JPH08621A - 超音波ドプラ血流計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ノイズの少ない滑らかな２次元血流像を構成
する。 【構成】 着目サンプル点と近傍のサンプル点の血流情
報(血流速度，血流エコー強度，血流速度分散)から着目
サンプル点での血流情報を決定する空間フィルタ20によ
り、ノイズの影響を大きく受けたサンプル点において、
近傍のサンプル点の血流情報値に基づいた値に置き換
え、空間的に孤立したノイズデータを除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医用分野において超音
波のドプラ現象を利用して体内の血流を測定し、画像表
示を行う超音波ドプラ血流計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より超音波のドプラ現象を利用し、
生体中の血流分布を色に対応させ、白黒の２次元断層像
と重ね合わせて表示を行う超音波２次元ドプラ血流計
(カラーフロー装置)が知られている。

【０００３】図11は従来の超音波２次元ドプラ血流計の
概要構成を示すブロック図であり、送信部１は、プロー
ブ２を介して超音波パルスを照射する。照射された超音
波パルスのエコーは、同じくプローブ２により電気信号
に変換され、受信部３により増幅された後、位相検波部
４により位相検波され、ドプラ偏移信号となる。位相検
波部４からのドプラ偏移信号は、Ａ／Ｄ変換部５により
ディジタルデータに変換され、ウォールフィルタ６に入
力される。

【０００４】ウォールフィルタ６において、低周波信号
成分である不要な体組織からの信号が除去され、速度演
算部７において血流情報(血流速度，血流エコー強度、
および血流速度分散)が算出される。血流情報は閾値処
理部８によりエコー強度が設定された閾値より小さい場
合、血流情報をゼロに置き換える。この処理は、エコー
強度が小さいものは血流ではなくノイズと見なし、当該
データをカラーデータとして画像表示しないようにする
ためのノイズ除去処理である。

【０００５】閾値処理された血流情報は、第１のディジ
タル・スキャン・コンバータ(ＤＳＣ)９に入力され、超
音波走査に応じた形状に座標変換され、カラー処理部10
に入力される。同様に包絡線検波部11からのＢモード信
号も、第２のＤＳＣ12により座標変換されてカラー処理
部10に出力される。カラー処理部10では、Ｂモード信号
と血流情報を混合し、モニタ13を介して２次元血流像を
映出する。その際、血流情報がゼロでない画素は血流情
報がカラーで表示され、また血流情報がゼロである画素
はＢモード信号が白黒の濃淡として表示される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記従来例における閾
値処理によるノイズ除去方法には、以下のような問題点
がある。

【０００７】すなわち、ノイズの強度は確率的に分布す
るため、血流の存在しない領域においても、設定した閾
値を超えるエコー強度をもつノイズが存在し、孤立した
カラー画素が現れる。図12に、このような場合の閾値処
理部８の出力における血流情報の様子を示す。

【０００８】また、それとは逆に、血流の存在する領域
においてノイズの影響が大きい場合は、エコー強度が設
定した閾値を下回ってしまう血流が存在し、閾値処理部
８でデータ値をゼロに置き換えてしまい、孤立したカラ
ー画素が現れる。図13に、このような場合の閾値処理部
８の出力における血流情報の様子を示す。

【０００９】また、血流の存在する領域においてノイズ
の影響が大きい場合の別の例として、ノイズの影響で血
流速度の符号が変化してしまう場合がある。この場合
は、特に血流がエイリアシング速度に近い場合に発生
し、孤立したカラー画素が現れる。図14に、このような
場合の閾値処理部８の出力における血流情報の様子を示
す。

【００１０】前記のいずれの場合にも、空間的に孤立し
たカラーノイズが表示され、診断の弊害となってしま
う。

【００１１】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、空間フィルタにより、孤立したカラーノ
イズの少ない画像が得られるようにした超音波ドプラ血
流計を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、閾値処理部の後段に空間フィルタ部を設
け、着目サンプル点の血流情報と、それの近傍に位置す
るサンプル点での血流情報から、着目サンプル点での血
流情報を決定する超音波ドプラ血流計である。

【００１３】また、空間フィルタ部において平均演算に
用いるサンプル点を選択する手段を有するものである。

【００１４】

【作用】本発明によれば、空間フィルタ部において着目
サンプル点の血流情報とそれに隣接するサンプル点での
血流情報を同時に比較判断し、着目サンプル点の血流情
報を決定する。

