JP2021049129A - 超音波診断装置、及び画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 血流画像を生成する際の時間軸方向の平滑化処理が、血流画像の尖鋭感、及び拍動感へ与える影響を抑えること。【解決手段】 超音波診断装置は、受信部、演算部、及び時間方向平滑化処理部を備える。受信部は、超音波プローブを介して超音波の反射波信号を受信し、前記受信した反射波信号に基づいて受信信号を生成する。演算部は、前記受信信号に基づき、血流情報を算出する。時間方向平滑化処理部は、複数の時点で算出された血流情報に基づいて血流速度変化の大きさを検出し、検出した血流速度変化の大きさに応じた強度で、前記血流情報に対し、時間方向の平滑化処理を実行する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、超音波診断装置、及び画像処理装置に関する。

超音波診断装置は、複数の超音波振動子が配列された超音波プローブにより被検体に対して超音波を放射し、放射した超音波の反射波を超音波プローブにより受信することで、超音波画像を生成する。

超音波診断装置は、カラーフローマッピング（Color Flow Mapping：ＣＦＭ）法により、被検体内の血流を画像化することが可能である。血流からの反射波の強度は血流以外の組織からの反射波の強度よりも弱いため、ＣＦＭ法を用いた計測では、フィルタ処理により、血流以外の組織からの信号成分を抑圧するようにしている。ただし、計測対象が、例えば、末梢血管、又は血流が遅い部位等である場合、フィルタ処理により血流に関する情報まで抑圧されてしまうことがある。そのため、フィルタ処理後の信号に時間軸方向の平滑化処理をかけることで、計測対象が末梢血管、又は血流が遅い部位であっても低ノイズ、かつ繋がりの良い画像を生成できるようにしている。この時間軸方向の平滑化処理は、例えば、パーシスタンス処理と称される。

しかしながら、パーシスタンス処理は、複数のフレーム間で受信信号を単純平均、又は重み付け平均するため、空間的に構造の尖鋭感を失わせたり、時間的な変動の拍動感を失わせたりすることがある。

国際公開第２０１１／０３６８９１号

発明が解決しようとする課題は、血流画像を生成する際の時間軸方向の平滑化処理が、血流画像の尖鋭感、及び拍動感へ与える影響を抑えることにある。

実施形態によれば、超音波診断装置は、受信部、演算部、及び時間方向平滑化処理部を備える。受信部は、超音波プローブを介して超音波の反射波信号を受信し、前記受信した反射波信号に基づいて受信信号を生成する。演算部は、前記受信信号に基づき、血流情報を算出する。時間方向平滑化処理部は、複数の時点で算出された血流情報に基づいて血流速度変化の大きさを検出し、検出した血流速度変化の大きさに応じた強度で、前記血流情報に対し、時間方向の平滑化処理を実行する。

図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の機能構成を表すブロック図である。 図２は、図１に示されるドプラ処理機能により実行される処理を表す図である。 図３は、図１に示される超音波診断装置の表示装置に超音波画像が表示される際の処理回路の動作を表すフローチャートである。 図４は、図２に示される時間方向平滑化処理による処理を説明するための図である。 図５は、図２に示される時間方向平滑化処理が実行されて生成された末梢血管についての超音波画像を表す図である。 図６は、従来の時間方向平滑化処理が実行されて生成された末梢血管についての超音波画像を表す図である。 図７は、その他の実施形態に係る画像処理装置の機能構成を表すブロック図である。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の機能構成の一例を示すブロック図である。図１に示される超音波診断装置１は、装置本体１０と、超音波プローブ２０とを有している。装置本体１０は、入力装置３０及び表示装置４０と接続されている。また、装置本体１０は、ネットワークＮＷを介して外部装置５０と接続されている。

超音波プローブ２０は、例えば、装置本体１０からの制御に従い、被検体である生体Ｐ内のスキャン領域について超音波スキャンを実行する。超音波プローブ２０は、例えば、複数の圧電振動子、圧電振動子に設けられる整合層、及び圧電振動子から後方への超音波の伝搬を防止するバッキング材等を有する。超音波プローブ２０は、装置本体１０と着脱自在に接続される。超音波プローブ２０には、オフセット処理、及び超音波画像のフリーズ等の際に押下されるボタンが配置されてもよい。

超音波プローブ２０は、例えば、複数の超音波振動子が所定の方向に沿って配列された１Ｄアレイリニアプローブ、複数の圧電振動子がマトリックス状に配列された２Ｄアレイプローブ、又は圧電振動子列をその配列方向と直交する方向に機械的に煽りながら超音波走査を実行可能なメカニカル４Ｄプローブ等である。

複数の圧電振動子は、装置本体１０が有する後述の超音波送信回路１１から供給される駆動信号に基づいて超音波を発生する。これにより、超音波プローブ２０から生体Ｐへ超音波が送信される。超音波プローブ２０から生体Ｐへ超音波が送信されると、送信された超音波は、生体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として複数の圧電素子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流又は心臓壁等の表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向の速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。超音波プローブ２０は、生体Ｐからの反射波信号を受信して電気信号に変換する。

なお、図１には、超音波スキャンに用いられる超音波プローブ２０と装置本体１０との接続関係のみを例示している。しかしながら、装置本体１０には、複数の超音波プローブを接続することが可能である。接続された複数の超音波プローブのうちいずれを超音波スキャンに使用するかは、切り替え操作によって任意に選択することができる。

