具体实施方式
(第一实施方式)
以下,参照附图,对本发明的超声波诊断装置的第一实施方式进行说明。图1是表示本发明的超声波诊断装置的第一实施方式的框图。图1所示的超声波诊断装置11具有:探针101、超声波发送接收部102、CFM信号处理部103、余像处理部115、断层图像信号处理部111、CFM DSC部110、断层图像DSC部112、图像合成部113和显示部114。在这些构成中,探针101以及显示部114能够使用通用的探针以及显示装置,超声波诊断装置11也可以不具有探针101以及显示部114。
超声波发送接收部102通过生成驱动探针101的驱动信号,并向探针101输出,从而由探针101向被检体发送超声波。另外,利用探针101接收由于被发送的超声波在被检体中反射而获得的反射回波,并生成接收信号。更具体而言,探针101包括多个压电元件,从各压电元件发送的超声波构成超声波束,超声波发送接收部102一边进行各压电元件的延迟控制,一边驱动探针101,以便由多个超声波束来扫描被检体。利用各压电元件接收反射回波,超声波发送接收部102通过进行各压电元件的延迟控制,从而生成与被发送的超声波束对应的接收信号。通过用超声波束对被检体扫描1次,能够获得1帧份的数据。通过在1秒钟之间数次~数十次地反复进行超声波的发送接收,从而每秒依次生成数帧到数十帧的接收信号。
本实施方式的超声波诊断装置11生成B模式断层图像和彩色血流成像图像,并将它们合成后显示在显示部114上。因此,超声波发送接收部102的上述超声波的发送接收是分别针对B模式断层图像的生成以及彩色血流成像图像的生成而进行的。B模式断层图像的每秒的帧数以及彩色血流成像图像的每秒的帧数既可以相同,也可以不相同。在帧数相同的情况下,用于B模式断层图像生成的超声波的发送接收以及用于彩色血流成像图像生成的超声波的发送接收可以交替地反复进行。
在生成B模式断层图像的情况下,超声波发送接收部102进行适于B模式断层图像的生成的发送接收,并将所获得的接收信号输出到断层图像信号处理部111。在生成彩色血流成像断层图像的情况下,进行适于彩色血流成像断层图像的生成的发送接收,并将所获得的接收信号输出到CFM信号处理部103。一般来讲,在生成彩色血流成像断层图像的情况下,为了获得稳定的彩色血流成像断层图像,超声波发送接收部102会在相同的声线上多次进行超声波的发送接收。
CFM信号处理部103对接收信号进行正交检波处理、MTI滤波处理以及自相关处理,计算出血流速度以及血流能量,然后,进行排除***或声学噪声的噪声除去处理。CFM帧数据至少包括血流速度数据。除此之外,也可以包括血流能量数据或血流速度的分散数据。CFM信号处理部103针对每个构成各帧的接收信号依次反复地进行该处理。在CFM信号处理部103生成的CFM帧数据按照每一个帧向余像处理部115输出。
余像处理部115使用持续性系数,按照每一个帧对CFM帧数据进行余像处理。本实施方式的超声波诊断装置11根据最新的帧的血流速度来决定持续性系数。即,持续性系数不是恒定的,而是基于最新的帧的血流速度的动态值。由此,能够根据血流速度使持续性系数变化,调整余像效果。不过,为了用运动图像显示血流,需要使用脉冲多普勒法进行超声波的发送接收,因此,能够测量的血流速度受到脉冲重复频率(PRF)的限制。其结果是,在血流速度中产生折返,很难正确地评价血流速度。
本实施方式的超声波诊断装置11为了判定是否发生折返,而使用最新的帧的血流速度数据和前一个帧的血流速度数据。因此,余像处理部115包括:帧存储部(第一存储部)104、折返判定部105、持续性系数决定部106、持续性系数参照存储部(第三存储部)107、持续性运算部108和持续性存储部(第二存储部)109。
帧存储部104存储最新的帧(当前正在扫描的)的CFM帧数据。持续性存储部109存储作为最新之前的一个帧的持续性运算部108的输出结果的CFM帧数据。持续性存储部109的CFM帧数据被实施了余像处理。以下,将分别存储于帧存储部104以及持续性存储部109的CFM帧数据中的血流速度数据称为Vcurrent以及血流速度数据Vout-1。
折返判定部105从帧存储部104读出CFM帧数据中的血流速度数据Vcurrent、和从持续性存储部109读出CFM帧数据中的血流速度数据Vout-1,并进行折返判定。更具体而言,将血流速度数据Vcurrent以及血流速度数据Vout-1与多个阈值进行比较,从而判定是否发生折返,以及血流速度数据Vcurrent是否在折返区域内,将结果向持续性系数决定部106以及持续性运算部108输出。
