JP2018050925A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】折り返しの発生の有無を精度よく判定し、折り返しが発生している場合にはその影響を好適に補正することができる超音波診断装置を提供する。【解決手段】折り返し判定部１０５は、最新のフレームの血流速度データＶｃｕｒｒｅｎｔと、最新より１つ前のフレームの血流速度データＶｏｕｔ−１と、に加えて、最新より以前のフレームにおいて判定された、当該フレームにおいて残像処理された血流速度データの折り返し判定結果Ｒａｌｉａｓｉｎｇ−１に基づいて折り返し判定を行う。パーシスタンス演算部１０８は、折り返しが発生した血流速度データに対して補正を行ってからパーシスタンス演算を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、カラーフローマッピング時の残像処理を行う超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は、超音波を被検体に送信し、その反射エコーに含まれる情報を解析することにより、被検体内の画像を作成する。カラーフローマッピング（Color Flow Mapping、以下ＣＦＭと略す場合がある）と呼ばれる手法によって、被検体内の血流を画像化することが可能であり、医療分野全般において、血流状態を表示することのできる超音波診断装置が広く利用されている。

カラーフローマッピングはカラードップライメージング（Color Doppler Imaging、ＣＤＩ）とも呼ばれ、ドップラ効果を利用する手法である。超音波が血流を照射すると、ドップラ効果により反射エコーに血流速度に応じたドップラ偏移が生じる。このドップラ偏移の情報を直交検波によって検出し、ＭＴＩ（Moving Target Indicator）フィルタと呼ばれるハイパスフィルタ処理、自己相関処理およびノイズカット処理を施すことによって、血流速度に関する情報が得られる。得られた血流速度の情報を色情報に変換し、二次元的にＢモード断層画像（エコーの振幅を輝度として表した画像）に重畳することによって、被検体内の血流状態を好適に表示することができる。

血流から得られる反射エコーによる受信信号強度は、Ｂモード断層画像の生成に用いられる組織散乱体および組織境界から得られる反射エコーの受信信号強度と比較して小さい。このため、カラーフローマッピングにおける信号処理によって得られる血流速度および血流パワー（移動する血流量）は不安定になりやすい。

特に、観察したい部分の血流速度が遅い場合、あるいは、観察したい部分が末梢血管である場合、血流パワーが小さくなるため、本来、システムノイズおよび音響ノイズのみをカットするべきノイズカット処理において、血流速度あるいは血流パワーに関する情報が除去されてしまいやすい。その結果、血流画像において本来血流として表示される部分が黒く抜けてしまう現象が発生する。具体的には、例えば、１秒間に数フレームから数十フレームの割合で、被検体内の血流を画像化する場合、そのうちのいくつかのフレームにおいて、血流部分が黒く表示されてしまう。このため、断層画像中の血流部分が突然消滅し、画像が滑らかでなくなったり、違和感のあるものとなったりする。

このような問題を解決した超音波診断装置として、信号処理後段においてパーシスタンス処理（残像処理）と呼ばれる時間方向補間を行う超音波診断装置が例えば特許文献１に開示されている。以下では、パーシスタンス処理を行う超音波診断装置の具体的な構成例について簡単に説明する。

図８に示す従来の超音波診断装置において、超音波送受信部４０２は、探触子４０１を駆動し、超音波を被検体へ送信する。また、探触子４０１によって被検体で生じる反射エコーを受信し、受信信号を生成する。Ｂモード断層画像を生成する場合、超音波送受信部４０２は、Ｂモード断層画像の生成に適した送受信を行い、得られた受信信号を断層画像信号処理部４０９へ出力する。カラーフローマッピング断層画像を生成する場合は、カラーフローマッピング断層画像の生成に適した送受信を行い、得られた受信信号をカラーフローマッピング処理部４０３（以下、ＣＦＭ信号処理部と略す）へ出力する。一般的に、カラーフローマッピング断層画像を生成する場合、安定したカラーフローマッピング断層画像を得るために、超音波送受信部４０２は、同じ音響線上において超音波の送受信を複数回行う。

ＣＦＭ信号処理部４０３は、受信信号に対して直交検波処理、ＭＴＩフィルタ処理および自己相関処理を行い、血流速度および血流パワーを算出したのち、システムあるいは音響ノイズを排除するノイズカット処理を行い、フレームメモリ部４０４に血流速度および血流パワーを出力する。

フレームメモリ部４０４は、リングバッファで構成されており、現在の走査フレームからＮフレーム前（Ｎは、１以上の整数）までの血流速度および血流パワーをフレーム単位で保存している。ここで、フレームとは、１画面のＣＦＭ断層画像を構成する血流速度データおよび血流パワーデータ群を示す。

フレームメモリ選択部４０５は、フレームメモリ部４０４から、あらかじめ設定された複数のＣＦＭフレームデータを選択し、パーシスタンス演算部４０７へ出力するようフレームメモリ部４０４に指令を出力する。パーシスタンス演算部４０７は、フレームメモリ部４０４から読み出されたＣＦＭフレームデータとパーシスタンス係数設定部４０６から出力されるパーシスタンス係数に基づいてパーシスタンス演算を実施し、ＣＦＭ ＤＳＣ（Digital Scan Converter）部４０８に出力する。パーシスタンス演算は、単純な重み付け演算であり、パーシスタンス係数設定部４０６から出力されるパーシスタンス係数は、あらかじめシステムから設定された固定係数である。パーシスタンス演算とは、現在およびそれに連続する複数フレームの画像に対し重み付け加算を行い、その結果を表示に利用することによって、残像効果を与える演算である。

ＣＦＭ ＤＳＣ部４０８は、パーシスタンス演算部４０７から出力されるＣＦＭフレームデータの座標を変換し、画像合成部４１１へ出力する。

断層画像信号処理部４０９は受信信号に対してダイナミックフィルタ処理を施すことにより、不要なノイズをカットしたのち、包絡線検波処理およびダイナミックレンジ圧縮処理を施して断層画像ＤＳＣ部４１０に断層画像フレームデータを出力する。断層画像ＤＳＣ部４１０は、断層画像信号処理部４０９からの断層画像フレームデータの座標を変換し、画像合成部４１１へ出力する。

画像合成部４１１は、ＣＦＭ ＤＳＣ部４０８および断層画像ＤＳＣ部４１０から出力される各フレームデータを画素ごとに合成し、合成画像フレームデータを生成する。具体的には、血流速度がゼロである場合は、断層画像フレームデータを表示し、そうでない場合は、ＣＦＭフレームデータを表示するように２つのデータを画素ごと、あるいは、対応する測定点のデータごとに合成する。また、血流速度や血流の方向に応じてデータを色情報に変換し、表示部４１２に出力する。表示部４１２は、画像合成部４１１から受け取ったデータを表示する。

特開平２−２８６１４０号公報 特許第５６５２３９５号公報

ところで、ドップラ偏移によって計測できる血流速度はパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）による制限を受ける。その結果、±ＰＲＦ／２を超える周波数変化に対応する血流速度が、反対向きの血流速度として観測される現象である折り返しが発生し、血流速度を正確に評価することが困難となる。

このように折り返しが発生する場合には、良好な画像を得るために、折り返しが発生しているか否かを判定し、その影響を補正する必要がある。折り返しの発生を検出し、補正を行う技術として、例えば特許文献２に開示された技術がある。特許文献２には、血流速度および折り返しの状態に基づいてパーシスタンス処理に用いるパーシスタンス係数を動的に決定した後にＣＦＭフレームデータに対してパーシスタンス演算を行うことにより、折り返しの影響を補正する技術が開示されている。しかしながら、折り返しが発生しているか否かを判定する精度をより向上させたいという要望がある。

