JP2021016723A - Ultrasound image generation apparatus and control method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波画像生成装置およびその制御方法に関する。 The present invention relates to an ultrasonic image generator and a control method thereof.
超音波診断装置は体内に超音波を送信し、反射波を観測することによって非侵襲的に体内の状態を観察する装置である。超音波診断装置には、反射波の強弱や周波数の変化などを画像化して表示するさまざまなモードがあり、ユーザは観察する部位や観察の目的によって適切なモードを選択する。例えば、カラードプラモード（カラーモード、フロー、ＣＦＭ(Color Flow Mapping)などとも呼ばれる）は、血管や血流を観察する際に用いられる代表的なモードである。 An ultrasonic diagnostic device is a device that non-invasively observes the state of the body by transmitting ultrasonic waves into the body and observing reflected waves. The ultrasonic diagnostic apparatus has various modes for displaying the intensity of reflected waves and changes in frequency as images, and the user selects an appropriate mode according to the part to be observed and the purpose of observation. For example, the color Doppler mode (also called color mode, flow, CFM (Color Flow Mapping), etc.) is a typical mode used when observing blood vessels and blood flow.
カラードプラモードは、超音波の周波数が体内の移動体（血液）で反射されてドプラ偏移することを利用し、計測範囲内の各位置における組織の移動速度や移動方向、反射波の強さ（パワー）などを色で表した画像（カラードプラ像）を表示するモードである。カラードプラモードでは、走査線ごとに超音波の送受信が複数回必要であるため、Ｂモードのように走査線ごとに超音波の送受信が１回でよいモードよりもフレームレートが低下する。 The color Doppler mode utilizes the fact that the frequency of ultrasonic waves is reflected by the moving body (blood) in the body and shifts to Doppler, and the movement speed and direction of the tissue and the strength of the reflected wave at each position within the measurement range. This mode displays an image (color Doppler image) in which (power) is expressed in color. In the color Doppler mode, since ultrasonic waves need to be transmitted and received a plurality of times for each scanning line, the frame rate is lower than in a mode in which ultrasonic waves can be transmitted and received once for each scanning line as in the B mode.
カラードプラモードにおけるフレームレートの低下を抑制するため、カラードプラモード１フレームあたりの走査線の数をＢモードよりも低減し、補間によりカラードプラ像の解像度を高めることが知られている（特許文献１）。 It is known that the number of scanning lines per frame in the color Doppler mode is reduced as compared with the B mode and the resolution of the color Doppler image is increased by interpolation in order to suppress the decrease in the frame rate in the color Doppler mode (Patent Documents). 1).
補間に用いる計測値の符号が異なる場合、補間値の絶対値は小さくなる。例えば、絶対値が等しく符号が異なる計測値が得られる補間値は０になり得る。値が０の位置は、静止しているものとして表示されるため、本来は血流が存在するにも関わらず、血管壁などと誤解される可能性があった。 If the sign of the measured value used for interpolation is different, the absolute value of the interpolated value becomes small. For example, the interpolated value that gives measured values with the same absolute value but different signs can be zero. Since the position where the value is 0 is displayed as being stationary, there is a possibility that it may be misunderstood as a blood vessel wall or the like even though blood flow originally exists.
本発明は、このような従来技術の課題を軽減するためになされたものであり、補間によって生成されるカラードプラ像の品質を向上することが可能な超音波画像生成装置およびその制御方法の提供を１つの目的とする。 The present invention has been made to alleviate such problems in the prior art, and provides an ultrasonic image generator capable of improving the quality of a color Doppler image generated by interpolation and a control method thereof. Is one purpose.
上述の目的は、ドプラ法により得られた計測値に基づくカラードプラ像を生成する超音波画像生成装置であって、カラードプラ像を構成する画素の位置における計測値を、複数の計測値を補間する補間処理によって求める補間処理手段と、補間処理手段が求めた画素の位置における計測値に応じてカラードプラ像の画素データを生成する生成手段と、を有し、補間処理手段は、複数の計測値が異符号である場合、折り返し現象によるものであるか否かを判定する判定手段と、判定手段により異符号が折り返し現象によるものと判定されない場合には、補間値が０になる補間位置を有さない第１の補間方法で補間処理を行い、判定手段により異符号が折り返し現象によるものと判定された場合には、補間値が折り返される補間位置を有する第２の補間方法で補間処理を行う、ことを特徴とする超音波画像生成装置によって達成される。 The above-mentioned purpose is an ultrasonic image generator that generates a color Doppler image based on the measured values obtained by the Doppler method, and interpolates a plurality of measured values with the measured values at the positions of the pixels constituting the color Doppler image. The interpolation processing means includes an interpolation processing means obtained by the interpolation processing to be performed and a generation means for generating pixel data of a color Doppler image according to the measured value at the pixel position obtained by the interpolation processing means, and the interpolation processing means has a plurality of measurements. When the value has a different sign, the determination means for determining whether or not it is due to the folding phenomenon, and when the determination means does not determine that the different sign is due to the folding phenomenon, the interpolation position where the interpolation value becomes 0 is determined. Interpolation processing is performed by the first interpolation method that does not exist, and when the determination means determines that the different sign is due to the folding phenomenon, the interpolation processing is performed by the second interpolation method that has an interpolation position in which the interpolation value is folded. Achieved by an ultrasonic image generator, characterized in that it does.
本発明はこのような構成により、補間によって生成されるカラードプラ像の品質を向上することが可能な超音波画像生成装置およびその制御方法を提供することができる。 With such a configuration, the present invention can provide an ultrasonic image generator capable of improving the quality of a color Doppler image generated by interpolation and a control method thereof.
以下、図面を参照して本発明をその例示的な実施形態に基づいて詳細に説明する。以下では、超音波画像生体装置の一例としての超音波診断装置に本発明を適用した実施形態について説明する。しかしながら本発明には超音波の送受信に関する構成は必須でなく、カラードプラ像を生成可能な任意の電子機器において実施可能である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings based on an exemplary embodiment. Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an ultrasonic diagnostic apparatus as an example of an ultrasonic image biological apparatus will be described. However, the present invention does not require a configuration for transmitting and receiving ultrasonic waves, and can be implemented in any electronic device capable of generating a color Doppler image.
なお、以下に説明する実施形態は本発明をいかなる意味においても限定しない。また、実施形態で説明される構成の全てが本発明に必須とは限らない。また、明らかに不可能である場合や、それが否定されている場合を除き、異なる実施形態に含まれる構成を組み合わせたり、入れ替えたりしてもよい。また、重複した説明を省略するために、添付図面においては全体を通じて同一もしくは同様の構成要素には同一の参照番号を付してある。 The embodiments described below do not limit the present invention in any sense. Moreover, not all of the configurations described in the embodiments are essential to the present invention. In addition, the configurations included in different embodiments may be combined or interchanged unless it is clearly impossible or denied. Further, in order to omit duplicate explanations, the same or similar components are given the same reference numbers throughout the attached drawings.
●（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る超音波診断装置の構成例を表わすブロック図である。超音波診断装置１００は、本体１２０と、本体１２０に着脱可能な超音波プローブ１３０とから構成される。超音波診断装置１００の機能は制御部１０１が各部の動作を制御することによって実現される。制御部１０１は例えばプログラマブルプロセッサを有し、不揮発性メモリ１０２に記憶されたプログラムをシステムメモリ１０３に読み込んで実行し、超音波診断装置１００の各部の動作を制御する。なお、制御部１０１は処理の一部にＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)やＡＳＳＰ(Application Specific Standard Product)などのハードウェア回路を利用してもよい。
● (First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment. The ultrasonic diagnostic apparatus 100 includes a main body 120 and an ultrasonic probe 130 that can be attached to and detached from the main body 120. The function of the ultrasonic diagnostic apparatus 100 is realized by the control unit 101 controlling the operation of each unit. The control unit 101 has, for example, a programmable processor, reads a program stored in the non-volatile memory 102 into the system memory 103, executes the program, and controls the operation of each part of the ultrasonic diagnostic apparatus 100. The control unit 101 may use a hardware circuit such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an ASSP (Application Specific Standard Product) as a part of the processing.
例えば書き換え可能な不揮発性メモリ１０２は、制御部１０１が実行するためのプログラム、ＧＵＩデータ、超音波診断装置１００の各種の設定値などを記憶する。なお、駆動回路１０４が超音波プローブ１３０の有する振動子１０５を駆動するために用いるパルス状電圧を生成するための波形パターンを表すデータ（駆動波形パターンデータ）も不揮発性メモリ１０２に記憶されている。 For example, the rewritable non-volatile memory 102 stores a program for execution by the control unit 101, GUI data, various setting values of the ultrasonic diagnostic apparatus 100, and the like. Data representing a waveform pattern for generating a pulsed voltage used by the drive circuit 104 to drive the vibrator 105 of the ultrasonic probe 130 (drive waveform pattern data) is also stored in the non-volatile memory 102. ..
システムメモリ１０３は制御部１０１がプログラムを読み込んで実行するために用いたり、受信信号のバッファとして用いたりするメモリである。 The system memory 103 is a memory used by the control unit 101 to read and execute a program or as a buffer for received signals.
