JP2567246B2 - カラ−表示mti装置 - Google Patents

カラ−表示mti装置

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JP2567246B2 JP16322687A JP16322687A JP2567246B2 JP 2567246 B2 JP2567246 B2 JP 2567246B2 JP 16322687 A JP16322687 A JP 16322687A JP 16322687 A JP16322687 A JP 16322687A JP 2567246 B2 JP2567246 B2 JP 2567246B2
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mti
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康人 竹内
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、MTI信号の複素データによる合成ベクトル
の絶対値で輝度を決め、位相角で色相を選択し、周波数
分析値で飽和度を決める方式のカラー表示MTI装置に関
する。
(従来の技術) 超音波パルスを被検体に放射すると反射体からエコー
が戻ってくるが、この反射体が運動していると、受信さ
れるエコーの周波数は送信周波数と異なり、反射体が探
触子の方に向かって動いているときは受信周波数は送信
周波数より高く、逆に遠ざかる時は低くなる。そして、
その周波数偏移は反射体の移動速度に比例する。このド
プラー効果を利用して、例えば心臓や血管内を流れる血
液の方向と速さを知ることができる。
ところで、超音波パルスの反射には固定物体によるも
のと運動物体によるものとがあり、特に運動物体に注目
するときには固定物体による反射信号を消去して運動物
体の反射信号のみを表示した方が分り易いので、その目
的のために、運動物体の反射信号のみを取出すMTI(Mov
ing Target I ndicator)が用いられている。
しかしながら、固定した反射物体に関する情報も又医
用超音波診断装置では重要な意味を持っている。何故な
らば、上記の情報が無いと表示画面中のどこが何を表わ
すのか同定できないし、又、単に移動中の物体を表示し
ただけではそれが何であるかを判別することが困難であ
る。このため、固定物体の表示と運動物体の表示とを同
一画面上に共通に表示して相互に識別するために、運動
物体による反射信号にはカラー表示をするカラーフロー
マッピング機能を付加した超音波診断装置がある。この
超音波診断装置では固定物体のBモード表示画像には白
黒の輝度表示を行い、運動物体に対してはカラー表示を
行って固定物体の反射と運動物体の反射との識別をして
いる。
ところで、運動物体の反射波をカラー表示するために
MTIビデオ信号を色度信号に変換してディジタルスキャ
ンコンバータ(以下DSCという)のフレームメモリに格
納し、テレビジョンフォーマットで読み出してCRTモニ
タに表示させるが、色表示の輝度情報も、色相,飽和度
の表示のための信号処理された情報も、本質的には同じ
帯域幅又は空間分解能や時間分解能で行っていた。又、
信号処理も無差別にすべての可能な色表示のピクセルに
ついて行っていた。
(発明が解決しようとする問題点) 上記の方法が不経済なことは、NTSCの色テレビ標準を
見るまでもなく、次のことから明らかである。
(1)人間の眼の空間分解能は輝度に対するのと比べて
色相に対してはかなり悪いので両者を同等な分解能で出
す必要はない。
(2)流れの分布又は流れの局所の変化の分布を考えて
見ると、特に大寸法の管の中ではBモード像程はっきり
しないことが分っている。
(3)弁が閉まり切らないためにできた隙間からジェッ
ト状の逆流があるときは、その存在と形態はMTI出力の
輝度表示で十分分るので、Bモード像の輝度表示の分解
能で色付けをしようとするのは無駄なことである。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的
は、ディジタル信号処理に関するハードウエア及びソフ
