JP5179801B2 - 超音波画像表示方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば心臓や肝臓等の被検体に造影剤を注入したときの被検体内における造影剤の動態を表わす超音波画像を定量化して表示する超音波画像表示方法及びその装置に関する。

超音波診断装置は、例えば心臓や肝臓等の被検体に超音波造影剤を注入し、被検体に対して超音波プローブから超音波を放射してその反射波を受波し、被検体内における超音波造影剤の動態を表わす超音波画像の動画を作成してモニタに表示する。読影医は、モニタに表示される被検体内における超音波造影剤の動態から血流の流れる状態を判断し、心臓や肝臓等の被検体における例えば心筋梗塞等の病変を診断する。

このような超音波造影剤を用いた動画像に対する画像化技術には、各種文献が存在する。このうち超音波造影剤を注入したときの超音波造影剤の染影の時間的変化を解析して定量化する技術（ＴＩＣ：Ｔime Ｉntensity Ｃurve）がある。かかる定量化する技術としては、例えば特許文献１がある。超音波造影剤を注入したときの超音波画像（以下、超音波造影画像と称する）は、鮮影度を時間的な変化として捉えることで、臨床的意義が生じる。しかるに、ＴＩＣによって超音波造影画像の画像輝度値の時間的変化をグラフ化し、カーブフィッテイングによって画像輝度値の時間的変化を定量的に捉えることが行われている。

図１１は超音波造影画像の画像輝度値の時間的変化を定量化したＴＩＣの表示例を示す。ＴＩＣの表示画面１には、超音波造影画像の表示画面２が並べて表示されている。画像輝度値の時間的変化を定量化した結果は、スペックルノイズの影響を受けて細かくかつ大きく上下に変動している。スペックルノイズは、超音波診断装置の画像に見られ、心臓や肝臓等の被検体において実際の粒子形状とは正確に対応しない斑点状の画像である。このため、カーブフィッテイングの結果は、スペックルノイズ成分に大きく依存したものとなる。

超音波造影画像の画像輝度値がスペックルノイズの影響を受けて細かくかつ大きく上下に変動していると、この超音波造影画像の画像輝度値の時間的変化を正確にカーブフィッテイングすることが不可能になる。すなわち、カーブフィッテイングは、コンピュータの演算処理によって求めているが、コンピュータは、画像輝度値が細かくかつ大きく上下に変動していると、この変動を捉えて正確にカーブフィッテイングすることが出来ない。

超音波造影検査時に撮影した超音波造影画像では、スペックルノイズによって超音波造影剤の染影の欠損を見るときの障害になる。このため、超音波造影画像の読影を困難にするだけでなく、間違った読影をするおそれがある。超音波造影画像の画像輝度値の時間的変化を定量化するに必要な事柄は、評価者又はソフトウエアの操作者によって結果が異なるという所謂客観性の無さを排除することである。図１１に示すＴＩＣによって得られた定量化の結果は、スペックルノイズの影響を受けて細かくかつ大きく上下に変動してしまい、客観性に欠けている。
Quantification of Myocardial Blood Flow With Ultrasound-Induced Destruction of Microbubbles Administrated as a Contrast Venous Infusion、Kevin Wei, Circulation. 1998;97:473-483

本発明の目的は、スペックルノイズの影響を最小限にして超音波造影画像の画像輝度値の時間的変化を精度高く定量化できることを可能とする超音波画像表示方法及びその装置を提供することにある。

本発明の請求項１に記載の超音波画像表示方法は、造影剤を注入した被検体に超音波を放射し、前記被検体からの反射波を受波して前記被検体内における前記造影剤の動態を表わす超音波画像の動画を表示する超音波画像表示方法において、任意の期間内における前記超音波画像の複数のフレーム中においてそれぞれ互いに隣接する複数の画素の値から中間の各第１の画素値を検索し、次に、前記検索された前記各フレーム毎の前記各第１の中間画素値からさらに中間の第２の画素値を検索し、この検索された前記第２の中間画素値から超音波画像データを作成して表示する。
本発明の請求項２に記載の超音波画像表示方法は、造影剤を注入した被検体に超音波を放射し、前記被検体からの反射波を受波して前記被検体内における前記造影剤の動態を表わす超音波画像の動画を表示する超音波画像表示方法において、任意の期間内における前記超音波画像の各フレーム毎に互いに隣接する複数の画素値から中間の第１の画素値を検索し、次に、前記各フレーム毎に前記互いに隣接する前記複数の画素値を全て前記第１の中間画素値に代え、次に、前記任意の期間内における前記超音波画像の前記各フレーム中の前記各第１の中間画素値を順次検索し、これら検索された前記各第１の中間画素値の中から中間に在る前記第２の中間画素値を検索し、この第２の中間画素値から超音波画像データを作成して表示する。

