JP6447071B2 - 超音波診断装置、超音波画像処理方法、および、プログラム - Google Patents

超音波診断装置、超音波画像処理方法、および、プログラム Download PDF

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Description

本発明は、穿刺針の視認性を向上させる超音波診断装置および超音波画像処理技術に関する。
近年、被検体である患者の生体内に穿刺針を挿入して組織や体液を採取し、これを診断する生体組織診断が行われている。また、麻酔科、集中治療室、ペインクリニック科では、穿刺針を用いた麻酔治療が実施されている。これらの診断では、医師等の操作者は、超音波探触子にて取得した被検体内の超音波画像を見て穿刺針の位置を確認し穿刺針の穿刺を実施する。このとき、モニター上において、穿刺針、特にその先端部の位置を確認できることが必要であり、超音波診断装置における穿刺針の視認性向上が求められている。
特に、被検体に対し穿刺針が鋭角に刺入される場合等、超音波ビームと穿刺針との角度が小さい条件では、穿刺針にて反射され超音波探触子に入信する反射超音波が弱くなり穿刺針の可視化が不十分となる。そのため、穿刺針の視認性向上に向けて各種検討がなされていた。
例えば、被検体に対し穿刺針を鈍角に刺入することなく超音波ビームと穿刺針との角度を大きくするため、超音波ビームの送信方向を変更する方法が提案されている（特許文献１）。また、フレーム間で差分がある箇所を穿刺針が動いた画像領域として強調させる方法が提案されている（特許文献２〜４）。
特許第４３８１３４４号 特開２０００−１０７１７８号公報 特開２００１−２６９３３９号公報 特開２０１２−１２０７４７号公報
しかしながら、超音波ビームの送信方向を変更する方法では、超音波画像として画像化できない領域が増加する。また、フレーム間差分を穿刺針が動いた画像領域として強調する方法では、動き量が空間的に疎らに検出される傾向にあり、十分な強調効果が得られない。
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、被検体など超音波診断装置の被写体内における、穿刺針等の対象物の視認性を向上し、より使い勝手のよい超音波診断装置およびその超音波画像処理方法を提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る超音波診断装置は、超音波探触子を用いて被検体と前記被検体に対して相対移動する対象物とを含む被検体に超音波を送信し、反射超音波から得られるフレーム受信信号に強調処理を行って、前記対象物の像を強調した超音波画像を生成する超音波診断装置であって、生成された時刻の異なる２以上のフレーム受信信号を取得する超音波信号取得部と、前記２以上のフレーム受信信号から、被写体の動きを示す動き量の算出を画素領域毎に行って、フレーム内の各画素領域の動き量をマッピングした第１の動き量マップを生成する動き量マップ生成部と、過去に算出した各画素領域の動き量に基づいて演算された第２の動き量マップを保持するとともに、前記第１の動き量マップと、前記第２の動き量マップとにおける、各画素領域の動き量を用いて演算して第３の動き量マップを求める動き量マップ演算部と、前記第３の動き量マップを用いて、前記２以上のフレーム受信信号のうち少なくとも１つに対して強調処理を行って超音波画像を生成する超音波画像強調部とを備え、前記動き量マップ演算部は、前記第３の動き量マップを、次の演算に用いるための第２の動き量マップとして保持することを特徴とする。
本開示によれば、被写体内の対象物の動きを時系列的に累積できるため、結果として、空間的に集まった強調効果を実現でき、また、強調効果を残像として残すことができる。
実施の形態１に係る超音波診断装置１００のブロック図である。 実施の形態１に係る強調量マップ生成部６のブロック図である。 実施の形態１に係る超音波診断装置１００の動作を示すフローチャートである。 （ａ）動き量算出部６２が生成する動き量マップである。（ｂ）Ｂモード画像取得部５に保持されるＢモード画像である。（ｃ）動き量絞り込み部６３が絞り込みを行った後の動き量マップである。 （ａ）実施の形態１に係る動き量調整部６４の重みづけ係数である。（ａ）その他の変形例に係る動き量調整部６４の重みづけ係数である。 （ａ）超音波探触子１に動きがない場合の動き量マップの一例である。（ｂ）超音波探触子１に動きがある場合の動き量マップの一例である。 （ａ）第１の動き量マップの一例である。（ｂ）第２の動き量マップの一例である。（ｃ）第３の動き量マップの一例である。 （ａ）Ｂモード画像取得部５に保持されるＢモード画像である。（ｂ）強調量割り当て部６８が生成する強調量マップである。（ｃ）Ｂモード画像強調部７が強調処理を行った後のＢモード画像である。 （ａ）従来の強調処理による強調処理後のＢモード画像である。（ｂ）実施の形態１に係る強調処理後のＢモード画像である。 動き量マップ演算部６５の動作に係る動き量マップの更新動作を示す模式図である。 操作部９からの入力を受け付ける画面の一例である。 変形例に係る超音波診断装置１１０のブロック図である。 変形例に係る強調量マップ生成部１６のブロック図である。 変形例に係る超音波診断装置１１０の動作を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る超音波診断装置１００Ａのブロック図である。 実施の形態２に係る超音波診断装置１００Ａの動作を示すフローチャートである。 変形例に係る、Ｂモード画像信号の強調処理の一例である。 （ａ）穿刺中のＢモード画像の一例である。（ｂ）超音波ビームの向きを変更した穿刺中のＢモード画像の一例である。（ｃ）超音波ビームの向きを変更した穿刺中のＢモード画像の一例である。 連続する２フレームのＢモード画像の動き量の分布の一例を示す模式図である。
＜発明に至った経緯＞
穿刺針の視認性向上については、以下のような検討がなされていた。
一つは、超音波ビームと穿刺針との角度を大きくとる方法である。単純には、図１８（ａ）の超音波画像６０１に示すように、穿刺針６０２を皮膚表面に対し水平に寝かして挿入することで、超音波ビーム６０３に対する角度を大きくすることが考えられる。しかしながら、穿刺針６０２を水平に寝かすことで、皮膚表面から被検体の体内組織までの穿刺針６０２の経路長が長くなってしまい、組織の損傷量が増える問題がある。そこで、特許文献１の技術では、図１８（ｂ）の超音波画像６１１に示すように、超音波ビーム６１３の進行方向を皮膚表面に対して直交する向きではなく斜め向きとすることで、穿刺針６１２を皮膚表面に対し斜めに挿入しても超音波ビームと穿刺針との角度を大きくとれるようにしている。しかしながら、図１８（ｃ）の超音波画像６２１に示すように、穿刺針６２２を皮膚表面に直交する向きに近づけようとすると、超音波ビーム６２３を皮膚表面に対し水平に近づける必要が生じ、画像化できない領域が増える問題がある。また、超音波探触子が、素子が二次元的に配置されるマトリクス型ではなく一次元的に配置されるリニア型やコンベックス型の場合、超音波ビームの向きを振動素子の配列方向と直交する向きには制御できないため、超音波探触子の振動素子の配列方向と穿刺針を寝かせる向きが直交するような交差法に対しては、効果を得ることができない。
もう一つは、フレーム間で差分がある箇所を穿刺針が動いた画像領域として強調させる方法である。特許文献２、特許文献３、特許文献４の技術では、フレーム間で差分がある箇所を色付けして強調している。しかしながら、連続する２フレームの撮像時刻の間隔は短いため、図１９の動き量マップ７０１に示すように、フレーム間差分（動き量）７０２は空間的に疎らに検出される傾向にある。そのため、穿刺針を十分に強調することができない。また、穿刺針の動きがなくなってしまうと強調効果が失われる問題がある。さらに、超音波探触子を動かした場合には、超音波画像の全域にフレーム間差分が生じるため、画像全体が強調される問題がある。
そこで、発明者は、穿刺針の動きに対する強調効果を空間的に集め、時系列的にも持続させることができる穿刺針視認性向上方法を検討し、実施の形態に係る超音波診断装置、超音波画像処理方法、および超音波画像処理プログラムに想到するに至った。
以下、実施の形態に係る超音波診断装置および超音波画像処理方法、および超音波画像処理プログラムについて図面を用いて詳細に説明する。
≪本発明を実施するための形態の概要≫
