JP2006280520A - Ultrasonic imaging apparatus, ultrasonic image processing method, and ultrasonic image processing program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波を送信し、超音波エコー信号を受信することによって得られた超音波画像信号に基づいて超音波画像を生成する超音波撮像装置に関する。さらに、本発明は、そのような超音波撮像装置によって得られた画像データを処理する超音波画像処理方法、及び、超音波画像処理プログラムに関する。 The present invention relates to an ultrasonic imaging apparatus that generates an ultrasonic image based on an ultrasonic image signal obtained by transmitting ultrasonic waves and receiving ultrasonic echo signals. Furthermore, the present invention relates to an ultrasonic image processing method and an ultrasonic image processing program for processing image data obtained by such an ultrasonic imaging apparatus.
医療分野においては、被検体の内部を観察して診断を行うために、様々な撮像技術が開発されている。特に、超音波を送受信することによって被検体の内部情報を取得する超音波撮像は、リアルタイムで画像観察を行うことができる上に、X線写真やRI(radio isotope)シンチレーションカメラ等の他の医用画像技術と異なり、放射線による被曝がない。そのため、超音波撮像は、安全性の高い撮像技術として、産科領域における胎児診断の他、婦人科系、循環器系、消化器系等を含む幅広い領域において利用されている。 In the medical field, various imaging techniques have been developed in order to observe and diagnose the inside of a subject. In particular, ultrasonic imaging that acquires internal information of a subject by transmitting and receiving ultrasonic waves enables real-time image observation, and other medical uses such as X-ray photographs and RI (radio isotope) scintillation cameras. Unlike imaging technology, there is no radiation exposure. Therefore, ultrasonic imaging is used as a highly safe imaging technique in a wide range of areas including gynecological system, circulatory system, digestive system, etc. in addition to fetal diagnosis in the obstetrics field.
超音波撮像とは、音響インピーダンスが異なる領域の境界(例えば、構造物の境界)において超音波が反射される性質を利用する画像生成技術であり、超音波ビームを人体等の被検体内に送信し、被検体内において生じた超音波エコー信号を受信し、超音波エコー信号が生じた反射点や反射強度を求めることにより、被検体内に存在する構造物(例えば、内臓や病変組織等)の輪郭を抽出する。 Ultrasound imaging is an image generation technology that uses the property that ultrasound is reflected at the boundary between regions with different acoustic impedances (for example, the boundary between structures), and transmits an ultrasonic beam into a subject such as a human body. Then, an ultrasonic echo signal generated in the subject is received, and a reflection point or reflection intensity at which the ultrasonic echo signal is generated is obtained to obtain a structure (for example, a visceral organ or a diseased tissue) present in the subject. Extract the outline of.
ところで、生体のように構造的に不均一な被写体が撮像された超音波画像においては、輝部及び/又は暗部が散在するパターンが現れる。このようなパターンはスペックルパターンと呼ばれており、例えば、内臓等の内部に存在する不均一な組織によって反射された超音波エコー信号が干渉することにより発生する。このスペックルパターンは、一種の虚像であるので、描出された構造物の輪郭等が不鮮明になることが多い。 By the way, in an ultrasonic image obtained by imaging a structurally non-uniform subject such as a living body, a pattern in which bright portions and / or dark portions are scattered appears. Such a pattern is called a speckle pattern, and is generated, for example, by interference of an ultrasonic echo signal reflected by a non-uniform tissue existing inside an internal organ or the like. Since this speckle pattern is a kind of virtual image, the contour of the drawn structure is often unclear.
特許文献1には、スペックルパターンの統計的性質を利用して画像の平滑化を行い、微小構造物を抽出することにより、肝硬変の進行度等のように均質な組織構造の中にある微小な異常病変を観察するために、被検体に超音波パルスを照射することにより断層像を得る超音波診断装置において、被検体部位から発生するエコー信号の強度あるいは振幅情報の統計的性質を用いて特定の信号を抽出する解析演算手段と、該解析演算手段によって抽出された結果を表示する表示手段とを備える超音波診断装置が開示されている。
In
また、特許文献2には、超音波画像に含まれるスペックル(スペックルパターン)の細かさを定量化し、組織診断に役立てるために、超音波の送受信により得られたエコーデータに基づいて超音波画像を形成する画像形成手段と、閾値レベルを変化させながら上記超音波画像を二値化処理することにより、複数の二値化画像を生成する二値化処理手段と、上記各二値化画像ごとにラベリング処理を施して高輝度又は低輝度をもった独立領域の個数を求める領域係数手段と、上記各閾値レベルの独立領域の個数を表すスペックル評価グラフを作成するグラフ作成手段とを含む超音波診断装置が開示されている。
また、非特許文献1には、超音波断層像に見られるスペックルパターンについての一般的な特徴と統計的性質について記載されていると共に、そのような超音波信号の統計的性質を利用した組織性状診断の研究が紹介されている。
このように、超音波診断においては、診断目的に応じて、超音波画像に現れるスペックルを抽出したり、分析したり、表示することが行われている。スペックルには組織性状に関係する情報が含まれていると考えられているので、スペックルを抽出して表示できれば、組織性状の診断に役立てることができる。また、ユーザも、そのような機能を望んでいるものと考えられる。 As described above, in ultrasonic diagnosis, speckles appearing in an ultrasonic image are extracted, analyzed, and displayed in accordance with the purpose of diagnosis. Since speckles are considered to contain information related to tissue properties, if speckles can be extracted and displayed, it can be used for diagnosis of tissue properties. In addition, it is considered that the user desires such a function.
ここで、非特許文献1に記載されているように、スペックルパターンは超音波の干渉によって生じるので、超音波画像上において、スペックルパターンの空間周波数成分は比較的高くなるものと考えられる。そのため、特定の比較的高い周波数帯域の超音波画像を動画で表示できれば、スペックルパターンを抽出し易くなり、組織性状の診断支援に繋がるものと考えられる。しかしながら、現状では、そのような機能を有する超音波撮像装置は提案されていない。
Here, as described in
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、空間周波数が比較的高い帯域に制限された超音波画像を動画で表示することにより、スペックルパターンを抽出することができる超音波撮像装置、超音波画像処理方法、及び、超音波画像処理プログラムを提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above points, the present invention provides an ultrasonic imaging apparatus and ultrasonic wave that can extract a speckle pattern by displaying an ultrasonic image limited to a band having a relatively high spatial frequency as a moving image. An object is to provide an image processing method and an ultrasonic image processing program.
上記課題を解決するため、本発明に係る超音波撮像装置は、被検体に向けて超音波を送信及び受信し、それによって得られた超音波エコー信号に基づいて超音波画像を表示する超音波撮像装置であって、印加される複数の駆動信号に従って超音波を送信する超音波送信手段と、超音波送信手段から送信された超音波が被検体において反射することによって生じた超音波エコー信号を受信して受信信号を出力する超音波受信手段と、該超音波受信手段から出力された受信信号に信号処理を施すことにより、被検体に関する超音波画像情報を表す画像データを生成する信号処理手段と、該信号処理手段によって生成された画像データに基づいて、該画像データによって表される超音波画像の空間周波数帯域の中心周波数以上の帯域に制限された画像を表す帯域制限画像データを生成する帯域制限画像データ生成手段とを具備する。 In order to solve the above problems, an ultrasonic imaging apparatus according to the present invention transmits and receives ultrasonic waves toward a subject, and displays an ultrasonic image based on an ultrasonic echo signal obtained thereby. An imaging apparatus, an ultrasonic transmission unit that transmits ultrasonic waves according to a plurality of applied drive signals, and an ultrasonic echo signal generated by reflection of an ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transmission unit on a subject An ultrasonic receiving unit that receives and outputs a received signal, and a signal processing unit that generates image data representing ultrasonic image information about the subject by performing signal processing on the received signal output from the ultrasonic receiving unit And an image limited to a band equal to or higher than the center frequency of the spatial frequency band of the ultrasonic image represented by the image data based on the image data generated by the signal processing means. Generating a band-limited image data representing a; and a band-limited image data generating means.
