JP4939199B2 - Image interpolation method, image interpolation apparatus, and ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、第1の種類の複数の画像(例えば超音波によるカラードプラ画像)それぞれから導出される第2の種類の複数の画像(例えば血流の流線を表わす画像)の中間的な画像を求める画像補間方法、画像補間装置、および被検体内への超音波パルスの送波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て被検体内の血流分布を表わす血流分布画像を生成する超音波診断装置に関する。 The present invention provides an intermediate image of a plurality of second-type images (for example, images representing bloodstream streamlines) derived from a plurality of first-type images (for example, color Doppler images by ultrasound). An image interpolation method, an image interpolation device, and a blood flow distribution in a subject by repeatedly transmitting an ultrasonic pulse into the subject and receiving a reflected ultrasonic wave reflected and returned in the subject. The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that generates a blood flow distribution image.
超音波ドプラ法を使用して生体内の血流速度分布を測定し、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ようにした超音波診断装置が知られている。この血流速度分布の測定原理は、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、生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。 An ultrasonic diagnostic device that measures the blood flow velocity distribution in the living body using the ultrasonic Doppler method, and displays this blood flow velocity distribution on the monochrome tomographic image obtained by the pulse reflection method. It has been known. The measurement principle of this blood flow velocity distribution is based on the Doppler effect included in the received signal, in which an ultrasonic beam is pulsed into the living body by a transducer array at a fixed period, and the reflected wave from the reflector inside the living body is received. By detecting the frequency change component, the movement speed of the reflector in the bloodstream in the direction of ultrasonic travel is measured, and the position is obtained from the time until the reflected wave returns, and this is calculated in two dimensions in real time. Color display as blood flow information.
図1は従来の超音波診断装置の構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram of a conventional ultrasonic diagnostic apparatus.
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。
The ultrasonic
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。
On the other hand, the reflected ultrasonic wave (echo) on the discontinuous surface of the acoustic impedance in the living body is received for each channel by the
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。
The reception signal output from the
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。
The output signals of the low-
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。
The autocorrelation circuit 9 receives the output signals of the
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。 The calculation result is sequentially extracted for each depth in synchronization with the timing of the fifth rate pulse of each scanning line for each real part and imaginary part.
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。
The
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。
On the other hand, the output signal of the
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。
The
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分布から、超音波ビームに対し直角な方向の血流速度を含む観測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)。
In recent years, in the ultrasonic diagnostic apparatus having the above basic configuration, the blood flow velocity is directly required only for the direction component of the ultrasonic beam, but from the blood flow velocity distribution in the direction of this ultrasonic beam, Techniques for obtaining blood flow velocity and blood flow in all directions within the observation plane including blood flow velocity in a direction perpendicular to the ultrasonic beam have been proposed (see Non-Patent
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)。 In addition, based on the above technique, a technique for obtaining a streamline distribution in consideration of springing and suction has been proposed (see Patent Document 3).
例えば心臓内部における流線分布の表示などは、心臓疾患の診断に大きな貢献をなす可能性がある。
ところが、超音波診断装置を用いて観察面内の血流分布を表わす画像を求めるには、画像1枚あたりかなりの長時間を要し、フレームレートが低いという問題がある。このため血流の流線分布を求めて流線を表わす画像(以下、単に流線画像と称する)を表示しても、かなり時間の開いた飛び飛びの時間間隔の流線画像となってしまい、その飛び飛びの時間の途中での流線の変化を観察できず、分かりにくい。これを解決するために、2つのフレームの流線画像を補間してそれら2つのフレームの中間の時刻の流線画像を求めて表示することが考えられるが、流線画像は、上述したような、湧き出しや吸い込み等の非線形成分を含む画像であり、2つのフレームの画像はかなり異なるので対応点を定めることができないためモーフォリズムによる補間も適用できず直接に補間することは不可能である、という問題がある。 However, in order to obtain an image representing the blood flow distribution in the observation plane using the ultrasonic diagnostic apparatus, there is a problem that it takes a considerably long time per image and the frame rate is low. For this reason, even if an image representing a streamline (hereinafter, simply referred to as a streamline image) is obtained by obtaining a streamline distribution of blood flow, it becomes a streamline image of a time interval of a considerably open time, It is difficult to understand the change of streamlines during the flight time. In order to solve this, it is conceivable to interpolate the streamline images of two frames and obtain and display a streamline image at the intermediate time between the two frames. It is an image that includes nonlinear components such as springs and sucks, and since the images of the two frames are quite different, the corresponding points cannot be determined, so interpolation by morphism cannot be applied and direct interpolation is impossible. There is a problem.
このような問題は、血流の流線分布を表わす画像に限らず、非線形成成分を含む場合など、直接の補間演算が適用できない場合においてもなお2つの画像の中間の時刻等に位置する補間画像を必要とする場合に同様に生じる問題である。 Such a problem is not limited to an image representing a streamline distribution of blood flow, and even when a direct interpolation operation cannot be applied, such as a case where a nonlinear component is included, an interpolation that is still located at an intermediate time between the two images. This is a problem that similarly occurs when an image is required.
本発明は、上記事情に鑑み、間接補間により精度の高い画像を得ることのできる画像補間方法および画像補間装置、並びに、フレームとフレームとの途中の画像を高精度に求める機能を有する超音波診断装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention provides an image interpolation method and an image interpolation apparatus capable of obtaining an image with high accuracy by indirect interpolation, and an ultrasonic diagnosis having a function for obtaining an image in the middle of a frame with high accuracy. An object is to provide an apparatus.
上記目的を達成する本発明の画像補間方法のうちの第1の画像補間方法は、超音波による複数のカラードプラ画像それぞれから導出される、血流の流線を表わす複数の流線画像の中間的な画像を求める画像補間方法であって、
上記複数のカラードプラ画像を用いて、補間演算により、そのカラードプラの補間画像を求める補間ステップと、
補間ステップで求められた補間画像から上記中間的な画像を導出する導出ステップとを有することを特徴とする。
また、上記目的を達成する本発明の画像補間方法のうちの第2の画像補間方法は、超音波による複数のカラードプラ画像それぞれから導出される、血流速さを地理上の標高に擬えたときの尾根上の点の集合からなる尾根線を表わす複数の尾根線画像の中間的な画像を求める画像補間方法であって、
上記複数のカラードプラ画像を用いて、補間演算により、そのカラードプラの補間画像を求める補間ステップと、
補間ステップで求められた補間画像から上記中間的な画像を導出する導出ステップとを有することを特徴とする。
A first image interpolation method of the image interpolation methods of the present invention that achieves the above object is an intermediate between a plurality of streamline images representing a bloodstream streamline derived from each of a plurality of color Doppler images obtained by ultrasound. An image interpolation method for obtaining a typical image,
Using color Doppler image above Kifuku number, by interpolation, the interpolation determining an interpolated image of the color Doppler,
And a derivation step for deriving the intermediate image from the interpolated image obtained in the interpolation step.
