JP2021058298A - 超音波診断装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な装置構成で、超音波画像データの多重反射成分を抑制することである。【解決手段】超音波診断装置１００は、超音波を送受信する超音波探触子２から得られた受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像生成部１４と、生成された超音波画像データから超音波の音線方向に垂直な輝度値の境界成分を抽出する境界線抽出部１５ｃと、抽出された境界成分の速度が、境界成分の周囲の組織成分の速度に比べて略整数倍の多重反射成分を、生成された超音波画像データから抽出し、抽出した多重反射成分を超音波画像データから抑制して多重反射成分抑制画像データを生成する制御部１８と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、超音波診断装置及びプログラムに関する。

超音波診断は、超音波探触子を患者の被検体の体表又は体腔内から当てるという簡単な操作で心臓や胎児の様子が超音波画像として得られ、かつ安全性が高いため繰り返して検査を行うことができる。このような超音波診断を行うために用いられる超音波診断装置が知られている。超音波画像データは、圧電素子を有する超音波探触子から超音波が被検体に送信され、反射した超音波を超音波探触子が受信し、その受信した信号に様々な処理を行うことで得られる。

超音波画像データには、超音波の多重反射により、実際の被検体の像とは異なる虚像が含まれることがある。多重反射は、超音波探触子から出射された超音波が、被検体内若しくは超音波探触子の表面の２つの境界面の間を複数回反射する現象である。超音波画像において多重反射は、画像診断において妨げになる。特に、体動で組織が動くときに、多重エコーによる像は周囲のエコーと異なる動きをするために目障りになることがある。

このため、プローブ（超音波探触子）を超音波の送波方向に移動させることにより、得られる単反射信号成分の変位量と多重反射信号成分の変位量との差から、多重反射信号成分を効果的に低減する超音波診断装置が知られている（特許文献１参照）。

特開平３−１１４４５１号公報

しかし、特許文献１の超音波診断装置では、超音波探触子の振動子（圧電素子）を移動させるための移動装置が必要であり、装置構成が大掛かりで複雑となっていた。

本発明の課題は、簡単な装置構成で、超音波画像データの多重反射成分を抑制することである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の超音波診断装置は、
超音波を送受信する超音波探触子から得られた受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像生成部と、
前記生成された超音波画像データから前記超音波の音線方向に垂直な輝度値の境界成分を抽出する抽出部と、
前記抽出された境界成分の速度が、当該境界成分の周囲の組織成分の速度に比べて略整数倍の多重反射成分を前記生成された超音波画像データから抽出し、当該抽出した多重反射成分を当該超音波画像データから抑制して多重反射成分抑制画像データを生成する抑制部と、を備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記境界成分の周囲の組織成分の速度を取得し、前記境界成分の速度を取得する速度取得部を備える。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記速度取得部は、時間差をおいた複数フレームの前記生成された超音波画像データの相関をとることにより前記組織成分の速度を取得する。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記速度取得部は、組織ドプラ法により前記生成された超音波画像データの前記組織成分の速度を取得する。

請求項５に記載の発明は、請求項２から４のいずれか一項に記載の超音波診断装置において、
前記速度取得部は、時間差をおいた複数フレームの前記生成された超音波画像データの相関をとることにより前記境界成分の速度を取得する。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の超音波診断装置において、
前記抑制部は、前記抽出した多重反射成分を含む領域を当該領域の周囲の輝度値に合わせることにより、当該多重反射成分を前記超音波画像データから抑制する。

請求項７に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の超音波診断装置において、
前記抑制部は、前記抽出した多重反射成分を含む領域と同じ位置の切出領域に境界成分が乗っていない超音波画像データから当該切出領域を切り出し、前記生成された超音波画像データの境界線成分の領域を除去して切出領域を貼る。

請求項８に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の超音波診断装置において、
前記抑制部は、スムージングフィルターを用いて前記抽出した多重反射成分を含む領域をフィルタリングする。

請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか一項に記載の超音波診断装置において、
前記抽出部は、前記生成された超音波画像データからミラー対称となるミラー成分を有する前記超音波の音線方向に垂直な輝度値の境界成分であるミラー成分を抽出し、
前記抑制部は、前記抽出されたミラー成分によりミラー対象となっている多重反射成分を前記生成された超音波画像データから抽出し、当該抽出した多重反射成分を当該超音波画像データ又は前記多重反射成分抑制画像データから抑制する。

請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれか一項に記載の超音波診断装置において、
前記生成された超音波画像データと、前記生成された多重反射成分抑制画像データと、を表示部に表示する制御部を備える。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の超音波診断装置において、
前記制御部は、前記生成された超音波画像データと、前記生成された多重反射成分抑制画像データと、を並べて一画面上に表示する。

請求項１２に記載の発明は、請求項１０又は１１に記載の超音波診断装置において、
前記制御部は、前記表示された超音波画像データ又は多重反射成分抑制画像データの選択入力に応じて、選択された超音波画像データ又は多重反射成分抑制画像データを表示する。

請求項１３に記載の発明の超音波診断装置は、
超音波を送受信する超音波探触子から得られた受信信号にＦＦＴを行うＦＦＴ処理部と、
前記ＦＦＴが行われた受信信号の所定の周波数以上の高い周波数の成分を除去する除去部と、
前記高い周波数の成分が除去された受信信号に逆ＦＦＴを行う逆ＦＦＴ処理部と、
前記逆ＦＦＴが行われた受信信号に基づいて多重反射成分抑制画像データを生成する抑制部と、を備える。