本発明の請求項９に記載の超音波画像表示装置は、造影剤を注入した被検体に超音波を放射し、前記被検体からの反射波を受波して前記被検体内における前記造影剤の動態を表わす超音波画像の動画を表示する超音波画像表示装置において、任意の期間内における前記超音波画像の複数のフレーム中の各画素値から中間値を順次検索する中間値検索部と、表示部と、前記中間値検索部により検索された前記中間値から超音波画像データを作成して前記表示部に表示する画像作成部とを具備し、前記中間値検索部は、前記超音波画像の複数の前記フレーム中においてそれぞれ互いに隣接する複数の画素の値から中間の各第１の画素値を検索し、当該検索された前記各フレーム毎の前記各第１の中間画素値からさらに中間となる前記第２の中間画素値を検索し、前記画像作成部は、前記中間値検索部により検索された前記第２の中間画素値から前記超音波画像データを作成する。
本発明の請求項１０に記載の超音波画像表示装置は、造影剤を注入した被検体に超音波を放射し、前記被検体からの反射波を受波して前記被検体内における前記造影剤の動態を表わす超音波画像の動画を表示する超音波画像表示装置において、任意の期間内における前記超音波画像の複数のフレーム中の各画素値から中間値を順次検索する中間値検索部と、表示部と、前記中間値検索部により検索された前記中間値から超音波画像データを作成して前記表示部に表示する画像作成部とを具備し、前記中間値検索部は、前記超音波画像の各フレーム毎に互いに隣接する複数の画素値から中間の第１の画素値を検索し、前記各フレーム毎に前記互いに隣接する前記複数の画素値を全て前記第１の中間画素値に代え、前記任意の期間内における前記超音波画像の前記各フレーム中の前記各第１の中間画素値を順次検索し、これら検索された前記各第１の中間画素値の中から中間に在る第２の中間画素値を検索し、前記画像作成部は、前記中間値検索部により前記任意の期間内に検索された前記各第２の中間画素値から前記超音波画像データを作成する。

本発明によれば、スペックルノイズの影響を最小限にして超音波造影画像の画像輝度値の時間的変化を精度高く定量化できることを可能とする超音波画像表示方法及びその装置を提供できる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は超音波診断装置に適用される超音波画像表示装置の構成図を示す。超音波プローブ１０には、送信部１１と受信部１２とが接続されている。超音波プローブ１０は、複数の圧電振動子を備える。超音波プローブ１０は、送信部１１からの駆動信号に基づいて各圧電振動子から超音波パルスを発生し、被検体Ｓからの反射波を受信して電気信号に変換する。従って、超音波プローブ１０は、例えば被検体Ｓ内に超音波パルスを送信する。被検体Ｓ内に送信された超音波パルスは、被検体Ｓ内の体内組織や血流等の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射し、反射波として超音波プローブ１０に入射する。超音波プローブ１０は、反射波を受信して電気信号に変換出力する。送信部１１は、超音波プローブ１０の各圧縮振動子に駆動信号を送出し、超音波パルスを発生させる。受信部１２は、超音波プローブ１０からの電気信号を増幅して出力する。

画像処理部１３は、コンピュータの処理によって、送信部１１に駆動信号を送出すると共に、受信部１２から出力される電気信号をデジタル変換し、画像化処理を行って複数のフレームから成る超音波画像データを作成し、被検体内の超音波画像の動画をモニタ１４に表示する。一方、超音波造影検査時、画像処理部１３は、被検体Ｓ内に超音波造影剤を注入したときの超音波造影画像データを作成し、被検体Ｓ内における超音波造影剤の動態を表わす超音波画像の動画をモニタ１４に表示する。

画像処理部１３は、以下の機能を有する。画像処理部１３は、プログラムメモリ１５と、画像メモリ１６とを備える。プログラムメモリ１５には、超音波画像表示プログラムが記憶されている。この超音波画像表示プログラムは、超音波造影剤を注入した被検体Ｓに超音波を放射させ、被検体Ｓからの反射波を受波して被検体Ｓ内における超音波造影剤の動態を表わす超音波画像の動画をモニタ１４に表示させるもので、任意の期間内における超音波造影画像データの複数のフレーム中の各画素値の中間値を順次検索させ、これら検索された中間値から成る超音波造影画像データを求めさせる。超音波画像表示プログラムは、超音波造影画像データの画像輝度値の時間的変化を定量化、すなわち超音波造影剤を注入したときの超音波造影剤の染影の時間的変化を解析して定量化するＴＩＣの結果をモニタ１４に表示させる。

画像メモリ１６には、画像処理部１３により作成された複数のフレームから成る超音波画像データと、超音波造影検査時に画像処理部１３により作成された複数のフレームから成る超音波造影画像データとが記憶される。

画像処理部１３は、中間値検索部１７と、画像作成部１８と、定量化部１９と、同位相検出手段２０とを備える。又、画像処理部１３には、入力部２１を介して心電計２２が接続されている。中間値検索部１７は、超音波造影検査時、任意の期間内における超音波造影画像データの各フレームを画像メモリ１６から読み出し、これら超音波造影画像データの各フレーム中の各画素値から中間値を順次検索する。この場合、中間値検索部１７は、時間的に連続する複数のフレーム、例えば３フレームから中間値を検索する。なお、中間値検索部１７は、時間的に離散する複数のフレームから中間値を検索してもよい。画像作成部１８は、中間値検索部１７により検索された中間値から超音波造影画像データを作成してモニタ１４に表示する。

ここで、中間値検索部１７及び画像作成部１８について具体的に説明する。図２は超音波造影画像データの時間的に連続する各フレームｆ_１、ｆ_２、…、ｆｎを示す。中間値検索部１７は、例えば図３に示すように時間的に連続する３つのフレームｆ_１、ｆ_２、ｆ_３における同一座標の各画素ｇ_１、ｇ_２、ｇ_３の各画素値から中間画素値を検索する。例えばフレームｆ_１の画素ｇ_１の画素値が「５」、フレームｆ_２の画素ｇ_２の画素値が「３」、フレームｆ_１の画素ｇ_３の画素値が「１」であれば、中間値検索部１７は、各画素値「５」「３」「１」から中間に在る画素値「３」を中間画素値として検索する。各画素値「５」「２０」「１」であれば、中間値検索部１７は、各画素値「５」「２０」「１」から中間に在る中間画素値「５」を検索する。以下、同様に、中間値検索部１７は、時間的に連続する３つのフレームｆ_２、ｆ_３、ｆ_４における同一座標の全ての画素値から中間画素値を検索し、次に３つのフレームｆ_３、ｆ_４、ｆ_５の各画素値から中間画素値を検索し、最終的に３つのフレームｆn-2、ｆn-1、ｆｎの各画素値から中間画素値を検索する。中間値検索部１７は、各画素値の中間に在る画素値を検索するもで、中間値フィルタとも称する。

