請求項１３】
前記段階ｄ２）において前記関心物体の前記輪郭が検出されたと判断されると、
ｅ）前記ボリュームデータに対して前記最初のフレームおよび前記最後のフレームに垂直な垂直フレームを検出する段階と、
ｆ）前記垂直フレームに対応する第３の２次元超音波映像を形成する段階と、
ｇ）前記第３の２次元超音波映像に輪郭検出を行って、前記関心物体の前記輪郭を検出する段階と、
ｈ）前記第１の２次元超音波映像および前記第２の２次元超音波映像の前記輪郭と、前記第３の２次元超音波映像の前記輪郭との間で連結性の有無を判断する段階と、
ｉ）前記連結性があると判断されると、前記スキャン角度および前記スキャン深さのうちのいずれか１つを増加させる段階と
を備えることを特徴とする請求項１２に記載のスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度設定方法。
【請求項１４】
前記段階ｉ）は、
前記スキャン角度の増加可能性の有無を判断する段階と、
前記スキャン角度を増加させることができると判断されると、前記スキャン角度を増加させる段階と、
前記スキャン角度を増加させることができないと判断されると、前記スキャン深さを増加させる段階と
を備えることを特徴とする請求項１３に記載のスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度設定方法。
【請求項１５】
前記段階ｃ）は、
前記ボリュームデータから互いに直交する複数の断面を検出する段階と、
前記複数の断面のそれぞれに対応する２次元超音波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に記載のスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度設定方法。
【請求項１６】
前記ボリュームデータは、Ｎ（Ｎは１以上の整数）番目に形成された第Ｎのボリュームデータと、（Ｎ＋１）番目に形成された第（Ｎ＋１）のボリュームデータとを含み、
前記段階ｄ）は、
前記複数の断面のそれぞれに対応する前記２次元超音波映像に輪郭検出を行って、前記関心物体の前記輪郭を検出する段階と、
前記段階ｂ）において、前記第Ｎのボリュームデータに対する前記２次元超音波映像と、前記第（Ｎ＋１）のボリュームデータに対する前記２次元超音波映像との間の変化量を算出する段階と、
前記変化量と予め定められたしきい値とを比較する段階と、
前記変化量が前記しきい値以上であると判断されると、前記スキャン速度を増加させ、前記変化量が前記しきい値未満であると判断されると、前記スキャン速度を減少させる段階と
を備えることを特徴とする請求項１５に記載のスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度設定方法。
【請求項１７】
前記変化量は、前記輪郭の面積の差または前記輪郭の傾きの差を含むことを特徴とする請求項１６に記載のスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度設定方法。
【請求項１８】
スキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を設定する方法を行うためのプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記方法は、
ａ）予め定められた、前記スキャン角度、前記スキャン深さおよび前記スキャン速度を考慮して、少なくとも１つの関心物体を含む対象体に超音波信号を送信し、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、複数のフレームのそれぞれに対応する超音波データを取得する段階と、
ｂ）前記複数の超音波データを用いて前記対象体のボリュームデータを形成する段階と、
ｃ）前記ボリュームデータを用いて前記対象体の複数の２次元超音波映像を形成する段階と、
ｄ）前記複数の２次元超音波映像に対する前記関心物体の輪郭に基づいて前記スキャン角度、前記スキャン深さおよび前記スキャン速度を再設定する段階と
を備えることを特徴とするコンピュータ読み出し可能記録媒体。
【請求項１】
予め定められたスキャン角度（ｓｃａｎ ａｎｇｌｅ）、スキャン深さ（ｓｃａｎ ｄｅｐｔｈ）およびスキャン速度（ｓｃａｎ ｓｐｅｅｄ）を考慮して、少なくとも１つの関心物体を含む対象体に超音波信号を送信し、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、複数のフレームのそれぞれに対応する超音波データを取得する超音波データ取得部と、
前記超音波データ取得部に連結されて、前記超音波データを用いて前記対象体のボリュームデータを形成し、前記ボリュームデータを用いて前記対象体の複数の２次元超音波映像を形成し、前記複数の２次元超音波映像に対する前記関心物体の輪郭に基づいて前記スキャン角度、前記スキャン深さおよび前記スキャン速度を再設定するプロセッサと
を備えることを特徴とする超音波システム。
【請求項２】
前記プロセッサは、
前記超音波データを用いて前記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、
前記ボリュームデータを用いて前記複数の２次元超音波映像を形成する映像形成部と、
前記複数の２次元超音波映像のそれぞれに輪郭検出を行って、前記関心物体の前記輪郭を検出する輪郭検出部と、
前記検出された輪郭を用いて前記スキャン角度、前記スキャン深さおよび前記スキャン速度を再設定する設定部と
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】
