JP2003275211A - 高歪みレート除去フィルタ処理のための方法及び装置 - Google Patents
高歪みレート除去フィルタ処理のための方法及び装置Info
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Abstract
素ドップラー信号に応答して被検体内の組織構造に対応
するフィルタ処理した歪みレート信号を生成し表示す
る。 【解決手段】 幾つかの処理手法の様々な組合せを用い
る。その中には、残響及びその他のノイズ源に起因した
高歪みレート信号のフィルタ処理による除去(10
3)、複素自己相関(91)、速度信号推定(10
2)、実数歪みレート信号推定(104)、複素歪み相
関信号推定(101)、複素信号平均化(106)及び
実数信号平均化(105)が含まれる。これらの手法を
用いてカラー歪みレート画像化を行って、ノイズを低減
し且つ画像品質を改善したカラー画像が得られるように
する。
Description
造及びそれらの動きを測定し画像化する診断用超音波シ
ステムに関する。より具体的には、特定の実施形態は、
動いてる組織構造に関連した歪みレート(strain rate)
信号を生成し表示し、これらの歪みレート信号中の、残
響及びその他の源に起因したノイズを低減する方法及び
装置に関する。
いては、医師が臨床測定のために組織の歪み及び歪みレ
ートを使用することに関心を持つようになってきてい
る。用語「歪み」とは、検査している組織の特性を表す
ものである。例えば、筋肉組織に関連した歪みは、筋肉
組織の初期長さと規定時間間隔中の筋肉組織長さの変化
分との比に対応する。超音波イメージングでは、歪みの
変化の割合(すなわち、歪みレート)が典型的にはカラ
ー化した2次元画像として医師に対して可視的に提供さ
れ、その場合、様々な色が異なる歪みレートに対応して
いる。心筋の一セグメントの活動能力が、筋肉歪みの量
と、該筋肉セグメントによって生じる又は該筋肉セグメ
ントに加えられる歪みの時間的な振る舞いとに関係する
ことが明らかになった。また、圧縮に対する抵抗に基づ
いて悪性腫瘍を検出し得ることが判明した。
学におけるものである。歪みレートにより、心筋の収縮
及び弛緩する能力についての直接的かつ量的な目安が得
られる。先端のビューから心筋に沿って画像化すること
によって、心臓の長軸に沿った局部的歪みレート成分を
測定することができる。局部的歪みレート成分を測定す
ることは、心臓壁の短縮及び伸長についての情報を与え
る。胸骨傍のビューから画像化することによって、心臓
壁に垂直な歪みレート成分は筋肉の厚さ増大についての
情報を与える。Mモードで又は2D画像から測定した壁
の厚さ増大は、筋肉の活動能力についての普通に使用さ
れる目安である。歪みレートの画像化により、厚さ増大
についての直接的な目安が得られる。歪みレート画像は
多数の心臓疾患の診断に付加的に用いられる可能性があ
る。
初期長さL0 の組織セグメントを異なる長さLまで引き
伸ばし又は圧縮し、或いはそれ自身が伸長し又は収縮し
て異なる長さLにすると仮定する。1次元歪みは、次式 ε=(L−L0 )/L0 (1) で定義されて、上記変化を無次元の記述で表す。長さL
が時間の関数である場合、歪みの時間的な導関数、すな
わち歪みレートは、次式
合、歪みレートは等価的に次式
の有用な記述を提供する。歪みレートはセグメントの変
形レート(rate of deformation) の目安になる。もし歪
みレートがゼロである場合、セグメントの形状は変化し
ていない。歪みレートが正である場合、セグメントの長
さが増大しており、また、歪みレートが負である場合、
セグメントの長さが減少している。
ると、それは非生理的なものであると想定され、従って
画像化の際に残響やその他のノイズ源によって惹起され
るアーティファクトである。残響は組織内での複数の反
射によって惹起される。残響及びノイズは、偽の又は崩
壊したエコーとの相関に起因して、組織内で推定される
速度勾配(velocity gradient) をバイアスする(偏倚さ
せる)ことがある。その結果、偽って増大し、減少し、
或いは反転さえもした歪みレート推定値が生じる可能性
がある。正常な組織及び病変組織の両方において或る特
定の範囲の生理的な歪みレートがある。例えば、人の正
常な心筋及び病変心筋では、正の最大及び負の最大の長
さ方向歪みレートはそれぞれ+3.14s-1及び−1.
