JP5972691B2 - 超音波診断装置、画像処理装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、超音波診断装置、画像処理装置及びプログラムに関する。

超音波診断装置は、超音波プローブに内蔵された超音波振動子から発生する超音波パルスを被検体内に放射し、被検体組織や血流からの反射波を超音波振動子により受信して画像データ等を生成及び表示する装置である。

超音波診断装置を用いた画像診断の手法として、反射波から得られる血流情報と被検体組織の情報とを区別し、血流情報に基づく血流画像をカラーで表示する方法がある。

また、カラーで表示した血流画像の辺縁をスムーズにする技術の１つとして、パワー値を閾値で輪郭の位置を定義して、閾値以下の血流情報に対し、輪郭からの距離に依存するスムージングファクタで補正を加えることで血流画像の辺縁をスムーズにするという技術がある。

特開２００５−３１２５７８号公報

しかしながら、上記技術を用いた場合、閾値を小さくすると、スムージング処理される領域が小さくなるため、元の分解能が維持されやすい反面、辺縁部分のスムージング効果が相対的に弱くなり、辺縁を十分にスムーズにできない場合がある。逆に、閾値を大きくすると、スムージング処理される領域が大きくなるため、辺縁部分のスムージング効果が相対的に強くなる反面、辺縁以外の部分の分解能や微弱な信号が損なわれる場合がある。

目的は、辺縁以外の部分の分解能や微弱な信号を損なわずに、スムーズな辺縁の血流画像を表示し得る超音波診断装置、画像処理装置及びプログラムを提供することである。

実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブ、走査手段、血流データ生成手段、平滑化手段、閾値設定手段、血流画像生成手段及び表示手段を具備している。

前記走査手段は、前記超音波プローブを介して被検体内部を超音波で走査する。

前記血流データ生成手段は、前記走査に応じた前記超音波プローブの出力に基づいて第１血流データを生成する。

前記平滑化手段は、前記第１血流データに対し、互いに異なる平滑化処理を加えて複数の第２血流データを算出する。

前記閾値設定手段は、前記複数の第２血流データのうち、前記平滑化処理を加えたパワーデータに閾値を設定する。

前記血流画像生成手段は、前記パワーデータが閾値以上となる領域において、前記第１血流データ及び前記複数の第２血流データのうち、少なくとも２つの血流データを合成する処理により、血流画像のデータを生成する。

前記表示手段は、前記血流画像を表示する。

第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す模式図である。 同実施形態における辺縁スムーズ処理器の構成を示すブロック図である。 同実施形態における動作の一例を説明するためのフローチャートである。 ステップＳＴ１０で受けた第１血流データの血流画像をＢモード画像に重ね合わせた従来の表示画面を示す模式図である。 ステップＳＴ７０で生成した血流画像をＢモード画像に重ね合わせた表示画面を示す模式図である。 同実施形態における血流画像の生成過程を説明するための模式図である。 同実施形態における平滑化前後のパワーデータを示す模式図である。 同実施形態における平滑化前後のパワーデータの等高線を示す模式図である。 第２の実施形態における辺縁スムーズ処理器の構成を示すブロック図である。 同実施形態における動作の一例を説明するためのフローチャートである。 同実施形態における血流画像の生成過程を説明するための模式図である。 第３の実施形態における動作の一例を説明するためのフローチャートである。 第４の実施形態に係る超音波診断装置に適用された辺縁スムーズ処理器の構成を示すブロック図である。 同実施形態における動作を説明するためのフローチャートである。 第５の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す模式図である。 第６の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す模式図である。 第７の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す模式図である。

以下、図面を参照しながら各実施形態に係わる超音波診断装置、画像処理装置及びプログラムを説明する。以下の超音波診断装置及び画像処理装置は、それぞれハードウェア構成、又はハードウェア資源とソフトウェアとの組合せ構成のいずれでも実施可能となっている。組合せ構成のソフトウェアとしては、予めネットワーク又は記憶媒体からコンピュータにインストールされ、超音波診断装置の装置本体又は画像処理装置における各機能を当該コンピュータに実現させるためのプログラムが用いられる。

＜第１の実施形態＞
図１は第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す模式図であり、図２は辺縁スムーズ処理器の詳細を示すブロック図である。この超音波診断装置は、超音波プローブ１００、送信系２００、受信系３００、Ｂモード処理系４００、ＣＦＭ（color flow mapping）処理系５００、スキャンコンバータ６００及び表示系７００を備えている。なお、超音波診断装置の構成要素の名称のうち、「系」は、「部」、「ユニット」、「モジュール」、「デバイス」又は「手段」等に読み替えてもよい。

超音波プローブ１００は、被検体との間で照射及び反射される超音波信号の送受波を担うデバイス（探触子）であり、電気／機械可逆的変換素子で形成されている。この超音波プローブ１００は、例えばアレイ状に配列される複数の素子を先端部に装備したフェーズドアレイタイプのデバイスとして構成される。これにより、超音波プローブ１００は、送信系２００から供給されるパルス駆動電圧を超音波パルス信号に変換して被検体のスキャン領域内の所望方向に送信し、且つ被検体から反射してきた超音波エコー信号をこれに対応する電圧量のエコー信号に変換する。電圧量のエコー信号は、超音波プローブ１００から受信系３００に送出される。

送信系２００は、図示しない制御部からの制御信号に基づいて、送信チャンネル毎に所定の送信遅延時間が付与されたタイミングで、超音波プローブ１００の各素子にパルス駆動信号を送信し、超音波プローブ１００の各素子から被検体内に向けて超音波信号を送波させる。このように、送信系２００は、超音波プローブ１００を介して被検体内部を超音波で走査する走査手段を構成している。

