JP3397748B2 - カラードップラー映像システムにおけるカラー映像表示方法及び装置 - Google Patents
カラードップラー映像システムにおけるカラー映像表示方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超音波カラードップ
ラー映像システム(Ultrasonic Color DopplerImaging
System)に係り、特に超音波信号に含まれるクラッタ
(clutter)信号の一種のフラッシュアーティファクト(fl
ash artifact)を効果よく除去して、高画質のカラー映
像を表示できるようにしたカラードップラー映像システ
ムにおけるカラー映像表示方法及び装置に関する。
ラー映像システム(Ultrasonic Color DopplerImaging
System)に係り、特に超音波信号に含まれるクラッタ
(clutter)信号の一種のフラッシュアーティファクト(fl
ash artifact)を効果よく除去して、高画質のカラー映
像を表示できるようにしたカラードップラー映像システ
ムにおけるカラー映像表示方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、超音波検査装置は超音波信号を
検査しようとする対象体に発射し、その結果、対象体の
不連続面から反射されて戻ってくる超音波信号を受信し
た後、その受信された超音波信号を電気的信号に変換し
て所定の映像装置に出力することで対象体の内部状態を
検査する。このような超音波検査装置は医療診断用、非
破壊検査及び水中探索などに広く使われている。
検査しようとする対象体に発射し、その結果、対象体の
不連続面から反射されて戻ってくる超音波信号を受信し
た後、その受信された超音波信号を電気的信号に変換し
て所定の映像装置に出力することで対象体の内部状態を
検査する。このような超音波検査装置は医療診断用、非
破壊検査及び水中探索などに広く使われている。
【０００３】超音波を用いた診断装置の一種であるドッ
プラー診断装置は、信号の散乱強度と共に周波数の偏移
量を画像に表示することによって、生体の動態機能を評
価できるようにする。特に、カラー超音波映像が表示で
きるカラードップラー映像システムは、受信信号を復調
した後にデジタル化して処理することによって、心臓や
大血管内を流れる血流をリアルタイムで２次元画像とし
て描写する。このようなカラードップラー映像システム
は断層像と血流情報を同時に示せるが、断層像と血流情
報をお互い区別するため、断層像を白黒で表示し、血流
情報をカラーで表示する。この時、走査した超音波ビー
ムの進行方向に流れる血流は赤色系の暖色であり、逆方
向の血流は青色系の寒色に表示することによって、血流
に対する情報をさらに正確に表示できる。
プラー診断装置は、信号の散乱強度と共に周波数の偏移
量を画像に表示することによって、生体の動態機能を評
価できるようにする。特に、カラー超音波映像が表示で
きるカラードップラー映像システムは、受信信号を復調
した後にデジタル化して処理することによって、心臓や
大血管内を流れる血流をリアルタイムで２次元画像とし
て描写する。このようなカラードップラー映像システム
は断層像と血流情報を同時に示せるが、断層像と血流情
報をお互い区別するため、断層像を白黒で表示し、血流
情報をカラーで表示する。この時、走査した超音波ビー
ムの進行方向に流れる血流は赤色系の暖色であり、逆方
向の血流は青色系の寒色に表示することによって、血流
に対する情報をさらに正確に表示できる。
【０００４】カラードップラー映像システムにおいて復
調されたドップラー信号は、心臓壁や人体組織(tissue)
の動きによる低周波ドップラー信号を含んでいる。クラ
ッタ信号(Clutter Signal)と呼ばれるこのような低周
波ドップラー信号は血流情報を検出するのに妨害となる
ので、血流情報を正確に検出するためには、このような
ドップラー信号を除去することが必須である。心臓壁や
人体組織の動きによるクラッタ信号は、通常極めて大き
なレベルの信号であって、血流によるドップラー信号の
略数百倍ぐらい大きな振幅を持つ。このように大きなク
ラッタ信号は、主に血管壁や心臓搏動などのように人体
組織がひどく動く時、または診断時に患者が息をしたり
診断のためにプローブ（probe)が動く時、主に現れる。
このようなクラッタ信号を含んだ画素は、低速を示す曇
った色のカラー映像がカラーボックス内に一杯になった
ように見える。リアルタイム映像ではあたかも電光がひ
らめくようなので、このようなクラッタ信号をフラッシ
ュアーティファクト（flash artifact)と呼ぶ。
調されたドップラー信号は、心臓壁や人体組織(tissue)
の動きによる低周波ドップラー信号を含んでいる。クラ
ッタ信号(Clutter Signal)と呼ばれるこのような低周
波ドップラー信号は血流情報を検出するのに妨害となる
ので、血流情報を正確に検出するためには、このような
ドップラー信号を除去することが必須である。心臓壁や
人体組織の動きによるクラッタ信号は、通常極めて大き
なレベルの信号であって、血流によるドップラー信号の
略数百倍ぐらい大きな振幅を持つ。このように大きなク
ラッタ信号は、主に血管壁や心臓搏動などのように人体
組織がひどく動く時、または診断時に患者が息をしたり
診断のためにプローブ（probe)が動く時、主に現れる。
このようなクラッタ信号を含んだ画素は、低速を示す曇
った色のカラー映像がカラーボックス内に一杯になった
ように見える。リアルタイム映像ではあたかも電光がひ
らめくようなので、このようなクラッタ信号をフラッシ
ュアーティファクト（flash artifact)と呼ぶ。
【０００５】このようなフラッシュアーティファクトを
除去するため、従来多様な方法が提案されてきた。
除去するため、従来多様な方法が提案されてきた。
【０００６】第１の方法は、クラッタフィルタの遮断(c
ut-off)周波数を高める方法である。これにより速度が
やや速いフラッシュアーティファクトの除去が可能であ
るが、無限衝撃応答(infinite impulse response;II
R)フィルタの阻止帯域(stop-band)の特性によるフィル