78s-1であると報告されている。これらの値は、負荷
心臓エコー検査によって人為的に増大させた収縮値を含
んでいる。
惹起されることについての1つの可能な説明を以下にの
べる。一定の空間速度勾配を仮定すると、ビーム線に沿
った速度サンプルが該ビームに沿って増大する。歪みレ
ートは対の速度サンプルの間の差をそれらの間の距離で
割算した値として推定することができ、この場合、空間
的に一定の歪みレートが生じる。
定すると、速度推定値中に或るバイアスbrev が存在す
ることがある。歪みレートについてのその効果は、残響
領域の上下の残響バイアスbrev /(2d)である。こ
こで、dは組織セグメントの2つの点の間の距離であ
る。残響に起因する速度バイアスの量に応じて、推定歪
みレートは正常範囲外の値に達することがある。
決するための従来の試みでは、歪みレートの計算の前に
組織速度データについてクラッター(clutter) フィルタ
を使用している。この方法には様々な問題がある。第1
に、クラッター・フィルタはそれ自身で速度推定値にバ
イアスを導入することがあり、これは再び歪みレート推
定値のバイアスとして反映される。第2に、速度がゼロ
に近いとき(例えば、心拍動サイクルの拡張期の心拍静
止期間におけるとき)、クラッター・フィルタは速度推
定値の分散、従って歪みレート推定値の分散を増大させ
る傾向がある。
イメージングにおける歪みの実時間計算及び表示のため
の方法及び装置を対象としている。発明者Torp等による
米国特許出願第09/432061号は、超音波イメー
ジングにおける組織の変形の実時間計算及び表示を行う
方法及び装置を対象としている。
びその他のノイズ源に起因する非生理的な高い歪みレー
トをフィルタ処理により除去する方策が必要とされてい
る。
ー信号に応答して被検体内の構造に対応するフィルタ処
理した歪みレート信号を生成して表示する超音波システ
ムを提供する。残響及びその他のノイズ源に起因する高
歪みレート信号をフィルタ処理により除去すること、複
素自己相関、速度信号推定、実数歪みレート信号推定、
複素歪み相関信号推定、複素信号平均化、及び実数信号
平均化を含む、幾つかの処理手法の様々な組合せを用い
る。
た信号から歪みレート信号を生成しフィルタ処理し表示
する装置を提供する。本書で用いる用語「フィルタ処
理」とは、残響やノイズに起因して崩壊するような信号
を抽出し又は修正することを意味する。本装置は、ドッ
プラー処理モジュールと、複素自己相関、速度信号推
定、実数歪みレート信号推定、複素歪み相関信号推定、
複素信号平均化、及び実数信号平均化を含む幾つかの関
数の様々な組合せを実行する歪みレート処理モジュール
とを含んでいる。
グされた信号から歪みレート信号を生成しフィルタ処理
し表示する方法を提供する。本方法は、残響及びその他
のノイズ源に起因する高歪みレート信号をフィルタ処理
により除去するステップと、複素自己相関、速度信号推
定、実数歪みレート信号推定、複素歪み相関信号推定、
複素信号平均化、及び実数信号平均化を含む幾つかの関
数の様々な組合せを実行するステップとを含んでいる。
減し且つ画像品質を改善したフィルタ処理したカラー歪
みレート画像を生成し表示するための方策を提供する。
ロック図であり、本発明の一実施形態に従って歪みレー
ト・カラー画像を生成するために使用されるアーキテク
チャを示す。超音波システムの例示した要素は、フロン
トエンド10と、処理アーキテクチャ70と、表示アー
キテクチャ160である。フロントエンド10は、(複
数のトランスデューサ素子25で構成される)トランス
デューサ・アレイ20と、送信/受信スイッチング回路
30と、送信器40と、受信器50と、ビームフォーマ
60とを有する。処理アーキテクチャ70は、制御処理
モジュール80と、復調モジュール85と、ドップラー
処理モジュール90と、歪みレート処理モジュール10
0と、走査変換モジュール120を有する。表示アーキ
テクチャ160は、表示処理モジュール130と、モニ
タ150とを有する。
ューサ・アレイ20は送信/受信(T/R)スイッチン
グ回路30に接続されている。T/Rスイッチング回路
30は送信器40の出力と受信器50の入力とに接続さ
れている。受信器50の出力はビームフォーマ60に接
続されている。ビームフォーマ60はまた送信器40の
入力に接続されていると共に、処理アーキテクチャ70
内の制御処理モジュール80の入力と復調モジュール8
5の入力とに接続されている。
理モジュール80はドップラー処理モジュール90と歪
みレート処理モジュール100とに接続されている。復
調モジュール85の出力はドップラー処理モジュール9
0の入力に接続されている。ドップラー処理モジュール
90の出力は歪みレート処理モジュール100の入力に
接続されている。歪みレート処理モジュール100の出
力は走査変換モジュール120の入力に接続されてい
る。走査変換モジュール120の出力は表示アーキテク
チャ160内の表示処理モジュール130の入力に接続
されている。表示アーキテクチャ160では、表示処理
モジュール130の出力はモニタ150に接続されてい
る。
ングしようとするとき、トランスデューサ・アレイ20
を使用して、超音波を被検体内に送信する。トランスデ
ューサ・アレイ20は多数の個別のトランスデューサ素
子25の線形アレイ又は湾曲形アレイであってよい。各
々のトランスデューサ素子25は送信器40からの信号
に応答して超音波を生成することができる。更に、トラ
ンスデューサ素子相互の間の位相関係は制御することが
可能である。その結果、トランスデューサ・アレイ20
の表面に直角な方向に対して或る特定の角度で被検体内
へ送信される超音波エネルギ・ビームが生じ、該ビーム
は実効的にトランスデューサ・アレイ20の表面上の一
点を起点とする。超音波ビームを送信するために典型的
には複数の素子25が使用される。複数の素子25から
送信される超音波相互の間の位相関係は、送信している
ビームのステアリング角度を決定する。送信のために使
用されるトランスデューサ素子25の数は、アポダイゼ