トウエアを節減してしかも高品位のカラーフローマッピ
ングを行うカラー表示MTI装置を実現することにある。
(問題を解決するための手段) 前記問題点を解決する本発明は、MTI信号複素データ
による合成ベクトルの絶対値で輝度を決め、位相角で色
相を選択し、周波数分析値で飽和度を決める方式のカラ
ー表示MTI装置において、MTIビデオ信号処理手段と、MT
Iビデオ信号の複素データを書き込み保持する少なくと
も1個で構成されるMTIビデオデータ記憶手段と、該MTI
ビデオデータ記憶手段の小領域の複素データからMTI輝
度信号を計算する演算手段と、前記小領域を含むやや広
い領域の複素データにより色相と飽和度を求める処理手
段と、Bモードビデオ信号処理手段と、Bモードビデオ
信号を書き込み保持する少なくとも1個で構成されるB
モードビデオデータ記憶手段と、Bモードビデオ輝度信
号を計算する手段と、前記MTI輝度信号と色相及び飽和
度信号とBモードビデオ輝度信号とを色表示信号にして
記憶する記憶手段とを具備することを特徴とするもので
ある。
(作用) MTIビデオ信号処理手段により受波信号をコヒーレン
ト検波して複素データを得て記憶手段に書き込み、小領
域のデータによりMTIビデオ信号の輝度を計算し、やや
広い領域のデータにより色相と飽和度を得て、同じ位置
におけるBモードビデオ信号と共に色表示信号に分解し
て記憶手段に書き込み、白黒表示のBモード画像中のMT
I画像を色表示する。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
第1図は本発明の一実施例の主要部を示す概略構成図
である。図において、1は64チャネルの振動子エレメナ
ントを有する探触子(図示せず)からの受波信号を得て
8本の隣り合う受波音線の信号を同じ時に合成して出力
する受波するビームフォーマである。従って、出力信号
は8チャンネルあるが、8チャネルとも処理する回路の
回路構成は全く同じなので、1チャネルのみを図示して
説明する。2は受波ビームフォーマ1の出力信号の不要
な高周波成分と低周波成分を除去する帯域瀘波器で、そ
の出力信号はコヒーレント検波器3a,3bに入力されてコ
ヒーレント検波され、i信号とq信号の2信号にして出
力される。3a,3bはそれぞれコヒーレント検波されたi
信号とq信号をディジタル信号に交換するAD変換器、5a
はi信号を、5bはq信号をそれぞれ処理して固定反射成
分を除去し、ドプラシフト成分のみを抽出するMTIフィ
ルタである。6はMTIフィルタ5a,5bのMTI処理された複
素信号出力が1回の送受信の都度1個のメモリに書き込
まれる16個のメモリで構成されたMTIビデオファイル
で、16回の受信によるデータが格納されており、一番手
前に最新のデータが入っている。その構成メモリ1個に
は受波ビームフオーマ1の出力の8チャネル分の1回の
受信にかかるMTI処理された複素データが書き込まれて
いる。7はMTIビデオファイル6の小領域Pの複素信号
の絶対値を計算し、16個分の平均値を求めてMTI像の輝
度信号として出力する演算回路、8はMTIビデオファイ
ル6の小領域Pを含む小語数から成る領域Sの前記16個
分のデータからドプラシフト幅を演算して、色相及び飽
和度の評価値を表す信号を出力するディジタルシグナル
プロセッサ(以下DSPという)である。
9は受波ビームフォーマ1の出力を帯域瀘波器2とは
異なる帯域で瀘波するBモード信号用の帯域瀘波器で、
その出力は増幅検波回路10で増幅検波され、AD変換器11
によりディジタル信号に変換される。12はMTIビデオフ
ァイル6と同様に16個のメモリで構成され、受波ビーム
フォーマ1の出力の8チャネル分のデータを各1個のメ
モリに書き込まれるBモードビデオファイル、13はMTI
ビデオファイル6の小領域Pと同じ位置にあるBモード
ビデオファイル12のピクセルからの16個分のデータの平
均値を計算する平均値演算回路である。14は演算回路7
の出力のMTI輝度信号出力で変調されたDSP8の出力の色
相及び飽和度信号によるMTI色表示信号を書き込まれる
R(赤),G(緑),B(青)の3原色用の3個のメモリで