タリングレベルの限界によって、大きなフラッシュアー
ティファクトは除去できない問題がある。
ut-off)周波数を高める方法である。これにより速度が
やや速いフラッシュアーティファクトの除去が可能であ
るが、無限衝撃応答(infinite impulse response;II
R)フィルタの阻止帯域(stop-band)の特性によるフィル
タリングレベルの限界によって、大きなフラッシュアー
ティファクトは除去できない問題がある。
【０００７】第２の方法は、米国特許第5,664,575号の"
Ultrasonic Doppler Imager Having Adaptive Tis
sue Rejection Filter"に開示されているように、ク
ラッタフィルタの遮断周波数を適応的に変化させる方法
である。これは、第１の方法のように遮断周波数が固定
されたまま高まればフラッシュアーティファクトは減る
ものの、逆に有用なドップラー情報が無くなる。
Ultrasonic Doppler Imager Having Adaptive Tis
sue Rejection Filter"に開示されているように、ク
ラッタフィルタの遮断周波数を適応的に変化させる方法
である。これは、第１の方法のように遮断周波数が固定
されたまま高まればフラッシュアーティファクトは減る
ものの、逆に有用なドップラー情報が無くなる。
【０００８】第３の方法は、米国特許第5,722,412号の"
Hand Held Ultrasonic Diagnostic Instrument"に
開示された、映像間のフレームフィルタを使用する方法
である。これは、連続的に計算されたカラーフレームの
関係を見て、最小−最大フィルタ(min-max filter)、
非線形フィルタ(non-linear filter)を使用して除去す
る方法であって、フラッシュアーティファクトを速度高
低、大きさと関係なく除去できるが、連続するフレーム
間の非線形フィルタリングのために、ディスプレーされ
るフレームが実際スキャンされたフレームより遅延され
るという短所がある。
Hand Held Ultrasonic Diagnostic Instrument"に
開示された、映像間のフレームフィルタを使用する方法
である。これは、連続的に計算されたカラーフレームの
関係を見て、最小−最大フィルタ(min-max filter)、
非線形フィルタ(non-linear filter)を使用して除去す
る方法であって、フラッシュアーティファクトを速度高
低、大きさと関係なく除去できるが、連続するフレーム
間の非線形フィルタリングのために、ディスプレーされ
るフレームが実際スキャンされたフレームより遅延され
るという短所がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、カラードップラー映像システムにおいて、超音波信
号をフィルタリングしたドップラー信号とフィルタリン
グしないクラッタ信号の周波数分析を通して得た情報か
ら、各画素位置でカラードップラー映像のフラッシュア
ーティファクトを除去し、高画質のカラー映像を表示で
きる方法及び装置を提供するところにある。
は、カラードップラー映像システムにおいて、超音波信
号をフィルタリングしたドップラー信号とフィルタリン
グしないクラッタ信号の周波数分析を通して得た情報か
ら、各画素位置でカラードップラー映像のフラッシュア
ーティファクトを除去し、高画質のカラー映像を表示で
きる方法及び装置を提供するところにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための、本発明に係るカラードップラー映像システム
におけるカラー映像表示方法は、カラードップラー映像
システムにおけるカラー映像を表示するための方法にお
いて、(a)カラー映像の各画素位置に対応して対象体か
ら反射された超音波信号をクラッタフィルタリングする
ステップと、(b)クラッタフィルタリングされてない前
記超音波信号と、前記ステップ(a)でクラッタフィルタ
リングされた超音波ドップラー信号との周波数スペクト
ルを各々分析して、それぞれクラッタ情報とドップラー
情報とを算出するステップと、(c)前記ステップ(b)で算
出されたクラッタ情報とドップラー情報とに基づいて、
前記画素位置でのフラッシュアーティファクトの有無を
判断するステップと、(d)前記ステップ(c)でフラッシュ
アーティファクトが有ると判断される画素位置につい
て、カラードップラー映像を表示しないようにするステ
ップとを含む。
るための、本発明に係るカラードップラー映像システム
におけるカラー映像表示方法は、カラードップラー映像
システムにおけるカラー映像を表示するための方法にお
いて、(a)カラー映像の各画素位置に対応して対象体か
ら反射された超音波信号をクラッタフィルタリングする
ステップと、(b)クラッタフィルタリングされてない前
記超音波信号と、前記ステップ(a)でクラッタフィルタ
リングされた超音波ドップラー信号との周波数スペクト
ルを各々分析して、それぞれクラッタ情報とドップラー
情報とを算出するステップと、(c)前記ステップ(b)で算
出されたクラッタ情報とドップラー情報とに基づいて、
前記画素位置でのフラッシュアーティファクトの有無を
判断するステップと、(d)前記ステップ(c)でフラッシュ
アーティファクトが有ると判断される画素位置につい
て、カラードップラー映像を表示しないようにするステ
ップとを含む。
【００１１】本発明の目的を達成するためのカラードッ
プラー映像システムにおけるカラー映像表示装置は、カ
ラードップラー映像システムで、フラッシュアーティフ
ァクトを除去してカラー映像を表示するための装置にお
いて、カラー映像の各画素位置に対応して対象体から反
射された超音波信号をフィルタリングして、クラッタ信
号が除去されたドップラー信号を出力するクラッタフィ
ルタと、前記クラッタフィルタの入出力信号について各
々周波数スペクトルを分析し、分析結果から得られた情
報を利用して各画素位置のフラッシュアーティファクト
の有無を判別し、フラッシュアーティファクトと判別さ
れる画素位置のカラードップラー映像が表示されないよ