ーションのような他の因子と共に、被検体内に超音波ビ
ームの長さに沿った超音波ビームの形状を決定する。
処理モジュール80がビームフォーマ60に指令データ
を送って、トランスデューサ・アレイ20の表面上の或
る特定の点を起点とする或る特定の形状のビームを、一
走査線(例えば、145)に沿った走査平面140(図
2参照)内の或る特定のステアリング角度で生成するた
めの送信パラメータを作成するようにビームフォーマ6
0に指令する。これらの送信パラメータはビームフォー
マ60から送信器40へ送られる。送信器40は送信パ
ラメータを使用して、T/Rスイッチング回路30を介
してトランスデューサ・アレイ20へ送るべき送信信号
を適切に符号化する。送信信号は互いに対して或る特定
のレベル及び位相を持っていて、トランスデューサ・ア
レイ20の個々のトランスデューサ素子25へ供給され
る。送信信号はトランスデューサ・アレイ20のトラン
スデューサ素子25を励起して、送信信号と同じ位相及
びレベル関係を持つ超音波を送出させる。その結果、ト
ランスデューサ・アレイ20が例えば超音波用ジェルを
使用することによって被検体に音響結合されていると
き、超音波エネルギの送信ビームが一走査線(例えば、
145)に沿って走査平面140内で被検体の組織内部
に形成される。このプロセスは電子走査として知られて
いる。ドップラー用途の場合、送信信号は典型的には或
るパルス繰返し周波数(PRF)の複数のパルスのパケ
ットとして送信される。これらの複数のパルスの反射を
使用して、受信時に複素ドップラー・データ・パケット
が作成される。
ランスデューサである。一旦超音波が被検体内に送信さ
れると、超音波は被検体の構造内の組織のサンプル・ボ
リュームから後方散乱される。後方散乱した超音波は、
該超音波が組織内から戻る距離とトランスデューサ・ア
レイ20の表面に対して該超音波が戻る角度とに依存し
て、異なる時点にトランスデューサ・アレイ20に到達
する。トランスデューサ・アレイ20のトランスデュー
サ素子25は後方散乱波に応答して、後方散乱波の超音
波エネルギを受信電気信号へ変換する。
0を介して受信器50へ通される。受信器50は受信信
号を増幅しディジタル化し、また利得補償のような他の
機能を行う。ディジタル化された受信信号は各々のトラ
ンスデューサ素子25によって様々な時点に受信した後
方散乱波に対応し、後方散乱波の振幅及び位相情報を保
持する。
ーマ60へ送られる。制御処理モジュール80がビーム
フォーマ60へ指令データを送る。ビームフォーマ60
は指令データを使用して、トランスデューサ・アレイ2
0の表面上の一点を起点とし且つ一ステアリング角度を
持つ受信ビームを形成し、これらの点及びステアリング
角度は典型的には前に送信された超音波ビームの点及び
ステアリング角度に対応する。ビームフォーマ60は、
制御処理モジュール80からの指令データの命令に従っ
て、適切な受信信号に作用して時間遅延及び集束を行っ
て、被検体の組織構造内の走査線(例えば、145)に
沿ったサンプル・ボリュームに対応する受信ビーム信号
を生成する。受信ビーム信号を生成するために、複数の
トランスデューサ素子25からの受信信号の位相、振幅
及びタイミング情報が使用される。
ェース117を介して処理アーキテクチャ70へ送られ
る。復調モジュール85は受信ビーム信号について復調
を行って、受信ビームに対応する走査線(例えば、14
5)の長さに沿ったサンプル・ボリューム(例えば、1
41及び142)に対応する対のI及びQ復調データ値
を生成する。復調を達成するには、受信ビーム信号の位
相及び振幅を基準周波数に対して比較する。I及びQ復
調データ値は、受信信号の位相及び振幅情報を保持す
る。所与のサンプル・ボリューム位置についてのI及び
Qデータ対の振幅情報は数学的には(I2+Q2)1/2 に
相当する。また、位相情報は数学的にはtan-1(Q/
I)に相当する。従って、一サンプル・ボリューム位置
に対応する1つのI及びQデータ対(一対のI及びQデ
ータ)について1つの振幅データ値及び1つの位相デー
タ値を生成することができる。
ータとも呼ばれる。というのは、ドップラー効果に起因
する位相のシフト(偏移)がそのデータに固有のもので
あるからである。I及びQ復調データ値は、走査してい
る被検体内の動きのある組織に起因してドップラー・シ
フトによって受信信号に誘起された位相及び振幅情報を
保持する。
る被検体の走査平面140において一フレームのデータ
をサンプリングするために形成される。受信ビームに対
応する復調されたI及びQデータはドップラー・データ
・パケット(例えば、143及び144)の形態でドッ
プラー処理モジュール90へ送られ、それらはその後処
理されて最終的にカラー歪みレート画像を生成する。複
素ドップラー・データ・パケットは、PRFとして知ら
れている或る特定のレート(rate)でサンプリングされた
複数のI及びQデータ対を有する。歪みレート画像化の
ための典型的なドップラー・パケットは、例えば、16
の複素I及びQデータ対を含んでいてよい。
生理的なものであると想定され、従って画像化の際に残
響やその他のノイズ源によって惹起されるアーティファ
クトである。残響は組織内での複数の反射によって惹起
される。残響及びノイズは、偽の又は崩壊したエコーと
の相関に起因して組織内で推定される速度勾配をバイア
スする(偏倚させる)ことがある。その結果、偽って増
大し、減少し、或いは反転さえもした歪みレート推定値
が生じる可能性がある。正常な組織及び病変組織の両方
において或る特定の範囲の生理的な歪みレートがある。
この範囲は、測定する筋肉における変形の方向に依存す
ることがある。長さ方向において、例えば、人の正常な
心筋及び病変心筋では、正の最大及び負の最小歪みレー
トはそれぞれ+3.14s-1及び−1.78s-1である
と報告されている。。半径方向では、最大値は+3.0
9s-1及び−8.23s-1であると報告されている。表
1は測定値の詳細なリストを提供する。
4, 2001年の第423−432頁に所載された著者 P.
