JP6686850B2 - 超音波画像診断装置 - Google Patents
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Description
穿刺針が刺入される被検体を撮像する超音波画像診断装置であって、
パルス信号の入力によって被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信することにより受信信号を出力する超音波探触子と、
第1のパルス信号及び当該第1のパルス信号の極性が反転された第2のパルス信号を生成して前記超音波探触子に出力する送信部と、
前記超音波探触子からの受信信号を受信して音線データを生成する受信部と、
前記第1のパルス信号に対応する第1の音線データと前記第2のパルス信号に対応する第2の音線データとを加算して高調波音線データを生成する加算部と、
前記第1の音線データまたは前記第2の音線データから基本波ラインデータを生成し、前記生成された高調波音線データから高調波ラインデータを生成するライン信号処理部と、
前記生成された基本波ラインデータから基本波画像データを生成する基本波画像生成部と、
前記生成された基本波画像データから前記穿刺針に対応する画像領域である針画像データを生成する針画像生成部と、
前記生成された高調波ラインデータから高調波画像データを生成する高調波画像生成部と、
前記生成された針画像データと前記生成された高調波画像データとを合成して合成画像データを生成する合成部と、
前記生成された合成画像データを表示部に表示する表示制御部と、を備え、
前記第1の音線データまたは前記第2の音線データを記憶する記憶部を有し、
前記加算部は、前記記憶部に記憶された前記第1の音線データまたは前記第2の音線データに基づき、前記高調波音線データを生成する。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の超音波画像診断装置において、
前記針画像生成部は、穿刺針領域を強調した針画像データを生成する。
前記記憶された第1の音線データと前記第2のパルス信号に対応する第2の音線データとが加算された高調波音線データと、
前記生成された第1の音線データと、を切り替えて出力するスイッチを有する。
前記ライン信号処理部は、前記生成された第1の音線データに基本波画像用の処理を行って基本波ラインデータを生成し、前記生成された高調波音線データに高調波画像用の処理を行って高調波ラインデータを生成する。
前記針画像生成部は、
前記生成された基本波画像データを平滑化して第1の平滑化画像データを生成する第1の平滑化処理部と、
前記基本波画像データを前記第1の平滑化画像データの平滑化より強く平滑化して第2の平滑化画像データを生成する第2の平滑化処理部と、
前記第1の平滑化画像データから、前記第2の平滑化画像データとの差分をとる減算部と、を備える。
前記第2の平滑化処理部は、前記基本波画像データの実サイズスケールで、垂直より水平方向に強く平滑化を行う。
前記針画像生成部は、前記第1の平滑化画像データを生成する第1の平滑化領域と、前記第2の平滑化画像データを生成する第2の平滑化領域とを設定し、
前記第1の平滑化領域は、前記第2の平滑化領域の略中央部に設定され、平滑化対象画素が、前記第1の平滑化領域の略中央部に設定される。
前記第1の平滑化領域は、前記第2の平滑化領域の基本波画像データの水平方向、または垂直方向の略中央部に設定される。
表示深度の入力を受け付ける第1の入力部を備え、
前記第1の平滑化処理部は、前記入力された表示深度が深いほど、より小さな前記第1の平滑化領域を用いて、前記第1の平滑化画像データを生成し、
前記第2の平滑化処理部は、前記入力された表示深度が深いほど、より小さな前記第2の平滑化領域を用いて、前記第2の平滑化画像データを生成する。
前記生成された針画像データに階調補正を行う第1のコントラスト補正処理を行う第1のコントラスト補正部を備えた。
前記生成された高周波画像データに階調補正を行う第2のコントラスト補正処理を行う第2のコントラスト補正部を備えた。
針画像データの合成率の入力を受け付ける第2の入力部と、
前記生成された針画像データの輝度値に前記入力された合成率を乗算する乗算部と、を備え、
前記合成部は、前記合成率が乗算された針画像データと前記生成された高調波画像データとを合成して前記合成画像データを生成する。