請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の超音波診断装置において、
前記生成された多重反射成分抑制画像データからミラー対称となるミラー成分を有する前記超音波の音線方向に垂直な輝度値の境界成分であるミラー成分を抽出する抽出部と、
前記抽出されたミラー成分によりミラー対象となっている多重反射成分を前記多重反射成分抑制画像データから抽出し、当該抽出した多重反射成分を当該多重反射成分抑制画像データから抑制する抑制部と、を備える。

請求項１５に記載の発明は、請求項１３又は１４に記載の超音波診断装置において、
前記超音波探触子から得られた受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像生成部と、
前記生成された超音波画像データと、前記生成された多重反射成分抑制画像データと、を表示部に表示する制御部と、を備える。

請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の超音波診断装置において、
前記制御部は、前記生成された超音波画像データと、前記生成された多重反射成分抑制画像データと、を並べて一画面上に表示する。

請求項１７記載の発明は、請求項１５又は１６に記載の超音波診断装置において、
前記制御部は、前記表示された超音波画像データ又は多重反射成分抑制画像データの選択入力に応じて、選択された超音波画像データ又は多重反射成分抑制画像データを表示する。

請求項１８に記載の発明のプログラムは、
コンピューターを、
超音波を送受信する超音波探触子から得られた受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像生成部、
前記生成された超音波画像データから前記超音波の音線方向に垂直な輝度値の境界成分を抽出する抽出部、
前記抽出された境界成分の速度が、当該境界成分の周囲の組織成分の速度に比べて略整数倍の多重反射成分を前記生成された超音波画像データから抽出し、当該抽出した多重反射成分を当該超音波画像データから抑制して多重反射成分抑制画像データを生成する抑制部、
として機能させる。

請求項１９に記載の発明のプログラムは、
コンピューターを、
超音波を送受信する超音波探触子から得られた受信信号にＦＦＴを行うＦＦＴ処理部、
前記ＦＦＴが行われた受信信号の所定の周波数以上の高い周波数の成分を除去する除去部、
前記高い周波数の成分が除去された受信信号に逆ＦＦＴを行う逆ＦＦＴ処理部、
前記逆ＦＦＴが行われた受信信号に基づいて多重反射成分抑制画像データを生成する抑制部、
として機能させる。

本発明によれば、簡単な装置構成で、超音波画像データの多重反射成分を抑制できる。

本発明の実施の形態の超音波診断装置の外観図である。 超音波診断装置の機能構成を示すブロック図である。 水中にチューブを入れた被検体を模擬した実験系を示す図である。 水中にチューブ及びアルミ箔を入れた被検体を模擬した実験系における第１の多重反射成分を示す図である。 水中にチューブ及びアルミ箔を入れた被検体を模擬した実験系における第２の多重反射成分を示す図である。 超音波画像表示処理を示すフローチャートである。 画像選択画面を示す図である。

本願発明者らは、種々の超音波診断装置における多重反射の原因分析を行う過程で、多重反射のメカニズムを見出し、以下の発明に至った。
添付図面を参照して本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。

まず、図１及び図２を参照して、本実施の形態の装置構成を説明する。図１は、本実施の形態の超音波診断装置１００の外観図である。図２は、超音波診断装置１００の機能構成を示すブロック図である。

図１及び図２に示すように、本実施の形態の超音波診断装置１００は、超音波診断装置本体１と、超音波探触子２と、を備える。超音波探触子２は、図示しない患者の生体などの被検体に対して超音波（送信超音波）を送信するとともに、この被検体で反射した超音波の反射波（反射超音波：エコー）を受信する。超音波診断装置本体１は、ケーブル３を介して、超音波探触子２と接続され、超音波探触子２に電気信号の駆動信号を送信することによって被検体に対して送信超音波を送信させるとともに、超音波探触子２にて受信した被検体内からの反射超音波に応じて超音波探触子２で生成された電気信号である受信信号に基づいて被検体内の内部状態を超音波画像として画像化する。

超音波探触子２は、圧電素子からなる振動子を備えており、この振動子は、例えば、方位方向（走査方向）に一次元アレイ状に複数配列されている。本実施の形態では、例えば、１９２個の振動子を備えた超音波探触子２を用いている。なお、振動子は、二次元アレイ状に配列されたものであってもよい。また、振動子の個数は、任意に設定することができる。また、本実施の形態では、超音波探触子２について、リニア走査方式の電子スキャンプローブを採用するが、リニア走査方式、セクタ走査方式あるいはコンベックス走査方式の何れの方式を採用することもできる。また電子走査方式あるいは機械操作方式のいずれも原理的には用いることができるが、電子走査式において好適である。

図２に示すように、超音波診断装置本体１は、例えば、操作入力部１１と、送信部１２と、受信部１３と、画像生成部１４と、画像処理部１５と、表示制御部１６と、表示部１７と、抑制部、制御部としての制御部１８と、記憶部１９と、を備える。

操作入力部１１は、例えば、診断開始を指示するコマンドや被検体の個人情報などのデータの入力などを行うための各種スイッチ、各種キー（ハードキー）、トラックボール、マウス、キーボードなどを備え、医師、技師などの操作者からの操作入力に応じた操作信号を制御部１８に出力する。なお、操作入力部１１は、表示部１７の表示画面上に形成されたタッチパネルを含み、操作者からのタッチ操作を受け付け、タッチ操作情報を制御部１８に出力する構成としてもよい。