持续性系数决定部106根据来自折返判定部105的两个判定结果和从帧存储部104读出的血流速度数据Vcurrent,制定对持续性系数参照存储部107的参照索引。另外,访问持续性系数参照存储部107,读出与参照索引具有对应关系的持续性系数,且在持续性运算部108中设定。在持续性系数参照存储部107中事先存储有与血流速度的值具有对应关系的持续性系数的参照表。该参照表包括与血流速度的值具有对应关系的不同的2个以上的值的持续性系数。
持续性运算部108根据由持续性系数决定部106设定的持续性系数和来自折返判定部105的发生折返的判定结果,通过以下所示的公式(1)对血流速度数据进行持续性运算。如果将要通过持续性运算而求出的余像处理过的血流速度数据设为Vout,将持续性系数设为Cpersistence(0<Cpersistence<1),则余像处理过的血流速度数据能够用以下的公式(1)求出。
Vout=(1-Cpersistence)×Vcurrent+Cpersistence)×Vout-1 …(1)
在CFM帧数据包括血流速度数据以外的数据的情况下,同样使用求出最新的帧的数据以及最新之前的一个帧的数据的持续性系数Cpersistence进行持续性运算,获得余像处理过的数据。
在折返判定部105的折返产生的判定结果为真的情况下,将公式(1)的运算公式作为不带符号的运算;在上述判定结果为伪的情况下,作为带符号的运算。
由于如上所述,在测定中使用脉冲波,因此,通过多普勒偏移能够直接测定的血流速度受到脉冲波的重复频率(PRF)的限制。具体而言,与超过±PRF/2的频率变化对应的血流速度发生被观测为相反方向的血流的折返。
图2(a)以及(b)表示余像处理过的血流速度数据Vout、最新的帧的血流速度数据Vcurrent以及作为最新之前的一个帧的持续性运算部108的输出结果的血流速度数据Vout-1的大小关系。在图2(a)以及(b)中,横轴的第一象限部分表示速度V为零;横轴的第二象限部分表示+V或-V。在速度V为正的情况下,位于第一或第二象限;在速度V为负的情况下,位于第三或第四象限。
例如,如图2(a)所示,在Vcurrent位于第二象限,Vout-1位于第三象限,且判定为发生了折返的情况下,Vout-1实际上会是比与+PRF/2对应的血流速度大的值,因此,不能通过零,也就是说,是不带符号变化的运算。因此,采用Vcurrent以及Vout-1的符号(正或负),将这些值代入公式(1)进行运算。
另一方面,例如,如图2(b)所示,在Vcurrent位于第一象限,Vout-1位于第四象限,且判定为没有发生折返的情况下,公式(1)的运算能够通过零,成为产生符号变化的运算。因此,将带符号的Vcurrent以及Vout-1代入公式(1)进行运算。该运算是针对1帧份的血流速度数据的每个像素或每个测定点进行的。另外,在发生了折返的情况下,作为运算结果的Vout成为不带符号的值。在这种情况下,将血流速度数据Vout的最高位比特作为符号对待,由此,作为带符号的值而向CFM DSC部110以及持续性存储部109输出。
CFM DSC部110改变从持续性运算部108输出的血流速度数据的坐标,且向图像合成部113输出。
断层图像信号处理部409通过对接收信号实施动态滤波处理,从而将不需要的噪声除去,然后,实施包络线检波处理以及动态范围压缩处理,向断层图像DSC部410输出断层图像帧数据。断层图像DSC部410变换来自断层图像信号处理部409的断层图像帧数据的坐标,向图像合成部411输出。
图像合成部411将从CFM DSC部410以及断层图像DSC部410输出的各帧数据按照每个像素或者每个所对应的测定点的数据进行合成,生成合成图像帧数据。具体而言,按照每个像素或者按照每个所对应的测定点的数据对两个数据进行合成,以便在血流速度为零的情况下,显示断层图像帧数据,在血流速度不为零的情况下,显示CFM帧数据。另外,根据血流速度或血流的方向,将数据转换成颜色信息,向显示部412输出。显示部412显示由图像合成部411接收到的数据。
接下来,对持续性系数的决定进行更详细的说明。为了决定持续性系数,首先,在折返判定部105判定血流速度中是否发生了折返。
折返判定部105从帧存储部104读出最新的CFM帧数据中所包括的血流速度数据Vcurrent,从持续性存储部109读出作为1帧之前的持续性运算部108的输出结果的CFM帧数据中所包括的血流速度Vout-1,通过Vcurrent以及Vout-1的值进行以下的两个判定。
1.是否发生了折返。
2.Vcurrent是否在折返区域内。
