JP2023001443A - 超音波診断装置、医用画像処理装置および医用画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】医用画像における生体構造の視認性を向上させること。
【解決手段】本実施形態に係る超音波診断装置は、超音波データから複数の段階的な解像度に対応する複数の低周波データおよび高周波データを生成する多重解像度分解部と、複数の高周波データから、複数の段階的な解像度のうち所定の解像度に亘って、負の高周波データを抽出する抽出部と、負の高周波データを所定の解像度に亘って解像度を合わせて加算した第１の加算データの解像度を、超音波データの縮小前の解像度と同一の解像度まで復元する多重解像度復元部と、復元された第１の加算データと超音波データとに基づいて合成画像を生成する合成部と、合成画像を表示する表示部と、を備える。
【選択図】図２

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、超音波診断装置、医用画像処理装置および医用画像処理プログラムに関する。

従来、超音波画像には、生体情報とともに多重、サイドローブなどの虚像（アーチファクト）が含まれることがある。この虚像は、生体構造・性状を診断する際の妨げとなる。このため、虚像の発生の抑制、虚像の表示の抑制が望まれている。従来、ダイナミックレンジ（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｇｅ）の操作、カラーマップ（ＣｏｌｏｒＭａｐ）の変更などによる表示の抑制が行われている。これは、多くの超音波データにおいて、虚像が生体情報とは異なる信号強度（多くは低い）を持つことを利用し、生体情報の信号強度と虚像の信号強度との差を強調して表示することにより、生体情報の視認性を改善するものである。

従来手法による虚像の抑制は表示設定の変更である。このため、取得された超音波データの特性に応じて、都度、適切に表示の設定をしなければ、虚像の抑制効果を適切に得ることが困難である。また、超音波データの特性によっては、生体情報の信号強度と虚像の信号強度との重なりが大きくなり、信号強度の差の強調による視認性改善が困難である。視認性改善の他の手法として、送信開口合成に関する技術を用いて、コントラストを改善する手法がある。

特開２０１９－１１８７１５号公報

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、医用画像における生体構造の視認性を向上させることにある。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

本実施形態に係る超音波診断装置は、多重解像度分解部と、抽出部と、多重解像度復元部と、表示部と、を備える。多重解像度分解部は、超音波データから、複数の段階的な解像度に対応する複数の低周波データおよび高周波データを生成する。抽出部は、前記複数の高周波データから、所定の解像度に亘って、負の高周波データを抽出する。多重解像度復元部は、前記負の高周波データを前記所定の解像度に亘って解像度を合わせて加算した第１の加算データの解像度を、前記超音波データの縮小前の解像度と同一の解像度まで復元する。合成部は、前記復元された第１の加算データと前記超音波データとに基づいて合成画像を生成する。表示部は、前記合成画像を表示する。

図１は、第１実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示す図。 図２は、第１実施形態に係り、多重解像度分解の一例を示す図。 図３は、第１実施形態に係り、複数の階層に応じた各種データの一例を示す図。 図４は、第１実施形態に係り、抽出機能により実行される処理について、高周波データを生成する多重解像度分解の一例であるラプラシアンピラミッド（ＬａｐｌａｃｉａｎＰｙｒａｍｉｄ）を用いた処置の一例を示す図。 図５は、第１実施形態に係り、第６の階層と第５の階層とにおいて、第５縮小データと第６縮小データとに基づいて、第５の負の高周波データを抽出する一例を示す図。 図６は、第１実施形態に係り、第５縮小データと拡大された第６縮小データとにより計算された第５高周波データから、第５の負の高周波データを抽出する一例を示す図。 図７は、第１実施形態に係り、復元機能による処理の一例を示す図。 図８は、第１実施形態に係り、図７に示す処理に関する画像の一例を示す図。 図９は、第１実施形態に係り、重み付与機能、合成機能および輝度補正機能に関する処理の一例を示す図。 図１０は、第１実施形態に係り、コントラスト改善処理の手順の一例を示すフローチャート。 図１１は、第１実施形態に係るコントラスト改善処理の使用の有無の比較の一例を示す図。 図１２は、第１実施形態に係り、コントラスト改善処理の効果の一例を示す図。 図１３は、第１実施形態の第１応用例に係り、階層に応じて負の高周波データに第２の重みが付与される一例を示す図。 図１４は、第１実施形態の第２応用例に係り、抽出機能により抽出された正の高周波データに基づいて、正の復元データが生成される処理の一例を示す図。 図１５は、第１実施形態の第２応用例に係り、重み付与機能、合成機能および輝度補正機能に関する処理の一例を示す図。 図１６は、第１実施形態の第３応用例に係り、階層に応じて負の高周波データに第４の重みが付与される一例を示す図。 図１７は、第２実施形態に係り医用画像処理装置の構成の一例を示す図。

以下、図面を参照しながら、本実施形態に関する超音波診断装置、医用画像処理装置および医用画像処理プログラムについて説明する。説明を具体的にするために、第１実施形態では、超音波診断装置を例にとり説明する。以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をおこなうものとして、重複する説明を適宜省略する。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１の構成例を示す図である。図１に示すように、超音波診断装置１は、超音波プローブ１１と、入力インタフェース１３と、ディスプレイ１５と、装置本体１９とを有する。

超音波プローブ１１は、複数の圧電振動子、圧電振動子の超音波放射面側に設けられる整合層、圧電振動子の背面側に設けられ、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有する。複数の圧電振動子各々は、後述する送受信回路２３から供給される駆動信号に応答して超音波を発生する。超音波プローブ１１は、装置本体７と着脱自在に接続される１次元アレイプローブである。複数の圧電振動子は、装置本体７における超音波送信回路７１から供給された駆動信号に基づいて、超音波を発生する。なお、超音波プローブ１１には、フリーズ操作など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１１から被検体Ｐに超音波が送信されると、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る。反射された超音波は、反射波信号（以下、エコー信号と呼ぶ）として超音波プローブ１１が有する複数の圧電振動子にて受信される。受信されたエコー信号の振幅は、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。なお、送信された超音波パルスが移動している血流や心臓壁などの表面で反射された場合のエコー信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する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１１は、被検体Ｐからのエコー信号を受信して電気信号に変換する。

入力インタフェース１３は、操作者からの各種指示・命令・情報・選択・設定を本超音波診断装置１に取り込む。入力インタフェース１３は、トラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、および表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチパネルディスプレイ等によって実現される。入力インタフェース１３は、操作者から受け取った入力操作を電気信号に変換する。なお、本明細書において入力インタフェース１３は、マウス、キーボードなどの物理的な操作部品を備えるものだけに限らない。例えば、本超音波診断装置１とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、受け取った電気信号を装置本体１９へ出力するような電気信号の処理回路も入力インタフェース１３の例に含まれる。入力インタフェース１３は、入力部に相当する。

ディスプレイ１５は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）、プラズマディスプレイ又は他の任意のディスプレイが、適宜、使用可能となっている。なお、ディスプレイ１５は、装置本体７に組み込まれてもよい。また、ディスプレイ１５は、デスクトップ型でもよいし、装置本体７と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。ディスプレイ１５は、表示部に相当する。

ディスプレイ１５は、後述する画像生成回路２９等により生成された各種画像を表示する。ディスプレイ１５は、各種画像の表示を実現する表示回路を有する。また、ディスプレイ１５は、操作者が各種設定要求を入力するためのグラフィカルユーザインタフェース（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：ＧＵＩ）を表示する。なお、複数のディスプレイが、本超音波診断装置１の装置本体１９に接続されてもよい。

装置本体１９は、送受信回路（送受信部）２３と、Ｂモードデータ生成回路（Ｂモードデータ生成部）２５と、ドプラデータ生成回路（ドプラデータ生成部）２７と、画像生成回路（画像生成部）２９と、通信インタフェース３１と、メモリ（記憶部）３３と、制御回路（制御部）３５と、処理回路（処理部）３７とを有する。

送受信回路２３は、パルス発生器、送信遅延回路、パルサ回路を有し、超音波プローブ１１における複数の圧電振動子各々に駆動信号を供給する。パルス発生器は、所定のレート周波数ｆｒ（Ｈｚ）（周期：１／ｆｒ秒）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、送信超音波をビーム状に収束し、かつ送信指向性を決定するために必要な遅延時間を、各レートパルスに与える。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１１の圧電振動子ごとに電圧パルスを駆動信号として印加する。これにより、超音波ビームが被検体Ｐに送信される。