画像作成部１８は、中間値検索部１７により検索された時間的に連続する各フレームｆ_１、ｆ_２、ｆ_３の各画素値の中間値から超音波造影画像データの１フレームＦ_１を作成する。以下同様に、画像作成部１８は、各フレームｆ_２、ｆ_３、ｆ_４の各画素値の中間値から超音波造影画像データのフレームＦ_２を作成し、各フレームｆ_３、ｆ_４、ｆ_５の各画素値の中間値から超音波造影画像データのフレームＦ_３を順次作成する。画像作成部１８は、順次作成した各フレームＦ_１、Ｆ_２、Ｆ_３、…、Ｆｍから超音波造影画像データを作成して動画としてモニタ１４に表示する。

次に、中間値検索部１７による中間値の検索方法について説明する。
上記中間値の検索方法は、図３に示すように３つのフレームｆ_１、ｆ_２、ｆ_３における同一座標の各画素ｇ_１、ｇ_２、ｇ_３の各画素値から中間画素値を検索しているが、次の検索方法によって中間値を検索してもよい。例えば、中間値検索部１７は、図４に示すように超音波造影画像データの例えば各フレームｆ_１、ｆ_２、ｆ_３にそれぞれ例えば３×３画素のマトリックスＭを設定する。このマトリックスＭは、図５に示すように注目画素ａ_１と、この注目画素ａ_１の周辺に互いに隣接する各周辺画素ａ_２〜ａ_９から成る。

中間値検索部１７は、超音波画像データの各フレームｆ_１、ｆ_２、ｆ_３に設定したマトリックスＭ内の各画素ａ_１〜ａ_９の９つの画素値の中間に在る画素値（以下、第１の中間画素値と称する）を検索する。例えばフレームｆ_１に設定したマトリックスＭ内の各画素ａ_１〜ａ_９の各画素値が「５」「６」「４」「１９」「１４」「７」「８」「２」「３」であれば、中間値検索部１７は、画素値「６」を第１の中間画素値として検索する。中間値検索部１７は、フレームｆ_１の全ての画素に対してマトリックスＭを設定して第１の中間画素値を検索する。同様に、中間値検索部１７は、各フレームｆ_２〜ｆｎの全ての画素に対してマトリックスＭを設定してそれぞれ第１の中間画素値を検索する。

次に、中間値検索部１７は、当該検索された各フレームｆ_１〜ｆｎの各第１の中間画素値からさらに中間となる第２の中間画素値を検索する。例えば図６に示すようにフレームｆ_１にマトリックスＭを設定したときの第１の中間画素値が「６」であり、フレームｆ_２にマトリックスＭを設定したときの第１の中間画素値が「８」であり、フレームｆ_３にマトリックスＭを設定したときの第１の中間画素値が「７」であれば、中間値検索部１７は、各第１の中間画素値「６」「８」「７」からさらに中間となる画素値「７」を第２の中間画素値として検索する。
従って、画像作成部１８は、中間値検索部１７により検索された第２の中間画素値から超音波造影画像データの各フレームを順次作成し、これらフレームから超音波造影画像データを作成して動画としてモニタ１４に表示する。

次に、中間値検索部１７による中間値の別の検索方法について説明する。
中間値検索部１７は、上記検索方法と同様に、図４に示すように超音波造影画像データの例えば各フレームｆ_１、ｆ_２、ｆ_３にそれぞれ例えば３×３画素のマトリックスＭを設定する。中間値検索部１７は、超音波造影画像データの各フレームｆ_１、ｆ_２、ｆ_３に設定したマトリックスＭ内の各画素ａ_１〜ａ_９の９つの画素値の中間に在る第１の中間画素値を検索する。

次に、中間値検索部１７は、各フレームｆ_１、ｆ_２、ｆ_３毎にマトリックスＭ内の全ての画素ａ_１〜ａ_９の画素値の全てを第１の中間画素値に代える。例えばフレームｆ_１にマトリックスＭを設定したときの第１の中間画素値が「６」であれば、中間値検索部１７は、図７に示すようにマトリックスＭ内の全ての画素ａ_１〜ａ_９の画素値を全て第１の中間画素値である「６」に代える。同様に、フレームｆ_２にマトリックスＭを設定したときの第１の中間画素値が「８」であれば、中間値検索部１７は、マトリックスＭ内の全ての画素ａ_１〜ａ_９の画素値を全て第１の中間画素値である「８」に代える。フレームｆ_３にマトリックスＭを設定したときの第１の中間画素値が「７」であれば、中間値検索部１７は、マトリックスＭ内の全ての画素ａ_１〜ａ_９の画素値を全て第１の中間画素値である「７」に代える。

次に、中間値検索部１７は、３つのフレームｆ_１、ｆ_２、ｆ_３からそれざれ検索された各第１の中間画素値「６」「８」「７」の中から中間に在る第２の中間画素値、ここでは第２の中間画素値「７」を検索する。