The second image interpolation method of the image interpolation method of the present invention that achieves the above object mimics the blood flow velocity derived from each of a plurality of color Doppler images obtained by ultrasound to the geographical elevation. An image interpolation method for obtaining an intermediate image of a plurality of ridge line images representing a ridge line composed of a set of points on a ridge when
An interpolation step for obtaining an interpolated image of the color Doppler by interpolation using the plurality of color Doppler images,
And a derivation step for deriving the intermediate image from the interpolated image obtained in the interpolation step.
ここで、本発明の第1および第2の画像補間方法のいずれにおいても、上記複数のカラードプラ画像が、時間的に変化する観察対象の、離散的な時間間隔からなる各時刻の状態を表わす複数のカラードプラ画像であって、上記補間ステップが、上記複数のカラードプラ画像から、補間演算により、そのカラードプラ画像が存在しない時刻に対応する補間画像を求めるステップであってもよい。 Here, in both the first and second image interpolation method of the present invention, a color Doppler image above Kifuku number of observation target time varying, at each time consisting of discrete time intervals status a plurality of color Doppler images representing said interpolation step, a color Doppler image above Kifuku number, by interpolation, even determining the interpolated image corresponding to the time at which the color Doppler image are not present Good.
本発明の第1および第2の画像補間方法は、流線画像や尾根線画像を求める基礎となるカラードプラ画像の段階で補間してカラードプラの補間画像を求め、そのカラードプラの補間画像から流線画像や尾根線画像を導出するものであるため、流線画像や尾根線画像の補間画像を高精度に求めことができる。 The first and second image interpolation method of the present invention obtains an interpolated image of color Doppler by interpolating at the stage of basic and such Luke Radopura picture image to determine the streamlines image and ridges ray image, the interpolation of the color Doppler Since the streamline image and the ridgeline image are derived from the image, an interpolation image of the streamline image and the ridgeline image can be obtained with high accuracy.
また、上記目的を達成する本発明の画像補間装置のうちの第1の画像補間装置は、超音波による複数のカラードプラ画像それぞれから導出される、血流の流線を表わす複数の流線画像の中間的な画像を求める画像補間装置であって、
上記複数のカラードプラ画像を用いて、補間演算により、そのカラードプラの補間画像を求める補間演算部と、
補間演算部で求められた補間画像から上記第中間的な画像を導出する導出部とを有することを特徴とする。
また、上記目的を達成する本発明の画像補間装置のうちの第2の画像補間装置は、超音波による複数のカラードプラ画像それぞれから導出される、血流速さを地理上の標高に擬えたときの尾根上の点の集合からなる尾根線を表わす複数の尾根線画像の中間的な画像を求める画像補間装置であって、
上記複数のカラードプラ画像を用いて、補間演算により、そのカラードプラの補間画像を求める補間演算部と、
補間演算部で求められた補間画像から上記第中間的な画像を導出する導出部とを有することを特徴とする。
The first image interpolating apparatus of the image interpolating apparatus of the present invention that achieves the above object is a plurality of streamline images representing a bloodstream streamline derived from each of a plurality of color Doppler images by ultrasonic waves. An image interpolation device for obtaining an intermediate image of
Using color Doppler image above Kifuku number, by interpolation, the interpolation operation unit for obtaining an interpolated image of the color Doppler,
And a derivation unit that derives the first intermediate image from the interpolation image obtained by the interpolation calculation unit.
The second image interpolating apparatus of the image interpolating apparatus according to the present invention that achieves the above object mimics the blood flow velocity derived from each of a plurality of color Doppler images obtained by ultrasound to the geographical altitude. An image interpolation device for obtaining an intermediate image of a plurality of ridge line images representing a ridge line composed of a set of points on a ridge at the time,
An interpolation calculation unit that obtains an interpolation image of the color Doppler by interpolation calculation using the plurality of color Doppler images,
And a derivation unit that derives the first intermediate image from the interpolation image obtained by the interpolation calculation unit.
本発明の第1および第2の画像補間装置は、それぞれ、上記の第1および第2の画像補間方法を実施する装置であり、流線画像や尾根線画像の補間画像を高精度に求めることができる。 The first and second image interpolation apparatuses of the present invention are apparatuses for performing the first and second image interpolation methods, respectively, and obtain an interpolation image of a streamline image and a ridge line image with high accuracy. Can do.
また、上記目的を達成する本発明の超音波診断装置のうちの第1の超音波診断装置は、被検体内への超音波パルスの送波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て、被検体内の血流分布を表わす血流分布画像を生成する超音波診断装置において、
血流分布画像から血流の流線を表わす流線画像を算出する流線算出部と、
複数の画像を補間して補間画像を求める補間演算部と、
血流分布画像が存在しない時刻の流線画像を求めるにあたり、上記補間演算部に、被検体内の異なる時刻の血流分布を表わす複数の血流分布画像を補間させて血流分布画像が存在しない時刻の血流分布を表わす補間画像を求めさせ、流線算出部に、その補間画像からその時刻の流線画像を算出させる演算制御部とを備えたことを特徴とする。
Further, the first ultrasonic diagnostic apparatus of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention that achieves the above object is the transmission of an ultrasonic pulse into the subject and the reflected ultrasound reflected back within the subject. In an ultrasonic diagnostic apparatus that repeats reception of sound waves and generates a blood flow distribution image representing a blood flow distribution in a subject,
A streamline calculation unit for calculating a streamline image representing a streamline of blood flow from the blood flow distribution image;
An interpolation calculator that interpolates a plurality of images to obtain an interpolated image;
When obtaining a streamline image at a time when no blood flow distribution image exists, the blood flow distribution image exists by interpolating a plurality of blood flow distribution images representing blood flow distributions at different times in the subject to the interpolation calculation unit. It is characterized in that an interpolation image representing a blood flow distribution at a time not to be obtained is calculated, and a streamline calculation unit is provided with an arithmetic control unit for calculating a streamline image at that time from the interpolation image.
本発明の第1の超音波診断装置は、本発明の補間演算方法を血流の流線を表わす流線画像を求める態様にして超音波診断装置に組み込んだものであり、フレームとフレームとの間における高精度な流線画像を求めることができる。 According to a first ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the interpolation calculation method of the present invention is incorporated into an ultrasonic diagnostic apparatus in a mode for obtaining a streamline image representing a streamline of blood flow. A highly accurate streamline image can be obtained.
