JP4918344B2 - 画像生成方法および超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検体内への超音波パルスの送信と被検体内で反射して戻ってきた反射超音波の受信とを繰り返し、反射超音波の受信により得られた受信信号に基づく画像を生成して表示する超音波診断装置、およびその超音波診断装置における画像生成方法に関する。

従来より、被検体内への超音波パルスの送信とその被検体内で反射して戻ってきた反射超音波の受信とを繰り返し、その反射超音波の受信により得られた受信信号に基づく画像を生成して表示する超音波診断装置が、医療分野で採用されている。

超音波診断装置の表示画面に診断用の画像を生成して表示する方法の一つとして、ドプラ効果を利用した超音波ドプラ法を使用して生体内の観察面上の各点の血流速度の、超音波進行方向の成分を測定し、この血流速度分布を、パルス反射法により得られたモノクロ断層像上に重ねてカラー表示する表示方法が知られている。

この超音波ドプラ法による血流速度成分の測定原理は、振動子アレイにより超音波ビームを一定周期で生体内にパルス放射し、被検体内部の反射体による反射波を受信し、その受信信号に含まれる、ドプラ効果による周波数変化成分を検出することにより、血流内の反射体の、超音波進行方向の運動速度成分を測定し、さらに反射波が返ってくるまでの時間からその位置を求め、これをリアルタイムで２次元の血流情報としてカラー表示するものである。

図１は従来の超音波診断装置の構成図である。

この図１に示す超音波診断装置１００Ａには、探触子１が備えられており、この探触子１には圧電セラミック等の振動子がその先端に配列されている。探触子１には送信回路２と受信回路４が接続される。パルス発生回路３は送信の繰り返し周期（例えば４ＫＨｚ）を与えるタイミング信号Ｓ１１（レートパルス）を発生し、それを送信回路２に供給する。送信回路２は例えば６４チャンネルの、パルスドライバ及び遅延回路から構成される。パルスドライバはレートパルスのタイミングで送信周波数（例えば２．５ＭＨｚ）に等しい周期の駆動パルスを発生し、探触子１の振動子に印加する。遅延回路は超音波ビームを収束し、かつ指向性を与えるために各チャンネル毎のパルス発生タイミングに所定の遅延を与える。その結果、超音波ビームが指向性に応じた方向にパルス放射される。このようにして、レートパルス周期で、生体（図示せず）の内部に向けて、同一方向（例えば図１のａ方向）への送受信を例えば６回繰り返して行い、さらに断層像取得のための１回の送受信を行い、計７回の送受信で一つの周期（ライン周期）を完了し、順次ｂ、ｃ、ｄと走査方向を切り替えながら、例えば６４本の走査線について同様の処理を行い１フレーム分の走査を完了する。

一方、生体内の音響インピーダンスの不連続面での反射超音波（エコー）は、探触子１を介して受信回路４でチャンネル毎に受信される。受信回路４はプリアンプ、遅延回路、加算回路から構成される。受信信号はプリアンプで増幅され、遅延回路により各チャンネル毎に所定の遅延を与えられ、加算回路により加算される。これにより指向性に応じた方向からのエコーが受信される。

受信回路４から出力される受信信号はミキサ回路５に入力される。ミキサ回路５は図示しない発振器により生成された、送信周波数と同一の周期を持ち互いに位相が９０°異なる一対の参照信号と、この受信信号とを混合することにより、直交検波を行い、ドプラ信号の同相信号Ｓ１２ａ及び直交信号Ｓ１２ｂを出力する。２つのローパスフィルタ６ａ，６ｂは、それぞれ、混合の結果生じたドプラ信号の同相信号Ｓ１２ａおよび直交信号Ｓ１２ｂの高調波成分を除去する。

各ローパスフィルタ６ａ，６ｂの出力信号は、各Ａ／Ｄ変換器７ａ，７ｂにより、深さ方向に対して一定のサンプリング周期で例えば各２５６点のサンプリングが行なわれてディジタル値に変換される。ＭＴＩフィルタ８ａ，８ｂは、ドプラ信号に含まれる臓器の壁運動等による低周波成分を除去し血流成分のみを抽出するものであり、例えば図２に示す１次のエコーキャンセラから構成される。