駆動回路１０４は、不揮発性メモリ１０２に保存されている複数の駆動波形パターンデータのうち、制御部１０１が選択した駆動波形パターンデータを不揮発性メモリ１０２から読み出す。そして、駆動回路１０４は、読み出した駆動波形パターンデータに基づいてパルス状の駆動電圧を生成し、超音波プローブ１３０の振動子１０５に印加することによって振動子１０５を駆動する。 The drive circuit 104 reads out the drive waveform pattern data selected by the control unit 101 from the non-volatile memory 102 among the plurality of drive waveform pattern data stored in the non-volatile memory 102. Then, the drive circuit 104 drives the oscillator 105 by generating a pulsed drive voltage based on the read out drive waveform pattern data and applying it to the oscillator 105 of the ultrasonic probe 130.
超音波プローブ１３０が有する振動子１０５は、１次元または２次元配列された複数の振動子を有する。個々の振動子は電気機械変換素子（例えば圧電素子）である。振動子１０５は、駆動回路１０４から印加される電圧によって超音波を発生（送信）する。また、振動子１０５は、受信した振動を電気信号（観測信号）に変換して出力する。なお、ここでは説明および理解を容易にするために振動子１０５の詳細については説明を省略する。駆動回路１０４は計測の種類や設定、スキャン方法などに応じたタイミングで、振動子１０５が有する複数の振動子を別個に駆動する。 The oscillator 105 included in the ultrasonic probe 130 has a plurality of oscillators arranged one-dimensionally or two-dimensionally. The individual oscillators are electromechanical conversion elements (eg, piezoelectric elements). The oscillator 105 generates (transmits) ultrasonic waves by the voltage applied from the drive circuit 104. Further, the vibrator 105 converts the received vibration into an electric signal (observation signal) and outputs it. In addition, in order to facilitate explanation and understanding, the details of the oscillator 105 will be omitted here. The drive circuit 104 separately drives a plurality of oscillators included in the oscillator 105 at timings according to the type and setting of measurement, the scanning method, and the like.
受信回路１０６は、超音波プローブ１３０の振動子１０５が出力する観測信号に対し、ノイズ低減、増幅、Ａ／Ｄ変換、加算などの処理を実行し、反射波データとしてシステムメモリ１０３に保存する。なお、各振動子の受信信号の遅延時間を制御して加算することにより、受信信号のフォーカスを高めることができる。 The receiving circuit 106 executes processing such as noise reduction, amplification, A / D conversion, and addition on the observation signal output by the vibrator 105 of the ultrasonic probe 130, and stores it in the system memory 103 as reflected wave data. By controlling and adding the delay time of the received signal of each oscillator, the focus of the received signal can be increased.
ドプラ処理部１０７は、システムメモリ１０３に保存された反射波データに対し、例えば連続波ドプラ法、パルスドプラ法、カラードプラ法（ＣＦＭ(Color Flow Mapping)とも呼ばれる）などの、ドプラ法などに対応した信号処理を適用することができる。システムメモリに保存された反射波データのうち、ドプラ法に基づく表示を行う走査線の反射波データが保存されているアドレスは例えば制御部１０１からドプラ処理部１０７に与えられる。ドプラ処理部１０７は対象の走査線上の各計測点における計測値を算出し、計測値データをデジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）１１１に出力する。 The Doppler processing unit 107 corresponds to the Doppler method such as the continuous wave Doppler method, the pulse Doppler method, and the color Doppler method (also called CFM (Color Flow Mapping)) for the reflected wave data stored in the system memory 103. Signal processing can be applied. Among the reflected wave data stored in the system memory, the address where the reflected wave data of the scanning line to be displayed based on the Doppler method is stored is given to the Doppler processing unit 107 by, for example, the control unit 101. The Doppler processing unit 107 calculates the measured value at each measurement point on the target scanning line, and outputs the measured value data to the digital scan converter (DSC) 111.
ドプラ法は、反射波のドプラ偏移に基づいて動体の速度を検出する方法である。そして、カラードプラモードは、検出した動体の速度の大きさ、方向、分散、反射波の強さ（パワー）などを色によって表した画像を表示するモードである。カラードプラモードでは同一走査線上の複数の計測点について超音波を間欠的に送受信して、各計測点における物体の速度を検出する。同じ走査線に対して超音波の送受信を複数回行うため、カラードプラ像のフレームレートは原理的にＢモード像のフレームレートより低い。計測値の信頼性を高めるため、同じ計測点に対して複数回の計測を行う場合にはさらにフレームレートが低下する。カラードプラ像のフレームレートを向上させるため、カラードプラ像は注目領域（ＲＯＩ：Region of Interest）やカラーウィンドウなどと呼ばれる部分領域についてのみ生成されるのが一般的である。カラードプラ像を生成する部分領域の位置や大きさはユーザが設定ならびに変更することができる。 The Doppler method is a method of detecting the velocity of a moving object based on the Doppler shift of the reflected wave. The color Doppler mode is a mode for displaying an image in which the magnitude, direction, dispersion, strength (power) of the reflected wave, etc. of the detected moving object are represented by colors. In the color Doppler mode, ultrasonic waves are intermittently transmitted and received for a plurality of measurement points on the same scanning line, and the velocity of the object at each measurement point is detected. Since ultrasonic waves are transmitted and received multiple times for the same scanning line, the frame rate of the color Doppler image is in principle lower than the frame rate of the B mode image. In order to improve the reliability of the measured value, the frame rate is further reduced when the same measurement point is measured a plurality of times. In order to improve the frame rate of the color Doppler image, the color Doppler image is generally generated only in a partial region called a region of interest (ROI) or a color window. The position and size of the partial area for generating the color Doppler image can be set and changed by the user.
カラードプラモードが設定されている場合、制御部１０１は、Ｂモード像とカラードプラ像とを生成するための駆動パターンで超音波振動子を駆動するよう、駆動回路１０４を制御する。 When the color Doppler mode is set, the control unit 101 controls the drive circuit 104 so as to drive the ultrasonic transducer with a drive pattern for generating a B mode image and a color Doppler image.
Ｂモード処理部１０９は、システムメモリ１０３に保存された反射波データに対してＢモード（反射波の強さを輝度で表すモード）に対応した信号処理を行うことができる。システムメモリに保存された反射波データのうち、Ｂモードでの表示を行う走査線の反射波データが保存されているアドレスは例えば制御部１０１からＢモード処理部１０９に与えられる。Ｂモード処理部１０９は対象の走査線ごとに、深さと反射波の強さとの関係を表す画像を生成し、ＤＳＣ１１１に出力する。なお、本実施形態では一般にカラードプラ像と合成されるＢモード像を生成するＢモード処理部１０９しか記載していないが、超音波診断装置１００は、Ａモード像やＭモード像など、他の公知の超音波画像を生成する機能を備えている。 The B mode processing unit 109 can perform signal processing corresponding to the B mode (mode in which the intensity of the reflected wave is expressed by the brightness) with respect to the reflected wave data stored in the system memory 103. Among the reflected wave data stored in the system memory, the address where the reflected wave data of the scanning line to be displayed in the B mode is stored is given to the B mode processing unit 109 by, for example, the control unit 101. The B-mode processing unit 109 generates an image showing the relationship between the depth and the intensity of the reflected wave for each target scanning line, and outputs the image to the DSC 111. In the present embodiment, only the B mode processing unit 109 that generates the B mode image that is generally combined with the color Doppler image is described, but the ultrasonic diagnostic apparatus 100 includes other A mode images, M mode images, and the like. It has a function to generate a known ultrasonic image.
ＤＳＣ１１１は、ドプラ処理部１０７が出力する計測値データに基づいて、ドプラ像を生成する。ＤＳＣ１１１は、ドプラ像の各画素位置についての計測値を補間処理によって求めることにより、ドプラ像を生成する。ドプラ像の生成処理の詳細については後述する。ＤＳＣ１１１はまた、Ｂモード処理部１０９が走査線単位で生成する深さ方向の１次元画像を、ラスタースキャン方式の表示部１１２において２次元画像（Ｂモード像）として表示するための座標変換を行う。ＤＳＣ１１１は、ドプラ像をフィルタ処理部１１４に、Ｂモード像を合成部１１５に出力する。 The DSC 111 generates a Doppler image based on the measured value data output by the Doppler processing unit 107. The DSC 111 generates a Doppler image by obtaining a measured value for each pixel position of the Doppler image by interpolation processing. The details of the Doppler image generation process will be described later. The DSC 111 also performs coordinate conversion for displaying a one-dimensional image in the depth direction generated by the B-mode processing unit 109 in units of scanning lines as a two-dimensional image (B-mode image) on the display unit 112 of the raster scan method. .. The DSC 111 outputs the Doppler image to the filter processing unit 114 and the B mode image to the synthesis unit 115.
フィルタ処理部１１４は、ＤＳＣ１１１が出力するドプラ像に対して平滑化処理を適用する。後述するように、本実施形態のフィルタ処理部１１４は、平滑化処理に用いる値が折り返し現象の影響を受けているか否かに応じてフィルタ処理を変更する。フィルタ処理部１１４はまた、フィルタ処理後の計測値に応じた色を表す画素データを生成することにより、カラードプラ像を生成する。フィルタ処理部１１４はカラードプラ像を合成部１１５に出力する。 The filter processing unit 114 applies a smoothing process to the Doppler image output by the DSC 111. As will be described later, the filter processing unit 114 of the present embodiment changes the filter processing depending on whether or not the value used for the smoothing processing is affected by the folding phenomenon. The filter processing unit 114 also generates a color Doppler image by generating pixel data representing colors according to the measured values after the filter processing. The filter processing unit 114 outputs a color Doppler image to the compositing unit 115.
