JP2011115578A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的なフィルタリング及び映像合成を通して改善された画質を有する超音波映像を提供する超音波診断装置を提供する。
【解決手段】本発明の超音波診断装置は、超音波信号を１つまたは複数の分割位置を有する対象体に送信し、その対象体から反射される超音波信号を受信して１つまたは複数の分割領域を有する超音波映像を生成する超音波診断装置において、画面に表示される前記超音波映像の前記１つまたは複数の分割領域に対応する前記対象体の前記１つまたは複数の分割位置における、前記受信された超音波信号を用いて得られた血流情報に基づいて、前記各分割領域ごとにフィルタリングを行い、その結果を前記超音波映像として提供する。本発明に係る超音波診断装置によれば、身体の各部位での血流情報に基づいて効率的なフィルタリング及び映像合成を実施することによって、身体の各部位の位置に関係なく鮮明で改善された画質を有する超音波映像を提供することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は超音波診断装置に関し、より具体的には、効率的なフィルタリング及び映像合成を通して画質を改善した超音波映像を提供する超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は、無侵襲及び非破壊特性を有しており、診断する対象体内部の情報を得るため、医療分野で広く用いられている。この装置は、人体を直接切開して観察する外科手術を行うことなしに人体の内部組織を高解像の映像でリアルタイムに医師に提供することができるので、医療分野で非常に重要なものとして用いられている。

超音波診断装置は、電気音響変換素子を電気的に刺激して超音波信号を生成し、それを人体に送信する。人体に送信された超音波信号は、人体組織の不連続的な境界で反射され、その信号の一部はエコーとなって超音波を送信した電気音響変換素子に戻り、そこで再び電気的信号に変換される。この変換された電気的信号を増幅及び信号処理して組織に関する超音波映像データを生成する。

一般に、超音波診断装置は、身体の各部位に対して超音波映像を形成するとき、各種ノイズを除去して鮮明な映像を得るためにフィルタリングマスクを用いて超音波映像データに対してフィルタリングを行う。

ところが、従来の超音波診断装置では、それぞれの身体部位、例えば肝臓、腎臓、膵臓、心臓などに対して用いるフィルタリングマスクがそれぞれ一律的に指定されていた。これにより、例えば腎臓を例に挙げると、従来の超音波診断装置では、予め指定された１つのフィルタリングマスクを用いて腎臓に関する超音波映像データに対してフィルタリングを行うことにより、図１の右側に示すような腎臓の全般的な超音波映像を得ていた。参考までに、図１は実際の腎臓に関する模式図（左側）と従来の超音波診断装置により生成された腎臓に関する超音波映像（右側）とを比較して示したものである。

従来、前記フィルタリングは、ある特定範囲のサイズを有する血管などに合せて調整されているため、図１の右側に示すように生成された超音波映像において、ある値より太いサイズを有する血管については比較的鮮明な映像が得られる。しかし、その太さやサイズが小さい血管に対してはフィルタリングが適切に行われず、隣接する複数の小さい血管が重なって表示されてしまい、各血管が鮮明に分離されて表示されないという問題があった。

即ち、従来の超音波診断装置では、超音波映像において、身体の各部位、特に血管などのサイズや位置が鮮明に表示される部分と不鮮明に表示される部分とが混在しており、不鮮明な部分を鮮明に見るためには、その血管などのサイズに合うようにフィルタリングマスクを再度設定し直さなければならない煩雑さがあった。しかしこのようにすると、今度はそれまで鮮明だった部分に適切なフィルタリングがなされず、その部分の映像が不鮮明になる問題があった。

特開平４−５１９４１

本発明が解決しようとする技術的課題は、身体の各部位、特に血管などのサイズや位置に関係なく鮮明な超音波映像が得られる超音波診断装置を提供することにある。

前記技術的課題を達成するために、本発明は、超音波信号を１つまたは複数の分割位置を有する対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波信号を受信して１つまたは複数の分割領域を有する超音波映像を生成する超音波診断装置において、画面に表示される前記超音波映像の前記１つまたは複数の分割領域に対応する前記対象体の前記１つまたは複数の分割位置における、前記受信された超音波信号を用いて得られた血流情報に基づいて、前記各分割領域ごとにそれに適したフィルタリングを行ってその結果を超音波映像として提供する超音波診断装置を提供する。