送信部１２は、制御部１８の制御に従って、超音波探触子２にケーブル３を介して電気信号である駆動信号を供給して超音波探触子２に送信超音波を発生させる回路である。また、送信部１２は、例えば、クロック発生回路、遅延回路、パルス発生回路、若しくはそれらの機能を持つ演算回路を備えている。クロック発生回路は、駆動信号の送信タイミングや送信周波数を決定するクロック信号を発生させる回路である。遅延回路は、駆動信号の送信タイミングを振動子毎に対応した個別経路毎に遅延時間を設定し、設定された遅延時間だけ駆動信号の送信を遅延させて送信超音波によって構成される送信ビームの集束を行うための回路である。パルス発生回路は、所定の周期で駆動信号としてのパルス信号を発生させるための回路である。上述のように構成された送信部１２は、例えば、超音波探触子２に配列された複数（例えば、１９２個）の振動子のうちの連続する一部（例えば、６４個）を駆動して送信超音波を発生させる。

受信部１３は、制御部１８の制御に従って、超音波探触子２からケーブル３を介して電気信号である受信信号を受信する回路である。受信部１３は、例えば、増幅器、Ａ／Ｄ変換回路、整相加算回路を備えている。増幅器は、受信信号を、振動子毎に対応した個別経路毎に、予め設定された増幅率で増幅させるための回路である。Ａ／Ｄ変換回路は、増幅された受信信号をＡ／Ｄ変換するための回路である。整相加算回路は、Ａ／Ｄ変換された受信信号に対して、振動子毎に対応した個別経路毎に遅延時間を与えて時相を整え、これらを加算（整相加算）して音線データを生成するための回路である。

画像生成部１４は、制御部１８の制御に従って、受信部１３からの音線データに対して包絡線検波処理やログ圧縮などを実施し、ダイナミックレンジやゲインの調整を行って輝度変換することにより、断層画像データとしてのＢモード画像データを生成する。すなわち、Ｂモード画像データは、受信信号の強さを輝度によって表したものである。２次元断層像を得るために、送受信に用いる開口の位置を少しずつずらす。

また、画像生成部１４は、受信部１３からの音線データに基づき、ＴＤＩ（Tissue Doppler Imaging：組織ドプラ法）により、組織ドプラ画像データを生成する機能を有するものとする。組織ドプラ法は、従来は血流計測に用いられていたカラードプラ法を被検体の心筋壁などの組織に応用することにより，非侵襲的に心筋速度などの体動としての組織の速度を計測する方法である。より具体的には、組織ドプラ法は、カラードプラ法と同様に、被検体の同じ位置に複数回超音波を当てて、その反射波の周波数差により、被検体の組織の速度を検出し、被検体の速度を色で表現した断層画像データとしての組織ドプラ画像データを生成する。

画像生成部１４は、位相検波部、データ並び替え制御部、不要成分フィルター、相関演算部、データ演算部、ノイズカットフィルター、フレーム間フィルター、組織ドプラ画像演算部を有し、制御部１８の制御に従って、受信部１３から入力された組織ドプラモードの音線データから、組織ドプラ画像データを生成して、画像処理部１５に出力する。位相検波部は、受信部１３から入力された組織ドプラモードの音線データを位相検波して組織ドプラの複素ドプラ信号に変換する。データ並び替え制御部は、組織ドプラの複素ドプラ信号を超音波の送受信の繰り返し回数（アンサンブル数）のアンサンブル方向に配列する。相関演算部は、不要成分が除去された組織ドプラの複素ドプラ信号の自己相関演算の平均値（位相差ベクトルの平均値）の実部及び虚部を算出する。データ演算部は、組織の各部位における移動速度や方向を算出し、組織ドプラによる速度や移動方向データを生成する。組織ドプラ画像演算部は、組織の各部位における速度や移動方向を反映した着色を行ない、画面に表示する。

なお、画像生成部１４は、Ｂモード画像データ、組織ドプラ画像データ、組織ドプラによる速度や移動方向データの他、Ａ（Amplitude）モード画像データ、Ｍ（Motion）モード画像データ、カラードプラ法による画像データなどが生成できるものであってもよい。

画像処理部１５は、制御部１８の制御に従って、画像生成部１４から出力されたＢモード画像データ、組織ドプラ画像データに対して情報処理を施す。画像処理部１５は、画像メモリー部１５ａと、速度取得部１５ｂと、抽出部としての境界線抽出部１５ｃと、多重反射同定部１５ｄと、を有する。画像メモリー部１５ａは、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの半導体メモリーによって構成され、画像生成部１４から出力されたＢモード画像データ、組織ドプラ画像データをフレーム単位で一時的に記憶する。画像処理部１５は、画像メモリー部１５ａに記憶する。画像メモリー部１５ａに記憶されたＢモード画像データは、制御部１８の制御に従って、表示制御部１６に送信される。

速度取得部１５ｂは、制御部１８の制御に従って、画像メモリー部１５ａに記憶されたＢモード画像データから、被検体の組織の境界線の速度を算出して取得し、画像メモリー部１５ａに記憶された組織ドプラ画像データから、被検体の組織の速度を取得する。境界線抽出部１５ｃは、制御部１８の制御に従って、画像メモリー部１５ａに記憶されたＢモード画像データから、輝度差に応じた境界線を抽出する。多重反射同定部１５ｄは、制御部１８の制御に従って、境界線抽出部１５ｃにより抽出された境界線のうち、速度取得部１５ｂに取得された境界線の速度が、被検体の組織の速度の略整数倍である境界線を選択して多重反射成分と同定する。

表示制御部１６は、制御部１８の制御に従って、画像処理部１５より受信したＢモード画像データに座標変換などを施して表示部１７用の画像信号に変換して表示部１７に出力する。