送受信回路２３は、プリアンプ、アナログディジタル（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ ｄｉｇｉｔａｌ（以下、Ａ／Ｄと呼ぶ））変換器、受信遅延回路、加算器をさらに有する。送受信回路２３は、各圧電振動子によって発生された受信エコー信号に基づいて、受信信号を発生する。プリアンプは、超音波プローブ１１を介して取り込まれた被検体Ｐからのエコー信号をチャンネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、増幅された受信エコー信号をディジタル信号に変換する。受信遅延回路は、ディジタル信号に変換された受信エコー信号に、受信指向性を決定するために必要な遅延時間を与える。加算器は、遅延時間が与えられた複数のエコー信号を加算する。この加算により、送受信回路２３は、受信指向性に応じた方向からの反射成分を強調した受信信号を生成する。この送信指向性と受信指向性とにより
超音波送受信の総合的な指向性が決定される。この総合的な指向性により、超音波ビーム（いわゆる「超音波走査線」）が決まる。

Ｂモードデータ生成回路２５は、包絡線検波器、対数変換器を有し、受信信号に基づいてＢモードデータを生成する。包絡線検波器は、受信信号に対して包絡線検波を実行する。対数変換器は、包絡線検波された信号に対して対数変換を行い、包絡線検波された信号における弱い信号を相対的に強調する。Ｂモードデータ生成回路２５は、対数変換器により強調された信号に基づいて、各走査線における深さごとの信号値（Ｂモードデータと称される）を生成する。

ドプラデータ生成回路２７は、ミキサー、低域通過フィルタ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ：以下、ＬＰＦと呼ぶ）等を有し、受信信号に基づいてドプラデータを生成する。ミキサーは、送信超音波の周波数ｆ０を有する基準信号を受信信号に掛け合わせ、ドプラ偏移周波数ｆｄの成分の信号と、（２ｆ０＋ｆｄ）の周波数成分を有する信号とを生成する。ＬＰＦは、ミキサーから出力された信号のうち、高い周波数成分（２ｆ０＋ｆｄ）の信号を取り除く。これにより、ドプラデータ生成回路２７は、受信信号のうちドプラ偏移周波数ｆｄの成分を有するドプラデータを生成する。なお、ドプラデータ生成回路２７は、周波数解析を含むドプラ処理を実行することにより、血流の速度、分散、パワー等の動態情報（例えば、カラードプラ画像に関するデータ、パワードプラ画像に関するデータ）を、ドプラデータとして生成してもよい。

画像生成回路２９は、いずれも図示していないディジタルスキャンコンバータ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：以下、ＤＳＣと呼ぶ）、画像メモリ等を有する。ＤＳＣは、Ｂモードデータおよびドプラデータからなる超音波スキャンの走査線信号列を、ビデオフォーマットの走査線信号列に変換する（スキャンコンバート）。画像生成回路２９は、スキャンコンバートされたＢモードデータおよびドプラデータに対して種々のパラメータの文字情報、目盛等を合成し、超音波画像のデータを生成する。超音波画像のデータは表示用のデータである。超音波画像は医用画像の一例である。また、超音波画像のデータは、医用データの一例である。一方、Ｂモードデータ、ボリュームデータおよびドプラデータは、ローデータ（Ｒａｗ Ｄａｔａ：生データともいう）とも呼ばれる。以下、超音波画像およびローデータをまとめて、超音波データと呼ぶ。例えは、超音波データは、Ｂモード画像に関するデータと、Ｂモード画像に関するローデータと、パワードプラ画像に関するデータとのうち、少なくとも一つである。画像メモリは、フリーズ操作の入力直前の一連のフレームに対応する複数の超音波画像（以下、超音波動画像と呼ぶ）を保存する。画像メモリに記憶された複数の超音波画像は、シネ表示に用いられる。

通信インタフェース３１は、ネットワークを介して、医用画像保管装置などの外部装置と接続する。通信インタフェース３１は、画像生成回路２９、処理回路３７等から出力された各種データを、外部装置へ転送する。

メモリ３３は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、ＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどにより構成される。メモリ３３は、超音波送受信に関するプログラム、制御回路３５および処理回路３７で実行される各種処理に対応するプログラムなどを記憶する。メモリ３３は、ローデータ、超音波画像データ、処理回路３７により生成・処理された各種データ等を記憶する。

制御回路３５は、ハードウェア資源として、例えば、プロセッサとメモリを備える。制御回路３５は、本超音波診断装置１の中枢として機能する。具体的には、制御回路３５は、メモリ３３に記憶されている制御プログラムを読み出してメモリ上に展開し、展開された制御プログラムに従って超音波診断装置１の各種ユニットを制御する。

処理回路３７は、ハードウェア資源として、例えば、プロセッサとメモリを備える。具体的には、処理回路３７は、メモリ３３に記憶されているプログラムを読み出してメモリ上に展開し、展開されたプログラムに従って各種機能を実現する。処理回路３７は、多重解像度分解機能３７１と、抽出機能３７３と、多重解像度復元機能３７５と、重み付与機能３７７と、合成機能３７９と、輝度補正機能３８１とを有する。多重解像度分解機能３７１と、抽出機能３７３と、多重解像度復元機能３７５と、重み付与機能３７７と、合成機能３７９と、輝度補正機能３８１とを実現する処理回路３７は、多重解像度分解部と、抽出部と、多重解像度復元部と、重み付与部と、合成部と、輝度補正部とにそれぞれ対応する。

例えば、Ｂモードデータ生成回路２５によりＢモードに関するＢモード画像のローデータ（Ｂモードデータ）が取得されると、処理回路３７は、多重解像度分解機能３７１と、抽出機能３７３と、多重解像度復元機能３７５と、重み付与機能３７７と、合成機能３７９と、輝度補正機能３８１とによるコントラスト改善処理を実行する。Ｂモードデータは、表示画像としてのＢモード画像が生成される前、すなわちスキャンコンバート前のＢモードの画像である。コントラスト改善処理は、例えば、超音波データに対して多重解像度解析を実行することで、超音波データにおける生体の構造情報を取得し、空間的に生体構造を除く領域を虚像領域として、当該虚像領域における信号強度を抑制する処理である。以下、説明を具体的にするために、コントラスト改善処理は、超音波データとして、Ｂモードデータすなわちローデータを用いるものとして説明する。なお、コントラスト改善処理は、超音波データとして、スキャンコンバート後の各種超音波画像を用いてもよい。

処理回路３７は、多重解像度分解機能３７１により、超音波データから、複数の段階的な解像度に対応する複数の低周波データおよび複数の高周波データを生成する。複数の段階的な解像度は、複数の階層に対応する。以下、図２および図４を用いて多重解像度分解機能３７１により実行される多重解像度分解について説明する。

図２は、低周波データを生成する多重解像度分解の一例であるガウシアンピラミッド（ＧａｕｓｓｉａｎＰｙｒａｍｉｄ）による処理を示す図である。図２に示す元画像ＯＩは、Ｂモード画像のローデータに対応する。例えば、元画像における縦の画素数と横の画素数とが所定の画素数より大きい場合、多重解像度分解機能３７１は、元画像ＯＩに対してリサイズ処理ＲＳを実行して、リサイズ画像ＲＩを生成する。リサイズ画像ＲＩにおける縦の画素数×横の画素数は、例えば、５１２×２５６である。なお、元画像における縦の画素数と横の画素数とが所定の画素数に等しい場合、リサイズ処理ＲＳは不要となる。

図２における複数の階層ＰＲは、リサイズ画像ＲＩの画像サイズより小さい複数の画像サイズの６つの階層、すなわち元画像ＯＩより低解像度であって、解像度が異なる６つの階層である。複数の階層の数は、予め設定される。なお、複数の階層の数は、入力インタフェース１３を介して、ユーザにより設定されてもよい。また、複数の階層の数は、入力インタフェース１３を介して、調整、変更などにより適宜、ユーザにより入力されてもよい。

多重解像度分解機能３７１は、リサイズ画像ＲＩに対して第１のガウス縮小ＧＳＤ１を実行し、縦の画素数および横の画素数が半分となる２５６×１２８の画像サイズの第１縮小データＲＤ１を生成する。ここで、ガウス縮小とは、ガウシアンフィルタを用いた画像縮小処理を意味する。第１縮小データＲＤ１のサイズは、リサイズ画像ＲＩの１／４であって、リサイズ画像ＲＩを低分解能に縮小した第１の階層に属する。

多重解像度分解機能３７１は、第１縮小データＲＤ１に対して第２のガウス縮小ＧＳＤ２を実行し、縦の画素数および横の画素数が半分となる１２８×６４の画像サイズの第２縮小データＲＤ２を生成する。第２縮小データＲＤ２のサイズは、第１縮小データＲＤ１の１／４である。第２縮小データＲＤ２は、第１縮小データＲＤ１を低分解能に縮小した第２の階層に属する。