自己相関回路９にはＭＴＩフィルタ８ａ，８ｂの出力信号が入力され、この自己相関回路９では、繰り返し周期を隔てて得られるドプラ信号の同相信号を実部、直交信号を虚部とする複素自己相関（Ｒ（１））を、６回の繰返し周期のデータについて計算する。特定の深さにおけるＭＴＩフィルタ８ａ，８ｂの、ｋ回目の出力信号をｘ（ｋ）、ｙ（ｋ）とした場合、この計算は実部、虚部ごとに式（１ａ）及び式（１ｂ）で示される。

その演算結果は、実部、虚部ごとに各走査線の５回目のレートパルスのタイミングに同期して深さ毎に順次取り出される。

速度検出回路１０は自己相関回路９の演算結果である自己相関値（Ｒ（１））を入力し、その偏角値（ａｒｃｔａｎ｛Ｉｍ［Ｒ（１）］／Ｒｅ［Ｒ（１）］｝）を計算する。この偏角値はドプラ偏移周波数に比例した量を与える。この偏角値はその点の超音波ビームの方向の血流速度成分を出力している。このようにして求めた観察面上の各点の、超音波ビームの方向の血流速度成分の集合からなる血流分布を表わす血流分布画像データが画像処理回路１２に送られる。

一方、受信回路４の出力信号は断層像処理部１１にも送られる。断層像処理部１１は、受信信号の包絡線を検波した後、Ａ／Ｄ変換し、モノクロ輝度データとして出力し、そのモノクロ輝度データも画像処理回路１２に送られる。

画像処理回路１２は順次入力される平均速度データに対して方向（探触子１に近づく方向、あるいは遠ざかる方向）及びその絶対値に基づき所定の配色を施し、断層像のモノクロ輝度データと共に、その走査方向及び深さに応じて２次元状にマッピングし、これを画像データとして、図示しない画像メモリに格納する。さらにその画像データは一定の周期で画像メモリから読み出され、ＴＶモニタ１３上に、断層像を示すモノクロ画像と血流分布を示すカラー画像が合成された診断像が表示される。以上が、超音波診断装置の基本構成である。

近年、上記の基本構成を有する超音波診断装置において、血流速度が求められるのは直接的には超音波ビームの方向成分のみであるが、この超音波ビームの方向の血流速度成分から、超音波ビームに対し直角な方向の血流速度成分を含む観察面内の全方向の血流速度や血流量を求める技術が提示されている（非特許文献１、特許文献１，２参照）。

また、上記の技術を基にして、湧き出しや吸い込みを考慮した流線分布を求める技術も提案されている（特許文献３参照）。
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ Ｖｏｌ９ Ｎｏ．１ ２００６，Ｏｈｍｓｈａ，Ｌｉｄ．，ＩＯＳ Ｐｒｅｓｓ 特開平１１−８３５６４号公報 特開２００５−１１０９３９号公報 特開平１１−１０８９４７号公報

上記のとおり、超音波診断装置の技術は益々の発展を遂げてきているが、ここで問題となるのは、現在の超音波診断装置における各種表示態様に加え、さらにどのような態様の表示を行なうと診断上有用であるかという点である。

本発明は、上記事情に鑑み、超音波診断装置における、新たな態様の画像の生成方法および新たな態様の画像の生成を行うことのできる超音波診断装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の画像生成方法は、被検体内への超音波パルスの送信とその被検体内で反射して戻ってきた反射超音波の受信とを繰り返し、その反射超音波の受信により得られた受信信号に基づいて、二次元的に配列された複数の画素からなる画像を生成して表示する超音波診断装置における画像生成方法において、
上記受信信号に基づいて、観察面上の各画素における、その各画素と超音波送受信点に対応する画素とを結ぶ方向の血流速度成分を求める第１の演算ステップと、
上記第１の演算ステップで求められた血流速度成分に基づいて、上記観察面上の各画素における、その観察面内の、上記第１の演算ステップで求められた血流速度成分と、その血流速度成分とは直角な方向の血流速度成分との合成からなる血流速度を求める第２の演算ステップと、
上記第２の演算ステップで求められた血流速度を構成する血流速さと血流方向とのうちの血流速さの、上記観察面上の各画素の集合からなる血流速さ分布に基づいて、その各画素の血流速さを地理上の標高に擬えたときの尾根上の画素の集合を抽出する尾根抽出ステップと、
上記尾根抽出ステップで抽出された尾根上の画素の集合を表わす画像を表示する表示ステップとを有することを特徴とする。