装置本体１０は、超音波プローブ２０により受信された反射波信号に基づいて超音波画像を生成する装置である。装置本体１０は、超音波送信回路１１、超音波受信回路１２、内部記憶回路１３、画像メモリ１４、入力インタフェース１５、出力インタフェース１６、通信インタフェース１７、及び処理回路１８を有している。

超音波送信回路１１は、超音波プローブ２０に駆動信号を供給するプロセッサである。超音波送信回路１１は、例えば、パルス発生器、送信遅延回路、及びパルサ回路により実現される。パルス発生器は、所定の繰り返し周波数（ＰＲＦ：Pulse Repetition Frequency）で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。送信遅延回路は、超音波プローブ２０から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な圧電振動子毎の遅延時間を、パルス発生器が発生する各レートパルスに対して与える。送信方向又は送信方向を決定する送信遅延時間は、内部記憶回路１３に記憶されており、送信時に参照される。パルサ回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ２０に設けられる複数の超音波振動子へ駆動信号（駆動パルス）を印加する。送信遅延回路により各レートパルスに対して与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面からの送信方向が任意に調整可能となる。

超音波送信回路１１は、処理回路１８の指示に基づいて、所定のスキャンシーケンスを実行するために、送信周波数、送信駆動電圧等を瞬時に変更可能な機能を有している。特に、送信駆動電圧を変更する機能は、例えば、瞬間にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信回路、又は、複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。

超音波受信回路１２は、超音波プローブ２０が受信した反射波信号に対して各種処理を施し、受信信号を生成するプロセッサである。超音波受信回路１２は、受信部の一例である。超音波受信回路１２は、例えば、プリアンプ、Ａ／Ｄ変換器、復調器、及びビームフォーマにより実現される。

プリアンプは、超音波プローブ２０が受信した反射波信号をチャネル毎に増幅してゲイン補正処理を行う。このとき、プリアンプは、例えば、予め決められた時間応答に従ってゲイン値を変化させる。プリアンプにおいて受信信号にかけられたゲインの時間応答は、内部記憶回路１３に記憶される。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正された反射波信号をディジタル信号に変換する。復調器は、ディジタル信号を復調することで、ディジタル信号をベースバンド帯域の同相信号（Ｉ信号、Ｉ：In-phase）と直交信号（Ｑ信号、Ｑ：Quadrature-phase）とに変換する。ビームフォーマは、Ｉ信号及びＱ信号（以下では、ＩＱ信号と称する）に受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与える。ビームフォーマは、遅延時間を与えたＩＱ信号を加算する。ビームフォーマの処理により、受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調された受信信号が発生する。

なお、超音波送信回路１１、及び超音波受信回路１２は、少なくとも一部が共通化されていてもよい。また、反射波信号を用いてソフトウェアビームフォーミングを行う場合、例えば上述の超音波受信回路１２の機能のうち少なくとも一部（例えば、受信ビームフォーミングに係る機能）を後述の処理回路１８に代行させてもよい。つまり、処理回路１８も受信部の一例になり得る。

内部記憶回路１３は、例えば、磁気的若しくは光学的記憶媒体、又は半導体メモリ等のプロセッサにより読み取り可能な記憶媒体等を有する。内部記憶回路１３は、例えば、超音波送受信を実現するためのプログラムを記憶している。また、内部記憶回路１３は、診断情報、スキャンシーケンス、診断プロトコル、超音波送受信条件、信号処理条件、画像生成条件、画像処理条件、ボディマーク生成プログラム、表示条件、及び映像化に用いるカラーデータの範囲を診断部位毎に予め設定する変換テーブル等の各種データを記憶している。プログラム、及び各種データは、例えば、内部記憶回路１３に予め記憶されていてもよい。また、例えば、非一過性の記憶媒体に記憶されて配布され、非一過性の記憶媒体から読み出されて内部記憶回路１３にインストールされてもよい。

また、内部記憶回路１３は、入力インタフェース１５を介して入力される操作に従い、超音波受信回路１２で生成される受信信号、及び処理回路１８で生成される各種超音波画像データ等を記憶する。内部記憶回路１３は、記憶しているデータを、通信インタフェース１７を介して外部装置５０等に転送することも可能である。

内部記憶回路１３は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤドライブ、及びフラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であってもよい。内部記憶回路１３は、記憶しているデータを可搬性記憶媒体へ書き込み、可搬性記憶媒体を介してデータを外部装置５０に記憶させることも可能である。

画像メモリ１４は、例えば、磁気的記憶媒体、光学的記憶媒体、又は半導体メモリ等のプロセッサにより読み取り可能な記憶媒体等を有する。画像メモリ１４は、入力インタフェース１５を介して入力されるフリーズ操作直前の複数フレームに対応する画像データを保存する。画像メモリ１４に記憶されている画像データは、例えば、連続表示（シネ表示）される。

内部記憶回路１３、及び画像メモリ１４は、必ずしもそれぞれが独立した記憶装置により実現されなくてもよい。内部記憶回路１３、及び画像メモリ１４が単一の記憶装置により実現されてもよい。また、内部記憶回路１３、及び画像メモリ１４のそれぞれが複数の記憶装置により実現されてもよい。

