JP7094955B2 - 冠動脈及び末梢血管内超音波（ｉｖｕｓ）のための適応リングダウン低減 - Google Patents

冠動脈及び末梢血管内超音波（ｉｖｕｓ）のための適応リングダウン低減 Download PDF

Info

Publication number
JP7094955B2
JP7094955B2 JP2019524881A JP2019524881A JP7094955B2 JP 7094955 B2 JP7094955 B2 JP 7094955B2 JP 2019524881 A JP2019524881 A JP 2019524881A JP 2019524881 A JP2019524881 A JP 2019524881A JP 7094955 B2 JP7094955 B2 JP 7094955B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frame
ringdown
sample
processing unit
ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019524881A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019534105A (ja
JP2019534105A5 (ja
Inventor
ハンコック，アンドリュー
パク，ジンヒョン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips NV filed Critical Koninklijke Philips NV
Publication of JP2019534105A publication Critical patent/JP2019534105A/ja
Publication of JP2019534105A5 publication Critical patent/JP2019534105A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7094955B2 publication Critical patent/JP7094955B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • G06T5/77—Retouching; Inpainting; Scratch removal
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5207—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of raw data to produce diagnostic data, e.g. for generating an image
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • G06T5/50—Image enhancement or restoration using two or more images, e.g. averaging or subtraction
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H30/00—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images
    • G16H30/40—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images for processing medical images, e.g. editing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10016—Video; Image sequence
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10132—Ultrasound image
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20—Special algorithmic details
    • G06T2207/20004—Adaptive image processing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20—Special algorithmic details
    • G06T2207/20212—Image combination
    • G06T2207/20224—Image subtraction
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004—Biomedical image processing
    • G06T2207/30048—Heart; Cardiac
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004—Biomedical image processing
    • G06T2207/30101—Blood vessel; Artery; Vein; Vascular