また、上記目的を達成する本発明の超音波診断装置のうちの第2の超音波診断装置は、被検体内への超音波パルスの送波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て、被検体内の血流分布を表わす血流分布画像を生成する超音波診断装置において、
上記血流分布画像から血流速さを地理上の標高に擬えたときの尾根上の点の集合からなる尾根線画像を算出する尾根線算出部と、
複数の画像を補間して補間画像を求める補間演算部と、
血流分布画像が存在しない時刻の尾根線画像を求めるにあたり、上記補間演算部に、被検体内の異なる時刻の血流分布を表わす複数の血流分布画像を補間させて血流分布画像が存在しない時刻の血流分布を表わす補間画像を求めさせ、上記尾根線算出部に、その補間画像からその時刻の尾根線画像を算出させる演算制御部とを備えたことを特徴とする。
Further, the second ultrasonic diagnostic apparatus of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention that achieves the above object transmits an ultrasonic pulse into the subject and the reflection reflected back within the subject. In an ultrasonic diagnostic apparatus that repeats reception of ultrasonic waves and generates a blood flow distribution image representing a blood flow distribution in a subject,
A ridge line calculation unit that calculates a ridge line image composed of a set of points on the ridge when the blood flow velocity is simulated from the blood flow distribution image to a geographical elevation;
An interpolation calculator that interpolates a plurality of images to obtain an interpolated image;
When obtaining a ridge line image at a time when no blood flow distribution image exists, the blood flow distribution image exists by interpolating a plurality of blood flow distribution images representing blood flow distributions at different times in the subject to the interpolation calculation unit. And an arithmetic control unit that causes the ridge line calculation unit to calculate the ridge line image at the time from the interpolation image.
本発明の第2の超音波診断装置は、本発明の補間演算方法を血流速さを地理上の標高に擬えたときの尾根上の点の集合からなる尾根線画像を求める態様にして超音波診断装置に組み込んだものであり、フレームとフレームとの間における高精度な尾根線画像を求めることができる。 The second ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention is a supersonic mode in which the interpolation calculation method according to the present invention is used to obtain a ridge line image composed of a set of points on the ridge when the blood flow velocity is simulated as a geographical elevation. It is incorporated in the ultrasonic diagnostic apparatus, and a highly accurate ridge line image between frames can be obtained.
尚、本発明は、流線画像および尾根線画像にのみ適用されるものではなく、非線形成成分を含む場合など、直接の補間演算が適用できない場合においてもなお2つの画像の中間の時刻等に位置する補間画像を必要とする場合に同様に適用することができるものである。 Note that the present invention is not only applied to streamline images and ridgeline images, and even when a direct interpolation operation cannot be applied, such as when a nonlinear component is included, it is still at an intermediate time between the two images. The present invention can be similarly applied to a case where a positioned interpolated image is required.
以上説明したとおり、本発明によれば、高精度な補間が実現する。 As described above, according to the present invention, highly accurate interpolation is realized.
以下、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
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。 FIG. 3 is a configuration diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus as an embodiment of the present invention.
ここでは、この図3に代表される本発明の一実施形態としての超音波診断装置について説明することで、本発明の画像補間方法および本発明の画像補間装置の各実施形態についての説明を兼ねるものとする。 Here, the ultrasonic diagnostic apparatus as an embodiment of the present invention represented by FIG. 3 will be described, which also serves as an explanation of each embodiment of the image interpolation method of the present invention and the image interpolation apparatus of the present invention. Shall.
尚、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。 In the description of the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. 3, the description of the same components as those of the conventional ultrasonic diagnostic apparatus described with reference to FIG. 1 is omitted, and the conventional ultrasonic wave shown in FIG. Only components that are different from the diagnostic apparatus will be described.
この図3に示す超音波診断装置は、流線分布を表わす流線画像を求めて表示するモードや尾根線分布を表わす尾根線画像を求めて表示するモードを備えている。 The ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. 3 has a mode for obtaining and displaying a streamline image representing a streamline distribution and a mode for obtaining and displaying a ridgeline image representing a ridgeline distribution.
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、画像データ生成回路20が追加されている。
Compared to the ultrasonic
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画像データ生成回路20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。
When the blood flow distribution image data representing the blood flow velocity in the direction of the ultrasonic beam at each point on the observation surface obtained by the
流線分布を表わす流線画像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、画像データ生成回路20に入力され血流の流線を表わす流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流線が描かれた画像を表わす画像データが生成され、TVモニタ上にその画像データに基づく画像が表示される。
In a mode in which a streamline image representing a streamline distribution is obtained and displayed, the blood flow distribution image data obtained by the
一方、尾根線分布を表わす尾根線画像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、流線画像を求めて表示するモードの場合と同様に画像データ生成回路20に入力されるが、この画像データ生成回路20では、血流速さを地理上の標高に擬えたときの尾根上の点の集合からなる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尾根線が描かれた画像を表わす画像データが生成され、TVモニタ上にその画像データに基づく画像が表示される。
On the other hand, in the mode for obtaining and displaying the ridge line image representing the ridge line distribution, the blood flow distribution image data obtained by the
図4は、図3に1つのブロックで示す画像データ生成回路20の構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of the image
この画像データ生成回路20は、本発明にいう画像補間装置の一例に相当する。
The image
画像データ生成回路20は、2つのフレームメモリ21a、21bと、補間演算部22と、画像データ算出部23と、演算制御部24とから構成されている。
The image
画像データ算出部23は、本発明にいう導出部の一例に相当する。また、画像データ算出部23は、本発明にいう流線算出部および尾根線算出部を兼ねている。
The image
2つのフレームメモリ21a,21bは、演算制御部24の制御の下で、所定のフレームレートで順次入力されて来る血流分布画像データを交互に一時記憶しておくメモリである。
The two
また、補間演算部22は、複数の画像(ここでは2つのフレームメモリ21a、21bに一時記憶されたデータ上の2つの画像)を補間して補間画像(データ上の画像)を求める役割りを担っている。
In addition, the
また、画像データ算出部23は、血流分布画像(データ上の画像)から流線画像(データ上の画像)や尾根線画像(データ上の画像)を算出する役割りを担っている。
Further, the image
さらに、演算制御部24は、血流分布画像が存在しない時刻の流線画像や尾根線画像を求めるにあたり、補間演算部22に、被検体内の異なる時刻の血流分布を表わす複数の血流分布画像(ここでは2つのフレームメモリ21a、21bに一時記憶された2つのデータ上の画像)を入力させてその補間演算部22にそれら複数の血流分布画像を補間させて血流分布画像が存在しない時刻の血流分布を表わす補間画像を求めさせ、画像データ算出部23に、その補間画像からその時刻の流線画像や尾根線画像を算出させる、という演算の制御を担っている。
Furthermore, when calculating a streamline image or a ridgeline image at a time when no blood flow distribution image exists, the
2つのフレームメモリ21a、21bに一時記憶された、引き続く2つのフレームの血流分布画像は、補間演算部22に入力されるとともに、演算制御部24によりタイミングが調整されて画像データ算出部23にも直接に入力される。
The blood flow distribution images of the subsequent two frames temporarily stored in the two
画像データ算出部23に入力される順序は、2つのフレームメモリ21a、21bに格納されている2つの血流分布画像のうちの時間的に先に格納された血流分布画像が先ず画像データ算出部23に入力され、次いで、これら2つのフレームメモリ21a、21bに格納されている2つの血流分布画像から補間演算部22において求められた補間画像が画像データ算出部23に入力され、その後、2つのフレームメモリ21a、21bに格納されている2つの血流分布画像のうちの時間的に後に格納された血流分布画像が画像データ算出部23に入力される順序である。これを繰り返すことにより、画像データ算出部23には、2つのフレームメモリ21a、21bのいずれかに格納され補間演算部22をバイパスした血流分布画像と補間演算部22により求められた補間画像が交互に入力されることになる。
The order of input to the image
ここでは、まず、流線算出の流れを説明する。 Here, first, the flow of streamline calculation will be described.