入力インタフェース１５は、入力装置３０を介し、操作者からの各種指示を受け付ける。入力装置３０は、例えば、マウス、キーボード、パネルスイッチ、スライダースイッチ、トラックボール、ロータリーエンコーダ、操作パネル、及びタッチコマンドスクリーン（ＴＣＳ：Touch Command Screen）である。入力インタフェース１５は、例えばバスを介して処理回路１８に接続され、操作者から入力される操作指示を電気信号へ変換し、電気信号を処理回路１８へ出力する。なお、入力インタフェース１５は、マウス及びキーボード等の物理的な操作部品と接続するものだけに限られない。例えば、超音波診断装置１とは別体に設けられた外部の入力機器から入力される操作指示に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路１８へ出力する回路も入力インタフェースの例に含まれる。

出力インタフェース１６は、例えば処理回路１８からの電気信号を表示装置４０へ出力するためのインタフェースである。表示装置４０は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ等の任意のディスプレイである。出力インタフェース１６は、例えばバスを介して処理回路１８に接続され、処理回路１８からの電気信号を表示装置に出力する。

通信インタフェース１７は、例えばネットワークＮＷを介して外部装置５０と接続され、外部装置５０との間でデータ通信を行う。

処理回路１８は、例えば、超音波診断装置１の中枢として機能するプロセッサである。処理回路１８は、内部記憶回路１３に記憶されているプログラムを実行することで、当該プログラムに対応する機能を実現する。処理回路１８は、例えば、Ｂモード処理機能１８１、ドプラ処理機能１８２、画像生成機能１８３、表示制御機能１８４、及びシステム制御機能１８５を有している。なお、本実施形態では、単一のプロセッサによってＢモード処理機能１８１、ドプラ処理機能１８２、画像生成機能１８３、表示制御機能１８４、及びシステム制御機能１８５が実現される場合を説明するが、これに限定されない。例えば、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することによりＢモード処理機能１８１、ドプラ処理機能１８２、画像生成機能１８３、表示制御機能１８４、及びシステム制御機能１８５を実現しても構わない。また、各機能を実行可能な専用のハードウェア回路が組み込まれていてもよい。

Ｂモード処理機能１８１は、超音波受信回路１２から受け取った受信信号に基づき、Ｂモードデータを生成する機能である。具体的には、Ｂモード処理機能１８１において処理回路１８は、例えば、超音波受信回路１２から受け取った受信信号に対して包絡線検波処理、及び対数圧縮処理等を施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。生成されたＢモードデータは、２次元的な超音波走査線（ラスタ）上のＢモードＲＡＷデータとして不図示のＲＡＷデータメモリに記憶される。

ドプラ処理機能１８２は、超音波受信回路１２から受け取った受信信号を周波数解析することで、スキャン領域に設定されるイメージングＲＯＩ（Region Of Interest：関心領域）内にある移動体のドプラ効果に基づく血流情報に関するデータ（ドプラデータ）を生成する機能である。血流情報は、被検体における血流の平均速度、分散、パワー、又はこれらの組み合わせを含む。生成されたドプラデータは、２次元的な超音波走査線上のドプラＲＡＷデータとして不図示のＲＡＷデータメモリに記憶される。

画像生成機能１８３は、Ｂモード処理機能１８１、及び／又はドプラ処理機能１８２により生成されたデータに基づき、各種超音波画像データを生成する機能である。具体的には、画像生成機能１８３において処理回路１８は、例えば、ＲＡＷデータメモリに記憶されているＢモードＲＡＷデータに対してＲＡＷ−ピクセル変換、例えば、超音波プローブ２０による超音波の走査形態に応じた座標変換を実行することで、ピクセルから構成されるＢモード画像データを生成する。

また、処理回路１８は、例えば、ＲＡＷデータメモリに記憶されているドプラＲＡＷデータに対してＲＡＷ−ピクセル変換を実行することで、血流情報が映像化されたドプラ画像データを生成する。ドプラ画像データは、平均速度画像データ、分散画像データ、パワー画像データ、又はこれらを組み合わせた画像データである。

表示制御機能１８４は、画像生成機能１８３により生成された各種超音波画像データに基づく画像を表示装置４０に表示させる機能であり、表示制御部の一例である。具体的には、例えば、表示制御機能１８４において処理回路１８は、画像生成機能１８３により生成されたＢモード画像データ、ドプラ画像データ、又はこれらの両方を含む画像データに基づく画像の表示装置４０における表示を制御する。

表示制御機能１８４において処理回路１８は、例えば、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用画像データを生成する。また、処理回路１８は、表示用画像データに対し、ダイナミックレンジ、輝度（ブライトネス）、コントラスト、及びγカーブ補正、並びにＲＧＢ変換等の各種処理を実行してもよい。また、処理回路１８は、表示用画像データに、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディマーク等の付帯情報を付加してもよい。また、処理回路１８は、操作者が入力装置により各種指示を入力するためのユーザインタフェース（ＧＵＩ：Graphical User Interface）を生成し、ＧＵＩを表示装置４０に表示させてもよい。

システム制御機能１８５は、超音波診断装置１の入出力、及び超音波送受信等の基本動作を制御する機能である。システム制御機能１８５において処理回路１８は、例えば、入力インタフェース１５を介し、各種撮像モードの選択指示を受け付ける。各種撮像モードには、例えば、Ｂモード、及び血流イメージングモード等が含まれる。処理回路１８は、選択された撮像モードによるスキャンを実行するように、超音波送信回路１１、及び超音波受信回路１２を制御する。