本発明に係る超音波画像処理方法は、被検体に向けて超音波を送信及び受信することによって得られた超音波エコー信号に基づいて超音波画像を表示する超音波画像処理方法であって、超音波エコー信号を受信することによって得られた受信信号に信号処理を施すことにより、被検体に関する超音波画像情報を表す画像データを生成するステップ(a)と、ステップ(a)において生成された画像データに基づいて、該画像データによって表される超音波画像の空間周波数帯域の中心周波数以上の帯域に制限された画像を表す帯域制限画像データを生成するステップ(b)とを具備する。 An ultrasonic image processing method according to the present invention is an ultrasonic image processing method for displaying an ultrasonic image based on an ultrasonic echo signal obtained by transmitting and receiving an ultrasonic wave toward a subject, Step (a) for generating image data representing ultrasonic image information about the subject by performing signal processing on the received signal obtained by receiving the ultrasonic echo signal, and the step (a). (B) generating band-limited image data representing an image limited to a band equal to or higher than the center frequency of the spatial frequency band of the ultrasonic image represented by the image data based on the image data.
本発明に係る超音波画像処理プログラムは、被検体に向けて超音波を送信及び受信することによって得られた超音波エコー信号に基づいて超音波画像を表示する超音波画像処理プログラムであって、超音波エコー信号を受信することによって得られた受信信号に信号処理を施すことにより、被検体に関する超音波画像情報を表す画像データを生成する手順(a)と、手順(a)において生成された画像データに基づいて、該画像データによって表される超音波画像の空間周波数帯域の中心周波数以上の帯域に制限された画像を表す帯域制限画像データを生成する手順(b)とをCPUに実行させる。 An ultrasound image processing program according to the present invention is an ultrasound image processing program that displays an ultrasound image based on an ultrasound echo signal obtained by transmitting and receiving ultrasound toward a subject, A procedure (a) for generating image data representing ultrasound image information about the subject by performing signal processing on the received signal obtained by receiving the ultrasound echo signal, and the procedure (a). Based on the image data, the CPU executes a procedure (b) for generating band-limited image data representing an image limited to a band equal to or higher than the center frequency of the spatial frequency band of the ultrasonic image represented by the image data. .
本発明によれば、空間周波数が通常の超音波画像よりも高い帯域に制限された画像を生成するので、一般に空間周波数が高いスペックルパターンを見易く表示することができる。従って、スペックルパターンに基づいて観察部位の組織性状を判断する場合に、そのような機能を有する超音波撮像装置等を有効な診断支援のために活用することが可能となる。 According to the present invention, an image in which a spatial frequency is limited to a band higher than that of a normal ultrasonic image is generated, so that a speckle pattern having a generally high spatial frequency can be easily displayed. Therefore, when determining the tissue properties of the observation site based on the speckle pattern, it is possible to utilize an ultrasonic imaging apparatus having such a function for effective diagnosis support.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る超音波撮像装置を示すブロック図である。この超音波撮像装置は、超音波を送受信する超音波用探触子100と、超音波の送受信を制御すると共に、取得された超音波受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波撮像装置本体110とを含んでいる。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
FIG. 1 is a block diagram showing an ultrasonic imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. This ultrasonic imaging apparatus controls an
超音波用探触子100は、複数の超音波トランスデューサが配列された超音波トランスデューサアレイを含んでいる。各超音波トランスデューサは、例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛:Pb(lead) zirconate titanate)に代表される圧電セラミックや、PVDF(ポリフッ化ビニリデン:polyvinylidene difluoride)に代表される高分子圧電素子等の圧電性を有する材料(圧電体)の両端に電極を形成することによって作製されている。このような超音波トランスデューサの電極に、パルス状の電気信号或いは連続波電気信号を送って電圧を印加すると、圧電体が伸縮して超音波を発生する。そこで、複数の超音波トランスデューサを電子的に制御して、それぞれの超音波トランスデューサからパルス状或いは連続的な超音波を発生させる。これにより、それらの超音波の合成によって超音波ビームが形成され、被検体が電子的に走査される。また、複数の超音波トランスデューサは、伝搬する超音波を受信することによって伸縮し、電気信号を発生する。これらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。このような超音波用探触子100は、ケーブルを介して超音波撮像装置本体に接続されている。
The
超音波用探触子100としては、複数の超音波トランスデューサが1次元に配列されたリニアアレイプローブや、被検体内を扇状に走査可能なセクタプローブや、複数の超音波トランスデューサが凸面上に配列されたコンベックスアレイプローブ等が用いられる。また、複数の超音波トランスデューサが2次元に配列された2次元アレイプローブを用いても良い。この場合には、超音波用探触子を機械的に移動させることなく異なる複数の断面に関する超音波画像を得ることができる。或いは、超音波用探触子100として、被検体内に挿入されて超音波撮像を行う体腔内探触子を用いても良い。体腔内探触子としては、内視鏡の処置具挿入孔に挿入されて用いられる超音波プローブや、内視鏡と一体化された超音波内視鏡が知られている。このような体腔内探触子においては、ラジアル走査方式によって超音波撮像が行われる。ラジアル走査方式には、探触子を回転させながら超音波を送受信し、その回転に同期して超音波信号を画像化する機械式ラジアル走査方式と、円形に配置された複数の振動子を電気的に制御することにより走査を行う電子式ラジアル走査方式とがある。このような走査方式によれば、探触子の周囲360°を一度に表示することが可能である。或いは、ラジアル走査以外の走査方式を利用する体腔内探触子として、先端部にコンベックスアレイを配置したものも知られている。
As the
超音波撮像装置本体110は、操作卓111と、制御部112と、記録部113、走査制御部114と、駆動信号発生部115と、送受信切換部116と、信号処理部117と、A/D変換器118と、位相整合部119と、メモリ120と、帯域制限画像生成部121と、DSC(ディジタル・スキャン・コンバータ)122と、D/A変換器123と、表示部124とを含んでいる。
The ultrasonic imaging apparatus
操作卓111は、超音波撮像装置本体に種々の命令や情報を入力する際にユーザによって用いられる。操作卓111は、キーボード、タッチパネル等の入力デバイスや、マウス等のポインティングデバイスや、調節ツマミや、入力ボタン等を含んでいる。また、操作卓111には、帯域制限画像生成部121における動作を制御するために用いられる信号を入力するために、ユーザによって操作される帯域制限画像選択ボタン111aが設けられている。
The
制御部112は、CPUとソフトウェアとによって構成されており、超音波撮像装置の各部を制御している。
記録部113は、超音波撮像装置に含まれるCPUに動作を実行させるための基本プログラム及び種々の処理を行うために用いられるプログラム(ソフトウェア)や、それらの処理に用いられる情報等を記録するための記録媒体を制御する。なお、記録媒体としては、内蔵のハードディスクの他に、外付けハードディスク、フレキシブルディスク、MO、MT、RAM、CD−ROM、又は、DVD−ROM等を用いても良い。
The
The recording unit 113 records a basic program for causing the CPU included in the ultrasonic imaging apparatus to execute an operation, a program (software) used for performing various processes, information used for the processes, and the like. Control the recording medium. In addition to the built-in hard disk, an external hard disk, flexible disk, MO, MT, RAM, CD-ROM, or DVD-ROM may be used as the recording medium.