本実施の形態に係る超音波診断装置は、超音波探触子を用いて被写体に超音波を送信し反射超音波から得られるフレーム受信信号に強調処理を行って超音波画像を生成する超音波診断装置であって、生成された時刻の異なる２以上のフレーム受信信号を取得する超音波信号取得部と、前記２以上のフレーム受信信号から、フレーム内における被写体像の動きを示す動き量の算出を画素領域毎に行って、フレーム内の各画素領域の動き量をマッピングした第１の動き量マップを生成する動き量マップ生成部と、過去に算出した各画素領域の動き量に基づいて演算された第２の動き量マップを保持するとともに、前記第１の動き量マップと、前記第２の動き量マップとにおける、各画素領域の動き量を用いて演算して第３の動き量マップを求める動き量マップ演算部と、前記第３の動き量マップを用いて、前記２以上のフレーム受信信号のうち少なくとも１つに対して強調処理を行って超音波画像を生成する超音波画像強調部とを備え、前記動き量マップ演算部は、前記第３の動き量マップを、次の演算に用いるための第２の動き量マップとして保持することを特徴とする。
また、別の態様では、前記動き量マップ演算部は、前記第２の動き量マップに含まれる画素領域の動き量を所定の減衰率に基づいて減少させた動き量と、前記第１の動き量マップに含まれる当該画素領域の動き量とのうち、いずれか大きな値を前記第３の動き量マップにおける当該画素領域ごとの動き量とする、としてもよい。
また、別の態様では、前記所定の減衰率は、前記フレーム受信信号のフレームレートに依存する、としてもよい。
また、別の態様では、さらに、前記所定の減衰値の入力を受け付ける操作部を備える、としてもよい。
また、別の態様では、前記動き量マップ演算部による演算は、前記第２の動き量マップと前記第１の動き量マップとのアルファブレンド処理である、としてもよい。
また、別の態様では、前記アルファブレンドのアルファ値は、前記フレーム受信信号のフレームレートに依存する、としてもよい。
また、別の態様では、さらに、前記アルファブレンドのアルファ値の入力を受け付ける操作部を備える、としてもよい。
また、別の態様では、さらに、前記動き量マップ生成部が生成した前記第１の動き量マップの各動き量に対し、前記２以上のフレーム受信信号のうちいずれかのフレーム受信信号における該当する位置の画素の輝度値に基づいて重みづけし、重みづけ後の第１の動き量マップを前記動き量マップ演算部に出力する動き量重みづけ部を備える、としてもよい。
また、別の態様では、前記動き量重みづけ部は、該当する位置の画素の輝度値が所定の値未満となる動き量に対する重みづけのための重みづけ係数を０とし、絞込み後の第１の動き量マップにおける動き量を、該当する位置の画素の輝度値が所定値より大きい、穿刺針の像が存在する領域に限定する、としてもよい。
また、別の態様では、前記超音波探触子が前記被写体表面上を動いているときにその動きを示す超音波探触子の動き量を検出し、前記動き量マップ演算部が生成した前記第３の動き量マップの動き量を前記超音波探触子の動き量に関する非増加関数に基づいて調整し、調整後の第３の動き量マップを前記超音波画像強調部に出力する強調量調整部をさらに備える、としてもよい。
また、別の態様では、前記超音波探触子が前記被写体表面上を動いているときにその動きを示す超音波探触子の動き量を検出し、前記動き量マップ生成部が生成した前記第１の動き量マップの動き量を前記超音波探触子の動き量に関する非増加関数に基づいて調整し、調整後の第１の動き量マップを前記動き量マップ演算部に出力する強調量調整部をさらに備える、としてもよい。
また、別の態様では、前記強調量調整部は、前記第１の動き量マップを用いて前記超音波探触子の動き量を算出する、としてもよい。
また、別の態様では、前記超音波探触子は、前記超音波探触子の位置または前記超音波探触子の向きを検出するセンサをさらに備え、前記強調量調整部は、前記センサのセンサ値を前記超音波探触子の動き量とする、としてもよい。
また、別の態様では、前記超音波画像強調部は、前記第３の動き量マップにおける当該画素領域の動き量に関する非減少関数に基づき、各画素領域の画素値を変化させることによって強調処理を行う、としてもよい。
また、別の態様では、前記超音波画像強調部は、前記第３の動き量マップにおける当該画素領域の動き量が所定の閾値以上である画素領域に対して強調処理を行う、としてもよい。
また、別の態様では、前記超音波画像強調部は、前記第３の動き量マップにおいて動き量が所定の閾値以上である画素領域に対するアイコンの重畳と、当該画素領域における前記アイコンに基づく画素値の変化とによって強調処理を行う、としてもよい。
また、別の態様では、前記超音波画像強調部は、前記第３の動き量マップにおいて動き量が最大である画素領域に対するアイコンの重畳と、当該画素領域における前記アイコンに基づく画素値の変化とによって強調処理を行う、としてもよい。
また、別の態様では、さらに、前記第２の動き量マップを保持するための記憶媒体を備え、前記動き量マップ更新部は、第２の動き量マップを前記記憶媒体に書き込むことで保持する、としてもよい。
本実施の形態に係る超音波画像処理方法は、超音波探触子を用いて被写体に超音波を送信し反射超音波から得られるフレーム受信信号に強調処理を行って超音波画像を生成する超音波画像処理方法であって、生成された時刻の異なる２以上のフレーム受信信号を取得し、前記２以上のフレーム受信信号から、フレーム内における被写体像の動きを示す動き量の算出を画素領域毎に行って、フレーム内の各画素領域の動き量をマッピングした第１の動き量マップを生成し、前記第１の動き量マップと、過去に算出した各画素領域の動き量に基づいて演算され保持されている第２の動き量マップとにおける、各画素領域の動き量を用いて演算して第３の動き量マップを求め、前記第３の動き量マップを用いて、前記２以上のフレーム受信信号のうち少なくとも１つに対して強調処理を行って超音波画像を生成し、前記第３の動き量マップを、次の演算に用いるための第２の動き量マップとして保持することを特徴とする。
本実施の形態に係るプログラムは、超音波探触子を介して被写体内の走査範囲に向けて超音波ビームを送信し反射超音波を受信する時系列な超音波走査に基づき生成されたフレーム受信信号を補正する超音波診断装置に用いられるプロセッサに画像処理を行わせるプログラムであって、前記画像処理は、生成された時刻の異なる２以上のフレーム受信信号を取得し、前記２以上のフレーム受信信号から、フレーム内における被写体像の動きを示す動き量の算出を画素領域毎に行って、フレーム内の各画素領域の動き量をマッピングした第１の動き量マップを生成し、前記第１の動き量マップと、過去に算出した各画素領域の動き量に基づいて演算され保持されている第２の動き量マップとにおける、各画素領域の動き量を用いて演算して第３の動き量マップを求め、前記第３の動き量マップを用いて、前記２以上のフレーム受信信号のうち少なくとも１つに対して強調処理を行って超音波画像を生成し、前記第３の動き量マップを、次の演算に用いるための第２の動き量マップとして保持することを特徴とする。
≪実施の形態１≫
以下、本実施の形態に係る超音波診断装置について、図面を参照しながら説明する。
＜構成＞
＜超音波診断装置１００＞
図１は、超音波診断装置１００の構成を示すブロック図である。超音波診断装置１００は、超音波送受信部２、送受信制御部３、Ｂモード画像生成部４、Ｂモード画像取得部５、強調量マップ生成部６、Ｂモード画像強調部７、表示制御部８を備える。また、超音波送受信部２には超音波探触子１が、強調量マップ生成部６には図示しない制御部を介して操作部９が、表示制御部８には表示部１０が、各々接続可能に構成されている。図１は超音波診断装置１００に超音波探触子１、操作部９、表示部１０が接続された状態を示している。
超音波探触子１は、例えば、一次元方向（以下、「振動子配列方向」と呼ぶ）に配列された複数の振動子（不図示）を有する。各振動子は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）により構成される。超音波探触子１は、超音波送受信部２で生成されたパルス状の電気信号（以下、「超音波送信信号」と呼ぶ）をパルス状の超音波に変換する。超音波探触子１は、超音波探触子１の振動子側外表面を被検体の皮膚表面など被写体の表面に接触させた状態で、複数の振動子から発せられる複数の超音波からなる超音波ビームを測定対象に向けて送信する。そして、超音波探触子１は、被写体からの複数の反射超音波を受信し、複数の振動子によりこれら反射超音波をそれぞれ電気信号（以下、「超音波受信信号」とする）に変換し、超音波受信信号を超音波送受信部２に供給する。
