[發(fā)明專利]超聲波圖像取得裝置、圖像處理裝置和超聲波圖像處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710109990.2
• 申請日: 2007-06-11
• 公開（公告）號: CN101088468A
• 公開（公告）日: 2007-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 小林忠晴
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社東芝;東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會社
• 主分類號: A61B8/13
• 分類號: A61B8/13;G06T15/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 王以平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及取得3維圖像數(shù)據(jù)的超聲波圖像取得裝置、醫(yī)用圖像處理裝置和超聲波圖像處理方法。

背景技術(shù)

正在普及通過醫(yī)用圖像診斷裝置取得被檢體的3維圖像并使用該3維圖像進行的診斷。例如，在使用了超聲波的診斷中，使用以下的(1)～(3)所示的超聲波圖像取得裝置。

(1)具備2維(柵格狀)地配置了超聲波振子的2維陣列探頭(array?probe)，能夠取得3維圖像數(shù)據(jù)的超聲波圖像取得裝置。

(2)具備在規(guī)定方向(掃描方向)上排列了超聲波振子的1維陣列探頭，機械地?fù)u動該1維陣列探頭，能夠3維地取得數(shù)據(jù)的超聲波圖像取得裝置。

(3)通過手動地移動1維陣列探頭，能夠3維地取得數(shù)據(jù)的超聲波圖像取得裝置。

上述(1)的超聲波圖像取得裝置和(2)的超聲波圖像取得裝置通過3維地發(fā)送超聲波并接收反射波，能夠取得3維的掃描數(shù)據(jù)。通過對3維地取得的掃描數(shù)據(jù)實施3維掃描變換(scan?conversion)處理，而變換為體素(voxel)數(shù)據(jù)。

另外，(3)的超聲波圖像取得裝置通過2維地發(fā)送超聲波并接收發(fā)射波，能夠取得2維的掃描數(shù)據(jù)。通過對2維地取得的掃描數(shù)據(jù)實施2維掃描變換處理，變換為2維圖像數(shù)據(jù)。進而，根據(jù)多個2維圖像數(shù)據(jù)，生成體素數(shù)據(jù)。

另外，通過對體素數(shù)據(jù)實施體渲染(volume?rendering)處理(以下也有稱為VR處理的情況)、MPR處理(Multi?PlannarReconstruction)等圖像處理，生成3維圖像數(shù)據(jù)(也有稱為“VR圖像數(shù)據(jù)”的情況)、任意斷面的MPR圖像數(shù)據(jù)等。

另外，已知以下的方法：在附加了陰影的體渲染處理中，求出構(gòu)成體素數(shù)據(jù)的各體素的向量(vector)。然后，根據(jù)該向量和體素數(shù)據(jù)，生成附加了陰影的3維圖像數(shù)據(jù)(例如參考特開2003-61956號公報)。

在此，參考圖1，說明用于生成3維圖像數(shù)據(jù)的處理。圖1是表示現(xiàn)有技術(shù)的超聲波圖像取得裝置的一部分的框圖。在此，說明根據(jù)3維地取得的掃描數(shù)據(jù)(以下也有稱為“3維掃描數(shù)據(jù)”的情況)生成3維圖像數(shù)據(jù)(VR圖像數(shù)據(jù))的情況。

掃描變換處理部件101接收通過3維地發(fā)送接收超聲波而取得的3維掃描數(shù)據(jù)，通過對該3維掃描數(shù)據(jù)實施3維掃描變換處理，而生成體素數(shù)據(jù)。然后，掃描變換處理部件101將體素數(shù)據(jù)輸出到向量生成部件102和光線跟蹤處理部件103。

向量生成部件102從掃描變換處理部件101接收像體數(shù)據(jù)，求出各體素的向量(方向)。例如，向量生成部件102通過將某體素、存在于該體素周圍的體素作為對象，求出體素值的微分，來求出該體素的切線。另外，向量生成部件102將與該切線垂直的向量作為向量。然后，向量生成部件102求出各體素的向量。另外，向量生成部件102通過對向量進行標(biāo)準(zhǔn)化而變換為單位向量。另外，以下，假設(shè)“向量”表示“單位向量”來進行說明。

體素的向量表示包含在體素數(shù)據(jù)中的構(gòu)造物的表面的方向。因此，通過求出體素的向量，可知包含在體素數(shù)據(jù)中的構(gòu)造物的表面朝向哪個方向。

光線跟蹤處理部件103如果從掃描變換處理部件101接收到體素數(shù)據(jù)，進而從向量生成部件102接收到向量，則通過對該體素數(shù)據(jù)實施光線跟蹤處理(Ray?Tracing處理)，而生成3維圖像數(shù)據(jù)。光線跟蹤處理部件103根據(jù)通過光線跟蹤處理設(shè)置的來自光源的光線方向、由向量生成部件102計算出的向量的方向，求出物體表面的某點的亮度(反射亮度)，生成附加了陰影的3維圖像數(shù)據(jù)(VR圖像數(shù)據(jù))。具體地說，光線跟蹤處理部件103通過求出表示來自光源的光線方向的向量與向量的內(nèi)積，來求出物體表面的亮度。

但是，超聲波圖像取得裝置向被檢體內(nèi)發(fā)送超聲波，接收在被檢體內(nèi)反射的超聲波而生成圖像數(shù)據(jù)，因此所取得的掃描數(shù)據(jù)依存于超聲波的傳播路徑的狀態(tài)。在此，參考圖2說明超聲波傳播的路徑。圖2是用于說明超聲波傳播的路徑的圖。例如，如圖2所示那樣，即使在向用均勻材質(zhì)制作的模型體(phantom)110發(fā)送超聲波的情況下，由于如超聲波波束112和超聲波波束113那樣的超聲波波束的路徑上的構(gòu)造物111的有無，所取得的掃描數(shù)據(jù)的值也會產(chǎn)生差異。由于在超聲波波束112的路徑上存在構(gòu)造物111，在超聲波波束113的路徑上不存在構(gòu)造物111，所以在超聲波波束112和超聲波波束113中，所取得的數(shù)據(jù)會產(chǎn)生差異。

另外，根據(jù)配置模型體110的深度，所取得的掃描數(shù)據(jù)的值也會產(chǎn)生差異。進而，在超聲波圖像取得裝置中，由于超聲波干擾而產(chǎn)生的斑點噪聲(speckle?noise)會對圖像產(chǎn)生影響。