また、超音波診断装置は、前記超音波信号を前記対象対に送信し、前記対象対から反射される前記超音波信号を受信するプローブと、前記受信された超音波信号を用いてフレームデータを生成するビームフォーマと、前記ビームフォーマにより生成される前記フレームデータを信号処理して超音波映像データを生成し、前記対象体の前記１つまたは複数の分割位置での前記血流情報を取得する信号処理部と、前記取得された血流情報に基づいて前記各分割位置に対応してフィルタリングマスクを決定するマッチング部と、前記決定されたフィルタリングマスクを用いて前記超音波映像データをフィルタリングして、１つまたは複数のフィルタリングされた超音波映像データを生成するフィルタリング部と、前記１つまたは複数のフィルタリングされた超音波映像データを合成して前記超音波映像を形成する合成部と、前記超音波映像を表示するディスプレイ部とを備える。

また、前記合成部は、前記１つまたは複数の分割位置に対応する１つまたは複数の分割映像を前記１つまたは複数のフィルタリングされた超音波映像データから取得し、前記複数の分割映像を合成する。

また、前記合成部は、前記１つまたは複数のフィルタリングされた超音波映像データから所望の前記分割位置に対応する前記分割映像を取得する１つまたは複数の分割取得部と、前記１つまたは複数の分割取得部から提供される前記１つまたは複数の分割映像のそれぞれを前記画面上の対応する前記分割領域に割り当てる映像割当部とを備える。

また、前記血流情報は、血流の速度、血管の太さ、血管の方向、血流の強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）、血流量のうち、少なくとも１つを含む。

また、前記血流の速度情報は、前記受信された超音波信号に基づいたドップラ情報によって得られる。

また、前記１つまたは複数の分割位置は、前記画面上に予め設定された複数のピクセル単位で割り当てられる。

また、前記予め設定された複数のピクセル単位は、ユーザが設定可能である。

また、前記画面に表示される前記超音波映像は、同一サイズを有する予め設定された数の前記１つまたは複数の分割領域に分割され、前記１つまたは複数の分割位置は、前記１つまたは複数の分割領域にそれぞれ対応して設定される。

前記予め設定される数は、ユーザにより設定することができる。

また、前記超音波映像は、３次元映像に変換可能である。

また、前記超音波診断装置は、少なくとも１つの関心領域（ＲＯＩ）を設定する関心領域設定部をさらに備え、前記フィルタリング部は前記少なくとも１つの関心領域に対してフィルタリングを行う。

本発明に係る超音波診断装置は、身体の各部位での血流情報に基づいて効率的なフィルタリング及び映像合成を実施することによって、身体の各部位の位置に関係なく改善された鮮明な画質の超音波映像を提供することができる。

実際の腎臓に関する模式図と従来の超音波診断装置により生成された腎臓に関する超音波映像とを比較して示したものである。 本発明による一実施例に係る超音波診断装置の構成を示したものである。 本実施例に適用された合成部の構成を示したものである。 本実施例でディスプレイ部の画面に分割表示される超音波映像の一例を示したものである。

以下、実施例を通して本発明をより詳細に説明する。これらの実施例は単に本発明を例示するためのものであり、本発明の権利の保護範囲がこれらの実施例により制限されるわけではない。

図２は本発明による一実施例に係る超音波診断装置の構成を、図３は本実施例に適用された合成部の構成を、図４はディスプレイ部の画面に分割表示される超音波映像の一例を示したものである。以下、これらを参照して本発明を説明する。