表示部１７は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electronic Luminescence）ディスプレイ、無機ＥＬティスプレイ及びプラズマディスプレイなどの表示装置が適用可能である。表示部１７は、制御部１８からの表示制御情報、又は表示制御部１６から出力された画像信号に従って表示画面上に画像の表示を行う。

制御部１８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、ＲＯＭに記憶されているシステムプログラムなどの各種処理プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開したプログラムに従って超音波診断装置１００の各部の動作を集中制御する。ＲＯＭは、半導体などの不揮発メモリーなどにより構成され、超音波診断装置１００に対応するシステムプログラム及び該システムプログラム上で実行可能な、例えば、後述する超音波画像表示処理を実行するための超音波画像表示プログラムなどの各種処理プログラムや、ガンマテーブルなどの各種データなどを記憶する。これらのプログラムは、コンピューターが読み取り可能なプログラムコードの形態で格納され、ＣＰＵは、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。ＲＡＭは、ＣＰＵにより実行される各種プログラム及びこれらプログラムに係るデータを一時的に記憶するワークエリアを形成する。

記憶部１９は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの大容量記録媒体によって構成されており、超音波画像データなどを記憶する。

超音波診断装置１００が備える各部について、各々の機能ブロックの一部又は全部の機能は、集積回路などのハードウェア回路として実現することができる。集積回路とは、例えばＬＳＩ（Large Scale Integration）であり、ＬＳＩは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、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよいし、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。また、各々の機能ブロックの一部又は全部の機能をソフトウェアにより実行するようにしてもよい。この場合、このソフトウェアは一つ又はそれ以上のＲＯＭなどの記憶媒体、光ディスク、又はハードディスクなどに記憶されており、このソフトウェアが演算処理器により実行される。

つぎに、図３〜図７を参照して、超音波診断装置１００の動作を説明する。まず、図３〜図５を参照して、超音波画像中の多重反射成分について説明する。図３は、水中にチューブを入れた被検体を模擬した実験系を示す図である。図４は、水４中にチューブ５及びアルミ箔６を入れた被検体を模擬した実験系における多重反射成分７を示す図である。図５は、水４中にチューブ５及びアルミ箔６を入れた被検体を模擬した実験系における多重反射成分８を示す図である。

超音波画像データ（ここでは、Ｂモード画像データ）の画像中に現れる多重反射成分（多重反射像）は、画像診断の妨げになることがある。特に、頸動脈などを観察しているときに多重反射の影響が出ることがある。そこで、この多重反射の発生原因を調査するために、以下の実験を行った。

図３に示すように、まず血管を模擬した筒状のチューブ５を用意して、水４で満たした容器（図示略）の中に入れる。なお、チューブ５内は水で満たす。この状態で、超音波診断装置１００を用いて、水４の水面に超音波探触子２のヘッド部の少なくとも先端部（超音波出射部）を浸けて、Ｂモード画像データを生成、表示して、チューブ５内を観察する。超音波探触子２とチューブ５間の距離が、チューブ５の太さよりも離れている場合、チューブ５内に特に反射体らしきものは見られない。この時、チューブ５の下方にはチューブ５の多重反射は見られる。

そして、図３の状態の容器に、筋膜を模擬したアルミ箔６を用意して、水４中に浸け、チューブ５の上方に設置する。超音波診断装置１００を用いて、この容器内の様子をＢモード画像データで観察すると、アルミ箔６の反射体らしき虚像が見える。図３ではチューブ５内にはＢモード画像に何も見られなかったため、この虚像は、多重反射像（多重反射成分）であると考えられる。

そして、超音波探触子２を静止して容器のステージを下方に下げるとチューブ５内に見られた虚像は、２つの成分（図４に示す多重反射成分７、図５に示す多重反射成分８）に切り分けられることがわかった。超音波探触子２は、ステージの下げに応じて下がらない。また、アルミ箔６とチューブ５との位置関係によっては、チューブ５内に多重反射が現れるものもあるし、チューブ５外に多重反射が現れるものもある。１つ目の多重反射成分７は「ステージを下げる速度と同じ速度で変位する成分」で、もう一つの多重反射成分８は「ステージを下げる速度の２倍の速度で変位する成分」である。

図４に示すように、多重反射成分７は、チューブ５の前壁に対してミラー対称となる。つまり、超音波探触子２の超音波の音線方向において、チューブ５の前壁に対するアルミ箔６の距離ｄ１と、チューブ５の前壁に対する多重反射成分７の距離ｄ２とは、等しくなる。図４において、超音波探触子２から出射される超音波を矢印破線で示し、図５でも同様とする。

図５に示すように、多重反射成分８は、アルミ箔６と超音波探触子２との間による多重反射になる。超音波探触子２の音線方向において、超音波探触子２の先端面（超音波出射面）に対するアルミ箔６の距離ｄ３と、アルミ箔６に対する多重反射成分８の距離ｄ４とは、等しくなる。このように、多重反射成分８は、超音波探触子２とチューブ５の前壁又はアルミ箔６との距離の２倍の位置に見られることが特徴である。多重反射成分８は、被検体の生体内でのエコーの反射によるものになり、本実施の形態での主としての抑制対象とする。