这两个状态的判定是通过对事先决定的阈值与Vcurrent以及Vout-1进行比较而进行的。具体而言,对阈值Vth以及血流零速度Vzero与Vcurrent以及Vout-1进行比较。
(表1)
图3(a)表示阈值Vth、血流零速度Vzero、Vcurrent以及Vout-1的大小关系。在图3(a)中,横轴的第一象限部分表示血流零速度Vzero,横轴的第二象限部分表示Vmax或-Vmax。在速度V为正的情况下,位于第一或第二象限;在速度V为负的情况下,位于第三或第四象限。
在此,在Vth以及-Vth中,例如,在相邻的帧的时间间隔中,设定虚拟的血流速度变化的最大值。
表1表示在折返判定部105中的判定条件和判定结果。
如条件(0)所示,在Vout-1为正的情况下,虚拟的血流速度变化的最大值是Vth或-Vth,因此,Vcurrent不会变得比-Vth小。因此,如果满足Vcurrent<-Vth,则判定Vcurrent实际上成为比与±PRF/2对应的最大血流速度Vmax大的值,且发生了折返,并Vcurrent在折返区域。条件(1)是将条件(0)的符号反转后的情况。
如条件(2)所示,在Vout-1比-Vth小的情况下,Vcurrent成为正的值,表明是超过虚拟的血流速度变化的最大值的变化,因此,发生了折返。另外,由于Vcurrent是在将Vzero夹在中间的±Vth的范围内,因此,Vcurrent不是折返区域。条件(3)是将条件(2)的符号反转后的情况。
在条件(0)到(3)都不满足的情况下,判定未发生折返,另外,Vcurrent不在折返区域。
持续性系数决定部106根据从折返判定部105输出的两个判定结果和从帧存储部104读出的血流速度数据Vcurrent的绝对值,制定对持续性系数参照存储部107的参照索引。表2表示所制定的参照索引。
(表2)
条件 |
发生折返 |
进入折返区域 |
参照索引(Idx) |
(0) |
○ |
○ |
Vmax |
(1) |
○ |
○ |
Vmax |
(2) |
○ |
× |
Abs(Vcurrent) |
(3) |
○ |
× |
Abs(Vcurrent) |
(4) |
× |
× |
Abs(Vcurrent) |
在发生了折返,并且Vcurrent在折返区域的情况下,血流速度Vcurrent实际上可以认为是超过Vmax或超过-Vmax的很大的值。因此,参照索引成为Vmax。在其他的情况下,成为Vcurrent的绝对值Abs(Vcurrent)。
在持续性系数参照存储部107中存储了由与参照索引建立了对应关系的持续性系数构成的参照表。持续性系数决定部106访问持续性系数参照存储部107,读出与制定的参照索引建立了对应关系的持续性系数,向持续性运算部108输出。
图3(b)是表示参照索引与持续性系数的对应关系的一个例子的图表。在图3(b)中,横轴表示参照索引,纵轴表示持续性系数。如表2所示,参照索引是Vmax或Vcurrent的绝对值Abs(Vcurrent)。在Vcurrent的绝对值为阈值Vth以下的情况下,Vcurrent与Cpersistence建立的对应关系为:随着Vcurrent的增大,持续性系数Cpersistence单调减少。即,在Vcurrent的绝对值为阈值Vth以下的情况下,根据最新的帧的血流速度Vcurrent,与不同的持续性系数Cpersistence建立对应关系。由此,在最新的帧的血流速度Vcurrent小的情况下,持续性系数Cpersistence变大。即,前一个帧的血流速度Vout-1的权重变大。其结果是,在最新的帧的血流速度Vcurrent小的情况下,在很大程度上反映前一个帧的血流速度Vout-1的血流速度Vout被确定,并显示在显示部114上。因此,彩色血流成像图像的变化变得平滑,很难发生图像缺失的情况。
另外,在最新的帧的血流速度Vcurrent大的情况下,持续性系数Cpersistence变小。即,前一个帧的血流速度Vout-1的权重变小。其结果是,在最新的帧的血流速度Vcurrent大的情况下,前一个帧的血流速度Vout-1的影响变小,能够实现实时地反映急剧的血流速度增大的彩色血流成像图像。
另外,由于随着Vcurrent的增大,持续性系数Cpersistence单调减少,因此,在随着时间的经过而血流速度增大的情况下,持续性系数Cpersistence减少,余像效果变小,彩色血流成像图像的变化变得急剧。在随着时间的经过而血流速度减少的情况下,持续性系数Cpersistence增大,余像效果变大,彩色血流成像图像的变化变缓。
