JP3280672B2 - エネルギー及び速度を示すイメージングモダリティ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、体液の流れ又は組織の運動からの超音波エ
コーから生じる速度及びエネルギー両方の情報を含むイ
メージングモダリティ表示信号に関し、その信号は、エ
ネルギー及び速度情報から得た表示態様により２次元表
示態様に従って表示される。以下の説明では、体液の流
れと組織の運動の速度（即ち、平均速度）の場合のよう
に、“速度”の語は平均速度を示し、“速度”と“平均
速度”の語は交換可能に使用される。

従来の方法 カラードップラーイメージングは10年以上利用されて
きている。従来のカラードップラーモダリティについて
以下に簡単に述べる。

I.カラードップラー速度イメージング これは最も一般的なカラードップラーイメージングモ
ードであり、受信されたドップラー信号の速度成分のみ
が表示される。図1Aは、流れの速度及び方向を示すのに
使用される典型的なカラーマップである。図1Aの上部及
び下部のカラーバーは、色のインテンシティと色相の変
化により構成され、異なる速度の流れ成分を表示する。
上部及び下部のバーは、順方向及び逆方向の流れを区別
するために異なる色の組み合わせから構成される。無色
のベースラインが常に含められ、超音波システムによる
方向性流れの検出が信頼できない最低速度の流れ状態の
表示を禁止し、又は、定常性クラッタ信号を除去する。

II.カラードップラー速度及び変動イメージング このイメージングモードでは、受信ドップラー信号の
変動及び速度成分が推定される。カラードップラー速度
及び変動イメージングのためのカラーマップは図1Aに示
すものと類似するが、カラーマップの上部及び下部の右
隅が流れの変動を表示するために使用され、流れの速度
がカラーマップの他の部分を使用して色分けされる点が
異なる。流れの乱流は常に高い流れ速度及び変動により
特徴付けられるので、このモードは乱流ドップラー流れ
を表示するために特に有用である。

III.カラードップラーエネルギーイメージング カラードップラーエネルギーイメージングは、近年は
潅流イメージングのための重要なカラードップラーモー
ドとして認識されている。このモードでは、受信ドップ
ラー信号のエネルギー（又は平方係数）成分のみが表示
される。ドップラー信号の回転位相がその速度及び変動
成分の推定のために使用されるが、その信号の平方係数
は信号エネルギー又はパワーの計算のために使用され
る。信号対雑音比（SNR）が低い場合は特に位相検出は
平方係数検出に比べて精度が劣るので、同一のドップラ
ーシステムは、速度及び変動イメージングに比べて、エ
ネルギーイメージングにおいてより高い感度を提供す
る。従って、カラードップラーエネルギーイメージング
は、潅流信号が通常弱く、ノイズにより隠され易い潅流
イメージングのための最有力モードとなっている。図1B
はエネルギーイメージングのための典型的なカラーマッ
プであり、そこではエネルギー成分のみが色分けされて
いる。

IV.カラードップラーエネルギー及び速度イメージング 医療用超音波イメージングの初期においては、人々は
エネルギーと速度との結合イメージングモードの試みを
行ったが成功しなかった。この従来の係合モードでは、
典型的にカラーマップの上部及び下部の右隅がエネルギ
ーの表示に使用され、流れ速度がカラーマップの他の部
分を使用して色分けされていた。このモードは、高エネ
ルギーレベルのみが表示され、低エネルギーレベル（潅
流信号）は色分けされないので、潅流イメージングには
不適である。このモードは初期のカラードップラーイメ
ージングシステムにおいて使用できたが、臨床上のユー
ザには採用されず、それ以来すべてでは無いにしても殆
どの現在のカラードップラーシステムからは排除されて
きた。

上述の従来方法の欠点 この開示の臨床上の目標は、組織の潅流のイメージン
グが可能であり、同時に流れの速度及び変動を提供する
カラードップラーイメージングモードを提供することで
ある。上述の議論から、カラードップラー速度イメージ
ング及び速度／変動イメージングのいずれも組織の潅流
イメージングに必要な所望の感度を提供することはでき
ない。同様に、上述した従来におけるカラードップラー
エネルギー及び速度イメージングモードは、潅流イメー
ジングには不適当である。

カラードップラーエネルギーイメージングは所望の感
度を提供するが、それは流れの方向及び速度を区別する
ことはできない。例えば、肝硬変の診断においては、組
織内の肝臓の潅流と大血管中の流れの方向とを同時に観
察できることは臨床上重要である。

この点から、従来の方法はいずれも、完全に満足でき
るものではなかった。従って、改善された情報表示能力
を有する、新規かつ改善されたイメージングモダリティ
を提供することが望まれる。

発明の概要 本出願では“速度”という語を使用するが、ここで処
理される“速度”の量はドップラー周波数シフトから生
じるものであり、平均ドップラー周波数又は波長の推定
値は、周知のドップラー等式により平均速度推定値に変
換されることが理解される： Ｖ＝ｆ_Ｄ＊c/2f_０＊ cosθ ここで、f_Dはドップラー周波数シフトであり、ｃは音速
であり、f₀は送信周波数であり、θはドップラー角度、
又は超音波ビーム又は流れの方向により範囲を定められ
た角度である。従って、本出願において“平均速度”に
ついて言及するときはいつでも、その代りに“平均周波
数”又は“平均波長”を使用することができることが理
解され、そのような変形も本発明の視野の範囲内であ
る。簡単のため、本出願中の、信号の“平均速度関連パ
ラメータ”の語は、信号の“平均速度”、“平均周波
数”及び／又は“平均波長”を意味する。同様に、ドッ
プラー情報のエネルギー又は時間シフト信号を処理する
代りに、そのような信号のパワー又は振幅を処理するこ
とができ、その場合、パワーはそのような信号の単位時
間当たりのエネルギーであり、振幅はパワーの平方根に
比例する。簡単のため、本出願中の、信号の“エネルギ
ー関連パラメータ”の語は、信号の“エネルギー”及び
／又は“パワー”及び／又は“振幅”を意味し、引用し
た最後の３つの語は交換可能に使用される。

本出願の発明は、多くの信号が供給されるシステムに
関連し、その信号は体液の流れ又は組織の運動の速度及
びエネルギーを含む情報を含む。体液の流れ又は組織の
運動の速度及びエネルギー情報は表示態様に符号化さ
れ、その表示態様は表示媒体上に表示される。そのシス
テムは符号化方式に従って信号の速度及びエネルギー情
報を表示されるべき表示態様に符号化するサブシステム
を有する。従って、信号の獲得及び表示態様の表示を含
む全体システムに着目して本発明の観点が以下に説明さ
れる時はいつでも、本発明の他の観点はサブシステムの
符号化方式に向けられる。好適な実施形態では、表示さ
れるべき表示態様は信号の関数として選択された色であ
る。

本発明の一つの観点は、以下の工程を有する情報表示
方法に向けられる。体液の流れ又は組織の運動の平均速
度及びエネルギー情報を含む複数の信号が供給される。
２変数の、２次元表示態様空間に境界が設けられ、その
変数は平均速度関連パラメータ及びエネルギー関連パラ
メータである。平均速度関連パラメータの大きさ及びエ
ネルギー関連パラメータの各々は、空間内の原点を規定
する点において、前記複数の信号についての最小値を有
する。境界は、空間を第１及び第２の領域に分割し、第
１の領域は原点を含む。各信号について、表示態様が取
得され、その表示態様は、そのような信号中のエネルギ
ー関連パラメータ及び平均速度関連パラメータが第１領
域内の点に対応する時には、エネルギー関連パラメータ
のみの関数である。そうして取得された表示態様は、そ
の後表示媒体上に表示される。本発明の他の観点は、直
前に述べたように、境界の設定及び表示態様の取得を含
むサブシステムに向けられる。