上記中間値検索部１７の中間値の検索方法は、各フレームｆ_１、ｆ_２、ｆ_３毎にマトリックスＭ内の全ての画素ａ_１〜ａ_９の画素値の全てを第１の中間画素値に代えるので、超音波造影画像データの各フレームｆ_１、ｆ_２、…、ｆｎにおいて画素を間引きして中間値を検索することが可能になる。例えば図５に示す３×３画素のマトリックスＭを設定すれば、超音波造影画像データ上に３画素ずつ移動してマトリックスＭを設定できる。
従って、画像作成部１８は、中間値検索部１７により検索された第２の中間画素値から超音波造影画像データの各フレームを順次作成し、これらフレームから超音波造影画像データを作成して動画としてモニタ１４に表示する。

定量化部１９は、画像作成部１８により作成された超音波造影画像データ、例えば図２に示す各フレームＦ_１、Ｆ_２、Ｆ_３、…、Ｆｍから成る超音波造影画像データや、図６又は図７に示す第２の中間画素値から成る超音波造影画像データの画像輝度値の時間的変化を定量化、すなわちＴＩＣによって超音波造影画像データの画像輝度値の時間的変化をグラフ化し、カーブフィッテイングによって画像輝度値の時間的変化を定量的に捉える。

一方、超音波造影検査時、例えば心臓や肝臓等の繰り返し運動する被検体Ｓの超音波造影画像データを取得し、超音波造影剤の注入による超音波造影画像データの画像輝度値の時間的変化をグラフ化し、カーブフィッテイングによって画像輝度値の時間的変化を定量的に捉えるには、超音波造影画像データから被検体Ｓの心拍動の同一心時相の各フレームを読み出す必要がある。

被検体Ｓの心拍動の同一心時相の各フレームを読み出すために中間値検索部１７は、超音波造影検査時、任意の期間を設定するが、ここで、任意の期間の設定について具体的に説明する。心電計２２は、被検体Ｓにおける心臓の心拍動に応じた心電図同期信号Ｃを発生する。心電図同期信号Ｃは、図８に示すようにピークの１つであるＲ波形を含む。

同位相検出手段２０は、心電計２２から出力される心電図同期信号Ｃに現れるＲ（Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、…）波形に同期して被検体Ｓにおける心臓の心拍動が同一心時相となり、かつ心臓の心拍動の繰り返し周期毎に任意の期間を設定する。同位相検出手段２０は、一定時間計数部２３と、トリガ信号発生部２４と、フレーム数計数部２５とを有する。

一定時間計数部２３は、心電図同期信号Ｃに現れる各Ｒ波を起点として予め設定された時間ｔの経過、例えば時間ｔ（＝２００msec）の経過内を任意の期間として設定する。
トリガ信号発生部２４は、心電図同期信号Ｃに現れる各Ｒ波の間（Ｒ−Ｒ）の時間間隔を計測し、Ｒ−Ｒ間の所定割合の時間の経過時、例えばＲ−Ｒ間の２０％の時間の経過時にトリガ信号を発生し、Ｒ波が現れた時からトリガ信号発生時までを任意の期間として設定する。
フレーム数計数部２５は、心電図同期信号Ｃに現れる各Ｒ波を起点として超音波造影画像データの各フレームｆ_１、ｆ_２、…、ｆｎの数を計数し、このフレーム数が一定の値、例えば６フレーム数に達するまでの期間を任意の期間として設定する。
しかるに、同位相検出手段２０は、一定時間計数部２３と、トリガ信号発生部２４と、フレーム数計数部２５とのうちいずれか１つにより任意の期間を設定する。

従って、中間値検索部１７は、一定時間計数部２３、トリガ信号発生部２４又はフレーム数計数部２５により設定された任意の期間から超音波造影画像データにおける同一心時相の各フレームｆ_１、ｆ_２、…、ｆｎを画像メモリ１６から読み出す。例えば、図８に示すように心電図同期信号Ｃに現れるＲ波形、例えばＲ_１波形、Ｒ_２波形、Ｒ_３波形等に同期して超音波造影画像データの各フレームｆ_１、ｆ_２、…、ｆｎがそれぞれ画像メモリ１６に記憶されると、Ｒ_１波形を起点とするフレームｆ_１と、Ｒ_２波形を起点とするフレームｆ_１と、Ｒ_３波形を起点とするフレームｆ_１とが同一心時相になる。同様に、Ｒ_１波形を起点とするフレームｆ_２と、Ｒ_２波形を起点とするフレームｆ_２と、Ｒ_３波形を起点とするフレームｆ_２とも同一心時相になる。これにより、中間値検索部１７は、画像メモリ１６に記憶されている超音波造影画像データ中の例えばＲ_１波形を起点とするフレームｆ_１と、Ｒ_２波形を起点とするフレームｆ_１と、Ｒ_３波形を起点とするフレームｆ_１とを読み出し、これら３枚のフレームｆ_１に対して上記説明した各中間値の検索方法を適用して中間画素値又は第２の中間画素値を検索する。

次に、上記の如く構成された装置によるＴＩＣの表示動作について説明する。
超音波造影検査時、被検体Ｓに超音波造影剤が注入される。この超音波造影剤は、被検体Ｓ内の血管内に流れる。超音波プローブ１０は、送信部１１からの駆動信号に基づいて各圧電振動子から超音波パルスを発生する。被検体Ｓ内に送信された超音波パルスは、被検体Ｓ内の体内組織や血流、超音波造影剤等で反射し、反射波として超音波プローブ１０に入射する。超音波プローブ１０の受信部１２は、反射波を受信して電気信号に変換し、この電気信号を増幅出力する。

画像処理部１３は、受信部１２から出力される電気信号をデジタル変換し、画像化処理を行って複数のフレームから成る超音波造影画像データを作成し、被検体Ｓ内における超音波造影剤の動態を表わす超音波造影画像の動画をモニタ１４に表示する。これと共に画像処理部１３は、超音波造影画像データを画像メモリ１６に記憶する。