受信系３００は、超音波信号の送波に応じて被検体内の音響インピーダンスの不整合面で反射され、組織内の散乱体によって散乱された成分等を含む超音波エコー信号を、超音波プローブ１００の各素子を介してそれに対応する電圧量のエコー信号として受信する。受信系３００は、受信したエコー信号に受信遅延・加算処理を施してエコー受信信号を作成し、このエコー受信信号をＢモード処理系４００及びＣＦＭ処理系５００に出力する。

Ｂモード処理系４００は、受信系３００から受けたエコー受信信号に包絡線検波を行い、得られた検波信号を被検体内の組織の形態を示すデータとして、スキャンコンバータ６００に出力する。なお、受信系３００及びＢモード処理系４００は、超音波プローブの出力に基づいてＢモード画像のデータを生成するＢモード画像生成手段を構成している。

ＣＦＭ処理系５００は、図示しない直交検波器、ＭＴＩフィルタ５１０、自己相関器５２０、血流情報演算器５３０及び辺縁スムーズ処理器５４０を備えている。

図示しない直交検波器は、受信系３００から受けたエコー受信信号に対して直交検波処理処理を施し、得られたＩデータとＱデータをＭＴＩフィルタ５１０に送出する。

ＭＴＩフィルタ５１０は、直交検波器から受けたＩデータ及びＱデータに対してＭＴＩ（moving target indication）処理を施し、移動目標に関するＩデータ及びＱデータを自己相関器５２０に送出する。

自己相関器５２０は、ＭＴＩフィルタ５１０から受けたＩデータ及びＱデータに対して自己相関処理を施し、自己相関結果を血流情報演算器５３０に送出する。

血流情報演算器５３０は、自己相関器５２０から受けた自己相関結果に基づいて、被検体内の血流の速度、分散、パワーに対応した第１血流データを生成し、第１血流データを辺縁スムーズ処理器５４０に送出する。第１血流データは、所定断面に関する速度、分散、パワーに応じた値の二次元分布を表した血流画像を表している。具体的には、第１血流データは、所定断面に関する血流の局所的な速度、分散、パワーに応じた値をカラーコード化し、対応する位置にマッピングすることで、所定断面の血流の方向をカラー表示する血流画像を表している。

なお、受信系３００、ＭＴＩフィルタ５１０、自己相関器５２０及び血流情報演算器５３０は、送信部（走査部）１２０による走査に応じた超音波プローブ１００の出力に基づいて第１血流データを生成する血流データ生成手段を構成している。

辺縁スムーズ処理器５４０は、平滑化機能、閾値設定機能及び血流画像生成機能をもっている。平滑化機能は、第１血流データに対し、互いに異なる平滑化処理を加えて複数の第２血流データを算出する機能である。閾値設定機能は、当該複数の第２血流データのうち、当該平滑化処理を加えたパワーデータに閾値を設定する機能である。血流画像生成機能は、当該パワーデータが閾値以上となる領域において、第１血流データ及び複数の第２血流データのうち、少なくとも２つの血流データを合成する処理により、血流画像のデータを生成する機能である。

具体的には、辺縁スムーズ処理器５４０は、図２に示すように、平滑化処理器５４１、合成像生成器５４２、閾値設定器５４３、等高線算出器５４４及びブランキング処理器５４５を備えている。

平滑化処理器５４１は、血流の速度、分散、パワーに応じた血流データに対し、異なる平滑化処理を加える。平滑化処理は、例えば、メジアンフィルタ、ローパスフィルタ又は両者の組合せを用いた処理としてもよい。

合成像生成器５４２は、血流情報演算器５３０から受けた血流データ及び平滑化処理器５４１により平滑化処理を加えた複数の血流データのうち、少なくとも２つの血流データを合成する処理を施し、合成像を生成する。なお、以下の各実施形態では、血流情報演算器５３０から受けた血流データ（速度）と、平滑化処理器５４１により平滑化処理を加えた血流データ（速度）との２つの血流データ（速度）を合成する処理を施す場合を例に挙げて説明する。但し、合成処理の対象は、速度を表す血流データに限らず、分散を表す血流データでもよく、パワーを表す血流データでもよく、速度と分散を合わせた血流データでもよい。換言すると、血流画像は、被検体の血流の速度、分散、パワー又はこれらの組合せを表す画像であればよい。また、本実施形態では、上記「合成する処理」を「複数の第２血流データのうちの少なくとも１つの血流データを第１血流データに置き換える処理」とした場合を例に挙げて述べる。「置き換える処理」としては、例えば「上書きする処理」を用いてもよい。

閾値設定器５４３は、血流データのうち、平滑化処理器５４１により平滑化処理を加えたパワーデータに閾値を設定する。

等高線算出器５４４は、平滑化処理器５４１により平滑化処理を加えたパワーデータに対し、閾値設定器により設定された閾値に該当する等高線を算出する。この等高線は、平滑化処理を加えたパワーデータが閾値を示す閉曲線であり、平滑化処理を加えた速度データ及び分散データの辺縁に比べ、滑らかな曲線となっている。また、等高線の内側の領域は、当該パワーデータが閾値以上となる領域であり、等高線の外側の領域は、当該パワーデータが閾値未満となる領域である。

ブランキング処理器５４５は、合成像生成器５４２により生成された合成像に対し、等高線算出器５４４により算出された等高線の外側の領域をブランキング（消去）処理する。

スキャンコンバータ６００は、Ｂモード処理系４００から受けたＢモード画像のデータ、ＣＦＭ処理系から受けた血流データを、表示に適した走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示画像としての超音波診断画像（Ｂモード画像、血流画像等）を表示する表示画面のビデオ信号を作成する。