うに画素表示情報を出力する後処理手段と、前記後処理
手段が出力する画素表示情報によって超音波カラードッ
プラー映像を表示する表示手段とを含む。
プラー映像システムにおけるカラー映像表示装置は、カ
ラードップラー映像システムで、フラッシュアーティフ
ァクトを除去してカラー映像を表示するための装置にお
いて、カラー映像の各画素位置に対応して対象体から反
射された超音波信号をフィルタリングして、クラッタ信
号が除去されたドップラー信号を出力するクラッタフィ
ルタと、前記クラッタフィルタの入出力信号について各
々周波数スペクトルを分析し、分析結果から得られた情
報を利用して各画素位置のフラッシュアーティファクト
の有無を判別し、フラッシュアーティファクトと判別さ
れる画素位置のカラードップラー映像が表示されないよ
うに画素表示情報を出力する後処理手段と、前記後処理
手段が出力する画素表示情報によって超音波カラードッ
プラー映像を表示する表示手段とを含む。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の望ましい実施の形態を詳細に説明する。
明の望ましい実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】本発明はクラッタ信号の特性を利用してフ
ラッシュアーティファクトを除去するものであるので、
まずクラッタ信号の特性を簡単に説明する。
ラッシュアーティファクトを除去するものであるので、
まずクラッタ信号の特性を簡単に説明する。
【００１４】クラッタ信号は、観察しようとするパルス
反復周波数(PRF;Pulse RepetitionFrequency)を基準に
0.1×PRF内に存在する。即ち、ドップラー信号は多様な
色で表現されるが、クラッタ信号は低速に該当する色で
表現され、その範囲も非常に狭い。従って、クラッタ信
号の速度はドップラー信号より遅いことが分かる。ま
た、クラッタ信号のパワー(power)はドップラー信号よ
り大きい。即ち、クラッタ信号のパワーはドップラー信
号に比べて１０〜１００倍のパワーを持つ。特に、フラ
ッシュアーティファクトの場合には１００倍以上のパワ
ーを持つので、クラッタフィルタでよく除去されない。
反復周波数(PRF;Pulse RepetitionFrequency)を基準に
0.1×PRF内に存在する。即ち、ドップラー信号は多様な
色で表現されるが、クラッタ信号は低速に該当する色で
表現され、その範囲も非常に狭い。従って、クラッタ信
号の速度はドップラー信号より遅いことが分かる。ま
た、クラッタ信号のパワー(power)はドップラー信号よ
り大きい。即ち、クラッタ信号のパワーはドップラー信
号に比べて１０〜１００倍のパワーを持つ。特に、フラ
ッシュアーティファクトの場合には１００倍以上のパワ
ーを持つので、クラッタフィルタでよく除去されない。
【００１５】本実施の形態では、こんなフラッシュアー
ティファクトがクラッタフィルタを通過しても、ドップ
ラー信号に比べてパワーが大きいと仮定した。その理由
は、フラッシュアーティファクトが存在する時は、ドッ
プラー信号の有無に関係なく画面上の全ての画素が低速
の１つの色で表現されるためである。即ち、カラードッ
プラー映像のために計算された画素の平均速度がクラッ
タ信号の平均速度に近く算出されるが、その理由は、ク
ラッタフィルタを通過したクラッタ信号のパワーが非常
に大きいからである。また、クラッタ信号は相対的にド
ップラー信号より分散が小さい。換言すれば、信号のス
ペクトルが狭い範囲に集まっているということを意味す
る。
ティファクトがクラッタフィルタを通過しても、ドップ
ラー信号に比べてパワーが大きいと仮定した。その理由
は、フラッシュアーティファクトが存在する時は、ドッ
プラー信号の有無に関係なく画面上の全ての画素が低速
の１つの色で表現されるためである。即ち、カラードッ
プラー映像のために計算された画素の平均速度がクラッ
タ信号の平均速度に近く算出されるが、その理由は、ク
ラッタフィルタを通過したクラッタ信号のパワーが非常
に大きいからである。また、クラッタ信号は相対的にド
ップラー信号より分散が小さい。換言すれば、信号のス
ペクトルが狭い範囲に集まっているということを意味す
る。
【００１６】図１Ａ乃至図３Ｂは、前述したクラッタフ
ィルタの特性を説明するための図面である。これらの図
において、横軸は周波数を、縦軸はパワーを示す。図１
Ａ，Ｂはクラッタ信号の速度が'０'に近い時、図２Ａ，
Ｂはクラッタ信号の速度が0.05×PRFの時、図３Ａ，Ｂ
はクラッタ信号の速度が0.01×PRFの時に、それぞれク
ラッタフィルタリングする前とクラッタフィルタリング
後の信号パワーを示す。
ィルタの特性を説明するための図面である。これらの図
において、横軸は周波数を、縦軸はパワーを示す。図１
Ａ，Ｂはクラッタ信号の速度が'０'に近い時、図２Ａ，
Ｂはクラッタ信号の速度が0.05×PRFの時、図３Ａ，Ｂ
はクラッタ信号の速度が0.01×PRFの時に、それぞれク
ラッタフィルタリングする前とクラッタフィルタリング
後の信号パワーを示す。
【００１７】クラッタ信号の平均速度(ＶClutter)が小
さい場合(図１Ａ参照)、フィルタリングを行った後のド
ップラー信号の平均速度(ＶDoppler)はドップラー信号
に近く算出される(図１Ｂ参照)。しかし、クラッタ信号
の速度とパワーが大きな場合(図３Ａ参照)、クラッタフ
ィルタリングを行った結果であるドップラー信号の平均
速度、パワー、分散はむしろクラッタ信号に近いことが
分かる(図３Ｂ参照)。従って、クラッタフィルタを通過
してから残るクラッタ信号の量が、ドップラー信号の平
均速度、パワー(power)、分散(variance)の推定(estima
tion)に影響を与えられることが分かる。
さい場合(図１Ａ参照)、フィルタリングを行った後のド
ップラー信号の平均速度(ＶDoppler)はドップラー信号
に近く算出される(図１Ｂ参照)。しかし、クラッタ信号
の速度とパワーが大きな場合(図３Ａ参照)、クラッタフ
ィルタリングを行った結果であるドップラー信号の平均
速度、パワー、分散はむしろクラッタ信号に近いことが
分かる(図３Ｂ参照)。従って、クラッタフィルタを通過