超音波送受信部２は、送受信制御部３からの送信制御信号に基づき、超音波探触子１に超音波ビームを送信させるためのパルス状の超音波送信信号を供給する送信処理を行う。具体的には、超音波送受信部２は、例えば、クロック発生回路、パルス発生回路、遅延回路を備えている。クロック発生回路は、超音波ビームの送信タイミングを決定するクロック信号を発生させる回路である。パルス発生回路は、各振動子を駆動するパルス信号を発生させるための回路である。遅延回路は、超音波ビームの送信タイミングについて振動子毎に遅延時間を設定し、遅延時間だけ超音波ビームの送信を遅延させて超音波ビームのフォーカシングやステアリングを行うための回路である。
また、超音波送受信部２は、反射超音波に基づく超音波受信信号を超音波探触子１から取得し、超音波受信信号を増幅した後ＡＤ変換したＲＦ信号を整相加算して、深さ方向に連なった音響線信号を生成する。そして、サブ走査の順に時系列に音響線信号をＢモード画像生成部４に出力する受信処理を行う。
ＲＦ信号とは、例えば、超音波の送信方向であって振動子配列と垂直な方向からなる複数の信号からなり、各信号は反射超音波の振幅から変換された電気信号をＡ／Ｄ変換したデジタル信号である。
音響線信号とは、整相加算処理後のＲＦ信号を構成する深さ方向に連続したデータのことである。深さ方向とは被検者の体表から体内へ送信超音波信号の進む方向である。音響線信号は、例えば、超音波の送信方向であって、振動子配列と垂直な方向からなる複数の信号からなるフレームを構築する。１回の超音波走査により取得された音響線信号をフレーム音響線信号と称呼する。なお、「フレーム」とは、１枚の断層画像を構築する上で必要な１つのまとまった信号の単位をさす。
超音波送受信部２は、送信処理および受信処理を繰り返し連続して行う。
送受信制御部３は、送信制御信号および受信制御信号を生成し、超音波送受信部２へ出力する。本実施の形態では、送信制御信号及び受信制御信号は、送受信のタイミング等を示す情報を含む。
Ｂモード画像生成部４は、各フレームの音響線信号に対して、その強度に対応した輝度信号へと変換し、その輝度信号に対して直交座標系への座標変換を施すことでＢモード画像信号を生成する。Ｂモード画像生成部４は、生成した各フレームのＢモード画像をＢモード画像取得部５に出力する。具体的には、Ｂモード画像生成部４は、音響線信号に対して包絡線検波、対数圧縮などの処理を実施して輝度変換し、その輝度信号に直交座標系への座標変換を施すことでＢモード画像信号を生成する。すなわち、Ｂモード画像信号は、超音波受信信号の強さを輝度によって表したものである。Ｂモード画像生成部４にて生成されたＢモード画像信号は、超音波走査が行われる毎に時系列にＢモード画像取得部５に送信される。
Ｂモード画像取得部５は、超音波走査が行われる毎に時系列に送信されるＢモード画像信号を記憶するバッファである。Ｂモード画像取得部５は、例えば、ＲＡＭや、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブなどにより実現される。
また、本明細書においては、Ｂモード画像信号、又はＢモード画像信号を生成するベースとなる音響線信号を、受信信号（超音波受信信号）と総称する。
強調量マップ生成部６は、Ｂモード画像取得部５に記憶されているＢモード画像信号と、操作部９から入力される「強調強度」「残像時間」「強調色」のパラメータを入力とする。強調量マップ生成部６は、穿刺針の挿入に伴う動き量を強調させる強調量マップを生成し、Ｂモード画像強調部７へ出力する。強調量マップとは、Ｂモード画像信号の各画素又は画素領域に対する強調量を示すマップである。強調量マップ生成部６の具体的な構成については後述する。
Ｂモード画像強調部７は、Ｂモード画像取得部５よりＢモード画像信号を、強調量マップ生成部６より強調量マップを、それぞれ取得し、Ｂモード画像信号の各画素領域に対し強調処理を施す。このとき、Ｂモード画像強調部７は、強調量が大きいほど対象画素領域の受信信号が示す輝度が増幅されるようにＢモード画像信号に対して強調処理を施す。Ｂモード画像強調部７は、表示制御部８に強調済みのＢモード画像信号を出力する。
表示制御部８は、接続される表示部１０に強調済みのＢモード画像信号を表示させる。
操作部９は、強調量マップ生成部６に「強調強度」「残像時間」「強調色」のパラメータを入力するためのインターフェースであり、例えば、トラックボール、マウスなどのポインティングデバイスである。
表示部１０は、表示制御部８に接続される画像表示装置であり、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等である。なお、表示部１０と操作部９とは、一体化したタッチパネルとして実現されてもよい。
超音波送受信部２、送受信制御部３、Ｂモード画像生成部４、Ｂモード画像強調部７、表示制御部８はそれぞれ、例えば、メモリと、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプログラマブルデバイスとソフトウェア、あるいは、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｇｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハードウェアにより実現される。
＜強調量マップ生成部６＞
次に、強調量マップ生成部６の構成について説明する。
図２は、強調量マップ生成部６のブロック図である。強調量マップ生成部６は、動き量マップ生成部６１、動き量マップ演算部６５、強調量割り当て部６８から構成される。
動き量マップ生成部６１は、Ｂモード画像取得部５に記憶されている２枚のＢモード画像から動き量マップを生成する。動き量マップとは、２枚のＢモード画像の差分から生成され、画素領域単位の動き量を示すマップである。動き量とは、Ｂモード画像信号における対象物の動きを示す値である。本実施の形態では、２枚のＢモード画像における輝度値の二乗誤差である。なお、画素領域とは、強調量マップの処理やＢモード画像の強調処理などを行う際の最小単位となる、１以上の画素からなる領域である。本実施の形態では、画素領域は１画素であり、画素領域単位の処理は画素単位の処理と同じである。
動き量マップ生成部６１は、動き量算出部６２、動き量絞り込み部６３、動き量調整部６４から構成される。
動き量算出部６２は、Ｂモード画像取得部５がＢモード画像信号を取得すると、当該最新フレームのＢモード画像信号と、１つ前のフレームのＢモード画像信号との差分から、動き量マップを生成する。
動き量絞り込み部６３は、動き量算出部６２から動き量マップを、Ｂモード画像取得部５から最新フレームのＢモード画像信号を、それぞれ取得して、Ｂモード画像信号の輝度に基づいて、動き量マップへの重みづけを行う。具体的には、動き量マップの各画素において、対応するＢモード画像信号の輝度値が大きいほど動き量がより大きく、対応するＢモード画像信号の輝度値が小さいほど動き量がより小さくなるように、重みづけを行う。これは、Ｂモード画像信号において、一般に、穿刺針の輝度値が高いためであり、これにより、穿刺針の可能性の高い領域について動き量を大きくすることができる。
動き量調整部６４は、動き量絞り込み部６３が重みづけを行った動き量マップを取得して、動き量の総量に基づいて、動き量マップへの重みづけを行う。具体的には、動き量マップ内の全画素の動き量を加算した総動き量を算出する。次に、例えば図５（ａ）に示すような非増加関数に基づいて、総動き量が小さいほど動き量が大きく、総動き量が大きいほど動き量が小さくなるように、総動き量に対応した重みづけ係数を用いて、動き量マップ内の全画素の動き量に重みづけを行う。これは、超音波探触子１が動いた場合には、ほぼ全ての画素において動き量が検出され、超音波探触子１が動いていない場合と比べて総動き量が大きくなるためである。これにより、超音波探触子１が動いた場合に、Ｂモード画像信号の全域に対して強調が行われることを防ぐことができる。
動き量マップ演算部６５は、動き量ホールド部６６とホールド量減衰部６７から構成される。
動き量ホールド部６６は、動き量マップ生成部６１から取得した動き量マップ（以下、「第１の動き量マップ」と呼ぶ）と、動き量ホールド部６６に内蔵された記憶媒体が保持しているホールドマップ（以下、「第２の動き量マップ」と呼ぶ）とから、新たなホールドマップ（以下、「第３の動き量マップ」と呼ぶ）を生成する。具体的には、動き量ホールド部６６は、画素ごとに、第１の動き量マップの動き量と第２の動き量マップの動き量とのうちのいずれか大きな値を算出し、算出された動き量を用いて第３の動き量マップを生成する。生成された第３の動き量マップは、ホールド量減衰部６７と強調量割り当て部６８とに出力される。