表示部１９０は、スキャンコンバータ６０から受けたビデオ信号に基づいて、Ｂモード画像と血流画像とを重ね合わせて表示する。また、表示部１９０は、ビデオ信号に基づいて、画像上の解剖学的位置を示すためのマーカ（marker）や、カラーコード化された物理量の大きさを示すカラーバーを表示する。なお、表示部１９０は、血流画像を表示できればよいので、必ずしもＢモード超音波像を表示しなくてもよい。

次に、以上のように構成された超音波診断装置の動作を図３のフローチャートを用いて説明する。

超音波診断装置１００においては、送信系２００が、超音波プローブ１００を介して被検体内部を超音波で走査する。

受信系３００及びＢモード処理系４００は、当該走査に応じた超音波プローブ１００の出力に基づいてＢモード画像のデータを生成する。

一方、受信系３００、ＭＴＩフィルタ５１０、自己相関器５２０及び血流情報演算器５３０は、送信部（走査部）１２０による走査に応じた超音波プローブ１００の出力に基づいて、被検体内の血流の速度、分散、パワーに対応した元の血流データ（第１血流データ）を生成し、元の血流データを辺縁スムーズ処理器５４０に送出する。

辺縁スムーズ処理器５４０においては、血流情報演算器５３０から元の血流データ（速度、分散、パワー）を受けると（ＳＴ１０）、平滑化処理器５４１が、元の血流データから、全体を平滑化した速度データと全体を平滑化したパワーデータとの第２血流データをそれぞれ生成する（ＳＴ２０，ＳＴ３０）。次に、合成像生成器５４２は、全体を平滑化した速度データに元の速度データを上書きした合成像を生成する（ＳＴ４０）。

次に、閾値設定器５４３は、全体を平滑化したパワーデータに対して閾値を設定し（ＳＴ５０）、等高線算出器５４４は、閾値に該当する等高線を算出する（ＳＴ６０）。

次に、ブランキング処理器５４５は、上記合成像に対して等高線の外側（すなわち、パワー値が閾値未満となる領域）をブランキング処理した血流画像を生成する（ＳＴ７０）。

次に、ブランキング処理器５４５は、ステップＳＴ７０で生成した血流画像のデータをスキャンコンバータ６００に送出する。

スキャンコンバータ６００は、Ｂモード処理系４００から受けたＢモード画像のデータ、ＣＦＭ処理系から受けた血流画像のデータを、表示に適した走査線信号列に変換し、表示画面のビデオ信号を作成する。

表示部１９０は、スキャンコンバータ６００から受けたビデオ信号に基づいて、Ｂモード画像に血流画像を重ね合わせた表示画面を表示する。

図４は、ステップＳＴ１０で受けた第１血流データの血流画像をＢモード画像に重ね合わせた従来の表示画面を示す模式図であり、図５は、ステップＳＴ７０で生成した血流画像をＢモード画像に重ね合わせた本実施形態の表示画面を示す模式図である。

図４及び図５に示すように、本実施形態の血流画像は、従来の血流画像に比べ、辺縁がスムーズになっている。

このような辺縁がスムーズな血流画像は、図６（ａ）〜図６（ｄ）に示すように、元の血流データ（元画像）を、元の血流データ（元画像）を強く平滑化した画像に上書きし、平滑化したパワーデータの閾値（等高線）でブランキングすることにより得られる。

ここで、全体を平滑化した速度データは、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、平滑化によって元の速度データよりも空間的に広がりをもったデータとなる。従って、全体を平滑化した速度データに元の速度データを上書きした合成像は、図６（ｃ）に示すように、元の速度データの周囲を、平滑化した速度データで囲んだような画像となる。

一方、全体を平滑化したパワーデータは、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、全体を平滑化した速度データと同様に空間的な広がりを持つ。従って、閾値をゼロ以上に設定して得られた等高線が、平滑化した速度データの合成像の辺縁よりも内側に位置するので、ブランキング処理した合成像の辺縁は、パワーデータの等高線で描かれることになる。この等高線は、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、平滑化によってスムーズになっているので、図６（ｄ）に示したように、表示される合成像の辺縁もスムーズになる（なお、図８（ｂ）は、正確にはゲイン補正後に平滑化したパワーデータの等高線を示す図であるが、平滑化により等高線がスムーズになる説明の主旨に変わりはない。）。

仮に、平滑化したパワーデータの等高線で元の速度データをブランキング処理すると、パワーの低いデータも表示できるように閾値を低く設定した場合、等高線の内側に元の速度データが存在しない領域が発生するため、必ずしもスムーズな辺縁とはならない。

これに対し、全体を平滑化した速度データに元の速度データを上書きした合成像に対して同様にブランキング処理を施すと、元の速度データが存在しない領域には、平滑化された速度データが存在するため、合成像の辺縁を必ずスムーズな等高線に一致させることができる。また、平滑化によって元の速度データよりも空間的に広がった部分以外は、元の速度データが存在するので、ほとんどの領域において、元の速度データの空間分解能を維持させることができる。

上述したように本実施形態によれば、超音波プローブの出力に基づいて第１血流データを生成し、この第１血流データに対し、互いに異なる平滑化処理を加えて複数の第２血流データを算出し、複数の第２血流データのうち、当該平滑化処理を加えたパワーデータに閾値を設定し、当該パワーデータが閾値以上となる領域において、第１血流データ及び複数の第２血流データのうち、少なくとも２つの血流データを合成する処理により、血流画像のデータを生成する構成により、辺縁以外の部分の分解能や微弱な信号を損なわずに、スムーズな辺縁の血流画像を表示することができる。

全体を平滑化した速度データに元の速度データを上書きしてから、パワー値を平滑化してから閾値処理して得られたスムーズな等高線でブランキング処理することで、元の速度データの空間分解能をほとんど劣化させることなく、辺縁がスムーズな血流（速度）データを生成することができる。