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Description

本開示は、概して、血管内超音波（intravascular ultrasound，ＩＶＵＳ）イメージングに関係があり、特に、励起源に近い範囲でのリングダウンアーチファクトを低減することに関係がある。様々な実施形態で、リングダウン低減処理システムは、圧電ジルコン酸塩トランスデューサ（piezoelectric zirconate transducer(s)，ＰＺＴ）、容量検出型超音波トランスデューサ（capacitive micromachined ultrasound transducer(s)，ＣＭＵＴ）、及び／又は圧電検出型超音波トランスデューサ（piezoelectric micromachined ultrasound transducer(s)，ＰＭＵＴ）のような、超音波トランスデューサのアレイから、データを受ける。リングダウン低減処理システムは、組織に関連する情報を選択し且つリングダウンアーチファクトに対応する成分を捨てるよう、データを処理する。リングダウン処理システムは、冠状血管及び末梢血管を含む人間の血管の撮像における使用に適している。
血管内超音波（ＩＶＵＳ）イメージングは、治療の必要性を判断するために、診療行為を導くために、及び／又はその有効性を評価するために、人体内の動脈などの病変血管を評価する診断道具として、インターベンション心臓病学において広く使用されている。ＩＶＵＳデバイスは、細長い部材の遠位端に配置された１つ以上の超音波トランスデューサを含む。細長い部材は、血管内に通され、それによって、トランスデューサを、撮像されるべきエリアに導く。位置につくと、トランスデューサは、関心のある血管の画像を生成するために、超音波エネルギを発する。超音波は、組織構造（例えば、血管壁の様々な層）から生じる不連続、赤血球、及び関心のある他の特徴によって、部分的に反射される。反射波からのエコーはトランスデューサによって受け取られ、ＩＶＵＳイメージングシステムへ伝えられる。イメージングシステムは、デバイスが位置している血管の断面画像を生成するよう、受け取られた超音波エコーを処理する。
今日使用されているＩＶＵＳの一般的なタイプには２つある。すなわち、回転式及びソリッドステート式（合成開口フェーズドアレイとしても知られている。）である。典型的な回転式ＩＶＵＳデバイスに関して、単一の超音波トランスデューサ素子が、関心のある血管に挿入されるプラスチックシースの内部で回転するフレキシブル・ドライブシャフトの先端に位置する。側方視用の回転式デバイスでは、トランスデューサ素子は、超音波ビームがデバイスの長手軸に概して垂直に伝播するように方向をあわせられる。前方視用の回転式デバイスでは、トランスデューサ素子は、超音波ビームが、いくつかのデバイスでは、縦走中央線に平行に放射されながら、より先端に向かって伝播するように、遠位先端に向かって投じられる。液体で満たされたシースは、超音波信号がトランスデューサから組織に伝わりそして戻ることを可能にしながら、回転するトランスデューサ及びドライブシャフトから血管組織を保護する。ドライブシャフトが回転するにつれて、トランスデューサは、ショートバーストの超音波を発するよう高電圧パルスで周期的に励起される。同じトランスデューサは、次いで、様々な組織構造から反射された戻りエコーをリッスンする。ＩＶＵＳイメージングシステムは、トランスデューサの１回転中に起こるパルス／捕捉サイクルのシーケンスから、組織、血管、心臓構造、などの２次元表示を組み立てる。
対照的に、ソリッドステート式ＩＶＵＳデバイスは、トランスデューサコントローラの組へ接続された超音波トランスデューサのアレイを含むスキャナアセンブリを利用する。側方視用及びいくつかの前方視用ＩＶＵＳデバイスでは、トランスデューサは、デバイスの周囲に分布する。他の前方視用ＩＶＵＳデバイスでは、トランスデューサは遠位先端に配置され、超音波ビームが縦走中央線とより平行に近く伝播するように投じられる。トランスデューサコントローラは、超音波パルスを送信するために及びエコー信号を受けるためにトランスデューサの組を選択する。送受信の組のシーケンスを経ることによって、ソリッドステート式ＩＶＵＳシステムは、可動部がないにもかかわらず、機械的に走査されたトランスデューサ素子の効果を合成することができる。回転する機械的な要素がないので、トランスデューサアレイは、最小限の血管損傷リスクで、血管及び血管組織と直接接するよう配置され得る。更には、回転する要素がないで、インターフェイスは簡単化される。ソリッドステート式スキャナは、単純な電気ケーブル及び標準的な着脱可能な電気コネクタによりイメージングシステムへ直接に配線され得る。
様々な音響及びデバイス特性により、回転式及びソリッドステート式の両技術は、結果として現れる画像に影響を及ぼすアーチファクト及びひずみを起こしやすい。例えば、リングダウンアーチファクトは、一般的に、トランスデューサの表面近くの領域での画像において観測される。リングダウンアーチファクトは、組織のビューを隠したり又は不明りょうにしたりすることがあり、よって、計測間違い又は解釈の誤りを引き起こす可能性がある。リングダウンアーチファクトは、同じトランスデューサが超音波の送信及び受信の両方を行うために起こる。超音波を生成するよう、電気パルスが、ＰＺＴのような超音波クリスタルトランスデューサに印加される。電気パルスはトランスデューサを発振させる。所望の超音波を生成した後、トランスデューサは、発振が減衰するまでの一定期間発振し続ける。発振は、リングダウン信号と呼ばれる過渡信号を生成する。送信された超音波は組織によって反射されて、エコーが発生する。エコーは、発振が減衰する前にトランスデューサに戻ることがある。発振は、トランスデューサによって受け取られたエコーを乱れさせて、リングダウンアーチファクトをもたらし得る。フェーズドアレイデバイスでは、トランスデューサは互いに機械的に結合されている。アレイ内のトランスデューサの１つが電気パルスによって励起される場合に、励起されたトランスデューサの発振は、アレイ内の機械的に結合されたトランスデューサを発振させ得る。よって、フェーズドアレイデバイスにおけるリングダウンアーチファクトは、デバイス内の全てのトランスデューサによって引き起こされ得る。
既存の超音波イメージングシステムは有用であることが証明されているが、高品質の画像を提供するために組織画像をリングダウンアーチファクトから識別及び分離するための改善されたシステム及び技術が依然として必要とされている。
本開示の実施形態は、ソリッドステート式血管内超音波イメージングシステム及び回転式血管内超音波イメージングシステムのような用途で使用され得る、組織識別及びリングダウン低減を備えたリングダウン低減システムを提供する。リングダウン低減システムは、データマスキング及びデータ選択を通じてイメージングデータにおいて組織情報をリングダウンアーチファクトから識別及び分離する。然るに、リングダウン低減システムは、高品質の画像を提供することができる。
一実施形態において、超音波イメージングシステムにおいてリングダウンアーチファクトを低減する方法が提供される。方法は、組織情報及びリングダウン成分を含むサンプルの複数のフレームを得ることと、前記リングダウン成分を近似するよう前記複数のフレームに基づきリファレンスフレームを決定することと、差分フレームを生成するよう前記複数のフレームの中の現在フレームから前記リファレンスフレームを減じることと、前記組織情報を表すようにリングダウン低減フレームを取得するよう前記現在フレーム及び前記差分フレームから選択することと、前記リングダウン低減フレームから超音波画像を形成することとを含む。
いくつかの実施形態において、方法は、前記差分フレームから閾マスクを計算することと、マスクをかけられたリファレンスフレームを生成するよう前記閾マスクを前記リファレンスフレームに適用することと、マスクをかけられた現在フレームを生成するよう前記閾マスクを前記現在フレームに適用することであり、前記選択することは、前記マスクをかけられた現在フレームと前記差分フレームとの間の最低限の選択を実行することを含む、前記適用することとを更に含み、且つ／あるいは、前記差分フレームの大きさをクリッピングすることを更に含む。いくつかの実施形態において、前記閾マスクを計算することは、前記差分フレームの第１の絶対的な大きさが閾値よりも小さいかどうかを判定することと、前記第１の絶対的な大きさが前記閾値よりも小さい場合に前記閾マスクのマスク値を０にセットすることと、前記第１の絶対的な大きさが前記閾値以上である場合に前記マスク値を１にセットすることとを含む。いくつかの実施形態において、前記最低限の選択を実行することは、前記マスクをかけられた現在フレームの第１サンプルの第２の絶対的な大きさが前記差分フレームの第２サンプルの第３の絶対的な大きさよりも小さいかどうかを判定することと、前記第２の絶対的な大きさが前記第３の絶対的な大きさよりも小さい場合に前記リングダウン低減フレームにおける第３サンプルを生成するよう前記第１サンプルを選択することと、前記第３の絶対的な大きさが前記第２の絶対的な大きさ以上である場合に前記リングダウン低減フレームにおける前記第３サンプルを生成するよう前記第２サンプルを選択することとを含む。いくつかの実施形態において、方法は、前記マスクをかけられた現在フレームの第２の絶対的な大きさが前記マスクをかけられたリファレンスフレームの第３の絶対的な大きさ以上であるかどうかを判定することと、前記第２の絶対的な大きさが前記第３の絶対的な大きさよりも小さい場合に前記リングダウン低減フレームの第１サンプルを０の値にセットすることとを更に含み、且つ／あるいは、前記マスクをかけられた現在フレームの第２の絶対的な大きさが前記マスクをかけられたリファレンスフレームの第３の絶対的な大きさ以上であるかどうかを判定することより前に、前記第３の絶対的な大きさを第３係数によって低減することを更に含み、且つ／あるいは、前記超音波画像を形成することより前に、Ａラインフィルタを前記リングダウン低減フレームに適用することを更に含む。いくつかの実施形態において、前記複数のフレームを得ることは、サンプルの完全なフレームを受けることと、リングダウン深さに従って前記現在フレームを得るよう前記完全なフレームの一部を選択することとを含む。いくつかの実施形態において、前記超音波画像を形成することは、テーパーリングされたリングダウン低減フレームを生成するよう前記リングダウン低減フレームに第１テーパーリング係数を乗じることと、テーパーリングされた完全なフレームを生成するよう前記完全なフレームに第２テーパーリング係数を乗じることと、前記テーパーリングされたリングダウン低減フレームと、前記リングダウン深さに対応する前記テーパーリングされた完全なフレームの第２部分とを加算することによって、前記リングダウン深さに対応する前記超音波画像の第１部分を形成することと、前記テーパーリングされた完全なフレームから前記超音波画像の残り部分を形成することとを含む。いくつかの実施形態において、方法は、前記リファレンスフレームを前記現在フレームから減じることより前に、前記リファレンスフレームの第１サンプルの下位ビットを０のビット値に割り当てることを更に含む。いくつかの実施形態において、前記リファレンスフレームを決定することは、重み付けされた現在フレームを生成するよう前記現在フレームに第１係数を乗じることと、重み付けされた前の平均化されたフレームを生成するよう前の平均化されたフレームに第２係数を乗じることと、前記重み付けされた現在フレームと前記重み付けされた前の平均化されたフレームとを加算することによって、前記前の平均化されたフレームを現在の平均化されたフレームに更新することと、前記現在の平均化されたフレームを前記リファレンスフレームに割り当てることとを含む。いくつかの実施形態において、前記重み付けされた現在フレームと前記重み付けされた前の平均化されたフレームとを加算することは第１フレームを生成し、前記前の平均化されたフレームを前記現在の平均化されたフレームに更新することは、第２フレームを生成するよう前記第１フレームから前記前の平均化されたフレームを減じることと、第３フレームを生成するよう前記第２フレームにレートリミット係数を乗じることと、第４フレームを生成するよう前記第３フレームと前記前の平均化されたフレームとを加算することと、前記第２フレームにおける第１サンプルがスナップ閾値よりも大きいかどうかを判定することと、前記第１サンプルが前記スナップ閾値よりも大きい場合に、前記現在の平均化されたフレームの第２サンプルを、前記第４フレームの第３サンプルにより更新することと、前記第１サンプルが前記スナップ閾値以下である場合に、前記第２サンプルを、前記第１フレームの第４サンプルにより更新することとを含む。いくつかの実施形態において、前記前の平均化されたフレームを前記現在の平均化されたフレームに更新することは、前記第１サンプルが前記スナップ閾値よりも大きい場合に前記現在の平均化されたフレームの前記第２サンプルを前記第３サンプルにより更新することより前に、前記第３サンプルをレンジテーパー係数によりスケーリングすることと、前記第１サンプルが前記スナップ閾値以下である場合に前記現在の平均化されたフレーム前記第４サンプルにより更新することより前に、前記第４フレームを前記レンジテーパー係数によりスケーリングすることとを更に含む。
一実施形態において、超音波画像処理システムは、組織情報及びリングダウン成分を含むサンプルの複数のフレームを受けるよう動作可能なインターフェイスと、前記インターフェイスへ結合される処理ユニットとを含み、前記処理ユニットは、前記リングダウン成分を近似するよう前記複数のフレームに基づきリファレンスフレームを決定し、前記複数のフレームの中の現在フレームに基づき差分フレームを計算し、前記組織情報を表すようにリングダウン低減フレームを取得するよう前記現在フレーム及び前記差分フレームから選択するよう構成される。いくつかの実施形態において、前記処理ユニットは、閾値に従って前記差分フレームから閾マスクを計算し、マスクをかけられたリファレンスフレームを生成するよう前記閾マスクを前記リファレンスフレームに適用し、マスクをかけられた現在フレームを生成するよう前記閾マスクを前記現在フレームに適用し、前記マスクをかけられた現在フレームと前記差分フレームとの間の最低限の選択を実行することによって前記現在フレーム及び前記差分フレームから選択するよう更に構成され、且つ／あるいは、前記処理ユニットは、前記差分フレームの大きさをクリッピングするよう更に構成され、且つ／あるいは、前記差分フレームの第１の絶対的な大きさが閾値よりも小さいかどうかを判定し、前記第１の絶対的な大きさが前記閾値よりも小さい場合に前記閾マスクのマスク値を第１値にセットし、前記第１の絶対的な大きさが前記閾値以上である場合に前記マスク値を第２値にセットするよう更に構成され、且つ／あるいは、前記マスクをかけられた現在フレームの第１サンプルの第２の絶対的な大きさが前記差分フレームの第２サンプルの第３の絶対的な大きさよりも小さいかどうかを判定し、前記第２の絶対的な大きさが前記第３の絶対的な大きさよりも小さい場合に前記リングダウン低減フレームにおける第３サンプルを生成するよう前記第１サンプルを選択し、前記第３の絶対的な大きさが前記第２の絶対的な大きさ以上である場合に前記リングダウン低減フレームにおける前記第３サンプルを生成するよう前記第２サンプルを選択するよう更に構成され、且つ／あるいは、前記マスクをかけられた現在フレームの第２の絶対的な大きさが前記マスクをかけられたリファレンスフレームの第３の絶対的な大きさ以上であるかどうかを判定し、前記第２の絶対的な大きさが前記第３の絶対的な大きさよりも小さい場合に前記リングダウン低減フレームの第１サンプルを０の値にセットするよう更に構成される。いくつかの実施形態において、前記インターフェイスは、完全なフレームを受けるよう更に構成され、前記現在フレームは、前記完全なフレームのリングダウン深さ内の一部であり、前記処理ユニットは、テーパーリングされたリングダウン低減フレームを生成するよう前記リングダウン低減フレームに第１テーパーリング係数を乗じ、テーパーリングされた完全なフレームを生成するよう前記完全なフレームに第２テーパーリング係数を乗じ、前記テーパーリングされたリングダウン低減フレームと、前記リングダウン深さに対応する前記テーパーリングされた完全なフレームの第２部分とを加算することによって、前記リングダウン深さに対応する画像の第１部分を形成し、前記テーパーリングされた完全なフレームから画像の残り部分を形成するよう更に構成され、且つ／あるいは、前記リングダウン低減フレームに前記第１テーパーリング係数を乗じることより前に、Ａラインフィルタを前記リングダウン低減フレームに適用するよう更に構成される。
本開示の更なる態様、特徴、及び利点は、以下の詳細な説明から明らかになるだろう。
本開示の実例となる実施形態は、添付の図面を参照して記載される。
本開示の実施形態に従う血管内超音波（ＩＶＵＳ）イメージングシステムの概略図である。 本開示の実施形態に従う、リングダウンアーチファクト成分を含む血管の断面超音波画像である。 本開示の実施形態に従う静的なリングダウン減算の下でのリングダウン温度ドリフトの影響を表す断面超音波画像である。 本開示の実施形態に従う静的なリングダウン減算の下での、他の組織構造が静的なリファレンスフレームにおいて捕捉されることによるリングダウンゴーストアーチファクトの影響を表す断面超音波画像である。 本開示の実施形態に従って超音波イメージングデータを処理する方法のフロー図である。 本開示の実施形態に従ってリングダウンひずみイメージングデータを補正する方法のフロー図である。 本開示の実施形態に従う超音波画像処理システムの概略図である。 本開示の実施形態に従う無限インパルス応答（ＩＩＲ）平均化コンポーネントの概略図である。 本開示の実施形態に従って区分更新を実装するＩＩＲ平均化コンポーネントの概略図である。 本開示の実施形態に従うテーパーリングコンポーネントの概略図である。 本開示の実施形態に従うリングダウン低減の段階における現在フレーム、リファレンスフレーム、及び差分フレームを表す。 本開示の実施形態に従うリングダウン低減の段階における差分フレーム及び閾マスクを表す。 本開示の実施形態に従うリングダウン低減の段階におけるマスクをかけられたリファレンスフレームを表す。 本開示の実施形態に従うリングダウン低減の段階におけるマスクをかけられた現在フレームを表す。 本開示の実施形態に従うリングダウン低減の段階におけるマスクをかけられたリファレンスフレーム、マスクをかけられた現在フレーム、及びコンパレータマスクを表す。 本開示の実施形態に従うリングダウン低減の段階におけるマスクをかけられた現在フレーム、差分フレーム、及びリングダウン低減フレームを表す。 本開示の実施形態に従うリングダウン低減の段階におけるリングダウン低減フレーム、コンパレータマスク、及びマスクをかけられたリングダウン低減フレームを表す。 本開示の実施形態に従うリングダウン低減の段階におけるマスクをかけられたリングダウン低減フレーム及び補正された完全なフレームを表す。