ホールド量減衰部６７は、動き量ホールド部６６から第３の動き量マップを取得し、動き量を減衰させる。具体的には、第３の動き量マップにおける全画素の動き量に、０より大きく１未満である減衰率を乗じることで減衰させる。すなわち、減衰率は小さい値であるほど減衰が強くなり、大きい値であるほど減衰が弱くなる。減衰率は、操作部９より入力される「残像時間」と、Ｂモード画像信号のフレームレートに依存する。減衰率は、残像時間が短いほど小さくなり、また、フレームレートが少ないほど小さくなる。例えば、残像時間が４秒、フレームレートが秒間３０フレームである場合、２秒で動き量が半減するように、減衰率は０．９８９に設定される。動き量を減衰させた第３の動き量マップは動き量ホールド部６６に出力される。動き量ホールド部６６は、動き量を減衰させた第３の動き量マップを記憶媒体にホールドマップとして保持する。これにより、動き量が減衰した第３の動き量マップが、次のフレームに係る第３の動き量マップを生成する際に、第２の動き量マップとして用いられることになる。
強調量割り当て部６８は、動き量マップ演算部６５から第３の動き量マップを取得し、動き量を強調量に変換して強調量マップを作成する。強調量は、第３の動き量マップの各画素の動き量と、操作部９から入力される「強調強度」「強調色」に依存する。
動き量算出部６２、動き量絞り込み部６３、動き量調整部６４、動き量ホールド部６６、ホールド量減衰部６７、強調量割り当て部６８はそれぞれ、例えば、メモリと、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプログラマブルデバイスとソフトウェア、あるいは、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｇｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハードウェアにより実現される。なお、動き量ホールド部６６は、例えば、ＲＡＭや、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブなどで構成される記憶装置を有している。
＜動作＞
最初に、「強調強度」「残像時間」「強調色」の各パラメータの設定を受け付ける。具体的には、例えば、図１１に示す設定画面を表示部１０に表示して、強調強度はスライドバー４０１、残像時間はスライドバー４０２、強調色はラジオボタン４０３、４０４をそれぞれ用いて、操作者からの入力を操作部９から受け付ける。「強調強度」は強調効果の強さ、「残像時間」は強調効果を残す時間、「強調色」は色を付けるか否か、をそれぞれ表すパラメータである。入力がない場合は、超音波診断装置１００に予め設定された値が用いられる。
次に、受信信号に対する動作について説明する。図３は、フレーム毎の超音波診断装置１００の動作を示すフローチャートである。
まず、受信信号を取得する（ステップＳ１０１）。具体的には、超音波探触子１を被写体表面に配置し、超音波送受信部２が送信処理を行うことで超音波探触子１から超音波を被写体内に送信し、超音波探触子１を介して被写体からの反射超音波に基づき受信処理を行うことで音響線信号を生成する。この送信処理および受信処理を超音波探触子１の振動子数等に応じた回数だけ繰り返す走査を行うことで、１つの音響線信号からなるフレームを構築する。そして、走査が行われる毎に構築したフレームの音響線信号をＢモード画像生成部４に出力する。Ｂモード画像生成部４は、フレームの音響線信号を入力としてＢモード画像信号を生成し、走査が行われる毎に時系列にＢモード画像取得部５へ出力する。
次に、動き量算出部６２が動き量マップを生成する（ステップＳ１０２）。動き量算出部６２は、Ｂモード画像取得部５が得たフレームＢモード画像信号と、１つ前のフレームのＢモード画像信号とを読み込み、画像領域単位で動き量を算出して動き量マップを生成する。
次に、動き量絞り込み部６３が動き量の絞り込みを行う（ステップＳ１０３）。具体的には、動き量算出部６２から動き量マップを、Ｂモード画像取得部５から最新フレームのＢモード画像信号を、それぞれ取得して、Ｂモード画像信号の輝度に基づいて、動き量マップへの重みづけを行う。動き量マップとＢモード画像信号の例を図４（ａ）、図４（ｂ）にそれぞれ示す。図４（ｂ）に、先端部２００ｃと針管部２００ｂとを含む穿刺針２００が描画されている。先端部２００ｃの輝度は、針管部２００ｂの輝度よりも高い（なお、図４（ｂ）は、輝度の高い画素を黒く、輝度の低い画素を白く示している。図９（ａ）、図９（ｂ）を除く他のＢモード画像信号についても同様）。図４（ａ）において、破線２００ａは穿刺針の位置を示しており、穿刺針上に動き量の存在する（０ではない）領域３０２と、穿刺針とは異なる領域に動き量の存在する領域３０３が示されている。重みづけを行った結果を図４（ｃ）に示している。先端部２００ｃ上の領域３１１の動き量と、針管部２００ｂ上の領域３１２の動き量とが大きな値のままとなる一方、穿刺針とは異なる領域３１３では、輝度が低いために動き量が小さくなる。結果として、動き量のある領域を穿刺針上と推測される画素上に絞り込むことができる。
次に、動き量調整部６４が動き量の調整を行う（ステップＳ１０４）。具体的には、動き量マップ内の全画素の動き量を加算した総動き量を算出し、図５（ａ）に示すような非増加関数に基づいて、総動き量に対応した重みづけ係数を用いて、動き量マップ内の全画素の動き量に重みづけを行う。Ｂモード画像取得部５が得たフレームＢモード画像信号と、１つ前のフレームのＢモード画像信号との間で、超音波探触子１の位置や向きに変化がない場合、絞り込みを行った後の動き量マップは、図６（ａ）に示すように、穿刺針の周囲のみ動き量が大きくなる。その一方、Ｂモード画像取得部５が得たフレームＢモード画像信号と、１つ前のフレームのＢモード画像信号との間で、超音波探触子１の位置や向きに変化があった場合、図６（ｂ）に示すように、穿刺針以外の領域のほぼ全域３２１にも動き量が存在し、動き量マップのほぼ全域で動き量が存在する。すなわち、総動き量は超音波探触子１の動き量を示している。そのため、総動き量に応じて動き量が減少するような重みづけにより、超音波探触子１が動いている場合に、画像全体が強調されることを抑制する。
次に、動き量ホールド部６６は、第３の動き量マップを生成する（ステップＳ１０５）。具体的には、マッピング位置が同一である位置、すなわち、座標が同一である画素領域の単位で、第１の動き量マップにおける動き量と、第２の動き量マップにおける動き量とのうちいずれか大きい方を当該座標の画素領域に対する第３の動き量とする演算を行い、当該演算を第１の動き量マップおよび第２の動き量マップの全域に対して行うことで第３の動き量マップを生成する。図７（ａ）に第１の動き量マップを、図７（ｂ）に第２の動き量マップを、図７（ｃ）に生成される第３の動き量マップを、それぞれ示す。なお、図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）中の破線で囲まれた領域は穿刺針の位置を示す。ここで、第１の動き量マップ中の領域３３０の動き量は、第２の動き量マップ中の領域３４０の動き量より大きいものとする。このとき、図７（ｃ）において動き量は次のようになる。すなわち、第１の動き量マップ中の領域３３０に対応する領域では、領域３３０の動き量が反映される。第１の動き量マップ中の領域３３０に対応せず、第２の動き量マップ中の領域３４０に対応する領域では、領域３４０の動き量が反映される。第１の動き量マップ中の領域３３０と第２の動き量マップ中の領域３４０とのいずれにも対応しない領域では、動き量はゼロとなる。これにより、図９（ａ）のように、２枚のＢモード画像の差分では空間的に疎らに検出される傾向にあった動き量を、図９（ｂ）のように、時系列的に累積でき、結果として動き量を空間的に集めることができる。また、動き量が時系列的に残るため、残像として残すことができる。
次に、強調量割り当て部６８は、第３の動き量マップから強調量マップを生成する（ステップＳ１０６）。具体的には、「強調強度」と「強調色」とを用いて、画素領域毎に、第３の動き量マップの各画素の動き量を強調量に変換し、強調量マップを作成する。第３の動き量マップの動き量は以下のように強調量に変換される。「強調色」の設定が有効である場合には、非減少関数を用いて動き量を値に変換し、「強調強度」のパラメータの設定に基づいて色を示す強調量に変換後の値を変換する。「強調色」の設定が無効である場合には、非減少関数を用いて動き量を値に変換し、「強調強度」のパラメータの設定に基づいて変換後の値を輝度値に対する強調量に変換する。
次に、Ｂモード画像強調部７は、強調量マップに基づいて強調処理を行う（ステップＳ１０７）。図８（ｃ）は、図８（ａ）に示すＢモード画像信号を図８（ｂ）に示す強調量マップに基づいて強調処理を行った結果のＢモード画像である。生成されたＢモード画像は、表示制御部８により表示部１０に表示される。