図２に示すように、本実施例に係る超音波診断装置は、超音波信号を１つまたは複数の分割位置を有する対象体に送信し、その対象体から反射される超音波信号（超音波エコー信号）を受信するプローブ１００と、前記プローブ１００により受信された超音波信号を集束し、これに対応するフレームデータを生成するビームフォーマ２００と、前記フレームデータをデジタル信号処理して超音波映像データを生成し、前記受信された超音波信号に基づいて前記対象体の前記１つまたは複数の分割位置での血流情報を取得する信号処理部３００と、前記で取得された分割位置での血流情報に基づいて前記各分割位置に対応してフィルタリングマスクを決定するマッチング部４００と、前記で決定されたフィルタリングマスクを用いて前記超音波映像データをフィルタリングし、１つまたは複数のフィルタリングされた超音波映像データを生成するフィルタリング部５００と、前記の１つまたは複数のフィルタリングされた超音波映像データを合成して超音波映像を形成する合成部６００と、前記超音波映像を表示するためのディスプレイ部７００とを備えて構成される。

このように構成された本実施例の動作を具体的に説明する。

トランスデューサアレイ素子で構成されるプローブを含むプローブ１００は、超音波信号を対象体（例えば、肝臓、腎臓、膵臓、心臓などの身体部位）に送信し、その対象体から反射される超音波信号を受信する。なお、後述するように、対象体は、超音波映像の１または複数に分割された領域（分割領域）に対応するように、１または複数に分割される位置（分割位置）を有する。

ビームフォーマ２００は、プローブ１００のそれぞれのトランスデューサアレイ素子により受信された超音波信号を集束し、これに対応するフレームデータを生成する。

次に、信号処理部３００は、前記フレームデータをデジタル信号処理して超音波映像データを生成する。また、信号処理部３００は、フレームバッファ（図示せず）を備えており、受信された超音波信号に基づいて対象体のそれぞれの分割位置での多数の血流速度情報を含むドップラ情報を取得する。信号処理部３００は、受信された超音波信号を用いて対象体の１つまたは複数の分割位置での血流情報を取得する。このとき、前記血流情報は、血流の速度、血管の太さ、血管の方向、血流の方向、血流の強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）、血流量のうち、少なくとも１つを含んでいる。この血流の速度情報を含む血流情報は、超音波信号に基づいた前記ドップラ情報と既存の超音波診断装置で広く適用されている多様なアプリケーション技術によって得られる。前記信号処理部３００で処理される超音波映像データは、２次元の超音波映像データであっても３次元の超音波映像データであってもよく、いずれか１つに限定されない。

前記で、対象体の１つまたは複数に分割された位置は、画面上の予め設定された領域に対応する。即ち、ディスプレイ部７００の画面上に表示される超音波映像を予め設定された所望の領域単位または予め設定された複数のピクセルに相当する領域単位で分割する場合、対象体の分割位置は、前記分割された領域にそれぞれ対応して1つまたは複数設定される。また、実施例によっては、図４に示すように画面に表示される超音波映像を同一サイズを有する所望の予め設定された数（例えば、９、１６……）の領域に分割し、それぞれの分割位置は、前記それぞれの分割領域に対応して設定される。このとき、前記予め設定される所望の領域単位、予め設定される複数のピクセルに相当する領域単位または分割領域の所望の予め設定される数などは、システム上で自動的に設定させることも、ユーザが任意に設定することも可能である。より鮮明な超音波映像を得るために、各分割領域のサイズを小さくしたり、分割する領域の数を増加させるなどいろいろの方法が考えられる。

マッチング部４００は、前記で得られた対象体の分割位置での血流情報に基づいて各分割位置に対応するフィルタリングマスクを決定する。即ち、対象体のそれぞれの分割位置での血管などのサイズや太さは各位置によって異なるため、それぞれの分割位置に対して鮮明な超音波映像を得るためには、各分割位置ごとに互いに異なるフィルタリングマスクを適用しなければならない。マッチング部４００は、例えば第１の分割位置に対してはその位置での血流情報に基づいて第１のフィルタリングマスクを適用し、第２の分割位置に対してはその位置での血流情報に基づいて第２のフィルタリングマスクを適用する等、それぞれの分割位置ごとにそれに適したフィルタリングマスクを決定する。