Cain、T.H. Marwick、C. Case、T. Baglin、J.Dart、L.
Short、B. Olstad による論文「Assessment of region
al long-axisfunction during dobutamine echocardiog
raphy」。
ed Biol., Vol. 27, No. 8, 2001年の第1098−97
頁に所載の著者 M. Kowalski、T. Kukulski、F. Jama
l、J.D'hooge、F. Weidemann、F. Rademakers、B. Bijn
ens、L. Hatle、G. R. Sutherlandによる論文「Can nat
ural strain and strain rate quantify regional myoc
ardial deformation? A study in healthy subject
s」。
nal of Ultrasound, Vol. 14, Issues 2-3, 2001年の第
149−155頁に所載の著者 S.A. Slordahl、S. Bj
aerum、B.H. Amundsen、A. Stoylen、A. Heimdal、S.I.
Rabben、H. Torpによる論文[High frame rate strain
rate imaging of the interventricular septum in hea
lthy subjects」。
American Society of Echocardiography, Vol. 14, N
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ylen、S. Slordahl、G.K. Skjelvan、A. Heimdal、T. S
kjaerpeによる論文「Strainrate imaging in normal an
d reduced diastolic function: Comparison with puls
ed doppler tissue imaging of the mitral annulu
s」。
rican Society of Echocardiography, vol 13, no. 6,
2000年の第588-598頁に所載の著者J-U. Voigt、M. F. A
rnold、M. Karlsson、L. Hubbert、T. Kukulski、L. Ha
tle、G.R. Sutherlandによる論文「Assessment of regi
onal longitudinal myocardial strain rate derivedfr
om Doppler myocardial imaging indices in normal an
d infracted myocardium」。
惹起されることについて、考えられる一つの説明を示
す。図3は、残響が速度推定値及び歪みレート推定値を
どのようにバイアスするかを数学的に例示している。図
3について説明すると、空間速度勾配が一定であると仮
定すると、
をそれらの間の距離2dS で割り算した値として推定す
ることができ、この場合、空間的に一定の歪みレート、
の影響を受けると仮定すると、
ル・ボリューム位置nに隣接するサンプル・ボリューム
位置n−1及びn+1における残響サンプル・ボリュー
ム位置よりも高い及び低い残響アーティファクトbrev
/(2d)である。残響に起因する速度バイアスの量に
応じて、
トについての偽の表示を与えることがある。
全に除去できない場合に最小になるように、カラー歪み
レート画像をオペレータに対して表示する前に高い歪み
レート値はフィルタ処理して除去することができる。高
歪みレート除去(HSRR)フィルタ処理が歪みレート
処理モジュール100で用いられる。図4は、高歪みレ
ート除去(HSRR)フィルタ処理を行うための幾つか
の可能な実施形態を例示している。
成プロセス中の異なる段階で実行してもよい。全ての代
替形態は、複素ドップラーI及びQデータ(すなわち、
複素復調無線周波(RF)超音波データ)の実時間又は
前に記憶したパケットを処理することに基づいている。
歪みレート処理は、図4の実施形態のステップ91で開
始する。ステップ91で 、(例えば、周知のカサイ(Ka
sai)アルゴリズムを使用して)複素自己相関を実行し
て、サンプリングされたI及びQデータのパワーP及び
遅れ1の相関Rを計算する。ステップ91は、復調モジ
ュール85からのI及びQデータ・パケット(例えば、
143及び144)についてドップラー処理モジュール
90内で実行される。
ンプリング指数であるとして、一パケットの複素ドップ
ラーI及びQ信号がx(r,t)143として表される
場合、所与の範囲rについて、
る。
びR(r)は、その後の処理のために歪みレート処理モ
ジュール100へ送られる。
複素歪み相関S(r)が図4のステップ101で歪みレ
ート処理モジュール100によって計算される。図2を
参照して説明すると、歪みレートは、距離(dr)147
だけ隔たった走査平面140内の2つの異なるサンプル