多重解像度分解機能３７１は、第２縮小データＲＤ２に対して第３のガウス縮小ＧＳＤ３を実行し、縦の画素数および横の画素数が半分となる６４×３２の画像サイズの第３縮小データＲＤ３を生成する。第３縮小データＲＤ３のサイズは、第２縮小データＲＤ２の１／４である。第３縮小データＲＤ３は、第２縮小データＲＤ２を低分解能に縮小した第３の階層に属する。

多重解像度分解機能３７１は、第３縮小データＲＤ３に対して第４のガウス縮小ＧＳＤ４を実行し、縦の画素数および横の画素数が半分となる３２×１６の画像サイズの第４縮小データＲＤ４を生成する。第４縮小データＲＤ４のサイズは、第３縮小データＲＤ３の１／４である。第４縮小データＲＤ４は、第３縮小データＲＤ３を低分解能に縮小した第４の階層に属する。

多重解像度分解機能３７１は、第４縮小データＲＤ４に対して第５のガウス縮小ＧＳＤ５を実行し、縦の画素数および横の画素数が半分となる１６×８の画像サイズの第５縮小データＲＤ５を生成する。第５縮小データＲＤ５のサイズは、第４縮小データＲＤ４の１／４である。第５縮小データＲＤ５は、第４縮小データＲＤ４を低分解能に縮小した第５の階層に属する。

多重解像度分解機能３７１は、第５縮小データＲＤ５に対して第６のガウス縮小ＧＳＤ６を実行し、縦の画素数および横の画素数が半分となる８×４の画像サイズの第６縮小データＲＤ６を生成する。第６縮小データＲＤ６のサイズは、第５縮小データＲＤ５の１／４である。第６縮小データＲＤ６は、第５縮小データＲＤ５を低分解能に縮小した第６の階層に属する。

図３は、元画像ＯＩと、第１縮小データＲＤ１と、第２縮小データＲＤ２と、第３縮小データＲＤ３と、第４縮小データＲＤ４と、第５縮小データＲＤ５と、第６縮小データＲＤ６と、の一例を示す図である。図３に示すように、階層に応じて、縮小データは低解像となる。

図４は、高周波データを生成する多重解像度分解の一例であるラプラシアンピラミッド（ＬａｐｌａｃｉａｎＰｙｒａｍｉｄ）を用いた処置を説明する。図４は、多重解像度分解機能３７１により実行される処理の一例を示す図である。図４における、ラプラシアンピラミッドを用いた処理は、多重解像度分解における各階層の高周波データを得るための一例であり、上記処理に限定されない。例えば、他の手法を用いて多重解像度分解した際に得られる高周波データを用いても良い。

図４において、隣接する２つの階層として、第６の階層と第５の階層とに着目すると、複数の段階的な階層ＰＲのうち隣接する２つの階層において高階層に属する縮小データ（以下、高層データと呼ぶ）は、第５縮小データＲＤ５に対応し、複数の段階的な階層ＰＲのうち隣接する２つの階層において低階層に属する縮小データ（以下、低層データと呼ぶ）は第６縮小データＲＤ６に対応する。このとき、多重解像度分解機能３７１は、第６縮小データＲＤ６に対して、第６のガウス縮小ＧＳＤ６の逆処理に対応する第６のガウス拡大ＧＳＥ６を実行し、第６縮小データＲＤ６を第５の階層に対応する画像サイズ（１６×８）に拡大する。ここで、ガウス拡大とは、ガウシアンフィルタを用いた画像拡大処理を意味する。第６縮小データＲＤ６を拡大したデータは拡大データに対応する。多重解像度分解機能３７１は、第５縮小データＲＤ５から、拡大された第６縮小データ（拡大データ）を差分すること（ＳＵ５）により、画像サイズが１６×８の第５高周波データＤＤ５を生成する。

図４において、隣接する２つの階層として、第５の階層と第４の階層とに着目すると、高層データは、第４縮小データＲＤ４に対応し、低層データは第５縮小データＲＤ５に対応する。このとき、多重解像度分解機能３７１は、第５縮小データＲＤ５に対して、第５のガウス縮小ＧＳＤ５の逆処理に対応する第５のガウス拡大ＧＳＥ５を実行し、第５縮小データＲＤ５を第４の階層に対応する画像サイズ（３２×１６）に拡大する。第５縮小データＲＤ５を拡大したデータは拡大データに対応する。多重解像度分解機能３７１は、第４縮小データＲＤ４から、拡大された第５縮小データ（拡大データ）を差分すること（ＳＵ４）により、画像サイズが３２×１６の第４高周波データＤＤ４を生成する。

図４において、隣接する２つの階層として、第４の階層と第３の階層とに着目すると、高層データは、第３縮小データＲＤ３に対応し、低層データは第４縮小データＲＤ４に対応する。このとき、多重解像度分解機能３７１は、第４縮小データＲＤ４に対して、第４のガウス縮小ＧＳＤ４の逆処理に対応する第４のガウス拡大ＧＳＥ４を実行し、第４縮小データＲＤ４を第３の階層に対応する画像サイズ（６４×３２）に拡大する。第４縮小データＲＤ４を拡大したデータは拡大データに対応する。多重解像度分解機能３７１は、第３縮小データＲＤ３から、拡大された第４縮小データ（拡大データ）を差分すること（ＳＵ３）により、画像サイズが６４×３２の第３高周波データＤＤ３を生成する。

図２および図４における多重解像度分解は、一例であって、多重解像度分解機能３７１による処理は、上記処理に限定されない。例えば、他の手法や画素数に基づいて、多重解像度分解が実行されてもよい。多重解像度分解機能３７１は、生成された複数の低周波データおよび複数の高周波データをメモリ３３に記憶させる。

処理回路３７は、抽出機能３７３により、高周波データから、所定の解像度に亘って、換言すれば最低解像度の階層から所定の階層に亘って、負のエッジとも称される負の高周波データを抽出する。負の高周波データは、高周波データにおいて、負の輝度値（負値）を有するデータに相当する。例えば、抽出機能３７３は、高周波データにおける正の輝度値を０に置換することで、高周波データから負の高周波データを抽出する。

具体的には、抽出機能３７３は、図４に示すように、第５の階層から第３の階層に亘って、高周波データから負の高周波データを構造情報として抽出する。高周波データは、超音波データにおける構造を示すデータに相当する。このため、抽出機能３７３は、構造情報抽出機能と称されてもよい。このとき、構造情報抽出機能を実現する処理回路３７は、構造情報抽出部に相当する。負の高周波データは、構造のうち、相対的に低輝度値を示す構造データに相当する。さらに、低階層の負の高周波データは、その解像度に低さから、超音波データの相対的な低輝度領域を示すデータに相当する。

図５は、第６の階層と第５の階層とにおいて、第５縮小データＲＤ５と拡大された第６縮小データＥＲＤ６とに基づいて、第５の負の高周波データＮＤ５を抽出する一例を示す図である。図６は、第５縮小データＲＤ５と拡大された第６縮小データＥＲＤ６とにより計算された第５高周波データＤＤ５から、第５の負の高周波データＮＤ５を抽出する一例を示す図である。図４乃至図６に示すように、抽出機能３７３は、第５高周波データＤＤ５から第５の負の高周波データＮＤ５を抽出する。同様に、抽出機能３７３は、第４高周波データＤＤ４から第４の負の高周波データＮＤ４を抽出し、第３高周波データＤＤ３から第３の負の高周波データＮＤ３を抽出する。

処理回路３７は、多重解像度復元機能３７５により、所定の解像度に亘って解像度を合わせて、複数の負の高周波データを加算し、第１の加算データを生成する。すなわち、多重解像度復元機能３７５は、所定の階層に亘って解像度を合わせて、複数の負の高周波データを加算し、第１の加算データを生成する。次いで、多重解像度復元機能３７５は、第１の加算データの解像度を、超音波データの縮小前の解像度と同一の解像度まで多重解像度復元する。以下、多重解像度復元機能３７５による処理を、図７および図８を用いて説明する。

図７は、多重解像度復元機能３７５による処理の一例を示す図である。図８は、図７に示す処理に関する画像の一例を示す図である。図７において、所定の階層は、第３の階層に対応する。図７に示すように、多重解像度復元機能３７５は、第５のガウス拡大ＧＳＥ５により拡大した第５の負の高周波データＮＤ５と第４の負の高周波データＮＤ４とを加算する。次いで、多重解像度復元機能３７５は、当該加算された負の高周波データを、第４のガウス拡大ＧＳＥ４により拡大し、拡大された負の高周波データを第３の負の高周波データＮＤ３と加算する。これらにより、多重解像度復元機能３７５は、図８に示すように、第３の負の高周波データＮＤ３と第４の負の高周波データＮＤ４と第５の負の高周波データＮＤ５とに基づいて、第１の加算データＡＤ１を生成する。

