JP2005323657A - Ultrasonic diagnosing apparatus, and image processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波造影剤を用いて行う造影エコー法において、微小血流還流を診断情報として提示する超音波診断装置及び画像処理装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus and an image processing apparatus that present micro blood flow reflux as diagnostic information in a contrast echo method performed using an ultrasonic contrast agent.
超音波診断は、超音波プローブを体表から当てるだけの簡単な操作で心臓の拍動や胎児の動きをリアルタイム表示で得られ、かつ安全性が高いため繰り返して検査が行える他、X線、CT、MRI等の診断機器に比べてシステムの規模が小さく、ベッドサイドに移動していっての検査も容易に行えるなど簡便である。 Ultrasound diagnosis can be obtained by real-time display of heart beats and fetal movements with a simple operation by simply touching the ultrasound probe from the body surface. Compared with diagnostic equipment such as CT and MRI, the scale of the system is small, and the inspection can be easily performed while moving to the bedside.
また、超音波診断装置は、それが具備する機能の種類によって様々に異なるが、小型なものとしては、片手で持ち運べる程度のものが開発されており、またX線等のように被曝の影響がなく、産科や在宅医療等においても使用することができる。 Ultrasound diagnostic devices vary depending on the types of functions they have, but small ones that can be carried with one hand have been developed, and the effects of exposure, such as X-rays, have been developed. It can also be used in obstetrics and home medical care.
近年、静脈投与型の超音波造影剤が製品化され、造影エコーが行われるようになってきている。この手法は、例えば心臓や肝臓等の検査で静脈から超音波造影剤を注入して血流信号を増強し、血流動態の評価を行うことを目的としている。造影剤の多くは微小気泡(マイクロバブル)を反射源として機能するものである。気泡というデリケートな基材の性質上、通常の診断レベルの超音波照射であっても、その機械的作用によって気泡が壊れ、結果的にスキャン面からの信号強度は低下してしまう。 In recent years, intravenous administration-type ultrasound contrast agents have been commercialized, and contrast echoes have been performed. This method is intended to evaluate blood flow dynamics by injecting an ultrasound contrast agent from a vein, for example, in an examination of the heart, liver, or the like to enhance the blood flow signal. Many of the contrast agents function by using microbubbles as a reflection source. Due to the sensitive nature of the bubble, the bubble is broken by the mechanical action of the ultrasonic wave at the normal diagnostic level, and as a result, the signal intensity from the scan plane decreases.
したがって、還流の動的な様子をリアルタイムで観察するためには、低音圧の超音波送信によって画像化する等、スキャンによる気泡の崩壊を低減させることが必要となってくる。しかしながら、このような低音圧の超音波送信による画像化は、信号/ノイズ比(以下、「S/N比」と称する。)も低下してしまうため、それを補うための種々の信号処理法も考案されている。 Therefore, in order to observe the dynamic state of reflux in real time, it is necessary to reduce the collapse of bubbles due to scanning, such as by imaging with low sound pressure ultrasonic transmission. However, since imaging with such low sound pressure ultrasonic transmission also reduces the signal / noise ratio (hereinafter referred to as “S / N ratio”), various signal processing methods to compensate for this decrease. Has also been devised.
また、超音波造影剤を用いると、超音波ドプラ法と比べても非常に微細な血管構造が映像化できる。このレベルの血流情報は、血管の短絡、再生結節の進行度など、びまん性肝疾患、あるいは肝ガンの鑑別診断に重要な情報となると言われている。 In addition, when an ultrasonic contrast agent is used, a very fine blood vessel structure can be imaged as compared with the ultrasonic Doppler method. This level of blood flow information is said to be important information for differential diagnosis of diffuse liver disease or liver cancer, such as blood vessel short circuit and the degree of progression of regenerative nodules.
ところで、前記微細血管構造を映像化する場合、その映像法として、複数の超音波断層画像を使用し、空間的に対応する画素の中から最大輝度値を採用する、いわゆる最大値保持演算を用いることがある(例えば、非特許文献1参照。)。
By the way, when imaging the fine blood vessel structure, a so-called maximum value holding operation that uses a plurality of ultrasonic tomographic images and adopts the maximum luminance value among spatially corresponding pixels is used as the imaging method. (For example, refer
図8は従来の最大値保持演算を説明するための概念図である。 FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining a conventional maximum value holding operation.
すなわち、図8(a)に示すように、各超音波断層画像100に表示された造影剤からの信号400が疎らであったとしても、最大値保持演算を行うことで、複数の超音波断層画像100が重畳され、診断画像200上に造影剤の信号400により血管構造500が表示される。
しかしながら、最大値保持演算を用いる場合、S/N比が低下する低音圧送信下で行わなければならず、図8(b)に示すように、もし各超音波断層画像100に僅かにでも装置由来のホワイトノイズ300が混入していると、これらの超音波断層画像100が重畳され、ホワイトノイズ300が蓄積し、診断画像200が不明瞭になってしまうことがある。
However, when the maximum value holding calculation is used, it must be performed under low sound pressure transmission in which the S / N ratio is reduced, and as shown in FIG. When the derived
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、微細な血管分岐レベルの診断情報を有効に抽出する超音波診断装置及び画像診断装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus and an image diagnostic apparatus that can effectively extract diagnostic information of a fine blood vessel branch level. .
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の超音波診断装置及び画像診断装置は次のように構成されている。 In order to solve the problems and achieve the object, the ultrasonic diagnostic apparatus and the image diagnostic apparatus of the present invention are configured as follows.