このように、生体内でみられる多重反射成分は、多重反射成分７，８の２つに切り分けることができる。上記の実験については、多重反射成分８が、超音波探触子２に対するステージ（アルミ箔６）の速度の２倍の速度の多重反射成分であることについて説明したが、超音波探触子２−被検体（アルミ箔６）間の反射の回数によっては、速度が略整数倍になる。ここで、速度の略整数倍の許容範囲としては、速度の整数倍±１０％以内であるとする。また、多重反射成分８の特徴として、多重反射成分の輪郭が、筋膜（アルミ箔６）や、頸動脈（チューブ５）の壁と垂直になるという特徴があげられる。ここで、垂直とは、超音波探触子２の音線方向に対して、例えば４５〜１３５°の角度とする。この範囲の角度以外の多重反射成分は、Ｂモード画像上で目立たないため、抑制対象としないものとする。

ついで、図６及び図７を参照して、超音波診断装置１００で実行される超音波画像表示処理を説明する。図６は、超音波画像表示処理を示すフローチャートである。図７は、画像選択画面１７０を示す図である。

超音波画像表示処理は、Ｂモード画像データ、又はＢモード画像データから多重反射成分を抑制した多重反射成分抑制画像データを選択して、ライブの超音波画像として表示する処理である。あらかじめ、医師、技師などの操作者により、超音波診断装置１００を用いて、患者などの被検体に超音波探触子２が当てられる状態にされているものとする。

超音波診断装置１００において、例えば、操作入力部１１を介して、超音波画像表示処理の実行指示が入力されたことをトリガーとして、制御部１８は、ＲＯＭに記憶された超音波画像表示プログラムに従い、超音波画像表示処理を実行する。

図６に示すように、まず、制御部１８は、送信部１２に、同一の（生成）時刻の通常のＢモード画像データ生成用の送信信号と組織ドプラによる速度や移動方向データ生成用の送信信号を生成させて、超音波探触子２に超音波を送受信させ、受信部１３により受信信号から音線データを生成させ、画像生成部１４に、音線データから１フレームの通常のＢモード画像データ及び組織ドプラによる速度や移動方向データを生成させ、画像処理部１５により、画像メモリー部１５ａに記憶させる（ステップＳ１１）。

そして、制御部１８は、境界線抽出部１５ｃにより、ステップＳ１１で記憶された通常のＢモード画像データの画像の輝度が例えば所定値上の高い部分と当該所定値未満の低い部分との境界の境界線を抽出する（ステップＳ１２）。そして、制御部１８は、境界線抽出部１５ｃにより、ステップＳ１２で抽出された境界線のうち、超音波の音線方向に垂直（例えば音線方向から４５〜１３５°の角度）な境界線成分を多重反射成分の候補として抽出する（ステップＳ１３）。

そして、制御部１８は、速度取得部１５ｂにより、ステップＳ１３で境界線成分が抽出されたＢモード画像データと（生成）時刻が異なる（前後の）Ｂモード画像データを読み出し、ステップＳ１３で境界線成分が抽出されたＢモード画像データとの相関をとることで、境界線成分の時刻差あたりの移動量から当該境界線成分の速度を算出して取得し、ステップＳ１３で境界線成分が抽出されたＢモード画像データと時刻が同じ組織ドプラによる速度や移動方向データを読み出し、抽出された境界線成分の周囲の組織の速度を取得する（ステップＳ１４）。そして、制御部１８は、多重反射同定部１５ｄにより、ステップＳ１４で算出された境界線成分の速度が、当該境界線成分の周囲の組織の速度の略整数倍（例えば整数倍±１０％以内）である境界線成分の領域を多重反射成分として選択する（ステップＳ１５）。

そして、制御部１８は、ステップＳ１５で選択された境界線成分の領域の多重反射成分を抑制する処理を行う（ステップＳ１６）。ステップＳ１６では、制御部１８は、境界線成分の領域における境界線成分の輝度値を周囲の組織の輝度値に合わせて下げる画像処理をＢモード画像データに施して多重反射成分抑制画像データを生成する。制御部１８は、ステップＳ１６で生成された多重反射成分抑制画像データの多重反射成分抑制画像と、ステップＳ１１で生成されたＢモード画像データのＢモード画像とを並べた画像選択画面を生成して表示部１７に表示する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７では、例えば、図７に示す画像選択画面１７０が表示される。画像選択画面１７０は、多重反射成分抑制画像表示領域１７１と、Ｂモード画像表示領域１７２と、ＯＫボタン１７３と、ＮＧボタン１７４と、を有する。多重反射成分抑制画像表示領域１７１とＢモード画像表示領域１７２とは、横方向に並べられているが、並べる方向は、縦方向など、他の方向としてもよい。また、抑制のＯＫボタン１７３ｏｒ抑制のＮＧボタン１７４のようなボタンでなくとも、多重反射成分抑制ありｏｒ多重反射成分抑制無しのそれぞれの超音波画像を直接選択できるようにしてもよい。

ステップＳ１７において、制御部１８は、最新の多重反射成分抑制画像データの多重反射成分抑制画像を多重反射成分抑制画像表示領域１７１に表示させ、同一の（生成）時刻のＢモード画像データのＢモード画像を画像メモリー部１５ａから読み出してＢモード画像表示領域１７２に表示させる。なお、操作入力部１１を介して操作者から多重反射成分抑制画像表示領域１７１のクリック入力がされたときに、多重反射成分抑制画像が全画面表示され、操作入力部１１を介して操作者からＢモード画像表示領域１７２のクリック入力がされたとき、Ｂモード画像が全画面表示される構成としてもよい。

ＯＫボタン１７３は、多重反射成分抑制画像表示選択の入力を受け付けるボタンである。ＮＧボタン１７４は、多重反射成分抑制画像表示を選択せず、通常のＢモード画像表示選択の入力を受け付けるボタンである。