次に、処理回路１８により実施されるドプラ処理機能１８２について具体的に説明する。
図２は、図１に示されるドプラ処理機能１８２により実行される処理の例を表す図である。図２に示されるドプラ処理機能１８２では、周波数フィルタ処理１８２１、自己相関処理１８２２、演算処理１８２３、ブランク処理１８２４、空間平滑化処理１８２５、及び時間方向平滑化処理１８２６が実行される。

周波数フィルタ処理１８２１では、指定された周波数特性に基づくフィルタ処理が、超音波受信回路１２で生成された受信信号に対して施される。周波数フィルタ処理１８２１により、受信信号に含まれるクラッタ信号が除去される。

自己相関処理１８２２では、周波数フィルタ処理１８２１が施された信号に対して自己相関演算が行われる。具体的には、例えば、クラッタ信号が除去された最新パルスのＩＱ信号と、１パルス前のＩＱ信号との複素共役がとられることで自己相関値が算出される。

演算処理１８２３では、受信信号に基づき、血流情報が算出される。演算処理１８２３は、演算部の一例である。具体的には、例えば、自己相関処理１８２２で算出された自己相関値から、平均速度、及び分散が算出される。また、ＩＱ信号の実数部の絶対値の２乗と、虚数部の絶対値の２乗とが加算され、パワーが算出される。

ブランク処理１８２４では、予め設定された閾値に基づき、サンプル毎に算出された血流情報のいずれかが削除される。具体的には、例えば、演算処理１８２３により算出された平均速度が、所定の速度閾値未満である場合、このサンプルについての平均速度はクラッタ信号に由来する平均速度として削除される。また、演算処理１８２３により算出された分散が、所定の分散閾値未満の場合、このサンプルについての分散はクラッタ信号に由来する分散として削除される。また、演算処理１８２３により算出されたパワーが、下限パワー閾値未満であり、又は上限パワー閾値を超える場合、このサンプルについてのパワーはクラッタ信号に由来するパワーとして削除される。

空間平滑化処理１８２５では、ブランク処理１８２４により抽出されたデータに平滑化フィルタリング処理が施される。具体的には、例えば、注目サンプルデータの周辺データの加重平均が求められる。なお、平滑化フィルタのフィルタ係数は、必要に応じて設定可能である。例えば、平滑化フィルタは、ガウシアンフィルタであっても構わない。なお、ブランク処理１８２４と、空間平滑化処理１８２５との順序は逆であっても構わない。

時間方向平滑化処理１８２６では、血流速度の変化の大きさに基づき、取得されたデータに対し、時間方向の平滑化処理（パーシスタンス処理）が行われる。時間方向平滑化処理１８２６は、時間方向平滑化処理部の一例である。パーシスタンス処理は、例えば、複数のフレーム間におけるデータの重み付け演算である。血流速度の変化の大きさに応じてパーシスタンス係数（フレーム重み）が設定される。パーシスタンス係数は、時間方向の平滑化処理の強度と換言可能である。なお、パーシスタンス係数が０となることは、パーシスタンス処理が実施されないことと換言し得る。

具体的には、例えば、時間方向平滑化処理１８２６において処理回路１８は、最新のフレームを含む３時点のドプラデータを取得する。このとき、３つの時点は、それぞれの時間間隔が同一である。なお、３つの時点は、連続するフレームであってもよいし、連続していなくてもよい。処理回路１８は、最新のフレームの所定の空間点におけるパーシスタンス処理の係数を、これらの３時点において対応する空間点の速度変化の大きさを検出することで決定する。

処理回路１８は、３時点のうち、隣り合う時点における空間点の速度差、つまり、加速度が増加する場合、パーシスタンス係数を第１の値に設定する。一方、加速度が増加しない場合、パーシスタンス係数を第２の値に設定する。なお、第２の値は、第１の値よりも、過去の時点への重みが強くなる値である。処理回路１８は、設定したパーシスタンス係数で、最新フレームのデータに対し、パーシスタンス処理を実施する。これにより、ドプラデータが生成される。

次に、以上のように構成された超音波診断装置１による計測処理の一例について説明する。
図３は、図１に示される超音波診断装置１の表示装置４０に超音波画像が表示される際の処理回路１８の動作の例を表すフローチャートである。図３の説明では、入力インタフェース１５を介し、ドプラ画像データを生成するためのＲＯＩがスキャン領域に設定されているものとする。

まず、入力インタフェース１５を介して操作者から、例えば、血流イメージングモードが選択され、選択された血流イメージングモードを開始する開始指示が入力される。血流イメージングモードを開始する開始指示が入力されると、処理回路１８は、システム制御機能１８５を実行する。システム制御機能１８５において処理回路１８は、例えば、血流イメージングモードについてのスキャンシーケンスを内部記憶回路１３から読み出す。処理回路１８は、読み出したスキャンシーケンスに基づいてスキャンを実行する（ステップＳ３１）。

例えば、処理回路１８は、スキャンシーケンスに基づき、Ｂモードスキャン用の超音波送受信条件を内部記憶回路１３から読み出す。処理回路１８は、読み出した超音波送受信条件を超音波送信回路１１に設定する。超音波送信回路１１は、設定された超音波送受信条件に基づき、超音波プローブ２０から被検体Ｐに超音波を送信する。