例えば心臓内の血流を観察するにあたり、血液がどのように流れているかを知ることは重要である。この観点からすると、血流速さを地理上の標高に擬えたときの尾根線は血流の強い流れを示しており、極めて有用な情報を与えることになる。

本発明の画像生成方法は、二次元的な全方位の血流速度を求める技術をさらに発展させ、その二次元的な血流速度を構成する血流速さと血流方向とのうちの血流速さの情報を基にして上記尾根線上の画素の集合を抽出し、それを表示するものであるため、血流全体を把握するのに極めて有用な情報を与えることができる。

ここで、本発明の画像生成方法において、上記尾根抽出ステップは、上記血流速さ分布に空間的な平滑化処理を施し、平滑化処理が施された後の血流速さ分布に基づいて上記尾根上の画素の集合を抽出するステップであることが好ましい。

平滑化処理を施すことにより、血流速さ分布上に表れるノイズ成分を誤って尾根上の画素として抽出してしまうおそれが低減される。

また、本発明の画像生成方法において、上記尾根抽出ステップは、観察面上の各画素を順次関心画素として選択し、選択した関心画素の血流速さが、その関心画素を間に挟んでその関心画素に隣接する２つの画素の血流速さよりも大きいという条件を満たす２つの画素が存在する場合に、その関心画素を尾根上の画素として抽出するステップであることが好ましい。

この演算方法を採用すると、複雑な数学的処理を必要とせず、尾根上の画素が実用上十分な精度で抽出される。

また、本発明の画像生成方法において、上記尾根抽出ステップで抽出した尾根上の各画素を、その各画素の血流速さに応じた表示態様で表示するステップであることが好ましい。

上記尾根抽出ステップで抽出した尾根上の各画素を、その各画素の血流速さに応じた表示態様で表示すると、血流速さの大小が視覚的にとらえやすくなり、血流全体の把握が一層容易となる。

また、上記目的を達成する本発明の超音波診断装置は、被検体内への超音波パルスの送信とその被検体内で反射して戻ってきた反射超音波の受信とを繰り返し、その反射超音波の受信により得られた受信信号に基づいて、二次元的に配列された複数の画素からなる画像を生成して表示する超音波診断装置において、
上記受信信号に基づいて、観察面上の各画素における、その各画素と超音波送受信点に対応する画素とを結ぶ方向の血流速度成分を求める第１演算部と、
上記第１演算部で求められた血流速度成分に基づいて、上記観察面上の各画素における、その観察面内の、上記第１演算部で求められた血流速度成分と、その血流速度成分とは直角な方向の血流速度成分との合成からなる血流速度を求める第２演算部と、
上記第２演算部で求められた血流速度を構成する血流速さと血流方向とのうちの血流速さの、上記観察面上の各画素の集合からなる血流速さ分布に基づいて、その各画素の血流速さを地理上の標高に擬えたときの尾根上の画素の集合を抽出する尾根抽出部と、
上記尾根抽出部で抽出された尾根上の画素の集合を表わす画像を表示する表示部とを備えたことを特徴とする。

上記本発明の超音波診断装置によれば、上記第２演算部で求められた血流速さ分布に基づいて、上記尾根抽出部で抽出された尾根上の画素の集合を表わす尾根線表示の画像を生成し、その画像を表示部に表示することにより、血液の流れの分布を容易に概観することができる。

また、本発明の超音波診断装置において、上記尾根抽出部は、上記血流速さ分布に空間的な平滑化処理を施し、平滑化処理が施された後の血流速さ分布に基づいて上記尾根上の画素の集合を抽出するものであることが好ましい。

上記尾根抽出部が上記血流速さ分布に空間的な平滑化処理を施すことで、血流速さ分布上に表れるノイズ成分が誤って尾根上の画素として抽出されるおそれが低減され、高精度の抽出が行われる。

また、本発明の超音波診断装置において、上記尾根抽出部は、観察面上の各画素を順次関心画素として選択し、選択した関心画素の血流速さが、その関心画素を間に挟んでその関心画素に隣接する２つの画素の血流速さよりも大きいという条件を満たす２つの画素が存在する場合に、その関心画素を尾根上の画素として抽出するものであることが好ましい。