そして、制御部１８は、操作入力部１１を介して、操作者から、ＯＫボタン１７３又はＮＧボタン１７４のクリック入力があり、多重反射成分抑制画像又はＢモード画像の画像選択入力があるか否かを判別する（ステップＳ１８）。画像選択入力がない場合（ステップＳ１８；ＮＯ）、ステップＳ１１に移行される。

画像選択入力がある場合（ステップＳ１８；ＹＥＳ）、制御部１８は、ステップＳ１８の画像選択入力が、多重反射成分抑制画像の選択であるか否かを判別する（ステップＳ１９）。多重反射成分抑制画像の選択である場合（ステップＳ１９；ＹＥＳ）、制御部１８は、多重反射成分抑制画像データを生成して表示する多重反射成分抑制画像データ表示処理を行い（ステップＳ２０）、超音波画像表示処理を終了する。ステップＳ２０では、制御部１８は、ステップＳ１１〜Ｓ１６と同様にして多重反射成分抑制画像データを生成し、生成した多重反射成分抑制画像データの多重反射成分抑制画像を表示部１７に全画面表示することを繰り返してライブ表示する。

Ｂモード画像の選択である場合（ステップＳ１９；ＮＯ）、制御部１８は、通常のＢモード画像データを生成して表示するＢモード画像データ表示処理を行い（ステップＳ２１）、超音波画像表示処理を終了する。ステップＳ２１では、制御部１８は、ステップＳ１１と同様にしてＢモード画像データを生成し、生成したＢモード画像データのＢモード画像を表示部１７に全画面表示することを繰り返してライブ表示する。ステップＳ２０，Ｓ２１において、例えば、操作入力部１１を介してフリーズ指示が入力されると、フリーズされた多重反射成分抑制画像データ又はＢモード画像データ及びそのシネデータを表示、保存するフリーズ処理が実行されて多重反射成分抑制画像データ表示処理が終了する。また、操作者があらかじめ設定をしておけば、多重反射成分抑制の有無を常時表示できることとしてもよい。

以上、本実施の形態によれば、超音波診断装置１００は、超音波を送受信する超音波探触子２から得られた受信信号に基づいてＢモード画像データを生成する画像生成部１４と、生成されたＢモード画像データから超音波の音線方向に垂直な輝度値の境界線成分を抽出する境界線抽出部１５ｃと、抽出された境界線成分の速度が、境界線成分の周囲の組織成分の速度に比べて略整数倍の多重反射成分を、生成されたＢモード画像データから抽出し、抽出した多重反射成分をＢモード画像データから抑制して多重反射成分抑制画像データを生成する制御部１８と、を備える。このため、超音波探触子２を移動させる装置が不要な簡単な装置構成で、Ｂモード画像データの多重反射成分を抑制できる。

また、超音波診断装置１００は、境界線成分の周囲の組織成分の速度を取得し、境界線成分の速度を取得する速度取得部１５ｂを備える。速度取得部１５ｂは、組織ドプラ法により、生成されたＢモード画像データの組織成分の速度を取得する。このため、境界線成分の周囲の組織成分の速度を容易かつ確実に取得できる。

また、速度取得部１５ｂは、時間差をおいた複数フレーム（２フレーム）の、生成されたＢモード画像データの相関をとることにより境界線成分の速度を取得する。このため、境界線成分の速度を容易かつ確実に取得できる。

また、制御部１８は、生成されたＢモード画像データと、生成された多重反射成分抑制画像データと、を表示部に表示する。このため、表示された多重反射成分が抑制前のＢモード画像と、多重反射成分の抑制御の多重反射成分抑制画像と、を視覚的に確認できる。

また、制御部１８は、生成されたＢモード画像データと、生成された多重反射成分抑制画像データと、を並べて画像選択画面１７０の一画面上に表示する。このため、表示された多重反射成分の抑制前のＢモード画像と、多重反射成分の抑制御の多重反射成分抑制画像と、を視覚的に容易に比べることができる。

また、制御部１８は、表示されたＢモード画像データ又は多重反射成分抑制画像データの選択入力に応じて、選択されたＢモード画像データ又は多重反射成分抑制画像データを表示する。このため、Ｂモード画像データと多重反射成分抑制画像データとのいずれかを容易に選択して表示でき、多重反射成分抑制が好ましくない場合にも、Ｂモード画像データを表示できる。

また、制御部１８は、抽出した多重反射成分の領域を当該領域の周囲の輝度値に合わせるように下げることにより、多重反射成分をＢモード画像データから抑制する。このため、容易かつ確実に多重反射成分をＢモード画像データから抑制できる。

なお、上記実施の形態における記述は、本発明に係る好適な超音波診断装置及びプログラムの一例であり、これに限定されるものではない。

また、上記実施の形態では、図６のステップＳ１４において、制御部１８が、組織ドプラ画像データから、境界線成分の周囲の組織成分の速度を取得する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、制御部１８が、境界線成分が抽出されたＢモード画像データと、画像メモリー部１５ａから読み出した時刻が異なる（前後の）Ｂモード画像データとの相関をとることにより、境界線成分の周囲の組織成分の速度を算出して取得する構成としてもよい。