してから残るクラッタ信号の量が、ドップラー信号の平
均速度、パワー(power)、分散(variance)の推定(estima
tion)に影響を与えられることが分かる。
【００１８】本発明では、前述したクラッタ信号、特に
フラッシュアーティファクトの特性を利用してフラッシ
ュアーティファクトを除去するための方法及び装置を提
案する。
フラッシュアーティファクトの特性を利用してフラッシ
ュアーティファクトを除去するための方法及び装置を提
案する。
【００１９】図４は、本発明の望ましい実施の形態にと
もなうカラードップラー映像システムを示す。
もなうカラードップラー映像システムを示す。
【００２０】図４に示したシステムは、一般的なカラー
ドップラー映像システムの構成ブロックを全て含み、ク
ラッタフィルタ(clutter filter)７０とデジタルスキ
ャン変換部(digital scan converter;DSC)８０との間
に、フラッシュアーティファクトに該当する画素（pixe
l)が画面に表示されないようにするための本実施の形態
の後処理手段１００が含まれる。後処理手段１００は、
クラッタフィルタ７０の入出力信号について各々周波数
スペクトルを分析するための第１及び第２周波数分析部
(frequency estimator)１１０，１２０と、第１及び第
２周波数分析部１１０，１２０の分析結果から得られた
情報に基づいてフラッシュアーティファクトの有無を判
断し、その判断結果をＤＳＣ部８０に出力する後処理部
(post processing)１３０を具備する。このような構成
を有する図４のカラードップラー映像システムにおい
て、カラードップラー映像のフラッシュアーティファク
トを除去して表示する動作を具体的に説明する。
ドップラー映像システムの構成ブロックを全て含み、ク
ラッタフィルタ(clutter filter)７０とデジタルスキ
ャン変換部(digital scan converter;DSC)８０との間
に、フラッシュアーティファクトに該当する画素（pixe
l)が画面に表示されないようにするための本実施の形態
の後処理手段１００が含まれる。後処理手段１００は、
クラッタフィルタ７０の入出力信号について各々周波数
スペクトルを分析するための第１及び第２周波数分析部
(frequency estimator)１１０，１２０と、第１及び第
２周波数分析部１１０，１２０の分析結果から得られた
情報に基づいてフラッシュアーティファクトの有無を判
断し、その判断結果をＤＳＣ部８０に出力する後処理部
(post processing)１３０を具備する。このような構成
を有する図４のカラードップラー映像システムにおい
て、カラードップラー映像のフラッシュアーティファク
トを除去して表示する動作を具体的に説明する。
【００２１】プローブ(probe)１０は多数の超音波振動
子を備え、送信部２０のパルス電圧を超音波に変換して
生体内に送信し、生体内から反射してきたエコーを電気
信号に変換する。受信部３０は、プローブ１０の各振動
子から超音波エコー信号を受信して一定大きさに増幅し
た後、ビームフォーマ(beamformer)４０に出力する。ビ
ームフォーマ４０は、一定大きさに増幅された各振動子
の超音波エコー信号を異なる時間遅延させた後、全てを
加えて受信集束(receive focusing)を行う。
子を備え、送信部２０のパルス電圧を超音波に変換して
生体内に送信し、生体内から反射してきたエコーを電気
信号に変換する。受信部３０は、プローブ１０の各振動
子から超音波エコー信号を受信して一定大きさに増幅し
た後、ビームフォーマ(beamformer)４０に出力する。ビ
ームフォーマ４０は、一定大きさに増幅された各振動子
の超音波エコー信号を異なる時間遅延させた後、全てを
加えて受信集束(receive focusing)を行う。
【００２２】直角復調部５０は、ビームフォーマ４０に
より集束された受信信号を入力され、受信信号を複素数
に変換して送信パルスの反復周期に対する位相変化量を
検出する。即ち、直角復調部５０は、サンプリング地点
毎の受信信号の位相を検出する。直角復調部５０により
変換された複素数信号は、包絡線検出部６０、クラッタ
フィルタ７０及び後処理手段１００の第２周波数分析部
１２０に入力される。
より集束された受信信号を入力され、受信信号を複素数
に変換して送信パルスの反復周期に対する位相変化量を
検出する。即ち、直角復調部５０は、サンプリング地点
毎の受信信号の位相を検出する。直角復調部５０により
変換された複素数信号は、包絡線検出部６０、クラッタ
フィルタ７０及び後処理手段１００の第２周波数分析部
１２０に入力される。
【００２３】包絡線検出部６０は、白黒映像表示のた
め、入力される複素数信号で包絡線検波(detection)を
行ってＤＳＣ部８０に伝達する。クラッタフィルタ７０
は、入力される複素数信号をフィルタリングしてクラッ
タ信号を除去し、クラッタ信号が除去されたドップラー
信号を後処理手段１００の第１周波数分析部１１０に出
力する。
め、入力される複素数信号で包絡線検波(detection)を
行ってＤＳＣ部８０に伝達する。クラッタフィルタ７０
は、入力される複素数信号をフィルタリングしてクラッ
タ信号を除去し、クラッタ信号が除去されたドップラー
信号を後処理手段１００の第１周波数分析部１１０に出
力する。
【００２４】第１周波数分析部１１０は、入力されるク
ラッタ信号が除去されたドップラー信号について周波数
スペクトルを分析してドップラー情報を抽出する。第２
周波数分析部１２０は、入力される複素数信号、即ちフ
ィルタリングされない超音波信号のクラッタ信号につい
て周波数スペクトルを分析してクラッタ情報を抽出す
る。ここでは、自己相関(autocorrelation)方式を使用
して周波数スペクトルを分析する。通常、カラードップ
ラー映像モードでは、この自己相関結果を直接表示せ
ず、血流のパワー(power)、平均速度、分散に変換し、
これを色でマッピングする過程を経て画面に表示する。
自己相関結果をパワー(power)、平均速度(velocity)、
分散(variance)に変換することを式で定義すれば、次の