補足すると、平滑化したパワーデータの等高線で元の速度データをブランキング処理する場合、弱いパワー値を表示するために閾値を設定すると、等高線内に元の速度データが存在しない領域が発生し、その領域の辺縁が必ずしもスムーズにならない。これに対し、全体を平滑化した速度データに元の速度データを上書きした合成像に対してブランキング処理を施すと、閾値を小さく設定しても、等高線内に元の速度データもしくは平滑化した速度データを存在させることができるため、等高線内の元の速度データの空間分解能を損なうことなく、血流（速度）データの辺縁をスムーズにすることができる。

＜第２の実施形態＞
図９は第２の実施形態に係る超音波診断装置に適用される辺縁スムーズ処理器の構成を示す模式図であり、図２とほぼ同一部分には同一符号を用いてその詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分について主に述べる。なお、以下の各実施形態も同様にして重複した説明を省略する。

第２の実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、辺縁スムーズ処理器５４０における「合成する処理」を「平滑化処理を全体に加えた第２血流データを、当該平滑化処理とは別の平滑化処理を加えた第２血流データに置き換える処理」とした形態となっている。ここで、「別の平滑化処理を加えた第２血流データ」は、「第１血流データの全体に当該平滑化処理よりも弱い平滑化処理を加えて得られた血流データ」としてもよく、「第１血流データの辺縁付近の領域に平滑化処理を加えて得られた血流データ」としてもよい。本実施形態では「別の平滑化処理を加えた第２血流データ」を「第１血流データの辺縁付近の領域に平滑化処理を加えて得られた血流データ」としている。

これに伴い、辺縁スムーズ処理器５４０は、図２に示した構成に比べ、辺縁算出器５４６を更に備えている。

辺縁算出器５４６は、血流データの辺縁を算出する機能をもっている。

超音波診断装置の他の構成要素は、第１の実施形態と同様である。

次に、以上のように構成された超音波診断装置の動作を図１０のフローチャートを用いて説明する。なお、破線は図３のフローチャートとは大きく異なるステップを囲んでおり、このことは他の実施形態でも同様である。

いま、前述同様に、辺縁スムーズ処理器５４０が、血流情報演算器５３０から第１血流データである元の血流データ（速度、分散、パワー）を受けたとする（ＳＴ１０）。

次に、辺縁算出器５４６は、元の血流データ（速度、分散、パワー）から、元の速度データの辺縁（エッジ）を算出する（ＳＴ１１）。また、辺縁算出器５４６は、算出した辺縁に所定の幅をもたせて辺縁付近の領域を算出する。

次に、平滑化処理器５４１は、元の血流データから、辺縁付近のみ平滑化した速度データと、全体を平滑化した速度データと、全体を平滑化したパワーデータとの第２の血流データをそれぞれ生成する（ＳＴ１２，ＳＴ２０，ＳＴ３０）。

次に、合成像生成器５４２は、全体を平滑化した速度データに辺縁付近を平滑化した速度データを上書きした合成像を生成する（ＳＴ４０’）。

次に、閾値設定器５４３は、全体を平滑化したパワーデータに対して閾値を設定し（ＳＴ５０）、等高線算出器５４４は、閾値に該当する等高線を算出する（ＳＴ６０）。

次に、ブランキング処理器５４５は、上記合成像に対して等高線の外側（すなわち、パワー値が閾値未満となる領域）をブランキング処理した血流画像を生成する（ＳＴ７０）。

第１の実施形態のように、全体を平滑化した速度データに元の速度データを上書きした合成像は、平滑化した速度データと元の速度データとの境界部分でデータが急激に変わり、不連続な画像となる場合がある。これに対し、第２の実施形態では、図１１（ａ）〜図１１（ｄ）に示すように、元の速度データの辺縁付近を予め平滑化してから合成することで、不連続な境界部分が緩和され、よりスムーズな画像を表示させることができる。

以下、前述同様に、ブランキング処理器５４５は、ステップＳＴ７０で生成した血流画像のデータをスキャンコンバータ６００に送出する。

スキャンコンバータ６００は、Ｂモード画像のデータと、血流画像のデータから表示画面のビデオ信号を作成する。

表示部１９０は、このビデオ信号に基づいて、Ｂモード画像に血流画像を重ね合わせた表示画面を表示する。

上述したように本実施形態によれば、２つの血流データを合成する処理を、平滑化処理を全体に加えた第２血流データを、当該平滑化処理とは別の平滑化処理を加えた第２血流データに置き換える処理とした構成により、第１の実施形態の効果に加え、合成した２つの血流データの境界部分をよりスムーズな画像とすることができる。

なお、本実施形態は、次のように変形してもよい。すなわち、本実施形態は、「別の平滑化処理を加えた第２血流データ」を、「第１血流データの辺縁付近の領域に平滑化処理を加えて得られた血流データ」に代えて、「第１血流データのうちのパワーデータが閾値未満となる領域において、当該第１血流データに当該別の平滑化処理を加えて得られた血流データ」とするように変形してもよい。この変形例によれば、辺縁算出器５４６を設けずに、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態に係る超音波診断装置について、前述した図面を参照しながら説明する。

第３の実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、辺縁スムーズ処理器５４０において「平滑化処理を加えた第２血流データを第１血流データに置き換える処理」を第１実施形態の「合成する処理」として実行し、得られた第３血流データに当該平滑化処理とは別の平滑化処理を加えることにより、血流画像を生成する形態となっている。ここで、「別の平滑化処理」は、「第３血流データのうち、置き換えた第１血流データの全体を当該平滑化処理よりも弱く平滑化する処理」としてもよく、「第３血流データのうち、置き換えた第１血流データの辺縁付近の領域を平滑化する処理」としてもよい。本実施形態では、「別の平滑化処理」を「第３血流データのうち、置き換えた第１血流データの辺縁付近の領域を平滑化する処理」としている。