図5は、図4に示す画像データ生成回路20で行われる流線算出の流れを示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the flow of streamline calculation performed by the image
図5(A)は、ある時刻(時刻t1と称する)に生成された1フレーム分の血流分布画像であり、図5(B)は、時刻t1から所定のフレーム間隔を置いた次の時刻(時刻t2と称する)に生成された1フレーム分の血流分布画像である。
Figure 5 (A) is a certain time (referred to as
図5(A)に示す、時刻t1の血流分布画像から、その時刻t1の、流線分布を表わす流線画像(図5(D))を求めるにあたっては、図4に示す演算制御部24による制御の下で、図5(A)に示す時刻t1の血流分布画像が図4に示す補間演算部22をバイパスして画像データ算出部23に入力され、時刻t1の血流分布画像(図5(A))から、時刻t1の流線画像(図5(D))が求められる。
Figure 5 (A), the from time t 1 of the blood flow distribution image, the time t 1, when obtaining the streamline image representing flow line distribution (FIG. 5 (D)), the operation control shown in FIG. 4 under the control of the
また、これと同様に、図5(B)に示す時刻t2の血流分布画像からその時刻t2の流線画像(図5(E)を求めるにあたっては、演算制御部24による制御の下で、図5(B)に示す時刻t2の血流分布画像が図4に示す補間演算部22をバイパスして画像データ算出部23に入力され、時刻t2の血流分布画像(図5(B))から時刻t2の流線画像(図5(E))が求められる。
Similarly to this, when obtaining the Figure 5 that time t 2 of the flow line images from the bloodstream distribution image time t 2 shown in (B) (FIG. 5 (E) under the control of the
ここで、血流分布画像のフレームレートはかなり低く、かなり広く開いた時間間隔の画像であるため、ここでは、時刻t1と時刻t2の中間の時刻t12の流線画像(図5(F))も求められる。この中間の時刻t2の流線画像を求めるにあたっては、時刻t1の流線画像(図5(D))と時刻t2の流線画像(図5(E))とを直接に補間しても極めて不正確な流線画像が求められるだけであり、ここでは、時刻t12に対応する高精度の流線画像を求めるために以下の演算処理を採用している。 Here, since the frame rate of the blood flow distribution image is considerably low and is an image having a considerably wide time interval, a streamline image at time t 12 between time t 1 and time t 2 (FIG. 5 ( F)) is also required. In obtaining the streamline image at the intermediate time t 2, the streamline image at the time t 1 (FIG. 5D) and the streamline image at the time t 2 (FIG. 5E) are directly interpolated. also only very inaccurate streamline image is determined, wherein adopts the following arithmetic processing to determine the precision of the flow line images corresponding to the time t 12.
すなわち、図4に示す2つのフレームメモリ21a,21bに格納された、引き続く2つのフレームの血流分布画像が補間演算部22に入力されて2つの血流分布画像の補間画像(図5(C))が求められる。この補間画像(図5(C))を求めるにあたっては、一例として、2つの血流分布画像のうちの第1の血流分布画像の各画素(i,j)(i,jはそれぞれ画像上のx方向、y方向の位置を表わす)の画素値をP1i,j、もう1つの第2の血流分布画像の各画素(i,j)の画素値をP2i,jとしたとき、本実施形態では、
P12ij=(P1i,j+P2i,j)/2
の演算式により、補間画像の各画素の画素値P12i,jが求められる。
That is, the blood flow distribution images of the subsequent two frames stored in the two
P12 ij = (P1 i, j + P2 i, j ) / 2
The pixel value P12 i, j of each pixel of the interpolated image is obtained by the following equation.
尚、図5では、時刻t1と時刻t2の中央の時刻t12に対応する補間画像を求めるものとして説明しているが、例えば時刻t1と時刻t2との間を3等分したときの2つの時刻t121,t122の補間画像を求めてもよく、その場合には、時刻t121に対応する補間画像の各画素の画素値P121i,jは、
P121i,j=(2・P1i,j+P2i,j)/3
時刻t122に対応する補間画像の各画素の画素値P122i,jは、
P122i,j=(P1i,j+2・P21i,j)/3
の演算式により求められる。またこの場合、図4に示す画像データ算出部23に入力される順序は、補間演算部22をバイパスして入力された時刻t1の血流分布画像、補間演算部22で求められる時刻t121に対応する補間画像、同じく補間演算部22で求められた時刻t122に対応する補間画像、補間演算部22をバイパスして入力される時刻t2の血流分布画像の順序となる。時刻t1と時刻t2との間をさらに細かく分割した各時刻ごとの補間画像を求める場合も同様である。
In FIG. 5, although described as an interpolation image corresponding to the center of the time t 12 at time t 1 and
P121 i, j = (2 · P1 i, j + P2 i, j ) / 3
The pixel value P122 i, j of each pixel of the interpolated image corresponding to time t 122 is
P122 i, j = (P1 i, j + 2 · P21 i, j ) / 3
It is calculated by the following equation. Further, in this case, the order of input to the image
尚、上記の画像補間方法は一例であり、上記の画像補間方法のほか、補間画像を求める前の血流分布画像内の各観測点の時刻による変化を考慮した補間画像を求めることがさらに好ましい。 Note that the image interpolation method described above is an example, and in addition to the image interpolation method described above, it is more preferable to obtain an interpolated image that takes into account changes with time of each observation point in the blood flow distribution image before obtaining the interpolated image. .