本発明は、折り返しの発生の有無を精度よく判定し、折り返しが発生している場合にはその影響を好適に補正することができる超音波診断装置を提供することを目的とする。

本発明の超音波診断装置は、探触子を繰り返し駆動し、前記探触子の駆動により送信された超音波が被検体において反射された反射エコーを前記探触子によって受信し、複数の受信信号を逐次生成する送受信部と、前記複数の受信信号に基づき、各フレームにおける前記被検体中の血流部分の血流速度データを逐次生成するカラーフローマッピング信号処理部と、前記各フレームにおける血流速度データに対して残像処理を行う残像処理部と、を備え、前記残像処理部は、最新のフレームの血流速度データである第１血流速度データと、最新より以前のフレームにおいて残像処理された血流速度データである第２血流速度データと、最新より以前のフレームにおいて判定された、当該フレームにおいて残像処理された血流速度データの折り返しの有無を示す第１折り返し判定結果と、に基づいて、前記第１血流速度データと前記第２血流速度データに折り返しが発生したか否かの判定を行い、前記第１血流速度データの折り返し判定の結果である第２折り返し判定結果と、第２血流速度データの折り返し判定の結果である第３折り返し判定結果と、を出力する折り返し判定部と、前記第２および第３折り返し判定結果と、残像効果を調整するための所定のパーシスタンス係数と、に基づいて、前記第１血流速度データおよび前記第２血流速度データを用いてパーシスタンス演算を行い、前記パーシスタンス演算の結果を最新のフレームにおいて残像処理された血流速度データである第３血流速度データとして出力し、かつ、前記第３血流速度データに折り返しが発生したか否かの判定を行い、その結果である第４折り返し判定結果を出力するパーシスタンス演算部と、を備える。

本発明によれば、折り返しの発生の有無を精度よく判定し、折り返しが発生している場合にはその影響を好適に補正することができる超音波診断装置を提供することができる。

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の一例を示すブロック図 ドップラ効果に基づいて得られる血流の速度と血流の方向とを図示した概要図 条件（１０）のＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}およびＶ_{ｏｕｔ−１}を複素平面上に示した図 条件（１１）のＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}およびＶ_{ｏｕｔ−１}を複素平面上に示した図 条件（１２）のＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}およびＶ_{ｏｕｔ−１}を複素平面上に示した図 条件（１３）のＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}およびＶ_{ｏｕｔ−１}を複素平面上に示した図 条件（１４）のＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}およびＶ_{ｏｕｔ−１}を複素平面上に示した図 条件（１５）のＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}およびＶ_{ｏｕｔ−１}を複素平面上に示した図 参照インデックスとパーシスタンス係数との対応関係の一例を示すグラフ 本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置の構成の一例を示すブロック図 第１参照インデックスと第１パーシスタンス係数との対応関係の一例を示すグラフ 第２参照インデックスと第２パーシスタンス係数との対応関係の一例を示すグラフ 本発明の第３実施の形態に係る超音波診断装置の構成の一例を示すブロック図 従来の超音波診断装置の構成の一例を示すブロック図

（第１の実施の形態）
＜超音波診断装置の構成例＞
以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断装置について説明する。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の一例を示すブロック図である。

図１に示す超音波診断装置１１は、探触子１０１と、超音波送受信部１０２と、ＣＦＭ信号処理部１０３と、残像処理部１１５と、断層画像信号処理部１１１と、ＣＦＭ ＤＳＣ部１１０と、断層画像ＤＳＣ部１１２と、画像合成部１１３と、表示部１１４とを備える。これらの構成のうち、探触子１０１および表示部１１４には汎用の探触子および表示装置を用いることが可能であり、超音波診断装置１１は、探触子１０１および表示部１１４を備えていなくてもよい。

超音波送受信部１０２は、探触子１０１を駆動する駆動信号を生成して探触子１０１へ出力する。これに応じて、探触子１０１は被検体に向けて超音波を送信する。また、探触子１０１は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得られた反射エコーを受信し、受信信号を生成する。超音波送受信部１０２は、本発明の送受信部に対応する。

より具体的には、探触子１０１は複数の圧電素子を含み、各圧電素子から超音波が送信される。複数の圧電素子から送信された超音波により超音波ビームが構成される。超音波送受信部１０２は、被検体を複数の超音波ビームによって走査するように、各圧電素子の遅延制御を行いながら探触子１０１を駆動する。

被検体による反射エコーは各圧電素子によって受信される。超音波送受信部１０２は、各圧電素子の遅延制御を行うことにより、送信された超音波ビームに対応する受信信号を探触子１０１に生成させる。超音波ビームが被検体を１回走査すると、１フレーム分のデータが得られる。探触子１０１は、１秒間に数回〜数十回繰り返して被検体を走査することにより、毎秒数フレームから数十フレームの受信信号を逐次生成することができる。

本第１の実施の形態に係る超音波診断装置１１は、Ｂモード断層画像とカラーフローマッピング画像と生成し、これらを合成して表示部１１４に表示する。このため、超音波送受信部１０２の上述した超音波の送受信は、Ｂモード断層画像の生成およびカラーフローマッピング画像の生成のそれぞれについて行われる。Ｂモード断層画像の１秒当たりのフレーム数およびカラーフローマッピング画像の１秒当たりのフレーム数は同じであってもよいし、異なっていてもよい。フレーム数が同じである場合には、Ｂモード断層画像生成のための超音波の送受信およびカラーフローマッピング画像生成のための超音波の送受信を交互に繰り返し行ってもよい。

Ｂモード断層画像を生成する場合、超音波送受信部１０２は、Ｂモード断層画像の生成に適した送受信を行い、得られた受信信号を断層画像信号処理部１１１へ出力する。一方、カラーフローマッピング断層画像を生成する場合、超音波送受信部１０２は、カラーフローマッピング断層画像の生成に適した送受信を行い、得られた受信信号をＣＦＭ信号処理部１０３へ出力する。一般的に、カラーフローマッピング断層画像を生成する場合、安定したカラーフローマッピング断層画像を得るために、超音波送受信部１０２は、同じ音響線上において超音波の送受信を複数回行う。

ＣＦＭ信号処理部１０３は、受信信号に対して直交検波処理、ＭＴＩフィルタ処理および自己相関処理を行った後、血流速度および血流パワーを算出したのち、システムあるいは音響ノイズを排除するノイズカット処理を行ってＣＦＭフレームデータを生成する。ＣＦＭフレームデータは少なくとも血流速度データを含んでおり、その他に血流パワーデータや血流速度の分散データを含んでいてもよい。ＣＦＭ信号処理部１０３はこの処理を、各フレームを構成する受信信号ごとに逐次繰り返して行う。ＣＦＭ信号処理部１０３が生成したＣＦＭフレームデータは、フレームごとに残像処理部１１５へ出力される。ＣＦＭ信号処理部１０３は、本発明のカラーフローマッピング信号処理部に対応する。

残像処理部１１５は、パーシスタンス係数を用いて、フレームごとにＣＦＭフレームデータに対して残像処理を行う。本第１の実施の形態に係る超音波診断装置１１では、残像処理部１１５は、最新のフレームの血流速度に応じてパーシスタンス係数を決定する。つまり、パーシスタンス係数は一定ではなく、最新のフレームの血流速度に基づく動的な値である。これにより、血流速度に応じてパーシスタンス係数を変化させ、残像効果を調整することができる。ただし、ドップラ偏移によって計測できる血流速度はパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）による制限を受ける。その結果、±ＰＲＦ／２を超える周波数変化に対応する血流速度が、反対向きの血流速度として観測される現象である折り返しが発生し、血流速度を正確に評価することが困難となる。このため、残像処理部１１５は、折り返しが発生しているか否かを判定し、折り返しが発生していると判定した場合には、血流速度データに対して補正を行い、折り返しの影響をキャンセルする。これにより、本第１の実施の形態に係る超音波診断装置１１では、折り返しの発生に拘わらず正確な血流速度を評価することができる。

本第１の実施の形態に係る超音波診断装置１１では、残像処理部１１５は、最新のフレームの血流速度データと、１つ前のフレームの血流速度データと、を用いて、折り返しが生じているか否かを判定する。このような処理を行うための構成として、残像処理部１１５は、フレームメモリ部（第１メモリ部）１０４と、折り返し判定部１０５と、パーシスタンス係数決定部１０６と、パーシスタンス係数参照メモリ部（第３メモリ部）１０７と、パーシスタンス演算部１０８と、パーシスタンスメモリ部（第２メモリ部）１０９と、を有する。

フレームメモリ部１０４は、最新の（現在走査中の）フレームのＣＦＭフレームデータを記憶する。パーシスタンスメモリ部１０９は、最新より１つ前のフレームのパーシスタンス演算部１０８の出力結果であるＣＦＭフレームデータと、パーシスタンス演算部１０８から出力された、最新より１つ前のフレームの折り返し判定結果と、を記憶する。パーシスタンスメモリ部１０９に記憶されるＣＦＭフレームデータには、パーシスタンス演算、すなわち残像処理が施されている。以下では、フレームメモリ部１０４に記憶されたＣＦＭフレームデータのうちの血流速度データをＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}、パーシスタンスメモリ部１０９に記憶されたＣＦＭフレームデータのうちの血流速度データをＶ_{ｏｕｔ−１}、パーシスタンスメモリ部１０９に記憶された、最新より１つ前のフレームの折り返し判定結果をＲ_{ａｌｉａｓｉｎｇ−１}と呼ぶ。