ここで、被検体Ｓが例えば静止状態にある臓器等であれば、中間値検索部１７は、例えば図３に示すように時間的に連続する３つのフレームｆ_１、ｆ_２、ｆ_３を画像メモリ１６から読み出す。中間値検索部１７は、各フレームｆ_１、ｆ_２、ｆ_３おける同一座標の各画素ｇ_１、ｇ_２、ｇ_３の各画素値から中間画素値を検索する。例えばフレームｆ_１の画素ｇ_１の画素値が「５」、フレームｆ_２の画素ｇ_２の画素値が「３」、フレームｆ_１の画素ｇ_３の画素値が「１」であれば、中間値検索部１７は、各画素値「５」「３」「１」から中間に在る画素値「３」を中間画素値として検索する。以下同様に、中間値検索部１７は、時間的に連続する３つのフレームｆ_２、ｆ_３、ｆ_４等の最終的な３つのフレームｆn-2、ｆn-1、ｆｎにおいてそれぞれ中間画素値を検索する。

次に、画像作成部１８は、中間値検索部１７により検索された各フレームｆ_１、ｆ_２、ｆ_３乃至各フレームｆn-2、ｆn-1、ｆｎの各画素値の中間値から超音波造影画像データの各フレームＦ_１、Ｆ_２、Ｆ_３、…、Ｆｍを順次作成し、これらフレームＦ_１、Ｆ_２、Ｆ_３、…、Ｆｍから成る超音波造影画像データを動画としてモニタ１４に表示する。なお、画像作成部１８は、フレームＦ_１、Ｆ_２、Ｆ_３、…、Ｆｍから成る超音波造影画像データを画像メモリ１６に記憶する。

なお、中間値検索部１７による中間値の検索方法は、次の通り行っても良い。例えば、中間値検索部１７は、図４に示すように超音波造影画像データの例えば各フレームｆ_１、ｆ_２、ｆ_３にそれぞれ例えば３×３画素のマトリックスＭを設定し、これらマトリックスＭ内の各画素ａ_１〜ａ_９の９つの画素値の中間に在る第１の中間画素値を検索する。例えばフレームｆ_１に設定したマトリックスＭ内の各画素ａ_１〜ａ_９の各画素値が「５」「６」「４」「１９」「１４」「７」「８」「２」「３」であれば、中間値検索部１７は、画素値「６」を第１の中間画素値として検索する。次に、中間値検索部１７は、当該検索された各フレームｆ_１〜ｆｎ毎の各第１の中間画素値からさらに中間となる第２の中間画素値を検索する。例えば図６に示すようにフレームｆ_１の第１の中間画素値が「６」であり、フレームｆ_２の第１の中間画素値が「８」であり、フレームｆ_３の第１の中間画素値が「７」であれば、中間値検索部１７は、画素値「７」を第２の中間画素値として検索する。しかるに、画像作成部１８は、中間値検索部１７により検索された第２の中間画素値から超音波造影画像データの各フレームを順次作成し、これらフレームから超音波造影画像データを作成して動画としてモニタ１４に表示する。

別の検索方法として中間値検索部１７は、図４に示すように例えば超音波造影画像データの各フレームｆ_１、ｆ_２、ｆ_３に３×３画素のマトリックスＭを設定し、これらマトリックスＭ内の各画素ａ_１〜ａ_９の９つの画素値の中間に在る第１の中間画素値を検索する。次に、中間値検索部１７は、各フレームｆ_１、ｆ_２、ｆ_３毎にマトリックスＭ内の全ての画素ａ_１〜ａ_９の画素値の全てを第１の中間画素値に代え、次に、各フレームｆ_１、ｆ_２、ｆ_３からそれぞれ検索された各第１の中間画素値「６」「８」「７」の中から中間に在る第２の中間画素値、ここでは第２の中間画素値「７」を検索する。

しかるに、画像作成部１８は、中間値検索部１７により検索された第２の中間画素値から超音波造影画像データの各フレームを順次作成し、これらフレームから超音波造影画像データを作成して動画としてモニタ１４に表示する。

次に、定量化部１９は、画像メモリ１６に記憶されている超音波造影画像データ、例えば図２に示す各フレームＦ_１、Ｆ_２、Ｆ_３、…、Ｆｍから成る超音波造影画像データの画像輝度値の時間的変化を定量化、すなわちＴＩＣの手法によって超音波造影画像データの画像輝度値の時間的変化をグラフ化し、カーブフィッテイングによって画像輝度値の時間的変化を定量的に捉え、この超音波造影画像データの画像輝度値の時間的変化のグラフをモニタ１４に表示する。図９は超音波造影画像の画像輝度値の時間的変化を定量化したＴＩＣの表示例を示す。ＴＩＣの表示画面１に表示されているＴＩＣは、スペックルノイズの影響が最小限に抑えられ、細かくかつ大きく上下に変動することは無く、超音波造影画像の画像輝度値の時間的変化を正確にカーブフィッテイングできる。

ＴＩＣにおいてスペックルノイズの影響を最小限に抑えられるのは、中間値検索部１７によって例えば３つのフレームｆ_１、ｆ_２、ｆ_３における同一座標の各画素ｇ_１、ｇ_２、ｇ_３の各画素値から中間画素値を検索することによる。例えば各画素値「５」「２０」「１」があり、このうち画素値「２０」がスペックルノイズに拠るものとすると、これら画素値「５」「２０」「１」の中間値を検索することにより、画素値「２０」は、検索されることはなく、必ず排除される。各画素値「２０」「１」「８」でも中間値を検索することにより画素値「２０」は検索されない。従って、スペックルノイズに相当する画素値は、検索されることが無く、ＴＩＣにおいてスペックルノイズの影響を最小限に抑えられる。
なお、超音波造影画像の表示画面２は、例えば静止状態にある臓器等の被検体Ｓ内に注入される超音波造影剤Ｇの動態を表示する。