本発明の他の観点は、以下の工程を有する情報表示方
法に向けられている。第１工程は、体液の流れ又は組織
の運動の平均速度及びエネルギーを含む情報を含む複数
の信号を供給する。２変数の、２次元表示態様空間に境
界が設けられ、その変数は、平均速度関連パラメータ及
びエネルギー関連パラメータである。境界は、信号の情
報の平均速度関連パラメータ及びエネルギー関連パラメ
ータのしきい値のペアを含む。境界は、エネルギー関連
パラメータ又は平均速度関連パラメータの単一値関数で
ある。各信号中の平均速度関連パラメータ及びエネルギ
ー関連パラメータは、前記境界のしきい値と比較され
る。各信号について境界が平均速度関連パラメータの単
一値である場合、その信号中のエネルギー関連パラメー
タが、その信号中の情報と同一の平均速度関連パラメー
タを有するしきい値のペアのエネルギー関連パラメータ
より低い時、エネルギー関連パラメータのみの関数であ
る表示態様が選択される。境界がエネルギー関連パラメ
ータの単一値関数である場合、その信号の平均速度関連
パラメータの大きさが、その信号と同一のエネルギー関
連パラメータを有するしきい値のペアの平均速度関連パ
ラメータの大きさより小さい時、エネルギー関連パラメ
ータのみの関数である表示態様が選択される。本発明の
他の観点は、直前に記載された比較及び選択工程が実行
されるサブシステムに向けられる。

本発明の他の一つの観点は、以下の工程を有する情報
表示方法に向けられる。体液の流れ又は組織の運動の平
均速度及びエネルギーを含む情報を含む複数の信号が供
給される。２変数の、２次元表示態様空間が設けられ、
その変数は平均速度関連パラメータ及びエネルギー関連
パラメータである。平均速度関連パラメータの大きさ及
びエネルギー関連パラメータの各々は、前記複数の信号
についての最小値を、空間の原点を規定する点において
有する。各信号について、その信号中の情報のエネルギ
ー関連パラメータ及び平均速度関連パラメータが原点を
含む領域中の点に対応する場合、その信号中の情報のエ
ネルギー関連パラメータ及び平均速度関連パラメータの
両方の関数である表示態様が選択される。選択された表
示態様はそれから表示媒体上に表示される。本発明の他
の一つの観点は、直前に記載された、空間を設ける工程
及び選択する工程を実行するサブシステムに向けられ
る。

本発明の更に他の一つの観点は、以下の工程を有する
情報表示方法に向けられる。体液の流れ又は組織の運動
の平均速度及エネルギーを含む情報を含む複数の信号が
供給される。２変数の、２次元表示態様空間が設けら
れ、その変数は平均速度関連パラメータ及びエネルギー
関連パラメータである。前記複数の信号について、平均
速度関連パラメータの大きさは所定範囲の値を有し、エ
ネルギー関連パラメータはダイナミックレンジを有す
る。各信号について、その信号中の情報のエネルギー関
連及び平均速度関連パラメータが前記所定の範囲及び前
記ダイナミックレンジの下半分の領域内にある場合、そ
の信号中の情報のエネルギー関連パラメータと平均速度
関連パラメータの両方の関数である表示態様が選択され
る。選択された表示態様は、それから表示媒体上に表示
される。本発明の他のつ一の観点は、直前に記載した、
空間を設ける工程と選択する工程を含むサブシステムに
向けられる。

本発明の更に他の一つの観点は、以下の工程を有する
情報表示方法に向けられる。体液の流れ又は組織の運動
の平均速度及びエネルギーを含む情報を含む複数の信号
が提供される。複数の信号は、平均速度関連パラメータ
について所定の範囲の値を有し、エネルギー関連パラメ
ータについて所定のダイナミックレンジ値を有する。マ
ップ化関数に従って２次元表示態様空間に、各信号の情
報の平均速度関連パラメータ及びエネルギー関連パラメ
ータをマップ化することにより、信号を示すために表示
態様が選択され、前記マップ化関数は実質的に連続であ
る。選択された表示態様は、それから表示媒体上に表示
される。本発明の他の態様は、直前に記載された、２変
数の、２次元表示空間を設ける工程と、選択する工程と
を含むサブシステムに向けられる。

本発明の更に他の一つの観点は、以下の工程を有する
情報表示方法に向けられる。体液の流れ又は組織の運動
の平均速度及びエネルギーを含む情報を含む複数の信号
が供給される。２変数の、２次元色空間が設けられ、そ
の変数は平均速度関連パラメータ及びエネルギー関連パ
ラメータである。各信号について、その色の輝度を、前
記色空間内のその信号中の情報の平均速度関連パラメー
タの大きさ及び／又はエネルギー関連パラメータの関数
として示すことにより色が選択される。その色は、それ
から表示媒体上に表示される。本発明の更に他の一つの
観点は、直前に記載した、空間を設ける工程及び選択す
る工程を実行するサブシステムに向けられる。

本発明の更に他の一つの観点は、体液の流れ又は組織
の運動の平均速度及びエネルギー情報を含む複数の信号
を表示する色を識別する方法に向けられ、その方法は以
下の工程を有する。第１の工程は、前記信号の１次元平
均速度関連パラメータYUVマップ及び１次元エネルギー
関連パラメータYUVマップをYUV空間内の色に形成する。
それから、２次元の平均速度関連パラメータ及びエネル
ギー関連パラメータのYUVマップが、前記平均速度関連
パラメータ及びエネルギー関連パラメータのマップから
構成され、前記信号を表示するための色を識別する。

本発明の更に他の一つの観点は、以下の工程を有する
情報表示方法に向けられる。体液の流れ又は組織の運動
の平均速度及びエネルギーの情報を含む信号が提供され
る。各信号の平均速度関連パラメータ及びエネルギー関
連パラメータを、２変数、２次元の色空間上にマップ化
することにより信号を示す色を選択する。２つの変数
は、平均速度関連パラメータ及びエネルギー関連パラメ
ータである。マップ化は関数に従って行われ、その関数
では、信号中の情報のエネルギー関連パラメータ及び／
又は平均速度関連パラメータの大きさに伴い、色の輝度
が単調増加する。色はそれから表示媒体上に表示され
る。本発明のさらに他の一つの観点は、直前に記載した
種類の単調増加関数を提供する工程、及び、直前に記載
した選択する工程を含むサブシステムに向けられる。

本発明のさらに他の一つの観点は、以下の工程を有す
る情報表示方法に向けられる。体液の流れ又は組織の運
動の平均速度及びエネルギーの情報を含む信号が提供さ
れる。２変数、２次元表示態様空間に各信号の平均速度
関連パラメータ及びエネルギー関連パラメータ情報をマ
ップ化することにより、信号を表示するように表示態様
が選択され、２つの変数は、平均速度関連パラメータ及
びエネルギー関連パラメータである。マップ化は、表示
態様が平均速度関連パラメータ及びエネルギー関連パラ
メータの関数となるような関数に従って行われる。選択
工程は、エネルギー関連パラメータ情報に対する選択さ
れた表示態様の依存度が、選択された表示態様の平均速
度関連パラメータに対する依存度と比較して増減するよ
うに関数を変更する工程を含む。表示態様は、それから
表示媒体上に表示される。本発明の他の態様は、直前に
記載されたマップ化及び変更工程が実行されるサブシス
テムに向けられる。

本発明の更に他の一つの観点は、情報表示装置に向け
られ、その装置は、体液の流れ又は組織の運動の平均速
度関連パラメータ、速度の変動、及びエネルギー関連パ
ラメータの３つの量のうち少なくとも２つの情報を含む
信号から表示態様を取得するための関数を記憶する手段
を有する。その装置は更に、ユーザの入力に応答して、
表示態様の一方の量に対する依存度が、表示態様の他方
の量に対する依存度と比較して増減するように関数を変
更する手段と、表示態様を表示する表示媒体と、を有す
る。本発明のさらに他の一つの観点は、直前に記載され
た記憶手段及び変更手段を有する前記装置のサブシステ
ムに向けられる。

本発明の更に他の一つの観点は、 情報表示方法に向けられ、その方法は、体液の流れ又は
組織の運動の平均速度関連パラメータ、速度の変動、及
びエネルギー関連パラメータの３つの量のうち少なくと
も２つの情報を含む信号から表示態様を取得するための
関数を記憶する工程を有する。その方法は更に、ユーザ
の入力に応答して、表示態様の一方の量に対する依存度
が、表示態様の他方の量に対する依存度と比較して増減
するように関数を変更する工程と、表示媒体上に表示態
様を表示する工程と、を有する。本発明のさらに他の一
つの観点は、直前に記載された記憶工程及び変更工程を
有するサブシステムに向けられる。