另外,由表1以及表2可知,即使Vcurrent<-Vth,如果Vout-1>0,则参照索引成为Vmax(条件(0)),另一方面,如果Vout-1<0,则参照索引成为Vcurrent的绝对值Abs(Vcurrent)(条件(4))。因此,即使满足Vcurrent<-Vth,根据Vout-1为正还是为负的不同,参照索引也不同,持续性系数Cpersistence也不同。其结果是,即使是满足Vcurrent<-Vth的相邻的区域,根据Vout-1为正还是为负的不同,作为彩色血流成像图像所显示的颜色也不同,在图像中会产生不连续的色调部分。
为了抑制这种不自然的显示,在Vcurrent的绝对值为阈值Vth以上的情况下,优选将参照索引与相同值的持续性系数Cpersistence建立对应关系。由此,在发生折返的血流区域,或者在其边界附近,能够进行自然的显示。
如上所述,根据本实施方式的超声波诊断装置,针对CFM帧数据,根据血流速度以及折返状态,动态地决定持续性系数,然后,实施持续性运算,由此,即使在颈动脉这种血流变化剧烈的诊断部位,也能够明确地辨别血流变化,并且,即使血流速度低,也能够显示不产生图像缺失的平滑的血流运动图像。
另外,在上述实施方式中,虽然根据CFM帧数据的血流速度,动态地决定持续性系数,对血流速度进行持续性运算,但是,如上所述,对CFM帧数据之外的其他数据,例如,对血流能量数据也可以进行持续性运算,对B模式断层图像数据也可以进行持续性运算。
另外,在上述实施方式中,虽然使用最新的帧以及前一个帧的血流速度数据进行了持续性处理,但是,也可以使用前两个或前三个以上的帧的血流速度数据进行持续性处理。另外,不局限于公式(1),也可以使用其他的计算公式进行持续性处理。
(第二实施方式)
以下,参照附图,对本发明的超声波诊断装置的第二实施方式进行说明。图4是表示本发明的超声波诊断装置的一个实施方式的框图。图4所示的超声波诊断装置12具有:探针101、超声波发送接收部102、CFM信号处理部103、余像处理部115′、断层图像信号处理部111、CFM DSC部110、断层图像DSC部112、图像合成部113和显示部114。在这些构成中,探针101以及显示部114能够使用通用的探针以及显示装置,超声波诊断装置12也可以不具有探针101以及显示部114。
如第一实施方式所说明的那样,超声波发送接收部102通过生成驱动探针101的驱动信号,并向探针101输出,从而由探针101向被检体发送超声波。另外,利用探针101接收由被发送的超声波在被检体中反射而获得的反射回波,并生成接收信号。更具体而言,探针101包括多个压电元件,由从各压电元件发送的超声波构成超声波束,超声波发送接收部102一边进行各压电元件的延迟控制,一边驱动探针101,以便由多个超声波束扫描被检体。利用各压电元件接收反射回波,超声波发送接收部102通过进行各压电元件的延迟控制,从而生成与所发送的超声波束对应的接收信号。通过用超声波束对被检体扫描1次,能够获得1帧份的数据。通过在1秒钟之间数次~数十次地反复进行超声波的发送接收,从而每秒依次生成数帧到数十帧的接收信号。
本实施方式的超声波诊断装置12生成B模式断层图像和彩色血流成像图像,并将它们合成后显示在显示部114上。因此,超声波发送接收部102的上述超声波的发送接收是针对B模式断层图像的生成以及彩色血流成像图像的生成分别进行的。B模式断层图像的每秒的帧数以及彩色血流成像图像的每秒的帧数既可以相同,也可以不相同。在帧数相同的情况下,用于B模式断层图像生成的超声波的发送接收以及用于彩色血流成像图像生成的超声波的发送接收可以交替地反复进行。
在生成B模式断层图像的情况下,超声波发送接收部102进行适于B模式断层图像的生成的发送接收,将所获得的接收信号输出到断层图像信号处理部111。在生成彩色血流成像断层图像的情况下,进行适于彩色血流成像断层图像的生成的发送接收,将所获得的接收信号输出到CFM信号处理部103。一般来讲,在生成彩色血流成像断层图像的情况下,为了获得稳定的彩色血流成像断层图像,超声波发送接收部102在相同的声线上多次进行超声波的发送接收。
CFM信号处理部103对接收信号进行正交检波处理、MTI滤波处理以及自相关处理,计算出血流速度以及血流能量,然后,进行排除***或声学噪声的噪声除去处理。CFM帧数据至少包括血流速度数据。除此之外,也可以包括血流能量数据或血流速度的分散数据。CFM信号处理部103针对每个构成各帧的接收信号依次反复地进行该处理。由CFM信号处理部103生成的CFM帧数据按照每一个帧向余像处理部115′输出。