折り返し判定部１０５は、フレームメモリ部１０４からＣＦＭフレームデータのうちの血流速度データＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}を、パーシスタンスメモリ部１０９からＣＦＭフレームデータのうちの血流速度データＶ_{ｏｕｔ−１}をそれぞれ読み出し、それぞれの血流速度データに対して折り返し判定を行う。より具体的には、折り返し判定部１０５は、血流速度データＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}および血流速度データＶ_{ｏｕｔ−１}と複数のしきい値とを比較することによって、最新フレームの血流速度データＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}と、最新より１つ前の血流速度データＶ_{ｏｕｔ−１}のそれぞれに対して折り返しが発生しているか否かを判定し、判定結果をパーシスタンス係数決定部１０６およびパーシスタンス演算部１０８に出力する。

パーシスタンス係数決定部１０６は、折り返し判定部１０５からの２つの判定結果（Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の判定結果とＶ_{ｏｕｔ−１}の判定結果）と、フレームメモリ部１０４から読み出した血流速度データＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}と、に基づいて、パーシスタンス係数参照メモリ部１０７への参照インデックスを作成する。また、パーシスタンス係数決定部１０６は、パーシスタンス係数参照メモリ部１０７にアクセスし、参照インデックスに対応付けられたパーシスタンス係数を読み出して、パーシスタンス演算部１０８に設定する。パーシスタンス係数参照メモリ部１０７には、あらかじめ血流速度の値に対応付けられたパーシスタンス係数の参照テーブルが記憶されている。この参照テーブルは、血流速度の値に応じて対応付けられた異なる２つ以上の値のパーシスタンス係数を含む。

パーシスタンス演算部１０８は、パーシスタンス係数決定部１０６から設定されたパーシスタンス係数と、折り返し判定部１０５からの２つの判定結果と、に基づいて、最新の血流速度データＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}に対してパーシスタンス演算を行う。パーシスタンス演算とは、現在およびそれに連続する複数フレームの画像に対し重み付け加算を行い、その結果を表示に利用することによって、残像効果を与える演算である。

なお、残像処理部１１５における、折り返し判定部１０５、パーシスタンス係数決定部１０６、およびパーシスタンス演算部１０８が行う処理の詳細は後述する。

ＣＦＭ ＤＳＣ部１１０は、パーシスタンス演算部１０８から出力される血流速度データの座標を変換し、画像合成部１１３へ出力する。

断層画像信号処理部１１１は、受信信号に対してダイナミックフィルタ処理を施すことにより、不要なノイズをカットしたのち、包絡線検波処理およびダイナミックレンジ圧縮処理を施して断層画像ＤＳＣ部１１２に断層画像フレームデータを出力する。断層画像ＤＳＣ部１１２は、断層画像信号処理部１１１からの断層画像フレームデータの座標を変換し、画像合成部１１３へ出力する。

画像合成部１１３は、ＣＦＭ ＤＳＣ部１１０および断層画像ＤＳＣ部１１２から出力される各フレームデータを画素ごとに、あるいは、対応する測定点のデータごとに合成し、合成画像フレームデータを生成する。具体的には、血流速度がゼロである場合は、断層画像フレームデータを表示し、そうでない場合は、ＣＦＭフレームデータを表示するように２つのデータを画素ごとに、あるいは、対応する測定点のデータごとに合成する。また、血流速度や血流の方向に応じてデータを色情報に変換し、表示部１１４に出力する。表示部１１４は、画像合成部１１３から受け取ったデータを表示する。

＜折り返し判定部の処理＞
次に、折り返し判定部１０５における折り返し判定方法と、パーシスタンス係数決定部１０６におけるパーシスタンス係数の決定方法と、について、より詳細に説明する。

折り返し判定部１０５は、フレームメモリ部１０４から最新のフレームのＣＦＭフレームデータに含まれる血流速度データＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}を読み出し、パーシスタンスメモリ部１０９から最新の１フレーム前における残像処理された血流速度データＶ_{ｏｕｔ−１}を読み出す。そして、折り返し判定部１０５は、読み出したＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}およびＶ_{ｏｕｔ−１}の値を用いて、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}に折り返しが発生しているかの判定と、Ｖ_{ｏｕｔ−１}に折り返しが発生しているかの判定と、を行う。

図２は、ドップラ効果に基づいて得られる血流の速度と血流の方向とを図示した概要図である。図２は複素平面を示した図であって、血流速度は複素平面上において位相角を有するベクトルとして表すことができる。すなわち、血流速度が増減するということは、図２に示す複素平面上において血流速度に対応するベクトルが原点を中心に回転することを意味する。

図２に示すベクトルＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}およびＶ_{ｏｕｔ−１}は、ＣＦＭ信号処理部１０３が生成した、あるフレームにおけるＣＦＭフレームデータに含まれる血流速度データＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}およびＶ_{ｏｕｔ−１}が複素平面上に表されたものである。上述したように、図２に示す複素平面において、血流速度データＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}およびＶ_{ｏｕｔ−１}の大きさは、＋Ｘ軸からの回転角（すなわち位相角）に対応している。

図２に示す複素平面において、血流速度が正の値である場合、その血流速度に対応するベクトルは第１象限または第２象限に位置し、血流速度が負の値である場合、その血流速度に対応するベクトルは第３象限または第４象限に位置することになる。なお、血流速度が正の値であるとは、血流が探触子１０１に近づく方向に移動していることを意味し、血流速度が負の値であるとは、血流が探触子１０１から遠ざかる方向に移動していることを意味する。

複素平面において、ある血流速度に対応する速度ベクトルの大きさが０から徐々に増大すると、血流速度データに対応するベクトルは、＋Ｘ軸からの回転角が大きくなる方向に移動する。具体的には、＋Ｘ軸から−Ｘ軸に向かって第１象限、第２象限の順に移動する。そして、血流速度が所定の値＋Ｖ_ｍａｘまたは−Ｖ_ｍａｘ（±ＰＲＦ／２に相当する周波数変化に対応する速度）を超え、−Ｘ軸を超えて第２象限から第３象限へ移動すると、折り返しが生じ、正の値であるはずの血流速度が負の値として測定されてしまう。なお、速度ベクトルの大きさが０から徐々に減少する場合は、血流速度データに対応するベクトルは、上記と反対の方向に移動する。

以上のことを踏まえて、折り返し判定部１０５は、以下のように最新のフレームの血流速度データＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の大きさと、最新より１つ前のフレームの血流速度データＶ_{ｏｕｔ−１}の大きさと、所定のしきい値Ｖ_ｔｈを比較することで、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}およびＶ_{ｏｕｔ−１}に折り返しが発生しているか否かを判定する。

ここで、まず折り返し判定の方法として、上記した特許文献２に開示されている方法について説明し、その方法において改良すべき点（要改良点）を挙げた後、本発明が採用する折り返し判定の方法について説明する。

［従来の折り返し判定方法（特許文献２に開示された方法）］
以下の表１は、従来の折り返し方法を用いた場合の折り返し判定結果を示している。なお、表１において、しきい値Ｖ_ｔｈは、隣接するフレームの時間間隔において想定される血流速度の変化の最大値である。

表１の条件（０）に示すように、最新より１つ前のフレームの血流速度データＶ_{ｏｕｔ−１}が正であり、かつ、最新のフレームの血流速度データＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}が−Ｖ_ｔｈよりも小さい場合、仮に折り返しが発生していないとすると、最新より１つ前のフレームでは正方向（探触子１０１に近づく方向）であった血流が、最新のフレームでは逆の負方向（探触子１０１から遠ざかる方向）の高速な血流に急激に変化したことになるため不自然である。すなわち、最新より１つ前のフレームで正方向であった血流の速度が最新のフレームで大きくなり、＋ＰＲＦ／２に対応する血流速度、すなわち折り返しが発生する血流速度よりも大きな値となっていると推定される。このため、条件（０）が満たされるとき、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}に折り返しが発生していると判定される。条件（１）は、条件（０）の符号が逆転した場合である。なお、以下では、折り返しが発生する血流速度をＶ_ｍａｘまたは−Ｖ_ｍａｘと記載する。