一方、被検体Ｓが例えば心臓やこの心臓の心拍運動に応じて繰り返し往復移動する肝臓等の臓器であれば、この被検体Ｓに超音波造影剤が注入される。心電計２２は、被検体Ｓにおける心臓の心拍動に応じた心電図同期信号Ｃを発生する。
同位相検出手段２０は、図８に示すように心電計２２から出力される心電図同期信号Ｃに現れるＲ波形に同期して被検体Ｓにおける心臓の心拍動が同一心時相となり、かつ心臓の心拍動の繰り返し周期毎に任意の期間を設定する。例えば、一定時間計数部２３は、心電図同期信号Ｃに現れる各Ｒ波を起点として予め設定された時間ｔの経過、例えば時間ｔ（＝２００msec）の経過内を任意の期間として設定する。トリガ信号発生部２４は、心電図同期信号Ｃに現れる各Ｒ波の間（Ｒ−Ｒ）の時間間隔を計測し、Ｒ−Ｒ間の所定割合の時間の経過時、例えばＲ−Ｒ間の２０％の時間の経過時にトリガ信号を発生し、Ｒ波が現れた時からトリガ信号発生時までを任意の期間として設定する。フレーム数計数部２５は、心電図同期信号Ｃに現れる各Ｒ波を起点として超音波造影画像データの各フレームｆ_１、ｆ_２、…、ｆｎの数を計数し、このフレーム数が一定の値、例えば６フレーム数に達するまでの期間を任意の期間として設定する。しかるに、同位相検出手段２０は、一定時間計数部２３と、トリガ信号発生部２４と、フレーム数計数部２５とのうちいずれか１つにより任意の期間を設定する。

中間値検索部１７は、一定時間計数部２３、トリガ信号発生部２４又はフレーム数計数部２５により設定された任意の期間から超音波造影画像データにおける同一心時相の各フレームｆ_１、ｆ_２、…、ｆｎを画像メモリ１６から読み出す。例えば、中間値検索部１７は、図８に示すように同一心時相になるＲ_１波形を起点とするフレームｆ_１と、Ｒ_２波形を起点とするフレームｆ_１と、Ｒ_３波形を起点とするフレームｆ_１とを読み出すと共に、Ｒ_１波形を起点とするフレームｆ_２と、Ｒ_２波形を起点とするフレームｆ_２と、Ｒ_３波形を起点とするフレームｆ_２となどを読み出す。

次に、中間値検索部１７は、超音波造影検査時、例えば同一心時相になるＲ_１波形を起点とするフレームｆ_１と、Ｒ_２波形を起点とするフレームｆ_１と、Ｒ_３波形を起点とするフレームｆ_１との各画素値から中間値を検索し、Ｒ_１波形を起点とするフレームｆ_２と、Ｒ_２波形を起点とするフレームｆ_２と、Ｒ_３波形を起点とするフレームｆ_２の各画素値から中間値を検索する。

次に、中間値検索部１７は、同一心時相になるＲ_１波形を起点とするフレームｆ_１と、Ｒ_２波形を起点とするフレームｆ_１と、Ｒ_３波形を起点とするフレームｆ_１おける同一座標の各画素の各画素値から中間画素値を検索する。以下同様に、中間値検索部１７は、同一心時相になるＲ_１波形を起点とするフレームｆ_２、ｆ_３、…と、Ｒ_２波形を起点とするフレームｆ_２、ｆ_３、…と、Ｒ_３波形を起点とするフレームｆ_２、ｆ_３、…とにおいてそれぞれ同一座標の各画素の各画素値から中間画素値を検索する。
なお、中間値検索部１７による中間値の検索方法は、上記説明と同様に別の検索方法によって行っても良い。別の検索方法の説明は、上記説明と重複するのでここでは省略する。

次に、画像作成部１８は、中間値検索部１７により検索された各中間画素値から超音波造影画像データの各フレームを順次作成し、これらフレームから成る超音波造影画像データを動画としてモニタ１４に表示する。なお、画像作成部１８は、各フレームから成る超音波造影画像データを画像メモリ１６に記憶する。

次に、定量化部１９は、画像メモリ１６に記憶されている超音波造影画像データの画像輝度値の時間的変化を定量化、すなわちＴＩＣの手法によって超音波造影画像データの画像輝度値の時間的変化をグラフ化し、カーブフィッテイングによって画像輝度値の時間的変化を定量的に捉え、この超音波造影画像データの画像輝度値の時間的変化のグラフをモニタ１４に表示する。モニタ１４におけるＴＩＣの表示画面１に表示されるＴＩＣは、図９に示すＴＩＣと同様、スペックルノイズの影響が最小限に抑えられ、細かくかつ大きく上下に変動することは無く、例えば心臓やこの心臓の心拍運動に応じて繰り返し往復移動する肝臓等の被検体Ｓの超音波造影画像の画像輝度値の時間的変化を正確にカーブフィッテイングできる。

このように上記一実施の形態によれば、超音波造影画像の複数のフレーム中の各画素値から中間値を順次検索し、これら検索された中間値から超音波画像データを作成し、この超音波造影画像データの画像輝度値の時間的変化を定量化してＴＩＣを表示する。これにより、スペックルノイズに相当する画素値を検索されること無く、ＴＩＣにおいてスペックルノイズの影響を最小限に抑えられ、細かくかつ大きく上下に変動することは無く、超音波造影画像の画像輝度値の時間的変化を正確にカーブフィッテイングできる。従って、超音波造影検査時、読影医は、スペックルノイズの影響を受けず、モニタに表示される被検体Ｓ内における超音波造影剤の動態から血流の流れる状態を判断し、心臓や肝臓等の被検体Ｓにおける例えば心筋梗塞等の病変を診断できる。