また、ここでは、2つの画像を用いた直線補間について説明したが、さらに多数の画像を用いてさらに高次の補間処理を行なってもよい。 Although the linear interpolation using two images has been described here, higher order interpolation processing may be performed using a larger number of images.
補間演算部22で求められた、血流分布画像の補間画像は、図4に示す画像データ算出部23に入力され、画像データ算出部23では、今度はその補間画像に基く流線画像(図5(F))が算出される。
The interpolated image of the blood flow distribution image obtained by the
画像データ算出部23では一例として以下に説明するようにして、流線が求められる。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。
The image
図6は、血流分布画像の一例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a blood flow distribution image.
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流線が求められる。 This blood flow distribution image is an image also called a color Doppler image because it is usually displayed in color. Each point on the image is associated with blood flow velocity data in the direction toward the center point C where the probe is placed or in the direction away from the center point C, and the blood flow in the direction toward the center point C. Is red, blood flow away from the center point C is displayed in blue, and the blood flow velocity is displayed in red or blue luminance. Here, based on the blood flow velocity data at each point, the streamline is obtained by the calculation outlined below.
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。 FIG. 7 is a diagram showing a blood flow velocity distribution on one line L that is equidistant from the center point C, which is representatively shown in FIG.
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。 In the region (A) along the line L, blood flow in the direction toward the central point C (herein referred to as “positive blood flow”) is observed, and in the region (B), blood flow away from the central point C (here) Is referred to as “negative blood flow”), and positive blood flow toward the center point C is observed in the region (C).
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。 Here, the eddy current component in which the positive blood flow rate and the negative blood flow rate are the same is divided into two components.
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。 In the example shown in FIG. 7, since the positive component is large and the negative component is small as a whole, the same area as the region (B) of the two regions (A) and (C) in which positive blood flow is observed. Only the minute is the first component. The first component is a vortex component that circulates across the line L and does not enter or exit the line L as a whole. On the other hand, the second component excluding the eddy current component is a component that flows across the line L as a whole. Although one line L is shown in FIG. 6, each line connecting equidistant from the center point C is divided into the vortex component and the other components as described above.
渦流成分は、全体として観測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、超音波ビームと直角な方向の、渦流成分についての血流速度を求めることができ、図7に示す超音波ビームの方向の血流速度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。 Since the eddy current component is a component that circulates in the observation plane as a whole, if it is calculated under this constraint condition, the blood flow velocity for the eddy current component in the direction perpendicular to the ultrasonic beam at each point is obtained. A two-dimensional velocity vector related to the eddy current component at each point is obtained together with the blood flow velocity in the direction of the ultrasonic beam shown in FIG.
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。 FIG. 8 is a diagram showing the blood flow of the vortex component at each point obtained in this way.
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。 For the components excluding the vortex component, the velocity vector is obtained as follows.
図7の、渦流成分を除いた成分を、ラインLに沿って、図7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7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。 7 is integrated along line L from the left and right ends of FIG. 7 (here, the right side of FIG. 7) to the left and right ends (the left side of FIG. 7). The value obtained by integrating to the end of the line L is defined as 100%, and points on the line L where the integrated value is, for example, 10%, 20%,.
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。 This calculation is performed for each line connecting points equidistant from the center point C shown in FIG. 6, and a line connecting 10% points, 20% points,..., 100% points is obtained.
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。 FIG. 9 is a diagram showing a line obtained by connecting the same points with the integral% of the components excluding the vortex component on each line obtained in this way.
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(渦流成分を除いた成分の血流速度;図7参照)は超音波ドプラ法による元々の血流速度から渦流成分の超音波ビーム方向の血流速度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血流速度が求められ、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、観測面上の各点の、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。 The tangent of each point on each line in FIG. 9 indicates the direction of blood flow. The blood flow velocity in the direction of the ultrasonic beam at each point (the blood flow velocity of the component excluding the vortex component; see FIG. 7) ) Is obtained by subtracting the blood flow velocity in the ultrasonic beam direction of the eddy current component from the original blood flow velocity by the ultrasonic Doppler method, so by knowing the direction of blood flow at each point, A blood flow velocity in a direction perpendicular to the ultrasonic beam is obtained, and eventually a blood flow velocity vector indicating both the direction and the size of each point is obtained. As described above, this blood flow velocity vector is a blood flow velocity vector of a component excluding the vortex flow component. By combining this blood flow velocity vector and the blood flow velocity vector of the vortex flow shown in FIG. The blood flow velocity vector as a whole when the eddy current component and the other components at each point on the surface are added is obtained.
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。 In addition, although the calculation method which calculates | requires and synthesize | combines each of the two-dimensional blood flow velocity about a vortex flow and the two-dimensional blood flow velocity about the blood flow component except a vortex flow was employ | adopted here, When both the blood flow velocity component in the direction orthogonal to the acoustic beam and the blood flow velocity component in the direction orthogonal to the ultrasonic beam for the blood flow component excluding the vortex are first obtained, and the two are added together Based on the blood flow velocity component in the direction orthogonal to the ultrasonic beam and the blood flow velocity component in the direction of the ultrasonic beam (the sum of the vortex component and the component excluding the vortex component shown in FIG. 7) A proper blood flow velocity may be obtained.
図10は、観測面上の各点の、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。 FIG. 10 is a diagram showing the blood flow when the eddy current component and the other components are added together at each point on the observation surface.
図10に示すような、超音波ビームに対し直角方向の成分も含んだ血流速度分布から流線が求められる。 As shown in FIG. 10, streamlines are obtained from a blood flow velocity distribution including a component perpendicular to the ultrasonic beam.
流線を求めるにあたっては、例えば図6に示す中心点C近傍の、その中心点Cから等距離にある点を結ぶ1本のラインを考え、そのライン上での流量が同一の値となるように複数のポイントを定める。すなわち、隣接する2つのポイントどうしの間の流量が同一となるように複数のポイントを定める。 In obtaining the streamline, for example, a single line connecting points that are equidistant from the center point C in the vicinity of the center point C shown in FIG. 6 is considered so that the flow rate on the line has the same value. Define multiple points. That is, a plurality of points are determined so that the flow rates between two adjacent points are the same.