これに伴い、辺縁スムーズ処理器５４０は、図９に示したように、辺縁算出器５４６を更に備えている。

辺縁算出器５４６は、血流データの辺縁を算出する機能をもっている。

超音波診断装置の他の構成要素は、第１の実施形態と同様である。

次に、以上のように構成された超音波診断装置の動作を図１２のフローチャートを用いて説明する。

いま、前述同様に、辺縁スムーズ処理器５４０が、血流情報演算器５３０から第１血流データである元の血流データ（速度、分散、パワー）を受けたとする（ＳＴ１０）。

次に、辺縁算出器５４６は、元の血流データ（速度、分散、パワー）から、元の速度データの辺縁を算出する（ＳＴ１１）。

次に、平滑化処理器５４１は、元の血流データから、全体を平滑化した速度データと全体を平滑化したパワーデータとの第２血流データをそれぞれ生成する（ＳＴ２０，ＳＴ３０）。次に、合成像生成器５４２は、全体を平滑化した速度データに元の速度データを上書きした合成像（第３の血流データ）を生成する（ＳＴ４０）。

次に、平滑化処理器５４１は、上記合成像に対して、元の速度データの辺縁付近を平滑化した画像を生成する（ＳＴ４１）。

次に、閾値設定器５４３は、全体を平滑化したパワーデータに対して閾値を設定し（ＳＴ５０）、等高線算出器５４４は、閾値に該当する等高線を算出する（ＳＴ６０）。

次に、ブランキング処理器５４５は、上記合成像に対して等高線の外側（すなわち、パワー値が閾値未満となる領域）をブランキング処理した血流画像を生成する（ＳＴ７０）。

このように、全体を平滑化した速度データと元の速度データを合成してから、元の速度データの辺縁付近を平滑化することでも、不連続を緩和させることができる。

以下、前述同様に、ブランキング処理器５４５は、ステップＳＴ７０で生成した血流画像のデータをスキャンコンバータ６００に送出する。

表示部１９０は、スキャンコンバータ６００が作成したビデオ信号に基づいて、Ｂモード画像に血流画像を重ね合わせた表示画面を表示する。

上述したように本実施形態によれば、２つの血流データを合成する処理を、平滑化処理を全体に加えた第２血流データを第１血流データに置き換える処理として実行した後、置き換えた第１血流データの辺縁付近の領域を平滑化する構成により、第１の実施形態の効果に加え、合成した２つの血流データの境界部分をよりスムーズな画像とすることができる。

なお、本実施形態は、次のように変形してもよい。すなわち、本実施形態は、「別の平滑化処理」を、「第３血流データのうち、置き換えた第１血流データの辺縁付近の領域を平滑化する処理」に代えて、「第１血流データのうちのパワーデータが閾値未満となる領域において、当該第３血流データを平滑化する処理」とするように変形してもよい。この変形例によれば、辺縁算出器５４６を設けずに、第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第４の実施形態＞
図１３は第４の実施形態に係る超音波診断装置に適用される辺縁スムーズ処理器の構成を示す模式図である。

第４の実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、辺縁スムーズ処理器５４０が、図２に示した構成に比べ、血流情報演算器５３０により生成された第１血流データにゲイン補正を加えるゲイン補正器５４７を更に備えている。

これに伴い、平滑化処理器５４１は、ゲイン補正器５４７によりゲイン補正を加えた第１血流データに対し、互いに異なる平滑化処理を加えて複数の第２血流データを算出する。

また、閾値設定器５４３は、平滑化処理器５４１により算出された複数の第２血流データのうち、ゲイン補正及び平滑化処理を加えたパワーデータに閾値の初期値を設定し、当該初期値を深さ方向、方位方向又はそれらの両方向に補正することにより、当該閾値を設定する。

ここで、閾値設定器５４３は、血流情報演算器５３０により生成された第１血流データを複数の領域に分割し、当該各領域内のパワーデータの平均値に応じて初期値を補正することにより、当該各領域ごとに閾値を設定する構成としてもよい。

超音波診断装置の他の構成要素は、第１の実施形態と同様である。

次に、以上のように構成された超音波診断装置の動作を図１４のフローチャートを用いて説明する。

いま、前述同様に、辺縁スムーズ処理器５４０が、血流情報演算器５３０から第１血流データである元の血流データ（速度、分散、パワー）を受けたとする（ＳＴ１０）。

次に、ゲイン補正器５４７は、元の血流データ（速度、分散、パワー）のうち、パワーデータにゲイン補正を加える（ＳＴ１５）。

平滑化処理器５４１は、元の血流データ（速度、分散、パワー）から、全体を平滑化した速度データと、ゲイン補正を加えてから全体を平滑化したパワーデータとの第２血流データをそれぞれ生成する（ＳＴ２０，ＳＴ３０）。次に、合成像生成器５４２は、全体を平滑化した速度データに元の速度データを上書きした合成像を生成する（ＳＴ４０）。

次に、閾値設定器５４３は、全体を平滑化したパワーデータに対して閾値を設定する（ＳＴ５０）。例えば、閾値設定器５４３は、ゲイン補正及び平滑化処理を加えたパワーデータに閾値の初期値を設定し、当該初期値を深さ方向、方位方向又はそれらの両方向に補正することにより、当該閾値を設定する。このとき、閾値設定器５４３は、血流情報演算器５３０により生成された元の血流データを複数の領域に分割し、当該各領域内のパワーデータの平均値に応じて初期値を補正することにより、当該各領域ごとに閾値を設定してもよい。