・ボリューム位置141及び142における複素自己相
関値の間の位相差から決定することができる。複素自己
相関値R(r)及びR(r+dr)は、複素ドップラー信
号パケットx(r,t)143及びx(r+dr)144
について演算する式(5)を使用して、ドップラー処理
装置90によって計算される。ステップ101で、歪み
レート処理モジュール100はS(r)を次式 S(r)=conj[R(r)]*R(r+dr) (6) で計算する。ここで、得られた複素数S(r)はR
(r)及びR(r+dr)の位相角の間の差に等しい位相
角を持つ。S(r)の位相角は組織セグメント(dr)1
47についての歪みレートに比例する。
で、歪みレート処理モジュール100におけるHSRR
フィルタ処理により、所定のHSRR限界より大きい歪
みレート値に対応する位相角を持つ全てのS(r)サン
プルが複素数ゼロに設定される。これらのサンプルは非
生理的であると見なされ、残響又は他のノイズ源に起因
する。例えば、上記限界は最大標準偏差の1又は2倍を
付加した表1中の最大値であってよい。
モジュール100によるHSRRフィルタ処理を通過し
たサンプルS(r)について複素平均化が実行される。
複素平均化は、近接している空間サンプルの空間的平均
化、近接している時間サンプルの時間的平均化、或いは
空間的及び時間的複素平均化の両方の組合せであってよ
い。平均化は、周知の手法を使用することにより、隙間
を埋めて画像を平滑化して、画像に現れるノイズを少な
くするために行われる。
は次いでステップ107で歪みレート処理モジュール1
00によってフィルタ処理した歪みレート・サンプルS
R(r)に変換される。歪みレート変換107は次の式 SR(r)=[c/(4πdrTf0)]*位相[S(r)] (7) を使用して、歪み相関S(r)から歪みレートSR
(r)を計算する。ここで、cは組織の中での音速であ
り、Tはドップラー・データ・パケット内の相次ぐ
[I,Q]サンプル対の間の時間であり(典型的には、
PRFをパルス繰返し周波数として、T=1/PR
F)、dr147は走査平面140内の2つのサンプル・
ボリューム141及び142の間の距離であり、f0 は
超音波送信周波数である。
は次いで走査変換するために走査変換モジュール120
へ送られる。走査変換モジュール120は、特定の走査
シーケンス形式にあるフィルタ処理した歪みレート・デ
ータSR(r)を取り入れて、表示のために該データを
直交座標系形式へ変換するようにプログラムされてい
る。走査変換モジュール120は走査平面140内の近
接するサンプル・ボリューム位置の相互間のデータを補
間して、画像座標形式の走査変換したデータ・サンプル
を生成する。この走査変換したデータは次いで表示アー
キテクチャ160へ送られて表示処理モジュール130
によって処理され、そこで該データの最終的な空間的又
は時間的平均化が行われ且つ該データにカラーが適用さ
れる。最終的に、その結果得られたデータは、カラーの
変化が異なる歪みレート値に対応する2Dカラー画像と
して、モニタ150上でオペレータに対して表示され
る。
処理モジュール90からの複素自己相関データR(r)
はステップ102で歪みレート処理モジュール100に
おいて速度信号を推定するように処理される。所与のサ
ンプル・ボリューム位置についての組織の速度信号v
(r)はR(r)の位相角から次式 v(r)=[c/(4πf0 T)]*位相[R(r)] (8) に従って推定される。ここで、v(r)は複素数の値で
はなく、実数の値である。
位置に対応する実数の速度信号v(r)は次いで、ステ
ップ104で歪みレート処理モジュール100において
実数のフィルタ処理していない歪みレートを推定するよ
うに処理される。ステップ104で、実数のフィルタ処
理していない歪みレートは再び走査平面140内の2つ
のサンプル・ボリューム位置141及び142の実数の
速度推定値から次式 SR(r)=[v(r+dr)−v(r)]/dr (9) に従って計算される。ここで、dr(147)は組織セグ
メントについての走査平面140内の2つのサンプル・
ボリューム位置(例えば、141及び142)の間の距
離である。代わりに、2つのサンプル・ボリューム14
1及び142の間の走査線に沿った利用可能なサンプル
の全てを歪みレートの推定に使用することができる。
信号SR(r)は次いでステップ103(HSRR代替
態様2)で歪みレート処理モジュール100によってH
SRRフィルタ処理される。ステップ103では、HS
RRフィルタ処理により、所定のHSRR限界の外側に
ある歪みレート値を或る特定の値に設定する。この値は
ゼロであってもよく、或いは空間的にそれを囲んでいる
サンプルの関数であってもよい。ステップ105で、周
知の平均化手法を使用して、残りの歪みレート・サンプ
ルを空間的に及び/又は時間的に平均化して、ノイズの
より少ない、より滑らかな画像を生成する。
(r)は次いで、走査変換するために歪みレート処理モ
ジュール100から走査変換モジュール120へ送られ
る。走査変換したデータは次いで表示アーキテクチャ1
60へ送られて表示処理モジュール130によって処理