通りである。
ラッタ信号が除去されたドップラー信号について周波数
スペクトルを分析してドップラー情報を抽出する。第２
周波数分析部１２０は、入力される複素数信号、即ちフ
ィルタリングされない超音波信号のクラッタ信号につい
て周波数スペクトルを分析してクラッタ情報を抽出す
る。ここでは、自己相関(autocorrelation)方式を使用
して周波数スペクトルを分析する。通常、カラードップ
ラー映像モードでは、この自己相関結果を直接表示せ
ず、血流のパワー(power)、平均速度、分散に変換し、
これを色でマッピングする過程を経て画面に表示する。
自己相関結果をパワー(power)、平均速度(velocity)、
分散(variance)に変換することを式で定義すれば、次の
通りである。
【００２５】
【数１】
【００２６】第１及び第２周波数分析部１１０，１２０
は、上記式（１）乃至（３）を利用して、ドップラー信
号及びクラッタ信号からの情報、即ちパワー、平均速
度、分散を求めて、後処理部１３０に出力する。後処理
部１３０は、第１周波数分析部１１０から印加されるド
ップラー情報と第２周波数分析部１２０から印加される
クラッタ情報とを利用して、フラッシュアーティファク
トの有無を判断する。後処理部１３０は、判断結果によ
って該当画素をカラードップラー映像で表示するか、あ
るいは除去するかを決定する。フラッシュアーティファ
クトの判断のためのアルゴリズムは、次の通りである。
は、上記式（１）乃至（３）を利用して、ドップラー信
号及びクラッタ信号からの情報、即ちパワー、平均速
度、分散を求めて、後処理部１３０に出力する。後処理
部１３０は、第１周波数分析部１１０から印加されるド
ップラー情報と第２周波数分析部１２０から印加される
クラッタ情報とを利用して、フラッシュアーティファク
トの有無を判断する。後処理部１３０は、判断結果によ
って該当画素をカラードップラー映像で表示するか、あ
るいは除去するかを決定する。フラッシュアーティファ
クトの判断のためのアルゴリズムは、次の通りである。
【００２７】第１のアルゴリズムは、クラッタ信号のパ
ワー(power)がドップラー信号に比べて相対的に大きい
点に基づく。そこで、後処理部１３０は、クラッタ情報
のうちクラッタ信号のパワー(power)が既設定された基
準パワー以上なのかを判断する。後処理部１３０は、ク
ラッタ信号のパワーが基準パワー以上と判断されれば、
クラッタフィルタ７０のフィルタリングにより除去でき
ないと予想して、フラッシュアーティファクトが存する
と判断する。後処理部１３０は、フラッシュアーティフ
ァクトが存すると判断される画素がカラードップラー映
像から除去されるように画素表示情報をＤＳＣ部８０に
出力する。
ワー(power)がドップラー信号に比べて相対的に大きい
点に基づく。そこで、後処理部１３０は、クラッタ情報
のうちクラッタ信号のパワー(power)が既設定された基
準パワー以上なのかを判断する。後処理部１３０は、ク
ラッタ信号のパワーが基準パワー以上と判断されれば、
クラッタフィルタ７０のフィルタリングにより除去でき
ないと予想して、フラッシュアーティファクトが存する
と判断する。後処理部１３０は、フラッシュアーティフ
ァクトが存すると判断される画素がカラードップラー映
像から除去されるように画素表示情報をＤＳＣ部８０に
出力する。
【００２８】第２のアルゴリズムは、クラッタ信号の分
散がドップラー信号に比べて相対的に小さい点に基づ
く。そこで、後処理部１３０は、クラッタ信号の分散と
ドップラー信号の分散との差が既設定された基準値以上
なのかを判断する。後処理部１３０は、２つの信号の分
散差が基準値以上ならばクラッタ信号の影響が多いと判
断して、該当画素をカラードップラー映像に表示しない
ようにする。
散がドップラー信号に比べて相対的に小さい点に基づ
く。そこで、後処理部１３０は、クラッタ信号の分散と
ドップラー信号の分散との差が既設定された基準値以上
なのかを判断する。後処理部１３０は、２つの信号の分
散差が基準値以上ならばクラッタ信号の影響が多いと判
断して、該当画素をカラードップラー映像に表示しない
ようにする。
【００２９】第３のアルゴリズムは、クラッタ信号の平
均速度がドップラー信号に比べて相対的に遅い点に基づ
く。そこで、後処理部１３０は、クラッタ信号の平均速
度とドップラー信号の平均速度との差が既設定された値
以下なのかを判断する。後処理部１３０は、２つの信号
の平均速度差が既設定値以下ならば、クラッタフィルタ
リング後にもクラッタ信号の影響により平均速度の推定
が間違ったと判断して、該当画素をカラードップラー映
像に表示させない。しかし、後処理部１３０は、２つの
信号の平均速度差が既設定値より小さくてもクラッタ信
号の平均速度が既設定された基準速度より大きければ、
該当画素にはクラッタ信号が存しないと判断して該当画
素をカラードップラー映像に表示させる。
均速度がドップラー信号に比べて相対的に遅い点に基づ
く。そこで、後処理部１３０は、クラッタ信号の平均速
度とドップラー信号の平均速度との差が既設定された値
以下なのかを判断する。後処理部１３０は、２つの信号
の平均速度差が既設定値以下ならば、クラッタフィルタ
リング後にもクラッタ信号の影響により平均速度の推定
が間違ったと判断して、該当画素をカラードップラー映
像に表示させない。しかし、後処理部１３０は、２つの
信号の平均速度差が既設定値より小さくてもクラッタ信
号の平均速度が既設定された基準速度より大きければ、
該当画素にはクラッタ信号が存しないと判断して該当画
素をカラードップラー映像に表示させる。
【００３０】後処理部１３０は、前記３つのアルゴリズ
ムを個別的に使用したり優先順位をつけて順次に使用す
る。そして、各アルゴリズムにおける比較方法も仮定・
条件(if-then-else)方法を利用して決定したり、ファジ
イ理論を利用して色々な条件に対する規則を構築して決
定する。ファジイロジック(fuzzy logic)を利用する場
合には、選択の自由度を高めて効率的な判断が可能にな
る。
ムを個別的に使用したり優先順位をつけて順次に使用す
る。そして、各アルゴリズムにおける比較方法も仮定・
条件(if-then-else)方法を利用して決定したり、ファジ