続いて、フィルタリング部５００は、前記で決定されたフィルタリングマスクを用いて超音波映像データをフィルタリングし、１つまたは複数のフィルタリングされた超音波映像データを生成する。即ち、例えば図４に示すように、画面上に９つの分割領域が設定された場合には、各分割領域に対応して対象体に９つの分割位置が設定され、マッチング部４００によって９つの分割位置のそれぞれに適したフィルタリングマスクが決定される。そして、フィルタリング部５００は、それぞれのフィルタリングマスクを超音波映像データに適用することによって、図３に示すような９つ（第１〜第９）のフィルタリングされた超音波映像データｄａｔａ１〜ｄａｔａ９を生成する。このようにして、第１のフィルタリングされた超音波映像データｄａｔａ１は、第１の分割位置に対しては適したフィルタリングがなされた映像を示すようになり、第２のフィルタリングされた超音波映像データｄａｔａ２は、第２の分割位置に対しては適したフィルタリングがなされた映像を示すようになる等、それぞれのフィルタリングされた超音波映像データは、それぞれの対応する分割位置に対しては鮮明な映像を具現できるようになる。もちろんこの場合、前記分割位置の数は、予め設定される領域単位または複数のピクセル数によって異なる。

次に、合成部６００は、前記の１つまたは複数のフィルタリングされた超音波映像データを合成し、ディスプレイ部７００に表示される超音波映像を形成する。具体的には、図３に示すように、合成部６００は、それぞれのフィルタリングされた超音波映像データｄａｔａ１〜ｄａｔａ９から前記分割位置（第１〜第９の分割位置）に対応する分割映像Ｓ＿ｄ１〜Ｓ＿ｄ９を取得する１つまたは複数の分割取得部６０１〜６０９と、前記分割取得部６０１〜６０９から提供される１つまたは複数の分割映像Ｓ＿ｄ１〜Ｓ＿ｄ９を画面上の対応する分割領域Ａ１〜Ａ９にそれぞれ割り当てる映像割当部６５０とを備えて構成される。

即ち、分割取得部６０１は、図４の画面上の分割領域Ａ１に対応する分割位置の分割映像Ｓ＿ｄ１を取得して映像割当部６５０に提供し、分割取得部６０２は、図４の画面上の分割領域Ａ２に対応する分割位置の分割映像Ｓ＿ｄ２を取得して映像割当部６５０に提供する等、それぞれの分割取得部６０１〜６０９は、画面上の各分割領域Ａ１〜Ａ９に表示される対象体の各分割位置の分割映像Ｓ＿ｄ１〜Ｓ＿ｄ９を取得して映像割当部６５０に提供する。そうすると、映像割当部６５０は、分割映像Ｓ＿ｄ１を画面上の対応する分割領域Ａ１に割り当て、分割映像Ｓ＿ｄ２を画面上の対応する分割領域Ａ２に割り当てる等、各分割映像Ｓ＿ｄ１〜Ｓ＿ｄ９を各分割領域Ａ１〜Ａ９に割り当てる。

次に、ディスプレイ部７００は、合成部６００によって合成された超音波映像を画面に表示する。このように画面に表示される超音波映像は、各分割位置ごとに適したフィルタリングが行われているため、各分割位置での血管の位置や太さ、サイズなどに関係なく鮮明にディスプレイ部７００に表示される。

一方、前記でディスプレイ部７００に表示される超音波映像が２次元映像の形態で表示される場合には、既に実用化されている超音波診断装置での３次元映像具現技術に基づいてこれを３次元映像にも変換可能である。また、ユーザにより１つまたは複数の関心領域（ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ、ＲＯＩ）の設定が対象体になされれば、その関心領域に対応する１つまたは複数の分割位置に対してのみ前記で説明したフィルタリングを行うことにより、その関心領域に対して鮮明な超音波映像を効果的に得ることができる。すなわち、本実施例に係る超音波診断装置は、対象体に前記１つまたは複数の関心領域を設定する関心領域設定部（図示しない）をさらに備えている。なお、この関心領域設定部は、例えば、信号処理部３００とマッチング部４００との間に備えられ得る。