多重解像度復元機能３７５は、図７および図８に示すように、第１の加算データＡＤ１の解像度を、超音波データ（元画像ＯＩ）の縮小前の解像度と同一の解像度まで、複数のガウス拡大ＡＧＳＥにより復元する。超音波データ（元画像ＯＩ）の縮小前の解像度とは、図２におけるリサイズ画像ＲＩにおけるサイズ（５１２×２５６）に相当する。ガウシアンピラミッドによる復元に対応する複数のガウス拡大ＡＧＳＥは、第３のガウス縮小ＧＳＤ３の逆処理に対応する第３のガウス拡大と、第２のガウス縮小ＧＳＤ２の逆処理に対応する第２のガウス拡大と、第１のガウス縮小ＧＳＤ１の逆処理に対応する第１のガウス拡大とを合わせたガウス拡大に相当する。

具体的には、多重解像度復元機能３７５は、第１の加算データＡＤ１に対して、第３のガウス拡大と第２のガウス拡大と第１のガウス拡大とを順次実行することで、図８に示す負の復元データＮＲＤを生成する。復元データＮＲＤは、抽出機能３７３にて抽出した負の高周波データＮＤ５、ＮＤ４、ＮＤ３の情報を反映した高解像データであり、前述の通り、ＮＤ５、ＮＤ４、ＮＤ３は、低階層の負の高周波データであり、超音波データ中の相対的な低輝度領域を示す情報を保持する。つまり、復元データＮＲＤは、超音波データ中の相対的な低輝度領域を示す高解像データである。

処理回路３７は、重み付与機能３７７により、元画像ＯＩにおける生体の構造のコントラストに応じて、復元された第１の加算データ（負の復元データＮＲＤ）に第１の重みを付与する。第１の重みは、例えば、正の値として設定される。第１の重みは、入力インタフェース１３を介したユーザの指示により適宜、入力、設定、調整可能である。第１の重みは、例えば、低輝度が期待される心腔内の領域を合成画像上で強調する場合に、大きな値として設定される。

処理回路３７は、合成機能３７９により、復元された第１の加算データ（負の復元データＮＲＤ）と超音波データとに基づいて合成画像を生成する。具体的には、合成機能３７９は、第１の重みが付与された、復元後の第１の加算データと超音波データとを合成し、合成画像を生成する。前述の通り、復元された第１の加算データ（負の復元データＮＲＤ）は、超音波データ中の相対的な低輝度領域を示すデータであり、第１の重みを付与した後、超音波データと合成することにより、超音波データ中の低輝度領域、例えば、低輝度が期待される心腔内の領域など、を合成画像上でより低輝度に抑制することが可能となり、超音波データ中の低輝度領域と高輝度領域とのコントラストを強調することが可能となる。

処理回路３７は、輝度補正機能３８１により、合成画像の輝度を補正する。具体的には、輝度補正機能３８１は、超音波データ（元画像ＯＩ）に関する第１の平均輝度値と、合成画像における第２の平均輝度値とに基づいて、合成画像の輝度を補正する。より詳細には、輝度補正機能３８１は、第２の平均輝度値を第１の平均輝度値に近づけるように、合成画像の輝度値を補正する。

以下、重み付与機能３７７、合成機能３７９および輝度補正機能３８１に関する処理について、図９を用いて説明する。図９は、重み付与機能３７７、合成機能３７９および輝度補正機能３８１に関する処理の一例を示す図である。図９に示すように、重み付与機能３７７は、負の復元データＮＲＤに対して第１の重みＷ１を付与する。合成機能３７９は、第１の重みＷ１が付与された負の復元データに対して、リサイズ処理ＲＳを実行する。当該リサイズ処理により、第１の重みＷ１が付与された負の復元データの画像サイズは、元画像ＯＩの画像サイズと同一となる。合成機能３７９は、リサイズされた負の復元データと元画像ＯＩとを合成し、合成画像ＣＩを生成する。輝度補正機能３８１は、合成画像ＣＩに対して輝度補正を実行する。輝度補正が実行された合成画像ＣＩは、ディスプレイ１５に表示される。

制御回路３５および処理回路３７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（Ｃｏｍｌｅｘ 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、メモリ３３保存されたプログラムを読み出して実行することで、各種機能を実現する。なお、メモリ３３に各種プログラムを保存する代わりに、制御回路３５または処理回路３７におけるプロセッサの回路内に、各種プログラムを直接組み込むように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各種プログラムを読み出して実行することで、各種機能を実現する。なお、処理回路３７により実行される機能は、制御回路３５に搭載されてもよい。また、制御回路３５により実行される機能は、処理回路３７に搭載されてもよい。

以上、本実施形態における構成について説明した。以下、コントラスト改善処理の手順について、図１０を用いて説明する。図１０は、コントラスト改善処理の手順の一例を示すフローチャートである。説明を具体的にするために、コントラスト改善処理に入力される超音波データは、Ｂモード画像であるものとする。

（コントラスト改善処理）
（ステップＳ１０１）
被検体Ｐに対する超音波の送受信により、超音波データとしてＢモードデータが生成される。Ｂモードデータなどのローデータは、図２などに示す元画像ＯＩとして用いられる。

（ステップＳ１０２）
多重解像度分解機能３７１は、元画像ＯＩに対して多重解像度解析を実行する。これにより、多重解像度分解機能３７１は、超音波データから、複数の段階的な解像度（複数の階層）に対応する複数の低周波データおよび複数の高周波データを生成する。

（ステップＳ１０３）
抽出機能３７３は、所定の解像度までの複数の高周波データ各々から、負の高周波データを抽出する。

（ステップＳ１０４）
多重解像度復元機能３７５は、所定の解像度に亘って解像度を合わせて、複数の負の高周波データを加算して第１の加算データＡＤ１を生成する。多重解像度復元機能３７５は、第１の加算データＡＤ１の解像度を、超音波データ（元画像ＯＩ）の縮小前の解像度と同一の解像度まで復元する。これにより、多重解像度復元機能３７５は、負の復元データＮＲＤを生成する。

（ステップＳ１０５）
重み付与機能３７７は、元画像ＯＩにおける生体の構造のコントラストに応じて、負の復元データＮＲＤに第１の重みＷ１を付与する。なお、第１の重みＷ１は、ディスプレイ１５に表示された合成画像ＣＩに対するユーザの指示により適宜変更可能である。

（ステップＳ１０６）
合成機能３７９は、第１の重みＷ１が付与された負の復元データと超音波データとを合成して、合成画像ＣＩを生成する。これにより、合成画像ＣＩにおける心腔などの非構造部分におけるアーチファクトは低減される。

（ステップＳ１０７）
輝度補正機能３８１は、合成画像ＣＩの輝度を補正する。画像生成回路２９は、輝度が補正された合成画像ＣＩに対してスキャンコンバートを実行する。ディスプレイ１５は、スキャンコンバートされた合成画像ＣＩを表示する。なお、元画像ＯＩとしてＢモード画像が用いられる場合、本ステップにおけるスキャンコンバートは不要となる。

以上に述べた第１実施形態に係る超音波診断装置１によれば、超音波データから、複数の段階的な解像度に対応する複数の低周波データおよび複数の高周波データを生成し、複数の高周波データから、所定の解像度に亘って、負の高周波データを抽出し、負の高周波データを所定の解像度に亘って解像度を合わせて加算した第１の加算データの解像度を、超音波データの縮小前の解像度と同一の解像度まで復元し、復元された第１の加算データと超音波データとに基づいて合成画像ＣＩを生成し、合成画像ＣＩを表示する。

すなわち、本超音波診断装置１によれば、多重解像度分解により得られる低解像度データから、負のエッジとなる負の高周波データを選択的に抽出し、多重解像度復元、重み付け、超音波データへの合成を行うことで、超音波画像における生体の大まかな構造のうち、例えば心腔などの相対的に低輝度な領域を選択的に輝度補正することができる。図１１は、本超音波診断装置１におけるコントラスト改善処理の使用の有無の比較の一例を示す図である。図１１における点線の枠内は、心腔領域であり、実線の枠内は、観察対象である心筋領域（生体構造）を示している。心腔領域では、低輝度が期待される。図１１のＮＣＰに示すようにコントラスト改善処理がなされていない場合、心腔領域内には、アーチファクトが現れている。一方、図１１のＥＣＰに示すようにコントラスト改善処理がなされている場合、心腔領域内は低輝度となり、アーチファクトが抑制されている。図１１に示すように、本超音波診断装置１によれば、空間的に生体構造以外の領域（例えば心腔領域）における虚像の信号強度を抑制することができ、超音波データにおける生体情報と虚像の信号強度差が広がり、超音波画像において生体情報の視認性を改善することができる。