上記尾根抽出部では、この演算アルゴリズムを採用することにより、複雑な数学的処理は不要であり、実用上十分な精度で尾根上の点が抽出される。

また、本発明の超音波診断装置において、上記表示部は、上記尾根抽出部で抽出された尾根上の各画素を、その各画素の血流速さに応じた表示態様で表示するものであることが好ましい。

この好ましい表示態様によれば、上記表示部は、血流速さの大小が視覚的にとらえやすくなる画像が提供されるため、血液全体を一層的確に把握することができる。

以上説明したとおり、本発明によれば、従来にない、新たな有用な画像が生成される。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図３は、本発明の一実施形態としての超音波診断装置の構成図である。

ここでは、図３の超音波診断装置の説明にあたり、図１を参照して説明した従来の超音波診断装置の構成要素と同一の構成要素についての説明は省略し、図１に示す従来の超音波診断装置とは異なる構成要素についてのみ説明する。

図３の超音波診断装置１００Ｂには、図１の超音波診断装置１００Ａと比べ、尾根線算出回路３０が追加されている。

速度検出回路１０で求められた観察面上の各点の超音波ビーム方向の血流速度成分を表わす血流分布画像データは、そのまま表示に用いる場合は尾根線算出回路３０をバイパスして画像処理回路１２に送られる。その後の画像処理回路１２での処理は、図１を参照して説明したとおりである。

一方、尾根線を求めて表示するモードでは、速度検出回路１０で求められた血流分布画像データは、尾根線算出回路３０に入力され、尾根線を表わす尾根線画像データが生成されて画像処理回路１２に送られる。画像処理回路１２では、断層像のモノクロ輝度画像上に血流の尾根線が描かれた画像を表わす画像データが求められ、ＴＶモニタ１３上にその画像データに基づく画像が表示される。

図４は、図３に１つのブロックで示す尾根線算出回路の構成図である。

この尾根線算出回路３０は、血流速度算出部３０１と尾根探索部３０２とから構成されている。

血流速度算出部３０１は、速度検出回路１０で求められた観察面上の各点の超音波ビーム方向の血流速度成分に基づいて、その血流速度成分とは直角な方向の血流速度成分を算出し、それら双方の血流速度成分の合成からなる血流速度を求めるものである。

尾根探索部３０２は、血流速度算出部３０１で得られた血流速度を構成する血流方向と血流速さとのうちの血流速さの、観察面上の各点の集合からなる血流速さ分布を求め、その血流速さ分布に基づいて、観察面上の各点の血流速さを地理上の標高に擬えたときの尾根上の点を探索して、その尾根上の点の集合を抽出するものである。詳細は後述する。

なお、図３に示す速度検出回路１０が本発明にいう第１演算部の一例に相当し、尾根線算出回路３０を構成する血流速度算出部３０１および尾根探索部３０２が、本発明にいう、それぞれ第２演算部および尾根抽出部の各一例に相当する。

図５は、本発明の一実施形態としての画像形成方法を説明するためのフローチャートである。

このフローチャートは、尾根線を求めて表示するモードにおける、速度検出回路１０以降の処理を示したものである。

以下、各ステップの内容について述べる。

まず、速度検出回路１０において、反射超音波の受信信号に基づいて、観察面上の各点の、その各点と超音波送受信点とを結ぶ方向（超音波ビーム方向）の血流速度成分が求められる（ステップＳ１０１）。

次に、血流速度算出部３０１において、ステップＳ１０１で求められた血流速度成分に基づいて、観察面上の各点の、ステップＳ１０１で求められた血流速度成分と、血流速度成分とは直角な方向の血流速度成分との合成からなる血流速度が求められる（ステップＳ１０２）。

具体的には、血流速度算出部３０１では一例として以下に説明するようにして、血流速度が求められる。ここでは前掲の非特許文献１および特許文献３に記載された方法を採用するものとし、公知の内容なので以下ではその概要を説明するにとどめる。