イ理論を利用して色々な条件に対する規則を構築して決
定する。ファジイロジック(fuzzy logic)を利用する場
合には、選択の自由度を高めて効率的な判断が可能にな
る。
【００３１】ＤＳＣ部８０は、後処理部１３０からの画
素表示情報が印加されT、V走査線の方向に対応して該当
画素を表示したり、あるいは表示しないようにディスプ
レイ部９０を制御する。ディスプレイ部９０は、ＤＳＣ
部８０の制御によってフラッシュアーティファクトが除
去された超音波カラードップラー映像を表示する。
素表示情報が印加されT、V走査線の方向に対応して該当
画素を表示したり、あるいは表示しないようにディスプ
レイ部９０を制御する。ディスプレイ部９０は、ＤＳＣ
部８０の制御によってフラッシュアーティファクトが除
去された超音波カラードップラー映像を表示する。
【００３２】
【発明の効果】以上述べた通り、本発明に係るカラード
ップラー映像システムにおけるカラー映像表示方法及び
装置は、クラッタフィルタを通過したドップラー情報と
クラッタフィルタを通過しないクラッタ情報とに基づい
て、各画素位置でのカラードップラー映像のフラッシュ
アーティファクトの有無を判断し、フラッシュアーティ
ファクトが存すると判断される画素位置のカラードップ
ラー映像を画面上に表示させないことにより、画素毎に
フラッシュアーティファクトが除去された高画質のカラ
ー映像を表示できる効果を奏する。
ップラー映像システムにおけるカラー映像表示方法及び
装置は、クラッタフィルタを通過したドップラー情報と
クラッタフィルタを通過しないクラッタ情報とに基づい
て、各画素位置でのカラードップラー映像のフラッシュ
アーティファクトの有無を判断し、フラッシュアーティ
ファクトが存すると判断される画素位置のカラードップ
ラー映像を画面上に表示させないことにより、画素毎に
フラッシュアーティファクトが除去された高画質のカラ
ー映像を表示できる効果を奏する。
【図１Ａ】クラッタ信号の速度が‘０'に近い時、クラ
ッタフィルタリングする前の信号パワーを示す図であ
る。
ッタフィルタリングする前の信号パワーを示す図であ
る。
【図１Ｂ】クラッタ信号の速度が‘０'に近い時、クラ
ッタフィルタリングする後の信号パワーを示す図であ
る。
ッタフィルタリングする後の信号パワーを示す図であ
る。
【図２Ａ】クラッタ信号の速度が0.05×PRFの時、クラ
ッタフィルタリングする前の信号パワーを示す図であ
る。
ッタフィルタリングする前の信号パワーを示す図であ
る。
【図２Ｂ】クラッタ信号の速度が0.05×PRFの時、クラ
ッタフィルタリングする後の信号パワーを示す図であ
る。
ッタフィルタリングする後の信号パワーを示す図であ
る。
【図３Ａ】クラッタ信号の速度が0.01×PRFの時、クラ
ッタフィルタリングする前の信号パワーを示す図であ
る。
ッタフィルタリングする前の信号パワーを示す図であ
る。
【図３Ｂ】クラッタ信号の速度が0.01×PRFの時、クラ
ッタフィルタリングする後の信号パワーを示す図であ
る。
ッタフィルタリングする後の信号パワーを示す図であ
る。
【図４】本実施の形態に係る超音波カラードップラー映
像システムを示す構成図である。
像システムを示す構成図である。
１０ プローブ
２０ 送信部
３０ 受信部
４０ ビームフォーマ(beam former)
５０ 直角復調部(quadrature demodulation)
６０ 包絡線検波部(envelope detector)
７０ クラッタフィルタ(clutter filter)
８０ デジタルスキャンコンバーター(DSC)
９０ ディスプレイ部
１００ 後処理手段
１１０、１２０ 周波数分析部(frequency estimato
r) １３０ 後処理部(post processing unit)
r) １３０ 後処理部(post processing unit)
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平10−127639（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−75344（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
A61B 8/00 - 8/15
Claims (20)
- 【請求項１】 カラードップラー映像システムにおける
カラー映像を表示するための方法において、 (a)カラー映像の各画素位置に対応して対象体から反射
された超音波信号をクラッタフィルタリングするステッ
プと、 (b)クラッタフィルタリングされてない前記超音波信号
と、前記ステップ(a)でクラッタフィルタリングされた
超音波ドップラー信号との周波数スペクトルを各々分析
して、それぞれクラッタ情報とドップラー情報とを算出
するステップと、 (c)前記ステップ(b)で算出されたクラッタ情報とドップ
ラー情報とに基づいて、前記画素位置でのフラッシュア
ーティファクトの有無を判断するステップと、 (d)前記ステップ(c)でフラッシュアーティファクトが有
ると判断される画素位置について、カラードップラー映
像を表示しないようにするステップとを含むことを特徴
とするカラー映像表示方法。 - 【請求項２】 前記ステップ(b)では、自己相関を通し
て周波数スペクトルを分析することを特徴とする請求項
１に記載のカラー映像表示方法。 - 【請求項３】 前記クラッタ情報は、クラッタフィルタ
リングしない超音波信号に含まれているクラッタ信号の
平均速度、パワー及び分散であることを特徴とする請求
項１に記載のカラー映像表示方法。 - 【請求項４】 前記ドップラー情報は、クラッタフィル
タリングした超音波ドップラー信号の平均速度、パワー
及び分散であることを特徴とする請求項３に記載のカラ
ー映像表示方法。 - 【請求項５】 前記ステップ(c)では、前記クラッタ信
号がドップラー信号に比べて速度が遅く、パワーが大き
く、分散が小さいという特性に基づいて、前記クラッタ
情報とドップラー情報とから各画素位置でのフラッシュ
アーティファクトの有無を判断することを特徴とする請
求項４に記載のカラー映像表示方法。 - 【請求項６】 前記ステップ(c)では、 算出されたクラッタ情報のうちクラッタ信号のパワーを