余像处理部115′使用持续性系数,按照每一个帧对CFM帧数据进行余像处理。本实施方式的超声波诊断装置12根据血流速度决定持续性系数。即,持续性系数不是恒定的,而是与血流速度相应的动态值。由此,能够根据血流速度使持续性系数变化,调整余像效果。不过,为了用运动图像显示血流,需要使用脉冲多普勒法进行超声波的发送接收,因此,能够测量的血流速度会受到脉冲重复频率(PRF)的限制。其结果是,在血流速度中会产生折返,很难正确地评价血流速度。
本实施方式的超声波诊断装置12为了判定是否发生了折返,而使用最新的帧的血流速度数据和前一个帧的血流速度数据。另外,余像处理部115′具有两个持续性运算部,同时进行:不会产生太多余像效果,并使血流速度迅速变化的第一持续性运算;和产生强烈的余像效果,并尽可能地维持血流速度变化的第二持续性运算。使用像这样生成的余像效果不同的两个血流速度数据中绝对值大的一方,构成血流图像。由此,即使是血流能量小的末梢血管,也能够在不使血流显示忽闪忽灭,并且不会由于平滑化而导致末梢血管的血流消失的状态下,进行运动图像的显示。
因此,余像处理部115′包括:帧存储部(第一存储部)104、折返判定部105′、第一持续性系数决定部106A、第一持续性系数参照存储部(第三存储部)107A、第一持续性运算部108A、第二持续性系数决定部106B、第二持续性系数参照存储部(第四存储部)107B、第二持续性运算部108B、最大值选择部116、和持续性存储部(第二存储部)109。
帧存储部104存储最新的帧(当前正在扫描的)的CFM帧数据。持续性存储部109存储作为最新之前一个的最大值选择部的输出结果的CFM帧数据。持续性存储部109的CFM帧数据被实施了余像处理。与第一实施方式相同,将分别存储于帧存储部104以及持续性存储部109的CFM帧数据中的血流速度数据称为Vcurrent以及血流速度数据Vout-1。
折返判定部105从帧存储部104读出CFM帧数据中的血流速度数据Vcurrent和从持续性存储部109读出CFM帧数据中的血流速度数据Vout-1,进行折返判定。更具体而言,将血流速度数据Vcurrent以及血流速度数据Vout-1与多个阈值进行比较,从而判定是否发生了折返,以及血流速度数据Vcurrent是否在折返区域内,将结果向第一持续性系数决定部106A、第二持续性系数决定部106B、第一持续性运算部108A以及第二持续性运算部108B输出。
第一持续性系数决定部106A根据来自折返判定部105的两个判定结果和从帧存储部104读出的血流速度数据Vcurrent,制定对第一持续性系数参照存储部107A的参照索引。另外,访问第一持续性系数参照存储部107A,读出与参照索引建立了对应关系的第一持续性系数,且在第一持续性运算部108A中设定。在第一持续性系数参照存储部107A中事先存储有包括与血流速度的值建立了对应关系的第一持续性系数的第一参照表。该第一参照表包括按照血流速度的值而建立了对应关系的不同的2个以上的值的持续性系数。
相比之下,第二持续性系数决定部106B根据来自折返判定部105的两个判定结果和从持续性存储部109读出的血流速度数据Vout-1,制定对第二持续性系数参照存储部107B的参照索引。另外,访问第二持续性系数参照存储部107B,读出与参照索引建立了对应关系的第二持续性系数,且在第二持续性运算部108B中设定。在第二持续性系数参照存储部107B中事先存储有包括与血流速度的值建立了对应关系的第二持续性系数的第二参照表。第二参照表也包括按照血流速度的值而建立了对应关系的不同的2个以上的值的持续性系数,但是,如以下要详细说明的那样,与相同的血流速度值建立对应关系的第一持续性系数值和第二持续性系数值不同。
第一持续性运算部108A根据由第一持续性系数决定部106A设定的持续性系数和来自折返判定部105的发生折返的判定结果,通过以下所示的公式(1)对血流速度数据进行持续性运算。
如果将要通过持续性运算求出的余像处理过的血流速度数据设为Vout,将持续性系数设为Cpersistence(0<Cpersistence<1),则余像处理过的血流速度数据能够用以下的公式(1)求出。
Vout=(1-Cpersistence)×Vcurrent+Cpersistence)×Vout-1 …(1)
同样,第二持续性运算部108B也根据由第二持续性系数决定部106B所设定的持续性系数和折返判定部105的折返发生的判定结果,通过公式(1)对血流速度数据进行持续性运算。