されて、オペレータに対して2Dカラー画像としてモニ
タ150上に表示される。
HSRRフィルタ処理の実施(HSRR代替態様3)を
プロセスの終わりへ移動させることを除いて、前に述べ
た2つの代替態様のいずれかにある機能を実行すること
である。HSRRフィルタ処理により、SR(r)サン
プルが所定のHSRR限界の外側にある場合に、該SR
(r)サンプルをゼロに、又は空間的に該SR(r)サ
ンプルを囲んでいるサンプルの関数に設定する。この代
替態様は最初の2つの代替態様と同様に働くとは期待さ
れない。というのは、前の平均化プロセスにおいて、ノ
イズの多い(値の大きい)サンプルが大きく寄与するこ
とがあり、また周囲のサンプルに影響を及ぼすことがあ
るからである。しかしながら、この代替態様は、歪みレ
ート・データのみが利用でき且つ他のHSRRフィルタ
処理態様が広範なアーキテクチャの変更無しに実施する
のが可能でない状況において有用である。
ルタ処理プロセスによって高い歪みレートが見付かった
画像内の領域を指示するために特異なカラーを使用する
ことができる。特異なカラーは、ノイズの生じ易い領域
をオペレータに指示するために使用することができる。
定常的な残響は静止した構造から生じるので、アーティ
ファクトが幾つかのフレームでのみ検出されたとして
も、全てのフレーム内の同じ領域が影響を受けることが
ある。従ってまた、或る区域における歪みレートが所与
のフレームについて所定の範囲の外側になかった場合、
他のフレームにおいてこの区域にノイズの表示がある
と、いずれにしてもこの区域内のサンプルはまだ特異な
カラーで符号化することができる。
の不可欠な特徴として実時間で行うことができる。この
代わりに、歪みレート処理が実時間走査に関係なく後処
理として実行されるように、複素ドップラーI及びQデ
ータ又は複素自己相関データを超音波システムによって
記憶し処理してもよい。更に代替例として、複素ドップ
ラーI及びQデータ又は複素自己相関データを超音波シ
ステム5から取得し、且つ歪みレート処理及びその後の
表示を超音波システムの外で、例えば、外部のPCで、
後処理として実行するようにしてもよい。
ィジタル信号処理装置を備えた回路基板のような専用の
ハードウエア素子によって実行してもよいし、或いは市
販のPCのような汎用コンピュータ又は処理装置でソフ
トウエアによって実行してもよい。また、本発明の様々
な実施形態に従って様々な処理モジュールを組み合わせ
たり又は分離させてもよい。例えば、ドップラー処理モ
ジュール90及び歪みレート処理モジュール100は単
一の処理素子に組み合わせてもよい。
とりわけ、2Dカラー歪みレート画像化において残響及
びその他のノイズ源に起因した非生理的な高い歪みレー
トをフィルタ処理によって除去して、画像品質を改善す
ることが含まれる。
が、様々な変更をなし得ること及び本発明の範囲から逸
脱することなく等価なものと置換しうることが当業者に
は理解されよう。更に、特定の状況又は部材を本発明の
範囲から逸脱することなく本発明の教示に適合させるよ
うに多くの修正を行い得る。従って、本発明は開示した
特定の実施形態に限定されず、特許請求の範囲内の全て
の実施形態を包含するものである。
システムの他の要素に対して示す超音波システムの概略
ブロック図である。
ユーザによって位置決めされたサンプル・ゲート内の組
織セグメントと境を接する2つのサンプル・ボリューム
位置を持つ走査平面を例示する図である。
歪みレート推定値をどのようにバイアスする(偏らせ
る)ことがあるのかを図形及び数式で例示する図であ
る。
の幾つかの可能な実施形態を例示する図である。
Claims (33)
- 【請求項1】 複素歪み相関信号に応答する高歪みレー
ト除去フィルタ処理素子(103)を有する、歪みレー
ト信号を生成する装置であって、前記複素歪み相関信号
は超音波システム(5)によって生成された複素ドップ
ラー信号から導き出されており、前記フィルタ処理素子
は前記歪みレート信号中のノイズを低減するためにフィ
ルタ処理した複素歪み相関信号を生成することを特徴と
する、当該歪みレート信号を生成する装置。 - 【請求項2】 更に、前記複素ドップラー信号に応答し
て、ドップラー・シフトを表す複素自己相関信号を生成
する自己相関処理素子(91)と、 前記複素自己相関信号に応答して、前記複素歪み相関信
号を生成する複素歪み相関処理素子(101)と、 前記フィルタ処理した複素歪み相関信号に応答して、平
均化したフィルタ処理した複素歪み相関信号を生成する
複素平均化処理素子(106)と、 前記平均化したフィルタ処理した複素歪み相関信号に応
答して、前記歪みレート信号を生成する歪みレート変換
処理素子(107)と、を含んでいる請求項1記載の装
置。 - 【請求項3】 前記高歪みレート除去フィルタ処理素子
(103)は前記複素歪み相関信号から位相角を抽出
し、前記位相角を所定の位相角範囲と比較し、前記複素
歪み相関信号の対応する前記位相角が前記所定の位相角
範囲の外側にある場合は前記複素歪み相関信号を複素数
ゼロに設定する、請求項1記載の装置。 - 【請求項4】 前記複素平均化処理素子(106)は前