本発明の更に他の一つの観点は、情報表示方法に向け
られ、その方法は、体液の流れ又は組織の運動の平均速
度及びエネルギーを含む情報を含む複数の信号を供給
し、表示態様を、平均速度関連パラメータ及びエネルギ
ー関連パラメータについて値のペアにマップ化するため
の複数の表示態様マップを提供する。そのマップは、し
きい値モード関数を採用する少なくとも一つのマップ
と、混合モード関数を採用する少なくとも一つのマップ
と、を含む。第１のマップが選択され、選択されたマッ
プを使用する表示態様の第１のセットが信号について選
択され、表示態様の第１のセットが表示媒体上に表示さ
れる。本発明の他の一つの観点は、直前に記載された方
法のサブシステムに向けられる。そのサブシステムは、
表示態様を、平均速度関連パラメータ及びエネルギー関
連パラメータについて値のペアにマップ化するための複
数の表示態様マップを提供する。そのマップは、しきい
値モード関数を採用する少なくとも一つのマップと、混
合モード関数を採用する少なくとも一つのマップと、を
含む。その方法は、更にマップを記憶媒体に記憶する工
程を含む。

図面の簡単な説明 図1Aは、従来の超音波システムにおいて使用され、流
れの速度及び方向を示す典型的なカラーマップ（即ち、
カラー輪郭マップ）である。

図1Bは、エネルギー成分のみがカラー符号化されるエ
ネルギーイメージングのための従来の超音波システムに
おいて使用される典型的なカラーマップである。

図２は、本発明を説明するのに有効なカラードップラ
ーイメージングシステムのブロック図である。

図3A−3Dは、本発明のしきい値モードを示すカラーマ
ップであり、本発明の一つの実施形態を示し、しきい値
は２つの直線で構成される境界に従って決定される。

図3Eは、図3Bのカラーマップの一部であり、しきい値
モードカラーマップにおいて使用されるフィルタリング
及び平均化関数を示す。

図4A、4Bは、本発明のしきい値モードを示すカラーマ
ップであり、本発明の他の一つの実施形態を示し、境界
は速度又はエネルギーの両方ではなくいずれか一方の単
一値関数である曲線を含む。

図5A−5Eは、異なるバランス設定におけるしきい値モ
ード中の境界の異なる位置を示すカラーマップであり、
しきい値モードにおいてユーザがエネルギーに対する依
存度と比べて速度に対する依存度を強調することを可能
とする。

図6A−6Cは、それぞれ図5C、5B、5Dと同様のタイプの
カラーマップである。図6A−6Cはデカルト座標系のカラ
ーマップである。

図7A−7Cは、それぞれ図6A−6Cのカラーマップから等
角写像により取得した極座標系のカラーマップである。

図8A−8Cは、本発明の混合モードの観点を示すデカル
ト座標系の３つのカラーマップであり、ユーザは３つの
異なるバランス設定が可能であり、色は、エネルギーと
速度の大きさとの重み付け積関数として選択される。

図9A−9Cは、ユーザによる３つの異なるバランス設定
における本発明の他の実施形態の混合モードを示すデカ
ルト座標系のカラーマップであり、色は、エネルギー及
び速度の大きさの楕円関数として選択される。

図10は、ユーザによるバランス設定における本発明の
更に他の実施形態の混合モードを示すデカルト座標系の
カラーマップであり、色は、エネルギー及び速度の大き
さの線形関数として選択される。

図11A、11Bは、混合モードのカラーマップであり、本
発明のより一般的なコンセプトを示す。

図12A−12Cは、それぞれ図8A−8Cの等角写像により得
た極座標系のカラーマップである。

図13A−13Cは、それぞれ図9A−9Cの等角写像により得
た極座標系のカラーマップである。

図14Bは、図10の等角写像により得た極座標系のカラ
ーマップである。図14A、14Cは、図14Bのバランス設定
を変更して得た極座標系のカラーマップである。

図15は、図２のカラーエンコーダのブロック図であ
り、本発明の好適な実施形態を示す。

説明の便宜上、本出願では、同一の構成部分、態様、
線及び点は同一の参照符号により識別される。

好適な実施形態の詳細な説明 図２は、本発明を説明するのに有用なカラードップラ
ーイメージングシステム20のブロック図である。システ
ム20は送信器22を有し、その送信器22はコントローラ26
の制御下でトランスデューサ24を励起する。トランスデ
ューサ24は、走査プレーン28内の身体（図示せず）へ超
音波バーストを伝播させる。トランスデューサ24は、走
査プレーン内の異なる走査線に沿って超音波バーストを
伝播させて身体中の興味のある領域を走査し、カラード
ップラーイメージングのための信号を提供するように構
成することができる。この代わりに、トランスデューサ
24は、Ｍモードとして知られるモードの単一の走査線に
沿って超音波バーストを伝播させることもできる。いず
れの場合も、トランスデューサ24は超音波バーストに応
答する身体からのエコーを検出し、エコーを出す信号が
受信器30により処理され、プロセッサ32によりベースバ
ンドまでダウンシフトされてフィルタされ、それからA/
D変換器34によりデジタル化される。デジタル化された
信号はそれから自動相関器36により自動相関付けされ、
それからパーシステンス（持続性）アキュームレータ38
により時間的及び／又は空間的に持続される。体液の流
れ又は身体内の組織の運動の平均速度関連パラメータ、
速度変動又はエネルギーは、計算器40により、持続され
た信号から計算される。これらの３つの体液の流れ又は
組織の運動のパラメータは、その後カラーエンコーダ42
により、赤、緑及び青の画素値などのカラー信号に符号
化される。これらの値は、カラースキャンコンバータ44
により、ラスターフォーマットにスキャンコンバートさ
れ、その後カラーモニタ46上に表示される。

本発明は、平均速度、速度変動及びエネルギー情報
を、カラーモニタ46に表示するためのカラー信号に符号
化するカラーエンコーダ内のシステムに向けられてい
る。当業者には周知のように、体液の流れ速度及び組織
の運動は、受信器30により受信される信号内のドップラ
ー周波数シフト情報と比例関係にある。従って、代替的
手法は、平均ドップラー周波数シフト情報をカラー符号
化することであり、それは平均速度情報をカラー符号化
することと等価である。その場合、計算器40は、平均速
度情報の代わりに、平均ドップラー周波数（又は波長）
シフト情報を計算するように適合される。平均ドップラ
ー周波数シフト情報のカラー符号化工程は、平均速度情
報のカラー符号化と全く同一であるので、本明細書及び
請求の範囲において平均速度のカラー符号化が関連する
限りにおいて、平均ドップラー周波数（波長）シフトの
カラー符号化も同様に本願に含まれ、平均速度のカラー
符号化と代替可能であることが理解される。

この点に至るまでの記述において、平均速度、変動及
び速度及びエネルギー情報は、図２を参照して記述され
たドップラー情報信号から得られる。体液の流れ又は組
織の運動の平均速度及びエネルギーは、ドップラー情報
の代わりに、時間シフト情報を使用して得ることもで
き、これは米国特許No.4,928,698号、及び、Bonnefous
等による「相互相関によるパルス−ドップラー超音波と
血流速度推定の時間領域定式化」、超音波イメージング
Ｂ、73−85（1986）、に記載されている。この記事及び
文献は、血液の流れ及び器官の運動に関する速度及びエ
ネルギーを得るために時間シフト情報を使用するシステ
ムを記載する。そのような計画を実施するためのシステ
ムは、ベースバンドプロセッサを省略するなど、図２の
簡単な変形により到達することができ、その結果受信器
30により受信されたエコーは図２のようにベースバンド
にダウンシフトされず、A/D変換器34により単にデジタ
ルサンプルに変換される。自動相関付けを行う代わり
に、デジタルサンプルを相互相関器により相互相関付け
し、その出力に、身体内の体液の流れ又は組織の運動の
エネルギー及び平均速度を提供する。その後、カラーエ
ンコーダ42はエネルギー及び平均速度についてカラー符
号化を施し、モニタ46上に表示するカラー信号を提供す
る。このように、本発明のデータ取得部は、時間シフト
情報及びドップラー情報のエコー処理を含む。