第一持续性运算部108A以及第二持续性运算部108B的运算,除了所决定的持续性系数彼此不同这一点之外都相同。在CFM帧数据包括血流速度数据以外的数据的情况下,同样使用最新的帧的数据以及最新之前一个帧的数据与所求出的持续性系数Cpersistence,在第一持续性运算部108A以及第二持续性运算部108B进行持续性运算,分别获得经余像处理过的数据。
在由折返判定部105进行的折返产生的判定结果为真的情况下,将公式(1)的运算公式作为不带符号的运算;在上述判定结果为伪的情况下,作为带符号的运算。
由于如上所述,在测定中使用脉冲波,因此,通过多普勒偏移能够直接测定的血流速度会受到脉冲波的重复频率(PRF)的限制。具体而言,与超过±PRF/2的频率变化对应的血流速度会发生被观测为相反方向的血流的折返。
图5(a)以及(b)表示余像处理过的血流速度数据Vout、最新的帧的血流速度数据Vcurrent以及作为最新之前的一个帧的持续性运算部108的输出结果的血流速度数据Vout-1的大小关系。在图5(a)以及(b)中,横轴的第一象限部分表示速度V为零;横轴的第二象限部分表示+V或-V。在速度V为正的情况下,位于第一或第二象限;在速度V为负的情况下,位于第三或第四象限。
例如,如图5(a)所示,在Vcurrent位于第二象限,Vout-1位于第三象限,且判定为发生了折返的情况下,Vout-1实际上会是比与+PRF/2对应的血流速度大的值,因此,不通过零,也就是说,是不带符号变化的运算。因此,采用Vcurrent以及Vout-1的符号(正或负),将这些值代入公式(1)进行运算。
另一方面,例如,如图5(b)所示,在Vcurrent位于第一象限,Vout-1位于第四象限,判定为没有发生折返的情况下,公式(1)的运算能够通过零,成为产生符号变化的运算。因此,将带符号的Vcurrent以及Vout-1代入公式(1)进行运算。该运算是针对1帧份的血流速度数据的每个像素或每个测定点进行的。另外,作为运算结果的Vout在发生了折返的情况下,成为不带符号的值。在这种情况下,将血流速度数据Vout的最高位比特作为符号对待,由此,作为带符号的值分别向最大值选择部116输出。
最大值选择部116接收分别来自第一持续性运算部108A以及第二持续性运算部108B的运算结果,即,接收经余像处理过的血流速度数据,针对每一像素或每一对应的测定点的数据,比较血流速度的绝对值,选择大的一方的血流速度,构成最新的帧的经余像处理过的血流速度数据,将其向CFM DSC部110以及持续性存储部109输出。CFM DSC部110变换所选择的血流速度数据的坐标,向图像合成部113输出。
断层图像信号处理部409通过对接收信号实施动态滤波处理,从而将不需要的噪声除去,然后,实施包络线检波处理以及动态范围压缩处理,向断层图像DSC部410输出断层图像帧数据。断层图像DSC部410变换来自断层图像信号处理部409的断层图像帧数据的坐标,并向图像合成部411输出。
图像合成部411将从CFM DSC部410以及断层图像DSC部410所输出的各帧数据按照每个像素或者每个所对应的测定点的数据进行合成,生成合成图像帧数据。具体而言,按照每个像素或者按照每个所对应的测定点的数据,对两个数据进行合成,以便在血流速度为零的情况下,显示断层图像帧数据,在血流速度不为零的情况下,显示CFM帧数据。另外,根据血流速度或血流的方向,将数据转换成颜色信息,并向显示部412输出。显示部412显示由图像合成部411接收到的数据。
接下来,对第一以及第二持续性系数的决定进行更详细的说明。为了决定第一以及第二持续性系数,首先,在折返判定部105判定血流速度中是否发生了折返。
折返判定部105从帧存储部104读出最新的CFM帧数据中所包括的血流速度数据Vcurrent、和从持续性存储部109读出作为1帧之前的持续性运算部108的输出结果的CFM帧数据中所包括的血流速度Vout-1,通过Vcurrent以及Vout-1的值进行以下的两个判定。
1.是否发生了折返。
2.Vcurrent是否在折返区域内。
这两个状态的判定是通过对事先决定的阈值与Vcurrent以及Vout-1进行比较而进行的。具体而言,对阈值Vth以及血流零速度Vzero与Vcurrent以及Vout-1进行比较。
(表3)
图6(a)表示阈值Vth、血流零速度Vzero、Vcurrent以及Vout-1的大小关系。在图6(a)中,横轴的第一象限部分表示血流零速度Vzero,横轴的第二象限部分表示Vmax或-Vmax。在速度V为正的情况下,位于第一或第二象限,在速度V为负的情况下,位于第三或第四象限。
在此,在Vth以及-Vth中,例如,在相邻的帧的时间间隔设定虚拟的血流速度变化的最大值。