本開示の原理の理解を促進することを目的として、図面に表されている実施形態がこれより参照され、特定の言語がそれらについて記載するために使用されることになる。本開示の適用範囲に対する限定は意図されていないことがいずれにせよ理解される。記載されているデバイス、システム、及び方法、並びに本開示の原理の何らかの更なる応用に対する如何なる代替及び更なる変更も、本開示が関連する技術において通常の知識を有する者が通常思い付くように本開示内で完全に予期され包含される。例えば、ＩＶＵＳシステムは心臓血管イメージングに関して記載されるが、本願に制限されることは意図されないことが理解される。システムは、閉じられた空洞内でのイメージングを必要とする如何なる用途にも同様に適している。特に、１つの実施形態に関して記載された特徴、構成要素、及び／又はステップは、本開示の他の実施形態に関して記載された特徴、構成要素、及び／又はステップと組み合わされてよいことが十分に予期される。なお、簡潔さのために、それらの組み合わせの多数の繰り返しは別途記載されない。
図１は、本開示の実施形態に従うＩＶＵＳイメージングシステム１００の概略図である。システム１００は、カテーテル、ガイドワイヤ、又はガイドカテーテルのようなＩＶＵＳデバイス細長部材１０２と、患者インターフェイスモジュール（patient interface module，ＰＩＭ）１１２と、コンソール及び／又はコンピュータのようなＩＶＵＳ処理システム１１４と、モニタ１１６とを含んでよい。
高水準で、細長部材１０２は管１０４内を進む。細長部材１０２の遠位最端は、超音波トランスデューサ１０８のアレイ及び関連する制御回路１１０を備えたスキャナアセンブリ１０６を含む。スキャナアセンブリ１０６が撮像されるべきエリアの近くに位置付けられるとき、超音波トランスデューサはアクティブにされ、超音波エネルギは生成される。超音波エネルギの一部は管１０４及び周囲の生体構造によって反射され、超音波エコー信号はトランスデューサ１０８によって受信される。スキャナアセンブリ１０６は、トランスデューサ１０８のアレイを有して表されているが、スキャナアセンブリ１０６は、代替的に、同様の機能を達成するために回転トランスデューサを含むよう構成されてもよい。ＰＩＭ１１２は、受信されたエコー信号をＩＶＵＳ処理システム１１４へ伝え、ＩＶＵＳ処理システム１１４で、超音波画像（フロー情報を含む。）が再構成され、モニタ１１６で表示される。ＩＶＵＳ処理システム１１４は、プロセッサ及びメモリを含むことができる。ＩＶＵＳシステム１１４は、本明細書で記載されるシステム１００の特徴を促進するよう動作可能であることができる。例えば、プロセッサは、非一時的な有形なコンピュータ可読媒体に記憶されているコンピュータ可読命令を実行することができる。
様々な手術設定において、患者安全性要件は、患者の物理的及び電気的な分離を命じる。よって、完全な電気的な分離が必要とされる場合に、システム１００は、ＰＩＭ１１２とＩＶＵＳ処理システム１１４との間の通信のための光、ＲＦ、又は他の非導電リンクを有して、ＰＩＭ１１２とＩＶＵＳ処理システム１１４とに分けられてよい。それほど厳しくない環境では、導電通信リンク及び／又は電力結合が２つの間に延在してよい。更に、いくつかの実施形態では、ＰＩＭ１１２及びＩＶＵＳ処理システム１１４は、一緒に置かれるか、且つ／あるいは、同じシステム、ユニット、筐体、又はモジュールの部分である。ＰＩＭ１１２とＩＶＵＳ処理システム１１４との間の画像処理タスクの割り当ては、単に任意である。
システム１００は、様々な超音波イメージング技術のうちのいずれかを使用してよい。然るに、本開示のいくつかの実施形態において、システム１００は、チタン酸ジルコン酸鉛（lead zirconate titanate，ＰＺＴ）から作られた圧電トランスデューサのアレイを組み込むソリッドステート式ＩＶＵＳイメージングシステムである。いくつかの実施形態では、システム１００は、容量検出型超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）、又は圧電検出型超音波トランスデューサ（ＰＭＵＴ）を組み込む。
いくつかの実施形態において、システム１００は、Ｖｏｌｃａｎｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＥａｇｌｅＥｙｅカテーテル（参照によりその全文を本願に援用される米国特許第７８４６１０１号で開示されているもの）のような従来のソリッドステート式ＩＶＵＳシステムと同様のいくつかの特徴を含む。例えば、細長部材１０２は、部材１０２の遠位端で超音波スキャナアセンブリ１０６を含み、それは、部材１０２の縦長本体に沿って延在するケーブル１１８によってＰＩＭ１１２及びＩＶＵＳ処理システム１１４へ結合されている。ケーブル１１８は、スキャナアセンブリ１０６とシステム１００の残り部分との間で制御信号、エコーデータ、及び電力を運ぶ。
実施形態において、細長部材１０２は、ガイドワイヤ出口ポート１２０を更に含む。ガイドワイヤ出口ポート１２０は、ガイドワイヤ１２２が、部材１０２を管構造（すなわち、血管）１０４に通すために遠位端の方へ挿入されることを可能にする。実施形態において、細長部材１０２は、医療及び／又は診断プロシージャを助けるよう、遠位先端の近くで、インフレータブルバルーンのような膨張可能な部材を更に含むことができる。
ＰＩＭ１１２は、スキャナアセンブリ１０６の動作を制御するようＩＶＵＳ処理システム１１４と細長部材１０２との間の信号の通信を助ける。これは、スキャナを構成するよう制御信号を生成すること、送信器回路をトリガするよう信号を生成すること、及び／又はスキャナアセンブリ１０６によって捕捉されたエコー信号をＩＶＵＳ処理システム１１４へ転送することを含む。エコー信号に関して、ＰＩＭ１１２は受信された信号を転送し、いくつかの実施形態では、信号をＩＶＵＳ処理システム１１４へ伝える前に予備的な信号処理を実行する。そのような実施形態の例において、ＰＩＭ１１２は、データの増幅、フィルタリング、及び／又はアグリゲーションを実行する。実施形態において、ＰＩＭ１１２はまた、スキャナアセンブリ１０６内の回路の動作をサポートするよう高及び低電圧直流（ＤＣ）電力を供給する。ＰＩＭ１１２はまた、超音波画像を生成するようエコーデータを処理することのような、ＩＶＵＳ処理システム１１４に帰する機能の一部又は全てを実行してもよく、あるいは、どの機能も実行しなくてもよい。
ＩＶＵＳ処理システム１１４は、ＰＩＭ１１２によってスキャナアセンブリ１０６からのエコーデータを受け、データのあらゆる残りの処理を実行して、スキャナアセンブリ１０６を取り囲む組織の画像を生成する。ＩＶＵＳ処理システム１１４はまた、画像をモニタ１１６に表示し得る。
システム１００は、様々な用途で利用されてよく、生体内の管及び構造を撮像するために使用され得る。管１０４は、撮像され得る生体内にある自然及び人工の両方の、液体で満たされた又は取り囲まれた構造体を表し、例えば、制限なしに、肝臓、心臓、腎臓、心臓血管を含む臓器、及び血液内の弁又は身体の他のシステムのような構造体を含むことができる。自然の構造体を撮像することに加えて、画像はまた、制限なしに、心臓弁、ステント、シャント、フィルタ、及び身体に位置付けられた他のデバイスのような人工構造体を撮像することも含んでよい。
図２Ａは、本開示の実施形態に従う、リングダウンアーチファクト成分２１１を含む血管の断面超音波画像２１０である。例えば、超音波画像２１０は、細長部材１０２が管１０４に配置され、トランスデューサ１０８が超音波信号パルスを発し、そして、管１０４によって反射された超音波信号パルスのエコー信号を受信する場合に、システム１００から生成される。超音波画像２１０は、受信されたエコー信号から再構成される。リングダウンアーチファクト成分２３１は、細長部材１０２の断面積に対応する領域２３０に隣接して位置する。
上述されたように、リングダウンアーチファクトは、カテーテル表面に近い領域にある組織に干渉するか又はそれを隠すことがある。リングダウンアーチファクトを低減又は除去するための１つのアプローチは、トランスデューサにおける発振によって生成されるリングダウン信号の推定である単一の静的なリファレンスフレームを取得し、リファレンスフレームをその後の画像フレームから減じることである。静的なアプローチにおいて、リファレンスフレームは、イメージングプロセスを開始する前に生成又は取得される。例えば、リファレンスフレームは、エコーなし波形を得るよう細長部材１０２を大きい管に置くことによって取得され得る。静的なアプローチは、リファレンスフレームを取得するために必要とされるユーザインタラクションにより制限される。その上、静的なアプローチは、リングダウン温度ドリフトに対処しない。リングダウン温度ドリフトは、トランスデューサ及び周囲の音響媒体の近くの温度変化によって引き起こされる。変化は、リングダウン信号の振幅及び／又は位相のドリフトを引き起こし得る。リングダウン温度ドリフトは、リファレンスフレームがイメージングプロセスの前に静的に捕捉され、よって、リングダウン信号を時間にわたって表さないということで、結果として現れる画像の品質を時間にわたって劣化させる可能性がある。例えば、リングダウン温度ドリフトは、結果として現れる画像においてゴーストアーチファクト及びゴースト組織を引き起こし得る。その上、静的なアプローチは、エコーなし波形を取得する間に捕捉される他の組織アーチファクトに対処しない。他の構造体、従って超音波エコーがない大きい管において静的なリファレンスフレームを取得することは常には可能でない。結果として、それらのエコーは、静的なリファレンスフレームにおいて捕捉され、エコーは、結果として現れる画像においてゴーストアーチファクト及びゴースト組織を引き起こし得る。
図２Ｂは、本開示の実施形態に従う静的なリングダウン減算の下でのリングダウン温度ドリフトの影響を表す断面超音波画像２２０である。画像２２０は、画像２１０と同じ受信されたエコー信号から構成されるが、上記の静的なリングダウン減算アプローチが、リングダウン成分２３１を除去するよう、受信されたエコー信号に起用されている。示されるように、リングダウン成分２３１は画像２２０から除去されている。しかし、ゴースト組織２３２が、リングダウン温度ドリフトにより、画像２２０では現れている。
図２Ｃは、本開示の実施形態に従う静的なリングダウン減算の下での、他の組織構造が静的なリファレンスフレームにおいて捕捉されることによるリングダウンゴーストアーチファクトの影響を表す断面超音波画像２４０である。画像２４０は、画像２１０と同じ受信されたエコー信号から構成されるが、管における配置が異なり、上記の静的なリングダウン減算アプローチが、画像２１０で見られるリングダウン成分２３１を除去するよう、受信されたエコー信号に起用されている。示されるように、リングダウン成分２３１は画像２４０から除去されている。しかし、ゴースト組織２３３が、静的なリファレンスフレームにおける組織構造体の捕捉により、画像２４０では現れている。
他のアプローチは、リングダウン温度ドリフトを緩和し、イメージングプロセスの前にリングダウンリファレンスフレームを捕捉する必要性をなくすよう、リファレンスフレームを適応的に更新する。適応的アプローチでは、リファレンスフレームは、いくつかのフレームの平均に基づき更新される。適応的アプローチは、リングダウンアーチファクトがゆっくりと変化するか又は時間にわたってほぼ一定であり、一方、管の動きはフレームごとに大いに変化する、との前提に基づき動作する。よって、平均化は、リングダウンアーチファクトの優れた推定を提供することができる。適応的アプローチは、リファレンスフレームがリングダウン温度ドリフトよりも速いレートで更新される場合に、且つ、リファレンスフレームが組織構造体の動きよりもゆっくりと更新される場合に、うまく機能することができる。しかし、性能は、小さい冠状血管や末梢血管における測定のために、及び／又は信号飽和条件の下で使用される場合に、劣化し得る。例えば、カテーテルが小血管に押し込まれる場合に、組織の動きは小さくされるか又は制限される。組織構造体における石灰化又はステントのような特定の構造体が存在する場合のような、信号飽和条件下で、信号振幅及び／又は位相の変化は検出可能でない。末梢血管は、末梢血管における心周期圧力波の変化及び湾曲の緩和により、冠状血管よりも血管の動きが小さい。組織の動きが低減されるか又は検出不可能であるとき、適応的アプローチは、前のフレームからの組織情報を現在のフレームに導入して、画像２２０に示されるのと同様のゴーストアーチファクトを引き起こす可能性がある。よって、静的なリングダウン減算及び適応的なリングダウン減算のいずれもが、リングダウンアーチファクトを低減することにおいて有効でないことがある。
改善されたリングダウン低減システムの様々な実施形態が本明細書で開示される。開示される実施形態は、イメージングデータを受けると自動的に適応リングダウン減算プロセスを開始する。リングダウン減算プロセスは、リングダウンを適応的に推定するようＩＩＲ平均化を実行し、リングダウン推定をイメージングデータから減じる。開示される実施形態は、ゆっくりと動く組織及び動きの速い組織からリングダウンを識別するよう、イメージングデータ及びリングダウンを低減されたデータに対してデータ選択及びマスキングを実行する。よって、開示される実施形態は、冠状血管及び末梢血管での使用に適する。その上、データ選択及びマスキングは、静止組織の情報の減算を最小限にし、信号飽和に対してロバストである。よって、性能は、組織が密な管に押し込まれている場合又はシステムが信号飽和下にある場合に劣化されない。例えば、開示される実施形態は、組織がカテーテル表面から約１００ミクロン離れたところにある場合にリングダウンを識別及び除去することができる。更に、データ選択及びマスキングは、前の画像フレームから現在の画像フレームへ伝わるゴーストアーチファクト又はゴースト組織を低減又は除去することができる。よって、開示される実施形態は、組織構造体の解釈の誤り又は計測間違いを低減又は回避することができる。開示される実施形態は、フェーズドアレイデバイスのリングダウンアーチファクトに関連して記載されるが、開示される実施形態は、回転式デバイスのハロアーチファクトを除去することにおける使用に適する。その上、開示される実施形態は、リングダウン減算プロセスの手動開始及びリングダウン推定を得るためのあらゆる適切なタイプの平均化とともに使用され得る。
超音波イメージングデータを処理する方法が、図３～８を参照して記載される。図３は、本開示の実施形態に従って超音波イメージングデータを処理する方法３００のフロー図である。方法３００のステップの前、間、及び後で追加のステップが設けられ得ること、及び記載されるステップのいくつかが方法の他の実施形態のために置換又は削除され得ることが理解される。図４は、本開示の実施形態に従ってリングダウンひずみイメージングデータを補正する方法４００のフロー図である。方法４００のステップの前、間、及び後で追加のステップが設けられ得ること、及び記載されるステップのいくつかが方法の他の実施形態のために置換又は削除され得ることが理解される。方法３００及び４００のステップは、ＩＶＵＳ処理システム１１４及び超音波画像処理システム５００若しくは何らかの他の適切なシステムのような超音波画像処理システム、又は細長部材１０２へ結合される（直接結合であっても若しくはＰＩＭ１１２を介してもよい。）コンポーネントによって実施され得る。方法３００及び４００は、細長部材１０２を管１０４の中に置き、トランスデューサ１０８を超音波信号パルスを送信するよう構成した後に、実施される。
図５は、本開示の実施形態に従う超音波画像処理システム５００の概略図である。システム５００は、ＩＶＵＳ処理システム１１４及び／又はイメージングシステム１００の他のコンポーネントに組み込まれてよい。システム５００は、入力インターフェイス５１０、リングダウン深さセレクタ５１２、リングダウン低減コンポーネント５１４、及びテーパーリングコンポーネント５１６を含んでよい。リングダウン低減コンポーネント５１４は、リングダウン検出器５２２、フレーム差分コンポーネント５２４、閾マスクジェネレータ５２８、コンパレータマスクジェネレータ５３４、データセレクタ５４０、乗算コンポーネント５３０、５３２及び５３６、並びにフィルタ５３８を含む。システム５００の構成要素は、ハードウェア部品、並びに／又は１つ以上の中央演算処理装置（central processing unit(s)，ＣＰＵ）、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（digital signal processor(s)，ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（application-specific integrated circuit(s)，ＡＳＩＣ）、及び／若しくは関数型プログラム可能ゲートアレイ（functional programmable gated array(s)，ＦＰＧＡ）で実行されるソフトウェアコンポーネントとして実施され得る。
方法３００のステップ３０５及び図５を参照すると、実施形態において、組織情報及びリングダウン成分を含むサンプルの複数の完全なフレームが受け取られる。リングダウン成分は、画像２２０で示されるリングダウン成分２３１と同様であることができる。複数の完全なフレームは、システム５００の入力インターフェイス５１０によって受け取られる。サンプルは、イメージングプロセス下にある組織から反射される送信された超音波信号のエコー信号に対応する。トランスデューサ１０８はエコー信号を受け、制御回路１１０は、受信されたエコー信号を、例えば、ＰＩＭ１１２を介して、入力インターフェイス５１０へ転送する。サンプルの完全なフレームは、トランスデューサ１０８の視野（field-of-view，ＦＯＶ）から収集されたサンプルを指す。サンプルは、Ａライン（A-lines）のサンプル点である。サンプルは、受信されたエコー信号の振幅及び位相情報を運ぶ。例えば、ｊ番目のＡラインのｉ番目のサンプル点は、ＲＦＣ（ｉ，ｊ）と表され得る。Ａラインは、放射及び受信を行うトランスデューサのグルーピングから受信されるエコー信号を指す。いずれかの放射トランスデューサ及びいずれかの受信トランスデューサが、送受信対を形成するよう一緒に構成されてよく、これから受信されるエコーがＡラインである。Ａライン内で、１つよりも多い放射トランスデューサ及び１つよりも多い受信トランスデューサが一緒に動作するよう構成されてよい。いくつかの実施形態では、あるトランスデューサが放射及び受信の両方のトランスデューサとして設計されてもよい。
方法３００のステップ３１０及び図５を参照すると、実施形態において、データサンプルの複数の完全なフレームの部分が、データサンプルの複数のフレームセグメントを生成するよう、リングダウン深さに従って選択される。フレームセグメントは、リングダウン深さセレクタ５１２によって選択される。リングダウン深さセレクタ５１２は、入力インターフェイス５１０から完全なフレームを受け、リングダウン領域に対応する夫々の完全なフレームからデータサンプルの一部を選択して、ＲＦ（ｉ，ｊ）と表されるデータサンプルのフレームセグメントを形成する。ここで、ｉ，ｊは、ｊ番目のＡラインのｉ番目のサンプル点を表す。ＲＦ（ｉ，ｊ）は、次のように示される：