条件（２）に示すように、Ｖ_{ｏｕｔ−１}が−Ｖ_ｔｈより小さい場合、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}が正の値となったとすると、仮に折り返しが発生していないとすると、最新より１つ前のフレームでは負方向であった高速な血流が、最新のフレームでは逆の正方向の血流に急激に変化したことになるため不自然である。すなわち、Ｖ_{ｏｕｔ−１}は折り返しが発生していて正方向の＋ＰＲＦ／２より大きな値であり、最新のフレームでは同じ正方向で血流の速度が遅くなったと推定される。従って、折り返しが発生していると判定される。条件（３）は、条件（２）の符号が逆転した場合である。

条件（０）から（３）のいずれも満たさない場合には、折り返しが発生していないと判定される。

［従来の折り返し判定方法の要改良点］
しかしながら、上記した従来の折り返し判定方法には、以下のような要改良点が存在する。第１の要改良点は、折り返しが発生していると判定したとしても、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}とＶ_{ｏｕｔ−１}のどちらに折り返しが発生しているのかが特定されない、という点である。

具体的には、例えばＶ_{ｏｕｔ−１}＞Ｖ_ｔｈかつＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}＜−Ｖ_ｔｈである場合、表１では、条件（０）または条件（３）に該当し、折り返しが発生していると判定されるが、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}とＶ_{ｏｕｔ−１}のどちらが折り返しているのかを特定することができない場合がある。すなわち、条件（０）ならＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}に折り返しが発生していることになり、条件（３）ならＶ_{ｏｕｔ−１}に折り返しが発生していることになり、どちらが折り返しているのかを特定することができない。また、Ｖ_{ｏｕｔ−１}＜−Ｖ_ｔｈかつＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}＜Ｖ_ｔｈである場合も、条件（１）または条件（２）に該当し、同様にどちらが折り返しているのかを特定することができない場合がある。

第２の要改良点は、折り返しが発生していないと判定されたとしても、実際には折り返しが発生している場合がある、という点である。具体的には、例えばＶ_{ｏｕｔ−１}＜−Ｖ_ｔｈかつＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}＜−Ｖ_ｔｈである場合、上記表１では条件（４）に該当し、折り返しが発生していないと判定されるが、実際には、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}とＶ_{ｏｕｔ−１}の両方に折り返しが発生している場合にもＶ_{ｏｕｔ−１}＜−Ｖ_ｔｈかつＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}＜−Ｖ_ｔｈが満たされうる。Ｖ_{ｏｕｔ−１}＞Ｖ_ｔｈかつＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}＞Ｖ_ｔｈである場合も同様である。

以下説明する本発明の折り返し判定方法は、このような従来の折り返し判定方法を改良するものである。

［本発明の折り返し判定部による折り返し判定方法］
本発明においては、折り返し判定部１０５は、最新のフレームの血流速度データＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の大きさと、最新より１つ前のフレームの血流速度データＶ_{ｏｕｔ−１}の大きさと、最新より１つ前のフレームの折り返し判定結果Ｒ_{ａｌｉａｓｉｎｇ−１}と、に基づいて、折り返し判定を行う。以下の表２は、折り返し判定部１０５による折り返し判定結果を示している。なお、表２において、「折り返し有り」とは、最新より１つ前のフレームの折り返し判定結果Ｒ_{ａｌｉａｓｉｎｇ−１}が、折り返しがあったという判定結果であることを意味し、「折り返し無し」とは、最新より１つ前のフレームの折り返し判定結果Ｒ_{ａｌｉａｓｉｎｇ−１}が、折り返しがなかったという判定結果であることを意味する。

表２の条件（１０）に示すように、Ｖ_{ｏｕｔ−１}＜−Ｖ_ｔｈかつＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}＜−Ｖ_ｔｈである場合、上記したように、実際には、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}とＶ_{ｏｕｔ−１}の両方に折り返しが発生していない、あるいは、両方に折り返しが発生している。このため、折り返し判定部１０５は、Ｒ_{ａｌｉａｓｉｎｇ−１}を参照し、最新より１フレーム前の折り返し判定結果Ｒ_{ａｌｉａｓｉｎｇ−１}が条件（１０）に示すように「折り返し有り」であった場合には、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}とＶ_{ｏｕｔ−１}にも折り返しが発生したと判定する。その理由は以下の通りである。最新より１フレーム前の折り返し判定結果Ｒ_{ａｌｉａｓｉｎｇ−１}が「折り返し有り」ということはＶ_{ｏｕｔ−１}に折り返しが発生しているということを意味するため、Ｖ_{ｏｕｔ−１}は＋ＰＲＦ／２より大きな値である。このとき、仮にＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}に折り返しが発生していないとすると、最新より１つ前のフレームでは正方向の＋ＰＲＦ／２に相当する速度を超える非常に高速であった血流が、最新のフレームでは逆の負方向の高速な血流に急激に変化したことになるため不自然である。このため、最新のフレームでも正方向の＋ＰＲＦ／２に相当する速度を超える非常に高速な血流のままと推定される。条件（１１）に示す、Ｖ_{ｏｕｔ−１}＜−Ｖ_ｔｈかつＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}＜−Ｖ_ｔｈである場合も同様である。

図３Ａは、条件（１０）のＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}およびＶ_{ｏｕｔ−１}を図２と同様の複素平面上に示した図である。また、図３Ｂは、条件（１１）のＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}およびＶ_{ｏｕｔ−１}を図２と同様の複素平面上に示した図である。

また、条件（１２）に示すように、Ｖ_{ｏｕｔ−１}＞０かつＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}＜−Ｖ_ｔｈで、さらに折り返し判定結果Ｒ_{ａｌｉａｓｉｎｇ−１}が「折り返し無し」であった場合には、Ｖ_{ｏｕｔ−１}に折り返しが発生していないということであるから、表１の条件（０）と同様の理由によって、折り返し判定部１０５は、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}に折り返しが発生しており、Ｖ_{ｏｕｔ−１}には折り返しが発生していないと判定する。条件（１３）は条件（１２）の符号が逆転した場合である。

図３Ｃは、条件（１２）のＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}およびＶ_{ｏｕｔ−１}を図２と同様の複素平面上に示した図である。また、図３Ｄは、条件（１３）のＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}およびＶ_{ｏｕｔ−１}を図２と同様の複素平面上に示した図である。

条件（１４）に示すように、Ｖ_{ｏｕｔ−１}が−Ｖ_ｔｈより小さい場合に、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}が正の値となり、かつ、折り返し判定結果Ｒ_{ａｌｉａｓｉｎｇ−１}が「折り返し有り」であった場合には、Ｖ_{ｏｕｔ−１}に折り返しが発生しているということであるから、表１の条件（２）と同様の理由によって、折り返し判定部１０５は、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}に折り返しが発生しておらず、Ｖ_{ｏｕｔ−１}に折り返しが発生していると判定する。条件（１５）は条件（１４）の符号が逆転した場合である。

図３Ｅは、条件（１４）のＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}およびＶ_{ｏｕｔ−１}を図２と同様の複素平面上に示した図である。また、図３Ｆは、条件（１５）のＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}およびＶ_{ｏｕｔ−１}を図２と同様の複素平面上に示した図である。

ここで、Ｖ_{ｏｕｔ−１}＞Ｖ_ｔｈかつＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}＜−Ｖ_ｔｈである場合、折り返し判定結果Ｒ_{ａｌｉａｓｉｎｇ−１}が「折り返し無し」であれば条件（１２）に該当し、折り返し判定結果Ｒ_{ａｌｉａｓｉｎｇ−１}が「折り返し有り」であれば条件（１５）に該当するから、それぞれＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}およびＶ_{ｏｕｔ−１}の折り返しの有無を特定することができる。また、Ｖ_{ｏｕｔ−１}＜−Ｖ_ｔｈかつＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}＞Ｖ_ｔｈである場合も、同様に条件（１３）または条件（１４）に該当し、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}およびＶ_{ｏｕｔ−１}の折り返しの有無を特定することができる。

そして、条件（１０）から（１５）のいずれも満たさない場合には、折り返し判定部１０５は、折り返しが発生していないと判定する（条件（１６））。

このように、本発明の折り返し判定部１０５による折り返し判定方法によれば、従来の折り返し判定方法では折り返しが発生しているか否かを正確に判定できない場合でも、折り返しが発生しているか否かを正確に判定することができる。