記フィルタ処理した複素歪み相関信号を空間的に平均化
する、請求項2記載の装置。 - 【請求項5】 前記複素平均化処理素子(106)は前
記フィルタ処理した複素歪み相関信号を時間的に平均化
する、請求項2記載の装置。 - 【請求項6】 フィルタ処理していない歪みレート信号
に応答する高歪みレート除去フィルタ処理素子(10
3)を有する、歪みレート信号を生成する装置であっ
て、前記フィルタ処理していない歪みレート信号は超音
波システム(5)によって生成された複素ドップラー信
号から導き出されており、前記フィルタ処理素子(10
3)は前記歪みレート信号中のノイズを低減するために
フィルタ処理した歪みレート信号を生成することを特徴
とする、当該歪みレート信号を生成する装置。 - 【請求項7】 更に、前記複素ドップラー信号に応答し
て、ドップラー・シフトを表す複素自己相関信号を生成
する自己相関処理素子(91)と、 前記複素自己相関信号に応答して、速度信号を生成する
速度推定処理素子(102)と、 前記速度信号に応答して、フィルタ処理していない歪み
レート信号を生成する実数歪みレート推定素子(10
4)と、 前記フィルタ処理した歪みレート信号に応答して、平均
化したフィルタ処理した歪みレート信号を生成する平均
化処理素子(105)であって、前記平均化したフィル
タ処理した歪みレート信号が前記歪みレート信号であ
る、平均化処理素子(105)と、を含んでいる請求項
6記載の装置。 - 【請求項8】 前記歪みレート信号を生成することが、
前記超音波システム(5)の一体化機能として実時間で
行われる、請求項1または6に記載の装置。 - 【請求項9】 前記歪みレート信号を生成することが、
前記超音波システム(5)の実時間動作に関係なく後処
理機能として行われる、請求項1または6に記載の装
置。 - 【請求項10】 前記高歪みレート除去フィルタ処理素
子(103)は、前記フィルタ処理していない歪みレー
ト信号のいずれかが所定の歪みレート範囲の外側にある
場合、そのフィルタ処理していない歪みレート信号をゼ
ロに設定する、請求項6記載の装置。 - 【請求項11】 前記高歪みレート除去フィルタ処理素
子(103)は、前記フィルタ処理していない歪みレー
ト信号のいずれかが所定の歪みレート範囲の外側にある
場合、そのフィルタ処理していない歪みレート信号を空
間的に囲む小群のフィルタ処理していない歪みレート信
号の関数である値に、そのフィルタ処理していない歪み
レート信号を設定する、請求項6記載の装置。 - 【請求項12】 前記平均化処理素子(105)は前記
フィルタ処理した歪みレート信号を空間的に平均化す
る、請求項7記載の装置。 - 【請求項13】 前記平均化処理素子(105)は前記
フィルタ処理した歪みレート信号を時間的に平均化す
る、請求項7記載の装置。 - 【請求項14】 複素歪み相関信号について高歪みレー
ト除去フィルタ処理(103)を行うステップを有す
る、歪みレート信号を生成する方法であって、前記複素
歪み相関信号は超音波システム(5)によって生成され
た複素ドップラー信号から導き出されており、前記フィ
ルタ処理(103)は前記歪みレート信号中のノイズを
低減するためにフィルタ処理した複素歪み相関信号を生
成することを特徴とする、当該歪みレート信号を生成す
る方法。 - 【請求項15】 更に、前記複素ドップラー信号につい
て自己相関処理(91)を行って、ドップラー・シフト
を表す複素自己相関信号を生成するステップと、 前記複素自己相関信号について複素歪み相関処理(10
1)を行って、前記複素歪み相関信号を生成するステッ
プと、 前記フィルタ処理した複素歪み相関信号について複素平
均化処理(106)を行って、平均化したフィルタ処理
した複素歪み相関信号を生成するステップと、前記平均
化したフィルタ処理した複素歪み相関信号について歪み
レート変換処理(107)を行って、前記歪みレート信
号を生成するステップと、を含んでいる請求項14記載
の方法。 - 【請求項16】 前記高歪みレート除去フィルタ処理
(103)を行うステップは、前記複素歪み相関信号か
ら位相角を抽出するステップと、前記位相角を所定の位
相角範囲と比較するステップと、前記複素歪み相関信号
の対応する前記位相角が前記所定の位相角範囲の外側に
ある場合は前記複素歪み相関信号を複素数ゼロに設定す
るステップとを含んでいる、請求項14記載の方法。 - 【請求項17】 前記複素平均化処理(106)を行う
ステップは、前記フィルタ処理した複素歪み相関信号を
空間的に平均化するステップを含んでいる、請求項15
記載の方法。 - 【請求項18】 前記複素平均化処理(106)を行う
ステップは、前記フィルタ処理した複素歪み相関信号を
時間的に平均化するステップを含んでいる、請求項15
記載の方法。 - 【請求項19】 フィルタ処理していない歪みレート信
号について高歪みレート除去フィルタ処理(103)を
行うステップ有する、歪みレート信号を生成する方法で
あって、前記フィルタ処理していない歪みレート信号は
超音波システム(5)によって生成された複素ドップラ
ー信号から導き出されており、前記フィルタ処理(10