走査制御部114は、制御部112によって動作の開始及び停止を制御されており、超音波を送信する方向に応じて、超音波用探触子100に含まれる複数の超音波トランスデューサを駆動するための駆動信号に与えられる遅延時間を設定する。また、超音波用探触子100としてメカニカルラジアルプローブを用いる場合には、走査制御部114は、探触子を回転させるモータの動作を制御すると共に、その動作と同期して超音波の送信方向を制御する。
The
駆動信号発生部115は、超音波用探触子100に含まれる複数の超音波トランスデューサにそれぞれ対応する複数のパルサを含んでいる。各パルサは、走査制御部114の制御の下で、設定されたタイミングで駆動信号を発生する。これにより、複数の超音波トランスデューサから、超音波が所定の時間差を伴ってそれぞれ発生する。
The drive
送受信切換部116は、駆動信号発生部115において発生した駆動信号の超音波用探触子100への入力と、後述する信号処理部117における受信信号の取り込みとを、制御部112の制御に従って所定のタイミングで切り換える。このように受信信号の読み取り時間帯を限定することにより、被検体の特定の深さから反射された超音波エコー信号が検出される。
The transmission /
信号処理部117は、複数の超音波トランスデューサにそれぞれ対応する複数のチャンネルを含んでいる。これらのチャンネルの各々は、対応する超音波トランスデューサから出力された受信信号を所定のタイミングで取り込み、増幅、ナイキストフィルタ処理等の信号処理を行う。
A/D変換器118は、信号処理部117において処理されたアナログ信号をディジタル変換することにより、検出データを生成する。
The
The A /
位相整合部119は、ディジタル変換された複数の検出データに遅延を与え、それらを加算することにより、受信フォーカス処理を行う。これにより、所定の音線方向に焦点が絞り込まれた受信ビームを表す検出データ(音線データ)が生成される。さらに音線データによって表される波形について検波を行うことにより、音線に沿って超音波画像を構成する複数の画素における輝度値を表す画像データが得られる。
メモリ120は、位相整合部119において生成された画像データを順次記憶する。メモリ120に1フレーム分の画像データが蓄積されると、画像データは、帯域制限画像生成部121に出力される。
The
The
帯域制限画像生成部121は、超音波画像を表す1フレーム分の画像データに基づいて、空間周波数が所定の帯域に制限された超音波画像を表す帯域制限画像データを生成して出力する。帯域制限画像生成部121の動作については、後で詳しく説明する。
The band limited
DSC122は、帯域制限画像生成部121から出力された帯域制限画像データについて走査フォーマットを変換することにより、超音波ビームの走査空間における音線方向の画像情報を表す画像データを、物理空間における表示用の画像データに変換する。即ち、DSC122は、超音波の走査方式に対応する座標変換及び補間を行うことにより、画像表示範囲に対応するリサンプリングを行う。例えば、リニア走査によって得られた画像データには、リニア画像を生成するための補間処理が施される。また、セクタ走査や、コンベックス走査や、ラジアル走査によって得られた画像データには、極座標変換及び補間処理が施される。
The
なお、DSC122よりも前段に、距離減衰を補正するためのSTC(センシティビティタイムコントロール)を設けたり、DSC122よりも後段に、ゲイン調整及びコントラスト調整を含む線形の階調処理や、γ補正を含む非線形な階調処理等の画像処理を施す画像処理部を設けても良い。
An STC (sensitivity time control) for correcting distance attenuation is provided before the
D/A変換器123は、DSC122において変換された表示用の画像データをアナログ信号に変換して出力する。
表示部124は、例えば、ラスタスキャン方式のCRTディスプレイ又はLCDディスプレイであり、D/A変換器123においてアナログ変換された画像信号に基づいて、超音波画像の動画又は静止画を表示する。
The D /
The
次に、図1に示す帯域制限画像生成部121の動作について、図2及び図3を参照しながら詳しく説明する。図2は、帯域制限画像生成部121の動作を説明するための図である。また、図3は、帯域制限画像生成部121において処理される1フレーム分の画像データDT(0)によって表される超音波画像の空間周波数帯域を表している。図3において、空間周波数f0は、画像データDT(0)によって表される超音波画像の空間周波数帯域の中心周波数である。
Next, the operation of the band limited
図2に示すように、メモリ120から出力された1フレーム分の画像データDT(0)は、ダウンサンプリング部(非鮮鋭画像処理部)11において、間引き処理、及び、ナイキストフィルタ処理等のフィルタ処理を施される。それにより、空間周波数成分が低いダウンサンプリングデータLOW(0)が生成される。
As shown in FIG. 2, the image data DT (0) for one frame output from the
次に、ダウンサンプリングデータLOW(0)は、アップサンプリング部12において、「0」値のデータを挿入する処理、及び、平滑化フィルタ処理等のフィルタ処理を施される。それにより、元の画像データDT(0)と同じサイズのアップサンプリングデータLOW(0)’が得られる。このアップサンプリングデータLOW(0)’の周波数帯域は、図3に示す曲線の内で、f<f0の領域に相当する。
Next, the downsampling data LOW (0) is subjected to a process of inserting “0” value data and a filter process such as a smoothing filter process in the
次に、減算部(差分処理部)13において、画像データDT(0)からアップサンプリングデータLOW(0)’を減算する処理が行われる。それにより、サブバンドデータSUB(1)が得られる。図3に示すように、このサブバンドデータSUB(1)は、空間周波数がf≧f0に制限された超音波画像を表す画像データである。 Next, the subtraction unit (difference processing unit) 13 performs a process of subtracting the upsampling data LOW (0) ′ from the image data DT (0). Thereby, subband data SUB (1) is obtained. As shown in FIG. 3, the sub-band data SUB (1) is an image data representing an ultrasonic image spatial frequency is limited to f ≧ f 0.
次に、サブバンドデータSUB(1)は、ダウンサンプリング部14において、間引き処理及び所定のフィルタ処理を施される。それによって得られたダウンサンプリングデータSUB_LOW(1)は、アップサンプリング部15において、「0」値のデータを挿入する処理及び所定のフィルタ処理を施される。さらに、減算部16において、それによって得られたアップサンプリングデータSUB_LOW(1)’をサブバンドデータSUB(1)から減算する処理を行うことにより、サブバンドデータSUB(2)が得られる。図3に示すように、このサブバンドデータSUB(2)は、空間周波数がf≧f1に制限された超音波画像を表す画像データである。ここで、空間周波数f1は、帯域f≧f0における中心周波数である。
Next, the subband data SUB (1) is subjected to a thinning process and a predetermined filter process in the
同様にして、サブバンドデータSUB(2)について、ダウンサンプリング部17、アップサンプリング部18、及び、減算部19における処理を施すことにより、サブバンドデータSUB(3)が得られる。図3に示すように、このサブバンドデータSUB(3)は、空間周波数がf≧f2に制限された超音波画像を表す画像データである。ここで、空間周波数f2は、帯域f≧f1における中心周波数である。
さらに、このような処理を順次行うことにより、サブバンドデータSUB(4)、(5)、…が得られる。
Similarly, the sub-band data SUB (3) is obtained by subjecting the sub-band data SUB (2) to processing in the down-
Further, the subband data SUB (4), (5),... Are obtained by sequentially performing such processing.
セレクタ20は、制御部112から入力された帯域制限画像選択信号に従って、画像データDT(0)、サブバンドデータSUB(1)、サブバンドデータSUB(2)、…のいずれかを選択して出力する。
The
再び、図1を参照しながら、本実施形態に係る超音波撮像装置の動作について説明する。
ユーザが超音波撮像を開始すると、制御部112は、超音波撮像を開始するための制御信号を各部に出力する。また、ユーザは、空間周波数が好みの帯域に制限された画像を画面に表示させるために、操作卓111の帯域制限画像選択ボタンを用いて帯域を選択する。それに応じて、帯域制限画像選択信号が、制御部112から帯域制限画像生成部121に出力される。
The operation of the ultrasonic imaging apparatus according to the present embodiment will be described again with reference to FIG.