しきい値モード 本発明の、しきい値モードの態様について、図3Aを参
照して説明する。図3A及び他の図のカラーバーの異なる
陰影付けは、各点のエネルギー値及び速度値に対応する
カラーバー内の点において選択された色の異なる輝度及
び色相を示し、図1A及び1Bに示す従来の方式と同様であ
る。

図3Aに示すように、２変数の２次元色空間52内に境界
50が設けられ、その２変数はエネルギー及び平均速度で
ある。マップ化関数に従って色が選択され、その関数
は、色をエネルギー及び平均速度のペアに関係付ける。
正の平均速度は、負の平均速度と分けて表示される。境
界50は、点（e1、v1）から点（e2、v2）への第１の直線
と、点（e2、v2）から点（e3、v3）への第２の直線と、
により構成される。よって、領域50は、色空間52を２つ
の領域、即ち、第１領域54と第２領域56に分割する。領
域54は、空間52内で速度及びエネルギーの大きさのが共
に最小である点を含んでおり、この点で領域56と区別さ
れる。その点は60にあり、空間52の原点を規定する。領
域54は、エネルギーが最小である点60を含むという事実
によって特徴付けられるので、領域54は、低いエネルギ
ーの体液の流れ又は組織の運動を示す情報を含む信号の
符号化のための色空間の部分を含む。従って、図3Aのカ
ラーマップは、潅流イメージングに特に有効である。信
号対雑音比が低い潅流イメージングにおいては、ドップ
ラー信号の平均速度及び変動成分の推定は、信号エネル
ギーの推定程正確ではない。潅流信号は常に弱く、雑音
により隠され易いので、潅流信号を、その速度情報内容
の関数ではなく、そのエネルギー情報内容の関数として
カラー符号化することは特に有効である。

領域56では、ドップラー又は時間シフト信号は、高エ
ネルギーの体液の流れ又は組織の運動と、低エネルギー
だが高速な体液の流れ又は組織の運動とのうちのいずれ
かを示す。その場合、臨床医はドップラー信号内の位相
情報をより信頼し、それゆえドップラー信号の速度情報
内容を信頼する。従って、エンコーダ42への信号の平均
速度及びエネルギーが領域56内にある場合、その信号
は、そのエネルギー情報内容ではなく、速度情報内容を
使用してカラー符号化される。これにより、カラーモニ
タ46上の実際の表示において、体液の流れ又は組織の運
動の動的に変化する速度特性を保存することができる。

カラーエンコーダ42がカラーマップ52に基づいて色を
取り出すと、エンコーダ出力に現れるその色を示す信号
（“色信号”）はコンバータ44へ送られ、その信号がラ
スターフォーマットにスキャンコンバートされ、モニタ
46上に表示される。

エンコーダ42は、以下のように構成されるルックアッ
プテーブルとして実施することができる。まず、存在し
うる速度の所定の範囲、及びエネルギーのダイナミック
レンジを決定し、これによりカラーマップ52の２つの軸
のスケール及び値を決定する。次に、図3Aに示すよう
に、マップ52内の出力色を、マップ52内の平均速度及び
エネルギーの入力値と対応させて、テーブルを構成す
る。そのテーブルは、エンコーダ42内のPROMなどのメモ
リに記憶される。そして、エンコーダ42に信号の平均速
度及びエネルギーが入力されると、エンコーダ42内のル
ックアップテーブルがマップ52に従って対応する色を供
給する。ルックアップテーブルの設計及びその動作は従
来技術の当業者に既知であり、ここでは説明しない。図
3Aに示すように、エネルギー及び／又は速度の大きさが
増加すると、符号化方式は輝度及び／又は色差における
変化と関連する。マップ52内の陰影の変化は、輝度及び
／又は色相の変化を示す。図３及び、陰影付きのバー又
は輪郭を有する本願の他の図において、同一の陰影を有
するバー又は輪郭は同一の輝度又は色相を有する。原点
60は平均速度の所定範囲の最小値及びエネルギーのダイ
ナミックレンジの最小値に位置する。

図3Aに示すように、組織の運動又は体液の流れの方向
は、例えば、正の速度は赤で示し、負の速度は青で示す
というように異なる色により示すことができる。このよ
うに、低エネルギーの潅流信号及び流れ方向を同時に観
察することができ、例えば肝硬変の診察に有益である。
領域54について第３の色を使用することができる。流れ
の方向が重要でない場合には、正負の速度を同一の色で
符号化することが望ましく、それによりモニタ46に表示
されるイメージは、異なる流れ方向を符号化するための
異なる２色間の不要なコントラストによりクラッタが生
じることが少なくなる。

図3Bは図3Aのマップ52と基本的に同一のカラーマップ
52'を示し、そのマップ52'では第１及び第２の領域54、
56に加えて、境界を含む第３の領域62を有する。第３の
領域は遷移領域であり、その領域ではフィルタリングを
行い、モニタ46上の実際の表示において色の滑らかな遷
移を可能とする。これは図3B及び3Eを参照してより明確
に示され、図3Eは図3Bのカラーマップの拡大部を示す。
図3Eに示すように、第３の領域62内のあらゆる点につい
て、その点の色は単純化された３×３の２次元フィルタ
により生成され（即ち、３×３平方の４つの角の点が省
略され又はそれらの対応する４個の係数が零に設定され
る）、そのフィルタはその点及び４個の周囲画素のため
の色画素値の平均を計算するための５個の非零係数を有
する。例えば、図3Eの点64について、点64の色は、その
点の色値及び４個の周囲点66の色値の単純平均又は重み
付け平均を、以下の式で計算することにより得られる。

R′(e,v)=(1-2Ce)(1-2Cv)R(e,v)+Ce(1-2Cv)[R(e-Δe,v)+R(e+Δe,v)] +Cv(1-2Ce)[R(e,v-Δv)+R(e,v+Δv)]; G′(e,v)=(1-2Ce)(1-2Cv)G(e,v)+Ce(1-2Cv)[G(e-Δe,v)+G(e+Δe,v)] +Cv(1-2Ce)[G(e,v-Δv)+G(e,v+Δv)]; B′(e,v)=(1-2Ce)(1-2Cv)B(e,v)+Ce(1-2Cv)[B(e-Δe,v)+B(e+Δe,v)] +Cv(1-2Ce)[B(e,v-Δv)+B(e,v+Δv)]; ここで、ｅはエネルギー、Δｅはエネルギーの増分、 ｖは速度、Δｖは速度の増分、 Ce、Cvはフィルタ定数で使用される量、 R,G、Ｂはスムージング前の赤、緑、青の値、 R'、G'、B'は、単純化された３×３フィルタによるス
ムージング後の赤、緑、青の値である。

遷移領域62を生成するために、図3Aの50の如き第１し
きい値曲線が規定される。次に、図3Aを参照して説明し
た上記の方法で、領域54及び56のための現在のルックア
ップテーブルが生成される。遷移領域62は“等幅”方式
により規定され、それによりしきい値曲線又は境界50は
遷移領域62の中央となる。それから、赤、緑、青の遷移
領域内の全ての点について２次元スムージング処理が実
行される。２次元スムージングを実行する単純な方法
は、上述の単純化された３×３のカーネル又はフィルタ
を使用することである。