いずれにしても、等高線算出器５４４は、ステップＳＴ４０で設定された閾値に該当する等高線を算出する（ＳＴ６０）。

次に、ブランキング処理器５４５は、上記合成像に対して等高線の外側（すなわち、パワー値が閾値未満となる領域）をブランキング処理した血流画像を生成する（ＳＴ７０）。

生体の減衰などの影響によって、血流データのパワーが深さや方位方向に応じて低下するため、同じ閾値で得られた等高線でブランキング処理をすると、減衰等の影響で感度が低下した血流がカットされてしまうことがある。これを緩和するために閾値を下げると、感度余裕のある部分では不要な信号も表示され、オーバーペイントになる場合がある。

本実施形態では、感度低下を補正するように予めゲイン補正をしてから等高線を算出することで、不要な信号をカットしつつ、弱い血流も表示させることができる。なお、パワーデータのゲイン補正の代わりに、閾値自体を２次元的に補正してもよい。その場合は、複数の領域に分割して、領域内の平均パワーに応じて閾値を補正することも有効である。

以下、前述同様に、ブランキング処理器５４５は、ステップＳＴ７０で生成した血流画像のデータをスキャンコンバータ６００に送出する。

表示部１９０は、スキャンコンバータ６００が作成したビデオ信号に基づいて、Ｂモード画像に血流画像を重ね合わせた表示画面を表示する。

上述したように本実施形態によれば、第１血流データに対し、ゲイン補正を加えてから平滑化処理を加える構成により、第１の実施形態の効果に加え、不要な信号をカットしつつ、弱い血流も表示させることができる。

なお、本実施形態は、ゲイン補正器５４７が、血流情報演算器５３０により生成された第１血流データに対し、深さ方向、方位方向又はそれらの両方向にゲイン補正を加え、平滑化処理器５４１が、当該ゲイン補正を加えた第１血流データに対し、互いに異なる平滑化処理を加えて複数の第２血流データを算出するように変形してもよい。また、この変形例のゲイン補正は、超音波プローブ１００の出力における周波数及び角度依存性減衰値を用いて行うようにしてもよく、超音波プローブ１００の出力に基づくＢモード画像のデータにおける自動ゲイン補正値を用いて行うようにしてもよい。これらの変形例によれば、閾値を補正しなくても、ゲイン補正値を補正することにより、第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態及びその変形例は、第１の実施形態の変形例に限らず、第２の実施形態又は第３の実施形態の変形例としてもよい。すなわち、本実施形態のゲイン補正器５４７と、ゲイン補正器５４７が元の血流データのうちのパワーデータにゲイン補正を加えるステップＳＴ１５は、第２又は第３の実施形態のいずれに適用してもよい。これらの変形例によれば、適用した第２又は第３の実施形態の作用効果と、第４の実施形態の作用効果とを同時に得ることができる。

＜第５の実施形態＞
図１５は第５の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す模式図である。

第５の実施形態は、第１〜第４の各実施形態の変形例であり、前述した辺縁スムーズ処理器５４０をスキャンコンバータ６００の後段に配置し、且つスキャンコンバータ６００及び辺縁スムーズ処理器５４０の後段に画像合成器６５０を更に備えている。

すなわち、辺縁スムーズ処理器５４０が処理する第１血流データは、スキャンコンバータ６００に記憶された画像データとなっている。

画像合成器６５０は、辺縁スムーズ処理器５４０が送出した血流画像のデータと、スキャンコンバータ６００が送出したＢモード画像のデータとを合成し、合成画像のデータを表示系７００に送出する機能をもっている。

以上のような構成としても、画像データである第１血流データを第１〜第４の各実施形態と同様に処理することにより、第１〜第４の各実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、辺縁スムーズ処理器５４０が処理する第１血流データは、画像データに限らず、超音波プローブの出力に基づくＲＡＷデータとしてもよい。辺縁スムーズ処理器５４０は、第１血流データが画像データ又はＲＡＷデータであったとしても、前述同様に、血流画像の辺縁をスムーズにすることができる。

＜第６の実施形態＞
図１６は第６の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す模式図である。

第６の実施形態は、第１〜第４の各実施形態の変形例であり、前述した超音波診断装置を超音波診断装置本体Ｕと、超音波診断装置装置本体Ｕにネットワークを介して通信可能な画像処理装置Ｇとに分割した構成となっている。

ここで、超音波診断装置本体Ｕは、超音波プローブ１００を介して被検体内部を超音波で走査し、走査に応じた超音波プローブ１００の出力に基づいて第１血流データを生成し、当該第１血流データを画像処理装置Ｇに通信する機能をもっている。また、超音波診断装置本体Ｕは、当該走査に応じた超音波プローブ１００の出力に基づいてＢモード画像のデータを生成し、当該データを画像処理装置Ｇに通信する機能をもっている。但し、Ｂモード画像のデータを生成及び通信する機能は、血流画像の辺縁をスムーズにする処理とは関係ないので、省略してもよい。

具体的には、超音波診断装置本体Ｕは、それぞれ前述した超音波プローブ１００、送信系２００、受信系３００及びＢモード処理系４００と、前述した構成から辺縁スムーズ処理器５４０を省略したＣＦＭ処理系５００’とを備えている。

画像処理装置Ｇは、超音波診断装置本体Ｕから通信された第１血流データに対し、互いに異なる平滑化処理を加えて複数の第２血流データを算出する平滑化機能と、複数の第２血流データのうち、平滑化処理を加えたパワーデータに閾値を設定する閾値設定機能と、当該パワーデータが閾値以上となる領域において、第１血流データ及び複数の第２血流データのうち、少なくとも２つの血流データを合成する処理により、血流画像のデータを生成する血流画像生成機能と、当該血流画像を表示する表示機能とをもっている。