最後に、ホールド量減衰部６７は、第３の動き量マップを減衰させる（ステップＳ１０８）。具体的には、「残像時間」とフレームレートに依存した減衰率に基づいて、第３の動き量マップの各画素領域に対応する動き量を減衰させる。減衰後の第３の動き量マップは、動き量ホールド部６６に内蔵された記憶媒体に保持され、次のフレームにおいて第２の動き量マップとして用いられる。図１０に模式図を示す。第１の動き量マップ１ａと第２の動き量マップ２ａに基づく第３の動き量マップ３ａは、ホールド量減衰部６７によって動き量を減衰されて、動き量ホールド部６６に内蔵された記憶媒体に保持される。保持された減衰後の第３の動き量マップ３ａは、次のフレームにおいて、第２の動き量マップ２ｂとして、第１の動き量マップ１ｂとともに第３の動き量マップ３ｂを生成するために用いられる。同様に、第３の動き量マップ３ｂは、ホールド量減衰部６７によって動き量を減衰されて、動き量ホールド部６６に内蔵された記憶媒体に保持される。結果、減衰後の第３の動き量マップ３ｂは、次のフレームにおいて、第２の動き量マップ２ｃとして、第１の動き量マップ１ｃとともに第３の動き量マップ３ｃを生成するために用いられる。そのとき、第３の動き量マップ３ａが第２の動き量マップ２ｂとなる際に、および、第３の動き量マップ３ｂが第２の動き量マップ２ｃとなる際に、それぞれ、動き量が減衰される。そのため、第１の動き量マップ１ａの動き量の第３の動き量マップに与える影響は、第３の動き量マップ３ａ、３ｂ、３ｃとフレームが更新される毎に小さくなる。したがって、「残像時間」の間だけの強調を行うことができる。
＜まとめ＞
上記構成により、第３の動き量マップには穿刺針の動きが時系列的に蓄積される。そのため、空間的に疎らでは無く集まった強調効果を実現でき、穿刺針の視認性を向上させることができる。一方で、第２の動き量マップにおいて、以前の第１の動き量マップに由来する動き量は、フレームが更新される毎に減少する。そのため、強調効果は残像として残り、すぐに消えてしまうことはない一方で、長期間残り続けることもない。
さらに、超音波探触子が動いている場合には、動き量が調整され強調効果が抑制される。そのため、超音波探触子が動いている場合に画面全体が強調されることがなく、また、超音波探触子が動いている場合に強調処理を停止させるような操作を行う必要がない。
≪変形例≫
＜構成＞
変形例に係る超音波診断装置１１０のブロック図を図１２に示す。なお、図１と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
超音波診断装置１１０は、強調量マップ生成部６に替えて強調量マップ生成部１６を備えることを除き、超音波診断装置１００と同様の構成である。
強調量マップ生成部１６のブロック図を図１３に示す。なお、図２と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
強調量マップ生成部１６は、動き量マップ演算部６５に替えて動き量マップ演算部１６５を備えることを除き、強調量マップ生成部６と同様の構成である。動き量マップ演算部１６５は、アルファブレンド部１６６と動き量マップ保持部１６７とを備える。
アルファブレンド部１６６は、動き量マップ生成部６１が生成する第１の動き量マップと、動き量マップ保持部１６７に保持されている動き量マップ（以下、「第４の動き量マップ」と呼ぶ）から第３の動き量マップを生成する。具体的には、第１の動き量マップと第４の動き量マップとを、動き量を画素値とする画像としてアルファブレンド処理を行い、第３の動き量マップを合成する。アルファブレンド処理とは、所定のアルファ値α（０＜α＜１）に基づき、画素単位で、「第１の動き量マップの画素値（動き量）」と「第４の動き量マップの画素値（動き量）」とを（１−α）対αの比率で線形結合した値を合成後の「第３の動き量マップの画素値（動き量）」とする処理である。すなわち、ある座標の画素における第１の動き量マップの動き量をＶ1、第４の動き量マップの動き量をＶ4、第３の動き量マップの動き量をＶ3とすると、Ｖ3＝（１−α）×Ｖ1＋α×Ｖ4となる。所定のアルファ値αは、操作部９より入力される「残像時間」と、Ｂモード画像信号のフレームレートに依存する。アルファ値αは、減衰率と同様に、残像時間が短いほど小さくなり、また、フレームレートが少ないほど小さくなる。例えば、残像時間が１秒、フレームレートが秒間２０フレームである場合、０．５秒前のフレームによる動き量を半減させるため、α＝０．９３とする。
動き量マップ保持部１６７は第４の動き量マップを保持する記憶媒体である。動き量マップ保持部１６７は、アルファブレンド部１６６が生成した第３の動き量マップをそのまま第４の動き量マップとして保持し、次のフレームの処理において、保持している第４の動き量マップをアルファブレンド部１６６に出力する。
＜動作＞
最初に、「強調強度」「残像時間」「強調色」の各パラメータの設定を受け付ける。詳細は実施の形態１と同様であるので省略する。
次に、受信信号に対する動作について説明する。図１４は、フレーム毎の超音波診断装置１１０の動作を示すフローチャートである。なお、図３と同じ動作については同じステップ番号を用い、詳細な説明を省略する。
まず、受信信号を取得する（ステップＳ１０１）。
次に、動き量算出部６２が動き量マップを生成する（ステップＳ１０２）。
次に、動き量絞り込み部６３が動き量の絞り込みを行う（ステップＳ１０３）。
次に、動き量調整部６４が動き量の調整を行う（ステップＳ１０４）。
次に、アルファブレンド部１６６は、第３の動き量マップを生成する（ステップＳ２０５）。具体的には、画素領域ごとに、動き量マップ生成部６１が生成する第１の動き量マップの動き量と、動き量マップ保持部１６７に保持されている第４の動き量マップの動き量とを、（１−α）対αの比率で線形結合した値を第３の動き量マップの動き量とする合成処理を行う。これにより、動きが時系列的に連続する領域を強調でき、動きが時系列的に疎らな領域についての強調は抑制される。
次に、強調量割り当て部６８は、第３の動き量マップから強調量マップを生成する（ステップＳ１０６）。
次に、Ｂモード画像強調部７は、強調量マップに基づいて強調処理を行う（ステップＳ１０７）。
最後に、動き量マップ保持部１６７は、第３の動き量マップを第４の動き量マップとして保持する（ステップＳ２０８）。
＜まとめ＞
本変形例における第４の動き量マップは１つ前のフレームにおける第３の動き量マップであり、ホールド量減衰部６７によって動き量を減衰されていない点を除いて第２の動き量マップと同等である。これは、アルファブレンド部１６６におけるアルファ値αがホールド量減衰部６７の減衰率の効果を備えているためである。すなわち、１つ前のフレームにおける第３の動き量マップにおける動き量に減衰率が積算されて新たな第３の動き量マップに反映されるように、１つ前のフレームにおける第３の動き量マップにおける動き量にアルファ値αが積算されてから新たな第３の動き量マップに反映される。これにより、第４の動き量マップ（１つ前のフレームにおける第３の動き量マップ）が新たな第３の動き量マップに及ぼす効果がアルファ値αによって減衰している。
これにより、アルファブレンド部１６６による第３の動き量マップの生成によって、ホールド量減衰部６７による動き量の減衰と動き量ホールド部６６による第３の動き量マップの生成とをまとめて行うことができる。
≪実施の形態２≫
＜構成＞
実施の形態２に係る超音波診断装置１００Ａのブロック図を図１５に示す。なお、図１と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
超音波診断装置１００Ａは、音響線信号に対して強調量マップを生成して強調処理を行ってからＢモード画像を生成することを除き、超音波診断装置１００と同様の構成である。
音響線信号取得部５Ａは、超音波走査が行われる毎に時系列に生成される各フレームの音響線信号を記憶するバッファである。
強調量マップ生成部６Ａは、音響線信号取得部５Ａに記憶されている音響線信号と、操作部９から入力される「強調強度」「残像時間」「強調色」のパラメータを入力とする。強調量マップ生成部６Ａは、穿刺針の挿入に伴う動き量を強調させる強調量マップを生成し、音響線信号強調部７Ａへ出力する。強調量マップ生成部６Ａは、Ｂモード画像信号に替えて音響線信号に基づいて強調量マップを生成することを除き、強調量マップ生成部６と同様の動作を行う。
音響線信号強調部７Ａは、音響線信号取得部５Ａに記憶されている音響線信号を、強調量マップ６Ａより強調量マップを、それぞれ取得し、音響線信号の各画素領域に対し強調処理を施す。音響線信号強調部７Ａは、Ｂモード画像信号に替えて音響線信号に対して強調処理を行うことを除き、Ｂモード画像強調部７と同様の動作を行う。