合成部１１５は、フィルタ処理部１１４が出力するカラードプラ像と、ＤＳＣ１１１の出力するＢモード像とを合成して、あるいは合成せずに一方を選択して出力する。合成部１１５で合成を行うか否かや、合成を行わない際にドプラ像とＢモード像とのいずれを選択するかは、計測モード、ユーザ設定、あるいは操作部１１３を通じたユーザ指示などに応じて制御部１０１が制御する。 The compositing unit 115 synthesizes the color Doppler image output by the filter processing unit 114 and the B mode image output by the DSC 111, or selects and outputs one of them without compositing. Whether or not the compositing unit 115 performs compositing and whether to select the Doppler image or the B mode image when the compositing is not performed depends on the measurement mode, the user setting, or the user instruction through the operation unit 113. Is controlled by the control unit 101.
表示部１１２はタッチ操作を検出可能なディスプレイ（タッチディスプレイ）であり、ＤＳＣ１１１が出力する超音波画像を表示する。また、表示部１１２の表示画面の一部はソフトウェアキーの表示領域として用いられてもよい。この場合、ＤＳＣ１１１が出力する超音波画像は、表示画面のうち、ソフトウェアキーの表示領域以外の領域に表示される。 The display unit 112 is a display (touch display) capable of detecting a touch operation, and displays an ultrasonic image output by the DSC 111. Further, a part of the display screen of the display unit 112 may be used as a display area for software keys. In this case, the ultrasonic image output by the DSC 111 is displayed in an area other than the software key display area on the display screen.
操作部１１３は、ユーザが超音波診断装置１００に指示を入力するための入力デバイスである。物理的なスイッチやキー、表示部１１２が実現するソフトウェアキーなどを含む。 The operation unit 113 is an input device for the user to input an instruction to the ultrasonic diagnostic apparatus 100. It includes physical switches and keys, software keys realized by the display unit 112, and the like.
（ドプラ処理部１０７）
図２は、ドプラ処理部１０７の機能構成例を示すブロック図である。ドプラ処理部１０７は、直交検波回路１０７１、ＭＴＩフィルタ１０７２、自己相関演算回路１０７３、速度分散演算回路１０７４、およｂ、選択およびブランク処理回路１０７５を有する。
(Dopla processing unit 107)
FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration example of the Doppler processing unit 107. The Doppler processing unit 107 includes an orthogonal detection circuit 1071, an MTI filter 1072, an autocorrelation calculation circuit 1073, a speed dispersion calculation circuit 1074, and b, and a selection and blank processing circuit 1075.
直交検波回路１０７１は、例えば受信信号（反射波）に同一周波数で位相が９０°異なる参照周波数信号を乗じる一対のミキサと、ミキサの出力信号に適用する一対のローパスフィルタとを有する。直交検波回路１０７１は、受信信号（反射波）から、ドプラ偏移を表す１対の信号（Ｉ，Ｑ）を抽出する。 The orthogonal detection circuit 1071 includes, for example, a pair of mixers for multiplying a received signal (reflected wave) by a reference frequency signal having the same frequency and a phase difference of 90 °, and a pair of low-pass filters applied to the output signal of the mixer. The orthogonal detection circuit 1071 extracts a pair of signals (I, Q) representing Doppler shift from the received signal (reflected wave).
ＭＴＩ(Moving Target Indicator)フィルタ１０７２は直交検波回路１０７１の一対の出力（Ｉ，Ｑ）に適用され、表示する動きの下限速度を調整するために用いられる。ＭＴＩフィルタ１０７２はウォールフィルタとも呼ばれ、ハイパスフィルタによって実現される。ＭＴＩフィルタ１０７２のカットオフ周波数はユーザが調整可能である。ＭＴＩフィルタ１０７２の一対の出力（ＭＴＩＩ，ＭＴＩＱ）は自己相関演算回路１０７３に出力される。 The MTI (Moving Target Indicator) filter 1072 is applied to a pair of outputs (I, Q) of the orthogonal detection circuit 1071 and is used to adjust the lower limit speed of the displayed movement. The MTI filter 1072, also called a wall filter, is realized by a high-pass filter. The cutoff frequency of the MTI filter 1072 is user adjustable. The pair of outputs (MTII, MTIQ) of the MTI filter 1072 are output to the autocorrelation calculation circuit 1073.
自己相関演算回路１０７３は、同一計測点に関して異なる時間に得られた受信信号（ＭＴＩＩ，ＭＴＩＱ）の自己相関（ＤＥＮＯ，ＮＵＭＥ）およびパワー（ＰＯＷＥＲ）を以下の様に求めて出力する。
速度分散演算回路１０７４は、自己相関演算回路１０７３が求めた自己相関およびパワーに基づいて、計測値としての速度および分散を以下の様に求めて出力する。
速度＝tan-1(NUME/DENO)
分散＝1 - (DENO2+NUME2)1/2 / POWER
なお、同一計測点から得られた受信信号（反射波）の自己相関に基づいて速度を求める方法は公知であるため、これ以上の詳細についての説明は省略する。
The velocity dispersion calculation circuit 1074 obtains and outputs the velocity and dispersion as measured values as follows based on the autocorrelation and power obtained by the autocorrelation calculation circuit 1073.
Speed = tan -1 (NUME / DENO)
Variance = 1-(DENO 2 + NUME 2 ) 1/2 / POWER
Since a method of obtaining the speed based on the autocorrelation of the received signal (reflected wave) obtained from the same measurement point is known, further description of the details will be omitted.
選択及びブランク処理回路１０７５は、計測値として速度のみを出力するか、速度と分散の両方を出力するか選択する。また、選択及びブランク処理回路１０７５は、出力する計測値に対応するパワーが閾値未満の場合には、その計測値を特定の値（例えば０）に置き換えるブランク処理を行う。ここで用いる閾値は、例えば予め定められたノイズレベルに対応する値である。対応するパワーが閾値未満のデータは信頼性が低いと考えられるため、ブランク処理によって特定の値とする。したがって、自己相関演算回路１０７３が算出するパワーは、同じタイミングで算出された自己相関（ＤＥＭＯ，ＮＵＭＥ）に基づいて算出される計測値の信頼度として用いることができる。 The selection and blanking circuit 1075 selects whether to output only the velocity as the measured value or to output both the velocity and the variance. Further, when the power corresponding to the output measured value is less than the threshold value, the selection and blank processing circuit 1075 performs blank processing for replacing the measured value with a specific value (for example, 0). The threshold value used here is, for example, a value corresponding to a predetermined noise level. Since the data whose corresponding power is less than the threshold value is considered to be unreliable, it is set to a specific value by blank processing. Therefore, the power calculated by the autocorrelation calculation circuit 1073 can be used as the reliability of the measured value calculated based on the autocorrelation (DEMO, NUME) calculated at the same timing.
（ＤＳＣ１１１）
図３はＤＳＣ１１１の機能構成例を示すブロック図である。ＤＳＣ１１１は２つのフレームメモリ１１１１および１１１３、補間演算回路１１１２、読み出しアドレス生成回路１１１４、補間係数生成回路１１１５、および書き込みアドレス生成回路１１１６を有する。
(DSC111)
FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration example of DSC111. The DSC 111 has two frame memories 1111 and 1113, an interpolation calculation circuit 1112, a read address generation circuit 1114, an interpolation coefficient generation circuit 1115, and a write address generation circuit 1116.
フレームメモリ１１１１は、ドプラ処理部１０７の出力する計測値およびパワーを１フレーム分記憶する。ドプラ処理部１０７は計測点の並びでデータを出力するため、フレームメモリ１１１１には走査線順の並びで計測値およびパワーが記憶される。 The frame memory 1111 stores the measured value and power output by the Doppler processing unit 107 for one frame. Since the Doppler processing unit 107 outputs data in the order of measurement points, the frame memory 1111 stores the measured values and the power in the order of the scanning lines.
読み出しアドレス生成回路１１１４は、フレームメモリ１１１１から補間演算回路１１１２に読み出すデータのアドレスを生成して、フレームメモリ１１１１に供給する。具体的には、読み出しアドレス生成回路１１１４は、補間演算回路１１１２で画素データの生成に必要な複数の計測点におけるデータを読み出すためのアドレスを生成する。フレームメモリ１１１１から読み出された速度や分散のデータは補間演算回路１１１２に出力される。 The read address generation circuit 1114 generates an address of data to be read from the frame memory 1111 to the interpolation calculation circuit 1112 and supplies it to the frame memory 1111. Specifically, the read address generation circuit 1114 generates addresses for reading data at a plurality of measurement points required for generating pixel data in the interpolation calculation circuit 1112. The velocity and variance data read from the frame memory 1111 are output to the interpolation calculation circuit 1112.