具体的には、画像処理装置Ｇは、平滑化機能、閾値設定機能及び血流画像生成機能に関する辺縁スムーズ処理器５４０と、当該表示機能に関するスキャンコンバータ６００及び表示系７００とを備えている。

このような画像処理装置Ｇは、例えばワークステーションに用いられ、ハードウェア構成、又はハードウェア資源とソフトウェアとの組合せ構成のいずれでも実施可能となっている。組合せ構成のソフトウェアとしては、予めネットワーク又は記憶媒体からコンピュータにインストールされ、画像処理装置Ｇにおける各機能を当該コンピュータに実現させるためのプログラムが用いられる。これは他の実施形態でも同様である。

以上のような構成によれば、超音波診断装置本体Ｕからネットワークを介して接続された画像処理装置Ｇにおいても、第１〜第４の各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、本実施形態では、ＣＦＭ処理系５００のうち、辺縁スムーズ処理器５４０のみを画像処理装置Ｇに配置した場合について説明したが、これに限らず、更に血流情報演算器５３０を画像処理装置Ｇに配置してもよく、また更に自己相関器５２０を画像処理装置Ｇに配置してもよく、また更にＭＴＩフィルタ５１０を画像処理装置Ｇに配置してもよく、又はＣＦＭ処理系５００自体を画像処理装置Ｇに配置してもよい。本実施形態は、これらの配置に変形しても、第１〜第４の各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

＜第７の実施形態＞
図１７は第７の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す模式図である。

第７の実施形態は、第５の実施形態の変形例であり、前述した超音波診断装置を超音波診断装置本体Ｕと、超音波診断装置装置本体Ｕにネットワークを介して通信可能な画像処理装置Ｇとに分割した構成となっている。

ここで、超音波診断装置本体Ｕは、超音波プローブ１００を介して被検体内部を超音波で走査し、走査に応じた超音波プローブ１００の出力に基づいて第１血流データを生成し、当該第１血流データをスキャンコンバータ６００を介して画像処理装置Ｇに通信する機能をもっている。また、超音波診断装置本体Ｕは、当該走査に応じた超音波プローブ１００の出力に基づいてＢモード画像のデータを生成し、当該データをスキャンコンバータ６００を介して画像処理装置Ｇに通信する機能をもっている。但し、Ｂモード画像のデータを生成及び通信する機能は、血流画像の辺縁をスムーズにする処理とは関係ないので、省略してもよい。

具体的には、超音波診断装置本体Ｕは、それぞれ前述した超音波プローブ１００、送信系２００、受信系３００、Ｂモード処理系４００及びスキャンコンバータ６００と、前述した構成から辺縁スムーズ処理器５４０を省略したＣＦＭ処理系５００’とを備えている。

画像処理装置Ｇは、超音波診断装置本体Ｕからスキャンコンバータ６００を介して通信された第１血流データに対し、互いに異なる平滑化処理を加えて複数の第２血流データを算出する平滑化機能と、複数の第２血流データのうち、平滑化処理を加えたパワーデータに閾値を設定する閾値設定機能と、当該パワーデータが閾値以上となる領域において、第１血流データ及び複数の第２血流データのうち、少なくとも２つの血流データを合成する処理により、血流画像のデータを生成する血流画像生成機能と、当該血流画像を表示する表示機能とをもっている。

具体的には、画像処理装置Ｇは、平滑化機能、閾値設定機能及び血流画像生成機能に関する辺縁スムーズ処理器５４０と、当該表示機能に関する画像合成器６５０及び表示系７００とを備えている。なお、Ｂモード画像のデータを省略する場合、画像合成器６５０も省略可能である。

以上のような構成によれば、超音波診断装置本体Ｕからネットワークを介して接続された画像処理装置Ｇにおいても、第５の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、超音波プローブの出力に基づいて第１血流データを生成し、この第１血流データに対し、互いに異なる平滑化処理を加えて複数の第２血流データを算出し、複数の第２血流データのうち、当該平滑化処理を加えたパワーデータに閾値を設定し、当該パワーデータが閾値以上となる領域において、第１血流データ及び複数の第２血流データのうち、少なくとも２つの血流データを合成する処理により、血流画像のデータを生成する構成により、辺縁以外の部分の分解能や微弱な信号を損なわずに、スムーズな辺縁の血流画像を表示することができる。

なお、各実施形態及びその変形例において、速度データを平滑化するときに、自己相関器５２０から出力されるＩデータ及びＱデータを用いてもよい。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００…超音波プローブ、２００…送信系、３００…受信系、４００…Ｂモード処理系、５００，５００’…ＣＦＭ処理系、５１０…ＭＴＩフィルタ、５２０…自己相関器、５３０…血流情報演算器、５４０…辺縁スムーズ処理器、６００…スキャンコンバータ、６５０…画像合成器、７００…表示系、Ｕ…超音波診断装置本体、Ｇ…画像処理装置。

Claims (19)