図１２は、コントラスト改善処理の効果の一例を示す図である。図１２に示すＢモードのローデータＲＤにおいて、心臓の中隔領域ＳＲは点線の枠で示し、心臓の心壁領域ＷＲは長破線の枠で示し、心臓の心腔領域ＣＲは実線の枠で示しされている。ローデータＲＤにおいて、コントラスト改善処理への入力前の輝度値のヒストグラムＩＨは、中隔領域ＳＲにおける輝度値のヒストグラムＳＲＩＨと、心壁領域ＷＲにおける輝度値のヒストグラムＷＲＩＨと、心腔領域ＣＲにおける輝度値のヒストグラムＣＲＩＨとを示している。ローデータＲＤにおいて、コントラスト改善処理からの出力後の輝度値のヒストグラムＯＨは、中隔領域ＳＲにおける輝度値のヒストグラムＳＲＯＨと、心壁領域ＷＲにおける輝度値のヒストグラムＷＲＯＨと、心腔領域ＣＲにおける輝度値のヒストグラムＣＲＯＨとを示している。ヒストグラムＳＲＩＨと、ヒストグラムＳＲＯＨと、ヒストグラムＷＲＩＨと、ヒストグラムＷＲＯＨとは、生体情報を示している。また、ヒストグラムＣＲＩＨと、ヒストグラムＣＲＯＨとは、心腔領域におけるアーチファクトを示している。

図１２におけるヒストグラムＩＨとヒストグラムＯＨとに示すように、ヒストグラムＷＲＯＨにおける輝度値の頻度のピーク値と、ヒストグラムＳＲＯＨにおける輝度値の頻度のピーク値との差ＤＯＨは、ヒストグラムＷＲＩＨにおける輝度値の頻度のピーク値と、ヒストグラムＳＲＩＨにおける輝度値の頻度のピーク値との差ＤＩＨより、離れている。すなわち、ヒストグラムＳＲＯＨにおける輝度値の頻度のピーク値は、ヒストグラムＳＲＩＨにおける輝度値の頻度のピーク値から輝度値が減少している。図１２におけるヒストグラムＩＨおよびヒストグラムＯＨに示すように、コントラスト改善処理は、生体構造の輝度を維持したまま、心腔領域においてアーチファクトなどの輝度を低減する。すなわち、このピーク値の減少ＳＡにより、図１２に示すように、生体情報（ヒストグラムＳＲＯＨおよびヒストグラムＷＲＩＨ）に対するアーチファクト（ヒストグラムＣＲＯＨ）の比が改善されることとなる。

これらのことから、本超音波診断装置１によれば、心腔領域ＣＲに対する中隔領域ＳＲと心壁領域ＷＲとの視認性を向上させることができる。すなわち、本超音波診断装置１によれば、超音波データの空間情報を用いてコントラスト改善処理が実行されるため、信号強度情報のみで生体情報と虚像との分離が困難であるような超音波データの生体情報の視認性を改善することが可能となる。

また、本超音波診断装置１によれば、リアルタイムで取得された超音波データに対してコントラスト改善処理を実行することができるため、当該超音波データの特性に応じたコントラスト改善処理が実行されることとなる。このため、本超音波診断装置１によれば、超音波データの取得ごとに超音波画像の表示設定を行う必要がなく、超音波画像における生体情報の視認性を向上させた超音波画像を表示することができるため、診断のスループットの向上、操作性の向上および診断効率を向上させることができる。

また、本超音波診断装置１によれば、復元された第１の加算データＮＲＤに対して、構造のコントラストに応じて第１の重みＷ１を付与し、第１の重みＷ１が付与された第１の加算データと超音波データとを合成し、合成画像ＣＩを生成する。このとき、第１の重みＷ１は、入力インタフェース１３を介したユーザの指示により適宜調整可能である。これにより、本超音波診断装置１によれば、ユーザの所望またはデフォルトの設定に応じて、コントラスト改善処理によるアーチファクトの低減の程度を適切に設定して、合成画像ＣＩをディスプレイ１５に表示することができる。

また、本超音波診断装置１によれば、超音波データに関する第１の平均輝度値と、合成画像ＣＩにおける第２の平均輝度値とに基づいて、合成画像ＣＩの輝度を補正し、輝度が補正された合成画像ＣＩを表示する。これにより、本超音波診断装置１によれば、アーチファクトの低減により合成画像ＣＩが暗くなることを低減でき、超音波画像における生体情報の視認性を向上させた超音波画像を表示することができる。

（第１応用例）
第１応用例は、複数の階層に応じて、負の高周波データに対して重み（以下、第２の重みと呼ぶ）を付与することにある。例えば、所定の解像度が最大解像度である場合、抽出機能３７３は、多重解像度解析に関する全ての段階的な解像度の高周波データに基づいて、複数の解像度に対応する複数の負の高周波データを生成する。多重解像度復元機能３７５は、第２の重みが付与された負の高周波データを、所定の解像度に亘って解像度を合わせて加算して、第１の加算データを生成する。複数の高周波データと複数の負の高周波データとの生成に関する技術的思想は、第１実施形態と同様なため、詳細な説明は省略する。以下、説明を具体的にするために、所定の解像度は、第０の階層に対応する最大解像度であって、最低解像度に対応する階層は、第５の階層であるものとする。

図１３は、解像度に応じて負の高周波データに第２の重みが付与される一例を示す図である。図１３に示すように、第０の階層から第５の階層に亘って、複数の負の高周波データ（ＮＤ０～ＮＤ５）が抽出される。図１３における複数の第２の重み（０Ｗ２～５Ｗ２）は、解像度に対応する階層ごとに異なる。

重み付与機能３７７は、負の高周波データが属する階層に応じて、第２の重み（０Ｗ２～５Ｗ２）を、負の高周波データ（ＮＤ０～ＮＤ５）に付与する。階層に応じた第２の重み（０Ｗ２～５Ｗ２）、すなわち複数の階層にそれぞれ対応する複数の第２の重み（０Ｗ２～５Ｗ２）は、例えば、０以上の正の値であって、予めメモリ３３に記憶される。なお、複数の第２の重み（０Ｗ２～５Ｗ２）は、入力インタフェース１３を介したユーザの指示により、適宜設定、変更、調整可能である。

多重解像度復元機能３７５は、複数の第２の重み（０Ｗ２～５Ｗ２）がそれぞれ付与された複数の負の高周波データを、最低解像度から所定の解像度に亘って解像度を合わせて順次加算して、第１の加算データＡＤ１を生成する。具体的には、多重解像度復元機能３７５は、第５の階層における第２の重み５Ｗ２が付与された第５の負の高周波データＮＤ５を、第５のガウス拡大ＧＳＥ５により拡大する。多重解像度復元機能３７５は、第５のガウス拡大ＧＳＥ５により拡大された負の高周波データと、第４の階層における第２の重み４Ｗ２が付与された第４の負の高周波データＮＤ４とを、第４の階層において加算する。

多重解像度復元機能３７５は、第４の階層における加算後の負の高周波データを第４のガウス拡大ＧＳＥ４により拡大し、拡大された負の高周波データと、第３の階層における第２の重み３Ｗ２が付与された第３の負の高周波データＮＤ３とを、第３の階層において加算する。多重解像度復元機能３７５は、第３の階層における加算後の負の高周波データを第３のガウス拡大ＧＳＥ３により拡大し、拡大された負の高周波データと、第２の階層における第２の重み２Ｗ２が付与された第２の負の高周波データＮＤ２とを、第２の階層において加算する。多重解像度復元機能３７５は、第２の階層における加算後の負の高周波データを第２のガウス拡大ＧＳＥ２により拡大し、拡大された負の高周波データと、第１の階層における第２の重み１Ｗ２が付与された第１の負の高周波データＮＤ１とを、第１の階層において加算する。多重解像度復元機能３７５は、第１の階層における加算後の負の高周波データを第１のガウス拡大ＧＳＥ１により拡大し、拡大された負の高周波データと、第０の階層における第２の重み０Ｗ２が付与された第０の負の高周波データＮＤ０とを、第０の階層において加算する。

これらにより、多重解像度復元機能３７５は、図１３に示すように、複数の負の高周波データ（ＮＤ０～ＮＤ５）と複数の第２の重み（０Ｗ２～５Ｗ２）とに基づいて、第１の加算データＡＤ１を生成する。図１２に示すように、本応用例における第１の加算データＡＤ１は、図６に示す負の復元データＮＲＤに相当する。