次に各ポイントから血流速度ベクトルを辿っていき、各ポイントを出発点とした流線を求める。着目している観察面上への血流の湧き出しや吸い込みがなければ、その場合に限っては、上記のようにして血流速度ベクトルを辿って結んだ線がそのままその観察面上の流線となり、流線の作成は終了することになるが、一般的には、この観測面上への血流の湧き出しや吸い込みが存在し、このままでは流線は完成しない。そこで、以下に説明するやり方で観測面上への血流の湧き出しや吸い込みを考慮した流線を求める。 Next, the blood flow velocity vector is traced from each point, and a streamline starting from each point is obtained. If there is no flow or suction of blood flow on the observation surface of interest, the line connected by tracing the blood flow velocity vector as described above is the flow on the observation surface as it is. However, in general, there is a blood flow outflow and suction on the observation surface, and the streamline is not completed as it is. Therefore, a streamline that considers the flow of blood on the observation surface and suction is obtained in the manner described below.
図11は、観測面上への血流の湧き出しや吸い込みを考慮した流線の求め方を説明する図である。 FIG. 11 is a diagram for explaining how to obtain streamlines in consideration of the flow and suction of blood flow on the observation surface.
はじめに、観測面上への血流の湧き出しを考慮した流線の求め方を説明する。 First, we will explain how to find streamlines that take into account the flow of blood to the observation surface.
まず、上述したやり方にしたがって、血流速度ベクトルを辿って結んだ流線を求める。 First, in accordance with the above-described method, a streamline obtained by tracing the blood flow velocity vector is obtained.
図11(A)には、血流速度ベクトルを辿って結んだ第1の流線1および第2の流線2が描かれている。
In FIG. 11A, a
ここでは、隣接する第1の流線1および第2の流線2に挟まれた帯状の領域の血流量をその帯の長手方向に順に求めていき、その帯内の流量が2倍になったら、そこに血流の湧き出し点があると見なして、その帯の両側の流線の中心点を出発点とした流線を追加する。
Here, the blood flow in the band-like region sandwiched between the adjacent
例えば、図11(A)に示すように、ポイントAB間からその帯の長手方向(矢印X方向)に順に血流量を求めていき、その流量がポイントCD間で2倍になったら、そこに血流に湧き出し点があると見なす。そして、図11(B)に示すように、その帯の両側の流線(ここでは第1の流線1と第2の流線2)の中心点Eを出発点とした第3の流線3を追加する。
For example, as shown in FIG. 11 (A), the blood flow is obtained in order from the point AB in the longitudinal direction of the band (arrow X direction), and when the flow rate doubles between the points CD, It is considered that there is a point in the bloodstream. Then, as shown in FIG. 11B, a third stream line starting from the center point E of the stream lines (here, the
次に、観測面上への血流の吸い込みを考慮した流線の求め方を説明する。 Next, a method for obtaining streamlines in consideration of blood flow suction on the observation surface will be described.
血流の吸い込みを考慮した流線を求める場合は、1本の流線を挟む両隣りの2本の流線を用いる。 When obtaining a streamline in consideration of blood flow suction, two adjacent streamlines sandwiching one streamline are used.
図11(C)には、血流速度ベクトルを辿って結んだ第1の流線4、第2の流線5、および第3の流線6が描かれている。
FIG. 11C illustrates a
ここで、第1の流線4と第3の流線6とに挟まれた帯状の領域の血流量をその帯の長手方向に順に求めていき、その流量が1/2になったら、そこに血流の吸い込み点があると見なしてその点で流線を一本終端させる処理を行なう。
Here, the blood flow volume of the band-like region sandwiched between the
例えば、図11(C)に示すように、ポイントFGHで結ばれた領域からその帯の長手方向(矢印X方向)に順に血流量を求めていき、その流量がポイントIJKで結ばれた領域で1/2になったら、そこに血流の吸い込み点があると見なす。そして、図11(D)に示すように、その点Jに血流の吸い込み点があると見なしてその点Jで流線5を終端させる処理を行なう。
For example, as shown in FIG. 11 (C), blood flow is obtained in the longitudinal direction of the band (in the direction of the arrow X) from the region connected at the point FGH, and the flow rate is connected at the point IJK. When it becomes ½, it is considered that there is a blood suction point there. Then, as shown in FIG. 11D, it is assumed that there is a blood flow suction point at the point J, and processing for terminating the
図12は、図11で説明した流線の求め方で得られた流線画像を示す模式図である。 FIG. 12 is a schematic diagram showing a streamline image obtained by the method for obtaining streamlines described in FIG.
この流線画像には、連続した流線のほか、途中から始ったり途中で終端した流線もあらわれている。すなわち、血流の湧き出しや吸い込みが起きていることがわかる。 In this streamline image, in addition to continuous streamlines, streamlines that start and end in the middle appear. That is, it can be seen that blood flow is spilled out or sucked in.
上記の流線を求める演算により、図4に示す画像データ算出部23では、流線画像が求められる。
By the calculation for obtaining the streamline, the image
このようにして順次求められた流線画像(図5(D)、(F)、(E))は、順次、図3に示す画像処理回路12に入力され、画像処理回路12では断層像に流線画像を重畳した画像(データ上の画像)が作成され、その画像データがTVモニタ13に送られてTVモニタ13上に、その画像データに基づき、断層線上に流線画像が重畳した画像が表示される。ここでは、断層像上に流体画像が重畳した画像は動画像として表示されるが、いずれかの一時点の画像に固定して静止画として表示することもでき、また、コマ送りすることもできる。
Streamline images (FIGS. 5D, 5F, and 5E) sequentially obtained in this way are sequentially input to the
次に尾根線算出の流れについて説明する。 Next, the flow of ridge line calculation will be described.
なお、流線算出の流れと同様の処理については説明を簡略化する。 Note that the description of the processing similar to the flow line calculation flow is simplified.
図13は、図4に示す画像データ生成回路20で行われる尾根線算出の流れを示す模式図である。
FIG. 13 is a schematic diagram showing a flow of ridge line calculation performed by the image
図13(A)は、ある時刻t1に生成された1フレーム分の血流分布画像であり、図5(B)は、時刻t1から所定のフレーム間隔を置いた次の時刻t2に生成された1フレーム分の血流分布画像である。 Figure 13 (A) is a one frame blood flow distribution image generated at a certain time t 1, FIG. 5 (B), from time t 1 to the next time t 2 in which at a predetermined frame interval It is the produced | generated blood flow distribution image for 1 frame.