被検体Ｓが例えば心臓やこの心臓の心拍運動に応じて繰り返し往復移動する肝臓等の臓器であれば、心臓の心拍動に応じた心電図同期信号Ｃに基づいて例えば一定時間計数部２３、トリガ信号発生部２４又はフレーム数計数部２５により設定された任意の期間から超音波造影画像データにおける同一心時相の各フレームｆ_１、ｆ_２、…、ｆｎ等を読み出すので、心臓の心拍運動の影響を受けずに、心臓又は肝臓等の被検体Ｓがあたかも一定の心時相で静止しているかの状態の超音波造影画像データを作成できる。これにより、超音波造影画像の表示画面２には、一定の心時相で静止しているかの状態の超音波造影画像データを表示し、かつＴＩＣの表示画面１には、同超音波造影画像データに対するＴＩＣを表示できる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば、中間値検索部１７は、中間値を検索するのに図５に示すような３×３画素のマトリックスＭを設定しているが、ｎ×ｎ（ｎ：整数）画素のマトリックスを用いても良い。
画像作成部１８は、中間値検索部１７により検索された時間的に連続する例えば各フレームｆ_１、ｆ_２、ｆ_３の各画素値の中間値から超音波造影画像データの１フレームＦ_１を作成しているが、これに限らず、時間的に離散する複数のフレームに入れ替えて、これらフレームの各画素値の中間値から超音波造影画像データのフレームを作成してもよい。例えば超音波造影検査時、心臓の心拍動に応じた心電図同期信号Ｃに基づいて同一心時相の時間的に離散する各フレームｆ_１、ｆ_２、…、ｆｎ等を読み出すことがこれに当たる。特に、超音波造影検査時において、フラッシュエコー法により超音波造影画像データを取る場合、同一心時相にするために心電図同期信号Ｃに基づく所定のインターバル間隔で各フレームを読み出すことに有効である。

上記一実施の形態では、超音波造影画像データにおける同一心時相の各フレームｆ_１、ｆ_２、…、ｆｎ等を読み出すことで、心臓又は肝臓等の被検体Ｓがあたかも一定の心時相で静止しているかの状態の超音波造影画像データを作成しているが、これに限らず、例えば図１０に示すようにモニタ１４ａに表示される超音波造影画像データ上に２つの関心領域（ＲＯＩ）２６、２７を設定する。なお、モニタ１４ａ上で被検体Ｓは、複数本の曲線を重ねて表示しているが、これは心臓の心拍運動に応じて移動する被検体Ｓを示す。
次に、各ＲＯＩ２６、２７内の各スペックルパターンの変化を検出する。
次に、各スペックルパターンの変化から超音波造影画像データの各フレームにおける被検体Ｓの画像の移動距離を求め、この移動距離に基づいて被検体Ｓの画像がモニタ１４ａ上の同一表示位置になるように各フレームの被検体Ｓの画像の位置を制御する。これにより、心臓又は肝臓等の被検体Ｓは、図１０に示すようにモニタ１４ｂに表示されるようにあたかも静止しているかの状態の動き補正されて表示される。

本発明に係る超音波画像表示装置の一実施の形態を示す構成図。 同装置により取得された超音波造影画像データの各フレームを示す模式図。 同装置の中間値検索部による中間値の検索方法を示す模式図。 同装置の中間値検索部により超音波造影画像データに設定するマトリックスを示す模式図。 同装置の中間値検索部で用いるマトリックスを示す模式図。 同装置の中間値検索部による第２の中間画素値の検索方法を示す模式図。 同装置の中間値検索部による中間値の別の検索方法を示す模式図。 同装置の中間値検索部による超音波造影検査時における超音波造影画像データの各フレームを読み出す任意の期間の設定を説明するための図。 同装置により得られた超音波造影画像の画像輝度値の時間的変化を定量化したＴＩＣの表示例を示す図。 同装置による被検体の動き補正を説明するための図。 従来のＴＩＣによって得られた超音波造影画像における画像輝度値の時間的変化のカーブフィッテイングの一例を示す図。

符号の説明

Ｓ：被検体、１０：超音波プローブ、１１：送信部、１２：受信部、１３：画像処理部、１４：モニタ、１５：プログラムメモリ、１６：画像メモリ、１７：中間値検索部、１８：画像作成部、１９：定量化部、２０：同位相検出手段、２１：入力部、２２：心電計、２３：一定時間計数部、２４：トリガ信号発生部、２５：フレーム数計数部。

Claims (16)