図６は、血流分布画像の一例を示す図である。

この血流分布画像は通常はカラーで表示するためカラードプラ画像とも称される画像である。この画像上の各点には、探触子が置かれた中心点Ｃに向かう方向あるいは中心点Ｃから遠ざかる方向の血流速度データが対応づけられており、中心点Ｃに向かう方向の血流は赤色、中心点Ｃから遠ざかる方向の血流は青色で表示され、さらにその血流速度が、赤色もしくは青色の輝度で表示される。ここでは、各点の血流速度データに基づいて、以下に概要を示す演算により、超音波ビームの方向とは直交する方向の血流速度成分が求められ、超音波ビームの方向の血流速度成分とそれとは直交する方向の血流速度成分との合成により観察面上の各点における二次元的な血流速度が求められ、その二次元的な血流速度を構成する血流方向と血流速さとのうちの血流速さの、観察面上の分布である血流速さ分布が求められる。

図７は図６に代表的に示す、中心点Ｃから等距離にある一本のラインＬ上の血流速度分布を示した図である。

そのラインＬに沿う領域（Ａ）では、中心点Ｃに向かう方向の血流（ここでは「プラスの血流」と称する）が観測され、領域（Ｂ）では中心点Ｃから遠ざかる血流（ここでは「マイナスの血流」と称する）が観測され、領域（Ｃ）では中心点Ｃに向かうプラスの血流が観測されている。

ここで、プラスの血流量とマイナスの血流量が同一となる渦流成分と、それ以外の成分とに二分する。

図７に示す例では、全体としてはプラスの成分が多くマイナスの成分が少ないため、プラスの血流が観察された２つの領域（Ａ）（Ｃ）のうちの、領域（Ｂ）と同一面積分だけを第１の成分とする。この第１の成分は、ラインＬを横切って循環していて、全体としてはラインＬから出入りのない渦流成分である。一方、その渦流成分を除いた第２の成分は、全体としてラインＬを横切って流れる成分である。図６には、一本のラインＬが示されているが、中心点Ｃからの等距離を結ぶ各ラインについて上記のようにして渦流成分とそれ以外の成分とに二分する。

渦流成分は、全体として観察面内で循回している成分であるから、この拘束条件の下に演算すると、各点における、超音波ビームの方向とは直角な方向の渦流成分についての血流速度成分を求めることができ、図７に示す超音波ビームの方向の、渦流成分についての血流速度成分と合わせて、各点での渦流成分に関する二次元的な速度ベクトルが求められる。

図８はこのようにして求めた各点の、渦流成分の血流を表した図である。

渦流成分を除く成分については、以下のようにして速度ベクトルが求められる。

図６の、渦流成分を除いた成分を、ラインＬに沿って、図６の左右の一端（ここでは図７の右側とする）から左右のもう一端（図６の左側）に向かって積分し、そのラインＬの最終まで積分して得た値を１００％とし、ラインＬ上の、積分値が、例えば１０％，２０％，…，１００％の各ポイントを求める。

この演算を図６に示す中心点Ｃからの等距離の点を結んだ各ラインについて行ない、１０％のポイントどうし、２０％のポイントどうし、…，１００％のポイントどうしを結ぶ線を求める。

図９は、このようにして求めた、各ライン上の渦流成分を除く成分の積分の％が同一のポイントを結んだ線を示した図である。

この図９上の各線上の各点の接線は、血流の方向を示しており、各点の超音波ビームの方向の血流速度成分（渦流成分を除いた成分の血流速度成分；図７参照）は超音波ドプラ法による元々の血流速度成分から渦流成分の超音波ビーム方向の血流速度成分を引き算することにより求められることから、各点の血流の方向が分かることにより、各点の、超音波ビームに直角な方向の、渦流成分を除いた成分についての血流速度成分が求められ、結局、各点の、方向と大きさとの双方を示す血流速度ベクトルが求められる。この血流速度ベクトルは、上述したとおり、渦流成分を除いた成分の血流速度ベクトルであり、この血流速度ベクトルと、図８に示す渦流の血流速度ベクトルとを合成することにより、観察面上の各点の、渦流成分とそれ以外の成分とを合算したときの全体としての血流速度ベクトルが求められる。

尚、ここでは、渦流についての２次元的な血流速度と、渦流を除く血流成分についての二次元的な血流速度をそれぞれ求めて合成する演算方法を採用したが、渦流についての、超音波ビームに直交する方向の血流速度成分と、渦流を除く血流成分についての、超音波ビームに直交する方向の血流速度成分との双方を先に求め、この２つを合算したときの超音波ビームに直交する方向の血流速度成分と、超音波ビームの方向の血流速度成分（図７に示す渦流成分と渦流成分を除いた成分との合算）とに基づいて、二次元的な血流速度を求めてもよい。