Ｂモード画像生成部４Ａは、音響線信号強調部７Ａが強調処理を行った音響線信号に対して、その強度に対応した輝度信号へと変換し、その輝度信号を直交座標系に座標変換を施すことでＢモード画像信号を生成する。Ｂモード画像生成部４Ａは、超音波送受信部２が生成する音響線信号に替えて音響線信号強調部７Ａが強調処理を行った音響線信号をＢモード画像に変換することを除き、Ｂモード画像生成部４と同様の動作を行う。
＜動作＞
最初に、「強調強度」「残像時間」「強調色」の各パラメータの設定を受け付ける。詳細は実施の形態１と同様であるので省略する。
次に、受信信号に対する動作について説明する。図１６は、フレーム毎の超音波診断装置１００Ａの動作を示すフローチャートである。なお、図３と同じ動作については同じステップ番号を用い、詳細な説明を省略する。
まず、受信信号を取得する（ステップＳ３０１）。具体的には、超音波探触子１を被写体表面に配置し、超音波送受信部２が送信処理を行うことで超音波探触子１から超音波を被写体内に送信し、超音波探触子１を介して被写体からの反射超音波に基づき受信処理を行うことで音響線信号を生成する。この送信処理および受信処理を超音波探触子１の振動子数等に応じた回数だけ繰り返す走査を行うことで、１つの音響線信号からなるフレームを構築する。そして、走査が行われる毎に構築したフレームの音響線信号を音響線信号取得部５Ａに出力する。
次に、強調量マップ生成部６Ａが動き量マップを生成する（ステップＳ３０２）。具体的には、音響線信号取得部５Ａが得た音響線信号と、１つ前の音響線信号とを読み込み、動き量マップを生成する。Ｂモード画像信号に替えて音響線信号を用いる以外はステップＳ１０２と同様であるので詳細な説明を省略する。
次に、強調量マップ生成部６Ａが動き量の絞り込みを行う（ステップＳ３０３）。Ｂモード画像信号に基づく動き量マップに替えて音響線信号に基づく動き量マップを、Ｂモード画像信号の輝度に替えて音響線信号の強度をそれぞれ用いる以外はステップＳ１０３と同様であるので詳細な説明を省略する。
次に、強調量マップ生成部６Ａが動き量の調整を行う（ステップＳ３０４）。Ｂモード画像信号に基づく動き量マップに替えて音響線信号に基づく動き量マップを用いる以外はステップＳ１０４と同様であるので詳細な説明を省略する。
次に、強調量マップ生成部６Ａは第３の動き量マップを生成する（ステップＳ１０５）。
次に、強調量マップ生成部６Ａは、第３の動き量マップから強調量マップを生成する（ステップＳ１０６）。
次に、音響線信号強調部７Ａは、強調量マップに基づいて強調処理を行う（ステップＳ３０７）。Ｂモード画像信号に替えて音響線信号を強調する以外はステップＳ１０７と同様であるので詳細な説明を省略する。
次に、Ｂモード画像生成部４Ａは、音響線信号をＢモード画像信号に変換する（ステップＳ３０８）。具体的には、音響線信号強調部７Ａが強調処理を行った音響線信号に対して、その強度に対応した輝度信号へと変換し、その輝度信号を直交座標系に座標変換を施すことでＢモード画像信号を生成する。
最後に、強調量マップ生成部６Ａは、第３の動き量マップを減衰させる（ステップＳ１０８）。
＜まとめ＞
実施の形態２では、Ｂモード画像信号を生成する前の音響線信号に対して強調処理を行った。このようにすることで、例えば、Ｂモード画像生成部４Ａや表示制御部８が超音波診断装置１００Ａの外部に存在するような場合であっても、穿刺針の強調処理を行うことができる。
≪実施の形態に係るその他の変形例≫
（１）実施の形態１、２および変形例では、強調量割り当て部６８が「強調強度」のパラメータの設定に基づき、動き量に関する非減少関数に基づいて、第３の動き量マップの動き量を「強調色」の設定が有効である場合には色調を示す強調量に、「強調色」の設定が無効である場合には輝度値に対する強調量に変換する場合について説明した。しかしながら、強調量の割り当ては上述の例には限られない。例えば、動き量が所定の閾値以上の領域に対して色調を示す強調量を割り当てる、または、輝度値に対する強調量を割り当てる、としてもよい。または、「強調色」の設定が有効である場合に、色調を示す強調量と輝度値に対する強調量の双方を割り当てるとしてもよい。または、動き量が所定の閾値以上の領域にアイコンを重畳する旨の強調量を割り当てる、としてもよい。図１７は、Ｂモード画像信号５０１において、動き量が所定の閾値以上の領域である穿刺針５０２の先端に円形のアイコン５０３を重畳した例を示す。なお、動き量が所定の閾値以上の領域に替えて、動き量がＢモード画像信号中で最大である領域にアイコンを重畳する旨の強調量を割り当てる、としてもよい。また、アイコンを重畳する旨の強調量の割り当てと、色調を示す強調量の割り当て、または、輝度値に対する強調量を割り当てとの両方を行ってもよい。
（２）実施の形態１、２および変形例では、動き量調整部６４が動き量マップ中の総動き量に基づき、図５（ａ）の非増加関数を用いて動き量を調整する場合について説明した。しかしながら、動き量の調整の方法は、上述の例には限られない。例えば、図５（ｂ）に示す非増加関数を用いて動き量を調整してもよい。図５（ｂ）に示す非増加関数では、総動き量が所定の値以下である場合には重みが減少しない。これは、超音波探触子１の動きに起因しない動き量により、動き量が低下しないようにするためである。超音波探触子１の動きに起因しない動き量とは、例えば、穿刺針の動きのほか、呼吸や脈拍など被検体の体内における動きである。
なお、動き量を調整するための非増加関数は、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すものに限られず、（１）総動き量（超音波探触子の動き量）が超音波探触子１の動きがないと考えられる程度に小さい場合に重みが大きい、（２）総動き量（超音波探触子の動き量）が超音波探触子１の動きがあると考えられる程度に大きい場合に重みが小さい、（３）総動き量（超音波探触子の動き量）が増加した場合に重みが大きくならない非増加関数である、の３条件を満たしていればよい。
また、例えば、超音波探触子１に位置センサや向きを検出する角度センサなどを備え、これらのセンサを用いて超音波探触子１の動きを検出して、超音波探触子１の動きが大きいほど動き量が小さくなるように、動き量の調整を行ってもよい。
（３）実施の形態１、２および変形例では、動き量絞り込み部６３が、動き量算出部６２から動き量マップを、Ｂモード画像取得部５から最新フレームのＢモード画像信号を、それぞれ取得して、Ｂモード画像信号の輝度に基づいて、動き量マップへの重みづけを行う場合について説明した。しかしながら、動き量の絞り込みの方法は、上述の例には限られない。例えば、動き量絞り込み部６３は、輝度値に対する非減少関数を用いて動き量マップ中の各画素領域に対して重みづけを行ってもよい。また、例えば、動き量絞り込み部６３は、輝度値が所定の値未満の画素領域について動き量を０とするような絞り込みを行ってもよい。このようにすることで、動き量を輝度値の高い領域のみに絞り込むことができる。
（４）実施の形態１、２および変形例では、動き量絞り込み部６３による動き量の絞り込み、動き量調整部６４による動き量の調整を、第１の動き量マップの生成時に行う場合について説明した。しかしながら、動き量の絞り込みおよび調整は、上述の例に限られない。例えば、動き量の絞り込みや動き量の調整は、動き量ホールド部６６またはアルファブレンド部１６６が生成した第３の動き量マップに対して行ってもよい。または、例えば、動き量の絞り込みや動き量の調整に替えて、強調量割り当て部６８が生成した強調量マップに対して強調量の絞り込みや強調量の調整を行うとしてもよい。この場合、強調量の調整のために、強調量マップにおける総強調量を用いることができる。
（５）実施の形態１、２では、ホールド量減衰部６７が第３の動き量マップに対し動き量の減衰を行い、動き量ホールド部６６が減衰後の第３の動き量マップを第２の動き量マップとして記憶媒体に保持し、記憶媒体に保持された第２の動き量マップを次のフレームの第３の動き量マップの生成に用いる場合について説明した。しかしながら、第２の動き量マップの保持方法は上述の例に限られない。例えば、動き量マップを保持して次フレームに読み込む動作と、第３の動き量マップに対し動き量の減衰を行う動作との順を入れ替えてもよい。すなわち、動き量ホールド部６６が生成した第３の動き量マップをそのまま記憶媒体に保持し、次のフレームに係る第１の動き量マップを取得した際にホールド量減衰部６７が記憶媒体に保持された直前のフレームに係る第３の動き量マップを読み出して動き量の減衰を行い、第２の動き量マップとして動き量ホールド部６６に出力してもよい。