ラインメモリー14は、受信部13から入力された1ライン分の正極性の基本波のパルス信号に対応する音線データを記憶する記憶部である。加算部15は、制御部30の制御に従って、ラインメモリー14に記憶された1ライン分の正極性の基本波に対応する音線データを読み出して、受信部13から入力された同一ラインの負極性の基本波のパルス信号に対応する音線データ(読み出された音線データに対応する正極性の基本波のパルス信号の次に送信部12から出力された負極性の基本波に対応する音線データ)に加算する加算器である。加算部15による加算により、正極性の基本波成分と負極性の基本波成分とが打ち消され、2次高調波を主体とした高調波成分の音線データを抽出できる。
このようなライン加算部Bの構成により、2回の超音波送受信で、基本波成分と高調波成分音線データを出力することができるので、従来の3回の超音波送受信よりもフレームレートを向上させることができる。
穿刺針強調信号処理部23は、フレームメモリー24に格納されている画像データを利用して、入力画像背景を推定して、入力画像との差分を穿刺針強調信号として抽出する。
図5は、基本波画像40における平滑化検出領域と平滑化対象との位置関係を示す図である。
以下超音波画像において、水平方向とは、超音波探触子2のエレメント(振動子)が配列されている方向であって、図5では、図5の上部に超音波探触子2のエレメントが左右に配列されているときの画像をしており、図5における検出領域50は水平方向に長い形態となっている。
一方で、垂直方向とは超音波探触子2のエレメントとは垂直の方向であって図5においては上下方向を意味する。
図5に示すように、基本波画像40は、基本波画像データに基づく超音波画像(Bモード画像)であり、被検体を表す被検体領域41、被検体に刺入された穿刺針3を示す穿刺針領域42、を有する。被検体領域41の上辺(基本波画像40の上辺)が被検体の体表とする。弱平滑化処理部234、強平滑化処理部235は、制御部30の制御に従って、基本波画像40の全画素について、平滑化対象画素51を中心とした検出領域50を用いた平滑化処理を行い、平滑化処理後の基本波画像データを生成する。
平均値での平滑化処理は、図5の検出領域50に示すような矩形領域で平滑化を行う。
検出領域50は、検出領域50の水平方向の略中央部分に、矩形領域であり、その幅がW1である弱めの平滑化処理用の弱平滑化領域52Aと、検出領域50全体の矩形領域であり、その幅がW2である強めの平滑化処理用の強平滑化領域53Aと、からなる。
ここで、ガウシアンによる平滑化処理の場合は、水平、垂直の分散値のうち、水平の分散値を利用して平滑化を行う。
図8において、穿刺針強調信号処理部300は、図4における穿刺針強調信号処理部23における基本波画像生成部231を画像生成部301に置き換えたものであり、この画像生成部301には、ライン信号処理部等から、超音波画像のラインデータが入力される。
この入力されたラインデータから、画像生成部301で1フレーム画像データが生成され、穿刺針強調信号処理部23と同様に、強調された針画像データが出力される。
2 超音波探触子
3 穿刺針
4 取付部
5 ケーブル
1 超音波画像診断装置本体
11 操作入力部
A 送受信部
12 送信部
121 クロック発生回路
122 パルス発生回路
123 電圧及びデューティー設定部
124 遅延回路
13 受信部
B ライン加算部
14 ラインメモリー
15 加算部
16 スイッチ
C ライン信号処理部
17 ダイナミックフィルター
18 係数メモリー
19 検波処理部
20 ログ圧縮処理部
21 係数メモリー
D フレーム信号処理部
22 スイッチ
23,300 穿刺針強調信号処理部
231 基本波画像生成部
232,233 分岐部
234 弱平滑化処理部
235 強平滑化処理部
236 減算部
237 コントラスト補正部
238 乗算部
301 画像生成部
24,26 フレームメモリー
25 高調波用信号処理部
251 高調波画像生成部
252 コントラスト補正部
27 合成部
28 DSC
29 表示部
30 制御部
Claims (12)
- 穿刺針が刺入される被検体を撮像する超音波画像診断装置であって、
パルス信号の入力によって被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信することにより受信信号を出力する超音波探触子と、