なお、例えば、第０の階層における第２の重み０Ｗ２と、第１の階層における第２の重み１Ｗ２と、第２の階層における第２の重み２Ｗ２とが、０の重みであって、第３の階層における第２の重み３Ｗ２と、第４の階層における第２の重み４Ｗ２と、第５の階層における第２の重み５Ｗ２とが、１である場合、本応用例は、第１実施形態と同様となる。すなわち、本応用例は、階層に応じて第２の重みを負の高周波データに付与することで、第１の加算データＡＤ１に寄与する負の高周波データを適宜調整することが可能となる。

以上に述べた第１実施形態の第１応用例に係る超音波診断装置１によれば、負の高周波データが属する階層に応じた第２の重みＷ２を負の高周波データに付与し、第２の重みＷ２が付与された負の高周波データを、所定の解像度に亘って解像度を合わせて加算して、第１の加算データＡＤ１を生成する。このとき、第２の重みＷ２は、入力インタフェース１３を介したユーザの指示により適宜調整可能である。これにより、本超音波診断装置１によれば、複数の階層に応じて第２の重みＷ２を各々設定し、合成画像ＣＩにおけるコントラストの調整の幅を拡張することができる。これらのことから、本超音波診断装置１によれば、ユーザの所望またはデフォルトの設定に応じて、コントラスト改善処理によるアーチファクトの低減の程度を、より適切に設定して、合成画像ＣＩをディスプレイ１５に表示することができる。以上のことから、本超音波診断装置１によれば、生体情報に関する視認性をさらに向上させることができる。他の効果については、第１実施形態と同様なため、説明は省略する。

（第２応用例）
第２応用例は、所定の解像度に亘って正の高周波データを抽出し、抽出された正の高周波データと負の高周波データと超音波データとに基づいて、合成画像ＣＩを生成することにある。第５の正の高周波データＰＤ５は、例えば、図６に示すデータに相当する。以下、説明を具体的にするために、所定の階層は、第１実施形態と同様に、第３の階層であるものとする。

図１４は、抽出機能３７３により抽出された正の高周波データに基づいて、正の復元データが生成される処理の一例を示す図である。図１４に示すように、抽出機能３７３は、高周波データから、最低解像度から所定の解像度に亘って、正のエッジとも称される正の高周波データを抽出する。正の高周波データは、高周波データにおいて、図６に示すように、正の輝度値（正値）を有するデータに相当する。例えば、抽出機能３７３は、高周波データにおける負の輝度値を０に置換することで、高周波データから正の高周波データを抽出する。図１４に示すように、抽出機能３７３は、第５高周波データＤＤ５から第５の正の高周波データＰＤ５を抽出し、第４高周波データＤＤ４から第４の正の高周波データＰＤ４を抽出し、第３高周波データＤＤ３から第３の正の高周波データＰＤ３を抽出する。

多重解像度復元機能３７５は、所定の解像度に亘って解像度を合わせて、複数の正の高周波データを加算し、第２の加算データＡＤ２を生成する。次いで、多重解像度復元機能３７５は、第２の加算データＡＤ２の解像度を、超音波データの縮小前の解像度と同一の解像度まで復元する。図１４に示すように、多重解像度復元機能３７５は、第５のガウス拡大ＧＳＥ５により拡大した第５の正の高周波データＰＤ５と第４の正の高周波データＰＤ４とを加算する。次いで、多重解像度復元機能３７５は、当該加算された正の高周波データを、第４のガウス拡大ＧＳＥ４により拡大し、拡大された正の高周波データを第３の正の高周波データＰＤ３と加算する。これらにより、多重解像度復元機能３７５は、図１４に示すように、第３の正の高周波データＰＤ３と第４の正の高周波データＰＤ４と第５の正の高周波データＰＤ５とに基づいて、第２の加算データＡＤ２を生成する。

多重解像度復元機能３７５は、図１４に示すように、第２の加算データＡＤ１の解像度を、超音波データ（元画像ＯＩ）の縮小前の解像度と同一の解像度まで、複数のガウス拡大ＡＧＳＥにより復元する。超音波データ（元画像ＯＩ）の縮小前の解像度とは、図２におけるリサイズ画像ＲＩにおける解像度（５１２×２５６）に相当する。ガウシアンピラミッドによる復元に対応する複数のガウス拡大ＡＧＳＥは、第３のガウス拡大ＧＳＥ３と、第２のガウス拡大ＧＳＥ２と、第１のガウス拡大ＧＳＥ１とを合わせたガウス拡大に相当する。具体的には、多重解像度復元機能３７５は、第２の加算データＡＤ２に対して、第３のガウス拡大と第２のガウス拡大と第１のガウス拡大とを順次実行することで、図１４に示す正の復元データＰＲＤを生成する。

重み付与機能３７７は、元画像ＯＩにおける生体の構造のコントラストに応じて、復元された第２の加算データ（正の復元データＰＲＤ）に第３の重みを付与する。第３の重みは、例えば、負の値として設定される。第３の重みは、入力インタフェース１３を介したユーザの指示により適宜、入力、設定、調整可能である。

合成機能３７９は、負の復元データＮＲＤと正の復元データＰＲＤと超音波データとに基づいて合成画像ＣＩを生成する。具体的には、合成機能３７９は、第１の重みが付与され復元された第１の加算データＮＲＤと、第２の重みが付与され復元された第２の加算データＰＲＤと、超音波データとを合成し、合成画像ＣＩを生成する。

輝度補正機能３８１は、超音波データ（元画像ＯＩ）に関する第１の平均輝度値と、合成画像ＣＩにおける第２の平均輝度値とに基づいて、第２の平均輝度値を第１の平均輝度値に近づけるように、合成画像ＣＩの輝度値を補正する。画像生成回路２９は、輝度が補正された合成画像ＣＩに対してスキャンコンバートを実行する。ディスプレイ１５は、スキャンコンバートされた合成画像ＣＩを表示する。

以下、重み付与機能３７７、合成機能３７９および輝度補正機能３８１に関する処理について、図１５を用いて説明する。図１５は、重み付与機能３７７、合成機能３７９および輝度補正機能３８１に関する処理の一例を示す図である。図１５に示すように、重み付与機能３７７は、負の復元データＮＲＤに対して第１の重みＷ１を付与し、正の復元データＰＲＤに対して第３の重みＷ３を付与する。合成機能３７９は、第１の重みＷ１が付与された負の復元データと、第３の重みＷ３が付与された正の復元データとに対して、リサイズ処理ＲＳをそれぞれ実行する。当該リサイズ処理により、第１の重みＷ１が付与された負の復元データの画像サイズと、第３の重みＷ３が付与された負の復元データの画像サイズとは、元画像ＯＩの画像サイズと同一となる。合成機能３７９は、リサイズされた負の復元データと、リサイズされた正の復元データと、元画像ＯＩとを合成し、合成画像ＣＩを生成する。輝度補正機能３８１は、合成画像ＣＩに対して輝度補正を実行する。輝度補正が実行された合成画像ＣＩは、ディスプレイ１５に表示される。

以上に述べた第１実施形態の第２応用例に係る超音波診断装置１によれば、複数の段階的な解像度の高周波データから、複数の段階的な解像度のうち所定の解像度に亘って正の高周波データを抽出し、抽出された正の高周波データを所定の解像度に亘って解像度を合わせて加算した第２の加算データＡＤ２の解像度を、超音波データの縮小前の解像度と同一の解像度まで復元し、復元された第２の加算データＰＲＤに対して、構造のコントラストに応じて第３の重みＷ３を付与し、第１の重みＷ１が付与された第１の加算データＮＲＤと第３の重みＷ３が付与された第２の加算データＲＰＤと超音波データとを合成し、合成画像ＣＩを生成する。このとき、第３の重みＷ３は、入力インタフェース１３を介したユーザの指示により適宜調整可能である。

これにより、本超音波診断装置１によれば、ユーザの所望またはデフォルトの設定に応じて、コントラスト改善処理による生体情報の輝度を適切に設定することができる。これらにより、本超音波診断装置１によれば、合成画像ＣＩにおける生体情報と、心腔などの非生体情報とのコントラストを適切に設定でき、合成画像ＣＩにおける生体情報に関する視認性をさらに向上させることができる。また、第３の重みＷ３を適切に調整することで、合成画像ＣＩにおける生体情報を強調することができる。

また、本超音波診断装置１によれば、非生体情報を示す領域における輝度値の低減に合わせて、生体情報を示す領域における輝度値を低減することができるため、輝度補正による生体情報を示す領域における輝度値の飽和（白飛び）を低減すること、すなわち輝度飽和抑制を実行することができる。これにより、本超音波診断装置１によれば、合成画像ＣＩにおける生体情報に関する視認性をさらに向上させることができる。他の効果については、第１実施形態と同様なため、説明は省略する。