表3表示在折返判定部105中的判定条件和判定结果。
如条件(0)所示,在Vout-1为正的情况下,虚拟的血流速度变化的最大值是Vth或-Vth,因此,Vcurrent不会变得比-Vth小。因此,如果满足Vcurrent<-Vth,则判定Vcurrent实际上成为比与±PRF/2对应的最大血流速度Vmax大的值,发生了折返,并Vcurrent在折返区域。条件(1)是将条件(0)的符号反转后的情况。
如条件(2)所示,在Vout-1小于-Vth的情况下,Vcurrent成为正的值表明是超过虚拟的血流速度变化的最大值的变化,因此,发生了折返。另外,由于Vcurrent是在将Vzero夹在中间的±Vth的范围内,因此,Vcurrent不是折返区域。条件(3)是将条件(2)的符号反转后的情况。
在条件(0)到(3)都不满足的情况下,判定为:不会发生折返,另外Vcurrent不在折返区域。
第一持续性系数决定部106A根据从折返判定部105输出的两个判定结果和从帧存储部104读出的血流速度数据Vcurrent的绝对值,制定对第一持续性系数参照存储部107的参照索引。表4表示所制定的参照索引。
(表4)
条件 |
发生折返 |
进入折返区域 |
参照索引(Idx1) |
(0) |
○ |
○ |
Vmax |
(1) |
○ |
○ |
Vmax |
(2) |
○ |
× |
Abs(Vcurrent) |
(3) |
○ |
× |
Abs(Vcurrent) |
(4) |
× |
× |
Abs(Vcurrent) |
在发生了折返,并且Vcurrent在折返区域的情况下,血流速度Vcurrent实际上可认为是超过Vmax或超过-Vmax的很大的值。因此,参照索引成为Vmax。在其他的情况下,成为Vcurrent的绝对值Abs(Vcurrent)。
在第一持续性系数参照存储部107A中存储了由与参照索引建立了对应关系的第一持续性系数构成的第一参照表。第一持续性系数决定部106A访问第一持续性系数参照存储部107A,读出与制定的参照索引建立了对应关系的第一持续性系数,向第一持续性运算部108A输出。
图6(b)是表示参照索引与第一持续性系数的对应关系的一个例子的图表。在图6(b)中,横轴表示参照索引,纵轴表示持续性系数。如表4所示,参照索引是Vmax或Vcurrent的绝对值Abs(Vcurrent)。在Vcurrent的绝对值为阈值Vth以下的情况下,Vcurrent与Cpersistence的对应关系为:随着Vcurrent的增大,第一持续性系数Cpersistence单调增加。即,在Vcurrent的绝对值为阈值Vth以下的情况下,根据最新的帧的血流速度Vcurrent,与不同的持续性系数Cpersistence建立对应关系。
相比之下,第二持续性系数决定部106B根据从折返判定部105输出的两个判定结果和从持续性存储部109读出的血流速度数据Vout-1的绝对值,制定对第一持续性系数参照存储部107的参照索引。表5表示所制定的参照索引。
(表5)
条件 |
发生折返 |
进入折返区域 |
参照索引(Idx2) |
(0) |
○ |
○ |
Vmax |
(1) |
○ |
○ |
Vmax |
(2) |
○ |
× |
Abs(Vout-1) |
(3) |
○ |
× |
Abs(Vout-1) |
(4) |
× |
× |
Abs(Vout-1) |
在条件(2)到(4)的情况下,第二持续性系数决定部106B在生成从持续性存储部109读出的血流速度数据Vout-1的绝对值作为参照索引这一点上,与第一持续性系数决定部106A不同。
在第二持续性系数参照存储部107B中存储了由与参照索引建立了对应关系的第二持续性系数构成的第二参照表。第二持续性系数决定部106B访问第二持续性系数参照存储部107B,读出与制定的参照索引建立了对应关系的第二持续性系数,向第二持续性运算部108B输出。
图6(c)是表示参照索引与第二持续性系数的对应关系的一个例子的图表。在图6(c)中,横轴表示参照索引,纵轴表示持续性系数。如表5所示,参照索引是Vmax或Vout-1的绝对值Abs(Vout-1)。在Vout-1的绝对值为阈值Vth以下的情况下,Vout-1与Cpersistence的对应关系为:随着Vout-1的增大,第二持续性系数Cpersistence单调增加。即,在Vout-1的绝对值为阈值Vth以下的情况下,根据前一个的血流速度Vout-1,与不同的第二持续性系数Cpersistence建立对应关系。