図3Cは、他のカラーマップ52"を示し、そのマップ52"
は、超音波システムが方向性流れ検出において信頼性の
低い低速度流れ状態の表示を禁止し、又は定常性クラッ
タ信号を除去するために色が示されていないベースライ
ンを含む点で図3Aのマップと異なる。図3Dは図3Aのもの
と類似のカラーマップ52'''であり、それは、図3Aのよ
うにエンコーダ42への信号の速度情報内容のみの関数と
して色を選択することの代りに、領域57'内では信号内
の平均速度又はエネルギー情報の両方の関数である色が
選択される点を除いて図3Aのものと同様である。図3C及
び3Dのカラーマップ52"及び52'''は２つの異なるルック
アップテーブルを要することは明らかであり、そのルッ
クアップテーブルのそれぞれは図3Aを参照して説明した
のと同様の方法で構成される。図3A、3B、3C、3Dのそれ
ぞれにベースラインを含めることができ、混合モードカ
ラーマップを含む、以下に説明するいずれのカラーマッ
プにもベースラインを含めることができる。そのような
マップの全てにベースライン領域を実施するためには、
エネルギー及び平均速度情報がカラーマップのベースラ
イン領域内の点に対応する個々の信号について、空白色
又は表示態様インジケータを、ルックアップテーブル内
に記憶する。ベースラインを有するカラーマップは、心
臓学上の応用について特に有効である。

図3A−3Dにおいて、境界は直線により構成される。し
かし、本発明においてはこのことは必ずしも要求され
ず、境界は図4A、4Bに示すような奇形とすることもでき
る。図4Aでは、境界80はエネルギーの単一値関数である
が、速度の多値関数である。図3A−3Dの境界と同様に境
界80はしきい値のペアのセットにより構成され、個々の
ペアはエネルギーのしきい値と、平均速度の大きさのし
きい値とを有する。カラーマップ82を実行するルックア
ップテーブルを含むエンコーダ42への個々の入力信号に
ついて、その信号のエネルギー（ｅ）及び速度情報は、
境界80のしきい値のペアと対応付けられ、その信号内の
情報のそれと同一エネルギーｅを有するしきい値の２つ
のペア（84、86）を見い出す。それから、エンコーダ42
は、その信号内の情報の平均速度の大きさを、同一のエ
ネルギー値を有する２値のしきい値のペア84、86と比較
する。そのような入力信号中の情報の平均速度の大きさ
が、領域56"内の点88及び90のような、しきい値のペア8
4、86中のそれらより大きいなら、その信号中の情報の
速度のみの関数として色が選択される。領域54"中の点9
2のように、その逆が成立するならば、その信号中の情
報のエネルギーのみの関数として色が選択される。

図4Bにおいて、境界100は、速度の単一値の関数であ
る。よって、体液の流れ又は組織の運動の速度の大きさ
がｖであるという情報を含む入力信号については、境界
100上のしきい値のペアは、同一の速度しきい値ｖを有
する点104に位置する。もし、エンコーダ42への入力信
号中の情報のエネルギーが、点106のように、点104にお
けるしきい値のエネルギーよりも大きいなら、入力信号
は領域56'''に属し、その信号中の情報の速度のみの関
数として色が選択される。点108のように、その逆が成
立するなら、その信号中の情報のエネルギーの関数のみ
として色が選択される。

また、実際、好適な実施形態においては、上述の比較
及び選択工程は、カラーマップ82、102の上述の関数を
実現するルックアップテーブルを構成することにより実
行され、それにより、色の計算を行う必要がない。他の
実施は、境界のしきい値のペアを記憶するメモリと、信
号としきい値のペアとの比較を行い、かつ、比較結果に
応じて色の選択を行うプロセッサ又はコントローラと、
を使用する。

上記の説明から、境界の形状に拘わらず、また、境界
がエネルギー及び／又は速度の単一値関数であるか否か
に拘わらず、しきい値モードの一般的な概念として、境
界は２次元空間を２つのの領域、即ち、速度及びエネル
ギーの大きさが最小である原点を含む第１の領域と、第
２の領域と、に分割するために設けられることな明らか
である。エンコーダ42への入力信号の平均速度及びエネ
ルギー情報の大きさが第１の領域に属するなら、その信
号のエネルギー情報のみが色の選択において考慮され、
第２領域に属する信号のための色選択は上述のように変
化し、これはルックアップテーブル中に実行される。一
方、２つの領域及び原点を参照して２つの領域を定義す
る代りに、図4A、4Bを参照して既に説明された方法を使
用する符号化方式を定式化することもできる。境界がエ
ネルギー又は速度のいずれかの単一値関数である場合、
図4A、4Bを参照して説明した手順を実行して信号を符号
化することができる。そのような全ての方式は、低エネ
ルギー潅流信号のイメージング時に臨床医に上記の利益
を提供する。

図5A−5Eは、しきい値モードに適用されるバランス概
念を示す５色マップである。特定の臨床状況では、エン
コーダ42への入力信号のエネルギー内容と比較して、速
度内容は異なる情報を現わす。そのような場合、入力信
号の速度内容に対する色選択の依存度を、該信号のエネ
ルギー内容に対する色選択の依存度と比べて増加させ、
それによりエネルギー内容に対する依存度を減少させる
ことが望ましい。しきい値モードでは、単に境界を移動
することによりこれを実現することができる。よって、
従来から使用されているのと同様のカラードップラー速
度マップである図5Aにおいて、色選択のために速度情報
のみが使用され、エネルギー情報は全く使用されない。
図5Bでは、エネルギー情報のみを使用するカラー符号化
が非常に低いエネルギーを示す信号についてのみ使用さ
れ、他方、エネルギーのダイナミックレンジ及び速度の
所定の範囲の大部分をカバーする殆どのカラーマップに
ついては、入力信号中の速度情報のみがカラー符号化の
ために使用される。図5C（図3Aと同様）では、境界50は
カラーマップ52をほぼ等しい面積の２つの領域54、56に
分割し、入力信号のエネルギー情報と速度情報の内容の
ほぼ等しい強調（emphasis）と等価である。

図5Dでは、エネルギーのダイナミックレンジ及び速度
の範囲の殆どについて、エンコーダへの入力信号を符号
化するためにエネルギー情報のみが使用される。図5Eで
は、入力信号中の速度情報は無視され、従来のカラード
ップラーエネルギーイメージングと同様にエネルギー情
報のみが使用される。よって、図5A−5Eのカラーマップ
を実施するために、５個の異なるルックアップテーブル
を設けることができる。５個の異なるバランス値のうち
の一つを選択することにより、臨床医は５個の図のいず
れか一つに対応するルックアップテーブルを選択するこ
とができる。バランスのデフォルト設定は零とすること
ができ、図5Cの速度及びエネルギー情報にほぼ等しい強
調をもたらす。従って、バランス値−２、−１、０、
１、２は、単にユーザにより制御されるパラメータの異
なる５つの値である。５つのｂの値のうちの一つを選択
することによりユーザは５つのルックアップテーブルの
うちのいずれか一つを選択することができる。これは、
例えば、キーボード（図示せず）上のキーを押して希望
の値に到達するまで５つの値を循環して対応するルック
アップテーブルを選択することにより行う。

図6A、6B、6Cのカラーマップは、図5C、5B、5Dのもの
とそれぞれ同一であり、そこにおいてカラーバーは簡単
のため省略されている。図6A、6B、6Cは、デカルト座標
による。図7A−7Cは、図7A−7C中の矢印120、122及び12
4により示されるように、それぞれ図6A−6Cからの等角
写像により得られる極座標中のカラーマップである。従
って、図6A中の境界150は図7A中の境界150'となる。同
様に、図6Bの境界161は図7B中の境界161'となり、図6C
中の境界165は図7C中の境界165'となる。図6A中の領域1
54は図7A中の小楕円150'内部の領域154'に写像される。
正の速度のための領域156aは図7Aの垂直軸130の右側の
影付き領域156a'となり、垂直軸130の左側の領域154'を
除く大きな楕円の影の無い領域156b'は、図6Aの負の速
度の領域156bの写像の結果である。図7B、7cは、図6B、
6C中の対応する領域から写像された同様の領域を含む。
図7A−7Cにおいて、マップ中の点エネルギーは、原点Ｏ
からのその点の距離により示され、速度は下向きを指す
垂直軸130からのその点のベクトルの角度により示され
る。

デカルト座標の場合と同様に、信号がエネルギー情報
の関数のみとして符号化されるべき領域154'、160'、16
4'は、エネルギーが最小となる原点Ｏを含む。原点にお
ける角度は不確定であるが、これらの極座標カラーマッ
プに関する限り、原点において速度の大きさもその最小
値であると推定される。現実に、実際の信号について、
最小値における実際の速度は小さい非零の値であり、そ
の結果、上述の明白な問題には殆ど遭遇しない。図7A−
7Cで、点（e1、v1）及び（e3、v3）は折りたたまれて一
致し、超音波イメージングにおいて一般的に遭遇するエ
リアシングの問題を図示していることに留意されたい。