ｉ＜リングダウン深さの場合に、ＲＦ（ｉ，ｊ）＝ＲＦＣ（ｉ，ｊ） （１）

リングダウン深さは、トランスデューサ１０８及び細長部材１０２の特性に応じて、異なる実施形態において変化してよい。リングダウン深さセレクタ５１２は、データセットのサブ領域よりむしろ、データセット全体を考慮し得る（例えば、リングダウン深さは、受信された超音波エコーデータにおいて取得される視野（ＦＯＶ）全体に等しい。ｒｉｎｇｄｏｗｎ＿ｄｅｐｔｈ＝ｅｎｔｉｒｅ Ｆｉｅｌｄ－ｏｆ－Ｖｉｅｗ。）。例えば、完全なフレームは、Ａラインごとに１０２４個のサンプルを含んでよく、リングダウン深さセレクタ５１２は、夫々のＡラインについてトランスデューサ１０８の表面近くの領域に対応する最初の２５６個のサンプルを選択してよい。他の実施形態では、リングダウン深さセレクタ５１２は、リングダウン深さを１０２４個のサンプルにセットし、それによって、完全なフレームの全体が処理されること可能にし得る。
方法３００のステップ３１５及び図５を参照すると、実施形態において、データサンプルの複数のフレームセグメントは、リングダウンを低減されたフレーム（以降、「リングダウン低減フレーム」と称する。）を生成するよう処理される。フレームセグメントは、リングダウン低減コンポーネント５１４によって処理される。リングダウン低減コンポーネント５１４は、本明細書中で更に詳細に記載されるように、リングダウン低減フレームを生成するよう、組織情報を選択し且つリングダウン成分を捨てることによって各フレームセグメントを処理する。例えば、ステップ３１５は、方法４００を実施することができる。
方法３００のステップ３２０及び図５を参照すると、実施形態において、テーパーリング関数が、超音波画像を生成するよう、リングダウン低減フレーム及び対応する完全なフレームに適用される。テーパーリング関数は、テーパーリングコンポーネント５１６によって適用される。テーパーリングコンポーネント５１６は、リングダウン低減コンポーネント５１４からリングダウン低減フレームを受け、各リングダウン低減フレームを対応する完全なフレームと結合して超音波画像を生成する。超音波画像は、夫々の完全なフレームについての、Ｏと表される補正された完全なフレームである。テーパーリング関数は、本明細書中で更に詳細に記載されるように、リングダウン低減フレームと対応する完全なフレームとの間のスムーズな移行を提供する。いくつかの実施形態では、リングダウン低減フレームが完全なフレームと同じであるとき、テーパー関数は使用されない。
方法４００は、組織情報を選択し且つリングダウン成分をリングダウンひずみデータから除くことによって、リングダウンひずみデータを処理する。方法４００は、現在のフレームを処理することに関連して記載され、その後のフレームを処理するために繰り返され得る。方法４００のステップ４０５及び図５を参照すると、実施形態において、組織情報及びリングダウン成分を含むデータサンプルの複数のフレームが取得される。複数のフレームは、方法３００のステップ３１０においてリングダウンの範囲内で生成されるフレームセグメント、又はＦＯＶに対応する完全なフレームに対応してよい。複数のフレームの中の現在フレームはＲＦと表される。
方法４００のステップ４１０及び図５を参照すると、実施形態において、リファレンスフレームが、リングダウン成分を近似するようサンプルの複数のフレームに基づき決定される。リファレンスフレームはリングダウン検出器５２２によって決定される。リングダウン検出器５２２は、リングダウン深さセレクタ５１２からフレームを受け、平均化関数を複数のフレームに適用することによってリファレンスフレームを決定する。上述されたように、リングダウンは、組織の動きと比べてゆっくりと変化するか又は時間においてほぼ一定である。よって、平均化は、組織の動きの影響を廃し、リングダウン成分の推定を与えることができる。平均化関数は、加重和、有限インパルス応答（finite impulse response，ＦＩＲ）平均、無限インパルス応答（infinite impulse response，ＩＩＲ）平均、又は何らかの適切な平均化スキームに基づくことができる。平均化関数は、温度ドリフトのようなリングダウン変動に適応するようリファレンスフレームの自動更新を可能にする。ＩＩＲ平均化は、現在フレームと前のフレームとの加重和を計算する再帰的更新である。ＩＩＲ平均化は、リファレンスフレームの高速な更新を提供することができる。その上、平均化は、極めて小さいか又は極めて大きい信号のような特定の信号範囲を平均から除くよう閾関数を含んでもよい。閾関数を伴わない基本ＩＩＲ平均化スキーム、及び区分更新（piecewise-update）ＩＩＲ平均化スキームが、本明細書中で更に詳細に記載される。リファレンスフレームはＲ０と表される。
方法４００のステップ４１５及び図５を参照すると、実施形態において、リファレンスフレームは、差分フレームを生成するよう、複数のフレームの中の現在のフレームから減じられる。減算はフレーム差分コンポーネント５２４によって実行される。フレーム差分コンポーネント５２４は、リングダウン検出器５２２及びリングダウン深さセレクタ５１２から夫々リファレンスフレーム及び現在フレームを受ける。フレーム差分コンポーネント５２４は、以下で示されるように、各サンプルに作用する：