(1)造影剤バブルが投与された被検体の所定部位を超音波で走査して超音波診断画像を取得する超音波診断装置において、前記被検体に対して超音波を送信し、当該超音波からのエコー信号を受信する超音波送受信手段と、前記超音波送受信手段が受信したエコー信号に基づいて複数枚のオリジナル画像を生成する画像生成手段と、前記画像生成手段により生成された複数枚のオリジナル画像からノイズ低減された複数枚の第1の超音波診断画像を生成するとともに、前記複数枚の第1の超音波診断画像から最大値保持演算により第2の超音波診断画像を生成する画像処理手段とを具備することを特徴とする。 (1) In an ultrasonic diagnostic apparatus for acquiring an ultrasonic diagnostic image by scanning a predetermined portion of a subject to which a contrast agent bubble is administered with an ultrasonic wave, the ultrasonic wave is transmitted to the subject, and the ultrasonic wave An ultrasonic transmission / reception unit that receives an echo signal from the image generation unit, an image generation unit that generates a plurality of original images based on the echo signal received by the ultrasonic transmission / reception unit, and a plurality of sheets generated by the image generation unit An image for generating a plurality of first ultrasonic diagnostic images with reduced noise from the original image and generating a second ultrasonic diagnostic image from the plurality of first ultrasonic diagnostic images by a maximum value holding calculation. And a processing means.
(2)(1)に記載された超音波診断装置であって、前記複数枚のオリジナル画像のうちの少なくとも2枚以上を使用して、空間的に対応する画素の中から最小輝度値を採用する最小値保持演算を実行することで、前記第1の超音波診断画像を生成することを特徴とする。 (2) The ultrasonic diagnostic apparatus according to (1), wherein at least two of the plurality of original images are used and a minimum luminance value is adopted from spatially corresponding pixels. The first ultrasonic diagnostic image is generated by executing the minimum value holding calculation.
(3)(1)に記載された超音波診断装置であって、前記複数枚のオリジナル画像のうちの少なくとも2枚以上を使用して、空間的に対応する画素の平均輝度値を採用する平均値保持演算を実行することで、前記第1の超音波診断画像を生成することを特徴とする。 (3) The ultrasonic diagnostic apparatus according to (1), wherein an average using an average luminance value of spatially corresponding pixels using at least two or more of the plurality of original images The first ultrasonic diagnostic image is generated by executing a value holding calculation.
(4)造影剤バブルが投与された被検体の所定部位を超音波で走査して超音波を取得する超音波診断装置において、前記被検体に対して超音波を送信し、当該超音波からのエコー信号を受信する超音波送受信手段と、前記超音波送受信手段が受信したエコー信号に基づいて、複数フレーム分の第1の走査線信号列を生成する走査線情報生成手段と、前記走査線情報生成手段により生成された複数フレーム分の第1の走査線信号列であって、前記超音波の送信方向が等しい複数の第1の走査線信号列から、前記送信方向ごとにノイズ低減された複数の第2の走査線信号列を生成する走査線処理手段と、前記走査線処理手段により生成された複数の第2の走査線信号列のうち、同一フレームを構成する第2の走査線信号列を組み合せて、フレームごとに第1の超音波診断画像を生成するとともに、前記フレームごとに生成された複数枚の第1の超音波診断画像から最大値保持演算により第2の超音波診断画像を生成する画像処理手段とを具備することを特徴とする。 (4) In an ultrasonic diagnostic apparatus for acquiring an ultrasonic wave by scanning a predetermined part of a subject to which a contrast agent bubble is administered with an ultrasonic wave, the ultrasonic wave is transmitted to the subject, Ultrasonic transmission / reception means for receiving an echo signal, scanning line information generation means for generating a first scanning line signal sequence for a plurality of frames based on the echo signal received by the ultrasonic transmission / reception means, and the scanning line information A plurality of first scanning line signal sequences for a plurality of frames generated by the generation unit, wherein a plurality of first scanning line signal sequences having the same ultrasonic transmission direction are reduced in noise for each transmission direction. A second scanning line signal sequence forming the same frame among a plurality of second scanning line signal sequences generated by the scanning line processing unit. Combine the frame Image processing means for generating a first ultrasonic diagnostic image and generating a second ultrasonic diagnostic image by a maximum value holding calculation from a plurality of first ultrasonic diagnostic images generated for each frame It is characterized by comprising.
(5)(4)に記載された超音波診断装置であって、前記超音波の送信方向が等しい複数の第1の走査線信号列のうちの少なくとも2本以上を使用して、時間的もしくは空間的に対応する振幅値の最小値を採用する最小値保持演算を実行することで、前記第2の走査線信号列を生成することを特徴とする。 (5) The ultrasonic diagnostic apparatus according to (4), wherein at least two of the plurality of first scanning line signal sequences having the same transmission direction of the ultrasonic waves are used, The second scanning line signal sequence is generated by executing a minimum value holding operation that employs a minimum value of spatially corresponding amplitude values.
(6)(4)に記載された超音波診断装置であって、前記超音波送信方向が等しい複数の第1の走査線信号列のうちの少なくとも2本以上を使用して、時間的もしくは空間的に対応する振幅値の平均値を採用する平均値保持演算を実行することで、前記第2の走査線信号列を生成することを特徴とする。 (6) The ultrasonic diagnostic apparatus according to (4), wherein at least two of the plurality of first scanning line signal sequences having the same ultrasonic transmission direction are used in time or space. The second scanning line signal sequence is generated by executing an average value holding operation that adopts an average value of corresponding amplitude values.