なお、ドプラ像を構成する各画素位置についての計測値を補間により求めるために必要な計測点は予め把握することができる。そのため、補間演算回路１１１２が予め定められた順序で画素データを生成する場合には、フレームメモリ１１１１に供給すべき読み出しアドレスとその順序も予め把握することができる。したがって、読み出しアドレス生成回路１１１４は、予め定められた読み出しアドレスの組をフレームメモリ１１１１に順次供給するような構成であってよい。 It should be noted that the measurement points required to obtain the measurement values for each pixel position constituting the Doppler image by interpolation can be grasped in advance. Therefore, when the interpolation calculation circuit 1112 generates pixel data in a predetermined order, the read addresses to be supplied to the frame memory 1111 and the order thereof can be grasped in advance. Therefore, the read address generation circuit 1114 may be configured to sequentially supply a predetermined set of read addresses to the frame memory 1111.
補間係数生成回路１１１５は、補間に用いる複数の計測点から補間する画素の位置までの距離とに基づいて、補間演算回路１１１２における補間演算に用いる補間係数を決定する。補間係数生成回路１１１５は、決定した補間係数を補間演算回路１１１２に供給する。補間係数は、計測値データの重み付け加算に基づく補間処理において、計測値に適用する重みを制御する。 The interpolation coefficient generation circuit 1115 determines the interpolation coefficient used for the interpolation calculation in the interpolation calculation circuit 1112 based on the distance from the plurality of measurement points used for interpolation to the position of the pixel to be interpolated. The interpolation coefficient generation circuit 1115 supplies the determined interpolation coefficient to the interpolation calculation circuit 1112. The interpolation coefficient controls the weight applied to the measured value in the interpolation process based on the weighted addition of the measured value data.
補間演算回路１１１２は、フレームメモリ１１１１から読み出された複数の計測値と、補間係数生成回路１１１５から供給される補間係数とを用いた補間処理により、ドプラ像を構成する各画素の位置における計測値を求める。補間演算回路１１１２は、補正に用いる計測値が異符号の場合には折り返し判定を行い、判定結果に応じて計測値を補正してから補間を行ったり、得られた補間値を補正したりする。 The interpolation calculation circuit 1112 measures at the position of each pixel constituting the Doppler image by interpolation processing using a plurality of measured values read from the frame memory 1111 and the interpolation coefficient supplied from the interpolation coefficient generation circuit 1115. Find the value. When the measured value used for the correction has a different sign, the interpolation calculation circuit 1112 performs a loopback determination, corrects the measured value according to the determination result, and then performs interpolation, or corrects the obtained interpolated value. ..
図４は、本実施形態における補間処理の例を示す図である。
図４（ａ）は、計測点とドプラ像を構成する画素との位置関係を模式的に示している。ドプラ法による計測点の位置（図中○）は、プローブ位置から放射状に延びる走査線上に存在する。一方、ドプラ像を構成する画素の座標（図中●）は水平および垂直方向に均等である。また、計測点の密度はドプラ像の画素の密度よりも低い。本実施形態では、ドプラ像を構成する各画素の値を、その周辺に存在する計測点における計測値を補間することにより求める。
FIG. 4 is a diagram showing an example of interpolation processing in the present embodiment.
FIG. 4A schematically shows the positional relationship between the measurement point and the pixels constituting the Doppler image. The position of the measurement point by the Doppler method (◯ in the figure) exists on the scanning line extending radially from the probe position. On the other hand, the coordinates of the pixels constituting the Doppler image (● in the figure) are uniform in the horizontal and vertical directions. Moreover, the density of the measurement points is lower than the density of the pixels of the Doppler image. In the present embodiment, the value of each pixel constituting the Doppler image is obtained by interpolating the measured values at the measuring points existing around the pixel.
図４（ｂ）は、図４（ａ）における１つの画素Ｐの値を求める補間方法を示している。本実施形態では、計測点を頂点とする矩形のうち、補間する画素位置を包含する最小の矩形の頂点を構成する４つの計測点における計測値を補間に用いる。図４（ｂ）の例では、Ｂ［Ｌ，Ｎ］、Ｂ［Ｌ＋１，Ｎ］、Ｂ［Ｌ，Ｎ＋１］、Ｂ［Ｌ＋１，Ｎ＋１］の４つの計測点の計測値が、画素Ｐの補間に用いられる。ここで、Ｂ［ｍ，ｎ］は計測点の方位方向にｍ番目、深さ方向にｎ番目の計測点、またはその計測点で得られた計測値を表す。 FIG. 4B shows an interpolation method for obtaining the value of one pixel P in FIG. 4A. In the present embodiment, among the rectangles having the measurement points as the vertices, the measurement values at the four measurement points constituting the smallest rectangular vertices including the pixel positions to be interpolated are used for interpolation. In the example of FIG. 4B, the measured values of the four measurement points B [L, N], B [L + 1, N], B [L, N + 1], and B [L + 1, N + 1] are interpolated by the pixel P. Used for. Here, B [m, n] represents the m-th measurement point in the directional direction of the measurement point, the n-th measurement point in the depth direction, or the measurement value obtained at the measurement point.
本実施形態では、４つの計測値を用いて、異なる方向の補間処理を行うことにより、画素の位置の計測値を求める。具体的には、走査線方向における補間（第１の補間処理）により、画素Ｐと同じ深さにおける２点（図中★）における値を求める。次に、第１の補間処理で得られた２つの値を用いた方位方向における補間（第２の補間処理）により、画素Ｐの位置の計測値を求める。なお、先に方位方向の補間を行ってから深さ方向の補間を行って画素Ｐの位置の計測値を求めてもよい。 In the present embodiment, the measured values of the pixel positions are obtained by performing interpolation processing in different directions using the four measured values. Specifically, the values at two points (★ in the figure) at the same depth as the pixel P are obtained by interpolation in the scanning line direction (first interpolation process). Next, the measured value of the position of the pixel P is obtained by interpolation in the directional direction (second interpolation process) using the two values obtained in the first interpolation process. It should be noted that the measured value of the position of the pixel P may be obtained by first performing the interpolation in the directional direction and then performing the interpolation in the depth direction.
ここでは、図４（ｃ）に示すような、画素の位置を通る直線上で、画素の位置を挟んで存在する２点における計測値を用いて補間を行うものとする。図４（ｃ）は、計測点Ａ，Ｂにおける計測値を補間して、画素位置Ｃの計測値を求める場合を示している。計測点Ａ、Ｂ間の距離を１としたときの、一方の計測点（ここでは計測点Ａ）から補間対象の画素位置Ｃまでの距離をｘ、補間係数をｙ（０≦ｙ≦１）とすると、
画素位置Ｃの計測値＝計測点Ａの計測値×（１−ｙ）＋計測点Ｂの計測値×ｙ
として、画素位置Ｃの値を求めることができる。なお、ここでは補間係数ｙを計測点Ｂの計測値の重みとしたが、補間係数ｙを計測点Ａの計測値の重みとし、計測点Ｂの計測値の重みを（１−ｙ）としてもよい。
Here, it is assumed that interpolation is performed using the measured values at two points existing across the pixel position on a straight line passing through the pixel position as shown in FIG. 4C. FIG. 4C shows a case where the measured values at the measurement points A and B are interpolated to obtain the measured values at the pixel position C. When the distance between the measurement points A and B is 1, the distance from one measurement point (measurement point A in this case) to the pixel position C to be interpolated is x, and the interpolation coefficient is y (0 ≦ y ≦ 1). Then
Pixel position C measurement value = measurement point A measurement value x (1-y) + measurement point B measurement value x y
, The value of the pixel position C can be obtained. Although the interpolation coefficient y is used as the weight of the measured value at the measurement point B here, the interpolation coefficient y may be used as the weight of the measured value at the measurement point A and the weight of the measured value at the measurement point B may be set as (1-y). Good.
また、本実施形態において補間演算回路１１１２は、補間に用いる２つの計測値の符号が異なる場合に、折り返し判定を行い、折り返し判定結果に応じて計測値を補正してから補間を行う。折り返し判定は、符号の反転が折り返し現象によるものであるか否かの判定処理である。折り返し現象はエイリアシングとも呼ばれ、最大検出ドプラ偏移周波数を超えるドプラ偏移が異符号のドプラ偏移として現れる現象である。 Further, in the present embodiment, the interpolation calculation circuit 1112 performs the folding determination when the signs of the two measured values used for the interpolation are different, corrects the measured value according to the folding determination result, and then performs the interpolation. The wrapping determination is a process of determining whether or not the inversion of the code is due to the wrapping phenomenon. The aliasing phenomenon is also called aliasing, and is a phenomenon in which a Doppler shift exceeding the maximum detected Doppler shift frequency appears as a Doppler shift with a different sign.
折り返し現象によって符号が反転している計測値は、本来は逆の符号の最大値を超える値である。そのため、補間演算回路１１１２は、折り返し現象によって符号が反転していると判定される計測値については、本来の値に補正してから補間に用いる。一方、符号の反転が折り返し現象によるものでないと判定される計測値について、従来は計測値を補正せずに補間に用いていた。この際、補間に用いる１対の計測値は０を挟んだ値となるため、補間値は０に近づく。そのため、先に述べたような課題が生じる。 The measured value whose sign is inverted due to the folding phenomenon is originally a value exceeding the maximum value of the opposite sign. Therefore, the interpolation calculation circuit 1112 uses the measured value for which it is determined that the sign is inverted due to the folding phenomenon after correcting it to the original value. On the other hand, the measured value for which it is determined that the inversion of the code is not due to the folding phenomenon has conventionally been used for interpolation without correcting the measured value. At this time, since the pair of measured values used for interpolation are values with 0 in between, the interpolated value approaches 0. Therefore, the above-mentioned problems arise.