＜パーシスタンス係数決定部の処理＞
次に、パーシスタンス係数決定部１０６がパーシスタンス計数をパーシスタンス演算部１０８に設定する方法について説明する。

パーシスタンス係数決定部１０６は、折り返し判定部１０５から出力された、最新のフレームの血流速度データＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の折り返し判定結果と、最新より１つ前のフレームの血流速度データＶ_{ｏｕｔ−１}の折り返し判定結果と、フレームメモリ部１０４から読み出したＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の絶対値と、に基づいて、パーシスタンス係数参照メモリ部１０７への参照インデックスを作成する。以下の表３は、パーシスタンス係数決定部１０６が作成される参照インデックスを示す。

Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}に折り返しが発生している場合、血流速度データＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の大きさは、実際には、Ｖ_ｍａｘまたは−Ｖ_ｍａｘを超える絶対値の大きな値と考えられる。このため、参照インデックスはＶ_ｍａｘとなる。その他の場合には、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の絶対値Abs(Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ})となる。

パーシスタンス係数参照メモリ部１０７には、参照インデックスに対応付けられたパーシスタンス係数によって構成される参照テーブルが記憶されている。パーシスタンス係数決定部１０６は、パーシスタンス係数参照メモリ部１０７にアクセスし、作成された参照インデックスに対応付けられたパーシスタンス係数を読み出し、パーシスタンス演算部１０８へ出力する。

図４は、参照インデックスとパーシスタンス係数との対応関係の一例を示すグラフである。図４において、横軸は参照インデックスを示し、縦軸は、パーシスタンス係数を示している。表３に示したように、参照インデックスは、Ｖ_ｍａｘまたはＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の絶対値Abs(Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ})である。Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の絶対値がしきい値Ｖ_ｔｈ以下である場合には、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の増大にともなって単調に減少するパーシスタンス係数Ｃ_{ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅ}が対応付けられている。つまり、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の絶対値がしきい値Ｖ_ｔｈ以下である場合には、最新のフレームの血流速度データＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の大きさに応じて異なるパーシスタンス係数Ｃ_{ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅ}が対応付けられる。

上記したように、パーシスタンス演算とは、現在およびそれに連続する複数フレームの画像に対し重み付け加算を行い、その結果を表示に利用することによって、残像効果を与える演算である。パーシスタンス演算の詳細については後述する。

＜パーシスタンス演算部１０８の処理＞
パーシスタンス演算部１０８は、パーシスタンス係数決定部１０６から設定されたパーシスタンス係数と、折り返し判定部１０５からの２つの判定結果と、に基づいて、最新の血流速度データＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}に対してパーシスタンス演算を行う。

折り返し判定部１０５からの判定結果のうち、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の判定結果が真であった場合、すなわち、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}に折り返しが発生していると判定された場合、パーシスタンス演算部１０８は、パーシスタンス演算を行う前に、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}に対して以下の補正を行う。具体的には、パーシスタンス演算部１０８は、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}＜０の場合はＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}に繰り返し周波数ＰＲＦを加えてＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}＋ＰＲＦに補正し、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}＞０の場合はＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}からＰＲＦを減じてＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}−ＰＲＦに補正する。

同様に、折り返し判定部１０５からの判定結果のうち、Ｖ_{ｏｕｔ−１}の判定結果が真であった場合、すなわち、Ｖ_{ｏｕｔ−１}に折り返しが発生していると判定された場合、パーシスタンス演算部１０８は、パーシスタンス演算を行う前に、Ｖ_{ｏｕｔ−１}に対して上記Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}と同様の補正を行う。具体的には、パーシスタンス演算部１０８は、Ｖ_{ｏｕｔ−１}＜０の場合はＶ_{ｏｕｔ−１}をＶ_{ｏｕｔ−１}＋ＰＲＦに補正する。また、パーシスタンス演算部１０８は、Ｖ_{ｏｕｔ−１}＞０の場合はＶ_{ｏｕｔ−１}をＶ_{ｏｕｔ−１}−ＰＲＦに補正する。

そして、パーシスタンス演算部１０８は、血流速度データＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}およびＶ_{ｏｕｔ−１}を用いて、以下の式（１）を用いてパーシスタンス演算を行う。
Ｖ_ｏｕｔ＝（１−Ｃ_{ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅ}）×Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}＋Ｃ_{ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅ}×Ｖ_{ｏｕｔ−１}・・（１）

式（１）において、Ｖ_ｏｕｔは最新のフレームにおける、パーシスタンス演算された（残像処理された）血流速度データであり、Ｃ_{ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅ}（０≦Ｃ_{ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅ}≦１）は、パーシスタンス係数決定部１０６により設定されるパーシスタンス係数である。

さらに、パーシスタンス演算部１０８は、上記したように式（１）を用いてパーシスタンス演算を行った結果、Ｖ_ｏｕｔ＞＋ＰＲＦ／２となった場合は、Ｖ_ｏｕｔをＶ_ｏｕｔ−ＰＲＦに補正し、Ｖ_ｏｕｔ＜−ＰＲＦ／２となった場合は、Ｖ_ｏｕｔをＶ_ｏｕｔ＋ＰＲＦに補正する。そして、パーシスタンス演算部１０８は、補正したＶ_ｏｕｔをＣＦＭ ＤＳＣ部１１０およびパーシスタンスメモリ部１０９に出力する。

このような処理により、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}、Ｖ_{ｏｕｔ−１}、あるいはＶ_ｏｕｔに折り返しが発生していたとしても、折り返しの影響をキャンセルしたＶ_ｏｕｔを算出することができる。

なお、上記説明したパーシスタンス演算部１０８によるパーシスタンス演算は、１フレーム分の血流速度データ（ＣＦＭフレームデータ）の各画素または測定点ごとに行われる。

このようにパーシスタンス係数決定部１０６が決定したパーシスタンス係数を用いて、パーシスタンス演算部１０８がパーシスタンス演算を行うことにより、以下のような効果が得られる。

すなわち、最新のフレームの血流速度データＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の大きさが小さい場合には、パーシスタンス係数決定部１０６が決定するパーシスタンス係数Ｃ_{ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅ}は大きくなるため、パーシスタンス演算部１０８が式（１）のようなパーシスタンス演算を行うと、１つ前のフレームの血流速度データＶ_{ｏｕｔ−１}の重みが大きくなる。その結果、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}が小さい場合には、Ｖ_{ｏｕｔ−１}を大きく反映させたパーシスタンス演算の結果であるＶ_ｏｕｔが算出される。このため、Ｖ_ｏｕｔを用いてＣＦＭ ＤＳＣ部１１０および画像合成部１１３が生成したカラーフローマッピング画像の変化が滑らかとなり、黒抜けが生じにくくなる。

また、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}が大きい場合には、パーシスタンス係数決定部１０６が決定するパーシスタンス係数Ｃ_{ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅ}は小さくなるため、パーシスタンス演算部１０８が式（１）のようなパーシスタンス演算を行うと、Ｖ_{ｏｕｔ−１}の重みが小さくなる。その結果、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}が大きい場合には、Ｖ_{ｏｕｔ−１}の影響が小さいＶ_ｏｕｔが算出され、急激な血流速度の増大をリアルタイムで反映させたカラーフローマッピング画像を実現できる。

また、パーシスタンス係数決定部１０６は、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の増大にともなってパーシスタンス係数Ｃ_{ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅ}を単調に減少させる。このため、時間の経過とともに血流速度が増大するような場合には、パーシスタンス係数決定部１０６は、時間の経過とともにパーシスタンス係数Ｃ_{ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅ}を減少させるので、パーシスタンス演算部１０８によるパーシスタンス演算の残像効果が小さくなり、カラーフローマッピング画像の変化が急激になる。反対に、時間の経過とともに血流速度が減少する場合には、パーシスタンス係数決定部１０６は、時間の経過とともにパーシスタンス係数Ｃ_{ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅ}を増大させるので、パーシスタンス演算部１０８によるパーシスタンス演算の残像効果が大きくなり、カラーフローマッピング画像の変化が緩やかになる。

パーシスタンス演算部１０８の処理の説明に戻る。パーシスタンス演算部１０８は、式（１）を用いてパーシスタンス演算を行った後、パーシスタンス演算の結果Ｖ_ｏｕｔを用いて、最新のフレームにおける、残像処理された血流速度データＶ_ｏｕｔに折り返しがあるか否かの判定を行う。ここで、パーシスタンス演算部１０８は、Ｖ_ｏｕｔ＞＋ＰＲＦ／２またはＶ_ｏｕｔ＜−ＰＲＦ／２となった場合はＶ_ｏｕｔに折り返し有りと判定し、それ以外（−ＰＲＦ／２≦Ｖ_ｏｕｔ≦ＰＲＦ／２）の場合は折り返し無しと判定する。