(7)(1)〜(6)に記載された超音波診断装置であって、前記第1の超音波診断画像と前記第2の超音波診断画像とを同時に表示する表示手段をさらに具備することを特徴とする。 (7) The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of (1) to (6), further including display means for simultaneously displaying the first ultrasonic diagnostic image and the second ultrasonic diagnostic image. It is characterized by that.
(8)被検体の所定部位を超音波で走査して得られた複数枚のオリジナル画像を記憶する記憶手段と、前記複数枚のオリジナル画像からノイズ低減された複数枚の第1の超音波診断画像を生成するとともに、前記複数枚の第1の超音波診断画像から最大値保持演算により第2の超音波診断画像を生成する画像処理手段とを具備することを特徴とする。 (8) Storage means for storing a plurality of original images obtained by scanning a predetermined portion of the subject with ultrasound, and a plurality of first ultrasonic diagnostics in which noise is reduced from the plurality of original images. And an image processing means for generating a second ultrasonic diagnostic image by a maximum value holding calculation from the plurality of first ultrasonic diagnostic images.
(9)(8)に記載された画像処理装置であって、前記複数枚のオリジナル画像のうちの少なくとも2枚以上を使用して、空間的に対応する画素の中から最小輝度値を採用する最小値保持演算を実行することで、前記第1の超音波診断画像を生成することを特徴とする。 (9) The image processing apparatus according to (8), wherein a minimum luminance value is adopted from spatially corresponding pixels by using at least two of the plurality of original images. The first ultrasonic diagnostic image is generated by executing a minimum value holding calculation.
(10)(8)に記載された画像処理装置であって、前記複数枚のオリジナル画像のうちの少なくとも2枚以上を使用して、空間的に対応する画素の平均輝度値を採用する平均値保持演算を実行することで、前記第1の超音波診断画像を生成することを特徴とする。 (10) In the image processing apparatus described in (8), an average value that employs an average luminance value of spatially corresponding pixels using at least two or more of the plurality of original images. The first ultrasonic diagnostic image is generated by executing a holding operation.
本発明によれば、微細な血管分岐レベルの診断情報を有効に抽出できる。 According to the present invention, it is possible to effectively extract minute blood vessel branching level diagnostic information.
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、図1〜図3を用いて本発明の第1の実施の形態を説明する。 First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は本発明の第1の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すように、この超音波診断装置は、超音波プローブ12(超音波送受信手段)、入力装置13、モニタ14、送受信ユニット21、Bモード処理ユニット22(走査線情報生成手段)、ドプラ処理ユニット23、画像生成回路24(画像処理手段)、制御プロセッサ26、画像メモリ27(記憶手段)、内部記憶装置28、インタフェース部29を有している。
As shown in FIG. 1, this ultrasonic diagnostic apparatus includes an ultrasonic probe 12 (ultrasonic transmission / reception means), an
装置本体11に内蔵される送受信ユニット21等は、集積回路などのハードウェアで構成されることもあるが、ソフトウェア的にモジュール化されたソフトウェアプログラムである場合もある。以下、個々の構成要素の機能について説明する。
The transmission /
超音波プローブ12は、送受信ユニット21からの駆動信号に基づいて超音波を発生し、被検体Pからの反射波を電気信号に変換する複数の圧電振動子、当該圧電振動子に設けられる整合層、当該圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有している。
The
当該超音波プローブ12から被検体Pに超音波が送信されると、当該送信超音波は体内組織の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として超音波プローブ12に受信される。このエコー信号は、反射することになった不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信超音波が、移動している血液や心臓壁等の表面で反射した場合、そのエコー信号はドプラ効果により移動体の超音波送信方向の速度成分に依存して周波数偏移を受ける。
When an ultrasonic wave is transmitted from the
入力装置13は装置本体11に接続されており、オペレータからの各種指示、条件、関心領域(ROI)の設定指示、種々の画質条件設定指示等を装置本体11に取り込むための各種スイッチ13a、ボタン13b、トラックボール13c、マウス13d、キーボード13e等を有している。
The
モニタ14は、画像生成回路24(詳細は後述)からのビデオ信号に基づいて、生体内の形態学的情報や血流情報を画像として表示する。
The
送受信ユニット21は、トリガ発生回路、遅延回路、及びパルサ回路等を有している。パルサ回路では、所定の周波数fr[Hz](周期:1/fr[s])で、送信超音波を形成するためのレートパルスが繰り返し発生される。また、遅延回路では、チャンネル毎に超音波をビーム状に収束し、かつ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間が各レートパルスに与えられる。トリガ発生回路では、このレートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ12に駆動パルスが印加される。
The transmission /
なお、送受信ユニット21は、制御プロセッサ26の指示に従ってスキャンシーケンス(詳細は後述)を実行するために、送信周波数、送信駆動電圧等を瞬時に変更する機能を有している。なお、送信駆動電圧の変更については、瞬時にその値を切り換えられるリニアアンプ型の発信回路、または複数の電源ユニットを電気的に切り換える機構によって実現される。
The transmission /