（第３応用例）
第３応用例は、複数の段階的な解像度に応じて、正の高周波データに対して重み（以下、第４の重みと呼ぶ）を付与することにある。例えば、所定の解像度に対応する階層が第０の階層である場合、抽出機能３７３は、多重解像度解析に関する全ての段階的な解像度のうち最低解像度を除く複数の解像度と、第１のガウス縮小ＧＳＤ１の実施前の解像度（リサイズ画像ＲＩの解像度）とに属する複数の差分である高周波データを生成する。抽出機能３７３は、複数の高周波データに基づいて、複数の解像度に対応する複数の正の高周波データを生成する。複数の高周波データと複数の正の高周波データとの生成に関する技術的思想は、第１実施形態および第２応用例と同様なため、詳細な説明は省略する。以下、説明を具体的にするために、所定の解像度は、最大の解像度に対応する第０の階層であって、最低解像度に対応する階層は、第５の階層であるものとする。

図１６は、解像度に応じて負の高周波データに第４の重みが付与される一例を示す図である。図１６に示すように、第０の階層から第５の階層に亘って、複数の正の高周波データ（ＰＤ０～ＰＤ５）が抽出される。図１６における複数の第４の重み（０Ｗ４～５Ｗ４）は、画像のサイズを示す階層ごとに異なる。

重み付与機能３７７は、正の高周波データが属する階層に応じて、第４の重み（０Ｗ４～５Ｗ４）を、正の高周波データ（ＰＤ０～ＰＤ５）に付与する。階層に応じた第４の重み、すなわち複数の階層にそれぞれ対応する複数の第４の重み（０Ｗ４～５Ｗ４）は、例えば、０以下の負の値であって、予めメモリ３３に記憶される。なお、複数の第４の重み（０Ｗ４～５Ｗ４）は、入力インタフェース１３を介したユーザの指示により、適宜設定、変更、調整可能である。

多重解像度復元機能３７５は、複数の第４の重み（０Ｗ４～５Ｗ４）がそれぞれ付与された複数の負の高周波データを、所定の解像度に亘って解像度を合わせて順次加算して、第２の加算データＡＤ２を生成する。具体的には、多重解像度復元機能３７５は、第５の階層における第４の重み５Ｗ４が付与された第５の正の高周波データＰＤ５を、第５のガウス拡大ＧＳＥ５により拡大する。多重解像度復元機能３７５は、第５のガウス拡大ＧＳＥ５により拡大された正の高周波データと、第４の階層における第４の重み４Ｗ４が付与された第４の正の高周波データＰＤ４とを、第４の階層において加算する。

多重解像度復元機能３７５は、第４の階層における加算後の正の高周波データを第４のガウス拡大ＧＳＥ４により拡大し、拡大された正の高周波データと、第３の階層における第４の重み３Ｗ４が付与された第３の正の高周波データＰＤ３とを、第３の階層において加算する。多重解像度復元機能３７５は、第３の階層における加算後の正の高周波データを第３のガウス拡大ＧＳＥ３により拡大し、拡大された正の高周波データと、第２の階層における第４の重み２Ｗ４が付与された第２の正の高周波データＰＤ２とを、第２の階層において加算する。多重解像度復元機能３７５は、第２の階層における加算後の正の高周波データを第２のガウス拡大ＧＳＥ２により拡大し、拡大された正の高周波データと、第１の階層における第４の重み１Ｗ４が付与された第１の正の高周波データＰＤ１とを、第１の階層において加算する。多重解像度復元機能３７５は、第１の階層における加算後の正の高周波データを第１のガウス拡大ＧＳＥ１により拡大し、拡大された正の高周波データと、第０の階層における第４の重み０Ｗ４が付与された第０の正の高周波データＰＤ０とを、第０の階層において加算する。

これらにより、多重解像度復元機能３７５は、図１６に示すように、複数の正の高周波データ（ＰＤ０～ＰＤ５）と複数の第４の重み（０Ｗ４～５Ｗ４）とに基づいて、第２の加算データＡＤ２を生成する。図１３に示すように、本応用例における第２の加算データＡＤ２は、図１４における正の復元データＰＲＤに相当する。なお、本応用例における輝度補正および輝度補正された合成画像ＣＩの表示は、第２応用例と同様なため、説明は省略する。

なお、例えば、第０の階層における第４の重み０Ｗ４と、第１の階層における第４の重み１Ｗ４と、第２の階層における第４の重み２Ｗ４とが、０の重みであって、第３の階層における第４の重み３Ｗ４と、第４の階層における第４の重み４Ｗ４と、第５の階層における第４の重み５Ｗ４とが、１である場合、本応用例は、第２応用例と同様となる。すなわち、本応用例は、階層に応じて第４の重みを正の高周波データに付与することで、第２の加算データＡＤ２に寄与する正の高周波データを適宜調整することが可能となる。

以上に述べた第１実施形態の第３応用例に係る超音波診断装置１によれば、正の高周波データが属する階層に応じた第４の重みＷ４を正の高周波データに付与し、第４の重みＷ４が付与された正の高周波データを、最低解像度から所定の解像度に亘って解像度を合わせて加算して、第２の加算データＰＲＤを生成する。このとき、第４の重みＷ４は、入力インタフェース１３を介したユーザの指示により適宜調整可能である。これにより、本超音波診断装置１によれば、複数の階層に応じて第４の重みＷ４を各々設定し、合成画像ＣＩにおけるコントラストの調整の幅を拡張することができる。これらのことから、本超音波診断装置１によれば、ユーザの所望またはデフォルトの設定に応じて、コントラスト改善処理による生体情報の輝度を、より適切に設定することができる。以上のことから、本超音波診断装置１によれば、合成画像ＣＩにおける生体情報と、心腔などの非生体情報とのコントラストをさらに適切に設定でき、合成画像ＣＩにおける生体情報に関する視認性をさらに向上させることができる。また、第４の重みＷ４を適切に調整することで、合成画像ＣＩにおける生体情報を強調することができる。

また、本超音波診断装置１によれば、非生体情報を示す領域における輝度値の低減に合わせて、生体情報を示す領域における輝度値を低減することができるため、輝度補正による生体情報を示す領域における輝度値の飽和（白飛び）をさらに低減すること、すなわち輝度飽和抑制をより適切に実行することができる。これにより、本超音波診断装置１によれば、合成画像ＣＩにおける生体情報に関する視認性をさらに向上させることができる。他の効果については、第１実施形態と同様なため、説明は省略する。

（第４応用例）
本応用例は、超音波データがパワードプラ画像に関するデータである場合、超音波データとしてパワードプラ画像に関するデータを用いて合成画像ＣＩを生成し、パワードプラ画像に対応する合成画像ＣＩにおける輝度値に基づいてブランク処理に関する閾値を決定し、決定された閾値を用いてブランク処理を実行し、パワードプラ画像を生成することにある。ブランク処理とは、例えば、一方、パワードプラ画像及び分散画像の生成目に実施される前処理である。ブランク処理は、ノイズ成分を除去するために、速度値が閾値以上となる領域をカラーによる表示領域とする処理である。ブランク処理の内容は、公知の技術を適宜利用可能であるため、説明は省略する。

画像生成回路２９は、コントラスト改善処理により生成された合成画像ＣＩにおける輝度値に基づいて、ブランク処理に関する閾値を決定する。画像生成回路２９は、決定された閾値を用いてブランク処理を実行し、パワードプラ画像を生成する。

以上に述べた第１実施形態の第４応用例に係る超音波診断装置１によれば、超音波データがパワードプラ画像に関するデータである場合、合成画像ＣＩにおける輝度値に基づいてブランク処理に関する閾値を決定し、決定された閾値を用いてブランク処理を実行し、パワードプラ画像を生成する。これにより、本超音波診断装置１によれば、アーチファクトが低減された合成画像ＣＩを用いてブランク処理における閾値を設定することができるため、ブランク処理により生成されるパワードプラ画像などにおけるノイズ成分除去の精度を向上させることができる。このため、本超音波診断装置１によれば、ブランク処理が実行されたパワードプラ画像における生体情報などに関する視認性を向上させることができる。他の効果については、第１実施形態と同様なため、説明は省略する。

（第２実施形態）
第２実施形態と第１実施形態との相違は、第１実施形態で実現されるコントラスト改善処理を、医用画像処理装置で実施することにある。医用画像処理装置は、例えば、ネットワークを介してモダリティに接続されたサーバ装置により実現される。なお、医用画像処理装置により実行される各種機能は、ＰＡＣＳ（Ｐｉｃｔｕｒｅ Ａｒｃｈｉｖｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ：医療用画像管理システム）サーバなどの院内の各種サーバにより実現されてもよい。