そして、パーシスタンス演算部１０８は、最新のフレームにおける血流速度データＶ_ｏｕｔの折り返し判定結果Ｒ_{ａｌｉａｓｉｎｇ}をパーシスタンスメモリ部１０９に出力する。パーシスタンス演算部１０８から出力された折り返し判定結果Ｒ_{ａｌｉａｓｉｎｇ}は、パーシスタンスメモリ部１０９に記憶され、次のフレームにおける処理の際に、最新より１つ前のフレームの折り返し判定結果Ｒ_{ａｌｉａｓｉｎｇ−１}として折り返し判定部１０５に出力される。

＜作用・効果＞
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断装置１１では、折り返し判定部１０５が、最新のフレームの血流速度データＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}と、最新より１つ前のフレームの血流速度データＶ_{ｏｕｔ−１}と、に加えて、最新より以前のフレームにおいて判定された、当該フレームにおいて残像処理された血流速度データの折り返し判定結果Ｒ_{ａｌｉａｓｉｎｇ−１}に基づいて折り返し判定を行う。このため、最新のフレームの血流速度データＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}と、最新より１つ前のフレームの血流速度データＶ_{ｏｕｔ−１}と、に折り返しが発生したか否かを正確に判定することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断装置１１では、このような折り返し判定方法による折り返し判定の結果に基づいて、パーシスタンス演算部１０８が、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}およびＶ_{ｏｕｔ−１}を用いてパーシスタンス演算を行い、その結果を出力する。このため、血流速度を正確に反映した断層画像を生成して表示することができる。

さらに、本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断装置１１では、パーシスタンス演算の結果である、最新のフレームにおいて残像処理された血流速度データＶ_ｏｕｔに基づいて、パーシスタンス演算部１０８がＶ_ｏｕｔに折り返しが発生しているか否かの判定を行い、その結果であるＲ_{ａｌｉａｓｉｎｇ}をパーシスタンスメモリ部１０９に出力する。そして、次のフレームの処理において、パーシスタンスメモリ部１０９は、前のフレームの処理において入力されたＶ_ｏｕｔを次のフレームにおけるＶ_{ｏｕｔ−１}として、前のフレームの処理において入力されたＲ_{ａｌｉａｓｉｎｇ}をＲ_{ａｌｉａｓｉｎｇ−１}として、それぞれ出力する。

そして、本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断装置１１では、最新のフレームの血流速度データＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}あるいは最新より１つ前のフレームの血流速度データＶ_{ｏｕｔ−１}に折り返しが発生していると判定された場合、パーシスタンス演算部１０８は、パーシスタンス演算を行う前に、折り返しが発生した血流速度データに対して補正を行う。さらに、パーシスタンス演算部１０８は、パーシスタンス演算を行った結果である、最新のフレームにおいて残像処理された血流速度データＶ_ｏｕｔに折り返しが発生しているか否かを判定し、折り返しが発生していると判定した場合は、Ｖ_ｏｕｔに対して補正を行う。このため、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}、Ｖ_{ｏｕｔ−１}、あるいはＶ_ｏｕｔに折り返しが発生していたとしても、折り返しの影響をキャンセルしたＶ_ｏｕｔを算出することができる。

（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置１２について説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置の構成の一例を示すブロック図である。

図５に示す超音波診断装置１２は、残像処理部がパーシスタンス係数決定部、パーシスタンス係数参照メモリ部、パーシスタンス演算部を２つずつ有する点において上記第１の実施の形態の超音波診断装置１１と異なっている。以下では、第１の実施の形態との相違点についてのみ説明する。

図５に示すように、残像処理部１１５’は、フレームメモリ部１０４と、折り返し判定部１０５と、第１パーシスタンス係数決定部１０６Ａと、第２パーシスタンス係数決定部１０６Ｂと、第１パーシスタンス係数参照メモリ部１０７Ａと、第２パーシスタンス係数参照メモリ部１０７Ｂと、第１パーシスタンス演算部１０８Ａと、第２パーシスタンス演算部１０８Ｂと、パーシスタンスメモリ部１０９と、を有する。

第１パーシスタンス係数決定部１０６Ａは、折り返し判定部１０５から出力された２つの折り返し判定結果と、フレームメモリ部１０４から読み出したＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の絶対値と、に基づいて、第１パーシスタンス係数参照メモリ部１０７Ａへの第１参照インデックスを作成する。第１参照インデックスの作成については後述する。

また、第１パーシスタンス係数決定部１０６Ａは、第１パーシスタンス係数参照メモリ部１０７Ａにアクセスし、第１参照インデックスに対応付けられた第１パーシスタンス係数を読み出し、第１パーシスタンス演算部１０８Ａに設定する。第１パーシスタンス係数参照メモリ部１０７Ａには、あらかじめ血流速度データの大きさに対応付けられた第１パーシスタンス係数を含む第１参照テーブルが記憶されている。この第１参照テーブルは、血流速度データの大きさに対応付けられた異なる２つ以上の値のパーシスタンス係数を含む。

これに対し、第２パーシスタンス係数決定部１０６Ｂは、折り返し判定部１０５から出力された２つの折り返し判定結果と、パーシスタンスメモリ部１０９から読み出したＶ_{ｏｕｔ−１}の絶対値と、に基づいて、第２パーシスタンス係数参照メモリ部１０７Ｂへの第２参照インデックスを作成する。第２パーシスタンス係数決定部１０６Ｂにおける第２参照インデックスの作成については後述する。

また、第２パーシスタンス係数決定部１０６Ｂは、第２パーシスタンス係数参照メモリ部１０７Ｂにアクセスし、第２参照インデックスに対応付けられた第２パーシスタンス係数を読み出し、第２パーシスタンス演算部１０８Ｂに設定する。第２パーシスタンス係数参照メモリ部１０７Ｂには、あらかじめ血流速度データの大きさに対応付けられた第２パーシスタンス係数を含む第２参照テーブルが記憶されている。第２参照テーブルも、血流速度の値に応じて対応付けられた異なる２つ以上の値のパーシスタンス係数を含むが、以下において詳細に説明するように、同じ血流速度値に対して対応付けられる第１パーシスタンス係数と第２パーシスタンス係数とは値が異なっている。

第１パーシスタンス演算部１０８Ａは、第１パーシスタンス係数決定部１０６Ａから設定されたパーシスタンス係数と、折り返し判定部１０５からの２つの判定結果と、に基づいて、第１の実施の形態のパーシスタンス演算部１０８と同様に、折り返しの補正を行ってから、式（１）を用いてＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}およびＶ_{ｏｕｔ−１}に対してパーシスタンス演算を行う。

同様に、第２パーシスタンス演算部１０８Ｂも、第２パーシスタンス係数決定部１０６Ｂから設定されたパーシスタンス係数と折り返し判定部１０５からの２つの判定結果と、に基づいて、第１の実施の形態のパーシスタンス演算部１０８と同様に、折り返しの補正を行ってから、式（１）を用いてＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}およびＶ_{ｏｕｔ−１}に対してパーシスタンス演算を行う。

第１パーシスタンス演算部１０８Ａおよび第２パーシスタンス演算部１０８Ｂにおける演算は、設定されたパーシスタンス係数が異なる点を除いて同じである。

第１パーシスタンス演算部１０８Ａおよび第２パーシスタンス演算部１０８Ｂは、パーシスタンス演算の結果をそれぞれ最大値選択部１１６に出力する。

最大値選択部１１６は、第１パーシスタンス演算部１０８Ａおよび第２パーシスタンス演算部１０８Ｂからそれぞれ入力されたパーシスタンス演算の結果に基づいて、画素ごとに、あるいは、対応する測定点のデータごとにパーシスタンス演算の結果である血流速度データの絶対値を比較し、大きい方を選択して、最新のフレームにおいて残像処理された血流速度データＶ_ｏｕｔを生成する。