Ｉ（ｉ，ｊ）＝ＲＦ（ｉ，ｊ）－Ｒ０（ｉ，ｊ） （２）

ここで、ＲＦ（ｉ，ｊ）は、現在フレームにおけるｊ番目のＡラインのｉ番目のサンプル点を表し、Ｒ０（ｉ，ｊ）は、リファレンスフレームにおけるｊ番目のＡラインのｉ番目のサンプル点を表し、Ｉ（ｉ，ｊ）は、差分フレームにおけるｊ番目のＡラインのｉ番目のサンプル点を表す。減算は、リングダウン成分のほとんどを現在フレームから除くことができる。しかし、差分フレームは、リファレンスフレームが現在フレームと前のフレームとの平均であるということで、前のフレームの組織情報を含み得る。その上、差分フレームは、ＰＺＴノイズ及び高速な温度ドリフトのようなリングダウン残余を含むことがある。よって、追加の処理が、現在フレームの組織情報を識別するために必要とされる。
いくつかの実施形態において、フレーム差分コンポーネント５２４は、任意に、以下で示されるように、システム５００のダイナミックレンジによるオーバーフローを防ぐようクリッピング関数を実行することができる：

Ｉ（ｉ，ｊ）＞最大値の場合に、Ｉ（ｉ，ｊ）＝最大値
Ｉ（ｉ，ｊ）＜最小値の場合に、Ｉ（ｉ，ｊ）＝最小値 （３）

クリッピングは、差分フレーム内のサンプルの大きさを、システム５００の最大値及び最小値の中にあるよう制限する。
方法４００のステップ４２０及び図５を参照すると、実施形態において、閾マスクが差分フレーム及び閾値に基づき生成される。閾マスクは、閾マスクジェネレータ５２８によって生成される。閾マスクジェネレータ５２８は、フレーム差分コンポーネント５２４から差分フレームを受け、以下で示されるように閾マスクを生成する：

｜Ｉ（ｉ，ｊ）｜＜Ｔの場合に、ＭＴ（ｉ，ｊ）＝０
上記以外の場合に、ＭＴ（ｉ，ｊ）＝１ （４）

｜Ｉ（ｉ，ｊ）｜は、Ｉ（ｉ，ｊ）の絶対的な大きさを表し、ＭＴは閾マスクを表し、Ｔは閾値を表す。閾値は如何なる適切な値でもあることができる。実施形態において、Ｔは、およそ１の値にセットされる。よって、式（４）は、如何なる非ゼロ値のサンプルも１の値にセットする。
方法４００のステップ４２５及び図５を参照すると、実施形態において、閾マスクは、マスクをかけられたリファレンスフレームを生成するようリファレンスフレームに適用される。方法４００のステップ４３０及び図５を参照すると、実施形態において、閾マスクは、マスクをかけられた現在フレームを生成するよう現在フレームに適用される。リファレンスフレーム及び現在フレームへのジェネレータマスクの適用は、乗算コンポーネント５３２及び５３０によって夫々実行されるが、代替的に、マスクが１及び０の値を含むということで、ＭＵＸ演算によって実行され得る。これは条件付きロジックである。リファレンスフレーム及び現在フレームへのジェネレータマスクの適用は、リングダウン残余を抑制する。マスクをかけられたリファレンスフレームはＲ０’と表される。マスクをかけられた現在フレームはＲＦ’と表される。より高い閾値Ｔは、リングダウン残余を更に低減するために使用可能であるが、組織情報を劣化させる可能性がある。いくつかの実施形態において、図５に示されるようにジェネレータマスクを生成しジェネレータマスクを適用することに代えて、リングダウン残余は、リファレンスフレームを現在フレームから減じることより前にリファレンスフレームにおけるサンプルの下位ビットを０のビット値にセットすることによって、抑制され得る。
加えて、閾マスクジェネレータ５２８は、代替的に、例えば、リファレンスフレームを現在フレームから減じることより前にリファレンスフレームにおけるサンプルの上位ビットを０のビット値にセットすることによって、より大きい信号を除くために使用され得る。これは、リングダウン残余ではないが、代わりに、トランスデューサ素子の前にあるカテーテルへの余分の接着剤のようなカテーテル製造工程における欠陥によって引き起こされることがあるリングダウンリファレンス内の有害な成分を除くことができる。他の実施形態では、閾マスクジェネレータ５２８は、マスクを形成するよう重み付け関数を含んでもよい。重み付け関数は、信号Ｉに適用されて閾値と比較されるレンジベースのテーパーであってよい。
方法４００のステップ４３５及び図５を参照すると、実施形態において、コンパレータマスクが、現在フレーム及び差分フレームに基づき生成される。コンパレータマスクは、コンパレータマスクジェネレータ５３４によって生成される。コンパレータマスクジェネレータ５３４は、マスクをかけられたリファレンスフレーム及びマスクをかけられた現在フレームを受け、以下で示されるようにコンパレータマスクを生成する：

｜ＲＦ’（ｉ，ｊ）｜≧｜Ｒ０’（ｉ，ｊ）｜の場合に、
ＭＣ（ｉ，ｊ）＝１
上記以外の場合に、
ＭＣ（ｉ，ｊ）＝０ （５）

ここで、｜ＲＦ’（ｉ，ｊ）｜は、マスクをかけられた現在フレームにおけるサンプルの絶対的な大きさを表し、｜Ｒ０’（ｉ，ｊ）｜は、マスクをかけられたリファレンスフレームにおけるサンプルの絶対的な大きさを表し、Ｃはスケール係数であり、ＭＣはコンパレータマスクを表す。１の値を有するコンパレータマスク下のエリアは、そのエリアにある現在フレームの組織情報の高い確率を示す。しかし、エリアはまた、前のフレームの組織情報も含み得る。コンパレータマスクは、以下で示されるように、マスクをかけられたリファレンスフレームをスケーリングすることによって改善され得る：

｜ＲＦ’（ｉ，ｊ）｜≧｜Ｒ０’（ｉ，ｊ）｜／Ｃの場合に、
ＭＣ（ｉ，ｊ）＝１
上記以外の場合に、
ＭＣ（ｉ，ｊ）＝０ （６）

ここで、Ｃは、コンパレータマスクスケール係数を表す。コンパレータマスクスケール係数Ｃは、如何なる適切な値にも設定され得る。実施形態において、Ｃはおよそ２の値にセットされる。他の実施形態では、コンパレータマスクジェネレータ５３４は、代替的に、固定閾値の利用に代えて、マスクを形成するよう重み付け関数を用いて構成され得る。重み付け関数は、信号に存在する信号強さ｜ＲＦ’（ｉ，ｊ）｜及び｜Ｒ０’（ｉ，ｊ）｜によって制御されるファジー重みであってよい。
方法４００のステップ４４０及び図５を参照すると、実施形態において、組織情報を表すためにリングダウン低減フレームを得るよう、マスクをかけられた現在フレームと差分フレームとの間で選択が行われる。選択はデータセレクタ５４０によって実行される。データセレクタ５４０は、乗算コンポーネント５３０からのマスクをかけられたリファレンスフレーム及びフレーム差分コンポーネント５２４からの差分フレームを受ける。データセレクタ５４０は、以下で使用されるように選択を実行する：

｜ＲＦ’（ｉ，ｊ）｜＜｜Ｉ（ｉ，ｊ）｜Ｃの場合に、
Ｄ（ｉ，ｊ）＝ＲＦ’（ｉ，ｊ）
上記以外の場合に、
Ｄ（ｉ，ｊ）＝Ｉ（ｉ，ｊ）＝０ （７）

ここで、Ｄはリングダウン低減フレームを表す。現在フレームは現在フレームの組織情報を含むが、リングダウンアーチファクトも含み、差分フレームは現在フレーム及びリファレンスフレーム内のあらゆる捕捉された組織情報の両方の組織情報を含むので、選択は、リファレンスフレームの組織情報をリングダウン低減フレームから除くよう実行される。現在フレームがリングダウンアーチファクトを含み、差分フレームは含まないので、現在フレームからのリングダウンアーチファクトは出力Ｄ（ｉ，ｊ）に含まれないことが確かにされる。
方法４００のステップ４４５及び図５を参照すると、実施形態において、コンパレータマスクは、リングダウン低減フレームに適用される。コンパレータマスクの適用は乗算コンポーネント５３６によって実行されるが、代替的に、マスクが１及び０の値を含むと言うことで、ＭＵＸ演算によって実行され得る。これは条件付きロジックである。マスクをかけられたリングダウン低減フレームはＤ’として表される。上述されたように、１の値を有するコンパレータマスクのエリアは、現在フレームにおける組織情報の高い確率を示す。よって、コンパレータマスクの適用は、ステップ４４０によって実行される選択を更に制限する。選択及びコンパレータマスクの動作の後、マスクをかけられたリングダウン低減フレームは、現在フレームの組織情報と、最低限の量又はゼロに近い量のリングダウン残余とを含む。
方法４００のステップ４５０及び図５を参照すると、実施形態において、フィルタ５３８が、マスクをかけられたリングダウン低減フレームに適用される。フィルタをかけられたリングダウン低減フレームはＤ”と表される。フィルタリングは、マスキング及び選択の動作によって引き起こされる不連続を平坦化することができる。フィルタ５３８はＦＩＲ、ＩＩＲ、又は移動平均窓（moving average window）であることができる。フィルタ５３８がＦＩＲであるとき、フィルタ５３８は如何なる適切な数のタップも有することができる。一実施形態において、フィルタ５３８は、角度又はＡラインにわたってサンプルにフィルタをかけるＡラインフィルタである。他の実施形態では、フィルタ５３８は、角度又はＡラインにわたってサンプルにフィルタをかけることに代えて、Ａライン内のサンプルにわたってフィルタをかけることができる。フィルタをかけられたリングダウン低減フレームを計算した後、フィルタをかけられたリングダウン低減フレームは、本明細書中で更に詳細に、ステップ３２０で記載されるように、完全な画像と結合され得る。
図６は、本開示の実施形態に従うＩＩＲ平均化コンポーネント６００の概略図である。ＩＩＲ平均化コンポーネント６００は、リングダウン検出器５２２に組み込まれ得、方法４００のステップ４１０によって実施され得る。ＩＩＲ平均化コンポーネント６００は、入力フレームバッファ６１０、乗算コンポーネント６２２及び６２４、加算コンポーネント６２６、並びに平均フレームバッファ６３０を含む。ＩＩＲ平均化コンポーネント６００は、現在フレームと前の平均化されたフレームとの加重和を計算することによって平均化を実行する。乗算コンポーネント６２２は、入力フレームバッファ６１０から得られた現在フレーム（ｘと表される。）に現在フレーム係数（ａと表される。）を乗じる。乗算コンポーネント６２４は、平均フレームバッファ６３０から得られた前の平均化されたフレーム（ｙｎ－１と表される。）に前フレーム係数（ｂと表される。）を乗じる。加算コンポーネント６２６は、重み付けされた現在フレームと重み付けされた前の平均化されたフレームとを加算し、その和を平均フレームバッファ６３０にセーブする。入力フレームバッファ６１０及び平均フレームバッファ６３０は、如何なる適切な構成でも入力フレーム及び平均化されたフレームを配置することができる。ＩＩＲ平均化コンポーネント６００は、以下に示されるように、各サンプルに作用する：