本実施形態における補間演算回路１１１２は、補間に用いる２つの計測値の符号が異なる場合、折り返し判定を行い、符号の反転が折り返し現象によるものでないと判定される場合においても、計測値を補正してから補間を行う。具体的には、補間演算回路１１１２は、補間値の絶対値が０にならないように計測値を補正してから補間を行う。 The interpolation calculation circuit 1112 in the present embodiment performs a folding determination when the signs of the two measured values used for interpolation are different, and corrects the measured values even when it is determined that the inversion of the sign is not due to the folding phenomenon. Then interpolate. Specifically, the interpolation calculation circuit 1112 corrects the measured value so that the absolute value of the interpolation value does not become 0, and then performs interpolation.
折り返し判定は、例えば２つの計測値の絶対値が閾値を超える場合に折り返しの影響による符号の反転であるとする判定であってよい。例えば、速度をｔａｎ−１（NUME/DEMO）として求める場合、速度は−πから＋πの値をとる。速度を符号付きの８ビット値で表すとすると、±１２７の範囲として表される。この場合、折り返し判定する異符号の計測値Ａ，Ｂの絶対値を｜Ａ｜、｜Ｂ｜とすると、｜Ａ｜＋｜Ｂ｜＞Ｔｈ１（Ｔｈ１＝１２７）を満たす場合には、計測値Ａ，Ｂが異符号なのは折り返し現象によるものと判定することができる。 The wrapping determination may be, for example, a determination that when the absolute values of the two measured values exceed the threshold value, the sign is inverted due to the influence of the wrapping. For example, when the velocity is calculated as tan -1 (NUME / DEMO), the velocity takes a value from −π to + π. If the velocity is represented by a signed 8-bit value, it is represented as a range of ± 127. In this case, assuming that the absolute values of the measured values A and B having different codes to be folded back are | A | and | B |, the measured values when | A | + | B |> Th1 (Th1 = 127) is satisfied. It can be determined that A and B have different signs due to the folding phenomenon.
図５は従来および本実施形態の異符号計測値を用いた補間方法を示す模式図である。ここでは、位置ｘａ，ｘｂで得られている計測値Ａ，Ｂを用い、ｘａ＜ｘ＜ｘｂの範囲の位置ｘにおける補間値を算出するものとする。計測値ＡとＢの絶対値を矢印の大きさで、符号を矢印の向きで表している。また、矢印の先端から伸びる直線は、２つの計測値から得られる補間値と補間位置との関係を示している。 FIG. 5 is a schematic diagram showing an interpolation method using different sign measurement values of the conventional and the present embodiment. Here, it is assumed that the interpolated values at the position x in the range of xa <x <xb are calculated using the measured values A and B obtained at the positions xa and xb. The absolute values of the measured values A and B are represented by the size of the arrow, and the sign is represented by the direction of the arrow. The straight line extending from the tip of the arrow shows the relationship between the interpolated value obtained from the two measured values and the interpolated position.
図５（ａ）は符号の反転が折り返し現象によらないと判定された場合（｜Ａ｜＋｜Ｂ｜≦Ｔｈ１）の従来の補間方法を示す。従来、符号の反転が折り返し現象によらないと判定された場合（｜Ａ｜＋｜Ｂ｜≦Ｔｈ１）、計測値を補正せずに線形補間を行うため、補間値が０になる補間位置が存在する。そのため、補間値が０になる位置およびその近傍は動きがない部分として表示され、本来は血流が存在するにも関わらず、血管壁などと誤解される可能性があった。 FIG. 5A shows a conventional interpolation method when it is determined that the inversion of the code is not due to the folding phenomenon (| A | + | B | ≦ Th1). Conventionally, when it is determined that the inversion of the sign is not due to the folding phenomenon (| A | + | B | ≤Th1), linear interpolation is performed without correcting the measured value, so that the interpolation position where the interpolation value becomes 0 is Exists. Therefore, the position where the interpolated value becomes 0 and its vicinity are displayed as a non-moving portion, and there is a possibility that it may be misunderstood as a blood vessel wall or the like even though blood flow originally exists.
本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、符号の反転が折り返し現象によらないと判定された場合（｜Ａ｜＋｜Ｂ｜≦Ｔｈ１）、補間値が０になる補間位置が存在しないような補間を行う。具体的には、補間値の絶対値が補間位置に応じて、１つの計測値の絶対値からもう１つの計測値の絶対値へ線形に変化するように補間を行う。また、特定の補間位置を境にして補間値の符号を反転させる。ここでは、計測値を線形補間する従来の補間方法において補間値の絶対値が０になる補間位置を境に補間値の符号を反転させるものとする。 In the present embodiment, as shown in FIG. 5B, when it is determined that the inversion of the sign is not due to the folding phenomenon (| A | + | B | ≤Th1), the interpolation position where the interpolation value becomes 0 is Interpolate so that it does not exist. Specifically, interpolation is performed so that the absolute value of the interpolated value changes linearly from the absolute value of one measured value to the absolute value of the other measured value according to the interpolation position. In addition, the sign of the interpolated value is inverted with a specific interpolation position as a boundary. Here, it is assumed that the sign of the interpolated value is inverted at the interpolation position where the absolute value of the interpolated value becomes 0 in the conventional interpolation method of linearly interpolating the measured value.
図５（ｂ）に示す、この場合、図５（ａ）に示したように計測値Ａ，Ｂをそのまま用いて補間を行うと、位置ｘ０において補間値が０になる。ここで、ｘａ＜ｘ＜ｘ０を区間１、ｘ０≦ｘ＜ｘｂを区間２とすると、
区間１についてはＢの符号を反転して補間（Ａと−Ｂとで線形補間）
区間２についてはＡの符号を反転して補間（−ＡとＢとで線形補間）
する。これにより、補間値は実線で示すように変化し、０になる位置は存在しなくなる。 なお、補間値の絶対値の変化が線形であり、補間値が０になる位置が存在しなければ、他の補間方法であってもよい。
In this case, as shown in FIG. 5 (b), when interpolation is performed using the measured values A and B as they are, the interpolation value becomes 0 at the position x0. Here, assuming that xa <x <x0 is section 1 and x0 ≦ x <xb is section 2,
Interpolation by inverting the sign of B for interval 1 (linear interpolation with A and -B)
For interval 2, the sign of A is inverted and interpolated (linear interpolation with -A and B).
To do. As a result, the interpolated value changes as shown by the solid line, and there is no position where it becomes 0. If the change in the absolute value of the interpolated value is linear and there is no position where the interpolated value becomes 0, another interpolation method may be used.
なお、符号の反転が折り返し現象によると判定された場合（｜Ａ｜＋｜Ｂ｜＞Ｔｈ１）には、図５（ｃ）に示すような補間を行う。
Ｂ＜０：Ｂを（２５５−｜Ｂ｜）に補正して線形補間
（補間値＞１２７では補間値を−２５５する）
Ａ＜０：Ｂを（−２５５＋Ｂ）に補正して線形補間
（補間値＜−１２７では補間値を＋２５５する）
このように、符号の反転が折り返し現象によると判定された場合には、絶対値を増加させるように補間し、補間値が最大値に達する補間位置からは補間値を逆符号の値に折り返す補間方法を用いる。このように、補間値が折り返される補間位置を有する補間方法を用いることで、補間値の絶対値を大きい値に維持することができる。
When it is determined that the inversion of the code is due to the folding phenomenon (| A | + | B |> Th1), interpolation as shown in FIG. 5 (c) is performed.
B <0: B is corrected to (255- | B |) and linear interpolation (interpolation value> 127 causes the interpolation value to be -255).
A <0: B is corrected to (-255 + B) and linear interpolation is performed (interpolation value <-127 increases the interpolation value by +255).
In this way, when it is determined that the sign inversion is due to the folding phenomenon, the interpolation is performed so as to increase the absolute value, and the interpolation value is folded back to the inverse code value from the interpolation position where the interpolation value reaches the maximum value. Use the method. In this way, by using the interpolation method having the interpolation position where the interpolation value is folded back, the absolute value of the interpolation value can be maintained at a large value.
補間演算回路１１１２は、フレームメモリ１１１１から読み出された４つの計測値と、補間係数生成回路１１１５から供給される２つの補間係数とを用いて、画素位置における計測値を補間によって求める。補間演算回路１１１２は、第１の補間処理、第２の補間処理のそれぞれについて、補間に用いる計測値が異符号である場合の折り返し判定と、折り返し判定結果に基づく計測値や補間値の補正を行う。 The interpolation calculation circuit 1112 uses the four measurement values read from the frame memory 1111 and the two interpolation coefficients supplied from the interpolation coefficient generation circuit 1115 to obtain the measurement values at the pixel positions by interpolation. The interpolation calculation circuit 1112 performs a folding determination when the measured values used for interpolation have different signs for each of the first interpolation processing and the second interpolation processing, and corrects the measured value and the interpolation value based on the folding determination result. Do.