【００１５】また、空間フィルタ部において平均演算に
用いるサンプル点を選択し、同符号のデータを平均処理
する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１７】図１は本発明の第１実施例の概略構成を示
すブロック図であり、図１における送信部１，プローブ
２，受信部３，位相検波部４，Ａ／Ｄ変換部５，ウォー
ルフィルタ６，速度演算部７，閾値処理部８，第１のＤ
ＳＣ９，カラー処理部10，包絡線検波部11，第２のＤＳ
Ｃ12，モニタ13の構成および動作については、図11にて
説明した従来例の部材と同様であるので、対応する部材
に同一符号を付すことで、その説明を省略する。

【００１８】第１実施例が前記従来例と異なる点は、空
間フィルタ20を設けた構成にある。空間フィルタ20は、
３種の血流情報データ、すなわち速度，エコー強度，速
度分散に係るデータを閾値処理部８から受け取り、それ
ぞれのデータをフィルタ処理し、その結果を第１のＤＳ
Ｃ９に送出する。

【００１９】図２は第１実施例における空間フィルタ20
のより詳細な構成を示すブロック図であり、閾値処理部
８からの入力信号27aは速度データ、入力信号27bはエコ
ー強度データ、入力信号27cは速度分散データである。
データを一時的に記憶し、着目サンプル点とそれに隣接
するサンプル点のデータを同時に出力するメモリ21a，2
1b，21cと、速度データと着目サンプル点のエコー強度
データを入力し、フィルタ出力を選択するセレクタ制御
器22およびセレクタ23a，23b，23cと、着目サンプル点
とそれに隣接するサンプル点のデータの重み付け平均を
演算する重み付け平均演算器24a，24b，24cとにより構
成される。

【００２０】前記セレクタ23には、それぞれ定数“０”
と、前記メモリ21a〜21cの出力のうちの着目サンプル点
のデータ25a，25b，25cと、重み付け平均演算器24a，24
b，24cの出力とが接続されており、セレクタ制御器22か
ら出力されるセレクト信号26は、セレクタ23a〜23cのデ
ータ選択を制御するものである。

【００２１】図３は前記メモリ21a(21b，21c)の詳細図
であり、着目サンプル点213eとそれに隣接する８近傍の
データ213a〜213d，213f〜213iを同時に出力する。すな
わち、１つの音響走査線データを保持できるラインメモ
リ211a，211bと、それぞれ１つのデータを保持できるラ
ッチ212a〜212fから構成され、着目サンプル点データと
８近傍のデータの９個のデータ213a〜213iを出力する。
図４に着目サンプル点とその８近傍データの幾何学的な
配置を示す。着目サンプル点は中央に位置し、それを取
り囲む８個のサンプル点が８近傍である。

【００２２】図５は前記セレクタ制御器22の詳細図であ
り、着目サンプル点と８近傍サンプル点での速度データ
の正の個数をカウントする正数計数器221，同じく負の
個数をカウントする負数計数器222，正数計数器221と負
数計数器222での計数結果を加算することで“０”でな
いデータの個数を出力する加算器223が設けられ、正数
計数器221と負数計数器222の出力はそれぞれ比較器224
a，224bにより設定値レジスタ225aが保持する設定値と
大小比較され、その結果が１ビットデータとしてロジッ
ク回路226に入力される。

【００２３】加算器223の出力は、比較器224cにおいて
設定値レジスタ225bが保持する設定値と大小比較され、
その結果が１ビットデータとしてロジック回路226に入
力される。また着目サンプル点でのエコー強度データ
が、比較器224dにより設定値レジスタ225cの保持する設
定値と大小比較され、その結果が１ビットデータとして
ロジック回路226に入力される。ロジック回路226は、前
記４個の１ビットデータからセレクト信号を生成し、セ
レクタ23a〜23cを制御する。

【００２４】図６は前記重み付け平均演算器24a(24b，2
4c)の詳細図であり、メモリ21a(21b，21c)から出力され
る８近傍サンプル点でのデータ213a〜213d，213f〜213i
と、着目サンプル点でのデータ213eを乗算回路241によ
り重みレジスタ242が保持する重み係数データで乗算し
た結果とを第１の加算回路243により加算する。第１の
加算回路243からの加算結果は除算回路244に被除数とし
て入力され、第２の加算回路245により重み係数データ
に定数“８”を加えた数で除算される。除数を生成する
ために重み係数データに加える定数“８”は、第２の加
算回路245に乗算器を介さずに直接入力されているデー
タと等しくしてある。重みレジスタの値が小さければス
ムーズな画像が得られ、大きければ解像度の高い画像が
得られる。

【００２５】図７は前記セレクタ制御器22内部の比較器
224a(224b，224c)の出力とセレクタ23a(23b，23c)にお
ける選択アルゴリズムを真理値表で示したものである。
図５の比較器224a〜224cの結果が全て偽になる場合、す
なわち同じ速度符号を持ったサンプル点が少なく、また
閾値処理部８において“０”に置き換えられたデータが
多い場合は、血流が存在しないと考えられる領域に着目
サンプル点が含まれていると考えられ、セレクタ23にお
いて“０”を選択する。これにより、孤立したノイズが
取り除かれる。