如图6(b)以及图6(c)所示,无论参照索引取哪个值,第二持续性系数都比第一持续性大。即,第一持续性系数与最新的帧的血流速度相对应,并且是很小的值。第一持续性系数如果变大,则会成为进一步考虑到前一个帧的血流速度的运算,因此,第一持续性运算部108A会进行抑制余像效果且迅速地使血流速度变化的运算。相比之下,第二持续性系数与前一个帧的血流速度相对应,并且是很大的值,因此,第二持续性运算部108B会进行提高余像效果且抑制血流速度的变化的运算。
另外,如上所述,由于第一持续性运算部108A进行抑制余像效果且迅速地使血流速度变化的运算,因此,虽然血流速度很高,但是由于血流能量很小,因此,在不能正确检测血流的情况下,突然血流速度可能成为零。在这种情况下,随着血流速度提高,如果对血流图像进行色调或灰度的着色,则血流图像被突然着色成暗的灰度,图像会忽闪忽灭地显示。因此,随着参照索引增加,能够使第一持续性系数单调增加,并且,随着血流速度提高,能够提高余像效果,并抑制血流图像的忽闪忽灭。
另外,由于第二持续性运算部108B进行提高余像效果的图像显示,因此,如果随着血流速度的提高,对血流图像进行色调或灰度的着色,则在血流速度低的情况下,会以超过所需时间的长时间将稍暗的显示作为余像进行显示。例如,在移动了探针的情况下,血流显示会给人一种留下痕迹的印象。因此,随着参照索引的增加,能使第二持续性系数单调增加,随着血流速度降低,能够抑制余像效果。因此,通过在基于血流速度的绝对值的参照索引与第一以及第二持续性系数之间设定恰当的单调增加的关系,能够实现高质量的血流显示。
另外,由表3,表4以及表5可知,即使Vcurrent<-Vth,如果Vout-1>0,则参照索引也成为Vmax(条件(0)),另一方面,如果Vout-1<0,则参照索引也成为Vcurrent的绝对值Abs(Vcurrent)(条件(4))。因此,即使满足Vcurrent<-Vth,根据Vout-1为正还是为负的不同,参照索引也不同,持续性系数Cpersistence也不同。其结果是,即使是满足Vcurrent<-Vth的相邻的区域,根据Vout-1为正还是为负的不同,作为彩色血流成像图像所显示的颜色也不同,会在图像中产生不连续的色调部分。
为了抑制这种不自然的显示,在Vcurrent的绝对值为阈值Vth以上的情况下,优选将参照索引与相同值的持续性系数Cpersistence建立对应关系。由此,在发生折返的血流区域,或者在其边界附近,能够进行自然的显示。
使用如上所述所决定的第一以及第二持续性系数,第一持续性运算部108A以及第二持续性运算部108B分别生成实施了持续性处理的最新的血流速度数据。
最大值选择部116选择两个血流速度数据的绝对值大的一方,将所选择的血流速度数据作为经余像处理过的血流速度数据而输出。即,为了能获得绝对值大的血流速度数据,选择两个持续性处理的结果,因此,能够以不使存在于甲状腺、肝脏和肾脏等中的血流能量变得不稳定的末梢血管的血流显示忽闪忽灭,并且不会由于平滑化而导致末梢血管的血流消失的状态进行血流运动图像的显示。
另外,在上述实施方式中,虽然根据CFM帧数据的血流速度动态地决定了持续性系数,并对血流速度进行了持续性运算,但是,如上所述,对除了CFM帧数据之外的数据,例如血流能量数据,也可以进行持续性运算,对B模式断层图像数据也可以进行持续性运算。
另外,在上述实施方式中,虽然使用最新的帧以及前一个帧的血流速度数据进行了持续性处理,但是,也可以使用前两个或前三个以上的帧的血流速度数据进行持续性处理。另外,不局限于公式(1),也可以使用其他的计算公式进行持续性处理。
(产业上的可利用性)
本发明能够很好地应用于能显示被检体的血流状态的超声波诊断装置中。
附图标记的说明:
101、401…探针
102、402…超声波发送接收部
103、403…CFM信号处理部
104、404…帧存储部
105…折返判定部
106…持续性系数决定部
106A…第一持续性系数决定部
106B…第二持续性系数决定部
107…持续性系数参照存储部
107A…第一持续性系数参照存储部
107B…第二持续性系数参照存储部
108、407…持续性运算部
108A…第一持续性运算部
108B…第二持续性运算部
109…持续性存储部
110、408…CFM DSC部
111、409…断层图像信号处理部
112、410…断层图像DSC部
113、411…图像合成部
114、412…显示部
115、115′…余像处理部
116…最大值选择部
405…帧存储选择部
406…持续性系数设定部