超音波プローブ２０から被検体Ｐへ送信された超音波は、被検体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ２０で受信される。超音波受信回路１２は、超音波プローブ２０が受信した反射波信号に対して各種処理を施し、第１受信信号を生成する。生成された第１受信信号は、例えば、バッファ（図示せず）で保持される。

続いて、処理回路１８は、ＣＦＭ法用の超音波送受信条件を内部記憶回路１３から読み出す。処理回路１８は、読み出した超音波送受信条件を超音波送信回路１１に設定する。超音波送信回路１１は、設定された超音波送受信条件に基づき、スキャン領域に設定されているイメージングＲＯＩに超音波を送信する。

超音波プローブ２０から被検体Ｐへ送信された超音波は、被検体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で、血流等の移動体の速度成分に由来する周波数偏移を受けながら次々と反射される。反射された信号は反射波信号として超音波プローブ２０で受信される。超音波受信回路１２は、超音波プローブ２０が受信した反射波信号に対して各種処理を施し、第２受信信号を生成する。生成された第２受信信号は、例えば、バッファ（図示せず）で保持される。

Ｂモードスキャンが完了すると、処理回路１８は、Ｂモード処理機能１８１により、バッファで保持される第１受信信号に基づいてＢモードデータを生成する（ステップＳ３２）。Ｂモードデータを生成すると、処理回路１８は、画像生成機能１８３により、Ｂモードデータに基づいてＢモード画像データを生成する（ステップＳ３３）。

また、カラードプラスキャンが完了すると、処理回路１８は、バッファで保持される第２受信信号に基づいて血流情報を算出する（ステップＳ３４）。具体的には、例えば、処理回路１８は、第２受信信号に、周波数フィルタ処理１８２１、自己相関処理１８２２、及び演算処理１８２３を実行することで、血流の平均速度、分散、パワー、又はこれらのうち少なくとも２つの組み合わせを算出する。

血流情報を算出すると、処理回路１８は、ブランク処理を実行する（ステップＳ３５）。具体的には、例えば、処理回路１８は、複数のサンプルデータについて算出された血流情報のうち、所定の閾値に基づく要件を満たさない血流情報を削除する。

ブランク処理を実行すると、処理回路１８は、空間平滑化処理を実行する（ステップＳ３６）。具体的には、例えば、処理回路１８は、各サンプルデータにおける血流情報の値を、サンプルデータとその周辺のデータとについての血流情報の値で加重平均を取ることで算出する。処理回路１８は、空間平滑化処理で取得されたデータを内部記憶回路１３に記憶させる（ステップＳ３７）。

続いて、処理回路１８は、時間方向平滑化処理１８２６を実行する。
時間方向平滑化処理１８２６において処理回路１８は、予め設定しているだけ過去の時点で取得された血流情報が、内部記憶回路１３に記憶されているか否かを判断する（ステップＳ３８）。具体的には、例えば、処理回路１８は、最新のフレームから予め設定されたフレーム数だけ過去に取得されたデータと、当該データから同一フレーム数だけ過去に取得されたデータとが内部記憶回路１３に記憶されているか否かを判断する。なお、最新フレームを含む３時点は、連続するフレームであってもよい。

過去の２時点のデータがある場合（ステップＳ３８のＹｅｓ）、処理回路１８は、最新フレームを含む３時点のデータ間での速度変化の大きさをサンプルデータ毎に検出する（ステップＳ３９）。具体的には、例えば、処理回路１８は、時間の経過と共に速度変化（加速度）の大きさが増大するサンプルを検出する。速度変化の大きさが増大するサンプルとは、例えば、下記の要件を満たすサンプルである。

なお、数式（１）において、（ｚ，ｘ）は、空間座標を表し、ｔは、フレーム番号を表す。数式（１）では、最新フレームを含む３時点が、連続するフレームである場合を例に表している。

処理回路１８は、時間の経過と共に速度変化の大きさが増大するサンプルに対し、パーシスタンス処理で用いるパーシスタンス係数を変更する（ステップＳ３１０）。パーシスタンス処理は、例えば、以下のように表される重み付け演算である。

なお、数式（２）において、例えば、Ｖ_ＮＥＷとＶ_ＯＬＤとは、連続するフレームを表す。処理回路１８は、数式（２）におけるパーシスタンス係数αを、例えば、第１の値に設定する。一方、時間の経過と共に速度変化の大きさが増大しないサンプルに対しては、パーシスタンス係数αを、例えば、第１の値よりも１に近い第２の値に設定する。なお、第１の値が０である場合、実質的にパーシスタンス処理が実行されないことになる。

パーシスタンス係数を設定すると、処理回路１８は、設定したパーシスタンス係数を用い、サンプル毎にパーシスタンス処理を実行する（ステップＳ３１１）。これにより、ドプラデータが生成される。ドプラデータを生成すると、処理回路１８は、画像生成機能１８３により、ドプラデータに基づいてドプラ画像データを生成する（ステップＳ３１２）。

ステップＳ３８において、過去における２時点分の血流情報が記憶されていない場合、処理回路１８は、直前のフレームの血流情報が記憶されているか否かを判断する（ステップＳ３１３）。直前のフレームの血流情報が記憶されている場合（ステップＳ３１３のＹｅｓ）、処理回路１８は、処理をステップＳ３１１に移行させる。直前のフレームの血流情報が記憶されていない場合（ステップＳ３１３のＮｏ）、処理回路１８は、空間平滑化処理後のデータをドプラデータとし、処理をステップＳ３１２へ移行させる。