また、送受信ユニット21は、アンプ回路、A/D変換器、加算器等を有している。アンプ回路では、超音波プローブ12から取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。A/D変換器では、増幅されたエコー信号に対して、受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与える。加算器では、遅延時間が与えられたエコー信号の加算処理が行われる。この加算により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、前記受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。
The transmission /
Bモード処理ユニット22は、送受信ユニット21からエコー信号を受け取り、対数増幅、包絡線検波処理等を施して、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータを生成する。このデータは、画像生成回路24に送信され、反射波の強度を輝度にして表現するBモード画像としてモニタ14に表示される。
The B-
ドプラ処理ユニット23は、送受信ユニット21から受け取ったエコー信号から速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流、組織、造影剤等のエコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。得られた血流情報は画像生成回路24に送られ、平均速度画像、分散画像、パワー画像、及びこれらの組み合せ画像としてモニタ14にカラーで表示される。
The
画像生成回路24は、超音波スキャンの走査線信号列を、テレビ等に代表される一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換して診断画像を生成する。また、画像生成回路24は、本発明による画像処理等、種々の演算を行うことが可能となっている。なお、当該画像生成回路24に入る以前のデータは「生データ」と呼ばれることがある。
The
次に、画像生成回路24の詳細を説明する。
Next, details of the
図2は同実施の形態に係る画像生成回路24の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the
図2に示すように、この画像生成回路24は、信号処理回路24a(走査線処理手段)、スキャンコンバータ24b、画像処理回路24c(画像処理手段)、及び画像データバッファ24d(記憶手段)を有している。
As shown in FIG. 2, the
信号処理回路24aは、超音波スキャンの走査線信号列のレベルで、画質を決定するようなフィルタリングを行う。信号処理回路24aの出力は、スキャンコンバータ24bに送られると同時に、画像メモリ27に保存される。このスキャンコンバータ24bは、超音波スキャンの走査線信号列を、テレビ等に代表される一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換する。
The
スキャンコンバータ24bの出力は、第1の画像データとして一旦画像データバッファ24dに保存される。このため、超音波スキャンを繰り返せば、画像データバッファ24dには複数の第1の画像データが保存される。
The output of the
なお、信号処理回路24aとスキャンコンバータ24bは、第1の画像データを生成するための画像生成部24f(画像生成手段)を構成している。
The
画像処理回路24cは、画像データバッファ24dに保存された複数の第1の画像データを用いて診断画像を生成し、種々の設定パラメータの文字情報や目盛などと合成する。画像処理回路24cの出力は、モニタ14に出力されると同時に、画像メモリ27に保存される。かくして、モニタ14には、被検体組織形状を表す断層像が表示される。
The
本発明で重要なのは、スキャンコンバータ24bの出力である第1の画像データを画像データバッファ24dに一旦保存し、画像データバッファ24dに複数の第1の画像データが貯まるのを待って、これらの第1の画像データを用いて診断画像を生成する点である。この機能の詳細は(スキャンシーケンス)にて説明する。
What is important in the present invention is that the first image data, which is the output of the
画像メモリ27は、信号処理回路24aから受信した画像データを格納する記憶メモリからなる。この画像データは、例えば診断後にオペレータが呼び出すことが可能となっており、静止画的に、あるいは複数枚を使って動画的に再生することが可能である。なお、この画像メモリ27と画像データバッファ24dとの違いは、画像メモリ27に保存された画像データはオペレータが呼び出すことができるが、画像データバッファ24dに保存された画像データはオペレータが呼び出すことができない点である。
The
内部記憶装置28は、スキャンシーケンス(詳細は後述)、画像生成、表示処理を実行する制御プログラム、診断情報(患者ID、医師の所見等)、診断プロトコル、及び送受信条件等を保管している。
The
また、内部記憶装置28は、必要に応じて画像メモリ27中の画像データの保管等にも使用される。内部記憶装置28のデータは、インタフェース部29を経由して外部周辺装置へ転送することも可能となっている。
The
制御プロセッサ26は、情報処理装置としての機能を持ち、本超音波診断装置の装置本体11の動作を制御する制御手段である。
The
インタフェース部29は、入力装置13、ネットワーク、及び新たな外部記憶装置(図示しない)に関するインタフェースである。当該装置によって得られた超音波画像等のデータや解析結果等は、インタフェース部29によりネットワークを介して他の装置に転送可能である。
The
(スキャンシーケンス)
次に、本超音波診断装置が実行する画像処理プロトコルを説明する。
(Scan sequence)
Next, an image processing protocol executed by the ultrasonic diagnostic apparatus will be described.
図3は同実施の形態に係る画像処理を説明するための概念図である。 FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining image processing according to the embodiment.
なお、本スキャンシーケンスは、造影剤を利用したコントラストエコーであって、低音圧送信を行うことにより、造影剤バブルをなるべく崩壊させずに診断画像を取得するものである。 Note that this scan sequence is a contrast echo using a contrast agent, and obtains a diagnostic image by collapsing the contrast agent bubble as much as possible by performing low sound pressure transmission.
図3に示すように、超音波スキャンを繰り返すことにより画像データバッファ24dにm枚の第1の画像データF1、F2、…Fm(オリジナル画像)が保存されたら、これらの第1の画像データF1、F2、…Fmを用いて最小値保持演算を行い、1枚目の第2の画像データG1(第1の超音波診断画像)を生成する。
As shown in FIG. 3, when m pieces of first image data F1, F2,... Fm (original images) are stored in the
なお、この最小値保持演算とは、第1の画像データF1、F2、…Fmの空間的に対応する画素の輝度値を比較し、最小の輝度値を採用する画像処理の手法である。 The minimum value holding operation is an image processing technique that compares the luminance values of spatially corresponding pixels of the first image data F1, F2,... Fm and adopts the minimum luminance value.