【００２６】一方、比較器224a〜224cのいずれかの出力
が真となった場合は、着目サンプル点が血流領域に含ま
れると判断し、重み付け平均の結果または着目サンプル
点のデータを選択する。重み付け平均の結果と着目サン
プル点のデータのどちらを選択するかを決定するのは比
較器224dの結果に依存し、比較器224dの結果が偽、すな
わち着目サンプル点でのエコー強度が小さな値ならばノ
イズの影響を強く受けた領域であると判断し、周囲のサ
ンプル点データとの重み付け平均結果を選択することで
画像にスムージング効果を施し、比較器224dの結果が
真、すなわち着目サンプル点でのエコー強度が大きな値
ならば、ノイズの影響を受けていない領域であると判断
し、着目サンプル点のデータをそのまま選択することで
高い解像度の画像が得られる。

【００２７】設定値レジスタ225cには、“０”より大き
な値を設定する。第１実施例のように空間フィルタリン
グに８近傍サンプル点を用いる場合は、設定値レジスタ
225aには４以上、設定値レジスタ225bには５以上の値を
設定するのがよい。なお第１実施例では明示していない
が、設定値レジスタ225a〜225cおよび重みレジスタ242
はマイクロプロセッサ等の制御手段により保持する値を
変更できるものである。

【００２８】このように、前記第１実施例によれば、空
間フィルタ20において着目サンプル点とその近傍の８個
のサンプル点の血流情報とを同時に比較することで、着
目サンプル点の血流情報データを決定するので、空間的
に孤立したノイズのないカラー画像が得られる。

【００２９】次に本発明の第２実施例について説明す
る。第２実施例の全体構成は基本的に第１実施例の図１
と同じであって、図８は本発明の第２実施例における空
間フィルタ20の構成を示すブロック図であり、第１実施
例と異なる点は、データ選択器28が加わり、データ選択
器28の出力が重み付け平均演算器24a〜24cに入力される
構成である。

【００３０】図９は前記データ選択器28の詳細図であ
り、着目サンプル点と８近傍サンプル点での速度データ
の正の個数をカウントする正数計数器281，同じく負の
個数をカウントする負数計数器282，正数計数器281と負
数計数器282での計数結果の大小比較を行う比較器283，
各サンプル点の速度データと比較器283の出力に従い、
“１”または“０”を出力する判別器284a〜284iから構
成される。比較器283は、正数計数器281の出力が負数計
数器282の個数より大きければ“＋１”を、負の個数が
正の個数より大きければ“−１”を、正の個数と負の個
数が等しい場合は着目サンプル点での速度データ213eの
符号に従い、速度データ213eが正ならば“＋１”を、速
度データ213eが負ならば“−１”を出力する。判別器28
4a〜284iはサンプル点の速度データと比較器283からの
信号が同じ符号であれば“１”を、また異符号であれば
“０”を出力する。これにより、着目サンプル点と８近
傍サンプル点中に多数存在する符号と同符号を持つサン
プル点に対応する判定出力285a〜285iは“１”となり、
多数存在する符号と異符号を持つサンプル点に対応する
判定出力285a〜285iは“０”となる。

【００３１】図10は第２実施例における重み付け平均演
算器24a(24b，24c)の詳細図であり、各サンプル点に対
応したデータ選択器28からの判定出力285a〜285iに従
い、スイッチ246a〜246iが第１の加算回路243に入力さ
れるデータを制御する。スイッチ246a〜246iはデータ選
択器28からの判定出力285a〜285iが“１”ならばメモリ
21a(21b，21c)の出力213a〜213iを出力し、データ選択
器28からの判定出力285a〜285iが“０”ならば“０”を
出力する。スイッチ247は、除数を算出する第２の加算
回路245に対して、着目サンプル点に対応するデータ選
択器28の判定出力285eが“１”ならば重みレジスタ242
の値を出力し、判定出力285eが“０”ならば“０”を出
力する。これにより、対応する判定出力285a〜285iが
“１”であるサンプル点のデータのみが重み付け平均さ
れ、セレクタ23a(23b，23c)に出力される。

【００３２】このように、前記第２実施例によれば、着
目サンプル点と８近傍サンプル点中に多数存在する符号
と同符号を持つサンプル点のデータのみが平均されるの
で、エイリアシング速度に近い速度をもつ血流領域にお
いて、ノイズの影響により符号の異なる速度データが混
在していても、平均演算結果が“０”に近い値となら
ず、スムーズな画像が得られる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波ド
プラ血流計は、各請求項記載の構成によれば、着目サン
プル点と近傍のサンプル点の血流情報から着目サンプル
点での血流情報を決定する空間フィルタにより、ノイズ
の影響を大きく受けたサンプル点において、近傍のサン
プル点の血流情報値に基づいた値に置き換えるので、空
間的に孤立したノイズデータを除去でき、スムーズな画
像が得られる。