混合表示モード しきい値モードでは、図3Dの場合を除いて、ベースラ
インを有する場合も有しない場合も、エネルギー情報と
速度情報の両方ではなく、いずれか一方の関数として、
入力信号がエンコーダ42により符号化される。混合表示
モードとして知られる本発明の他の観点では、信号を示
す色はそのエネルギーと平均速度の両方の関数として選
択される。図8A−8Cは混合モードを示す３つの図であ
り、ここでも異なる陰影の曲線状輪郭を有する領域は異
なる輝度及び／又は色差値を示し、同一の陰影を有する
領域は同一の輝度及び／又は色差値を示す。図8A−8Cに
おいて、色は、エネルギーと速度の大きさの重み付け積
関数である。図8Bにおいて、選択された色は、速度情報
とエネルギー情報とに等しい依存度を有する。図8Aで
は、速度情報に対してより顕著な強調がなされ、エネル
ギー情報に対しての強調は少ない。その結果、モニタ46
上の表示中の色変化は、受信器30により受信されるエコ
ー中の体液の流れ又は組織の運動の速度の大きさの変化
により高感度であり、そのような流れ又は運動のエネル
ギーにはあまり高感度ではない。図8Cでは、その逆が成
立し、そこでは表示された色はエネルギー変化に対して
より高感度であり、速度の大きさの変化にはあまり高感
度ではない。この２つの極端な場合は、表示された色
が、エネルギーの変化のみ、又は速度の大きさの変化の
みに対して高感度であり、それら両方に高感度なのでは
なく、その場合ではカラーマップは図1A、1Bのものと同
一である。また、図8Bのカラーマップはデフォルト設定
として選択されたものとしてもよい。

図9A−9Cは混合モードを示す３つのカラーマップであ
り、そこにおいて、色はエネルギー及び速度の大きさの
楕円関数である。図9Bでは、選択された色は速度情報と
エネルギー情報とに等しい依存度を有する。図9Aでは、
速度情報により大きな強調がなされ、エネルギー情報は
あまり強調されていない。図9Cでは、エネルギー情報に
より大きな強調がなされ、速度情報はあまり強調されて
いない。また、この２つの極端な場合は、図1A、1B中の
カラーマップと同一である。

図10は、混合モードを示すカラーマップであり、色は
エネルギー情報と速度情報の一次結合であり、そこでは
２種類の情報に等しい強調がなされている。もし、速度
情報を犠牲にしてエネルギー情報の強調を増加しようと
すれば、その一つの方法は点202を現在の位置に保持
し、等しい色の線をより急勾配にし、それにより、例え
ば点線で示すように、線202−204が新たな位置202−20
4'に移動し、線202−206が新たな位置202−206'に移動
する。もし、エネルギーへの依存度を犠牲にして速度へ
の依存度を強調させれば、その一つの方法は、点204'、
206'が点204、206により接近するまで、又は、それらが
重なり合いさらにそれらの点を超えるまで、線202−20
4'と線202−206'をそれぞれ左へ移動させ、点202の新た
な位置も、図10に示す原点位置に対して左へ変位する。
他の等しい色の線は、同様に移動させられる。

一般的に、混合モードでは、しきい値モードとは対照
的に、エネルギーと平均速度の両方の関数として色が選
択され、そのしきい値モードでは、ベースラインを有し
又は有しない図3Dの場合を除いて、エネルギー又は平均
速度の両方ではなく、いずれか一方の関数として色が選
択される。そのような一般化された混合モードマップが
図11Aに示される。２次元の速度及びエネルギーのカラ
ーマップである図11Aに示すように、領域220は、平均速
度とエネルギーが最小となる原点60を含み、その結果、
領域220は信号中の低エネルギー及び低速情報に対応す
る色を含む。他の領域222が、平均速度又はエネルギー
の両方ではなく、いずれか一方のみの関数としてとして
符号化されるとしても、この領域220内では信号をエネ
ルギー及び速度両方の関数としてカラー符号化すること
は有益である。混合モードの、一般化された概念のさら
なる改善が図11Bに示される。

図示の目的のため、図11Bのカラーマップは正規化さ
れたものとし、それにより平均速度は正の流れについて
は０から１の範囲に属し、負の流れについては０から−
１の範囲に属し、エネルギーも０から１の範囲に属す
る。半円230は1/2の半径を有し、よってその半円に囲ま
れる領域は、図11Aの領域220と同様に、低エネルギー及
び低平均速度の領域を含む。そして、その領域の単一の
部分を選択することができ、この部分でのみ選択される
べき色はエネルギーと平均速度の両方の関数となる。従
って、陰影を付した部分232のように領域の一部を選択
することができ、それは、エンコーダへの入力信号がエ
ネルギーと平均速度の両方の関数としてカラー符号化さ
れるのはその部分内のみであり、領域232外の原点60近
傍では入力信号はエネルギー及び平均速度の両方ではな
く、いずれか一方の関数としてカラー符号化される。半
円により囲まれた領域は正負の平均速度の値の範囲の低
い方半分、及び、エネルギー−速度領域内のエネルギー
のダイナミックレンジの値の低い方半分をカバーする。
従って、領域232は、平均速度の範囲の低い方半分及び
エネルギーのダイナミックレンジの低い方半分から選択
される。明らかに、領域232は、平均速度範囲の低い方
半分及びエネルギーダイナミックレンジの低い方半分以
外をカバーする、低い平均速度及び低いエネルギー領域
から選択され、そのような態様は本発明の視野の範囲内
である。一つの例は、半円240、250内の領域であり、そ
れらはそれぞれ、平均速度範囲及びエネルギーダイナミ
ックレンジの1/3及び2/3をカバーする。

当然、領域232が多くの応用におけるカラーマップ全
体を取り囲み、その結果エンコーダ42へのあらゆる入力
信号が、入力信号のエネルギー及び平均速度情報の両方
を使用してカラー符号化されることが望ましい。

混合モードフォーマットについての代替的な一般的定
式化は以下のしきにより定義される。

Ｙ＝Ｆ(b,e,v);where F should increase as e and v; Ｚ＝Ｇ（sign（ｖ））＊Ｈ（e,abs（ｖ）,b）； ここで、Ｆ、G,Hは関数であり、ｖは平均速度であり、
ｅはエネルギーであり、“abs"は“絶対値”を示し、
“sign"は“数値の正負”を示し、ｂはユーザが選択可
能な定数を示す。実際には、超音波カラーディスプレイ
システムの能力と両立できる色を生じるような関数Ｆ、
Ｇ及びＨを選択することが重要である。上述の混合モー
ドアルゴリズムと関連するカラーバーは、あらゆる２次
元座標系、特にデカルト座標系及び極座標系で示すこと
ができる。

デカルト座標系では、エネルギーｅ及び速度ｖはそれ
ぞれｘ及びｙにより以下のような示される。

ｅ＝x;0ｘ1; ｖ＝y;−１ｙ1; 極座標系では、エネルギーは一般化された半径Ｒによ
り以下のように示される。

ｅ＝R; R²＝（x/a）^２＋（y/d）²;0Ｒ1; ここで、ａ及びｂは楕円を定義する定数である。速度は
角度により以下のように示される： 1.左右の半分はそれぞれ負及び正の速度を示す、 2.速度零はｙ軸の下半分により示される（θ＝−π/2、
又は３＊π/2）、 3.正負の最大速度はｙ軸の上半分により示され（θ＝π
/2）、そこではポテンシャルのエリアシングが生じる。