最小値保持演算を用いれば、造影剤バブルのように第1の画像データF1、F2、…Fmに共通して存在する輝度は保持されて第2の画像データG1に現れるが、ホワイトノイズ(不要な信号)のように時間・空間的にランダムに発生する輝度は、発生していないときの輝度値に引きずられて消失し、第2の画像データG1から除去される。 If the minimum value holding calculation is used, the luminance existing in common in the first image data F1, F2,... Fm like a contrast agent bubble is held and appears in the second image data G1, but white noise (unnecessary) The luminance that occurs randomly in time and space as shown in FIG. 9 disappears by being dragged by the luminance value when it does not occur, and is removed from the second image data G1.
次に、新たに超音波スキャンを行うことにより画像データバッファ24dにm枚の第1の画像データFm+1、Fm+2、…F2mが保存されたら、これらの第1の画像データFm+1、Fm+2、…F2mを用いて前記同様に最小値保持演算を行い、2枚目の第2の画像データG2を生成する。
Next, when m first image data Fm + 1, Fm + 2,... F2m are stored in the
そして、前記手続を繰り返すことにより次々と生成される第2の画像データG1、G2…は、その度に画像メモリ27に保存されていく。
Then, the second image data G1, G2,... Generated one after another by repeating the above procedure is stored in the
ところで、血流中の造影剤バブルには動きがあるため、第1の画像データF1、F2、…の生成レート(以下、「フレームレート」と称する。)が遅い場合には、最小値保持演算により第2の画像データG1、G2、…から輝度が消失してしまう恐れがある。そのため、本手法を実施する場合には、通常よりも早いフレームレートを利用することが望ましい。 By the way, since the contrast agent bubble in the bloodstream has a movement, when the generation rate (hereinafter referred to as “frame rate”) of the first image data F1, F2,. As a result, the luminance may be lost from the second image data G1, G2,. Therefore, it is desirable to use a faster frame rate than usual when implementing this method.
たとえば、発明者の検討結果によると、通常20[Hz]程度のフレームレートで観察できる乳癌等では、走査深度が4[cm]程度の場合、フレームレートを最大80[Hz]程度まで上げることが可能である。 For example, according to the results of the inventor's investigation, for a breast cancer or the like that can usually be observed at a frame rate of about 20 [Hz], when the scanning depth is about 4 [cm], the frame rate can be increased up to about 80 [Hz]. Is possible.
そこで、80[Hz]のフレームレートで4枚の第1の画像データF1〜F4を生成し、これら第1の画像データF1〜F4を用いて第2の画像データG1を生成すれば、見かけのフレームレート(すなわち第2の画像データG1、G2、…のフレームレート)を20[Hz]程度にすることができる。 Therefore, if four pieces of first image data F1 to F4 are generated at a frame rate of 80 [Hz], and the second image data G1 is generated using the first image data F1 to F4, the apparent amount is obtained. The frame rate (that is, the frame rate of the second image data G1, G2,...) Can be set to about 20 [Hz].
しかしながら、この方法だと、n枚の第2の画像データG1、G2、…Gnを得るのに、m×n枚の第1の画像データF1、F2、…Fm×nが必要となり、実際のフレームレート(すなわち第1の画像データF1、F2、…のフレームレート)がかなり上昇してしまう。 However, with this method, in order to obtain n second image data G1, G2,... Gn, m × n first image data F1, F2,. The frame rate (that is, the frame rate of the first image data F1, F2,...) Is considerably increased.
実際のフレームレートを上昇させない処理としては、新たな超音波スキャンにより第1の画像データFm+1が得られた時点で、それ以前に得られたm枚の第1の画像データF2、F3、…Fm+1を用いて第2の画像データG2を生成する方法がある。 As a process that does not increase the actual frame rate, when the first image data Fm + 1 is obtained by a new ultrasonic scan, the m first image data F2, F3,... Fm + 1 obtained before that time. There is a method of generating the second image data G2 by using.
この方法なら、n枚の第2の画像データG1、G2、…Gnを得るのには、m+n−1枚の第1の画像データF1、F2、…Fm+n−1があれば足りるから、mの選び方によっては、第1の画像データF1、F2、…と略同じフレームレートで第2の画像データG1、G2、…を得ることができる。 In this method, since it is sufficient to obtain m + n−1 first image data F1, F2,... Fm + n−1 to obtain n second image data G1, G2,. Depending on the selection method, the second image data G1, G2,... Can be obtained at substantially the same frame rate as the first image data F1, F2,.
また、別の処理としては、第1の画像データF1、F2、…Fmの空間的に対応する画素を用いて平均値演算を行い、第2の画像データG1、G2、…を生成する方法もある。 As another process, there is also a method of calculating the average value using the spatially corresponding pixels of the first image data F1, F2,... Fm and generating the second image data G1, G2,. is there.
なお、この平均値演算とは、第1の画像データF1、F2、…の空間的に対応する画素の輝度値を平均し、その平均の輝度値を採用する画像処理法である。この方法を用いても、時間・空間的にランダムに発生するホワイトノイズは、定在するバブルの信号輝度に比べてかなり低減されるから、不要なノイズの存在しない第2の画像データG1、G2、…を得ることができる。 The average value calculation is an image processing method that averages the luminance values of spatially corresponding pixels of the first image data F1, F2,... And adopts the average luminance value. Even if this method is used, white noise generated randomly in time and space is considerably reduced compared to the signal brightness of a standing bubble. Therefore, the second image data G1, G2 free from unnecessary noise is present. You can get ...