When the user starts ultrasonic imaging, the
一方、駆動信号発生部115は、制御部112の制御の下で動作する走査制御部114に従って、超音波用探触子100の各超音波トランスデューサを駆動するための駆動信号を発生する。それにより、超音波トランスデューサ100から超音波ビームが送信され、リニア走査や、セクタ走査や、コンベックス走査や、ラジアル走査等の走査方式によって被検体が走査される。そのようにして被検体内に向けて送信された超音波ビームは、被検体内に存在する反射体によって反射され、その際に生じた複数の超音波エコー信号は、超音波用探触子100によって受信される。受信された超音波エコー信号は、超音波用探触子100の各超音波トランスデューサにおいて電気信号に変換され、受信信号として超音波撮像装置本体に入力される。
On the other hand, the
超音波撮像装置本体に入力された複数の受信信号は、信号処理部117において所定の信号処理及びA/D変換を施され、さらに、位相整合及び検波処理を施されて、得られた画像データが、一旦、メモリ120に記憶される。そして、1フレーム分の画像データがメモリ120に蓄積されると、画像データは帯域制限画像生成部121に出力される。帯域制限画像生成部121においては、先に図2を参照しながら説明したように、空間周波数が所定の帯域に制限された帯域制限画像を表すサブバンドデータSUB(1)、(2)、…が生成される。そして、それらのサブバンドデータSUB(1)、(2)、…、及び、元の画像データDT(0)の内から、ユーザによって選択されたデータがDSC122に出力される。帯域制限画像生成部121から出力されたデータは、DSC122において走査フォーマットの変換処理を施され、D/A変換器123においてアナログ画像信号に変換されて、表示部124に供給される。それにより、空間周波数がユーザの好みの帯域に制限された帯域制限画像又は元の超音波画像の動画又は静止画が表示部124に表示される。
ユーザは、帯域制限画像又は元の超音波画像が表示部124に表示されている間であっても、帯域制限画像選択ボタン111aを用いて命令を切り換えることにより、異なる帯域制限画像を表示部124に表示させることができる。
A plurality of received signals input to the ultrasonic imaging apparatus main body are subjected to predetermined signal processing and A / D conversion in the
Even when the band-limited image or the original ultrasonic image is displayed on the
以上説明したように、本実施形態によれば、ダウンサンプリング処理及び減算(差分)処理により帯域制限画像データを生成するので、高速処理が可能となり、ほぼリアルタイムに帯域制限画像を表示させることができる。また、操作卓に帯域制限画像選択ボタンを設けることにより、空間周波数がユーザの好みの帯域に制限された画像、又は、元の超音波画像を表示させることができる。従って、医療診断の現場において、ユーザは、帯域制限画像の帯域を切り換えることにより、スペックルパターンがよく現れている帯域制限画像の動画を表示させることができ、そのような帯域制限画像に基づいて、被検体内の観察部位の組織性状を効率良く判断することが可能となる。このように、本実施形態に係る超音波撮像装置は、診断支援のために有効に活用することができる。 As described above, according to the present embodiment, band-limited image data is generated by downsampling processing and subtraction (difference) processing, so that high-speed processing is possible and band-limited images can be displayed almost in real time. . In addition, by providing a band-limited image selection button on the console, it is possible to display an image whose spatial frequency is limited to a user's favorite band or an original ultrasonic image. Therefore, at the site of medical diagnosis, the user can display a moving image of the band limited image in which the speckle pattern often appears by switching the band of the band limited image, and based on such a band limited image Thus, it is possible to efficiently determine the tissue properties of the observation site in the subject. Thus, the ultrasonic imaging apparatus according to the present embodiment can be effectively used for diagnosis support.
次に、本発明の第2の実施形態に係る超音波撮像装置について、図4及び図5を参照しながら説明する。図4は、本実施形態に係る超音波撮像装置の構成を示すブロック図である。
図4に示すように、本実施形態に係る超音波撮像装置は、超音波用探触子100及び超音波撮像装置本体200を含んでいる。超音波撮像装置本体200は、図1に示す超音波撮像装置本体110の操作卓111の替わりに操作卓201を有しており、DSC122の替わりにDSC202を有しており、さらに、画面合成部203をさらに含んでいる。その他の構成については、図1に示す超音波撮像装置におけるものと同様である。
Next, an ultrasonic imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the ultrasonic imaging apparatus according to the present embodiment.
As shown in FIG. 4, the ultrasonic imaging apparatus according to the present embodiment includes an
操作卓201には、周波数帯域を選択するための帯域制限画像選択ボタン111aに加えて、表示形式選択ボタン201aがさらに設けられている。表示形式選択ボタン201aは、後述する合成画面の表示形式をユーザが入力する際に用いられる。
The console 201 further includes a display
DSC202は、メモリ120に蓄積された1フレーム分の画像データ、即ち、空間周波数が制限されていない通常の超音波画像を表す画像データと、帯域制限画像生成部121から出力された帯域制限画像データとの両方について走査フォーマットを変換することにより、通常の超音波画像を表す表示用の画像データ、及び、帯域制限画像を表す表示用の画像データを生成する。
The
画面合成部203は、制御部112から出力された表示形式選択信号に従い、DSC202において生成された2種類の画像データに基づいて、2つの超音波画像を含む合成画面を作成し、合成画像データを生成する。この表示形式選択信号は、ユーザが表示形式選択ボタン201aを用いて所望の表示形式を選択することにより、制御部112から出力される。
In accordance with the display format selection signal output from the
画面合成部203において作成される合成画面の表示形式としては、例えば、図5の(a)〜(c)に示すものが考えられる。即ち、図5の(a)に示すように、表示部の画面900に、通常の超音波画像901と帯域制限画像902とを同じサイズで並べて表示するようにしても良い。また、図5の(b)に示すように、通常の超音波画像903を大きく、帯域制限画像904を小さくして並べて表示するようにしても良い。このような表示形式は、帯域制限画像904によりスペックルパターンの有無等を参照しながら、通常の超音波画像903により観察部位を詳しく観察したい場合に適している。さらに、図5の(c)に示すように、通常の超音波画像905を小さく、帯域制限画像906を大きくして並べて表示するようにしても良い。このような表示形式は、通常の超音波画像905を参照して観察部位の位置や形状を確認しながら、帯域制限画像906によりスペックルパターンの状態を詳しく観察したい場合に適している。
As a display format of the composite screen created by the
以上説明したように、本実施形態によれば、空間周波数が制限されていない通常の超音波画像と、ユーザの好みの帯域制限画像との両方を、ユーザの好みの表示形式で画面に表示させることができるので、医療診断の効率をさらに良くすることができる。 As described above, according to the present embodiment, both a normal ultrasonic image whose spatial frequency is not limited and a user's favorite band-limited image are displayed on the screen in a user's favorite display format. Therefore, the efficiency of medical diagnosis can be further improved.
次に、本発明の第3の実施形態に係る超音波撮像装置について、図6〜図8を参照しながら説明する。図6は、本実施形態に係る超音波撮像装置の構成を示すブロック図である。
図6に示すように、本実施形態に係る超音波撮像装置は、超音波用探触子100及び超音波撮像装置本体300を有している。超音波撮像装置本体300は、図1に示す超音波撮像装置本体110の操作卓111の替わりに操作卓301を有しており、DSC122の替わりにDSC303を有している。また、超音波撮像装置本体300は、図1に示す超音波撮像装置本体110に対して、帯域制限画像解析部302及び画面合成部304をさらに有している。その他の構成については、図1に示す超音波撮像装置におけるものと同様である。
Next, an ultrasonic imaging apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of the ultrasonic imaging apparatus according to the present embodiment.