また、最大値選択部１１６は、第１の実施の形態のパーシスタンス演算部１０８が行ったように、Ｖ_ｏｕｔに対して折り返しの補正を行う。

そして、最大値選択部１１６は、補正を行った補正したＶ_ｏｕｔをＣＦＭ ＤＳＣ部１１０およびパーシスタンスメモリ部１０９に出力する。

さらに、最大値選択部１１６は、第１の実施の形態のパーシスタンス演算部１０８が行ったように、最新のフレームにおける、残像処理された血流速度データＶ_ｏｕｔに折り返しがあるか否かの判定を行う。そして、最大値選択部１１６は、最新のフレームにおける血流速度データＶ_ｏｕｔの折り返し判定結果Ｒ_{ａｌｉａｓｉｎｇ}をパーシスタンスメモリ部１０９に出力する。

次に、第１および第２パーシスタンス係数の決定方法について詳細に説明する。上述したように、第１パーシスタンス係数決定部１０６Ａは、折り返し判定部１０５から出力された２つの折り返し判定結果と、フレームメモリ部１０４から読み出したＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の絶対値と、に基づいて、第１パーシスタンス係数参照メモリ部１０７Ａへの第１参照インデックスを作成する。

表４に作成される第１参照インデックスを示す。

Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}に折り返しが発生している場合、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}は、実際には、Ｖ_ｍａｘまたは−Ｖ_ｍａｘを超える絶対値の大きな値であると考えられる。このため、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}に折り返しが発生している場合の第１参照インデックスはＶ_ｍａｘとなる。その他の場合には、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の絶対値Abs(Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ})となる。

図６Ａは、第１参照インデックスと第１パーシスタンス係数との対応関係の一例を示すグラフである。図６Ａにおいて、横軸は第１参照インデックスを示し、縦軸は、第１パーシスタンス係数を示している。表４に示すように、第１参照インデックスは、Ｖ_ｍａｘまたはＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の絶対値Abs(Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ})である。Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の絶対値がしきい値Ｖ_ｔｈ以下である場合には、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の増大にともなって単調に減少する第１パーシスタンス係数Ｃ_{ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅ}が対応付けられている。つまり、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の絶対値がしきい値Ｖ_ｔｈ以下である場合には、最新のフレームの血流速度データＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の大きさに応じて異なるパーシスタンス係数Ｃ_{ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅ}が対応付けられる。

一方、第２パーシスタンス係数決定部１０６Ｂは、折り返し判定部１０５から出力された２つの折り返し判定結果と、パーシスタンスメモリ部１０９から読み出したＶ_{ｏｕｔ−１}の絶対値と、に基づいて、第２パーシスタンス係数参照メモリ部１０７Ｂへの第２参照インデックスを作成する。第２参照インデックスについても、表４に示す。

Ｖ_{ｏｕｔ−１}に折り返しが発生している場合、Ｖ_{ｏｕｔ−１}は、実際には、Ｖ_ｍａｘまたは−Ｖ_ｍａｘを超える絶対値の大きな値であると考えられる。このため、Ｖ_{ｏｕｔ−１}に折り返しが発生している場合の第２参照インデックスはＶ_ｍａｘとなる。その他の場合には、Ｖ_{ｏｕｔ−１}の絶対値Abs(Ｖ_{ｏｕｔ−１})となる。

図６Ｂは、第２参照インデックスと第２パーシスタンス係数との対応関係の一例を示すグラフである。図６Ｂにおいて、横軸は第２参照インデックスを示し、縦軸は、第２パーシスタンス係数を示している。表４に示すように、第２参照インデックスは、Ｖ_ｍａｘまたはＶ_{ｏｕｔ−１}の絶対値Abs(Ｖ_{ｏｕｔ−１})である。Ｖ_{ｏｕｔ−１}の絶対値がしきい値Ｖ_ｔｈ以下である場合には、Ｖ_{ｏｕｔ−１}の増大にともなって単調に増加する第２パーシスタンス係数Ｃ_{ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅ}が対応付けられている。つまり、Ｖ_{ｏｕｔ−１}の絶対値がしきい値Ｖ_ｔｈ以下である場合には、最新より１つ前のフレームの血流速度データＶ_{ｏｕｔ−１}に応じて異なるパーシスタンス係数Ｃ_{ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅ}が対応付けられる。

図６Ａおよび図６Ｂに示すように、第１パーシスタンス係数は、最新のフレームの血流速度Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}に対応付けられ、かつ、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の絶対値が大きいほど小さな値である。第１パーシスタンス係数が大きくなれば、１つ前のフレームの血流速度をより考慮した演算となるため、第１パーシスタンス演算部１０８Ａは、残像効果を抑制し、すみやかに血流速度を変化させる演算を行う。これに対し、第２パーシスタンス係数は、１つ前のフレームの血流速度Ｖ_{ｏｕｔ−１}に対応付けられ、かつ、Ｖ_{ｏｕｔ−１}の絶対値が大きいほど大きな値であるため、第２パーシスタンス演算部１０８Ｂは、残像効果を高め、血流速度の変化を抑制する演算を行う。

また、上述したように第１パーシスタンス演算部１０８Ａは、残像効果を抑制し、すみやかに血流速度を変化させる演算を行うため、第１参照インデックスが増加するにつれて第１パーシスタンス係数を単調に減少させ、血流速度が高くなるにつれて急激な血流速度の増大をリアルタイムで反映させたカラーフローマッピング画像を実現できる。

また、第２パーシスタンス演算部１０８Ｂは、残像効果を高めた画像表示を行うため、血流速度が高くなるにつれて、血流画像に色調あるいは諧調の色付けを行っていると、血流速度が低い場合には、暗めの表示が必要以上に長い時間残像として表示されてしまう。例えば、探触子を動かした場合に、血流表示が尾引く印象を与えてしまう。このため、第２参照インデックスが増加するにつれて第２パーシスタンス係数を単調に増加させ、血流速度が低くなるにつれて残像効果を抑制することができる。

（第３の実施の形態）
以下、本発明の第３の実施の形態に係る超音波診断装置１３について説明する。図７は、本発明の第３実施の形態に係る超音波診断装置の構成の一例を示すブロック図である。

図７に示す超音波診断装置１３は、残像処理部が２つのパーシスタンス係数決定部、２つのパーシスタンス係数参照メモリ部を２つずつ有し、２つのパーシスタンス係数決定部が決定したパーシスタンス係数のうちいずれかを選択するパーシスタンス係数選択部を有する点において上記第１の実施の形態の超音波診断装置１１と異なっている。以下では、第１および第２の実施の形態との相違点についてのみ説明する。

図７に示すように、残像処理部１１５’’は、フレームメモリ部１０４と、折り返し判定部１０５と、第１パーシスタンス係数決定部１０６Ａと、第２パーシスタンス係数決定部１０６Ｂと、パーシスタンス係数選択部１１７と、第１パーシスタンス係数参照メモリ部１０７Ａと、第２パーシスタンス係数参照メモリ部１０７Ｂと、パーシスタンス演算部１０８と、パーシスタンスメモリ部１０９と、を有する。

パーシスタンス係数選択部１１７は、フレームメモリ部１０４から最新のフレームの血流速度データＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}を、パーシスタンスメモリ部１０９から最新より１つ前のフレームの血流速度データＶ_{ｏｕｔ−１}を、それぞれ読み出し、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の絶対値とＶ_{ｏｕｔ−１}の絶対値とを比較して、比較結果に基づいて、第１パーシスタンス係数決定部１０６Ａが決定した第１パーシスタンス係数と、第２パーシスタンス係数決定部１０６Ｂが決定した第２パーシスタンス係数のいずれをパーシスタンス演算部１０８に設定するかを選択する。

具体的には、パーシスタンス係数選択部１１７は、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の絶対値の方がＶ_{ｏｕｔ−１}の絶対値より大きい場合は、第１パーシスタンス係数を選択し、そうでない場合は第２パーシスタンス係数を選択する。

従って、第２の実施の形態と同様に、第１パーシスタンス係数は、最新のフレームの血流速度Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}に対応付けられ、かつ、Ｖ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}の絶対値が大きいほど小さな値となる。第１パーシスタンス係数が大きくなれば、１つ前のフレームの血流速度をより考慮した演算となるため、第１パーシスタンス係数を用いた場合のパーシスタンス演算部１０８は、残像効果を抑制し、すみやかに血流速度を変化させる演算を行うことができる。これに対し、第２パーシスタンス係数は、１つ前のフレームの血流速度Ｖ_{ｏｕｔ−１}に対応付けられ、かつ、Ｖ_{ｏｕｔ−１}の絶対値が大きいほど大きな値であるため、第２パーシスタンス係数を用いた場合のパーシスタンス演算部１０８は、残像効果を高め、血流速度の変化を抑制する演算を行うことができる。