前記手続を繰り返すことにより画像メモリ27にn枚の第2の画像データG1、G2、…Gnが保存されたら、これらの第2の画像データG1、G2、…Gnを用いて最大値保持演算を行い、第3の画像データHn(第2の超音波診断画像)を生成する。この第3の画像データHnは、生成されるたびに診断画像としてモニタ14に表示され、診断の材料として使用される。
When n second image data G1, G2,... Gn are stored in the
なお、この最大値保持演算とは、第2の画像データG1、G2、…Gnの空間的に対応する画素の輝度値を比較し、最大の輝度値を採用する画像処理の手法である。 The maximum value holding calculation is an image processing technique that compares the luminance values of the spatially corresponding pixels of the second image data G1, G2,... Gn and adopts the maximum luminance value.
第3の画像データHnをモニタ14に表示する場合、最初に1枚目の第2の画像データG1が生成された段階では、この第2の画像データG1を用いて最大値保持演算を行い、1枚目の第3の画像データH1を生成する。
When displaying the third image data Hn on the
なお、1枚目の第3の画像データH1と1枚目の第2の画像データG1が同じものであることは言うまでもない。そして、2枚目の第2の画像データG2が生成されたら、その時点で第2の画像データG1、G2を用いて最大値保持演算を行い、2枚目の第3の画像データH2を生成する。 Needless to say, the first third image data H1 and the first second image data G1 are the same. When the second image data G2 for the second sheet is generated, the maximum value holding calculation is performed using the second image data G1 and G2 at that time, and the third image data H2 for the second sheet is generated. To do.
すなわち、新しい第2の画像データGnが得られるたびに、それまでに得られた全ての第2の画像データG1、G2、…Gnを用いて最大値保持演算を行うことで、第3の画像データHnを順次更新していく。これにより、モニタ14には、被検体内の動きがリアルタイムで表示される。
That is, every time new second image data Gn is obtained, the third image is obtained by performing the maximum value holding calculation using all the second image data G1, G2,... Gn obtained so far. Data Hn is updated sequentially. Thereby, the movement in the subject is displayed on the
なお、第1の画像データF1、F2、…と第2の画像データG1、G2、…は、生成されるたびに画像メモリ27に保存される。そのため、オペレータがオリジナル画像を見たい場合には、入力装置13のボタン13b等からの指示で、第1の画像データF1、F2、…や、第2の画像データG1、G2、…をモニタ14に表示することも可能である。
The first image data F1, F2,... And the second image data G1, G2,... Are stored in the
前記構成の超音波診断装置によれば、超音波スキャンにより得られた複数枚の第1の画像データを画像データバッファ24dに一旦保存し、この画像データバッファ24dに保存されたm枚の第1の画像データを用いて最小値保持演算を行っている。
According to the ultrasonic diagnostic apparatus having the above-described configuration, a plurality of first image data obtained by ultrasonic scanning are temporarily stored in the
そのため、得られる複数枚の第2の画像データには、ホワイトノイズ等の不要な信号が存在しないから、これらの第2の画像データを用いて最大値保持演算を行っても、生成される第3の画像データに前述の不要な信号が現れることがない。これより、モニタ14には極めて鮮明な診断画像が表示され、微細な血管分岐レベルの診断情報を有効に抽出することができる。
For this reason, since there are no unnecessary signals such as white noise in the obtained plurality of second image data, even if the maximum value holding calculation is performed using these second image data, the generated second image data is generated. The above-mentioned unnecessary signal does not appear in the image data 3. As a result, a very clear diagnostic image is displayed on the
次に、図4と図5を用いて同実施の形態の変形例を説明する。 Next, a modification of the embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
図4は同実施の形態の変形例に係る画像生成回路24Aの構成を示すブロック図、図5は、同変形例に係る画像処理を説明するための概念図である。 FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an image generation circuit 24A according to a modification of the embodiment, and FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining image processing according to the modification.
本変形例の超音波診断装置は、第1の実施の形態とほぼ同じシステム構成を有している。第1の実施の形態と異なる点は、図4に示すように、画像データバッファ24d(図2にのみ図示)の機能を画像メモリ27に実行させる点である。
The ultrasonic diagnostic apparatus of this modification has almost the same system configuration as that of the first embodiment. The difference from the first embodiment is that, as shown in FIG. 4, the
すなわち、図5に示すように、本実施の形態では、超音波スキャンにより得られた複数枚の第1の画像データF1、F2、…は、画像データバッファ24dに保存されるのではなく、画像メモリ27に保存される。そして、前記最小値演算は、この画像メモリ27に保存されたm枚の第1の画像データF1、F2、…Fmを呼び出して行われる。
That is, as shown in FIG. 5, in the present embodiment, a plurality of pieces of first image data F1, F2,... Obtained by ultrasonic scanning are not stored in the
前記変形例に係る超音波診断装置によれば、超音波スキャンにより生成された複数枚の第1の画像データを画像メモリ27に保存し、この画像メモリ27からm枚の第1の画像データを取り出して前記最小値保持演算を行っている。
According to the ultrasonic diagnostic apparatus according to the modified example, a plurality of pieces of first image data generated by ultrasonic scanning are stored in the
そのため、生成される第2の画像データには、ホワイトノイズ等の不要な信号が存在しないから、これら第2の画像データを用いて最大値保持演算を行っても、生成される第3の画像データに前述のような不要な信号が現れることがない。これより、モニタ14には、極めて鮮明な診断画像が表示され、微細な血管分岐レベルの診断情報を有効に抽出することができる。
Therefore, the second image data to be generated does not include unnecessary signals such as white noise. Therefore, even if the maximum value holding calculation is performed using these second image data, the third image to be generated is generated. Such unnecessary signals do not appear in the data. As a result, a very clear diagnostic image is displayed on the
次に、図6と図7を参照しながら本発明の第2の実施の形態を説明する。なお、ここでは第1の実施の形態と同様の構成、作用については、その説明を省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the description is abbreviate | omitted here about the structure and effect | action similar to 1st Embodiment.