図１０は、観察面上の各点の、渦流成分とそれ以外の成分とを合算したときの血流を示す図である。

図１０に示す、超音波ビームに対し直角な方向の成分も含んだ血流速度情報には、血流方向の情報と血流速さの情報との双方が含まれており、ここでは血流速さの観察面上の分布である血流速さ分布に基づいて尾根線が求められる。詳細は後述する。

再び、図５に戻って説明を続ける。血流速度が求められた後、図４に示す尾根探索部３０２において尾根探索処理が行なわれる（ステップＳ１０３）。

図１１は、図５に１つのステップで示す尾根探索処理の詳細を示すフローチャートである。

この図１１に示す処理は、図４に示す尾根線探索部３０２で行なわれる。

ここで、超音波走査線の間隔は、表示画面の画素ピッチよりも粗く、ここでは、先ず、走査線上の各点の血流速さのデータから、補間演算処理により、表示画面の画素ピッチに対応したピッチで、二次元的にマッピングされた血流速さデータが求められる（ステップＳ２０１）。

次いで、ステップＳ２０１で求められた表示画面上の画素ピッチに対応した間隔の血流速さ分布に平滑化処理が施される（ステップＳ２０２）。

図１２は、平滑化処理を示すフローチャート、図１３は、その平滑化処理の説明図である。

図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、画像を構成する多数の画素を表わしている。

平滑化処理は、画像上の関心点の画素を選択し、その関心点の周囲の８つの画素を含めて、以下に示す演算により平均値を求める。その平均値を新たな関心点の血流速さを表わす値とする。なお、周囲に８つの画素がない場合は、周囲に存在するだけの画素を除いた演算を行なう。

この平滑化処理では、血流速さのデータが格納されている画像メモリ上の各点を順次関心点として選択する（ステップＳ３０１）。

ここでは、一例として、図１３（ａ）において、例えば、（Ｘ，Ｙ）＝（５，４）の座標点を関心点として選択する。この関心点の画素値はＰ５である。

次に、このＰ５の画素値を持つ関心点に隣接する点として、太枠で囲った３×３のマス目の点の値Ｐ１〜Ｐ９を抽出する（ステップＳ３０２）。

なお、図１３（ａ）において、画像上の空白のマス目にも実際には画素値が存在するが、ここでは説明の都合上、空白にしている。

次に、抽出した点の値を用いて、平滑化の演算を実行する（ステップＳ３０３）。

平滑化の演算は、３×３のマス目の点の値を加算し、その平均値を求める。この場合、
Ｐ５’＝（１／９）×（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４＋Ｐ５＋Ｐ６＋Ｐ７＋Ｐ８＋Ｐ９）
とする。

次に、平滑化された関心点の値Ｐ５’を、平滑化される前のＰ５の座標点と同じ座標点（Ｘ，Ｙ）＝（５,４）の画素値とする（ステップＳ３０４）。

次に、画像上の点をすべて選択したか否かの判定がなされる（ステップＳ３０５）。

すべては選択されていない旨の判定結果の場合は、ステップ３０１の次の関心点の選択に戻る。そして、次の関心点について、上述した平滑化の演算と同様にして次の関心点および周囲の８つの点（３×３のマス目の点）を選択して演算を実行する。

一方、画像上の点をすべて選択した旨の判定結果の場合は、画像全域について平滑化処理が終了し平滑化後の血流速さ分布が求められたことになり、この平滑化処理を終了する。

続いて、図１１に示す尾根上の点の抽出処理が行われる（ステップＳ２０４）。

図１４は、図１１に１つのブロックで示す尾根上の点の抽出処理の詳細を示すフローチャート、図１５は、尾根上の点の抽出処理の説明図である。

ここでも、先ず、観察面上の１点を関心点として選択し（ステップＳ４０１）、次いで、その選択した関心点を間に挟んで隣接する２つの点からなる組合せを抽出する（ステップＳ４０２）。

ここで、図１３（ｂ）に示す、Ｐ５’の値を持つ座標が関心点として選択された場合の、尾根上の点の抽出処理は以下の通りである。その関心点を間に挟んで隣接する２つの点の組合せは、図１５（ａ）〜図１５（ｄ）に示す組合せになる。