また、上記実施の形態では、多重反射成分の抑制方法として、図６のステップＳ１６において、制御部１８が、境界線成分の領域の輝度値を周囲の組織の輝度値に合わせて下げる画像処理を、抽出されたＢモード画像データに施して、境界線成分の領域から多重反射成分を抑制して多重反射成分抑制画像データを生成する構成としたが、これに限定されるものではない。多重反射成分の抑制方法の第１の変形例は、被検体に脈動のような動きがある場合に、制御部１８は、ステップＳ１３で境界線成分が抽出されたＢモード画像データと時刻が異なる（前後の）複数フレームのＢモード画像データを読み出し、境界線成分の領域と同じ位置の領域に境界線成分が乗っていないＢモード画像データを選択して当該領域を切り出し（切出領域とする）、境界線成分が抽出されたＢモード画像データの境界線成分の領域を除去して切出領域を貼る画像処理を施して多重反射成分抑制画像データを生成する構成としてもよい。この構成にすることにより、容易かつ確実に多重反射成分をＢモード画像データから抑制できる。

多重反射成分の抑制方法の第２の変形例を説明する。
まず、ここで簡単に組織ドプラの原理について説明する。組織ドプラは被検体内の同一部位に対して複数回の送受信を行い、各送受信におけるエコー信号を比較することで、当該の部位における動きを算出するものである。具体的にはエコー信号を直交検波し、同一部位における検波信号の位相の回転量を移動量に換算するものであり、この技術は広く知られている。なお、直交検波における周波数は、たとえば送信波形の中心周波数でもよい。
また、同様の手法で同一部位において複数回の送受信により得た信号の直交検波信号から位相の回転の速いもの、遅いものをフィルター処理により分離する手法も知られており、位相回転の速いものをハイパスフィルターで抽出し、これを血流信号として表示する超音波血流映像装置の原理は広く知られている。
本第２の変形例においては、血流映像装置の場合とは逆に位相回転の遅いもののみをローパスフィルターにより抽出することで、移動量の大きい多重反射信号を除去することが可能となる。この場合、速いものとは被検体の組織成分の速度の略整数倍の速度の成分を示し、遅いものは通常の組織成分の変位量（速度）を示す。
超音波血流映像装置においては、相関演算を用いて位相ベクトルの回転を算出するが、被検体内での移動量の算出にはＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を用いることも行われており、例えば超音波ドプラ血流計においては、直交検波した同一部位の信号をＦＦＴすることで、血流の速度を求めることができる。本第２の変形例でも同様にＦＦＴを用いて速度弁別を行い、速度の速いもの、すなわちＦＦＴ出力において周波数成分の速いものを除去したのちに、逆ＦＦＴにより時間波形に戻すことで多重反射成分を除去した画像を提供することが可能である。

より具体的には、制御部１８は、送信部１２により被検体の同一位置に複数の超音波を送信させ、受信部１３により得られた被検体の同一位置の複数の音線データに対して、画像生成部１４により、ＦＦＴを行い、ＦＦＴが行われた音線データをローパスフィルターでフィルタリングすることにより、所定の周波数以上の速度が速い（周波数成分の速い）多重反射成分を除去し、当該多重反射成分を除去した音線データに逆ＦＦＴを行い、逆ＦＦＴを行った音線データを用いてＢモード画像データ（多重反射成分抑制画像データ）を生成させる。この所定の周波数は、被検体の組織成分の速度の略整数倍の速度の成分を除去するための閾値の周波数であり、例えば、予め設定された所定の周波数がローパスフィルターに設定されているものとする。この構成にすることにより、容易かつ確実に多重反射成分をＢモード画像データから抑制できる。またＢモード画像上のＦＦＴを行う範囲は、操作入力部１１を介して操作者から表示中のＢモード画像上の任意の範囲の選択入力を受け付けて選択してもよい。

多重反射成分の抑制方法の第３の変形例として、制御部１８が、ステップＳ１３で境界線成分が抽出された１フレームのＢモード画像データの境界線成分の領域に適宜調整したスムージングフィルターを用いてフィルタリングの画像処理を施して多重反射成分抑制画像データを生成する構成としてもよい。スムージングフィルターとは、ノイズ成分を低減させて、よりなめらかな測定結果（画像）を出力させるためのなめらか具合を調整するフィルターを指す。この構成にすることにより、容易かつ確実に多重反射成分をＢモード画像データから抑制できる。

また、画像処理によって、ミラーの役割をしている境界線成分（ミラー成分）（図４のチューブ５の前壁に対応する成分）を抽出し、そのミラー成分によって、ミラー対称（線対称）となっている多重反射成分（図４の多重反射成分７に対応する成分））を算出し、多重反射成分の抑制を行ってもよい。より具体的には、制御部１８は、画像処理部１５により、画像処理により、Ｂモード画像データのＢモード画像から、ミラー成分を抽出し、そのミラー成分によって、ミラー対称となっている多重反射成分を抽出し、抽出した多重反射成分の抑制を行う。このミラー対象の多重反射成分の抑制方法は、上記実施の形態、第１の変形例又は第３の変形例の多重反射成分の抑制方法を用いることができる。この構成により、ミラー対象の多重反射成分を抑制できる。また、ミラー成分の抑制元は、多重反射成分（上記組織成分の速度の略整数倍の速度の成分）抑制前のＢモード画像データに限定されるものではなく、当該多重反射成分の抑制後のＢモード画像データ（多重反射成分抑制画像データ）としてもよい。

また、以上の実施の形態における超音波診断装置１００を構成する各部の細部構成及び細部動作に関して本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１００ 超音波診断装置
１ 超音波診断装置本体
１１ 操作入力部
１２ 送信部
１３ 受信部
１４ 画像生成部
１５ 画像処理部
１５ａ 画像メモリー部
１５ｂ 速度取得部
１５ｃ 境界線抽出部
１５ｄ 多重反射同定部
１６ 表示制御部
１７ 表示部
１８ 制御部
１９ 記憶部
２ 超音波探触子
２ａ 振動子
３ ケーブル