図6は本発明の第2の実施の形態に係る画像生成回路24Bの構成を示すブロック図である。 FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an image generation circuit 24B according to the second embodiment of the present invention.
図6に示すように、本実施の形態に係る画像生成回路24Bは、前記画像データバッファ24dの代わりに、ラインバッファ24eを備えている。このラインバッファ24eは、信号処理回路24aから出力される、ビデオ信号に変換される前の画像データを一時的に保存するものである。
As shown in FIG. 6, the image generation circuit 24B according to the present embodiment includes a
(スキャンシーケンス)
次に、本超音波診断装置が実行する画像処理プロトコルを説明する。
(Scan sequence)
Next, an image processing protocol executed by the ultrasonic diagnostic apparatus will be described.
図7は同実施の形態に係る画像処理を説明するための概念図である。 FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining image processing according to the embodiment.
図7に示すように、一方向に超音波を送受信することで得られた受信信号は、信号処理回路24aに送られ、一走査線の輝度値を示す第1の時系列信号S1(第1の走査線信号列)となる。そして、同一方向に超音波の送受信を繰り返すことで、前記走査線の輝度値を示す複数の第1の時系列信号S2、S3…を生成する。これらの第1の時系列信号S1、S2…は、ラインバッファ24eに一時的に保存される。
As shown in FIG. 7, the received signal obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves in one direction is sent to the
ラインバッファ24eにm個の第1の時系列信号S1、S2、…Smが保存されたら、これらの第1の時系列信号S1、S2、…Smを用いて、信号処理回路24aで最小値保持演算を行い、1個目の第2の時系列信号T1(第2の走査線信号列)を生成する。
When the m first time series signals S1, S2,... Sm are stored in the
このように最小値保持演算を用いれば、造影剤バブルからの信号のように第1の時系列信号S1、S2、…Smに共通して存在する輝度は保持されて第2の時系列信号T1に残るが、ホワイトノイズのように時間・空間的にランダムに発生する輝度は、発生していないときの輝度値に引きずられて、第2の時系列信号T1から除去される。 When the minimum value holding operation is used in this way, the luminance existing in common in the first time series signals S1, S2,... Sm like the signal from the contrast agent bubble is held, and the second time series signal T1. However, the luminance that occurs randomly in time and space, such as white noise, is removed from the second time-series signal T1 by being dragged to the luminance value when it does not occur.
次に、前記一方向とは異なる方向に超音波の送受信を繰り返して、第1の時系列信号Sm+1、Sm+2…を生成する。そして、ラインバッファ24eにm個の第1の時系列信号Sm+1、Sm+2、…S2mが保存されたら、これらの第1の時系列信号Sm+1、Sm+2、…S2mを用いて、信号処理回路24aで最小値保持演算を行い、2個目の第2の時系列信号T2を生成する。
Next, ultrasonic wave transmission / reception is repeated in a direction different from the one direction to generate first time series signals Sm + 1, Sm + 2,. When m first time series signals Sm + 1, Sm + 2,... S2m are stored in the
そして、前記手続を繰り返すことにより、k個の第2の時系列信号T1、T2、…Tkが生成されたら、これらの第2の時系列信号T1、T2、…Tkに基づいて、1枚目の第2の画像データG1を生成する。なお、生成された第2の画像データG1は、画像メモリ27に保存される。
Then, when k second time-series signals T1, T2,... Tk are generated by repeating the above procedure, the first sheet is generated based on these second time-series signals T1, T2,. The second image data G1 is generated. The generated second image data G1 is stored in the
この一連の手続を繰り返し、画像メモリ27にn枚の第2の画像データG1、G2、…Gnが保存されたら、これらの第2の画像データG1、G2、…Gnを用いて、画像処理回路24cで最大値保持演算を行い、第3の画像データHnを生成する。この第3の画像データHnは、生成されるたびに診断画像としてモニタ14に表示され、診断の材料として使用される。これにより、モニタ14には、被検体内の動きがリアルタイム表示で得られる。
When a series of procedures are repeated and n pieces of second image data G1, G2,... Gn are stored in the
なお、第2の画像データG1、G2、…は、生成されるたびに画像メモリ27に保存されているため、オペレータがオリジナル画像を見たい場合には、入力装置13のボタン13b等からの指示により、第2の画像データG1、G2、…をモニタ14に表示することも可能である。
Since the second image data G1, G2,... Are stored in the
前記第2の実施の形態に係る超音波診断装置によれば、超音波スキャンを行うときに、各々の方向に対して超音波を複数回送受信し、複数の第1の時系列信号を生成している。そして、これらの第1の時系列信号を用いて最小値保持演算を行い、第2の時系列信号を生成している。 According to the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment, when performing an ultrasonic scan, ultrasonic waves are transmitted / received a plurality of times in each direction to generate a plurality of first time-series signals. ing. Then, a minimum value holding calculation is performed using these first time series signals to generate a second time series signal.