図13(A)に示す、時刻t1の血流分布画像から、その時刻t1の、尾根線分布を表わす尾根線画像(図13(D))が得られる。 Figure 13 (A), the from time t 1 of the blood flow distribution image, the time t 1, ridge line image representing a ridge line distribution (FIG. 13 (D)) is obtained.
また、これと同様に、図13(B)に示す時刻t2の血流分布画像から、その時刻t2の尾根線画像(図13(E))が得られる。 Also, Similarly, from time t 2 the blood flow distribution image shown in FIG. 13 (B), ridge line image of the time t 2 (FIG. 13 (E)) is obtained.
また、時刻t12に対応する高精度の尾根線画像を求めるために、上述した、流線画像を求めるための演算処理と同様の演算処理がなされ、時刻t1と時刻t2の中間の時刻t12の尾根線画像(図13(F))も求められる。 Further, in order to obtain a high accuracy ridgeline image corresponding to the time t 12, described above, the same processing and operation processing for obtaining the streamline image is performed, the time t 1 and time t 2 intermediate time A ridge line image at t 12 (FIG. 13F) is also obtained.
ここで、図4に示す、画像データ算出部23では、一例として以下に説明するようにして、尾根線が求められる。
Here, in the image
画像データ算出部23では、血流分布画像に基づいて、観測面上の各点の、超音波ビーム方向の血流速度成分と超音波ビームに対し直角方向の血流速度成分の合成からなる血流速度が求められる。
In the image
この二次元的な血流速度の求め方については、血流の流線を求める途中段階で求めた血流速度の求め方(図6〜図10、およびそれらの図の説明)と同一であり、ここでは重複説明は省略する。 The method of obtaining the two-dimensional blood flow velocity is the same as the method of obtaining the blood flow velocity obtained in the middle stage of obtaining the blood flow stream (FIGS. 6 to 10 and explanations of these drawings). Here, redundant description is omitted.
次に、画像データ算出部23では、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、観察面上の各点の集合からなる血流速さ分布に基づいて、以下のようにして、そ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が抽出される。
Next, the image
図14は、観察面上の血流速さ分布を表わす画像上の各画素を示す模式図である。 FIG. 14 is a schematic diagram showing each pixel on the image representing the blood flow velocity distribution on the observation surface.
尾根線を求めるにあたっては、血流速さ分布画像の各画素が1つずつ関心点として選択され、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、その関心点の画素が尾根線上の画素であるか否かが判定される。 In obtaining the ridge line, each pixel of the blood flow velocity distribution image is selected as a point of interest one by one, and the pixel of the point of interest is calculated by the following calculation including the eight pixels around the point of interest. Is a pixel on the ridge line.
ここでは、一例として、図14において(X,Y)=(5,4)の座標点を関心点として選択したものとする。この関心点の画素値はP5である。 Here, as an example, it is assumed that the coordinate point (X, Y) = (5, 4) in FIG. 14 is selected as the point of interest. The pixel value of this interest point is P5.
次に、その関心点(画素値P5)に隣接する画素として、太枠で囲った3×3のマス目の画素(画素値P1〜P4,P6〜P9)を抽出する。 Next, 3 × 3 square pixels (pixel values P1 to P4 and P6 to P9) surrounded by a thick frame are extracted as pixels adjacent to the point of interest (pixel value P5).
尚、図14において、空白の画素にも画素値が存在するが、ここでの説明には不要であるため、空白にしている。 In FIG. 14, pixel values also exist in blank pixels, but are blank because they are not necessary for the description here.
図15は、尾根上の点の抽出処理の説明図である。 FIG. 15 is an explanatory diagram of a process for extracting points on the ridge.
ここでは、以下に示すようにして、血流速さの比較がなされる。 Here, the blood flow rates are compared as follows.
図15(a)は、P5がP2,P8の双方と比較され、P5がP2,P8の双方よりも大きい値であるかを判定することを示している。図15(b)は、図15(a)と同様、P5がP4,P6の双方よりも大きい値であるかを判定することを示している。図15(c)は、P5がP1,P9の双方よりも大きい値であるかが判定することを示している。さらに、図15(d)は、P5がP3,P7の双方よりも大きい値であるかが判定することを示している。 FIG. 15A shows that P5 is compared with both P2 and P8 to determine whether P5 is larger than both P2 and P8. FIG. 15B shows that it is determined whether P5 is larger than both P4 and P6, as in FIG. FIG. 15C shows that it is determined whether P5 is larger than both P1 and P9. Further, FIG. 15D shows that it is determined whether P5 is larger than both P3 and P7.
このようにして、図15(a)〜図15(d)に示すように、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(P5>P2,P8、又は、P5>P4,P6、又は、P5>P1,P9、又は、P5>P3,P7)に、その関心点が尾根上の点として抽出される。 Thus, as shown in FIGS. 15 (a) to 15 (d), when P5 is a value larger than both sides sandwiching the interest point of P5 (P5> P2, P8, or P5). > P4, P6, or P5> P1, P9, or P5> P3, P7), the point of interest is extracted as a point on the ridge.
画像データ算出部23では、以上のようにして、尾根上の点の集合が抽出される。
In the image
このようにして順次求められた尾根線(図13(D)、(F)、(E))は、流線画像同様、順次、図3に示す画像処理回路12に入力され、画像処理回路12では断層像に尾根線を重畳した尾根線画像(データ上の画像)が作成され、その画像データがTVモニタ13に送られてTVモニタ13上に、その画像データに基づき、断層像上に尾根線が重畳された尾根線画像が表示される。
The ridge lines (FIGS. 13 (D), (F), and (E)) sequentially obtained in this manner are sequentially input to the
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。 FIG. 16 is a schematic diagram illustrating a ridge line image in which a ridge line is superimposed on a tomographic image.
図に示す線で囲まれた領域a’は、心臓内の領域を示す。 A region a 'surrounded by a line shown in the figure indicates a region in the heart.
黒丸の点(図中b’)は、尾根上の点を表わす。 A black dot (b 'in the figure) represents a point on the ridge.
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。 FIG. 17 is a schematic diagram showing a ridge line image in which each point on the ridge line is displayed in a display mode corresponding to the blood flow velocity.
白丸(図中b’)の大きさが血流速さに対応している。 The size of the white circle (b 'in the figure) corresponds to the blood flow rate.
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。 This ridge line image shows a state in which the blood flow branches. In addition, the situation where the blood flow changes from a strong place to a weak place is also shown.
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。 Since this ridge line image displays the ridge line inside the heart, it may greatly contribute to the diagnosis of heart disease.