Claims (19)

1. 超音波を送受信する超音波探触子から得られた受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像生成部と、
   前記生成された超音波画像データから前記超音波の音線方向に垂直な輝度値の境界成分を抽出する抽出部と、
   前記抽出された境界成分の速度が、当該境界成分の周囲の組織成分の速度に比べて略整数倍の多重反射成分を前記生成された超音波画像データから抽出し、当該抽出した多重反射成分を当該超音波画像データから抑制して多重反射成分抑制画像データを生成する抑制部と、を備える超音波診断装置。
2. 前記境界成分の周囲の組織成分の速度を取得し、前記境界成分の速度を取得する速度取得部を備える請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記速度取得部は、時間差をおいた複数フレームの前記生成された超音波画像データの相関をとることにより前記組織成分の速度を取得する請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記速度取得部は、組織ドプラ法により前記生成された超音波画像データの前記組織成分の速度を取得する請求項２に記載の超音波診断装置。
5. 前記速度取得部は、時間差をおいた複数フレームの前記生成された超音波画像データの相関をとることにより前記境界成分の速度を取得する請求項２から４のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
6. 前記抑制部は、前記抽出した多重反射成分を含む領域を当該領域の周囲の輝度値に合わせることにより、当該多重反射成分を前記超音波画像データから抑制する請求項１から５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
7. 前記抑制部は、前記抽出した多重反射成分を含む領域と同じ位置の切出領域に境界成分が乗っていない超音波画像データから当該切出領域を切り出し、前記生成された超音波画像データの境界線成分の領域を除去して切出領域を貼る請求項１から５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
8. 前記抑制部は、スムージングフィルターを用いて前記抽出した多重反射成分を含む領域をフィルタリングする請求項１から５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
9. 前記抽出部は、前記生成された超音波画像データからミラー対称となるミラー成分を有する前記超音波の音線方向に垂直な輝度値の境界成分であるミラー成分を抽出し、
   前記抑制部は、前記抽出されたミラー成分によりミラー対象となっている多重反射成分を前記生成された超音波画像データから抽出し、当該抽出した多重反射成分を当該超音波画像データ又は前記多重反射成分抑制画像データから抑制する請求項１から８のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
10. 前記生成された超音波画像データと、前記生成された多重反射成分抑制画像データと、を表示部に表示する制御部を備える請求項１から９のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
11. 前記制御部は、前記生成された超音波画像データと、前記生成された多重反射成分抑制画像データと、を並べて一画面上に表示する請求項１０に記載の超音波診断装置。
12. 前記制御部は、前記表示された超音波画像データ又は多重反射成分抑制画像データの選択入力に応じて、選択された超音波画像データ又は多重反射成分抑制画像データを表示する請求項１０又は１１に記載の超音波診断装置。
13. 超音波を送受信する超音波探触子から得られた受信信号にＦＦＴを行うＦＦＴ処理部と、
    前記ＦＦＴが行われた受信信号の所定の周波数以上の高い周波数の成分を除去する除去部と、
    前記高い周波数の成分が除去された受信信号に逆ＦＦＴを行う逆ＦＦＴ処理部と、
    前記逆ＦＦＴが行われた受信信号に基づいて多重反射成分抑制画像データを生成する抑制部と、を備える超音波診断装置。
14. 前記生成された多重反射成分抑制画像データからミラー対称となるミラー成分を有する前記超音波の音線方向に垂直な輝度値の境界成分であるミラー成分を抽出する抽出部と、
    前記抽出されたミラー成分によりミラー対象となっている多重反射成分を前記多重反射成分抑制画像データから抽出し、当該抽出した多重反射成分を当該多重反射成分抑制画像データから抑制する抑制部と、を備える請求項１３に記載の超音波診断装置。
15. 前記超音波探触子から得られた受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像生成部と、
    前記生成された超音波画像データと、前記生成された多重反射成分抑制画像データと、を表示部に表示する制御部と、を備える請求項１３又は１４に記載の超音波診断装置。
16. 前記制御部は、前記生成された超音波画像データと、前記生成された多重反射成分抑制画像データと、を並べて一画面上に表示する請求項１５に記載の超音波診断装置。
17. 前記制御部は、前記表示された超音波画像データ又は多重反射成分抑制画像データの選択入力に応じて、選択された超音波画像データ又は多重反射成分抑制画像データを表示する請求項１５又は１６に記載の超音波診断装置。
18. コンピューターを、
    超音波を送受信する超音波探触子から得られた受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像生成部、
    前記生成された超音波画像データから前記超音波の音線方向に垂直な輝度値の境界成分を抽出する抽出部、
    前記抽出された境界成分の速度が、当該境界成分の周囲の組織成分の速度に比べて略整数倍の多重反射成分を前記生成された超音波画像データから抽出し、当該抽出した多重反射成分を当該超音波画像データから抑制して多重反射成分抑制画像データを生成する抑制部、
    として機能させるためのプログラム。
19. コンピューターを、
    超音波を送受信する超音波探触子から得られた受信信号にＦＦＴを行うＦＦＴ処理部、
    前記ＦＦＴが行われた受信信号の所定の周波数以上の高い周波数の成分を除去する除去部、
    前記高い周波数の成分が除去された受信信号に逆ＦＦＴを行う逆ＦＦＴ処理部、
    前記逆ＦＦＴが行われた受信信号に基づいて多重反射成分抑制画像データを生成する抑制部、
    として機能させるためのプログラム。

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