3)は前記歪みレート信号中のノイズを低減するために
フィルタ処理した歪みレート信号を生成することを特徴
とする、当該歪みレート信号を生成する方法。 - 【請求項20】 更に、前記複素ドップラー信号につい
て自己相関処理(91)を行って、ドップラー・シフト
を表す複素自己相関信号を生成するステップと、 前記複素自己相関信号について速度推定処理(102)
を行って、速度信号を生成するステップと、 前記速度信号について実数歪みレート推定(104)を
行って、フィルタ処理していない歪みレート信号を生成
するステップと、 前記フィルタ処理した歪みレート信号について平均化
(105)を行って、平均化したフィルタ処理した歪み
レート信号を生成するステップであって、前記平均化し
たフィルタ処理した歪みレート信号が前記歪みレート信
号である、ステップと、を含んでいる請求項19記載の
方法。 - 【請求項21】 前記歪みレート信号を生成すること
が、前記超音波システム(5)の一体化機能として実時
間で行われる、請求項14または19に記載の方法。 - 【請求項22】 前記歪みレート信号を生成すること
が、前記超音波システム(5)の実時間動作に関係なく
後処理機能として行われる、請求項14または19に記
載の方法。 - 【請求項23】 前記高歪みレート除去フィルタ処理
(103)を行うステップは、前記フィルタ処理してい
ない歪みレート信号のいずれかが所定の歪みレート範囲
の外側にある場合、そのフィルタ処理していない歪みレ
ート信号をゼロに設定するステップを含んでいる、請求
項19記載の方法。 - 【請求項24】 前記高歪みレート除去フィルタ処理
(103)を行うステップは、前記フィルタ処理してい
ない歪みレート信号のいずれかが所定の歪みレート範囲
の外側にある場合、そのフィルタ処理していない歪みレ
ート信号を空間的に囲む小群のフィルタ処理していない
歪みレート信号の関数である値に、そのフィルタ処理し
ていない歪みレート信号を設定するステップを含んでい
る、請求項19記載の方法。 - 【請求項25】 前記平均化処理(105)を行うステ
ップは、前記フィルタ処理した歪みレート信号を空間的
に平均化するステップを含んでいる、請求項20記載の
方法。 - 【請求項26】 前記平均化処理(105)を行うステ
ップは、前記フィルタ処理した歪みレート信号を時間的
に平均化するステップを含んでいる、請求項20記載の
方法。 - 【請求項27】 超音波信号を送受信するトランスデュ
ーサ(20)と、 前記超音波信号を表すデータ・サンプルを導き出すビー
ムフォーマ(60)と、 前記データ・サンプルに応答して複素ドップラー信号を
生成する復調モジュール(85)と、 前記複素ドップラー信号に応答して複素自己相関信号を
生成するドップラー処理モジュール(90)と、 前記複素自己相関信号に応答して歪みレート信号を生成
し、高歪みレート除去フィルタ(103)を用いて、ノ
イズによって惹起される高い歪みレート値に対応する信
号をフィルタ処理して除去する歪みレート処理モジュー
ル(100)と、 前記歪みレート信号から導き出された歪みレート画像フ
レームを作成する表示サブシステム(160)と、を有
する医学的診断用超音波システム(5)。 - 【請求項28】 更に、走査変換した歪みレート・デー
タ値を生成するための走査変換モジュール(120)を
含んでいる請求項27記載の超音波システム(5)。 - 【請求項29】 前記複素ドップラー信号は、画像平面
(140)内のサンプル点(141,142)に対応す
る、ドップラー・パケットの形態の復調されたデータ信
号である、請求項27記載の超音波システム(5)。 - 【請求項30】 前記複素自己相関信号はドップラー・
シフトを表し、且つ画像平面(140)内のサンプル点
(141,142)に対応している、請求項27記載の
超音波システム(5)。 - 【請求項31】 前記歪みレート処理モジュール(10
0)は複素歪み相関信号から位相角を抽出し、前記位相
角を所定の位相角範囲と比較し、前記複素歪み相関信号
の対応する前記位相角が前記所定の位相角範囲の外側に
ある場合に前記複素歪み相関信号を複素数ゼロに設定す
る、請求項27記載の超音波システム(5)。 - 【請求項32】 前記歪みレート処理モジュール(10
0)は、フィルタ処理していない歪みレート信号が前記
所定の歪みレート範囲の外側にある場合に前記フィルタ
処理していない歪みレート信号をゼロに設定する、請求
項27記載の超音波システム(5)。 - 【請求項33】 前記歪みレート処理モジュール(10
0)は、前記フィルタ処理していない歪みレート信号の
いずれかが所定の歪みレート範囲の外側にある場合、そ
のフィルタ処理していない歪みレート信号を空間的に囲
む小群のフィルタ処理していない歪みレート信号の関数
である値に、そのフィルタ処理していない歪みレート信
号を設定する、請求項27記載の超音波システム
(5)。
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2003
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