既設定パワーと比較して、既設定パワー以上ならばフラ
ッシュアーティファクトが有ると判断する第１アルゴリ
ズムと、 算出されたクラッタ情報とドップラー情報のうちクラッ
タ信号の平均速度とドップラー信号の平均速度との差を
既設定値と比較し、既設定値以下ならばフラッシュアー
ティファクトが有ると判断する第２アルゴリズムと、 算出されたクラッタ情報とドップラー情報のうちクラッ
タ信号の分散とドップラー信号の分散との差を既設定値
と比較し、既設定値以上ならばフラッシュアーティファ
クトが有ると判断する第３アルゴリズムとの少なくとも
１つを通してフラッシュアーティファクトの有無を判断
することを特徴とする請求項５に記載のカラー映像表示
方法。 - 【請求項７】 前記ステップ(c)では、前記第１乃至第
３アルゴリズムを個別的に適用することを特徴とする請
求項６に記載のカラー映像表示方法。 - 【請求項８】 前記ステップ(c)では、前記第１乃至第
３アルゴリズムに優先順位をつけて順次に適用すること
を特徴とする請求項６に記載のカラー映像表示方法。 - 【請求項９】 前記ステップ(c)では、前記第１乃至第
３アルゴリズムを順次適用する際に、ファジイロジック
を使用することを特徴とする請求項８に記載のカラー映
像表示方法。 - 【請求項１０】 前記ステップ(c)では、前記第２アル
ゴリズムの実行時に、クラッタ信号とドプラー信号の平
均速度差が既設定値以下であっても、クラッタ信号の平
均速度が既設定速度以上ならばフラッシュアーティファ
クトは無いと判断することを特徴とする請求項６に記載
のカラー映像表示方法。 - 【請求項１１】 カラードップラー映像システムで、フ
ラッシュアーティファクトを除去してカラー映像を表示
するための装置において、カラー映像の各画素位置に対応して 対象体から反射され
た超音波信号をフィルタリングして、クラッタ信号が除
去されたドップラー信号を出力するクラッタフィルタ
と、 前記クラッタフィルタの入出力信号について各々周波数
スペクトルを分析し、分析結果から得られた情報を利用
して各画素位置のフラッシュアーティファクトの有無を
判別し、フラッシュアーティファクトと判別される画素
位置のカラードップラー映像が表示されないように画素
表示情報を出力する後処理手段と、 前記後処理手段が出力する画素表示情報によって超音波
カラードップラー映像を表示する表示手段とを含むこと
を特徴とするカラー映像表示装置。 - 【請求項１２】 前記後処理手段は、 前記クラッタフィルタでフィルタリングされたクラッタ
信号が除去されたドップラー信号の周波数スペクトルを
分析して、ドップラー情報を算出する第１周波数分析部
と、 前記フィルタリングしない超音波信号に含まれているク
ラッタ信号の周波数スペクトルを分析して、クラッタ情
報を算出する第２周波数分析部と、 前記算出されたドップラー情報と前記クラッタ情報とに
基づき各画素位置のフラッシュアーティファクトの有無
を判断し、フラッシュアーティファクトが存すると判断
されれば該当する画素位置のカラードップラー映像を表
示させず、フラッシュアーティファクトが存しないと判
断されれば該当する画素位置のカラードップラー映像を
表示させる画素表示情報を出力する後処理部とを備える
ことを特徴とする請求項１１に記載のカラー映像表示装
置。 - 【請求項１３】 前記第１周波数分析部は、自己相関法
を利用して前記ドップラー信号の周波数スペクトルを分
析することを特徴とする請求項１２に記載のカラー映像
表示装置。 - 【請求項１４】 前記ドップラー情報は、ドップラー信
号のパワー,平均速度,分散であることを特徴とする請求
項１３に記載のカラー映像表示装置。 - 【請求項１５】 前記第２周波数分析部は、自己相関法
を利用して前記超音波信号に含まれたクラッタ信号の周
波数スペクトルを分析することを特徴とする請求項１２
又は１３に記載のカラー映像表示装置。 - 【請求項１６】 前記クラッタ情報は、クラッタ信号の
パワー、平均速度、分散であることを特徴とする請求項
１４又は１５に記載のカラー映像表示装置。 - 【請求項１７】 前記後処理部は、前記クラッタ信号の
パワーが既設定パワー以上ならば、その画素にフラッシ
ュアーティファクトが存すると判断して該当画素位置の
カラードップラー映像を表示しないようにする画素表示
情報を出力することを特徴とする請求項１６に記載のカ
ラー映像表示装置。 - 【請求項１８】 前記後処理部は、前記クラッタ信号の
分散とドップラー信号の分散との差が既設定された値以
上ならば、その画素にフラッシュアーティファクトが存
すると判断して該当画素位置のカラードップラー映像を
表示しないようにする画素表示情報を出力することを特
徴とする請求項１６に記載のカラー映像表示装置。 - 【請求項１９】 前記後処理部は、前記クラッタ信号の
平均速度とドップラー信号の平均速度との差が既設定さ
れた値以下ならば、その画素にフラッシュアーティファ
クトが存すると判断して該当画素位置のカラードップラ
ー映像を表示しないようにする画素表示情報を出力する
ことを特徴とする請求項１６に記載のカラー映像表示装
置。 - 【請求項２０】 前記後処理部は、前記クラッタ信号の
平均速度とドップラー信号の平均速度との差が既設定さ
れた値より小さくても前記クラッタ信号の平均速度が既
設定速度より早ければ、該当画素位置のカラードップラ
ー映像にはクラッタ信号が存しない場合と判断して該当
画素位置のカラードップラー映像を表示させる画素表示
情報を出力することを特徴とする請求項１９に記載のカ
ラー映像表示装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR99-16161 | 1999-05-06 | ||
| KR1019990016161A KR100352639B1 (ko) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | 칼라 도플러 영상화 시스템을 위한 칼라 영상 표시방법 및 장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000354595A JP2000354595A (ja) | 2000-12-26 |