図４は、図２に示される時間方向平滑化処理１８２６による処理を説明するための図である。図４の中央に示される図は血管を模式的に表す。図４に示される血管は、右側から左上へ向かうほど末梢血管へ近づく。図４の右端に示されるグラフは、血管の右側領域、すなわち、比較的太い血管領域におけるサンプルデータを表す。図４の左端に示されるグラフは、血管の左上領域、すなわち、末梢血管領域におけるサンプルデータを表す。グラフにおける黒色の丸は空間平滑化処理後の血流情報の値を表す。また、白色の丸は時間方向平滑化処理後の血流情報の値を表す。図４では、血流情報として平均速度が採用されている。

図４の右端グラフで示されるサンプルデータでは、加速度の大きさが時間の経過と共に増大していない。すなわち、数式（１）の要件を満たしていない。そのため、このサンプルデータに対し、パーシスタンス係数に第２の値が設定され、例えば、数式（２）で示される重み付け演算が実行される。

また、図４の左端グラフで示されるサンプルデータでは、加速度の大きさが時間の経過と共に増大している。すなわち、数式（１）の要件を満たしている。そのため、このサンプルデータに対し、パーシスタンス係数に第１の値（ここでは０）が設定され、例えば、数式（２）で示される重み付け演算が実行される。

Ｂモード画像データとドプラ画像データとを生成すると、処理回路１８は、画像生成機能１８３により、生成したＢモード画像データとドプラ画像データとを合成する（ステップＳ３１４）。Ｂモード画像データとドプラ画像データとを合成下超音波画像データを生成すると、処理回路１８は、表示制御機能１８４により、生成した超音波画像データに基づく画像を表示装置４０に表示させる（ステップＳ３１５）。続いて、処理回路１８は、計測を続行するか否かを判断する（ステップＳ３１６）。例えば、処理回路１８は、入力インタフェース１５を介して操作者から計測を終了させる旨の指示を受けると、又は、超音波プローブ２０に対して計測を終了させる旨の動作が入力されると（ステップＳ３１６のＮｏ）、処理を終了させる。上記のような入力がない場合（ステップＳ３１６のＹｅｓ）、処理回路１８は、処理をステップＳ３１から繰り返す。

図５は、図２に示される時間方向平滑化処理１８２６が実行されて生成された末梢血管についての超音波画像の例を表す図である。また、図６は、従来の時間方向平滑化処理が実行されて生成された末梢血管についての超音波画像の例を表す図である。図５及び図６では、連続する２つのフレームの超音波画像が表されている。図５に示される例では、重み付け演算の効果を弱める方向にパーシスタンス係数が変更されているため、血流が末梢部へ吹き出すような表現が維持され、血流画像の尖鋭感、及び拍動感が維持されている。一方、図６に示される例では、予め設定されたパーシスタンス係数で処理が実行されるため、血流画像の尖鋭感、及び拍動感が損なわれてしまっている。

以上のように、本実施形態では、超音波診断装置１は、ドプラ処理機能１８２における時間方向平滑化処理１８２６で、受信信号に基づいて算出した血流情報に基づいて血流速度変化の大きさを検出する。そして、超音波診断装置１は、検出した血流速度変化の大きさに応じたパーシスタンス係数で、血流情報に対し、時間方向の平滑化処理を実行するようにしている。これにより、血流速度変化の大きさが増大する領域には、最新フレームの情報に重み付けする、又は、最新フレームの情報のみを表示することが可能となり、血流画像の尖鋭感、及び拍動感を維持することが可能となる。

（その他の実施形態）
第１の実施形態では、超音波診断装置１で時間方向平滑化処理１８２６が実行される場合を例に説明した。しかしながら、時間方向平滑化処理１８２６が実行されるのは、超音波診断装置１に限定されない。超音波診断装置１と接続する画像処理装置２で時間方向平滑化処理が実行されても構わない。

図７は、その他の実施形態に係る画像処理装置２の機能構成の例を表すブロック図である。図７に示される画像処理装置２は、メモリ２１、ディスプレイ２２、入力インタフェース２３、通信インタフェース２４、及び処理回路２５を備える。

処理回路２５は、例えば、画像処理装置２の中枢として機能するプロセッサである。処理回路２５は、メモリ２１に記憶されているプログラムを実行することで、当該プログラムに対応する機能を実現する。処理回路２５は、例えば、取得機能２５１、Ｂモード処理機能２５２、ドプラ処理機能２５３、画像生成機能２５４、及び表示制御機能２５５を有している。なお、本実施形態では、単一のプロセッサによって取得機能２５１、Ｂモード処理機能２５２、ドプラ処理機能２５３、画像生成機能２５４、及び表示制御機能２５５が実現される場合を説明するが、これに限定されない。例えば、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより取得機能２５１、Ｂモード処理機能２５２、ドプラ処理機能２５３、画像生成機能２５４、及び表示制御機能２５５を実現しても構わない。また、各機能を実行可能な専用のハードウェア回路が組み込まれていてもよい。

取得機能２５１は、超音波診断装置１から受信信号を取得する機能である。取得機能２５１は、取得部の一例である。具体的には、例えば、取得機能２５１において処理回路２５は、入力インタフェース２３を介して入力される指示に従い、超音波診断装置１で生成される受信信号を取得する。