図8A−8C、9A−9C及び10のカラーマップはデカルト座
標系である。図12A−12Cは、図8A−8Cから等角写像によ
り写像され、それらと等価な極座標系のカラーマップで
ある。図13A−13Cは極座標系の等価物であり、図9A−9C
から等角写像により写像されたものである。図14Bは、
図10と等価な極座標系カラーマップであり、それらから
等角写像により写像されたものである。上述のように、
図10中の（等しい色の）輪郭は、選択されたバランス値
に依存して変化する。図10は、速度及びエネルギーに等
しい強調が与えられた場合を示す。図14Aは、エネルギ
ーへの依存度より速度への依存度が強調された場合の極
座標系カラーマップを示し、図14Cはエネルギーへの依
存度が速度への依存度より強調された場合の極座標系カ
ラーマップを示す。

２次元の混合エネルギー−速度カラールックアップテ
ーブルは、以下のアルゴリズムにより作られる。

（１）以下のいずれか一つのシナリオにより２次元速度
カラールックアップテーブルを作成する。

A.多くの既存の超音波ディスプレイシステムは既に１次
元の速度カラールックアップテーブルを有している。RG
B（赤、緑、青）の値により記述された既知の１次元速
度カラールックアップテーブルから始める。それから、
RGB値をマトリクス変換によりYUVパラメータに変換す
る： B.単純に、YUV空間内で以下の方式に従って１次元速度
カラールックアップテーブルを作成する： Yv＝ｆ（abs（ｖ））、abs（ｖ）が増加すると増加； Zv＝ｇ（sign（ｖ））＊ｈ（abs（ｖ））； ここで、ＺはＵとＶの両方を組み合わせた複素変数、 Ｚ＝Ｖ＋ｉ＊Ｕ ｖは速度。１次元速度カラールックアップテーブルの背
後にある基本的な発想は、A.速度信号の方向性特性に対
応する２つの色を持つこと、B.ブライトネス（輝度）が
絶対速度に応じて増加すること、である。便宜上、表記
について以下の規則を定める： v:正規化された速度信号、−１≦ｖ≦＋1; e:正規化されたエネルギー信号、０≦ｅ≦1; RGB:正規化されたRGB値、０と１の間の値； Y:正規化された輝度、０≦Ｙ≦１。

幾つかの典型例は： Zv＝定数1;v≧０の時、及び Zv＝定数2;v≦０の時； ここで、複素定数１及び定数２が色を決定する、及び Yv＝（abs（ｖ））^m;ここでｍ＞0;又は、 Yv＝｛１＋tanh［2n＊（abs（ｖ）−1/2）］/tanh（ｎ）｝/2;又は Yv＝｛１＋tan^-1［2n＊（abs（ｖ）−1/2）］/tan^-1（ｎ）｝/2、 ここで、ｎは上記２つの等式Yvにおいて正である。

（２）速度カラールックアップテーブルを出発エネルギ
ーカラールックアップテーブルとして使用する： ｖ≧０の時、Ye＝Yv;Ze＝Zv; ｖ＜０の時、Ye＝Yv;Ze＝Zv; （３）YUV空間内でエネルギーと速度を組み合わせ、バ
ランスパラメータｂにより定義される２次元カラールッ
クアップテーブルファミリーを作成する： Ｙ＝Ｆ（Ye,Yv,b）；ここでＦはYe、Yvと共に増加す
る； Ｚ＝Ｇ（Ze,Zv,b）； ０≦ｂ≦1; 典型例は： Ｚ＝ｂ＊Ze＋（１−ｂ）＊Zv;又は、 Ｚ＝（Ze＋Zv）/2;及び Ｙ＝（ｂ＊Yeⁿ＋（１−ｂ）＊Yvⁿ）^1/m;n,m＝1,2,
3,....又は、 Ｙ＝Ye^b＊Yv^(1-b); 関数ｆ及びＦを単調増加とすると、結果として得られ
るカラールックアップテーブルは、強いエネルギー及び
速度信号についてより高度に持続するブライトネスを保
証する。カラーマップのきめ細かさは、ｆ及びＦの選択
により制御することができる。この態様は、心臓学的応
用において、噴射表示の脈動を制御するために使用可能
である。

上記の説明において、Ｙは輝度であり、Ｕ、Ｖは、超
音波ディスプレイシステムに通常使用されるRGB色空間
と等価のYUB色空間の色差変数である。YUV空間では、平
均速度の大きさの及びエネルギー、又はその両方の増加
とともに全体の輝度が増加することを容易に確認できる
ので、RGB値の代わりにYUVパラメータを使用するエネル
ギー−速度領域にカラーマップ機能を実行することが望
ましい。エネルギー、平均速度の大きさ、又はその両方
の増加とともに単調増加する輝度を表示することによ
り、臨床医が重大な生理的事件を識別することが容易と
なり、誤った診断を行うことが殆どなくなる。例えば、
低血圧を示す情報を含む信号について、それにも拘わら
ず血流が高いエネルギーを示しているとしても、その事
件を強調し、その事件をカラーモニタ46上に表示するこ
とが望ましい。これは、例えば、心臓学上、又は静脈流
の場合である。エネルギーの単調増加関数である輝度を
有する色を表示することは、そのような流れが顕著に表
示されることを確実とする。

特に有効な混合モード方法の関数は、輝度が、入力信
号中の平均速度及びエネルギーの大きさの積の関数であ
る場合である。その際、体積測定流れの表示は、表示さ
れた色の輝度から直接的に確かめることができる。

平均速度の大きさの所定範囲は、毎秒０から少なくと
も６メートルとすることができ、平均速度の大きさのよ
り典型的な望ましい範囲は毎秒０から10メートルであ
る。エネルギーのダイナミックレンジはシステムの雑音
レベルから、それより少なくとも10デシベル上までであ
り、好ましくはシステムの雑音レベルから、それより少
なくとも20デシベル又はそれ以上である。

混合モード表示フォーマットでは、マップ化関数は連
続的であることが好ましい。しかし、多くの超音波ディ
スプレイシステムはデジタルであり、離散化又は量子化
の効果は避け難いので、マップ化関数は実質的に連続
的、又は量子化の制限下で連続的であることが望まし
い。解像度は、平均速度の範囲及びエネルギーのダイナ
ミックレンジがそれらの所定範囲の1/8未満で変化し、
色がその範囲の1/16未満で変化するするように設定され
ることが好ましい。一つの実施例では、速度情報の伝送
のために６ビットが使用され、色情報のために８ビット
が使用され、それにより、その方式においては、信号は
ダイナミックレンジの1/64変化し、色はその範囲の1/25
6変化する。

上記の混合モード表示フォーマットの式から、エネル
ギーへの色の依存度と、平均速度への色の依存度との間
の相対的強調は、ユーザが制御可能な変数ｂを変化させ
ることにより変更できる。上記の式において、ｂは、０
から１の範囲に正規化される。従って、図8A、9A、12
A、13A、14Aは、ｂが0.25の値を有する場合に対応す
る。図8B、9B、12B、13B、14B及び10は、ｂ＝0.5の値に
対応する。図8C、9C、12C、13C及び14Cは、ｂ＝0.75の
場合の結果である。

図8A、8Cに示される重み付け積関数は、以下の式に基
づく： Ｙ＝▲Ｙ^b _e▼＊▲Ｙ^{（１−ｂ）} _ｖ； 図9A−9Cの楕円マップ化関数は、以下の式に基づき、
ｍ及びｎは共に値２を有する： Ｙ＝｛ｂ＊▲Ｙ^b _e▼＋（１−ｂ）＊▲Ｙⁿ _v▼｝^1/m;n,
m＝1,2,3,... 図10は、以下に示す関係の線形関数を示す： Ｙ＝（Y_e＋Y_v）/2; 全体システム 図15は、図２のカラーエンコーダ42内のルックアップ
テーブルのブロック図であり、本発明の好適な実施形態
を示す。図15に示すように、エンコーダへの入力信号中
に含まれる情報中のエネルギー及び平均速度は、ルック
アップテーブル300へ供給される。

ユーザは、２つのモード、即ち、しきい値表示モード
又は混合表示モードからカラーマップ化のための希望の
モードを選択することができる。また、ベースラインを
有し又は有しない図3Dの如きハイブリッドモードを有す
ることもでき、そこではカラーマップの一部がしきい値
モードフォーマットであり、カラーマップの一部が混合
モードフォーマットである。希望のモードを選択した
後、ユーザは表示のための希望の色を選択する。まだ、
ユーザは、正負の速度のための異なる色を選択すること
により体液の流れ又は組織の運動の方向情報を表示す
る。その方向情報は、正負の速度について同一色を選択
することにより無視される。その選択は、図15に示す前
処理キー又は入力により実行される。