| JP3397748B2 true JP3397748B2 (ja) | 2003-04-21 |
Family
ID=36686684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000135221A Expired - Lifetime JP3397748B2 (ja) | 1999-05-06 | 2000-05-08 | カラードップラー映像システムにおけるカラー映像表示方法及び装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6402694B1 (ja) |
| EP (1) | EP1050761B1 (ja) |
| JP (1) | JP3397748B2 (ja) |
| KR (1) | KR100352639B1 (ja) |
| DE (1) | DE60024162T2 (ja) |
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| US6859565B2 (en) * | 2001-04-11 | 2005-02-22 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method and apparatus for the removal of flash artifacts |
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| CN101009928B (zh) * | 2006-01-27 | 2012-09-26 | 朗迅科技公司 | 一种用于无线电资源管理的模糊逻辑调度器 |
| EP2053420B1 (en) | 2007-10-25 | 2012-12-05 | Samsung Medison Co., Ltd. | Method of removing an effect of side lobes in forming an ultrasound synthetic image by motion estimation and compensation |
| KR20090042152A (ko) | 2007-10-25 | 2009-04-29 | 주식회사 메디슨 | 사이드 로브 레벨의 영향을 제거하는 방법 |
| EP2053419B1 (en) * | 2007-10-25 | 2012-10-17 | Samsung Medison Co., Ltd. | Apparatus and method of estimating and compensating a motion in forming a synthetic image using a particular scan sequence |
| KR101055581B1 (ko) * | 2008-03-20 | 2011-08-23 | 삼성메디슨 주식회사 | 초음파 시스템 및 클러터 신호 제거용 필터 설정 방법 |
| GB0818775D0 (en) | 2008-10-13 | 2008-11-19 | Isis Innovation | Investigation of physical properties of an object |
| KR101100551B1 (ko) * | 2008-12-17 | 2011-12-29 | 삼성메디슨 주식회사 | 클러터 신호를 필터링하는 초음파 시스템 및 방법 |
| CN102429684B (zh) * | 2010-09-28 | 2013-10-09 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | 一种多普勒彩色血流成像方法和装置 |
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| KR101313220B1 (ko) | 2010-11-23 | 2013-09-30 | 삼성메디슨 주식회사 | 특성 곡선 정보에 기초하여 컬러 도플러 모드 영상을 제공하는 초음파 시스템 및 방법 |
| CN104885135A (zh) * | 2012-12-26 | 2015-09-02 | 丰田自动车株式会社 | 声音检测装置和声音检测方法 |
| JP6523276B2 (ja) * | 2013-07-19 | 2019-05-29 | ヴェラゾニックス，インコーポレーテッド | トライステートパルサを用いて任意の波形を生成する方法及びシステム |
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| KR102648307B1 (ko) | 2018-02-20 | 2024-03-15 | 삼성메디슨 주식회사 | 도플러 영상 표시 방법 및 이를 위한 초음파 진단 장치 |
| US11506771B2 (en) * | 2019-09-24 | 2022-11-22 | GE Precision Healthcare LLC | System and methods for flash suppression in ultrasound imaging |
| CN111198499B (zh) * | 2019-12-25 | 2021-07-02 | 南京南瑞水利水电科技有限公司 | 同期算法实时评估方法、系统及存储介质 |
| KR20210094686A (ko) * | 2020-01-21 | 2021-07-30 | 삼성메디슨 주식회사 | 초음파 영상 장치 및 그 제어방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1999
- 1999-05-06 KR KR1019990016161A patent/KR100352639B1/ko not_active IP Right Cessation
-
2000
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