ｙｎ（ｋ）＝ａ×ｘｎ（ｋ）＋ｂ×ｙｎ－１（ｋ） （８）

ここで、ｘｎ（ｋ）は、現在フレームのｋ番目のサンプルを表し、ｙｎ－１（ｋ）は、前の平均化されたフレームのｋ番目のサンプルを表し、ｙｎ（ｋ）は、現在の平均化されたフレームのｋ番目のサンプルを表す。例えば、ＩＩＲ平均化コンポーネント６００がリングダウン検出器５２２に組み込まれるとき、ｘｎ（ｋ）及びｙｎ（ｋ）は夫々、ＲＦ（ｉ，ｊ）及びＲ０（ｉ，ｊ）に対応する。実施形態において、現在フレーム係数及び前フレーム係数は、合計が１になる分数係数である。いくつかの実施形態において、分数の現在フレーム係数及び分数の前フレーム係数は、ＩＩＲ平均化コンポーネント６００の更新レートを制御するよう調整され得る。調整は、分数の現在フレーム係数と分数の前フレーム係数との和が１の値のままであるように、分数の現在フレーム係数と分数の前フレーム係数との間の比を変えることができる。
図７は、本開示の実施形態に従って区分更新を実装するＩＩＲ平均化コンポーネント７００の概略図である。ＩＩＲ平均化コンポーネント７００は、リングダウン検出器５２２に組み込まれ得、方法４００のステップ４１０によって実施され得る。ＩＩＲ平均化コンポーネント７００は、ＩＩＲ平均化コンポーネント６００と同様のＩＩＲ平均化を実行するが、ＩＩＲ平均化の更新レートを調整する。ＩＩＲ平均化コンポーネント７００は、入力フレームバッファ７１０、乗算コンポーネント７２２、７２４、７３２、及び７３６、加算コンポーネント７２６及び７３８、減算コンポーネント７２８、コンパレータマスクジェネレータ７３０、マルチプレクサ（ＭＵＸ）７３４、並びに平均フレームバッファ７４０を含む。
乗算コンポーネント７２２は、入力フレームバッファ７１０から得られた現在フレーム（ｘと表される。）に現在フレーム係数（ａと表される。）を乗じる。乗算コンポーネント７２４は、平均フレームバッファ７４０から得られた前の平均化されたフレーム（ｙｎ－１と表される。）に前フレーム係数（ｂと表される。）を乗じる。加算コンポーネント７２６は、以下で示されるように、第１フレーム（ｆ１と表される。）を生成するよう、重み付けされた現在フレームと重み付けされた前の平均化されたフレームとを加算する：

ｆ１（ｋ）＝ａ×ｘｎ（ｋ）＋ｂ×ｙｎ－１（ｋ） （９）

ここで、ｘｎ（ｋ）は、現在フレームのｋ番目のサンプルを表し、ｙｎ－１（ｋ）は、前の平均化されたフレームのｋ番目のサンプルを表し、ｆ１（ｋ）は、現在の平均化されたフレームである第１フレームのｋ番目のサンプルを表す。
前の平均化されたフレームを現在の平均化されたフレームに更新するために第１フレームを使用することに代えて、ＩＩＲ平均化コンポーネント７００は、更新のために第１フレームの一部を使用して、更新を減速させる。更新レートを制御するよう、以下で示されるように、減算コンポーネント７２８は、第２フレーム（ｆ２と表される。）を生成するよう、前の平均化されたフレームｙｎ－１を第１フレームから減じ、乗算コンポーネント７３２は、第３フレーム（ｆ３と表される。）を生成するよう、第２フレームにレート制限係数（ｒと表される。）を乗じる：

ｆ２（ｋ）＝ｆ１（ｋ）－ｙｎ－１（ｋ）
ｆ３（ｋ）＝ｒ×ｆ２（ｋ） （１０）

ここで、ｆ２（ｋ）は、第２フレームのｋ番目のサンプルを表し、ｆ３（ｋ）は、第３フレームのｋ番目のサンプルを表す。第３フレームは、計算された平均フレーム又は第１フレームと前の平均化されたフレームとの間の差の部分に相当する。
ＩＩＲ平均化コンポーネント７００は、計算された平均フレームと前の平均化されたフレームとの間の差が小さいときに、前の平均化されたフレームを現在の平均フレームとして再利用するようスナップ関数を使用することによって、更新を更に減速させることができる。コンパレータマスクジェネレータ７３０は、以下で示されるようにスナップ関数を実装する：

ｆ１（ｋ）＞ＴＳの場合に、ＭＳ（ｋ）＝１
上記以外の場合に、ＭＳ（ｋ）＝０ （１１）

ここで、ＭＳ（ｋ）は、コンパレータマスクのｋ番目のサンプルを表し、ＴＳはスナップ閾値である。スナップ閾値は如何なる適切な値でもあることができる。実施形態において、スナップ閾値は、およそ８の値にセットされる。ＭＵＸ７３４は、第４フレームを生成するために、ＭＳ（ｋ）が１であるときに第３フレームからｋ番目のサンプルを選択し、そうでないときには第１フレームからｋ番目のサンプルを選択する。
現在の平均フレームのための更新部分を決定した後、以下で示されるように、乗算コンポーネント７３６は、第５フレーム（ｆ５と表される。）を生成するよう、第４フレームにテーパーリング係数（ｔと表される。）を乗じ、加算コンポーネント７３８は、現在の平均フレーム（ｙｎと表される。）を生成するよう、第５フレームと前の平均化されたフレームとを加算する：

ｆ５（ｋ）＝ｔ×ｆ４（ｋ）
ｙｎ（ｋ）＝ｆ５（ｋ）＋ｙｎ－１（ｋ） （１２）

ここで、ｆ５（ｋ）は、第５フレームのｋ番目のサンプルを表し、ｙｎ（ｋ）は、更新フレームのｋ番目のサンプルを表す。テーパーリング係数は如何なる適切な値でもあることができる。実施形態において、テーパーリング係数は範囲（サンプル位置）とともに変化し、それによって、範囲に従って更新レートを変更する。レート制限係数ｒ、テーパーリング係数ｔ、及びスナップ閾値ＴＳは、ＩＩＲ平均化の更新レートを制御するよう調整され得る。実施形態において、レート制限係数ｒ、テーパーリング係数ｔ、及びスナップ閾値ＴＳは、使用されるカテーテルに基づき決定され得、適切な値にセットするよう前もって較正され得る。
ＩＩＲ平均化コンポーネント７００がリングダウン検出器５２２に組み込まれるとき、ｘｎ（ｋ）及びｙｎ（ｋ）は夫々、ＲＦ（ｉ，ｊ）及びＲ０（ｉ，ｊ）に対応する。区分更新の使用は、ＩＩＲ平均化だけであるよりも広い更新レート範囲にわたって平均化の更新レートを制御することをリングダウン検出器５２２に可能にする。上述されたように、ＩＩＲ平均化は高速な更新を提供することができる。例えば、ＩＩＲ平均化は、およそ３フレームで完全な更新を提供することができ、これは、組織の動きの変化よりも速いことがある。よって、結果として得られる画像において組織は、望ましくない閃光又はストロボ効果とともに現れる可能性がある。レート制限係数ｒ、テーパーリング係数ｔ、及びスナップ閾値ＴＳの制御は、望ましくない効果を排除又は防止することができる。
図８は、本開示の実施形態に従うテーパーリングコンポーネント８００の概略図である。テーパーリングコンポーネント８００は、テーパーリングコンポーネント５１６に組み込まれ得る。テーパーリングコンポーネント８００は、リングダウンセレクタ８１０、乗算コンポーネント８１２及び８１４、加算コンポーネント８１６、並びにＭＵＸ８１８を含む。テーパーリングコンポーネント８００は、リングダウン低減コンポーネント５１４によって生成されたリングダウン低減フレームを、入力インターフェイス５１０から受け取られた元の完全なフレームと結合するために使用される。テーパーリングコンポーネント８００は、結合中にスムーズな移行を提供することができる。乗算コンポーネント８１２は、テーパーリングされたリングダウン低減フレームを生成するよう、フィルタをかけられたリングダウン低減フレームに第１テーパーリング係数（ｔ１と表される。）を乗じる。乗算コンポーネント８１４は、テーパーリングされた完全なフレームを生成するよう、入力インターフェイス５１０から受け取られた対応する完全なフレームＲＦＣに第２テーパーリング係数（ｔ２と表される。）を乗じる。加算コンポーネント８１６は、結合フレーム（Ｕと表される。）を生成するよう、テーパーリングされたリングダウン低減フレームとテーパーリングされた完全なフレームとを加算する。テーパーリング動作は、次のように示される：