1. 造影剤を注入した被検体に超音波を放射し、前記被検体からの反射波を受波して前記被検体内における前記造影剤の動態を表わす超音波画像の動画を表示する超音波画像表示方法において、
   任意の期間内における前記超音波画像の複数のフレーム中においてそれぞれ互いに隣接する複数の画素の値から中間の各第１の画素値を検索し、
   次に、前記検索された前記各フレーム毎の前記各第１の中間画素値からさらに中間の第２の画素値を検索し、
   この検索された前記第２の中間画素値から超音波画像データを作成して表示する、
   ことを特徴とする超音波画像表示方法。
2. 造影剤を注入した被検体に超音波を放射し、前記被検体からの反射波を受波して前記被検体内における前記造影剤の動態を表わす超音波画像の動画を表示する超音波画像表示方法において、
   任意の期間内における前記超音波画像の各フレーム毎に互いに隣接する複数の画素値から中間の第１の画素値を検索し、
   次に、前記各フレーム毎に前記互いに隣接する前記複数の画素値を全て前記第１の中間画素値に代え、
   次に、前記任意の期間内における前記超音波画像の前記各フレーム中の前記各第１の中間画素値を順次検索し、これら検索された前記各第１の中間画素値の中から中間に在る前記第２の中間画素値を検索し、この第２の中間画素値から超音波画像データを作成して表示する、
   ことを特徴とする超音波画像表示方法。
3. 前記超音波画像データの画像輝度値の時間的変化を定量化して表示することを特徴とする請求項１又は２記載の超音波画像表示方法。
4. 前記被検体は、周期的に収縮運動を行い、
   前記任意の期間は、前記被検体の前記収縮運動の繰り返し周期毎にそれぞれ設定される、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の超音波画像表示方法。
5. 前記任意の期間は、前記被検体の前記収縮運動が同一位相のときに設定されることを特徴とする請求項４記載の超音波画像表示方法。
6. 前記被検体の前記収縮運動に応じた心電図同期信号を発生し、
   前記心電図同期信号に現れる各Ｒ波を起点として予め設定された時間の経過、前記各Ｒ波間の所定割合の時間の経過時におけるトリガ信号の発生、又は前記超音波画像の前記フレーム数の計数のいずれかを行って前記任意の期間を設定する、
   ことを特徴とする請求項５記載の超音波画像表示方法。
7. 前記中間値から成る前記超音波画像データは、前記フレームを予め設定された条件の下で入れ替えることを特徴とする請求項１又は２記載の超音波画像表示方法。
8. 前記超音波画像データの前記フレームの入れ替えは、前記造影剤を前記被検体に注入しての造影剤検査においてフラッシュエコー法により前記超音波画像データを取るときに行うことを特徴とする請求項７記載の超音波画像表示方法。
9. 造影剤を注入した被検体に超音波を放射し、前記被検体からの反射波を受波して前記被検体内における前記造影剤の動態を表わす超音波画像の動画を表示する超音波画像表示装置において、
   任意の期間内における前記超音波画像の複数のフレーム中の各画素値から中間値を順次検索する中間値検索部と、
   表示部と、
   前記中間値検索部により検索された前記中間値から超音波画像データを作成して前記表示部に表示する画像作成部と、
   を具備し、
   前記中間値検索部は、前記超音波画像の複数の前記フレーム中においてそれぞれ互いに隣接する複数の画素の値から中間の各第１の画素値を検索し、当該検索された前記各フレーム毎の前記各第１の中間画素値からさらに中間となる前記第２の中間画素値を検索し、
   前記画像作成部は、前記中間値検索部により検索された前記第２の中間画素値から前記超音波画像データを作成する、
   ことを特徴とする超音波画像表示装置。
10. 造影剤を注入した被検体に超音波を放射し、前記被検体からの反射波を受波して前記被検体内における前記造影剤の動態を表わす超音波画像の動画を表示する超音波画像表示装置において、
    任意の期間内における前記超音波画像の複数のフレーム中の各画素値から中間値を順次検索する中間値検索部と、
    表示部と、
    前記中間値検索部により検索された前記中間値から超音波画像データを作成して前記表示部に表示する画像作成部と、
    を具備し、
    前記中間値検索部は、前記超音波画像の各フレーム毎に互いに隣接する複数の画素値から中間の第１の画素値を検索し、前記各フレーム毎に前記互いに隣接する前記複数の画素値を全て前記第１の中間画素値に代え、前記任意の期間内における前記超音波画像の前記各フレーム中の前記各第１の中間画素値を順次検索し、これら検索された前記各第１の中間画素値の中から中間に在る第２の中間画素値を検索し、
    前記画像作成部は、前記中間値検索部により前記任意の期間内に検索された前記各第２の中間画素値から前記超音波画像データを作成する、
    ことを特徴とする超音波画像表示装置。
11. 前記被検体は、周期的に収縮運動を行い、
    前記中間値検索部は、前記被検体の前記収縮運動の繰り返し周期毎にそれぞれ前記任意の期間を設定する、
    ことを特徴とする請求項９又は１０記載の超音波画像表示装置。
12. 前記被検体の前記収縮運動に応じた同期信号を発生する同期信号発生部を有し、
    前記中間値検索部は、前記同期信号発生部により発生した前記同期信号に従ってトリガ信号を発生し、前記被検体の前記収縮運動が同一位相となるときに前記任意の期間を設定する、
    ことを特徴とする請求項１１記載の超音波画像表示装置。
13. 前記被検体の前記収縮運動に応じた同期信号を発生する同期信号発生部を有し、
    前記中間値検索部は、前記同期信号発生部により発生した前記同期信号に従って前記超音波画像の前記フレーム数から前記被検体の前記収縮運動が同一位相となるときに前記任意の期間を設定する、
    ことを特徴とする請求項１１記載の超音波画像表示装置。
14. 前記同期信号発生部は、前記収縮運動に応じた心電図同期信号を発生する心電計を有することを特徴とする請求項１２又は１３記載の超音波画像表示装置。
15. 前記画像作成部は、前記中間値から成る前記超音波画像データの前記フレームを予め設定された条件の下で入れ替えることを特徴とする請求項９又は１０記載の超音波画像表示装置。
16. 前記造影剤を前記被検体に注入しての造影剤検査においてフラッシュエコー法により前記超音波画像データを取る場合、前記超音波画像データの前記フレームを入れ替えることを特徴とする請求項１５記載の超音波画像表示装置。

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