As shown in FIG. 6, the ultrasonic imaging apparatus according to the present embodiment includes an
操作卓301には、周波数帯域を選択するための帯域制限画像選択ボタン111aに加えて、合成画面の表示形式をユーザが入力するために用いられる表示形式選択ボタン301aと、帯域制限画像解析ボタン301bとがさらに設けられている。帯域制限画像解析ボタン301bは、帯域制限画像の解析を行うか否かについてユーザが命令を入力する際に用いられる。
In addition to the band-limited
帯域制限画像解析部302は、帯域制限画像生成部121から出力された帯域制限画像データによって表される帯域制限画像を解析する。
図7は、図6に示す帯域制限画像解析部302の構成を示すブロック図である。図7に示すように、帯域制限画像解析部302は、スイッチ31と、第1帯域制限画像メモリ32と、第2帯域制限画像メモリ33と、減算部34とを含んでいる。スイッチ31は、制御部112の制御の下で帯域制限画像生成部121からのデータ出力先を切り換えることにより、帯域制限画像生成部121から順次出力された1フレーム分の帯域制限画像データを、第1帯域制限画像メモリ32と第2帯域制限画像メモリ33とに交互に格納させる。減算部34は、第1帯域制限画像メモリ32又は第2帯域制限画像メモリ33において帯域制限画像データが更新された場合に、それらのメモリにそれぞれ格納されている帯域制限画像データの間において減算処理を行うことにより、フレーム差分データを生成する。このフレーム差分データは、帯域制限画像の時間変化を表しており、帯域制限画像解析データとしてDSC303に出力される。
The band limited
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of the band limited
DSC303は、メモリ120に蓄積された1フレーム分の画像データ、即ち、通常の超音波画像を表す画像データと、帯域制限画像生成部121から出力された帯域制限画像データと、帯域制限画像解析部302から出力された帯域制限画像解析データとについて走査フォーマットを変換することにより、通常の超音波画像を表す表示用の画像データと、帯域制限画像を表す表示用の画像データと、帯域制限画像の解析結果を表す表示用の画像データとを生成する。
The
画面合成部304は、制御部112から出力された表示形式選択信号に従い、DSC303において生成された3種類のデータに基づいて、1〜3つの画像を含む合成画面を作成し、合成画像データを生成する。この表示形式選択信号は、ユーザが帯域制限画像選択ボタン301aを用いて所望の表示形式を選択することにより、制御部112から出力される。
In accordance with the display format selection signal output from the
画面合成部304において作成される合成画面の表示形式としては、通常の超音波画像と、帯域制限画像と、その解析結果を表す解析画像との内のいずれか1つのみを表示するものであっても良いし(シングル表示)、それらの内の2つを表示するものであっても良い(デュアル表示)。後者の場合には、例えば、図5の(a)〜(c)に示す表示形式を用いることができる。或いは、通常の超音波画像と、帯域制限画像と、解析画像との全てを表示するものであっても良い(トリプル表示)。トリプル表示を行う場合には、例えば、図8の(a)に示すように、画面900に、通常の超音波画像911と、帯域制限画像912と、解析画像913とを全て同じ大きさで表示するようにしても良い。また、図8の(b)に示すように、3つの画像の内の1つのみ(例えば、解析画像914)を大きいサイズで表示し、残りの2つの画像(例えば、帯域制限画像915及び通常の超音波画像916)を小さいサイズで表示しても良い。帯域制限画像及び通常の超音波画像を参照して観察部位の位置や形状を確認しながら解析画像を詳しく観察したい場合には、この表示方法が適している。さらに、図8の(c)に示すように、3つのそれらの画像の内の2つの画像(帯域制限画像917及び解析画像918)を大きいサイズで表示し、残りの1つの画像(例えば、通常の超音波画像919)を小さいサイズで表示するようにしても良い。通常の超音波画像を参照して観察部位の位置や形状を確認しながら、帯域制限画像及び解析画像に表されているスペックルパターンの状態及びその時間変化を詳しく観察したい場合には、この表示方法が適している。
As a display format of the composite screen created by the screen
以上説明したように、本実施形態においては、帯域制限画像の時間変化を求めることにより帯域制限画像の特徴を解析するので、スペックルパターンの時間変化の激しい部位を容易に判別することが可能となる。従って、スペックルパターンに基づいて観察部位の組織性状を判断する場合に判断が容易となり、医療診断の質及び効率を向上させることが可能となる。また、本実施形態によれば、ユーザの好みに応じて、帯域制限画像の解析を行うか否かを選択したり、画面に表示される画像のサイズのパターンを選択することができるので、ユーザにとって使いやすい超音波撮像装置となり、診断支援のために有効に活用することができる。 As described above, in the present embodiment, since the characteristics of the band limited image are analyzed by obtaining the time change of the band limited image, it is possible to easily discriminate a part where the time change of the speckle pattern is intense. Become. Accordingly, when the tissue property of the observation site is determined based on the speckle pattern, the determination becomes easy, and the quality and efficiency of the medical diagnosis can be improved. Further, according to the present embodiment, it is possible to select whether or not to analyze the band limited image and to select the pattern of the size of the image displayed on the screen according to the user's preference. Therefore, it can be used effectively for diagnosis support.
次に、本発明の第4の実施形態に係る超音波撮像装置について、図9及び図10を参照しながら説明する。図9は、本実施形態に係る超音波撮像装置の構成を示すブロック図である。
図9に示すように、本実施形態に係る超音波撮像装置は、超音波用探触子100及び超音波撮像装置本体400とを含んでいる。超音波撮像装置本体400は、図6に示す超音波撮像装置本体300の帯域制限画像解析部302の替わりに帯域制限画像解析部401を有している。本実施形態は、帯域制限画像を解析するための処理として周波数処理を用いることを特徴としている周波数処理としては、高速フーリエ変換(FFT)や、ウェーブレット(wavelet)変換等の周知の周波数変換処理を用いることができ、本実施形態においては、FFT処理が用いられている。その他の構成については、図6に示す超音波撮像装置におけるものと同様である。
Next, an ultrasonic imaging apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of the ultrasonic imaging apparatus according to the present embodiment.
As shown in FIG. 9, the ultrasonic imaging apparatus according to the present embodiment includes an
以下に、帯域制限画像解析部401の動作について説明する。
図10は、帯域制限画像解析部401において行われる周波数処理を説明するための図であり、帯域制限画像における深さ方向の1つのラインに対応する輝度値を表す信号を示している。図10において、横軸は時間tを表しており、これは被検体の深さ方向の距離に相当する。また、図10において、縦軸は信号強度を表している。
The operation of the band limited
FIG. 10 is a diagram for explaining frequency processing performed in the band limited
まず、帯域制限画像解析部401は、帯域制限画像生成部121から出力された帯域制限画像データに含まれる1ラインの信号について、時間t0を中心とする窓幅Wの区間に対してFFT処理を行う。その結果、図11の(a)に示すような空間周波数分布が得られる。この空間周波数分布の中心周波数又はピーク周波数fcを、時間tにおける代表値(特徴量)とする。
First, the band-limited
このような処理を、W/2<t0<T−W/2の範囲で時間t0をずらしながら、他の区間についても施す。時間t0をずらす間隔Δtは、1ライン上のサンプリング点の間隔と等しくするか、又は、それよりも大きくする。また、間隔Δtと窓幅Wとの関係については、解析対象となる範囲の隙間をなくすために、0<Δt<Wとすることが望ましい。さらに、上記の条件を満たす範囲内で、窓幅W、t0の下限値W/2、及び、t0の上限値(T−W/2)を変化させても良い。それにより、図11の(b)に示すように、帯域制限画像の解析結果が得られる。この解析結果における中心周波数fcを輝度値に変換することにより、帯域制限画像解析データが得られる。この帯域制限画像解析データに対してDSC処理を施すことによって表される画像は、帯域制限画像に含まれる空間周波数成分の深度変化を表している。 Such processing is also performed for other sections while shifting the time t 0 in the range of W / 2 <t 0 <T−W / 2. The interval Δt for shifting the time t 0 is made equal to or larger than the interval between sampling points on one line. Further, regarding the relationship between the interval Δt and the window width W, it is desirable that 0 <Δt <W in order to eliminate the gap in the range to be analyzed. Furthermore, within the range that satisfies the above-mentioned conditions, the window width W, the lower limit value W / 2 of t 0, and the upper limit value of t 0 (T-W / 2 ) may be changed. Thereby, as shown in FIG. 11B, an analysis result of the band limited image is obtained. By converting the center frequency f c in the analysis result to the luminance value, the band-limited image analysis data are obtained. An image represented by performing DSC processing on the band-limited image analysis data represents a change in the depth of the spatial frequency component included in the band-limited image.