Ｂモード処理機能２５２は、超音波診断装置１から受け取った受信信号に基づき、Ｂモードデータを生成する機能である。

ドプラ処理機能２５３は、超音波診断装置１から受け取った受信信号を周波数解析することで、スキャン領域（走査領域）に設定されるイメージングＲＯＩ内にある移動体のドプラ効果に基づくドプラデータを生成する機能である。ドプラ処理機能２５３では、例えば、周波数フィルタ処理１８２１、自己相関処理１８２２、演算処理１８２３、ブランク処理１８２４、空間平滑化処理１８２５、及び時間方向平滑化処理１８２６が実行される。

画像生成機能２５４は、Ｂモード処理機能２５２、及び／又はドプラ処理機能２５３により生成されたデータに基づき、各種超音波画像データを生成する機能である。

表示制御機能２５５は、画像生成機能２５４により生成された各種超音波画像データに基づく画像をディスプレイ２２に表示させる機能である。

なお、上記各実施形態では、時間の経過と共に速度変化の大きさが増大する場合、パーシスタンス係数を第１の値に設定し、増大しない場合、パーシスタンス係数を第２の値に設定する場合を例に説明した。しかしながら、パーシスタンス係数の設定は、これに限定されない。例えば、上記第２の値を、検査開始時に設定されているデフォルト値とし、第１の値をデフォルト値からの変更後の値とする。第１の値及び第２の値は、検査の種別に基づき、予め設定されても構わない。例えば、心臓の検査では、心臓の検査用の第１の値及び第２の値が設定され、腎臓の検査では、腎臓の検査用の第１の値及び第２の値が設定される。

また、第１の値及び第２の値は、検査対象の解剖学的な情報に基づき、予め設定されても構わない。検査対象の解剖学的な情報とは、例えば、検査対象の形状、又は大きさ等である。

また、デフォルト値からの変更後の値である第１の値は、固定値であっても、変動値であっても構わない。第１の値が変動値である場合、例えば、第１の値は、血管が末梢へ近づくにつれて重み付けの効果が弱まるように変動されてもよい。このとき、末梢血管への接近の程度は、例えば、超音波プローブ２０の位置と、解剖学的な情報とが関連付けられることで把握される。超音波プローブ２０の位置は、例えば、磁気センサ等を用いて設けられる位置センサシステムを利用して取得される。また、第１の値は、時間の経過と共に増大する速度変化の大きさ、すなわち、加速度の増加量に応じて変動されてもよい。例えば、第１の値は、加速度の増加量が大きいほど、重み付けの効果が弱まるように変動される。また、第１の値は、血流の平均速度、分散、パワー、速度変化の大きさに基づいて設定される係数から、少なくともいずれかを組み合わせて定められてもよい。例えば、加速度から定められるパーシスタンス係数をα１とし、平均速度から定まるパーシスタンス係数をα２とした場合、第１の値は、α１＊α２と設定されてもよい。

また、上記各実施形態では、時間の経過と共に速度変化の大きさが増大する場合、パーシスタンス係数を変更する例を説明した。しかしながら、パーシスタンス係数を変更するのは、時間の経過と共に速度変化の大きさが増大する場合に限定されない。例えば、時間の経過と共に速度変化の大きさが増大する場合、及び時間の経過と共に速度変化の大きさが維持される場合に、パーシスタンス係数を変更してもよい。つまり、時間の経過と共に速度変化の大きさが減少する場合、パーシスタンス係数を変更しない。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、超音波診断装置１及び画像処理装置２は、血流画像を生成する際の時間軸方向の平滑化処理が、血流画像の尖鋭感、及び拍動感へ与える影響を抑えられる。

実施形態の説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）、ＧＰＵ(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ））、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、上記各実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、上記各実施形態における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