補間に用いる計測値が同符号の場合、第１の補間処理における補間係数ｙ１、第２の補間処理における補間係数ｙ２とすると、補間演算回路１１１２は、図４（ｂ）に示した画素位置Ｐにおける計測値を、
P = {B[L,N]×(1-y1)+B[L,N+1]×y1}×(1-y2)+{B[L+1,N]×(1-y1)+B[L+1,N+1]×y1}×y2
として求める。補間に用いる計測値が異符号の場合には、上述したような計測値や補間値の補正を反映させる。
When the measured values used for interpolation have the same sign and the interpolation coefficient y1 in the first interpolation processing and the interpolation coefficient y2 in the second interpolation processing, the interpolation calculation circuit 1112 has the pixel position P shown in FIG. 4B. Measured value in
P = {B [L, N] × (1-y1) + B [L, N + 1] × y1} × (1-y2) + {B [L + 1, N] × (1-y1) + B [L + 1, N + 1] × y1} × y2
Ask as. When the measured value used for interpolation has a different sign, the correction of the measured value or the interpolated value as described above is reflected.
そして、補間演算回路１１１２はＰの値をフレームメモリ１１１３に出力する。書き込みアドレス生成回路１１１６は、補間演算回路１１１２が出力する速度データが表示部１１２のラスタ順のアドレスに保存されるように書き込みアドレスを生成してフレームメモリ１１１３に供給する。 Then, the interpolation calculation circuit 1112 outputs the value of P to the frame memory 1113. The write address generation circuit 1116 generates a write address and supplies the write address to the frame memory 1113 so that the speed data output by the interpolation calculation circuit 1112 is stored in the address in the raster order of the display unit 112.
次に、本実施形態において、フィルタ処理部１１４がフレームメモリ１１１３に格納されたドプラ像に適用する空間フィルタ処理について説明する。フィルタ処理部１１４は平滑化フィルタであり、ノイズ低減などを目的として用いられる。本実施形態では、空間フィルタの処理において注目画素と参照画素とが異符号の場合に折り返し判定処理を行い、折り返し判定結果に応じて参照画素の値の補正方法を異ならせる。 Next, in the present embodiment, the spatial filter processing applied by the filter processing unit 114 to the Doppler image stored in the frame memory 1113 will be described. The filter processing unit 114 is a smoothing filter, and is used for the purpose of noise reduction and the like. In the present embodiment, when the pixel of interest and the reference pixel have different signs in the processing of the spatial filter, the wrapping determination process is performed, and the method of correcting the value of the reference pixel is different depending on the wrapping determination result.
図６は、本実施形態におけるフィルタ処理に関するフローチャートである。本実施形態におけるフィルタ処理部１１４は、フレームメモリ１１１３に格納された、各画素が速度を示すドプラ画像を構成する各画素を処理対象の注目画素として、空間フィルタ処理を順次適用する。ここでは、注目画素の計測値に対し、注目画素の計測値と、注目画素の近傍における複数の参照画素の計測値とを用いたフィルタ処理を適用する。ここでは参照画素を、注目画素の右方向と左方向とに並んだ同数ずつの参照画素の値を用いたｎ点のフィルタ処理を適用する。例えばｎ＝５やｎ＝７とすることができる。ここで、注目画素の左右方向の画素をフィルタ処理に用いるのは、ドプラ像のもととなる計測値の解像度が、スキャンライン方向（深さ方向）より走査方向において低いためである。 FIG. 6 is a flowchart relating to the filter processing in the present embodiment. The filter processing unit 114 in the present embodiment sequentially applies spatial filter processing to each pixel stored in the frame memory 1113, which constitutes a Doppler image in which each pixel indicates a speed, as a pixel of interest to be processed. Here, a filter process using the measured value of the pixel of interest and the measured value of a plurality of reference pixels in the vicinity of the pixel of interest is applied to the measured value of the pixel of interest. Here, the reference pixels are filtered by n points using the values of the same number of reference pixels arranged in the right direction and the left direction of the pixel of interest. For example, n = 5 or n = 7. Here, the pixels in the left-right direction of the pixel of interest are used for the filter processing because the resolution of the measured value that is the source of the Doppler image is lower in the scanning direction than in the scanning line direction (depth direction).
Ｓ１０１でフィルタ処理部１１４は、フレームメモリ１１１３に格納されているドプラ画像のデータから、注目画素を中心とするｎ画素の１次元データを読み出し、注目画素の値Ｖｃを抽出する。ここで、ｎ点の一次元画素データをＶ［ｉ］（ｉ＝１〜ｎ）とすると、ＶｃはＶ［（ｎ\２＋１）］に相当する。ここで、\は整数除算演算子もしくは商演算子であり、除算結果の商（整数部）が得られる。従って、ｎ＝５の場合、Ｖｃ＝Ｖ［３］、ｎ＝７の場合、Ｖｃ＝Ｖ［４］である。 In S101, the filter processing unit 114 reads out the one-dimensional data of n pixels centered on the pixel of interest from the data of the Doppler image stored in the frame memory 1113, and extracts the value Vc of the pixel of interest. Here, assuming that the one-dimensional pixel data at n points is V [i] (i = 1 to n), Vc corresponds to V [(n \ 2 + 1)]. Here, \ is an integer division operator or a quotient operator, and the quotient (integer part) of the division result is obtained. Therefore, when n = 5, Vc = V [3], and when n = 7, Vc = V [4].
Ｓ１０３でフィルタ処理部１１４は、Ｖ［ｉ］とＶｃとが異符号であるか否かを判定し、異符号と判定されればＳ１０５へ、判定されなければＳ１１７へ処理を進める。このように、Ｖ［ｉ］とＶｃとが同符号の場合にはＳ１０５〜Ｓ１１１の処理は適用しない。 In S103, the filter processing unit 114 determines whether or not V [i] and Vc have different signs, and proceeds to S105 if it is determined to be different, and to S117 if it is not determined. As described above, when V [i] and Vc have the same code, the processing of S105 to S111 is not applied.
Ｓ１０５でフィルタ処理部１１４は、折り返し判定を行う。フィルタ処理部１１４は、Ｖ［ｉ］とＶｃとの差の絶対値が閾値Ｔｈ２を超える場合には符号の反転が折り返しによるもの判定する。ここでの折り返しは、折り返し現象によるものと、図５（ｃ）に示す補間方法による折り返しによるものが含まれる。 In S105, the filter processing unit 114 makes a folding determination. When the absolute value of the difference between V [i] and Vc exceeds the threshold Th2, the filter processing unit 114 determines that the sign inversion is due to folding back. The wrapping here includes a wrapping phenomenon and a wrapping by the interpolation method shown in FIG. 5 (c).
なお、ここではＶ［ｉ］とＶｃとが異符号であるため、Ｖ［ｉ］とＶｃとの差の絶対値の代わりに、Ｖ［ｉ］の絶対値とＶｃの絶対値の和を用いてもよい。なお、Ｓ１０５で用いる閾値Ｔｈ２は、補間処理における折り返し判定に用いる閾値Ｔｈ１より大きい値とする。これにより、絶対値の大きい逆符号の値に折り返されている可能性が高い部分の画素（速度）についてのみ補正がなされるようにすることができる。 Since V [i] and Vc have different signs here, the sum of the absolute value of V [i] and the absolute value of Vc is used instead of the absolute value of the difference between V [i] and Vc. You may. The threshold value Th2 used in S105 is a value larger than the threshold value Th1 used for the return determination in the interpolation process. As a result, it is possible to make the correction only for the pixel (velocity) of the portion that is likely to be folded back to the value of the inverse sign having a large absolute value.
フィルタ処理部１１４は、Ｓ１０５における折り返し判定の結果、Ｖ［ｉ］とＶｃの符号の反転が折り返しによると判定された場合にはＳ１０７へ、判定されなければＳ１１３へ処理を進める。 As a result of the folding determination in S105, the filter processing unit 114 proceeds to S107 if it is determined that the inversion of the signs of V [i] and Vc is due to folding, and to S113 if it is not determined.
Ｓ１０７でフィルタ処理部１１４は、Ｖ［ｉ］が０以上であるか否かを判定し、０以上と判定されればＳ１０９へ、判定されければ（あるいはＶ［ｉ］が負であると判定されれば）Ｓ１１１へ、処理を進める。 In S107, the filter processing unit 114 determines whether or not V [i] is 0 or more, and if it is determined to be 0 or more, it goes to S109, and if it is determined (or V [i] is negative). If so, the process proceeds to S111.
Ｓ１０９でフィルタ処理部１１４は、Ｖ［ｉ］から２５５を減じて処理をＳ１１３に進める。これは、Ｖ［ｉ］≧０であれば、実際の値は絶対値が大きい負の値であるためである。
Ｓ１１１でフィルタ処理部１１４は、Ｖ［ｉ］に２５５を加えて処理をＳ１１３に進める。これは、Ｖ［ｉ］＜０であれば、実際の値は絶対値が大きい正の値であるためである。
Ｓ１０９およびＳ１１１の補正により、画素値が本来の符号の値（折り返されない場合の値）に戻される。
In S109, the filter processing unit 114 subtracts 255 from V [i] and advances the processing to S113. This is because if V [i] ≥ 0, the actual value is a negative value having a large absolute value.