Ｕ（ｉ，ｊ）＝ｔ１×Ｄ”（ｉ，ｊ）＋ｔ２×ＲＦＣ（ｉ，ｊ） （１３）

実施形態において、第１テーパーリング係数及び第２テーパーリング係数は、合計が１になる分数値である。
リングダウンセレクタ８１０は、例えば、リングダウン深さセレクタ５１２での選択に基づき、リングダウン低減フレームに対応するリングダウン領域について１の値を出力し、そうでなければ０の値を出力する。ＭＵＸ８１８は、出力フレーム（Ｏと表される。）を生成するよう、リングダウン領域に対応する結合フレームの部分と、リングダウン領域の外の完全なフレームの部分とをマルチプレキシングする。マルチプレキシング動作は、以下で示されるとおりである：

ｉ＜ＲＤ深さの場合に、Ｏ（ｉ，ｊ）＝Ｄ”（ｉ，ｊ）
上記以外の場合に、Ｏ（ｉ，ｊ）＝ＲＦＣ（ｉ，ｊ） （１４）

ここで、Ｏ（ｉ，ｊ）は、ｊ番目のＡラインのｉ番目のサンプルを表す。
図９～１６は、図３～８を参照して上述されたリングダウン低減プロセスの様々な段階でのイメージングフレームを集合的に表す。図９～１６で、ｘ軸はＡラインを表し、ｙ軸はサンプルを表す。図９は、本開示の実施形態に従うリングダウン低減の段階における現在フレーム９１０、リファレンスフレーム９２０、及び差分フレーム９３０を表す。現在フレーム９１０は、リングダウン深さセレクタ５１２の出力部での現在フレームＲＦに対応する。リファレンスフレーム９２０は、リングダウン検出器５２２の出力部でのリファレンスフレームＲ０に対応する。差分フレーム９３０は、フレーム差分コンポーネント５２４の出力部での差分フレームＩに対応する。差分フレーム９３０は、現在フレーム９１０とリファレンスフレーム９２０との間の差である。現在フレーム９１０、リファレンスフレーム９２０、及び差分フレーム９３０の夫々は、カテーテル表面領域９４２に隣接してリングダウン領域９４１を含む。リングダウンひずみは、領域９４１におけるバンドとして示されている。
図１０は、本開示の実施形態に従うリングダウン低減の段階における差分フレーム９３０及び閾マスク９３５を表す。閾マスク９３５は、閾マスクジェネレータ５２８の出力部での閾マスクＭＴに対応する。閾マスク９３５は、式（４）に示されるように差分フレーム９３０から生成される。
図１１は、本開示の実施形態に従うリングダウン低減の段階におけるマスクをかけられたリファレンスフレーム９２５を表す。マスクをかけられたリファレンスフレーム９２５は、乗算コンポーネント５３２の出力部でのマスクをかけられたリファレンスフレームＲ０’に対応する。マスクをかけられたリファレンスフレーム９２５は、閾マスク９３５をリファレンスフレーム９２０に適用することによって生成される。
図１２は、本開示の実施形態に従うリングダウン低減の段階におけるマスクをかけられた現在フレーム９１５を表す。マスクをかけられた現在フレーム９１５は、乗算コンポーネント５３０の出力部でのマスクをかけられた現在フレームＲＦ’に対応する。マスクをかけられた現在フレーム９１５は、閾マスク９３５を現在フレーム９１０に適用することによって生成される。
図１３は、本開示の実施形態に従うリングダウン低減の段階におけるマスクをかけられたリファレンスフレーム９２５、マスクをかけられた現在フレーム９１５、及びコンパレータマスク９４０を表す。コンパレータマスク９４０は、コンパレータマスクジェネレータ５３４の出力部でのコンパレータマスクＭＣに対応する。コンパレータマスク９４０は、式（５）に従って、マスクをかけられた現在フレーム９１５及びマスクをかけられたリファレンスフレーム９２５から生成される。
図１４は、本開示の実施形態に従うリングダウン低減の段階におけるマスクをかけられた現在フレーム９１５、差分フレーム９３０、及びリングダウン低減フレーム９５０を表す。リングダウン低減フレーム９５０は、データセレクタ５４０の出力部でのリングダウン低減フレームＤに対応する。リングダウン低減フレーム９５０は、式（７）に従って、マスクをかけられた現在フレーム９１５及び差分フレーム９３０から生成される。
図１５は、本開示の実施形態に従うリングダウン低減の段階におけるリングダウン低減フレーム９５０、コンパレータマスク９４０、及びマスクをかけられたリングダウン低減フレーム９５５を表す。マスクをかけられたリングダウン低減フレーム９５５は、乗算コンポーネント５３６の出力部でのマスクをかけられたリングダウン低減フレームＤ’に対応する。マスクをかけられたリングダウン低減フレーム９５５は、コンパレータマスク９４０をリングダウン低減フレーム９５０に適用することによって生成される。示されるように、リングダウンひずみは、選択及びマスキングの後のマスクをかけられたリングダウン低減フレーム９５５のリングダウン領域９４１から除去されている。
図１６は、本開示の実施形態に従うリングダウン低減の段階におけるマスクをかけられたリングダウン低減フレーム９５５及び補正された完全なフレーム９６０を表す。補正された完全なフレーム９６０は、テーパーリングコンポーネント５１６の出力部での出力フレームＯに対応する。補正された完全なフレーム９６０は、式（１３）及び（１４）に従って、マスクをかけられたリングダウン低減フレーム９５５と、現在フレーム９１０に対応する元の完全なフレームとから、生成される。
当業者は、上記の装置、システム、及び方法が様々な方法で変更され得ると認識するだろう。然るに、当業者は、本開示に包含される実施形態が、上記の特定の例となる実施形態に制限されないと理解するだろう。その関連で、実例となる実施形態が図示及び記載されてきたが、広範な改良、変更、及び置換が上記の開示において企図される。そのような変形は、本開示の適用範囲から外れることなしに、上記に対して行われてよいことが理解される。然るに、添付の特許請求の範囲は、本開示と一致する様態で広く解釈されることが明らかである。

Claims (18)