前記映像形成部は、前記ボリュームデータから最初のフレームおよび最後のフレームを検出し、前記検出された最初のフレームに対応する第１の２次元超音波映像および前記検出された最後のフレームに対応する第２の２次元超音波映像を形成し、
前記複数の２次元超音波映像は、前記第１の超音波映像および前記第２の超音波映像を含む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】
前記設定部は、前記関心物体の前記輪郭が検出されたかどうかを判断し、前記関心物体の前記輪郭が検出されていないと判断されると、前記スキャン角度を予め定められた角度だけ減少させ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】
前記関心物体の前記輪郭が検出されていると判断されると、
前記映像形成部は、前記ボリュームデータに対して前記最初のフレームおよび前記最後のフレームに垂直な垂直フレームを検出し、前記垂直フレームに対応し、前記複数の２次元超音波映像に含まれる第３の２次元超音波映像を形成し、
前記輪郭検出部は、前記垂直フレームに対応する前記第３の２次元超音波映像に輪郭検出を行って前記関心物体の前記輪郭を検出し、
前記設定部は、前記第１の２次元超音波映像および前記第２の２次元超音波映像のそれぞれに対応する前記関心物体の前記輪郭と、前記第３の２次元超音波映像の前記関心物体の前記輪郭との間で連結性の有無を判断して、連結性があると判断されると、前記スキャン角度および前記スキャン深さのうちのいずれか１つを増加させ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】
前記設定部は、前記スキャン角度の増加可能性の有無を判断して、前記スキャン角度を増加させることができると判断されると、前記スキャン角度を予め定められた角度だけ増加させ、前記スキャン角度を増加させることができないと判断されると、前記スキャン深さを予め定められた長さだけ増加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】
前記映像形成部は、前記ボリュームデータから互いに直交する複数の断面を検出し、前記複数の断面のそれぞれに対応する２次元超音波映像を形成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８】
前記ボリュームデータは、前記ボリュームデータ形成部で、Ｎ（Ｎは１以上の整数）番目に形成された第Ｎのボリュームデータと、（Ｎ＋１）番目に形成された第（Ｎ＋１）のボリュームデータとを含み、
前記設定部は、前記第Ｎのボリュームデータに対する前記２次元超音波映像と、前記第（Ｎ＋１）のボリュームデータに対する前記２次元超音波映像との間の変化量を算出し、前記変化量と予め定められたしきい値とを比較して、前記変化量が前記しきい値以上であると判断されると、前記スキャン速度を増加させ、前記変化量が前記しきい値未満であると判断されると、前記スキャン速度を減少させ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】
前記変化量は、前記輪郭の面積の差または前記輪郭の傾きの差を含む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】
ａ）予め定められた、スキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を考慮して、少なくとも１つの関心物体を含む対象体に超音波信号を送信し、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、複数のフレームのそれぞれに対応する超音波データを取得する段階と、
ｂ）前記複数の超音波データを用いて前記対象体のボリュームデータを形成する段階と、
ｃ）前記ボリュームデータを用いて前記対象体の複数の２次元超音波映像を形成する段階と、
ｄ）前記複数の２次元超音波映像に対する前記関心物体の輪郭に基づいて前記スキャン角度、前記スキャン深さおよび前記スキャン速度を再設定する段階と
を備えることを特徴とするスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度設定方法。
【請求項１１】
前記段階ｃ）は、
前記ボリュームデータから最初のフレームおよび最後のフレームを検出する段階と、
前記検出された最初のフレームに対応する第１の２次元超音波映像および前記検出された最後のフレームに対応する第２の２次元超音波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に記載のスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度設定方法。
【請求項１２】
前記段階ｄ）は、
ｄ１）前記第１の２次元超音波映像および前記第２の２次元超音波映像のそれぞれに輪郭検出を行う段階と、
ｄ２）前記段階d１）において前記関心物体の前記輪郭が検出されたかどうかを判断する段階と、
ｄ３）前記関心物体の前記輪郭が検出されていないと判断されると、前記スキャン角度を予め定められた角度だけ減少させる段階と
を備えることを特徴とする請求項１１に記載のスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度設定方法。
【請求項１３】
前記段階ｄ２）において前記関心物体の前記輪郭が検出されたと判断されると、
ｅ）前記ボリュームデータに対して前記最初のフレームおよび前記最後のフレームに垂直な垂直フレームを検出する段階と、