ここで、図11の(b)に示すように、帯域制限画像を含む超音波画像においては、一般に、深部に行くほど空間周波数は減衰する。その理由は、被検体を伝播する超音波の内で比較的高い周波数成分は散乱し易く、深部からの超音波エコー信号には比較的低い周波数成分が多くなるので、深部に行くほど解像度が低くなるからである。 Here, as shown in FIG. 11B, in an ultrasonic image including a band limited image, the spatial frequency generally attenuates as it goes deeper. The reason is that relatively high frequency components in the ultrasonic wave propagating through the subject are easily scattered, and the ultrasonic echo signal from the deep part has a relatively low frequency component, so the resolution decreases as it goes deeper. Because it becomes.
そこで、空間周波数の帯域がある程度限定された帯域制限画像において、さらに、空間周波数について解析を行うことにより、スペックルパターンのように高い空間周波数を有することを特徴とする領域を明確に表示することが可能となる。即ち、図12に示すように、帯域制限画像において空間周波数は深度に応じて減衰するが、ある深度領域にスペックルパターンが存在している場合には、その領域は深部であっても高輝度で表示される。 Therefore, in a band-limited image in which the spatial frequency band is limited to some extent, by further analyzing the spatial frequency, a region having a high spatial frequency like a speckle pattern can be clearly displayed. Is possible. That is, as shown in FIG. 12, in the band-limited image, the spatial frequency attenuates according to the depth, but when a speckle pattern exists in a certain depth region, the brightness is high even if the region is deep. Is displayed.
このように、本実施形態においては、特異的な周波数減衰が見られる領域が高い輝度で表示されるので、そのような領域を容易に判別することが可能となる。従って、スペックルパターンに基づいて医療診断を行う際に判断が容易となる等、この機能は診断支援のために有効である。 As described above, in the present embodiment, an area where specific frequency attenuation is seen is displayed with high luminance, and thus such an area can be easily identified. Therefore, this function is effective for diagnosis support, such as easy determination when performing a medical diagnosis based on a speckle pattern.
次に、本発明の第4の実施形態に係る超音波撮像装置の変形例について、図13及び図14を参照しながら説明する。図13は、本実施形態に係る超音波撮像装置の変形例を示すブロック図である。この超音波撮像装置の本体410は、図9に示す超音波撮像装置に対して、色信号生成部411をさらに有している。その他の構成については、図9に示す超音波撮像装置におけるものと同様である。
Next, a modification of the ultrasonic imaging apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a block diagram illustrating a modification of the ultrasonic imaging apparatus according to the present embodiment. The
この変形例においては、帯域制限画像解析を行う際に、図11に示す時間t0における代表値(特徴量)として、図14の(a)に示すように、中心周波数又はピーク周波数fcよりも小さい範囲の積分値SLと中心周波数fc以上の範囲の積分値SHとの差(SL−SH)を用いている。この場合には、図14の(b)に示すように、窓幅Wの区間(図10)における空間周波数分布に応じて、正又は負の値によって表される解析結果が得られる。 In this modification, when performing the band-limited image analysis, the representative value at the time t 0 shown in FIG. 11 as (features), as shown in (a) of FIG. 14, the center frequency or peak frequency f c and using the difference between the integrated value SH of the integrated value SL and the center frequency f c or more ranges of even small range (SL-SH). In this case, as shown in FIG. 14B, an analysis result represented by a positive or negative value is obtained according to the spatial frequency distribution in the section of the window width W (FIG. 10).
さらに、この解析結果における差(SL−SH)に基づいて、帯域制限画像解析データを生成する。即ち、差(SL−SH)の正負に応じて解析画像に色信号を割り当て、差の値の絶対値|SL−SH|を輝度値に変換する。具体的には、(SL−SH)>0となる領域(図14の(b)に示すBの領域)には青色の色信号が割り当てられ、(SL−SH)<0となる領域(図14の(b)に示すRの領域)には赤色の色信号が割り当てられる。色信号の割り当ては、帯域制限画像解析部401における解析結果に基づいて、色信号生成部411において行われる。
この帯域制限画像解析データに対してDSC処理を施すことによって表される画像は、帯域制限画像に含まれる高低周波数差分の深度変化を表している。
Furthermore, band-limited image analysis data is generated based on the difference (SL-SH) in the analysis result. That is, a color signal is assigned to the analysis image in accordance with the sign of the difference (SL−SH), and the absolute value | SL−SH | of the difference value is converted into a luminance value. Specifically, a blue color signal is assigned to an area where (SL-SH)> 0 (an area B shown in FIG. 14B), and an area where (SL-SH) <0 (see FIG. 14). A red color signal is assigned to the area R shown in FIG. The color signal allocation is performed in the color signal generation unit 411 based on the analysis result in the band limited
An image represented by performing DSC processing on the band-limited image analysis data represents a change in the depth of the high-low frequency difference included in the band-limited image.
ここで、先にも述べたように、超音波画像においては深部に行くほど空間周波数が減衰するので、通常は低い空間周波数成分の方が優勢であり、差(SL−SH)は正となる。しかしながら、スペックルパターンのように高い空間周波数成分を有している領域においては、高い空間周波数成分の方が優勢となるので、差(SL−SH)は負となる。 Here, as described above, since the spatial frequency is attenuated as it goes deeper in the ultrasonic image, the lower spatial frequency component is usually dominant, and the difference (SL-SH) is positive. . However, in a region having a high spatial frequency component such as a speckle pattern, the difference (SL−SH) is negative because the high spatial frequency component is dominant.
この変形例においては、そのような特異的な周波数減衰が見られる領域を異なる色(例えば、青色に対して赤色)で表示することにより、そのような領域を容易に判別することが可能となるので、この機能をスペックルパターンに基づいて医療診断を行う際における診断支援のために有効に活用することができる。 In this modification, it is possible to easily discriminate such a region by displaying a region where such specific frequency attenuation is seen in different colors (for example, red with respect to blue). Therefore, this function can be effectively utilized for diagnosis support when performing medical diagnosis based on the speckle pattern.
次に、本発明の第5の実施形態に係る超音波撮像装置について、図9及び図15を参照しながら説明する。
本実施形態に係る超音波撮像装置は、図9に示す超音波撮像装置本体400の帯域制限画像解析部401の替わりに、図15に示す帯域制限画像解析部501を有している。その他の構成については、図9に示す超音波撮像装置におけるものと同様である。
Next, an ultrasonic imaging apparatus according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The ultrasonic imaging apparatus according to the present embodiment includes a band limited
図15に示すように、帯域制限画像解析部501は、周波数処理部51と、スイッチ52と、第1周波数処理メモリ53と、第2周波数処理メモリ54と、減算部55とを含んでいる。
周波数処理部51は、帯域制限画像生成部121から出力された帯域制限画像データに対して、1ラインごとに周波数変換処理を施すことにより、帯域制限画像に含まれる空間周波数成分の深度変化を表す解析データを生成する。なお、周波数処理部51における周波数処理及び帯域制限画像の解析データを生成する動作については、本発明の第4の実施形態において説明したものと同様である。
As illustrated in FIG. 15, the band limited
The
スイッチ52は、制御部112の制御の下で周波数処理部51からのデータ出力先を切り換えることにより、周波数処理部51から順次出力された1フレーム分の解析データを、第1周波数処理メモリ53と第2周波数処理メモリ54とに交互に格納させる。減算部55は、第1周波数処理メモリ53又は第2周波数処理メモリ54において解析データが更新された場合に、それらのメモリにそれぞれ格納されている解析データの間において減算処理を行うことにより、フレーム差分データを生成する。このフレーム差分データが、帯域制限画像解析データとしてDSC303に出力される。
The
このように、帯域制限画像に周波数処理を施すことによって得られた解析データのフレーム差分を求めることにより、帯域制限画像に含まれる空間周波数成分の深度に応じた変化の時間変化を画像化することが可能となる。従って、スペックルパターンに特異的な周波数減衰が見られ、且つ、スペックルパターンの時間変化の激しい部位を容易に判別することが可能となる等、このような機能はスペックルパターンに基づいて医療診断を行う際における診断支援のために有効である。 As described above, by obtaining the frame difference of the analysis data obtained by performing the frequency processing on the band limited image, the temporal change of the change according to the depth of the spatial frequency component included in the band limited image is imaged. Is possible. Therefore, such functions can be identified based on the speckle pattern. For example, frequency attenuation specific to the speckle pattern can be seen and a part where the speckle pattern changes with time can be easily identified. This is effective for diagnosis support when making a diagnosis.