そのため、このような手続を繰り返して得られる複数の第2の時系列信号には、ホワイトノイズ等の不要な信号が存在しないから、これら第2の時系列信号をビデオ信号に変換した後で最大値保持演算を行っても、生成される第3の画像データには前述の不要な信号が現れることがない。これより、モニタ14には極めて鮮明な診断画像が表示され、微細な血管分岐レベルの診断情報を有効に抽出できる。
For this reason, since there is no unnecessary signal such as white noise in the plurality of second time series signals obtained by repeating such a procedure, the maximum is obtained after converting these second time series signals into video signals. Even if the value holding operation is performed, the above-described unnecessary signal does not appear in the generated third image data. As a result, a very clear diagnostic image is displayed on the
すなわち、本実施の形態のように、ビデオ信号に変換される前の第1の時系列信号の段階で最小値保持演算を行うことで、ホワイトノイズ等の不要な信号を除去するようにしてもよい。 That is, as in the present embodiment, unnecessary value signals such as white noise can be removed by performing a minimum value holding operation at the stage of the first time-series signal before being converted into a video signal. Good.
以上、第1、第2の実施の形態では、超音波診断装置について説明してきたが、本発明は超音波診断装置に限定されるものではなく、最大値保持演算を行う画像処理手法であれば、どんなものにも適用することができる。 As described above, in the first and second embodiments, the ultrasonic diagnostic apparatus has been described. However, the present invention is not limited to the ultrasonic diagnostic apparatus, and any image processing technique that performs a maximum value holding calculation can be used. Can be applied to anything.
なお、本発明は、前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
12…超音波プローブ(超音波送受信手段)、22…Bモード処理ユニット(走査線情報生成手段)、24a…信号処理回路(走査線処理手段)、24c…画像処理回路(画像処理手段)、24d…画像データバッファ(記憶手段)、24f…画像生成部(画像生成手段)、27…画像メモリ、P…被検体、F…第1の画像データ(オリジナル画像)、G…第2の画像データ(第1の超音波診断画像)、H…第3の画像データ(第2の超音波診断画像)、S…第1の時系列信号(第1の走査線信号列)、T…第2の時系列信号(第2の走査線信号列)。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記被検体に対して超音波を送信し、当該超音波からのエコー信号を受信する超音波送受信手段と、
前記超音波送受信手段が受信したエコー信号に基づいて複数枚のオリジナル画像を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段により生成された複数枚のオリジナル画像からノイズ低減された複数枚の第1の超音波診断画像を生成するとともに、前記複数枚の第1の超音波診断画像から最大値保持演算により第2の超音波診断画像を生成する画像処理手段と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。 In an ultrasonic diagnostic apparatus for acquiring an ultrasonic diagnostic image by scanning a predetermined part of a subject to which a contrast agent bubble is administered with an ultrasonic wave,
Ultrasonic transmission / reception means for transmitting ultrasonic waves to the subject and receiving echo signals from the ultrasonic waves;
Image generating means for generating a plurality of original images based on echo signals received by the ultrasonic transmitting / receiving means;
A plurality of first ultrasonic diagnostic images with reduced noise are generated from a plurality of original images generated by the image generating means, and a maximum value holding operation is performed from the plurality of first ultrasonic diagnostic images. Image processing means for generating a second ultrasonic diagnostic image;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記被検体に対して超音波を送信し、当該超音波からのエコー信号を受信する超音波送受信手段と、
前記超音波送受信手段が受信したエコー信号に基づいて、複数フレーム分の第1の走査線信号列を生成する走査線情報生成手段と、
前記走査線情報生成手段により生成された複数フレーム分の第1の走査線信号列であって、前記超音波の送信方向が等しい複数の第1の走査線信号列から、前記送信方向ごとにノイズ低減された複数の第2の走査線信号列を生成する走査線処理手段と、
前記走査線処理手段により生成された複数の第2の走査線信号列のうち、同一フレームを構成する第2の走査線信号列を組み合せて、フレームごとに第1の超音波診断画像を生成するとともに、前記フレームごとに生成された複数枚の第1の超音波診断画像から最大値保持演算により第2の超音波診断画像を生成する画像処理手段と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。 In an ultrasonic diagnostic apparatus for acquiring an ultrasonic wave by scanning a predetermined portion of a subject to which a contrast agent bubble is administered with an ultrasonic wave,
Ultrasonic transmission / reception means for transmitting ultrasonic waves to the subject and receiving echo signals from the ultrasonic waves;
Scanning line information generating means for generating a first scanning line signal sequence for a plurality of frames based on an echo signal received by the ultrasonic transmitting / receiving means;
The first scanning line signal sequence for a plurality of frames generated by the scanning line information generation unit, wherein noise is transmitted for each transmission direction from a plurality of first scanning line signal sequences having the same transmission direction of the ultrasonic waves. Scanning line processing means for generating a plurality of reduced second scanning line signal sequences;
Of the plurality of second scanning line signal sequences generated by the scanning line processing means, the second scanning line signal sequence constituting the same frame is combined to generate a first ultrasonic diagnostic image for each frame. And image processing means for generating a second ultrasonic diagnostic image by a maximum value holding calculation from the plurality of first ultrasonic diagnostic images generated for each frame,
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記複数枚のオリジナル画像からノイズ低減された複数枚の第1の超音波診断画像を生成するとともに、前記複数枚の第1の超音波診断画像から最大値保持演算により第2の超音波診断画像を生成する画像処理手段と、
を具備することを特徴とする画像処理装置。 Storage means for storing a plurality of original images obtained by scanning a predetermined portion of a subject with ultrasound;
A plurality of first ultrasonic diagnostic images with reduced noise are generated from the plurality of original images, and a second ultrasonic diagnostic image is obtained from the plurality of first ultrasonic diagnostic images by a maximum value holding calculation. Image processing means for generating
An image processing apparatus comprising:
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