ｆ）前記垂直フレームに対応する第３の２次元超音波映像を形成する段階と、
ｇ）前記第３の２次元超音波映像に輪郭検出を行って、前記関心物体の前記輪郭を検出する段階と、
ｈ）前記第１の２次元超音波映像および前記第２の２次元超音波映像の前記輪郭と、前記第３の２次元超音波映像の前記輪郭との間で連結性の有無を判断する段階と、
ｉ）前記連結性があると判断されると、前記スキャン角度および前記スキャン深さのうちのいずれか１つを増加させる段階と
を備えることを特徴とする請求項１２に記載のスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度設定方法。
【請求項１４】
前記段階ｉ）は、
前記スキャン角度の増加可能性の有無を判断する段階と、
前記スキャン角度を増加させることができると判断されると、前記スキャン角度を増加させる段階と、
前記スキャン角度を増加させることができないと判断されると、前記スキャン深さを増加させる段階と
を備えることを特徴とする請求項１３に記載のスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度設定方法。
【請求項１５】
前記段階ｃ）は、
前記ボリュームデータから互いに直交する複数の断面を検出する段階と、
前記複数の断面のそれぞれに対応する２次元超音波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に記載のスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度設定方法。
【請求項１６】
前記ボリュームデータは、Ｎ（Ｎは１以上の整数）番目に形成された第Ｎのボリュームデータと、（Ｎ＋１）番目に形成された第（Ｎ＋１）のボリュームデータとを含み、
前記段階ｄ）は、
前記複数の断面のそれぞれに対応する前記２次元超音波映像に輪郭検出を行って、前記関心物体の前記輪郭を検出する段階と、
前記段階ｂ）において、前記第Ｎのボリュームデータに対する前記２次元超音波映像と、前記第（Ｎ＋１）のボリュームデータに対する前記２次元超音波映像との間の変化量を算出する段階と、
前記変化量と予め定められたしきい値とを比較する段階と、
前記変化量が前記しきい値以上であると判断されると、前記スキャン速度を増加させ、前記変化量が前記しきい値未満であると判断されると、前記スキャン速度を減少させる段階と
を備えることを特徴とする請求項１５に記載のスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度設定方法。
【請求項１７】
前記変化量は、前記輪郭の面積の差または前記輪郭の傾きの差を含むことを特徴とする請求項１６に記載のスキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度設定方法。
【請求項１８】
スキャン角度、スキャン深さおよびスキャン速度を設定する方法を行うためのプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記方法は、
ａ）予め定められた、前記スキャン角度、前記スキャン深さおよび前記スキャン速度を考慮して、少なくとも１つの関心物体を含む対象体に超音波信号を送信し、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、複数のフレームのそれぞれに対応する超音波データを取得する段階と、
ｂ）前記複数の超音波データを用いて前記対象体のボリュームデータを形成する段階と、
ｃ）前記ボリュームデータを用いて前記対象体の複数の２次元超音波映像を形成する段階と、
ｄ）前記複数の２次元超音波映像に対する前記関心物体の輪郭に基づいて前記スキャン角度、前記スキャン深さおよび前記スキャン速度を再設定する段階と
を備えることを特徴とするコンピュータ読み出し可能記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１４３２５０（Ｐ２０１１−１４３２５０Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３０３（Ｐ２０１１−２３０３）
【出願日】平成２３年１月７日（２０１１．１．７）
【出願人】（５９７０９６９０９）三星メディソン株式会社 (269)
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＭＥＤＩＳＯＮ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】１１４ Ｙａｎｇｄｕｋｗｏｎ−ｒｉ，Ｎａｍ−ｍｙｕｎ，Ｈｏｎｇｃｈｕｎ−ｇｕｎ，Ｋａｎｇｗｏｎ−ｄｏ ２５０−８７０，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月７日（２０１１．１．７）
【出願人】（５９７０９６９０９）三星メディソン株式会社 (269)
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＭＥＤＩＳＯＮ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】１１４ Ｙａｎｇｄｕｋｗｏｎ−ｒｉ，Ｎａｍ−ｍｙｕｎ，Ｈｏｎｇｃｈｕｎ−ｇｕｎ，Ｋａｎｇｗｏｎ−ｄｏ ２５０−８７０，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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