以上、図面を参照しながら各種実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。特許請求の範囲の記載範囲内において、当業者が想到できる各種の変更例または修正例についても、本発明の技術的範囲に含まれる。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

上記実施の形態では、ＣＦＭフレームデータに含まれる血流速度データを用いて処理を行っていたが、ＣＦＭフレームデータに血流速度データＶ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}あるいはＶ_{ｏｕｔ−１}以外のデータ（血流パワーデータや血流速度の分散データ等）が含まれる場合には、パーシスタンス演算部１０８は、血流速度データ以外のデータに対しても、血流速度データと同様に最新のフレームのデータおよび最新より１つ前のフレームのデータと求めたパーシスタンス係数Ｃ_{ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅ}を用いて上記式（１）と同様のパーシスタンス演算を行い、残像処理されたデータを得るようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、最新のフレームおよび１つ前のフレームの血流速度データを用いてパーシスタンス処理を行っていたが、２つ前、あるいは３つ以上前のフレームの血流速度データも用いてパーシスタンス処理を行ってもよい。また、式（１）に限られず、他の演算式を用いてパーシスタンス処理を行ってもよい。

上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には、入力端子および出力端子を有する集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ（Integrated Circuit）、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサを用いて実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＬＳＩ内部の回路セルの接続または設定を再構成可能なリコンフィギュラブル プロセッサ（Reconfigurable Processor）を利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックを集積化してもよい。

本発明は、血流速度を表示することができる超音波診断装置に好適である。

１１，１２，１３ 超音波診断装置
１０１ 探触子
１０２ 超音波送受信部
１０３ ＣＦＭ信号処理部
１０４ フレームメモリ部
１０５ 折り返し判定部
１０６ パーシスタンス係数決定部
１０６Ａ 第１パーシスタンス係数決定部
１０６Ｂ 第２パーシスタンス係数決定部
１０７ パーシスタンス係数参照メモリ部
１０７Ａ 第１パーシスタンス係数参照メモリ部
１０７Ｂ 第２パーシスタンス係数参照メモリ部
１０８ パーシスタンス演算部
１０８Ａ 第１パーシスタンス演算部
１０８Ｂ 第２パーシスタンス演算部
１０９ パーシスタンスメモリ部
１１０ ＣＦＭ ＤＳＣ部
１１１ 断層画像信号処理部
１１２ 断層画像ＤＳＣ部
１１３ 画像合成部
１１４ 表示部
１１５，１１５’，１１５’’ 残像処理部
１１６ 最大値選択部
１１７ パーシスタンス係数選択部
４０１ 探触子
４０２ 超音波送受信部
４０３ カラーフローマッピング処理部
４０３ ＣＦＭ信号処理部
４０４ フレームメモリ部
４０５ フレームメモリ選択部
４０６ パーシスタンス係数設定部
４０７ パーシスタンス演算部
４０８ ＣＦＭ ＤＳＣ部
４０９ 断層画像信号処理部
４１０ 断層画像ＤＳＣ部
４１１ 画像合成部
４１２ 表示部

Claims (7)

1. 探触子を繰り返し駆動し、前記探触子の駆動により送信された超音波が被検体において反射された反射エコーを前記探触子によって受信し、複数の受信信号を逐次生成する送受信部と、
   前記複数の受信信号に基づき、各フレームにおける前記被検体中の血流部分の血流速度データを逐次生成するカラーフローマッピング信号処理部と、
   前記各フレームにおける血流速度データに対して残像処理を行う残像処理部と、
   を備え、
   前記残像処理部は、
   最新のフレームの血流速度データである第１血流速度データと、最新より以前のフレームにおいて残像処理された血流速度データである第２血流速度データと、最新より以前のフレームにおいて判定された、当該フレームにおいて残像処理された血流速度データの折り返しの有無を示す第１折り返し判定結果と、に基づいて、前記第１血流速度データと前記第２血流速度データに折り返しが発生したか否かの判定を行い、前記第１血流速度データの折り返し判定の結果である第２折り返し判定結果と、第２血流速度データの折り返し判定の結果である第３折り返し判定結果と、を出力する折り返し判定部と、
   前記第２および第３折り返し判定結果と、残像効果を調整するための所定のパーシスタンス係数と、に基づいて、前記第１血流速度データおよび前記第２血流速度データを用いてパーシスタンス演算を行い、前記パーシスタンス演算の結果を最新のフレームにおいて残像処理された血流速度データである第３血流速度データとして出力し、かつ、前記第３血流速度データに折り返しが発生したか否かの判定を行い、その結果である第４折り返し判定結果を出力するパーシスタンス演算部と、
   を備える、超音波診断装置。
2. 前記パーシスタンス演算部は、
   前記第２および第３折り返し判定結果に基づいて、前記最新のフレームの血流速度データと前記最新より以前のフレームの残像処理された血流速度データを補正した後、前記パーシスタンス演算を行う、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記残像処理部は、
   前記第２および第３折り返し判定結果と、前記第１血流速度データと、に基づいて、前記パーシスタンス係数を決定するパーシスタンス係数決定部、
   をさらに備える、
   請求項１または２に記載の超音波診断装置。
4. 前記残像処理部は、
   前記第１血流速度データを記憶する第１メモリ部と、
   前記第２血流速度データと、前記第１折り返し判定結果と、を記憶する第２メモリ部と、
   をさらに備え、
   前記折り返し判定部は、前記第１メモリ部および前記第２メモリ部から、前記第１血流速度データと、前記第２血流速度データと、前記第１折り返し判定結果と、をそれぞれ読み出して前記折り返しの判定を行い、
   前記パーシスタンス演算部は、前記第１メモリ部から前記第１血流速度データを、前記第２メモリ部から前記第２血流速度データと、前記第１折り返し判定結果と、を読み出して前記パーシスタンス演算を行い、前記パーシスタンス演算の結果である前記第３血流速度データと、前記第４折り返し判定結果と、を前記第２メモリ部に出力する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
5. 前記折り返し判定部は、前記第１血流速度データの大きさと、前記第２血流速度データの大きさと、所定のしきい値と、を比較した結果、および、前記第１折り返し判定結果に基づいて、前記第１血流速度データと前記第２血流速度データに折り返しが発生したか否かの判定を行う、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
6. 前記残像処理部は、
   前記第２および第３の折り返し判定結果と、前記第１血流速度データに基づいて第１パーシスタンス係数を決定する第１パーシスタンス係数決定部と、
   前記第２および第３の折り返し判定結果と、前記第２血流速度データに基づいて第２パーシスタンス係数を決定する第２パーシスタンス係数決定部と、
   前記第２および第３折り返し判定結果と、前記第１パーシスタンス係数と、に基づいて、前記第１血流速度データおよび前記第２血流速度データを用いてパーシスタンス演算を行う第１パーシスタンス演算部と、
   前記第２および第３折り返し判定結果と、前記第２パーシスタンス係数と、に基づいて、前記第１血流速度データおよび前記第２血流速度データを用いてパーシスタンス演算を行う第２パーシスタンス演算部と、
   前記第１パーシスタンス演算部から出力される演算結果の絶対値および前記第２パーシスタンス演算部から出力される演算結果の絶対値を比較し、大きい方の演算結果を前記第３の血流速度データとして出力し、かつ、前記第３血流速度データに折り返しが発生したか否かの判定を行い、その結果である第４折り返し判定結果を出力する最大値選択部と、
   をさらに有する、請求項１または２に記載の超音波診断装置。
7. 前記残像処理部は、
   前記第２および第３の折り返し判定結果と、前記第１血流速度データに基づいて第１パーシスタンス係数を決定する第１パーシスタンス係数決定部と、
   前記第２および第３の折り返し判定結果と、前記第２血流速度データに基づいて第２パーシスタンス係数を決定する第２パーシスタンス係数決定部と、
   前記第１血流速度データの絶対値と前記第２血流速度データの絶対値とを比較し、前記第１血流速度データの絶対値の方が大きい場合は前記第１パーシスタンス係数を、そうでない場合は前記第２パーシスタンス係数を選択するパーシスタンス係数選択部と、
   をさらに有し、
   前記パーシスタンス演算部は、前記第２および第３折り返し判定結果と、前記選択されたパーシスタンス係数と、に基づいて、前記第１血流速度データおよび前記第２血流速度データを用いてパーシスタンス演算を行う、
   請求項１または２に記載の超音波診断装置。

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