または、例えば、動き量ホールド部６６ではなくホールド量減衰部６７が記憶媒体を備え、ホールド量減衰部６７が減衰後の第３の動き量マップを第２の動き量マップとして保持してもよい。または、例えば、ホールド量減衰部６７が１フレーム分の遅延回路を備え、ホールド量減衰部６７が動き量ホールド部６６から第３の動き量マップを取得した１フレーム後に、減衰後の第３の動き量マップを第２の動き量マップとして動き量ホールド部６６に出力してもよい。このようにすることで記憶媒体を用いることなく動き量マップ演算部６５を実現することができる。
（６）実施の形態１、２では、動き量ホールド部６６が画素ごとに第１の動き量マップの動き量と第２の動き量マップの動き量とのうちいずれか大きな値を算出し、算出された動き量を用いて第３の動き量マップを生成する場合について説明した。しかしながら、第３の動き量マップの生成方法は上述の例に限られない。例えば、動き量ホールド部６６は、アルファブレンド部１６６のように、第１の動き量マップの動き量と第２の動き量マップの動き量とを線形結合して第３の動き量マップを生成してもよい。すなわち、ある特定座標の画素領域における第１の動き量マップの動き量をＶ1、第２の動き量マップの動き量をＶ2、第３の動き量マップの動き量をＶ3とすると、Ｖ3＝β1×Ｖ1＋β2×Ｖ2となる。ここで、例えば、β2は１、β1は１からホールド量減衰部６７の減衰率を減じた値、とすれば、アルファブレンドと同等の処理となる。なお、上記例に限られず、β1、β2は０より大きく１以下の任意の値を用いてよい。
（７）実施の形態１、２および変形例では、動き量算出部６２が２枚のＢモード画像における画素領域ごとの輝度値の二乗誤差を動き量として算出する場合について説明した。しかしながら、動き量の算出方法は上記の例に限られない。例えば、動き量を所定のルックアップテーブルを用いて算出してもよい。また、例えば、２枚のＢモード画像における対応点の距離（動きベクトルの大きさ）を動き量としてもよい。
（８）実施の形態１、２および変形例では、最初に、「強調強度」「残像時間」「強調色」の各パラメータの設定を受け付け、設定がない場合は超音波診断装置に予め設定された値を用いる場合について説明した。しかしながら、各パラメータの設定の方法は上記の例に限られない。例えば、操作部９より所定の入力を受け付けた場合、随時「強調強度」「残像時間」「強調色」の各パラメータの設定を受け付けるとしてもよい。また、「強調強度」「残像時間」「強調色」の各パラメータの設定がない場合に、設定のないパラメータの直前の値を用いるとしてもよい。
（９）実施の形態２では、実施の形態１と同様の方法で第３の動き量マップを生成したが、例えば、実施の形態１の変形例と同様に、アルファブレンドで第３の動き量マップを生成してもよい。
（１０）実施の形態２では、音響線信号に対して強調処理を行う場合について説明したが、強調処理の対象は音響線信号に限られない。例えば、音響線信号に対して包絡線検波、対数圧縮などの処理を実施して輝度変換した受信信号に対して強調処理を行い、強調処理後の受信信号を直交座標系に座標変換してＢモード画像信号を生成してもよい。また、例えば、音響線信号を直交座標系に座標変換した受信信号に対して強調処理を行い、強調処理後の受信信号に対して包絡線検波、対数圧縮などの処理を実施して輝度変換してＢモード画像信号を生成してもよい。すなわち、音響線信号に対してＢモード画像信号に変換する途上の任意の状態の受信信号に対して強調処理を行い、強調処理後の受信信号をＢモード画像信号に変換してもよい。
または、音響線信号に対して強調量マップを生成してから、Ｂモード画像信号を生成し、生成されたＢモード画像信号に対して強調量マップに基づき強調処理を行うとしてもよい。このようにすることにより、色調の変更やアイコンの重畳など、Ｂモード画像信号に対して容易に行える強調処理を行うことができる。あるいは、同様に、任意の状態の受信信号に対して強調量マップを生成し、受信信号をＢモード画像信号に変換してから、Ｂモード画像信号に対して強調量マップに基づき強調処理を行ってもよい。
（１１）実施の形態１、２および変形例では、画素領域が１画素であるとしたが、画素領域は必ずしも１画素に限られない。例えば、画素領域は、２ピクセル×２ピクセルからなる４画素からなる領域であってもよい。このようにすることで、動き量マップの生成、更新、強調量マップの作成、強調処理の処理量を軽減することができる。
（１２）実施の形態１、２および変形例では、超音波診断装置が超音波探触子１と操作部９と表示部１０とに接続される構成であるとしたが、必ずしもこの構成に限られない。例えば、超音波探触子１と操作部９と表示部１０の一部または全部を備えていてもよい。または、超音波診断装置は、超音波探触子１、超音波送受信部２、送受信制御部３、Ｂモード画像生成部４を備えず、外部から直接Ｂモード画像を取得する構成であるとしてもよい。
（１３）実施の形態および各変形例に係る超音波診断装置は、その構成要素の全部又は一部を、１チップ又は複数チップの集積回路で実現してもよいし、コンピュータのプログラムで実現してもよいし、その他どのような形態で実施してもよい。例えば、超音波診断装置を１チップで実現してもよいし、強調量マップ生成部のみを１チップで実現し、表示制御部等を別のチップで実現してもよい。
集積回路で実現する場合、典型的には、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現される。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩、又は派生する別技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。
また、各実施の形態および各変形例に係る超音波診断装置は、記録媒体に書き込まれたプログラムと、プログラムを読み込んで実行するコンピュータとで実現されてもよい。コンピュータは、メモリと、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプログラマブルデバイスを含む。記録媒体は、メモリカード、ＣＤ−ＲＯＭなどいかなる記録媒体であってもよい。また、本開示に係る超音波診断装置は、ネットワークを経由してダウンロードされるプログラムと、プログラムをネットワークからダウンロードして実行するコンピュータとで実現されてもよい。
（１２）以上で説明した実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない工程については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
また、発明の理解の容易のため、上記各実施の形態で挙げた各図の構成要素の縮尺は実際のものと異なる場合がある。また本発明は上記各実施の形態の記載によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
さらに、超音波診断装置においては基板上に回路部品、リード線等の部材も存在するが、電気的配線、電気回路について当該技術分野における通常の知識に基づいて様々な態様を実施可能であり、本発明の説明として直接的には無関係のため、説明を省略している。尚、上記示した各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
本開示に係る超音波診断装置、超音波画像処理方法、記録媒体で用いられる穿刺針視認性向上方法は、超音波診断装置を用いて行う麻酔、標本採取等の穿刺手術で有用である。
１００、１００Ａ、１１０ 超音波診断装置
１ 超音波探触子
２ 超音波送受信部
３ 送受信制御部
４、４Ａ Ｂモード画像生成部
５ Ｂモード画像取得部
５Ａ 音響線信号取得部
６、６Ａ、１６ 強調量マップ生成部
６１ 動き量マップ生成部
６２ 動き量算出部
６３ 動き量絞り込み部
６４ 動き量調整部
６５、１６５ 動き量マップ更新部
６６ 動き量ホールド部
６７ ホールド量減衰部
１６６ アルファブレンド部
１６７ 動き量マップ保持部
６８ 強調量割り当て部
７ Ｂモード画像強調部
７Ａ 音響線信号強調部
８ 表示制御部
９ 操作部
１０ 表示部

Claims (20)

  1. 超音波探触子を用いて被検体と前記被検体に対して相対移動する対象物とを含む被写体に超音波を送信し、反射超音波から得られるフレーム受信信号に強調処理を行って、前記対象物の像を強調した超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
    生成された時刻の異なる２以上のフレーム受信信号を取得する超音波信号取得部と、
    前記２以上のフレーム受信信号から、フレーム内における被写体像の動きを示す動き量の算出を画素領域毎に行って、フレーム内の各画素領域の動き量をマッピングした第１の動き量マップを生成する動き量マップ生成部と、