また、前記実施例では、超音波映像データに対して１つまたは複数のフィルタリングマスクを用いてフィルタリングを行い、１つまたは複数のフィルタリングされた超音波映像データを得た後、これから各分割位置の分割映像をそれぞれ得てこれを合成する方法を用いて最終的な超音波映像を得るような構成を説明した。しかし、実施例によっては、まず信号処理部３００から提供される超音波映像データを各分割位置ごとに分割した分割映像を得て、各分割映像に対してそれに適したフィルタリングマスクを適用してフィルタリングを行った後、フィルタリングされた分割映像を合成して最終的な超音波映像を得るように構成することもできる。

１００：プローブ、２００：ビームフォーマ、３００：信号処理部、４００：マッチング部、５００：フィルタリング部、６００：合成部、７００：ディスプレイ部、６０１〜６０９：分割取得部、６５０：映像割当部

Claims (12)

1. 超音波信号を１つまたは複数の分割位置を有する対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波信号を受信して１つまたは複数の分割領域を有する超音波映像を生成する超音波診断装置において、
   画面に表示される前記超音波映像の前記１つまたは複数の分割領域に対応する前記対象体の前記１つまたは複数の分割位置における、前記受信された超音波信号を用いて得られた血流情報に基づいて、前記各分割領域ごとにフィルタリングを行い、その結果を前記超音波映像として提供する超音波診断装置。
2. 前記超音波信号を前記対象体に送信し、前記対象対から反射される前記超音波信号を受信するプローブと、
   前記受信された超音波信号を用いてフレームデータを生成するビームフォーマと、
   前記ビームフォーマにより生成される前記フレームデータを信号処理して超音波映像データを生成し、前記対象体の前記１つまたは複数の分割位置での前記血流情報を取得する信号処理部と、
   前記取得された血流情報に基づいて、前記各分割位置に対応してフィルタリングマスクを決定するマッチング部と、
   前記決定されたフィルタリングマスクを用いて前記超音波映像データをフィルタリングし、１つまたは複数のフィルタリングされた超音波映像データを生成するフィルタリング部と、
   前記１つまたは複数のフィルタリングされた超音波映像データを合成して前記超音波映像を形成する合成部と、
   前記超音波映像を表示するディスプレイ部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記合成部は、前記１つまたは複数の分割位置に対応する１つまたは複数の分割映像を前記１つまたは複数のフィルタリングされた超音波映像データから取得し、前記複数の分割映像を合成することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記合成部は、
   前記１つまたは複数のフィルタリングされた超音波映像データから所望の前記分割位置に対応する前記分割映像を取得する１つまたは複数の分割取得部と、
   前記１つまたは複数の分割取得部から提供される前記１つまたは複数の分割映像のそれぞれを前記画面上の対応する前記分割領域に割り当てる映像割当部と、
   を備えることを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
5. 前記血流情報は、血流の速度、血管の太さ、血管の方向、血流の強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）、血流量ののうち、少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の超音波診断装置。
6. 前記血流の速度の情報は、前記受信された超音波信号に基づいたドップラ情報によって得られることを特徴とする請求項５に記載の超音波診断装置。
7. 前記１つまたは複数の分割位置は、前記画面上に予め設定された複数のピクセル単位で設定されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の超音波診断装置。
8. 前記予め設定された複数のピクセル単位は、ユーザが設定可能なことを特徴とする請求項７に記載の超音波診断装置。
9. 前記画面に表示される前記超音波映像は、同一サイズを有する予め設定された数の前記１つまたは複数の分割領域に分割され、前記分割位置は、前記１つまたは複数の分割領域にそれぞれ対応して設定されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の超音波診断装置。
10. 前記予め設定された数は、ユーザが設定可能なことを特徴とする請求項９に記載の超音波診断装置。
11. 前記超音波映像は、３次元映像に変換可能なことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の超音波診断装置。
12. 前記超音波診断装置は、少なくとも１つの関心領域（ＲＯＩ）を設定する関心領域設定部をさらに備え、
    前記フィルタリング部は、前記少なくとも１つの関心領域に対してのみフィルタリングを行なうことを特徴とする請求項２ないし１１のいずれかに記載の超音波診断装置。

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