構成される有色表示用フレームバッファで、平均値演算
回路13の出力のBモード白黒画像の輝度信号もRGB6の3
原色に分解されて書き込まれる。
次に上記のように構成された装置の動作を説明する。
探触子からの64チャネルの受信信号は、受波ビームフォ
ーマ1で8本の隣り合う受波音線の信号に合成されて出
力される。この後の回路の動作等は同様なのでMTIビデ
オファイル6に入力するまでの8チャンネル回路の動作
を1チャネルのみについて説明する。受信ビームフォー
マ1の出力信号は帯域瀘波器2において不要な周波数を
除去されてコヒーレント検波器3a,3bに入力される。コ
ヒーレント検波器3aでは入力信号は局部発振信号のcos
ωtにより乗算検波されて入力信号と同相のi信号に変
換されて出力される。又、コヒーレント検波器3bでは入
力信号は局部発振信号のsin ωtにより入力信号に対し
90゜位相差のあるq信号に変換されて出力される。i信
号とq信号はそれぞれAD変換器4a,4bにおいてディジタ
ル信号に変換され、MTIフィルタ5a,5bにおいて運動物体
からの反射によるドプラシフトのある信号のみが取り出
されて、MTIビデオファイル6に複素データの形で書き
込まれる。このMTIフィルタ5a,5bの次数はさほど高い必
要はない。
次に第2回目の送波ビームによる受波信号が入力さ
れ、同様の処理を受けてMTIビデオファイル6の2個目
のメモリに書き込まれる。以下同様にして16回の受波信
号が16個の構成メモリに書き込まれる。図において、始
めに書き込まれたメモリーを一番奥に示してある。16個
のメモリに書き込みが終った時点でMTIビデオファイル
6のPの領域の同じ位置にある16個分の複素データが取
り出され、演算回路7において、次の計算により絶対値
の平均値Vが求められる。
このVの値がMTI像の輝度評価値となる。
次にP領域に比べてやや広い範囲のS領域の16個分の
データが読み出され、DSP8において信号処理されてドプ
ラシフトの方向及びドプラシフト幅が演算される。この
演算結果によりS領域の色相及び飽和度の評価値が得ら
れ、演算回路7のMTI輝度評価値によって変調されてMTI
色表示像が決定される。これは有色表示フレームバッフ
ァ14に前記のMTI色表示信号がR,G,Bの3原色の信号に分
解されて、それぞれの構成メモリに割り付けて書き込ま
れる。
以上のP領域,S領域のデータをMTIビデオファイル6
の全面から抽出するようにS領域の単位で走査するが、
P領域のデータを演算する演算回路7の評価結果のMTI
出力が有意に存在する場所の近傍においてのみ処理,評
価を行う。従って、MTIビデオファイル6の全面に亘っ
て処理する必要はない。
受波ビームフォーマ1の出力信号は、又、帯域瀘波器
9で瀘波されて、増幅検波回路10で増幅され、インコヒ
ーレント検波されてBモードビデオ信号として出力され
る。このBモードビデオ信号はAD変換器11においてディ
ジタル信号に変換され、Bモードビデオファイル12に入
力される。Bモードビデオファイル12はMTIビデオファ
イル6と同様に構成されていて、受波ビームフォーマ1
の8チャネルの出力信号を各送受信1回毎に1個のメモ
リに書き込み、第1回目から第16回目までのBモード信
号を16個のメモリに格納する。16回の送受信が終った時
点でMTI信号の場合と同じP領域に相当する位置のピク
セルのデータが取り出され、平均値演算回路13において
次の計算によって平均値Wが求められる。
このWの値がBモード白黒画像の輝度値となる。
以上の動作において、MTIビデオファイルの走査にお
いては、MTI輝度評価値の有意の値がある所の近傍にお
いてのみMTI処理,評価を行えばよいため、処理量の無
駄が省け、高速処理を行うことができる。従って、全面
走査しながら行う処理はリアルタイム性が失われないよ
うに高速で行うことができる。それというのもドプラシ
フトを呈するのは、略体腔部の内部の抜けた空間に限ら
れるため、画面内の非常に限られた部分でしかないから
である。又、輝度を決めるP領域より、色相,飽和度を
決めるS領域を大きく取って決定単位を荒くすること
は、サンプル点を減少させるので高速化に役立つ。ここ
でP領域の範囲はS領域の1/4位で充分である。