以上の実施形態に関し、発明の一側面及び選択的な特徴として以下の付記を開示する。
（付記１）
超音波プローブを介して超音波の反射波信号を受信し、前記受信した反射波信号に基づいて受信信号を生成する受信部と、
前記受信信号に基づき、血流情報を算出する演算部と、
複数の時点で算出された血流情報に基づいて血流速度変化の大きさを検出し、検出した血流速度変化の大きさに応じた強度で、前記血流情報に対し、時間方向の平滑化処理を実行する時間方向平滑化処理部と
を具備する超音波診断装置。
（付記２）
前記時間方向平滑化処理部は、血流加速度を、前記血流速度変化として検出してもよい。
（付記３）
前記時間方向平滑化処理部は、間隔が同一の３つの時点で算出された血流情報に基づいて前記血流速度変化の大きさを検出してもよい。
（付記４）
前記３つの時点は連続したフレームであってもよい。
（付記５）
前記時間方向平滑化処理部は、隣り合う時点間の血流速度変化が増加する場合、平滑化係数を第１の値に設定し、増加しない場合、前記平滑化係数を、前記第１の値よりも過去の時点への重みが強くなる第２の値に設定し、前記血流情報に対して前記時間方向の平滑化処理を実行してもよい。
（付記６）
前記時間方向平滑化処理部は、隣り合う時点間の血流速度変化が増加する場合、平滑化係数をデフォルト値から、当該デフォルト値よりも現時点への重みが強くなる第１の値に変更し、増加しない場合、前記平滑化係数を前記デフォルト値から変更せず、前記血流情報に対し、前記平滑化係数を用いた前記時間方向の平滑化処理を実行してもよい。
（付記７）
前記時間方向平滑化処理部は、隣り合う時点間の血流速度変化が増加する場合、及び維持される場合、平滑化係数を第１の値に設定し、減少する場合、前記平滑化係数を、前記第１の値よりも過去の時点への重みが強くなる第２の値に設定し、前記血流情報に対して前記時間方向の平滑化処理を実行してもよい。
（付記８）
前記時間方向平滑化処理部は、隣り合う時点間の血流速度変化が増加する場合、及び維持される場合、平滑化係数をデフォルト値から、当該デフォルト値よりも現時点への重みが強くなる第１の値に変更し、減少する場合、前記平滑化係数を前記デフォルト値から変更せず、前記血流情報に対し、前記平滑化係数を用いた前記時間方向の平滑化処理を実行してもよい。
（付記９）
前記第１及び第２の値は、検査の種別に基づいて予め設定されてもよい。
（付記１０）
前記第１及び第２の値は、検査対象の解剖学的な情報に基づいて予め設定されてもよい。
（付記１１）
前記デフォルト値、及び前記第１の値は、検査の種別に基づいて予め設定されてもよい。
（付記１２）
前記デフォルト値、及び前記第１の値は、検査対象の解剖学的な情報に基づいて予め設定されてもよい。
（付記１３）
前記デフォルト値からの変更後の値である前記第１の値は、固定値であっても、変動値であってもよい。
（付記１４）
前記デフォルト値からの変更後の値である前記第１の値は、血流の平均速度、分散、パワー、速度変化の大きさに基づいて設定される係数から、少なくともいずれかを組み合わせて定められてもよい。
（付記１５）
超音波の反射波信号に基づいて生成された受信信号を取得する取得部と、
前記受信信号に基づき、血流情報を算出する演算部と、
複数の時点で算出された血流情報に基づいて血流速度変化の大きさを検出し、検出した血流速度変化の大きさに応じた強度で、前記血流情報に対し、時間方向の平滑化処理を実行する時間方向平滑化処理部と
を具備する画像処理装置。

１…超音波診断装置
１０…装置本体
１１…超音波送信回路
１２…超音波受信回路
１３…内部記憶回路
１４…画像メモリ
１５…入力インタフェース
１６…出力インタフェース
１７…通信インタフェース
１８…処理回路
１８１…Ｂモード処理機能
１８２…ドプラ処理機能
１８２１…周波数フィルタ処理
１８２２…自己相関処理
１８２３…演算処理
１８２４…ブランク処理
１８２５…空間平滑化処理
１８２６…時間方向平滑化処理
１８３…画像生成機能
１８４…表示制御機能
１８５…システム制御機能
２０…超音波プローブ
３０…入力装置
４０…表示装置
５０…外部装置
２…画像処理装置
２１…メモリ
２２…ディスプレイ
２３…入力インタフェース
２４…通信インタフェース
２５…処理回路
２５１…取得機能
２５２…Ｂモード処理機能
２５３…ドプラ処理機能
２５４…画像生成機能
２５５…表示制御機能

Claims (7)

1. 超音波プローブを介して超音波の反射波信号を受信し、前記受信した反射波信号に基づいて受信信号を生成する受信部と、
   前記受信信号に基づき、血流情報を算出する演算部と、
   複数の時点で算出された血流情報に基づいて血流速度変化の大きさを検出し、検出した血流速度変化の大きさに応じた強度で、前記血流情報に対し、時間方向の平滑化処理を実行する時間方向平滑化処理部と
   を具備する超音波診断装置。
2. 前記時間方向平滑化処理部は、血流加速度を、前記血流速度変化として検出する請求項１記載の超音波診断装置。
3. 前記時間方向平滑化処理部は、間隔が同一の３つの時点で算出された血流情報に基づいて前記血流速度変化の大きさを検出する前記請求項１又は２記載の超音波診断装置。
4. 前記３つの時点は連続したフレームである請求項３記載の超音波診断装置。
5. 前記時間方向平滑化処理部は、隣り合う時点間の血流速度変化が増加する場合、平滑化係数を第１の値に設定し、増加しない場合、前記平滑化係数を、前記第１の値よりも過去の時点への重みが強くなる第２の値に設定し、前記血流情報に対し、前記平滑化係数を用いた前記時間方向の平滑化処理を実行する請求項１乃至４のいずれかに記載の超音波診断装置。
6. 前記時間方向平滑化処理部は、隣り合う時点間の血流速度変化が増加する場合、平滑化係数をデフォルト値から、当該デフォルト値よりも現時点への重みが強くなる第１の値に変更し、増加しない場合、前記平滑化係数を前記デフォルト値から変更せず、前記血流情報に対し、前記平滑化係数を用いた前記時間方向の平滑化処理を実行する請求項１乃至４のいずれかに記載の超音波診断装置。
7. 超音波の反射波信号に基づいて生成された受信信号を取得する取得部と、
   前記受信信号に基づき、血流情報を算出する演算部と、
   複数の時点で算出された血流情報に基づいて血流速度変化の大きさを検出し、検出した血流速度変化の大きさに応じた強度で、前記血流情報に対し、時間方向の平滑化処理を実行する時間方向平滑化処理部と
   を具備する画像処理装置。

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