尚、上記の実施形態では、超音波診断装置において、血流速度分布を表わすカラードプラ画像から流線分布を表わす流線画像や尾根線分布を表わす尾根線画像を求める際の補間演算について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、第1の種類の複数の画像それぞれから求められる第2の種類の複数の画像の中間的な画像を求める際に広く採用され得るものである。 In the above-described embodiment, in the ultrasonic diagnostic apparatus, the interpolation calculation when obtaining the streamline image representing the streamline distribution and the ridgeline image representing the ridgeline distribution from the color Doppler image representing the blood flow velocity distribution has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be widely employed when obtaining an intermediate image of a plurality of second type images obtained from each of a plurality of first type images.
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
20 画像データ生成回路
21a,21b フレームメモリ
22 補間演算部
23 画像データ算出部
24 演算制御部
100A,100B 超音波診断装置
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記複数のカラードプラ画像を用いて、補間演算により、該カラードプラの補間画像を求める補間ステップと、
前記補間ステップで求められた補間画像から前記中間的な画像を導出する導出ステップとを有することを特徴とする画像補間方法。 An image interpolation method for obtaining an intermediate image of a plurality of streamline images representing a streamline of blood flow, derived from each of a plurality of color Doppler images by ultrasound ,
Using color Doppler image before Kifuku number, by interpolation, the interpolation determining an interpolated image of the color Doppler,
And a deriving step of deriving the intermediate image from the interpolated image obtained in the interpolating step.
前記複数のカラードプラ画像を用いて、補間演算により、該カラードプラの補間画像を求める補間ステップと、 An interpolation step for obtaining an interpolated image of the color Doppler by an interpolation operation using the plurality of color Doppler images;
前記補間ステップで求められた補間画像から前記中間的な画像を導出する導出ステップとを有することを特徴とする画像補間方法。 And a deriving step of deriving the intermediate image from the interpolated image obtained in the interpolating step.
前記補間ステップが、前記複数のカラードプラ画像から、補間演算により、該カラードプラ画像が存在しない時刻に対応する補間画像を求めるステップであることを特徴とする請求項1又は2記載の画像補間方法。 3. The image interpolation method according to claim 1, wherein the interpolation step is a step of obtaining an interpolation image corresponding to a time when the color Doppler image does not exist from the plurality of color Doppler images by interpolation calculation. .
前記複数のカラードプラ画像を用いて、補間演算により、該カラードプラの補間画像を求める補間演算部と、 An interpolation calculation unit for obtaining an interpolated image of the color Doppler by an interpolation calculation using the plurality of color Doppler images;
前記補間演算部で求められた補間画像から前記中間的な画像を導出する導出部とを有することを特徴とする画像補間装置。 An image interpolation apparatus comprising: a derivation unit that derives the intermediate image from the interpolation image obtained by the interpolation calculation unit.
前記複数のカラードプラ画像を用いて、補間演算により、該カラードプラの補間画像を求める補間演算部と、 An interpolation calculation unit for obtaining an interpolated image of the color Doppler by an interpolation calculation using the plurality of color Doppler images;
前記補間演算部で求められた補間画像から前記中間的な画像を導出する導出部とを有することを特徴とする画像補間装置。 An image interpolation apparatus comprising: a derivation unit that derives the intermediate image from the interpolation image obtained by the interpolation calculation unit.
前記補間演算部が、前記複数のカラードプラ画像から、補間演算により、該カラードプラ画像が存在しない時刻に対応する補間画像を求めるものであることを特徴とする請求項4又は5記載の画像補間装置。 The image interpolation according to claim 4 or 5, wherein the interpolation calculation unit obtains an interpolation image corresponding to a time when the color Doppler image does not exist from the plurality of color Doppler images by interpolation calculation. apparatus.
前記血流分布画像から血流の流線を表わす流線画像を算出する流線算出部と、
複数の画像を補間して補間画像を求める補間演算部と、
血流分布画像が存在しない時刻の流線画像を求めるにあたり、前記補間演算部に、被検体内の異なる時刻の血流分布を表わす複数の血流分布画像を補間させて血流分布画像が存在しない時刻の血流分布を表わす補間画像を求めさせ、前記流線算出部に、該補間画像から該時刻の流線画像を算出させる演算制御部とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。 An ultrasound that generates a blood flow distribution image representing the blood flow distribution in the subject by repeating the transmission of the ultrasonic pulse into the subject and the reception of the reflected ultrasonic wave reflected and returned in the subject. In the ultrasonic diagnostic equipment,
A streamline calculation unit for calculating a streamline image representing a streamline of blood flow from the blood flow distribution image;
An interpolation calculator that interpolates a plurality of images to obtain an interpolated image;
When obtaining a streamline image at a time when no blood flow distribution image exists, the interpolation calculation unit interpolates a plurality of blood flow distribution images representing blood flow distributions at different times in the subject, and the blood flow distribution image exists. An ultrasonic diagnostic apparatus, comprising: an arithmetic control unit that obtains an interpolated image representing a blood flow distribution at a non-performing time and causes the streamline calculating unit to calculate a streamline image at the time from the interpolated image .
前記血流分布画像から血流速さを地理上の標高に擬えたときの尾根上の点の集合からなる尾根線画像を算出する尾根線算出部と、
複数の画像を補間して補間画像を求める補間演算部と、
血流分布画像が存在しない時刻の尾根線画像を求めるにあたり、前記補間演算部に、被検体内の異なる時刻の血流分布を表わす複数の血流分布画像を補間させて血流分布画像が存在しない時刻の血流分布を表わす補間画像を求めさせ、前記尾根線算出部に、該補間画像から該時刻の尾根線画像を算出させる演算制御部とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。 An ultrasound that generates a blood flow distribution image representing the blood flow distribution in the subject by repeating the transmission of the ultrasonic pulse into the subject and the reception of the reflected ultrasonic wave reflected and returned in the subject. In the ultrasonic diagnostic equipment,
A ridge line calculation unit for calculating a ridge line image consisting of a set of points on the ridge when mimicking the blood flow velocity from the blood flow distribution image to a geographical elevation;
An interpolation calculator that interpolates a plurality of images to obtain an interpolated image;
When obtaining a ridge line image at a time when there is no blood flow distribution image, the interpolation calculation unit interpolates a plurality of blood flow distribution images representing blood flow distributions at different times in the subject, and the blood flow distribution image exists. An ultrasonic diagnostic apparatus, comprising: an arithmetic control unit that obtains an interpolated image representing a blood flow distribution at a time not to be calculated and causes the ridge line calculation unit to calculate a ridge line image at the time from the interpolated image .
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