以上述べたように、本実施例によれば、 (1)演算処理量を減すことができる。従って、ハード
ウエアは簡単になり、コストが下る。又、処理に関する
ソフトウエアも単純化される。
(2)MTI色表示像の輝度のディテールは本実施例の程
度のデータで充分であって、軟かい高品位な像となる。
(3)マルチビーム受信との併用によってフレームレー
トを上げることができる。
尚、本発明は上記実施例に限るものではなく、次のよ
うな方法によることも考えられる。
Bモード用の信号の局所平均の輝度がある程度以上あ
る所は組織の実質部であって、そのような場所には本発
明において行おうとしているカラーフローマッピングに
値する心臓大血管系のような流れはない筈なので、同時
に有色表示用フレームバッファに重ねて表示するBモー
ド像に対して、第2図に示すような範囲Aを越える入力
信号レベルに対してリジェクションモードB又は黒伸長
モードC等の処理を行い、この処理が行われた点又は領
域を含む近傍においてのみMTIカラー表示を行うように
してもよい。このようにすることにより反射波の強さ、
即ちBモード像の輝度がある程度以下の時しかMTI出力
の評価を行わないことになって、更に所要処理量を減ず
ることができる。
又、MTIビデオファイル6及びBモードビデオファイ
ル12は16個に限ることはなく、必要に応じて適当に増減
できる。更に、MTIビデオファイル6において、トラン
スバーサルフィルタを構成してMTIの次数を高めるよう
にしてもよい。又、DSP8の処理はFFTでも自己相関であ
っても差支えはない。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明によれば、ハード
ウエア及びソフトウエアを節減して、しかも高品位のカ
ラーフローマッピング像を得ることができて、実用上の
効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の主要部を示す概略構成図、
第2図は本発明の他の実施例のBモード信号処理のモー
ドの図である。 1……受波ビームフォーマ 2,9……帯域瀘波器 3a,3b……コヒーレント検波器 4a,4b,11……AD変換器 5a,5b……MTIフィルタ 6……MTIビデオファイル 7……演算回路、8……DSP 12……Bモードビデオファイル 13……平均値演算回路 14……有色表示用フレームバッファ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】MTI信号の複素データによる合成ベクトル
    の絶対値で輝度を決め、位相角で色相を選択し、周波数
    分析値で飽和度を決める方式のカラー表示MTI装置にお
    いて、MTIビデオ信号処理手段と、MTIビデオ信号の複素
    データを書き込み保持する少なくとも1個で構成される
    MTIビデオデータ記憶手段と、該MTIビデオデータ記憶手
    段の小領域の複素データからMTI輝度信号を計算する演
    算手段と、前記小領域を含むやや広い領域の複素データ
    により色相と飽和度を求める処理手段と、Bモードビデ
    オ信号処理手段と、Bモードビデオ信号を書き込み保持
    する少なくとも1個で構成されるBモードビデオデータ
    記憶手段と、Bモードビデオ輝度信号を計算する手段
    と、前記MTI輝度信号と色相及び飽和度信号とBモード
    ビデオ輝度信号とを色表示信号にして記憶する記憶手段
    とを具備することを特徴とするカラー表示MTI装置。
  2. 【請求項2】前記Bモード信号処理手段若しくはBモー
    ドビデオ輝度信号計算手段には、その出力が所定のレベ
    ル以下のときはBモードビデオ信号回路の動作を停止さ
    せる手段と、その出力の所定レベル以上のときはMTIビ
    デオ信号回路の動作を停止させる手段とを具備すること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載のカラー表示MT
    I装置。
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