In S111, the filter processing unit 114 adds 255 to V [i] and advances the processing to S113. This is because if V [i] <0, the actual value is a positive value having a large absolute value.
By the correction of S109 and S111, the pixel value is returned to the original code value (value when not folded).
Ｓ１１３でフィルタ処理部１１４は、ｉを１増加させる。
Ｓ１１５でフィルタ処理部１１４は、ｎ点の画素データの全てについてＳ１０３〜Ｓ１１３までの処理を実行したか否かを判定する。フィルタ処理部１１４は、実行したと判定されれば処理をＳ１１７に進め、判定されなければ処理をＳ１０３に戻して次のＶ［ｉ］に対する処理を実行する。
In S113, the filter processing unit 114 increments i by 1.
In S115, the filter processing unit 114 determines whether or not the processes S103 to S113 have been executed for all the pixel data at n points. If it is determined that the filter processing unit 114 has been executed, the processing proceeds to S117, and if not determined, the processing is returned to S103 to execute the processing for the next V [i].
Ｓ１１７でフィルタ処理部１１４は、以下の様にして注目画素のフィルタ処理後の値Ｖｏｕｔを生成する。
Ｖｏｕｔ＝Σ（｜Ｖ［ｉ］｜）／ｎ
Ｖｏｕｔｓｉｇｎ＝Σ（Ｖ［ｉ］）／ｎ
Ｖｏｕｔ＝−Ｖｏｕｔ （Ｖｏｕｔｓｉｇｎ＜０の場合）
ここで、Σ（）は（）内のｉに１からｎを順に代入して得られるｎ個の値の合計値である。つまり、フィルタ処理後の注目画素の値Ｖｏｕｔは、Ｖ［ｉ］（ｉ＝１〜ｎ）の絶対値和の平均値を絶対値とし、Ｖ［ｉ］の平均値の符号を符号として有する値である。
In S117, the filter processing unit 114 generates the filtered value Vout of the pixel of interest as follows.
Vout = Σ (| V [i] |) / n
Voutsign = Σ (V [i]) / n
Vout = -Vout (when Voutsign <0)
Here, Σ () is the total value of n values obtained by sequentially substituting 1 to n for i in (). That is, the value Vout of the pixel of interest after the filtering process is a value having the average value of the sum of the absolute values of V [i] (i = 1 to n) as the absolute value and the sign of the average value of V [i] as the sign. Is.
次にＳ１１９でフィルタ処理部１１４は、Ｖｏｕｔの範囲を±１２７の範囲にするために、Ｖｏｕｔの絶対値が１２７を超える場合、以下の様に補正してフィルタ処理を終了する。
Ｖｏｕｔ＝Ｖｏｕｔ−２５５ （Ｖｏｕｔ＞１２７の場合）
Ｖｏｕｔ＝２５５＋Ｖｏｕｔ （Ｖｏｕｔ＜−１２７の場合）
なお、−１２７≦Ｖｏｕｔ≦１２７であればＳ１１９では補正しない。
以上の空間フィルタ処理を、フレームメモリ１１１３に格納されたドプラ画像の画素ごとに実行する。
Next, in S119, in order to make the range of Vout within the range of ± 127, when the absolute value of Vout exceeds 127, the filter processing unit 114 corrects as follows and ends the filter processing.
Vout = Vout-255 (when Vout> 127)
Vout = 255 + Vout (when Vout <-127)
If -127 ≦ Vout ≦ 127, S119 does not correct.
The above spatial filter processing is executed for each pixel of the Doppler image stored in the frame memory 1113.
フィルタ処理部１１４は、フィルタ処理後のＶｏｕｔの値に対応する色を有する画素データを、合成部１１５に順次に出力する。なお、分散を考慮して色を決定するモードの場合、フィルタ処理部１１４はフレームメモリ１１１３を参照して分散値を取得し、分散値をフィルタ処理して画素の色を決定することができる。 The filter processing unit 114 sequentially outputs pixel data having a color corresponding to the value of Vout after the filter processing to the synthesis unit 115. In the mode of determining the color in consideration of the dispersion, the filter processing unit 114 can acquire the dispersion value with reference to the frame memory 1113 and filter the dispersion value to determine the color of the pixel.
このように、本実施形態では、空間フィルタ処理に用いる参照画素のうち、注目画素（フィルタ処理の対象画素）の値と異符号の値を有する参照画素について折り返し判定を行い、符号の反転が折り返しによるものか否か判定する。そして、折り返しによって符号が反転していると判定される参照画素については、もとの符号における値に補正して空間フィルタ処理に用いるようにした。 As described above, in the present embodiment, among the reference pixels used for the spatial filter processing, the reference pixel having a value different from the value of the pixel of interest (the target pixel of the filter processing) is determined to wrap, and the inversion of the code wraps. Judge whether it is due to. Then, the reference pixel whose sign is determined to be inverted by the wrapping is corrected to the value in the original code and used for the spatial filter processing.
これにより、折り返しによって符号が反転した部分の明るさが空間フィルタ処理によって低減することを抑制できる。そのため、折り返し判定を行わずにフィルタ処理を適用した場合と比較すると、速度の大きい部分の特徴を維持しながらドプラ像の平滑化処理を実現できる。 As a result, it is possible to prevent the brightness of the portion whose sign is inverted due to folding back from being reduced by the spatial filtering process. Therefore, as compared with the case where the filter processing is applied without performing the folding determination, it is possible to realize the smoothing process of the Doppler image while maintaining the characteristics of the portion having a high speed.
図７（ａ）は符号の反転が折り返し現象によらないと判定された場合には線形補間による従来の補間方法を適用して得られたカラードプラ像、図７（ｂ）は、図７（ａ）と同じ元データを用い、本実施形態で説明した、補間値が０になる補間位置を有さない補間方法により得られたカラードプラ像をそれぞれ示す。図において、白の点線で囲んだ範囲が折り返し現象によって符号が反転している領域（領域Ａとする）、白の実線で囲んだ範囲は折り返し現象によらずに符号が反転している領域（領域Ｂとする）である。図７（ａ）および図７（ｂ）を比較すると、領域Ａについては変化がなく、領域Ｂについては縁取り部の変化が滑らかになっていることがわかる。 FIG. 7 (a) is a color Doppler image obtained by applying a conventional interpolation method by linear interpolation when it is determined that the inversion of the code is not due to the folding phenomenon, and FIG. 7 (b) is FIG. 7 (b). Using the same original data as in a), color Doppler images obtained by the interpolation method described in the present embodiment, which does not have an interpolation position where the interpolation value becomes 0, are shown. In the figure, the area surrounded by the white dotted line is the area where the sign is inverted due to the folding phenomenon (referred to as area A), and the area surrounded by the white solid line is the area where the code is inverted regardless of the folding phenomenon (area A). Area B). Comparing FIGS. 7 (a) and 7 (b), it can be seen that there is no change in the area A and the change in the edging portion is smooth in the area B.
また、図８は、本実施形態の方法で補間したカラードプラ像について、異なる空間フィルタを適用した結果を示している。図８（ａ）は、折り返し判定を行わない空間フィルタ処理を適用した結果を示す。図８（ｂ）および図８（ｃ）は、いずれも折り返し判定を伴う本実施形態の空間フィルタを適用した結果を示す。図８（ｂ）と図８（ｃ）は、空間フィルタ処理の折り返し判定に用いる閾値Ｔｈ２の値が異なる。図８（ｂ）は閾値Ｔｈ２を補間時の折り返し判定に用いる閾値Ｔｈ１と等しくした場合（Ｔｈ１＝Ｔｈ２＝１２８）を示す。また、図８（ｃ）は閾値Ｔｈ２を補間時の折り返し判定に用いる閾値Ｔｈ１よりも大きくした場合（Ｔｈ１＝１２８、Ｔｈ２＝１９２）を示す。 Further, FIG. 8 shows the results of applying different spatial filters to the color Doppler image interpolated by the method of the present embodiment. FIG. 8A shows the result of applying the spatial filter processing that does not perform the wrapping determination. 8 (b) and 8 (c) both show the result of applying the spatial filter of the present embodiment accompanied by the folding determination. 8 (b) and 8 (c) differ in the value of the threshold Th2 used for the return determination of the spatial filter processing. FIG. 8B shows a case where the threshold Th2 is equal to the threshold Th1 used for the loopback determination at the time of interpolation (Th1 = Th2 = 128). Further, FIG. 8C shows a case where the threshold Th2 is made larger than the threshold Th1 used for the loopback determination at the time of interpolation (Th1 = 128, Th2 = 192).