図１７は、医用画像処理装置２０の構成の一例を示す図である。医用画像処理装置２０における処理回路３７は、例えば、多重解像度分解機能（多重解像度分解部）３７１と、抽出機能（抽出部）３７３と、多重解像度復元機能（多重解像度復元部）３７５と、重み付与機能（重み付与部）３７７と、合成機能（合成部）３７９と、輝度補正機能（輝度補正部）３８１とを備える。多重解像度分解機能（多重解像度分解部）３７１は、医用画像から、複数の段階的な解像度に対応する複数の低周波データおよび複数の高周波データを生成する。抽出機能（抽出部）３７３は、高周波データから、複数の段階的な解像度のうち所定の解像度に亘って、負の高周波データを抽出する。多重解像度復元機能（多重解像度復元部）３７５は、負の高周波データを所定の解像度に亘って解像度を合わせて加算した第１の加算データの解像度を、医用画像の縮小前の解像度と同一の解像度まで復元する。合成機能（合成部）３７９は、復元された第１の加算データと医用画像とに基づいて合成画像ＣＩを生成する。

医用画像処理装置２０によるコントラスト改善処理において、処理対象となる医用画像は、超音波データに限定されない。本実施形態におけるコントラスト改善処理は、例えば、各種モダリティにより取得された医用画像を適宜利用可能である。このとき、医用画像診断装置５は、各種モダリティに対応し、コントラスト改善処理に用いられる医用画像を取得する。この場合、通信インタフェース３１は、医用画像診断装置５により取得された医用画像を、処理回路３７へ出力する。

なお、医用画像診断装置５から入力された医用画像がボリュームデータである場合、画像処理回路２１は、レンダリング処理、ＭＰＲ処理などの既知の３次元画像処理により、ボリュームデータから２次元画像を生成してもよい。次いで、画像処理回路２１は、２次元画像を処理回路３７へ出力する。処理回路３７は、当該２次元画像に対してコントラスト改善処理を実行する。なお、処理回路３７は、医用画像としてボリュームデータを用いて、コントラスト改善処理を実行してもよい。

第２実施形態におけるコントラスト改善処理の手順および効果は、第１実施形態と同様なため、説明は省略する。なお、医用画像処理装置２０において、実行される各種機能は、各種モダリティなどの医用画像診断装置５に搭載されてもよい。また、第２実施形態の変形例として、医用画像処理装置２０は、ワークステーションまたはクラウドコンピューティングにより実現されてもよい。このとき、入力インタフェース１３とディスプレイ１５とは、例えば、クライアント装置として、ネットワークに接続されてもよい。また、通信インタフェース３１とメモリ３３と処理回路８７とは、ネットワーク上のサーバに搭載されてもよい。第２実施形態における効果については、第１実施形態と同様なため、説明は省略する。

各種実施形態および各種変形例などにおける技術的思想を医用画像処理プログラムで実現する場合、医用画像処理プログラムは、コンピュータに、医用画像から、複数の段階的な解像度に対応する複数の低周波データおよび複数の高周波データを生成し、高周波データから、複数の段階的な解像度のうち所定の解像度に亘って、負の高周波データを抽出し、負の高周波データを所定の解像度に亘って解像度を合わせて加算した第１の加算データの解像度を、医用画像の縮小前の解像度と同一の解像度まで復元し、復元された第１の加算データと医用画像とに基づいて合成画像ＣＩを生成すること、を実現させる。

例えば、病院情報システムにおけるＰＡＣＳサーバや統合サーバ、超音波診断装置１などにおけるコンピュータに当該医用画像処理プログラムをインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても、指標取得処理を実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することも可能である。医用画像処理プログラムにおける処理手順および効果は、第１実施形態と同様なため、説明は省略する。

以上説明した少なくとも一つの実施形態および応用例等によれば、医用画像における生体構造の視認性を向上させることができる。

なお、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、実施形態同士の組み合わせ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。

１ 超音波診断装置
１１ 超音波プローブ
１３ 入力インタフェース
１５ ディスプレイ
１９ 装置本体
２０ 医用画像処理装置
２１ 画像処理回路
２３ 送受信回路
２５ Ｂモードデータ生成回路
２７ ドプラデータ生成回路
２９ 画像生成回路
３１ 通信インタフェース
３３ メモリ
３５ 制御回路
３７ 処理回路
３７１ 多重解像度分解機能
３７３ 抽出機能
３７５ 多重解像度復元機能
３７７ 重み付与機能
３７９ 合成機能
３８１ 輝度補正機能

Claims (10)

1. 超音波データから、複数の段階的な解像度に対応する複数の低周波データおよび複数の高周波データを生成する多重解像度分解部と、
   前記複数の高周波データから、所定の解像度に亘って、負の高周波データを抽出する抽出部と、
   前記負の高周波データを前記所定の解像度に亘って解像度を合わせて加算した第１の加算データの解像度を、前記超音波データの縮小前の解像度と同一の解像度まで復元する多重解像度復元部と、
   前記復元された第１の加算データと前記超音波データとに基づいて合成画像を生成する合成部と、
   前記合成画像を表示する表示部と、
   を備える超音波診断装置。
2. 前記復元された第１の加算データに対して、前記超音波データにおける構造のコントラストに応じて第１の重みを付与する重み付与部をさらに備え、
   前記合成部は、前記第１の重みが付与された前記第１の加算データと前記超音波データとを合成し、前記合成画像を生成する、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記重み付与部は、前記負の高周波データが属する解像度に応じた第２の重みを、前記負の高周波データに付与し、
   前記多重解像度復元部は、前記第２の重みが付与された負の高周波データを、前記所定の解像度に亘って解像度を合わせて加算して、前記第１の加算データを生成する、
   請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記抽出部は、前記高周波データから、前記複数の段階的な解像度のうち所定の解像度に亘って、正の高周波データを抽出し、
   前記多重解像度復元部は、前記正の高周波データを前記所定の解像度に亘って解像度を合わせて加算した第２の加算データの解像度を、前記超音波データの縮小前の解像度と同一の解像度まで復元し、
   前記重み付与部は、前記復元された第２の加算データに対して、前記構造のコントラストに応じて第３の重みを付与し、
   前記合成部は、前記第１の重みが付与された前記第１の加算データと前記第３の重みが付与された前記第２の加算データと前記超音波データとを合成し、前記合成画像を生成する、
   請求項３に記載の超音波診断装置。
5. 前記重み付与部は、前記正の高周波データが属する解像度に応じた第４の重みを、前記正の高周波データに付与し、
   前記多重解像度復元部は、前記第４の重みが付与された正の高周波データを、前記所定の解像度に亘って解像度を合わせて加算して、前記第２の加算データを生成する、
   請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記所定の解像度と、前記第１の重みと、前記第２の重みと、前記第３の重みと、前記第４の重みとのうち少なくとも一つを入力する入力部をさらに備える、
   請求項５に記載の超音波診断装置。
7. 前記超音波データに関する第１の平均輝度値と、前記合成画像における第２の平均輝度値とに基づいて、前記合成画像の輝度を補正する輝度補正部をさらに備え、
   前記表示部は、前記輝度が補正された前記合成画像を表示する、
   請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。
8. 前記超音波データは、Ｂモード画像に関するデータと、前記Ｂモード画像に関するローデータと、パワードプラ画像に関するデータとのうち、少なくとも一つであって、
   前記超音波データがパワードプラ画像に関するデータである場合、前記合成画像における輝度値に基づいてブランク処理に関する閾値を決定し、前記決定された閾値を用いて前記ブランク処理を実行し、前記パワードプラ画像を生成する画像生成部をさらに備える、
   請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。
9. 医用画像から、複数の段階的な解像度に対応する複数の低周波データおよび複数の高周波データを生成する多重解像度分解部と、
   前記複数の高周波データから、前記複数の段階的な解像度のうち所定の解像度に亘って、負の高周波データを抽出する抽出部と、
   前記負の高周波データを前記所定の解像度に亘って解像度を合わせて加算した第１の加算データの解像度を、前記医用画像の縮小前の解像度と同一の解像度まで復元する多重解像度復元部と、
   前記復元された第１の加算データと前記医用画像とに基づいて合成画像を生成する合成部と、
   を備える医用画像処理装置。
10. コンピュータに、
    医用画像から、複数の段階的な解像度に対応する複数の低周波データおよび複数の高周波データを生成し、
    前記複数の高周波データから、前記複数の段階的な解像度のうち所定の解像度に亘って、負の高周波データを抽出し、
    前記負の高周波データを前記所定の解像度に亘って解像度を合わせて加算した第１の加算データの解像度を、前記医用画像の縮小前の解像度と同一の解像度まで復元し、
    前記復元された第１の加算データと前記医用画像とに基づいて合成画像を生成すること、
    を実現させる医用画像処理プログラム。

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