1. 超音波プローブと、
   前記超音波プローブを介して被検体内部を超音波で走査する走査手段と、
   前記走査に応じた前記超音波プローブの出力に基づいて第１血流データを生成する血流データ生成手段と、
   前記第１血流データに対し、互いに異なる平滑化処理を加えて複数の第２血流データを算出する平滑化手段と、
   前記複数の第２血流データのうち、前記平滑化処理を加えたパワーデータに閾値を設定する閾値設定手段と、
   前記パワーデータが閾値以上となる領域において、前記第１血流データ及び前記複数の第２血流データのうち、少なくとも２つの血流データを合成する処理により、血流画像のデータを生成する血流画像生成手段と
   前記血流画像を表示する表示手段と、
   を具備することを特徴とする超音波診断装置。
2. 請求項１に記載の超音波診断装置において、
   前記合成する処理は、前記複数の第２血流データのうちの少なくとも１つの血流データを前記第１血流データに置き換える処理であることを特徴とする超音波診断装置。
3. 請求項１に記載の超音波診断装置において、
   前記合成する処理は、
   前記平滑化処理を全体に加えた第２血流データを、当該平滑化処理とは別の平滑化処理を加えた第２血流データに置き換える処理であることを特徴とする超音波診断装置。
4. 請求項１に記載の超音波診断装置において、
   前記血流画像生成手段は、
   前記平滑化処理を加えた第２血流データを前記第１血流データに置き換える処理を前記合成する処理として実行し、得られた第３血流データに当該平滑化処理とは別の平滑化処理を加えることにより、前記血流画像を生成することを特徴とする超音波診断装置。
5. 請求項３に記載の超音波診断装置において、
   前記別の平滑化処理を加えた第２血流データは、前記第１血流データの辺縁付近の領域に平滑化処理を加えて得られた血流データであることを特徴とする超音波診断装置。
6. 請求項３に記載の超音波診断装置において、
   前記別の平滑化処理を加えた第２血流データは、前記第１血流データのうちのパワーデータが閾値未満となる領域において、前記第１血流データに当該別の平滑化処理を加えて得られた血流データであることを特徴とする超音波診断装置。
7. 請求項４に記載の超音波診断装置において、
   前記別の平滑化処理は、前記第３血流データのうち、前記置き換えた第１血流データの辺縁付近の領域を平滑化する処理であることを特徴とする超音波診断装置。
8. 請求項４に記載の超音波診断装置において、
   前記別の平滑化処理は、前記第１血流データのうちのパワーデータが閾値未満となる領域において、前記第３血流データを平滑化する処理であることを特徴とする超音波診断装置。
9. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
   前記生成された第１血流データにゲイン補正を加えるゲイン補正手段、
   を更に備え、
   前記平滑化手段は、前記ゲイン補正を加えた第１血流データに対し、互いに異なる平滑化処理を加えて複数の第２血流データを算出し、
   前記閾値設定手段は、前記複数の第２血流データのうち、前記ゲイン補正及び前記平滑化処理を加えたパワーデータに閾値の初期値を設定し、当該初期値を深さ方向、方位方向又はそれらの両方向に補正することにより、前記閾値を設定することを特徴とする超音波診断装置。
10. 請求項９に記載の超音波診断装置において、
    前記閾値設定手段は、前記第１血流データを複数の領域に分割し、当該各領域内のパワーデータの平均値に応じて前記初期値を補正することにより、当該各領域ごとに前記閾値を設定することを特徴とする超音波診断装置。
11. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
    前記生成された第１血流データに対し、深さ方向、方位方向又はそれらの両方向にゲイン補正を加えるゲイン補正手段、
    を更に備え、
    前記平滑化手段は、前記ゲイン補正を加えた第１血流データに対し、互いに異なる平滑化処理を加えて複数の第２血流データを算出することを特徴とする超音波診断装置。
12. 請求項１１に記載の超音波診断装置において、
    前記ゲイン補正は、前記超音波プローブの出力における周波数及び角度依存性減衰値を用いて行うことを特徴とする超音波診断装置。
13. 請求項１１に記載の超音波診断装置において、
    前記ゲイン補正は、前記超音波プローブの出力に基づくＢモード画像のデータにおける自動ゲイン補正値を用いて行うことを特徴とする超音波診断装置。
14. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
    前記血流画像は、前記被検体の血流の速度、分散、パワー又はこれらの組合せを表す画像であることを特徴とする超音波診断装置。
15. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
    前記平滑化処理は、メジアンフィルタ、ローパスフィルタ又は両者の組合せを用いた処理であることを特徴とする超音波診断装置。
16. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
    前記第１血流データは、前記超音波プローブの出力に基づくＲＡＷデータ又は画像データであることを特徴とする超音波診断装置。
17. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
    前記超音波プローブの出力に基づいてＢモード画像のデータを生成するＢモード画像生成手段、
    を更に備え、
    前記表示手段は、前記血流画像と前記Ｂモード画像とを重ね合わせて表示することを特徴とする超音波診断装置。
18. 超音波プローブを介して被検体内部を超音波で走査し、前記走査に応じた前記超音波プローブの出力に基づいて第１血流データを生成する超音波診断装置本体に通信可能な画像処理装置であって、
    前記超音波診断装置本体から通信された第１血流データに対し、互いに異なる平滑化処理を加えて複数の第２血流データを算出する平滑化手段と、
    前記複数の第２血流データのうち、前記平滑化処理を加えたパワーデータに閾値を設定する閾値設定手段と、
    前記パワーデータが閾値以上となる領域において、前記第１血流データ及び前記複数の第２血流データのうち、少なくとも２つの血流データを合成する処理により、血流画像のデータを生成する血流画像生成手段と
    前記血流画像を表示する表示手段と、
    を具備することを特徴とする画像処理装置。
19. 超音波プローブを介して被検体内部を超音波で走査し、前記走査に応じた前記超音波プローブの出力に基づいて第１血流データを生成する超音波診断装置本体に通信可能な画像処理装置に用いられるプログラムであって、
    前記画像処理装置を、
    前記超音波診断装置本体から通信された第１血流データに対し、互いに異なる平滑化処理を加えて複数の第２血流データを算出する平滑化手段、
    前記複数の第２血流データのうち、前記平滑化処理を加えたパワーデータに閾値を設定する閾値設定手段、
    前記パワーデータが閾値以上となる領域において、前記第１血流データ及び前記複数の第２血流データのうち、少なくとも２つの血流データを合成する処理により、血流画像のデータを生成する血流画像生成手段、
    前記血流画像を表示する表示手段、
    として機能させるためのプログラム。

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