さらに、ユーザの選択可能な値ｂをルックアップテー
ブルに入力して、上述のようにユーザが表示モードを選
択した後、希望のマップ化関数を選択する。そのような
入力はキーボードのキーにより便利に実行され、ユーザ
は、上述の５以上のｂの値を循環し、同一の表示モード
の５以上の異なるマップ化関数の内の一つを選択する。
異なるｂの値は、既に選択された特定の表示モードのた
めのブロック300内の５以上の異なるルックアップテー
ブルに含まれる。当然、５未満（例えば２）のルックア
ップテーブルを使用することができ、それも本発明の視
野の範囲内である。それから、エネルギー及び平均速度
入力は、選択されたルックアップテーブルから正しい色
を選択するために使用され、その色は色出力302に供給
され、その色出力302はその信号をスキャンコンバータ4
4へ供給する。ユーザが選択可能なルックアップテーブ
ルは全て予め計算され、ブロック300内に記憶されてい
る。

“バランス”制御 カラードップラーエネルギー及び速度モード（CEV）
の一つの目的は、受信ドップラー信号の同時の速度及び
エネルギー情報を提供することである。さらには、臨床
上のユーザは、希望によりイメージディスプレイのエネ
ルギー内容又は速度内容のいずれかを強調することによ
り、彼のイメージ取得を最適化できるようにすべきであ
る。例えば、CEVモードの速度内容は頸動脈のイメージ
ングに好適であり、エネルギー内容は甲状腺の潅流イメ
ージングのためにより強調される。肝硬変の診断では、
臨床医は初期においては肝臓の潅流を観察するためにエ
ネルギーイメージングを強調することを好み、その後血
流方向情報のために速度イメージングに切り換える。
“バランス”制御により、臨床上のユーザは臨床上の環
境に応じてCEVモードを最適化することが可能となる。

現在では、５つのバランス制御設定があり、速度イメ
ージングの高い強調のためのバランス＝−２から、エネ
ルギーイメージングの高い強調のためのバランス＝＋２
までに渡る。バランス＝０はデフォルトイメージングフ
ォーマットであり、それは多くの典型的な臨床的応用の
ためのエネルギー及び速度イメージング間のバランスを
最適化すると考えられる。

バランス制御設定数は、速度イメージングからエネル
ギーイメージングにわたるイメージングフォーマットの
より連続的な選択を提供するために増加させることがで
きる。伝統的には、従来方法を述べた部分に要約された
数個のカラードップラーイメージングモードのみを有し
ていた。最も一般的に使用された２つのモードは、カラ
ードップラー速度及びカラードップラーエネルギーモー
ドである。CEVモードはより多くのカラードップラーイ
メージングモードを効果的に提供し、それらのモードで
は，ユーザは“バランス”制御を使用することにより特
定の臨床上の応用において最適なイメージングモードを
選択することができる。

２つの１次元カラーマップを使用する代替的実施形態 図1A、1Bに示すような２つの１次元カラーマップを使
用して信号の速度及びエネルギー情報の両者を表示する
こともできる。そのような方式では、図1Aの速度マップ
を用いて平均速度情報から第１の色が選択され、図1Bの
エネルギー情報から異なる第２の色が選択される。それ
から、両方の色が同一の画素に表示され、その結果、観
察者はその画素に２色の混色を見る。

従来の方法に対する本発明の長所 1. カラードップラーエネルギー及び速度（CEV）モー
ドは、臨床上のユーザに、受信ドップラー信号の同時の
エネルギー及び速度情報を提供し、その情報を臨床的に
重要かつ有益な方法で表示する。

2. 本発明はユーザに、希望によりエネルギーイメージ
ング又は速度イメージングのいずれかを強調するための
“バランス”制御を提供する。

3. 一般的に使用されているカラードップラー速度モー
ド及びカラードップラーエネルギーモードに加えて、
“バランス”制御は多くの中間的なイメージングモード
を提供し、それらは２つの一般的なカラードップラーモ
ードの利益及び特性を受け継いでいる。これらの中間的
なイメージングモードは容易に選択可能であり、臨床的
検査中のイメージ獲得を最適化する。よって、それらの
モードはカラードップラーシステムの臨床的効率及び診
断を大幅に高める。

4. CEVモードは、速度情報と共にエネルギー情報を提
供することにより、従来のカラードップラー速度モード
と比べて高い感度をもたらす。

5. 本発明は、方向性流れ情報を提供することにより、
カラードップラーエネルギーモードを向上させる。

6. １つのイメージに受信ドップラー信号の同時のエネ
ルギー及び速度情報が存在することは、カラードップラ
ーエネルギー又は速度情報の一方のみの場合よりも、臨
床医に実際の流れのより良好な生理学的表示を与える。
例えば、心臓学上の応用では、心臓内の血流の病理学的
噴射を検出することが重要である。これらの噴射の厳格
さ（及び重要性）は、より高い速度の噴射及び噴射中の
より多量の血液（即ち、より高いエネルギー）と共に増
加する。噴射の表示の決定におけるエネルギーと速度両
者の組み合わせは、最も重要であるそれら噴射を強調さ
せる傾向にある。

7. CEVモードの方向性流れ情報と結合する高い感度
は、器官の潅流及び方向性流れ情報の両方が必須となる
状況（例えば、肝硬変）においてより良好な診断値を提
供する。

8. CEVモードの方向性流れ情報と結合する高い感度
は、心臓のイメージングにおいて、より良好な逆流噴射
の可視化、心室の充填及び流れパターン表示を提供す
る。

本発明を様々な実施形態に言及して説明したが、添付
の請求の範囲によってのみ限定されるべき本発明の視野
を逸脱することなく、様々の変形が可能であることが理
解される。例えば、エネルギー及び速度の関数としての
カラーマップ化が記載されたが、色ではなく、表示記号
などの他の種類の表示態様を、エネルギー及び速度の関
数として選択することもでき、そのような全ての変形は
本発明の視野に属する。

フロントページの続き (72)発明者 チム，スタンレイ，エス．，シー. アメリカ合衆国，53124 ウィスコンシ ン州，オーククリーク，ダブリュ． テ ィンバー リッジ レイン ＃1202 1925 (72)発明者 グレーカー，イスメイル，エム. アメリカ合衆国，94062 カリフォルニ ア州，レッドウッド シティー，クオー ツ ストリート 475 (72)発明者 マズラク，サムエル，エイッチ. アメリカ合衆国，94062 カリフォルニ ア州，ウッドサイド，ハイ ロード 961 (72)発明者 ワー，シャワー アメリカ合衆国，92641 カリフォルニ ア州，ガーデン グローヴ，ベヴァリー レイン 9971 (56)参考文献 特開 昭60−216263（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−257631（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−244738（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−183454（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−142103（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−154216（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−233767（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−154935（ＪＰ，Ａ) 鳥居豊橘 他，カラードプラエネルギ ー（ＣＤＥ）法による臓器血流の検出： カラードプラー法との比較検討，日本超 音波医学会第64回研究発表会講演抄録 集，（社）日本超音波医学会，1994年11 月11日，ｐ．205 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 8/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】体液の流れ又は組織の運動の平均速度及び
   エネルギーの情報を含む信号を表示するための表示態様
   を識別する方法において、 ２変数２次元表示態様空間内に境界を設ける工程であっ
   て、前記変数は平均速度関連パラメータ及びエネルギー
   関連パラメーターであり、エネルギー関連パラメータ及
   び平均速度関連パラメータの大きさの各々は前記空間の
   原点を規定する点において最小値を有し、前記境界は前
   記空間を少なくとも第１及び第２の領域に分割し、前記
   第１の領域は原点を含む工程と、 各信号について、その信号中の情報のエネルギー関連パ
   ラメータ及び平均速度関連パラメータが第１の領域内の
   点に対応する時に、エネルギー関連パラメータのみの関
   数である表示態様を取得する工程と、を有する方法。