    過去に算出した各画素領域の動き量に基づいて演算された第２の動き量マップを保持するとともに、前記第１の動き量マップと、前記第２の動き量マップとにおける、各画素領域の動き量を用いて演算して第３の動き量マップを求める動き量マップ演算部と、
    前記第３の動き量マップを用いて、前記２以上のフレーム受信信号のうち少なくとも１つに対して強調処理を行って超音波画像を生成する超音波画像強調部と
    を備え、
    前記動き量マップ演算部は、前記第３の動き量マップを、次の演算に用いるための第２の動き量マップとして保持する
    ことを特徴とする超音波診断装置。
  2. 前記動き量マップ演算部は、前記第２の動き量マップに含まれる画素領域の動き量を所定の減衰率に基づいて減少させた動き量と、前記第１の動き量マップに含まれる当該画素領域の動き量とのうち、いずれか大きな値を前記第３の動き量マップにおける当該画素領域ごとの動き量とする
    ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
  3. 前記所定の減衰率は、前記フレーム受信信号のフレームレートに依存する
    ことを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
  4. さらに、前記所定の減衰値の入力を受け付ける操作部を備える
    ことを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
  5. 前記動き量マップ演算部による演算は、前記第２の動き量マップと前記第１の動き量マップとのアルファブレンド処理である
    ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
  6. 前記アルファブレンドのアルファ値は、前記フレーム受信信号のフレームレートに依存する
    ことを特徴とする請求項５に記載の超音波診断装置。
  7. さらに、前記アルファブレンドのアルファ値の入力を受け付ける操作部を備える
    ことを特徴とする請求項５に記載の超音波診断装置。
  8. さらに、前記動き量マップ生成部が生成した前記第１の動き量マップの各動き量に対し、前記２以上のフレーム受信信号のうちいずれかのフレーム受信信号における該当する位置の画素の輝度値に基づいて重みづけし、重みづけ後の第１の動き量マップを前記動き量マップ演算部に出力する動き量重みづけ部を備える
    ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
  9. 前記動き量重みづけ部は、該当する位置の画素の輝度値が所定の値未満となる動き量に対する重みづけのための重みづけ係数を０とし、絞込み後の第１の動き量マップにおける動き量を、該当する位置の画素の輝度値が所定値より大きい、穿刺針の像が存在する領域に限定する
    ことを特徴とする請求項８に記載の超音波診断装置。
  10. 前記超音波探触子が前記被写体表面上を動いているときにその動きを示す超音波探触子の動き量を検出し、前記動き量マップ演算部が生成した前記第３の動き量マップの動き量を前記超音波探触子の動き量に関する非増加関数に基づいて調整し、調整後の第３の動き量マップを前記超音波画像強調部に出力する強調量調整部をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
  11. 前記超音波探触子が前記被写体表面上を動いているときにその動きを示す超音波探触子の動き量を検出し、前記動き量マップ生成部が生成した前記第１の動き量マップの動き量を前記超音波探触子の動き量に関する非増加関数に基づいて調整し、調整後の第１の動き量マップを前記動き量マップ演算部に出力する強調量調整部をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
  12. 前記強調量調整部は、前記第１の動き量マップを用いて前記超音波探触子の動き量を算出する
    ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の超音波診断装置。
  13. 前記超音波探触子は、前記超音波探触子の位置または前記超音波探触子の向きを検出するセンサをさらに備え、
    前記強調量調整部は、前記センサのセンサ値を前記超音波探触子の動き量とする
    ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の超音波診断装置。
  14. 前記超音波画像強調部は、前記第３の動き量マップにおける当該画素領域の動き量に関する非減少関数に基づき、各画素領域の画素値を変化させることによって強調処理を行う
    ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
  15. 前記超音波画像強調部は、前記第３の動き量マップにおける当該画素領域の動き量が所定の閾値以上である画素領域に対して強調処理を行う
    ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
  16. 前記超音波画像強調部は、前記第３の動き量マップにおいて動き量が所定の閾値以上である画素領域に対するアイコンの重畳と、当該画素領域における前記アイコンに基づく画素値の変化とによって強調処理を行う
    ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
  17. 前記超音波画像強調部は、前記第３の動き量マップにおいて動き量が最大である画素領域に対するアイコンの重畳と、当該画素領域における前記アイコンに基づく画素値の変化とによって強調処理を行う
    ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
  18. さらに、前記第２の動き量マップを保持するための記憶媒体を備え、
    前記動き量マップ更新部は、第２の動き量マップを前記記憶媒体に書き込むことで保持する
    ことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
  19. 超音波探触子を用いて被検体と前記被検体に対して相対移動する対象物とを含む被写体に超音波を送信し、反射超音波から得られるフレーム受信信号に強調処理を行って、前記対象物の像を強調した超音波画像を生成する超音波画像処理方法であって、
    生成された時刻の異なる２以上のフレーム受信信号を取得し、
    前記２以上のフレーム受信信号から、フレーム内における被写体像の動きを示す動き量の算出を画素領域毎に行って、フレーム内の各画素領域の動き量をマッピングした第１の動き量マップを生成し、
    前記第１の動き量マップと、過去に算出した各画素領域の動き量に基づいて演算され保持されている第２の動き量マップとにおける、各画素領域の動き量を用いて演算して第３の動き量マップを求め、
    前記第３の動き量マップを用いて、前記２以上のフレーム受信信号のうち少なくとも１つに対して強調処理を行って超音波画像を生成し、
    前記第３の動き量マップを、次の演算に用いるための第２の動き量マップとして保持する
    ことを特徴とする超音波画像処理方法。
  20. 超音波探触子を介して被検体と前記被検体に対して相対移動する対象物とを含む被写体内の走査範囲に向けて超音波ビームを送信し反射超音波を受信する時系列な超音波走査に基づき生成されたフレーム受信信号を補正する超音波診断装置に用いられるプロセッサに、前記対象物の像を強調する画像処理を行わせるプログラムであって、
    前記対象物の像を強調する画像処理は、
    生成された時刻の異なる２以上のフレーム受信信号を取得し、
    前記２以上のフレーム受信信号から、フレーム内における被写体像の動きを示す動き量の算出を画素領域毎に行って、フレーム内の各画素領域の動き量をマッピングした第１の動き量マップを生成し、
    前記第１の動き量マップと、過去に算出した各画素領域の動き量に基づいて演算され保持されている第２の動き量マップとにおける、各画素領域の動き量を用いて演算して第３の動き量マップを求め、
    前記第３の動き量マップを用いて、前記２以上のフレーム受信信号のうち少なくとも１つに対して強調処理を行って超音波画像を生成し、
    前記第３の動き量マップを、次の演算に用いるための第２の動き量マップとして保持する
    ことを特徴とするプログラム。
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