本実施形態に係る超音波撮像装置の変形例として、周波数処理部51において解析データを生成する際に、本発明の第4の実施形態の変形例(図14)におけるのと同様に、差(SL−SH)を時間t0における代表値として用いても良い。その場合には、周波数処理によって求められた差(SL−SH)に対してフレーム差分処理を行い、フレーム差分処理後の値の正負に応じて色信号の割り当てると共に、フレーム差分処理後の値の絶対値を輝度値に変換することにより、帯域制限画像解析データが生成される。
As a modified example of the ultrasonic imaging apparatus according to the present embodiment, when the analysis data is generated in the
次に、本発明の第6の実施形態に係る超音波撮像装置について、図16〜図19を参照しながら説明する。
図16に示すように、本実施形態に係る超音波撮像装置は、超音波用探触子100及び超音波撮像装置本体600を有している。超音波撮像装置本体600は、図6に示す超音波撮像装置本体300の帯域制限画像生成部121及び帯域制限画像解析部302の替わりに、図16に示す帯域制限画像生成部601及び帯域制限画像解析部602を有している。その他の構成については、図6に示す超音波撮像装置におけるものと同様である。
Next, an ultrasonic imaging apparatus according to the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 16, the ultrasonic imaging apparatus according to the present embodiment includes an
帯域制限画像生成部601は、超音波画像を表す1フレーム分の画像データに基づいて、周波数帯域が互いに異なる帯域制限画像データを生成して出力する。
図17は、帯域制限画像生成部601の動作を説明するための図である。また、図18は、帯域制限画像生成部601において処理される1フレーム分の画像データDT(0)によって表される超音波画像の空間周波数帯域を表している。図18において、空間周波数f0は、画像データDT(0)によって表される超音波画像の空間周波数帯域の中心周波数である。
The band limited
FIG. 17 is a diagram for explaining the operation of the band limited
図17に示すように、メモリ120から出力された1フレーム分の画像データDT(0)は、ダウンサンプリング部61において、間引き処理、及び、ナイキストフィルタ処理等のフィルタ処理を施される。それにより、空間周波数成分が低いダウンサンプリングデータLOW(0)が生成される。
As shown in FIG. 17, image data DT (0) for one frame output from the
次に、ダウンサンプリングデータLOW(0)は、アップサンプリング部62において、0値のデータを挿入する処理、及び、平滑化フィルタ処理等のフィルタ処理を施される。それにより、元の画像データDT(0)と同じサイズのアップサンプリングデータLOW(0)’が得られる。減算部63において、このアップサンプリングデータLOW(0)’を元のデータDT(0)から減算する処理を行うことにより、サブバンドデータSUB(1)が得られる。
Next, the downsampling data LOW (0) is subjected to a process of inserting 0-value data and a filter process such as a smoothing filter process in the
次に、サブバンドデータSUB(1)は、ダウンサンプリング部64において、間引き処理及び所定のフィルタ処理を施される。それによって得られたダウンサンプリングデータSUB_LOW(0)は、アップサンプリング部65において、0値のデータを挿入する処理及び所定のフィルタ処理を施されることにより、元の画像データと同じサイズにアップサンプリングされる。その結果得られたデータBAND(1)が、第1の帯域制限画像データとして出力される(出力1)。図18に示すように、第1の帯域制限画像データBAND(1)は、空間周波数がf0≦f≦f1に制限された超音波画像を表す画像データである。ここで、空間周波数f1は、帯域f≧f0における中心周波数である。
Next, the subband data SUB (1) is subjected to a thinning process and a predetermined filter process in the
さらに、減算部66において、サブバンドデータSUB(1)からデータBAND(1)を減算する処理を行うことにより、データBAND(2)が得られる。このデータBAND(2)が、第2の帯域制限画像として出力される(出力2)。図18に示すように、第2の帯域制限画像データBAND(2)は、空間周波数がf≦f1に制限された超音波画像を表す画像データである。
本実施形態においては、このような処理により互いに帯域の重ならない複数の帯域制限画像を生成することができる。
Further, the subtracting
In the present embodiment, a plurality of band limited images whose bands do not overlap each other can be generated by such processing.
再び、図16を参照すると、帯域制限画像解析部602は、帯域制限画像生成部601において生成された2種類の帯域制限画像データBAND(1)及びBAND(2)によって表される帯域制限画像の解析を行う。
図19は、帯域制限画像解析部602の構成を示すブロック図である。図19に示すように、帯域制限画像解析部602は、第1周波数処理部67と、第2周波数処理部68と、減算部69とを含んでいる。
Referring to FIG. 16 again, the band-limited
FIG. 19 is a block diagram illustrating a configuration of the band limited
第1周波数処理部67は、帯域制限画像生成部601から出力された第1の帯域制限画像データBAND(1)(出力1)について周波数変換処理を行うことにより、第1の帯域制限画像の解析データを生成する。一方、第2周波数処理部68は、帯域制限画像生成部601から出力された第2の帯域制限画像データBAND(2)(出力2)について周波数変換処理を行うことにより、第2の帯域制限画像の解析データを生成する。第1及び第2周波数処理部67及び62においては、第4の実施形態において図11を参照しながら説明したのと同様に、それぞれの帯域制限画像データに含まれる1ラインの信号についてFFT処理を行うことにより、時間t0における代表値(特徴量)を求めることが行われる。それによって得られた第1及び第2の帯域制限画像の解析データは、それぞれの帯域制限画像に含まれる空間周波数成分の深度変化を表している。
The first
減算部69は、第1及び第2の周波数処理部67及び68からそれぞれ出力された解析データの間において減算処理を行うことにより、周波数差分データを求める。この周波数差分データが、帯域制限画像解析データとして、DSC303に出力される。
このように、帯域の異なる2種類の帯域制限画像に基づく解析データの差分を求めることにより、帯域制限画像に含まれる低い周波数成分と高い周波数成分との強度差の深度変化を画像化することが可能となる。
The
In this way, by obtaining a difference between analysis data based on two types of band-limited images having different bands, it is possible to image a change in depth of an intensity difference between a low frequency component and a high frequency component included in the band-limited image. It becomes possible.