図８（ａ）と図８（ｂ）とを比較すると、白い円で囲んだ、折り返しによって符号が反転している領域が、図８（ｂ）においてより明るくなっていることがわかる。つまり、速度の大きな特徴部分がより分かりやすくなっている。また、図８（ｂ）と図８（ｃ）とを比較すると、黒い円で囲んだ部分において不要なぎらつきが図８（ｃ）では抑制されていることがわかる。閾値Ｔｈ２を閾値Ｔｈ１より大きくすることで、折り返しによって符号が反転している可能性が高い部分だけが明るく補正され、必要以上に明るい部分が増えることを抑制できる。 Comparing FIG. 8 (a) and FIG. 8 (b), it can be seen that the region surrounded by a white circle whose sign is inverted due to folding is brighter in FIG. 8 (b). In other words, the characteristic part with high speed is easier to understand. Further, when comparing FIG. 8 (b) and FIG. 8 (c), it can be seen that unnecessary glare is suppressed in the portion surrounded by the black circle in FIG. 8 (c). By making the threshold Th2 larger than the threshold Th1, only the portion where the sign is likely to be inverted due to folding back is corrected brightly, and it is possible to suppress the increase of the portion brighter than necessary.
以上説明したように本実施形態によれば、ドプラ法により得られた計測値を補間してカラードプラ像を生成する際に、補間に用いる計測値が異符号であり、かつ符号の反転が折り返し現象によるものでない場合に、補間値が０にならないようにした。そのため、本来は血流が存在する位置が血管壁などのように表示されることを抑制できる。また、補間後に適用する空間フィルタ処理において、処理対象の画素値と異符号の参照画素について、符号の反転が折り返しによるものである場合は参照画素の値をもとの符号の値に補正してから空間フィルタ処理を行うようにした。そのため、折り返し部分の特徴が空間フィルタ処理によって平滑化されることを抑制できる。さらに、空間フィルタ処理における折り返し判定の閾値を補間時の折り返し判定の閾値より大きくすることで、視覚的により好ましい、不要なぎらつきを抑制したドプラ像をえることができる。 As described above, according to the present embodiment, when the measured values obtained by the Doppler method are interpolated to generate a color Doppler image, the measured values used for the interpolation have different codes and the inversion of the codes is folded back. The interpolated value is prevented from becoming 0 when it is not due to a phenomenon. Therefore, it is possible to suppress that the position where the blood flow originally exists is displayed like a blood vessel wall or the like. Further, in the spatial filter processing applied after interpolation, for the pixel value to be processed and the reference pixel having a different sign, if the inversion of the sign is due to wrapping, the value of the reference pixel is corrected to the original code value. Changed to perform spatial filtering from. Therefore, it is possible to prevent the feature of the folded portion from being smoothed by the spatial filtering process. Further, by making the threshold value of the folding determination in the spatial filter processing larger than the threshold value of the folding determination at the time of interpolation, it is possible to obtain a Doppler image that is visually more preferable and suppresses unnecessary glare.
発明は上述した実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。例えば、上述した実施形態では２つの値を用いた補間処理を２回行って１つの画素位置についての計測値を求めていた。しかし、４つの計測値を用いた１回の補間処理によって１つの画素位置についての計測値を求めてもよい。この場合、補間する画素位置までの距離の差に応じた重みの差を４つの計測値に対する補間係数に適用すればよい。また、空間フィルタを２次元フィルタとしてもよい。 The invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the invention. For example, in the above-described embodiment, the interpolation process using the two values is performed twice to obtain the measured value for one pixel position. However, the measured value for one pixel position may be obtained by one interpolation process using four measured values. In this case, the difference in weight according to the difference in distance to the pixel position to be interpolated may be applied to the interpolation coefficients for the four measured values. Further, the spatial filter may be a two-dimensional filter.
なお、本発明に係る超音波画像生成装置は、一般的に入手可能な、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット端末のようなプログラムを実行可能な電子機器（コンピュータ）においてプログラムを実行することによっても実現できる。従って、コンピュータを発明に係る超音波画像生成装置として機能させるプログラム、および、そのようなプログラムを格納した記憶媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の光学記録媒体や、磁気ディスクのような磁気記録媒体、半導体メモリカードなど）もまた本発明を構成する。 The ultrasonic image generator according to the present invention can also be realized by executing a program in a generally available electronic device (computer) capable of executing a program such as a personal computer, a smartphone, or a tablet terminal. .. Therefore, a program that causes a computer to function as an ultrasonic image generator according to the invention, and a storage medium (an optical recording medium such as a CD-ROM or a DVD-ROM) that stores such a program, or a magnetic recording such as a magnetic disk. Mediums, semiconductor memory cards, etc.) also constitute the present invention.
１００…超音波診断装置、１０１…制御部、１０４…駆動回路、１０６…受信回路、１０７…ドプラ処理部、１０９…Ｂモード処理部、１１１…ＤＳＣ、１１２…表示部、１１３…操作部 100 ... Ultrasonic diagnostic device, 101 ... Control unit, 104 ... Drive circuit, 106 ... Reception circuit, 107 ... Doppler processing unit, 109 ... B mode processing unit, 111 ... DSC, 112 ... Display unit, 113 ... Operation unit
Claims (12)
前記カラードプラ像を構成する画素の位置における計測値を、複数の計測値を補間する補間処理によって求める補間処理手段と、
前記補間処理手段が求めた前記画素の位置における計測値に応じて前記カラードプラ像の画素データを生成する生成手段と、を有し、
前記補間処理手段は、
前記複数の計測値が異符号である場合、折り返し現象によるものであるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により異符号が折り返し現象によるものと判定されない場合には、補間値が０になる補間位置を有さない第１の補間方法で前記補間処理を行い、
前記判定手段により異符号が折り返し現象によるものと判定された場合には、補間値が折り返される補間位置を有する第２の補間方法で前記補間処理を行う、
ことを特徴とする超音波画像生成装置。 An ultrasonic image generator that generates a color Doppler image based on the measured values obtained by the Doppler method.
An interpolation processing means for obtaining a measured value at the position of a pixel constituting the color Doppler image by an interpolation process for interpolating a plurality of measured values.
It has a generation means for generating pixel data of the color Doppler image according to a measured value at the position of the pixel obtained by the interpolation processing means.
The interpolation processing means is
When the plurality of measured values have different signs, a determination means for determining whether or not the measurement values are due to a folding phenomenon, and
When the determination means does not determine that the different sign is due to the folding phenomenon, the interpolation process is performed by the first interpolation method having no interpolation position where the interpolation value becomes 0.
When it is determined by the determination means that the different sign is due to the folding phenomenon, the interpolation processing is performed by the second interpolation method having the interpolation position where the interpolation value is folded.
An ultrasonic image generator characterized by this.
前記生成手段は、前記フィルタ処理手段が処理した計測値に応じて前記画素データを生成する、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波画像生成装置。 Further having a filter processing means for applying the filter processing to the measured value at the pixel position obtained by the interpolation processing means.
The generation means generates the pixel data according to the measured value processed by the filter processing means.
The ultrasonic image generator according to any one of claims 1 to 5, wherein the ultrasonic image generator is characterized.
異符号が折り返し現象によるものと判定された場合には、計測値をもとの符号の値に補正してから前記フィルタ処理に用いる、
ことを特徴とする請求項７に記載の超音波画像生成装置。 The filter processing means determines whether or not the different sign is due to folding back for each of the measured value to be processed and the measured value of the different sign among the plurality of measured values in the vicinity.
When it is determined that the different sign is due to the folding phenomenon, the measured value is corrected to the value of the original sign and then used for the filter processing.
The ultrasonic image generation device according to claim 7.
前記第２の閾値が、前記第１の閾値より大きいことを特徴とする請求項９に記載の超音波画像生成装置。 When the sum of the absolute values of the plurality of measured values exceeds a predetermined first threshold value, the determination means determines that the different sign is due to the folding phenomenon.
The ultrasonic image generator according to claim 9, wherein the second threshold value is larger than the first threshold value.
前記カラードプラ像を構成する画素の位置における計測値を、複数の計測値を補間する補間処理によって求める補間処理工程と、
前記補間処理工程で得られた前記画素の位置における計測値に応じて前記カラードプラ像の画素データを生成する生成工程と、を有し、
前記補間処理工程は、
前記複数の計測値が異符号である場合、折り返し現象によるものであるか否かを判定する判定工程と、
補間工程であって、
前記判定工程で異符号が折り返し現象によるものと判定されない場合には、補間値が０になる補間位置を有さない第１の補間方法で前記補間処理を行い、
前記判定工程で異符号が折り返し現象によるものと判定された場合には、補間値が折り返される補間位置を有する第２の補間方法で前記補間処理を行う、
補間工程と、を有することを特徴とする超音波画像生成装置の制御方法。 It is a control method of an ultrasonic image generator that generates a color Doppler image based on the measured values obtained by the Doppler method.
An interpolation processing step of obtaining a measured value at the position of a pixel constituting the color Doppler image by an interpolation process of interpolating a plurality of measured values.
It has a generation step of generating pixel data of the color Doppler image according to a measured value at the position of the pixel obtained in the interpolation processing step.
The interpolation processing step is
When the plurality of measured values have different signs, a determination step of determining whether or not the measurement values are due to a folding phenomenon, and
It ’s an interpolation process.
If it is not determined in the determination step that the different sign is due to the folding phenomenon, the interpolation process is performed by the first interpolation method having no interpolation position where the interpolation value becomes 0.
When it is determined in the determination step that the different sign is due to the folding phenomenon, the interpolation processing is performed by the second interpolation method having the interpolation position where the interpolation value is folded.
A control method for an ultrasonic image generator, which comprises an interpolation step.
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