次に、以下に示すようにして、血流速さの比較がなされる（ステップＳ４０３）。

図１５（ａ）では、Ｐ５’がＰ２’、Ｐ８’の双方よりも大きい値であるかが判定される。図１５（ｂ）では、Ｐ５’がＰ４’、Ｐ６’の双方よりも大きい値であるかが判定される。図１５（ｃ）では、Ｐ５’がＰ１’、Ｐ９’の双方よりも大きい値であるかが判定される。図１５（ｄ）では、Ｐ５’がＰ３’、Ｐ７’の双方よりも大きい値であるかが判定される。

このようにして、図１５（ａ）〜図１５（ｄ）のいずれかにおいて、Ｐ５’が、そのＰ５’の関心点を挟む両隣よりも大きい値であったときに、その関心点が尾根上の点として抽出される（ステップＳ４０３）。

続いて、観察面上のすべての点を関心点として選択し終ったか否かの判定が行われる（ステップＳ４０６）。

一方、ステップＳ４０４で関心点の血流速さの方がその両隣りよりも大きい組合せが存在しない場合は、その関心点については尾根上の点であるという抽出はなされずに、そのままステップＳ４０６に進み、観察面上のすべての点を関心点として選択したか否かの判定が行なわれる。ステップＳ４０６において、選択されていない観察点が残っていると判定された場合には、ステップＳ４０１に戻って次の関心点が選択され、選択された次の関心点について、上述した尾根抽出処理が行われる（ステップＳ４０２〜Ｓ４０５）。

一方、ステップＳ４０６の判定において、すべての関心点の選択が完了したと判定された場合には、この図１４に示す尾根上の点の抽出処理を終了し、図５の尾根線表示のステップ（ステップＳ１０４）に進む。

図３に示す画像処理回路１２には、断層像処理部１１で得られたモノクロ輝度データと共に尾根上の点のデータが読み込まれて、画像メモリ上にマッピングされ、ＴＶモニタ１３上に断層像と尾根線を表わす画像とが合成された尾根線画像が表示される。

図１６は、断層像に尾根線が重畳された尾根線画像を示す模式図である。

図に示す線で囲まれた領域ａ’は、心臓内の領域を示す。

黒丸の点（図中ｂ’）は、尾根上の点を表わす。

図１７は、尾根線上の各点を血流速さに応じた表示態様で表示した尾根線画像を示す模式図である。

白丸（図中ｂ’）の大きさが血流速さに対応している。

この尾根線画像には、血流が枝分かれする様子が表わされている。また、血流の流れが、強い所から弱い所に変わる箇所の様子も表わされている。

この尾根線画像は、心臓内部の尾根線を表示しているので、心臓疾患の診断に大きな貢献をなす可能性がある。

従来の超音波診断装置の構成図である。 ＭＴＩフィルタとして使用される１次のエコーキャンセラの回路ブロック図である。 本発明の一実施形態としての超音波診断装置の構成図である。 図３に１つのブロックで示す尾根線算出回路の構成図である。 本発明の一実施形態としての画像形成方法を説明するためのフローチャートである。 血流分布画像の一例を示す図である。 図６に代表的に示す、中心点Ｃから等距離にある一本のラインＬ上の血流速度分布を示した図である。 各点の、渦流成分の血流を表した図である。 各ライン上の渦流成分を除く成分の積分の％が同一のポイントを結んだ線を示した図である。 観察面上の各点の、渦流成分とそれ以外の成分とを合算したときの血流を示す図である。 尾根探索処理の詳細を示すフローチャートである。 平滑化処理の詳細を示すフローチャートである。 平滑化処理の説明図である。 尾根上の点の抽出処理の詳細を示すフローチャートである。 尾根上の点の抽出処理の説明図である。 断層像に尾根線が重畳された尾根線画像を示す模式図である。 尾根線上の各点を血流速さに応じた表示態様で表示した尾根線画像を示す模式図である。