次に、本発明の第7の実施形態に係る超音波撮像装置について、図20を参照しながら説明する。
本実施形態に係る超音波撮像装置は、図16に示す超音波撮像装置本体600の帯域制限画像解析部602の替わりに、図20に示す帯域制限画像解析部701を有している。その他の構成については、図16に示す超音波撮像装置におけるものと同様である。
Next, an ultrasonic imaging apparatus according to the seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The ultrasonic imaging apparatus according to the present embodiment includes a band limited
図20に示すように、帯域制限画像解析部701は、第1周波数処理部71と、第2周波数処理部72と、第1の減算部73と、スイッチ74と、第1周波数処理メモリ75と、第2周波数処理メモリ76と、第2の減算部74とを含んでいる。第1周波数処理部71、第2周波数処理部72、及び、減算部73の構成及び動作は、図19に示す第1周波数処理部67、第2周波数処理部68、及び、減算部69におけるのとそれぞれ同様である。
As shown in FIG. 20, the band-limited
スイッチ74は、制御部112の制御の下で減算部73からのデータ出力先を切り換えることにより、減算部73から順次出力された1フレーム分の周波数差分データを、第1周波数処理メモリ75と第2周波数処理メモリ76とに交互に格納させる。減算部77は、第1周波数処理メモリ75又は第2周波数処理メモリ76において周波数差分データが更新された場合に、それらのメモリにそれぞれ格納されている周波数差分データの間において減算処理を行うことにより、フレーム差分データを生成する。このフレーム差分データが、帯域制限画像解析データとしてDSC303に出力される。
このように、帯域の異なる2種類の帯域制限画像に基づく解析データの差分のフレーム差分を求めることにより、帯域制限画像に含まれる低い周波数成分と高い周波数成分との強度差の深度変化の時間変化を画像化することが可能となる。
The
Thus, by obtaining the frame difference of the difference between the analysis data based on the two types of band-limited images having different bands, the time change of the depth change of the intensity difference between the low frequency component and the high frequency component included in the band-limited image Can be imaged.
本発明は、医療や構造物の非破壊検査に用いられる超音波診断装置において利用することが可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in an ultrasonic diagnostic apparatus used for medical treatment and nondestructive inspection of structures.
11、14、17、61、64 ダウンサンプリング部(非鮮鋭画像処理部)
12、15、18、62、65 アップサンプリング部
13、16、19、34、55、63、66、69、73、77 減算部(差分処理部)
20 セレクタ
31、52、73 スイッチ
32 第1帯域制限画像メモリ
33 第2帯域制限画像メモリ
51 周波数処理部
53、67、75 第1周波数メモリ
54、68、75 第2周波数メモリ
71 第1周波数処理部
72 第2周波数処理部
100 超音波用探触子
110、200、300、400、410、600 超音波撮像装置本体
111、201、301 操作卓
111a 帯域制限画像選択ボタン
112 制御部
113 記録部
114 走査制御部
115 駆動信号発生部
116 送受信切換部
117 信号処理部
118 A/D変換器
119 位相整合部
120 メモリ
121、302、601 帯域制限画像生成部
122、202、303 ディジタル・スキャン・コンバータ(DSC)
123 D/A変換器
124 表示部
201a、301a 表示形式選択ボタン
203、304 画面合成部
301b 帯域制限画像解析ボタン
302、401、501、602、701 帯域制限画像解析部
411 色信号生成部
900、910 画面
901、903、905、911、916、919 通常の超音波画像
902、904、906、912、915、917 帯域制限画像
913、914、918 解析画像
11, 14, 17, 61, 64 Downsampling unit (non-sharp image processing unit)
12, 15, 18, 62, 65
20
123 D /
Claims (26)
印加される複数の駆動信号に従って超音波を送信する超音波送信手段と、
前記超音波送信手段から送信された超音波が被検体において反射することによって生じた超音波エコー信号を受信して受信信号を出力する超音波受信手段と、
前記超音波受信手段から出力された受信信号に信号処理を施すことにより、被検体に関する超音波画像情報を表す画像データを生成する信号処理手段と、
前記信号処理手段によって生成された画像データに基づいて、該画像データによって表される超音波画像の空間周波数帯域の中心周波数以上の帯域に制限された画像を表す帯域制限画像データを生成する帯域制限画像データ生成手段と、
を具備する超音波撮像装置。 An ultrasonic imaging apparatus that transmits and receives ultrasonic waves toward a subject and displays an ultrasonic image based on an ultrasonic echo signal obtained thereby,
Ultrasonic transmission means for transmitting ultrasonic waves according to a plurality of applied drive signals;
An ultrasonic receiving means for receiving an ultrasonic echo signal generated by reflection of an ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transmitting means on a subject and outputting a received signal;
Signal processing means for generating image data representing ultrasonic image information about the subject by performing signal processing on the reception signal output from the ultrasonic reception means;
Based on the image data generated by the signal processing means, band limitation for generating band limited image data representing an image limited to a band equal to or higher than the center frequency of the spatial frequency band of the ultrasonic image represented by the image data. Image data generating means;
An ultrasonic imaging apparatus comprising:
前記帯域制限画像解析手段が、前記周波数処理手段により周波数変換処理を施すことによって得られた複数の結果の差分データを生成することにより、空間周波数成分の深度変化の時間変化を求めるフレーム差分データ生成手段をさらに含む、請求項7記載の超音波撮像装置。 The frequency processing means performs frequency conversion processing on a plurality of band limited images respectively represented by a plurality of band limited image data of different frames,
Frame difference data generation for obtaining temporal change of spatial frequency component depth change by generating difference data of a plurality of results obtained by performing frequency conversion processing by the frequency processing means by the band limited image analysis means The ultrasonic imaging apparatus according to claim 7, further comprising means.
前記画面合成手段によって作成される画面に表示される超音波画像、帯域制限画像、又は、解析結果の表示サイズのパターンを選択するために用いられる入力手段と、
をさらに具備する請求項1〜13のいずれか1項記載の超音波撮像装置。 An ultrasonic image represented by the image data generated by the signal processing means, a band limited image represented by the band limited image image data generated by the band limited image data generating means, and the band limited image analyzing means Screen composition means for creating a screen including at least two of the analysis results represented by the analysis data generated by
An input unit used for selecting a pattern of a display size of an ultrasonic image, a band limited image, or an analysis result displayed on a screen created by the screen synthesis unit;
The ultrasonic imaging apparatus according to claim 1, further comprising:
超音波エコー信号を受信することによって得られた受信信号に信号処理を施すことにより、被検体に関する超音波画像情報を表す画像データを生成するステップ(a)と、
ステップ(a)において生成された画像データに基づいて、該画像データによって表される超音波画像の空間周波数帯域の中心周波数以上の帯域に制限された画像を表す帯域制限画像データを生成するステップ(b)と、
を具備する超音波画像処理方法。 An ultrasonic image processing method for displaying an ultrasonic image based on an ultrasonic echo signal obtained by transmitting and receiving an ultrasonic wave toward a subject,
(A) generating image data representing ultrasonic image information related to the subject by performing signal processing on the reception signal obtained by receiving the ultrasonic echo signal;
Based on the image data generated in step (a), generating band-limited image data representing an image limited to a band equal to or higher than the center frequency of the spatial frequency band of the ultrasonic image represented by the image data ( b) and
An ultrasonic image processing method comprising:
超音波エコー信号を受信することによって得られた受信信号に信号処理を施すことにより、被検体に関する超音波画像情報を表す画像データを生成する手順(a)と、
手順(a)において生成された画像データに基づいて、該画像データによって表される超音波画像の空間周波数帯域の中心周波数以上の帯域に制限された画像を表す帯域制限画像データを生成する手順(b)と、
をCPUに実行させる超音波画像処理プログラム。 An ultrasound image processing program for displaying an ultrasound image based on an ultrasound echo signal obtained by transmitting and receiving ultrasound toward a subject,
(A) generating image data representing ultrasonic image information related to the subject by performing signal processing on the received signal obtained by receiving the ultrasonic echo signal;
A procedure for generating band limited image data representing an image limited to a band equal to or higher than the center frequency of the spatial frequency band of the ultrasonic image represented by the image data based on the image data generated in the procedure (a) ( b) and
Is an ultrasonic image processing program for causing the CPU to execute.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20061207 |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080603 |