第1のパルス信号及び当該第1のパルス信号の極性が反転された第2のパルス信号を生成して前記超音波探触子に出力する送信部と、
前記超音波探触子からの受信信号を受信して音線データを生成する受信部と、
前記第1のパルス信号に対応する第1の音線データと前記第2のパルス信号に対応する第2の音線データとを加算して高調波音線データを生成する加算部と、
前記第1の音線データまたは前記第2の音線データから基本波ラインデータを生成し、前記生成された高調波音線データから高調波ラインデータを生成するライン信号処理部と、
前記生成された基本波ラインデータから基本波画像データを生成する基本波画像生成部と、
前記生成された基本波画像データから前記穿刺針に対応する画像領域である針画像データを生成する針画像生成部と、
前記生成された高調波ラインデータから高調波画像データを生成する高調波画像生成部と、
前記生成された針画像データと前記生成された高調波画像データとを合成して合成画像データを生成する合成部と、
前記生成された合成画像データを表示部に表示する表示制御部と、を備え、
前記第1の音線データまたは前記第2の音線データを記憶する記憶部を有し、
前記加算部は、前記記憶部に記憶された前記第1の音線データまたは前記第2の音線データに基づき、前記高調波音線データを生成する超音波画像診断装置。 - 前記針画像生成部は、穿刺針領域を強調した針画像データを生成する請求項1に記載の超音波画像診断装置。
- 前記記憶された第1の音線データと前記第2のパルス信号に対応する第2の音線データとが加算された高調波音線データと、
前記生成された第1の音線データと、を切り替えて出力するスイッチを有する請求項1または2に記載の超音波画像診断装置。 - 前記ライン信号処理部は、前記生成された第1の音線データに基本波画像用の処理を行って基本波ラインデータを生成し、前記生成された高調波音線データに高調波画像用の処理を行って高調波ラインデータを生成する請求項1から3のいずれか一項に記載の超音波画像診断装置。
- 前記針画像生成部は、
前記生成された基本波画像データを平滑化して第1の平滑化画像データを生成する第1の平滑化処理部と、
前記基本波画像データを前記第1の平滑化画像データの平滑化より強く平滑化して第2の平滑化画像データを生成する第2の平滑化処理部と、
前記第1の平滑化画像データから、前記第2の平滑化画像データとの差分をとる減算部と、を備える請求項1から4のいずれか一項に記載の超音波画像診断装置。 - 前記第2の平滑化処理部は、前記基本波画像データの実サイズスケールで、垂直より水平方向に強く平滑化を行う請求項5に記載の超音波画像診断装置。
- 前記針画像生成部は、前記第1の平滑化画像データを生成する第1の平滑化領域と、前記第2の平滑化画像データを生成する第2の平滑化領域とを設定し、
前記第1の平滑化領域は、前記第2の平滑化領域の略中央部に設定され、平滑化対象画素が、前記第1の平滑化領域の略中央部に設定される請求項5に記載の超音波画像診断装置。 - 前記第1の平滑化領域は、前記第2の平滑化領域の基本波画像データの水平方向、または垂直方向の略中央部に設定される請求項7に記載の超音波画像診断装置。
- 表示深度の入力を受け付ける第1の入力部を備え、
前記第1の平滑化処理部は、前記入力された表示深度が深いほど、より小さな前記第1の平滑化領域を用いて、前記第1の平滑化画像データを生成し、
前記第2の平滑化処理部は、前記入力された表示深度が深いほど、より小さな前記第2の平滑化領域を用いて、前記第2の平滑化画像データを生成する請求項7または8に記載の超音波画像診断装置。 - 前記生成された針画像データに階調補正を行う第1のコントラスト補正処理を行う第1のコントラスト補正部を備えた請求項1から9のいずれか一項に記載の超音波画像診断装置。
- 前記生成された高周波画像データに階調補正を行う第2のコントラスト補正処理を行う第2のコントラスト補正部を備えた請求項1から10のいずれか一項に記載の超音波画像診断装置。
- 針画像データの合成率の入力を受け付ける第2の入力部と、
前記生成された針画像データの輝度値に前記入力された合成率を乗算する乗算部と、を備え、
前記合成部は、前記合成率が乗算された針画像データと前記生成された高調波画像データとを合成して前記合成画像データを生成する請求項1から11のいずれか一項に記載の超音波画像診断装置。
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