【００３４】また、平均演算に用いるサンプル点を選択
することにより、エイリアシング速度に近い速度をもつ
血流領域においても、ノイズの影響を除去したスムーズ
な画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波ドプラ血流計の第１実施例にお
ける概略構成を示すブロック図である。

【図２】第１実施例における空間フィルタの詳細な構成
を示すブロック図である。

【図３】空間フィルタにおけるメモリの詳細な構成を示
すブロック図である。

【図４】着目サンプル点と８近傍サンプル点の位置関係
を説明する説明図である。

【図５】空間フィルタにおけるセレクタ制御器の詳細な
構成を示すブロック図である。

【図６】第１実施例の空間フィルタにおける重み付け平
均演算器の詳細な構成を示すブロック図である。

【図７】セレクタ制御器とセレクタの動作を説明する説
明図である。

【図８】本発明の第２実施例における空間フィルタの詳
細な構成を示すブロック図である。

【図９】第２実施例の空間フィルタにおけるデータ選択
器の詳細な構成を示すブロック図である。

【図１０】第２実施例の空間フィルタにおける重み付け
平均演算器の詳細な構成を示すブロック図である。

【図１１】従来の超音波ドプラ血流計の概略構成を示す
ブロック図である。

【図１２】孤立したカラーノイズの様子を説明する説明
図である。

【図１３】孤立したカラーノイズの様子を説明する説明
図である。

【図１４】孤立したカラーノイズの様子を説明する説明
図である。

【符号の説明】

１…送信部、 ２…プローブ、 ３…受信部、 ４…位
相検波部、 ５…Ａ／Ｄ変換部、 ６…ウォールフィル
タ、 ７…速度演算部、 ８…閾値処理部、 ９，12…
ディジタル・スキャン・コンバータ、 10…カラー処理
部、 11…包絡線検波部、 13…モニタ、 20…空間フ
ィルタ、 21a，21b，21c…メモリ、 22…セレクタ制
御器、 23a，23b，23c…セレクタ、 24a，24b，24c…
重み付け平均演算器、 28…データ選択器、 221，281
…正数計数器、 222，282…負数計数器、 224a，224
b，224c，224d，283…比較器、 225a，225b，225c…設
定値レジスタ、 226…ロジック回路、 242…重みレジ
スタ、 243，245…加算回路、 244…除算回路、 246
a〜246i…スイッチ、 284a〜284i…判別器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検生体中に送信した超音波パルスのエ
   コー信号から被検体中の血流速度，血流エコー強度，血
   流速度分散等の血流情報を算出する血流情報算出手段
   と、前記血流情報のうち血流エコー強度が第１の閾値よ
   り小さければ血流情報をゼロで置き換える閾値処理手段
   と、空間フィルタ部とを備え、この空間フィルタは、着
   目サンプル点の血流情報とそれの近傍に位置するサンプ
   ル点での血流情報を同時に演算できるようにメモリ手段
   を有し、さらに血流速度が正であるサンプル点の数と血
   流速度が負であるサンプル点の数とを第１の設定値と比
   較する第１の比較手段と、血流速度がゼロでないサンプ
   ル点の数を第２の設定値と比較する第２の比較手段と、
   着目サンプル点の血流エコー強度を第３の設定値と比較
   する第３の比較手段と、各血流情報データの重み付け平
   均を演算する重み付け平均演算手段とを有し、前記３つ
   の比較手段の出力に応じて、ゼロまたは前記重み付け平
   均演算手段の出力または着目サンプル点の値そのものの
   いずれかを選択して出力することを特徴とする超音波ド
   プラ血流計。
2. 【請求項２】 空間フィルタ演算に使用する隣接サンプ
   ル点が、着目サンプル点の８近傍であることを特徴とす
   る請求項１記載の超音波ドプラ血流計。
3. 【請求項３】 空間フィルタにおいて、血流速度が正で
   あるサンプル点の数と血流速度が負であるデータの数と
   を比較する第４の比較手段を有し、血流速度が正である
   サンプル点の数が負であるデータの数より大きければ、
   血流速度が正であるサンプル点データのみを重み付け平
   均演算に使用し、血流速度が負であるサンプル点の数が
   正であるデータの数より大きければ、血流速度が負であ
   るサンプル点データのみを重み付け平均演算に使用する
   ことを特徴とした請求項１または２記載の超音波ドプラ
   血流計。