符号の説明

１ 探触子
２ 送信回路
３ パルス発生回路
４ 受信回路
５ ミキサ回路
６ａ，６ｂ ローパスフィルタ
７ａ，７ｂ 変換器
８ａ，８ｂ ＭＴＩフィルタ
９ 自己相関回路
１０ 速度検出回路
１１ 断層像処理部
１２ 画像処理回路
１３ ＴＶモニタ
３０ 尾根線算出回路
１００Ａ，１００Ｂ 超音波診断装置
３０１ 血流速度算出部
３０２ 尾根探索部

Claims (8)

1. 被検体内への超音波パルスの送信と被検体内で反射して戻ってきた反射超音波の受信とを繰り返し、該受信により得られた受信信号に基づいて、二次元的に配列された複数の画素からなる画像を生成して表示する超音波診断装置における画像生成方法において、
   前記受信信号に基づいて、観察面上の各画素における、該各画素と超音波送受信点に対応する画素とを結ぶ方向の血流速度成分を求める第１の演算ステップと、
   前記第１の演算ステップで求められた血流速度成分に基づいて、前記観察面上の各画素における、該観察面内の、前記第１の演算ステップで求められた血流速度成分と、該血流速度成分とは直角な方向の血流速度成分との合成からなる血流速度を求める第２の演算ステップと、
   前記第２の演算ステップで求められた血流速度を構成する血流速さと血流方向とのうちの血流速さの、前記観察面上の各画素の集合からなる血流速さ分布に基づいて、該各画素の血流速さを地理上の標高に擬えたときの尾根上の画素の集合を抽出する尾根抽出ステップと、
   前記尾根抽出ステップで抽出された尾根上の画素の集合を表わす画像を表示する表示ステップとを有することを特徴とする画像生成方法。
2. 前記尾根抽出ステップは、前記血流速さ分布に空間的な平滑化処理を施し、平滑化処理が施された後の血流速さ分布に基づいて前記尾根上の画素の集合を抽出するステップであることを特徴とする請求項１記載の画像生成方法。
3. 前記尾根抽出ステップは、観察面上の各画素を順次関心画素として選択し、選択した関心画素の血流速さが、該関心画素を間に挟んで該関心画素に隣接する２つの画素の血流速さよりも大きいという条件を満たす２つの画素が存在する場合に、該関心画素を尾根上の画素として抽出するステップであることを特徴とする請求項１記載の画像生成方法。
4. 前記表示ステップは、前記尾根抽出ステップで抽出した尾根上の各画素を、該各画素の血流速さに応じた表示態様で表示するステップであることを特徴とする請求項１記載の画像生成方法。
5. 被検体内への超音波パルスの送信と被検体内で反射して戻ってきた反射超音波の受信とを繰り返し、該受信により得られた受信信号に基づいて、二次元的に配列された複数の画素からなる画像を生成して表示する超音波診断装置において、
   前記受信信号に基づいて、観察面上の各画素における、該各画素と超音波送受信点に対応する画素とを結ぶ方向の血流速度成分を求める第１演算部と、
   前記第１演算部で求められた血流速度成分に基づいて、前記観察面上の各画素における、該観察面内の、前記第１演算部で求められた血流速度成分と、該血流速度成分とは直角な方向の血流速度成分との合成からなる血流速度を求める第２演算部と、
   前記第２演算部で求められた血流速度を構成する血流速さと血流方向とのうちの血流速さの、前記観察面上の各画素の集合からなる血流速さ分布に基づいて、該各画素の血流速さを地理上の標高に擬えたときの尾根上の画素の集合を抽出する尾根抽出部と、
   前記尾根抽出部で抽出された尾根上の画素の集合を表わす画像を表示する表示部とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
6. 前記尾根抽出部は、前記血流速さ分布に空間的な平滑化処理を施し、平滑化処理が施された後の血流速さ分布に基づいて前記尾根上の画素の集合を抽出するものであることを特徴とする請求項５記載の超音波診断装置。
7. 前記尾根抽出部は、観察面上の各画素を順次関心画素として選択し、選択した関心画素の血流速さが、該関心画素を間に挟んで該関心画素に隣接する２つの画素の血流速さよりも大きいという条件を満たす２つの画素が存在する場合に、該関心画素を尾根上の画素として抽出するものであることを特徴とする請求項５記載の超音波診断装置。
8. 前記表示部は、前記尾根抽出部で抽出された尾根上の各画素を、該各画素の血流速さに応じた表示態様で表示するものであることを特徴とする請求項５記載の超音波診断装置。

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