  1. リングダウンアーチファクトを低減するよう構成された超音波イメージングシステムの作動方法であって、前記超音波イメージングシステムが、インターフェイス及び前記インターフェイスへ結合される処理ユニットを有し、
    前記インターフェイスが、組織情報及びリングダウン成分を含むサンプルの複数のフレームを得ることと、
    前記処理ユニットが、前記リングダウン成分を近似するよう前記複数のフレームに基づきリファレンスフレームを決定することと、
    前記処理ユニットが、差分フレームを生成するよう前記複数のフレームの中の現在フレームから前記リファレンスフレームを減じることと、
    前記処理ユニットが、前記差分フレームから閾マスクを計算することと、
    マスクをかけられた現在フレームを生成するよう前記閾マスクを前記現在フレームに適用することと、
    前記処理ユニットが、前記組織情報を表すようにリングダウン低減フレームを取得するよう前記マスクをかけられた現在フレーム及び前記差分フレームから選択することと、
    前記処理ユニットが、前記リングダウン低減フレームから超音波画像を形成することと
    を有する方法。
  2. 前記処理ユニットが、前記差分フレームの大きさをクリッピングすることを更に有する
    請求項１に記載の方法。
  3. 前記閾マスクを計算することは、
    前記差分フレームの第１の絶対的な大きさが閾値よりも小さいかどうかを判定することと、
    前記第１の絶対的な大きさが前記閾値よりも小さい場合に前記閾マスクのマスク値を０にセットすることと、
    前記第１の絶対的な大きさが前記閾値以上である場合に前記マスク値を１にセットすることと
    を含む、
    請求項１に記載の方法。
  4. 前記選択することは、前記マスクをかけられた現在フレームと前記差分フレームとの間の最低限の選択を実行することを含み、
    前記最低限の選択を実行することは、
    前記マスクをかけられた現在フレームの第１サンプルの第２の絶対的な大きさが前記差分フレームの第２サンプルの第３の絶対的な大きさよりも小さいかどうかを判定することと、
    前記第２の絶対的な大きさが前記第３の絶対的な大きさよりも小さい場合に前記リングダウン低減フレームにおける第３サンプルを生成するよう前記第１サンプルを選択することと、
    前記第２の絶対的な大きさが前記第３の絶対的な大きさ以上である場合に前記リングダウン低減フレームにおける前記第３サンプルを生成するよう前記第２サンプルを選択することと
    を含む、
    請求項１に記載の方法。
  5. 前記処理ユニットが、マスクをかけられたリファレンスフレームを生成するよう前記閾マスクを前記リファレンスフレームに適用することと、
    前記処理ユニットが、前記マスクをかけられた現在フレームの第２の絶対的な大きさが前記マスクをかけられたリファレンスフレームの第３の絶対的な大きさ以上であるかどうかを判定することと、
    前記処理ユニットが、前記第２の絶対的な大きさが前記第３の絶対的な大きさよりも小さい場合に前記リングダウン低減フレームの第１サンプルを０の値にセットすることと
    を更に有する
    請求項１に記載の方法。
  6. 前記マスクをかけられた現在フレームの第２の絶対的な大きさが前記マスクをかけられたリファレンスフレームの第３の絶対的な大きさ以上であるかどうかを判定することより前に、前記処理ユニットが、前記第３の絶対的な大きさを第３係数によって低減することを更に有する
    請求項５に記載の方法。
  7. リングダウンアーチファクトを低減するよう構成された超音波イメージングシステムの作動方法であって、前記超音波イメージングシステムが、インターフェイス及び前記インターフェイスへ結合される処理ユニットを有し、
    前記インターフェイスが、組織情報及びリングダウン成分を含むサンプルの複数のフレームを得ることと、
    前記処理ユニットが、前記リングダウン成分を近似するよう前記複数のフレームに基づきリファレンスフレームを決定することと、
    前記処理ユニットが、差分フレームを生成するよう前記複数のフレームの中の現在フレームから前記リファレンスフレームを減じることと、
    前記処理ユニットが、前記組織情報を表すようにリングダウン低減フレームを取得するよう前記現在フレーム及び前記差分フレームから選択することと、
    前記処理ユニットが、前記リングダウン低減フレームから超音波画像を形成することと
    を有し、
    前記超音波画像を形成することより前に、前記処理ユニットが、Ａラインフィルタを前記リングダウン低減フレームに適用することを更に有する
    方法。
  8. リングダウンアーチファクトを低減するよう構成された超音波イメージングシステムの作動方法であって、前記超音波イメージングシステムが、インターフェイス及び前記インターフェイスへ結合される処理ユニットを有し、
    前記インターフェイスが、組織情報及びリングダウン成分を含むサンプルの複数のフレームを得ることと、
    前記処理ユニットが、前記リングダウン成分を近似するよう前記複数のフレームに基づきリファレンスフレームを決定することと、
    前記処理ユニットが、差分フレームを生成するよう前記複数のフレームの中の現在フレームから前記リファレンスフレームを減じることと、
    前記処理ユニットが、前記組織情報を表すようにリングダウン低減フレームを取得するよう前記現在フレーム及び前記差分フレームから選択することと、
    前記処理ユニットが、前記リングダウン低減フレームから超音波画像を形成することと
    を有し、
    前記複数のフレームを得ることは、
    サンプルの完全なフレームを受けることと、
    リングダウン深さに従って前記現在フレームを得るよう前記完全なフレームの一部を選択することと
    を含み、
    前記超音波画像を形成することは、
    テーパーリングされたリングダウン低減フレームを生成するよう前記リングダウン低減フレームに第１テーパーリング係数を乗じることと、
    テーパーリングされた完全なフレームを生成するよう前記完全なフレームに第２テーパーリング係数を乗じることと、
    前記テーパーリングされたリングダウン低減フレームと、前記リングダウン深さに対応する前記テーパーリングされた完全なフレームの第２部分とを加算することによって、前記リングダウン深さに対応する前記超音波画像の第１部分を形成することと、
    前記テーパーリングされた完全なフレームから前記超音波画像の残り部分を形成することと
    を含む、
    方法。
  9. リングダウンアーチファクトを低減するよう構成された超音波イメージングシステムの作動方法であって、前記超音波イメージングシステムが、インターフェイス及び前記インターフェイスへ結合される処理ユニットを有し、
    前記インターフェイスが、組織情報及びリングダウン成分を含むサンプルの複数のフレームを得ることと、
    前記処理ユニットが、前記リングダウン成分を近似するよう前記複数のフレームに基づきリファレンスフレームを決定することと、
    前記処理ユニットが、差分フレームを生成するよう前記複数のフレームの中の現在フレームから前記リファレンスフレームを減じることと、
    前記処理ユニットが、前記組織情報を表すようにリングダウン低減フレームを取得するよう前記現在フレーム及び前記差分フレームから選択することと、
    前記処理ユニットが、前記リングダウン低減フレームから超音波画像を形成することと
    を有し、
    前記リファレンスフレームを前記現在フレームから減じることより前に、前記処理ユニットが、前記リファレンスフレームの第１サンプルの下位ビットを０のビット値に割り当てることを更に有する
    方法。
  10. リングダウンアーチファクトを低減するよう構成された超音波イメージングシステムの作動方法であって、前記超音波イメージングシステムが、インターフェイス及び前記インターフェイスへ結合される処理ユニットを有し、
    前記インターフェイスが、組織情報及びリングダウン成分を含むサンプルの複数のフレームを得ることと、
    前記処理ユニットが、前記リングダウン成分を近似するよう前記複数のフレームに基づきリファレンスフレームを決定することと、
    前記処理ユニットが、差分フレームを生成するよう前記複数のフレームの中の現在フレームから前記リファレンスフレームを減じることと、
    前記処理ユニットが、前記組織情報を表すようにリングダウン低減フレームを取得するよう前記現在フレーム及び前記差分フレームから選択することと、
    前記処理ユニットが、前記リングダウン低減フレームから超音波画像を形成することと
    を有し、
    前記リファレンスフレームを決定することは、
    重み付けされた現在フレームを生成するよう前記現在フレームに第１係数を乗じることと、
    重み付けされた前の平均化されたフレームを生成するよう前の平均化されたフレームに第２係数を乗じることと、
    前記重み付けされた現在フレームと前記重み付けされた前の平均化されたフレームとを加算することによって、前記前の平均化されたフレームを現在の平均化されたフレームに更新することと、
    前記現在の平均化されたフレームを前記リファレンスフレームに割り当てることと
    を含み、
    前記重み付けされた現在フレームと前記重み付けされた前の平均化されたフレームとを加算することは第１フレームを生成し、前記前の平均化されたフレームを前記現在の平均化されたフレームに更新することは、
    第２フレームを生成するよう前記第１フレームから前記前の平均化されたフレームを減じることと、
    第３フレームを生成するよう前記第２フレームにレートリミット係数を乗じることと、
    第４フレームを生成するよう前記第３フレームと前記前の平均化されたフレームとを加算することと、
    前記第２フレームにおける第１サンプルがスナップ閾値よりも大きいかどうかを判定することと、
    前記第１サンプルが前記スナップ閾値よりも大きい場合に、前記現在の平均化されたフレームの第２サンプルを、前記第４フレームの第３サンプルにより更新することと、
    前記第１サンプルが前記スナップ閾値以下である場合に、前記第２サンプルを、前記第１フレームの第４サンプルにより更新することと
    を含む、
    方法。
  11. 前記前の平均化されたフレームを前記現在の平均化されたフレームに更新することは、
    前記第１サンプルが前記スナップ閾値よりも大きい場合に前記現在の平均化されたフレームの前記第２サンプルを前記第３サンプルにより更新することより前に、前記第３サンプルをレンジテーパー係数によりスケーリングすることと、
    前記第１サンプルが前記スナップ閾値以下である場合に前記現在の平均化されたフレーム前記第４サンプルにより更新することより前に、前記第４フレームを前記レンジテーパー係数によりスケーリングすることと
    を更に含む、
    請求項１０に記載の方法。
  12. 組織情報及びリングダウン成分を含むサンプルの複数のフレームを受けるよう動作可能なインターフェイスと、
    前記インターフェイスへ結合される処理ユニットと
    を有し、
    前記処理ユニットは、
    前記リングダウン成分を近似するよう前記複数のフレームに基づきリファレンスフレームを決定し、
    前記複数のフレームの中の現在フレームに基づき差分フレームを計算し、
    閾値に従って前記差分フレームから閾マスクを計算し、
    マスクをかけられた現在フレームを生成するよう前記閾マスクを前記現在フレームに適用し、
    前記組織情報を表すようにリングダウン低減フレームを取得するよう前記マスクをかけられた現在フレーム及び前記差分フレームから選択する
    よう構成される、
    超音波画像処理システム。
  13. 前記処理ユニットは、前記差分フレームの大きさをクリッピングするよう更に構成される、
    請求項１２に記載の超音波画像処理システム。
  14. 前記処理ユニットは、
    前記差分フレームの第１の絶対的な大きさが閾値よりも小さいかどうかを判定し、
    前記第１の絶対的な大きさが前記閾値よりも小さい場合に前記閾マスクのマスク値を第１値にセットし、
    前記第１の絶対的な大きさが前記閾値以上である場合に前記マスク値を第２値にセットする
    よう更に構成される、
    請求項１２に記載の超音波画像処理システム。
  15. 前記処理ユニットは、
    前記マスクをかけられた現在フレームの第１サンプルの第２の絶対的な大きさが前記差分フレームの第２サンプルの第３の絶対的な大きさよりも小さいかどうかを判定し、
    前記第２の絶対的な大きさが前記第３の絶対的な大きさよりも小さい場合に前記リングダウン低減フレームにおける第３サンプルを生成するよう前記第１サンプルを選択し、
    前記第２の絶対的な大きさが前記第３の絶対的な大きさ以上である場合に前記リングダウン低減フレームにおける前記第３サンプルを生成するよう前記第２サンプルを選択する
    よう更に構成される、
    請求項１２に記載の超音波画像処理システム。
  16. 前記処理ユニットは、
    マスクをかけられたリファレンスフレームを生成するよう前記閾マスクを前記リファレンスフレームに適用し、
    前記マスクをかけられた現在フレームの第２の絶対的な大きさが前記マスクをかけられたリファレンスフレームの第３の絶対的な大きさ以上であるかどうかを判定し、
    前記第２の絶対的な大きさが前記第３の絶対的な大きさよりも小さい場合に前記リングダウン低減フレームの第１サンプルを０の値にセットする
    よう更に構成される、
    請求項１５に記載の超音波画像処理システム。
  17. 前記インターフェイスは、完全なフレームを受けるよう更に構成され、
    前記現在フレームは、前記完全なフレームのリングダウン深さ内の一部であり、
    前記処理ユニットは、
    テーパーリングされたリングダウン低減フレームを生成するよう前記リングダウン低減フレームに第１テーパーリング係数を乗じ、
    テーパーリングされた完全なフレームを生成するよう前記完全なフレームに第２テーパーリング係数を乗じ、
    前記テーパーリングされたリングダウン低減フレームと、前記リングダウン深さに対応する前記テーパーリングされた完全なフレームの第２部分とを加算することによって、前記リングダウン深さに対応する画像の第１部分を形成し、
    前記テーパーリングされた完全なフレームから画像の残り部分を形成する
    よう更に構成される、
    請求項１６に記載の超音波画像処理システム。
  18. 前記処理ユニットは、前記リングダウン低減フレームに前記第１テーパーリング係数を乗じることより前に、Ａラインフィルタを前記リングダウン低減フレームに適用するよう更に構成される、
    請求項１７に記載の超音波画像処理システム。
JP2019524881A 2016-11-16 2017-11-15 冠動脈及び末梢血管内超音波（ｉｖｕｓ）のための適応リングダウン低減 Active JP7094955B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662423145P 2016-11-16 2016-11-16
US62/423,145 2016-11-16
PCT/EP2017/079247 WO2018091487A1 (en) 2016-11-16 2017-11-15 Adaptive ringdown subtraction for coronary and peripheral intravascular ultrasound (ivus)

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2019534105A JP2019534105A (ja) 2019-11-28
JP2019534105A5 JP2019534105A5 (ja) 2020-01-16
JP7094955B2 true JP7094955B2 (ja) 2022-07-04

Family

ID=60582551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019524881A Active JP7094955B2 (ja) 2016-11-16 2017-11-15 冠動脈及び末梢血管内超音波（ｉｖｕｓ）のための適応リングダウン低減

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10937133B2 (ja)
EP (2) EP3542346B1 (ja)
JP (1) JP7094955B2 (ja)
CN (1) CN109964246B (ja)
WO (1) WO2018091487A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116831623B (zh) * 2023-08-29 2024-01-12 深圳开立生物医疗科技股份有限公司 超声图像校正方法和装置、电子设备和存储介质
CN118552441A (zh) * 2024-07-29 2024-08-27 南通友联数码技术开发有限公司 一种基于帧差法的超声相控阵投影成像方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5601082A (en) 1994-09-30 1997-02-11 Intravascular Research Limited Medical ultrasound imaging
JP2002524180A (ja) 1998-09-15 2002-08-06 エンドーソニックス・コーポレイション リングダウン除去のための方法及び装置
JP2002526142A (ja) 1998-10-02 2002-08-20 ボストン サイエンティフィック リミテッド Ｉｖｕｓイメージングのリングダウンアーティファクトの適応キャンセレーション

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5183048A (en) * 1991-06-24 1993-02-02 Endosonics Corporation Method and apparatus for removing artifacts from an ultrasonically generated image of a small cavity
US7226417B1 (en) 1995-12-26 2007-06-05 Volcano Corporation High resolution intravascular ultrasound transducer assembly having a flexible substrate
US5737453A (en) * 1996-05-17 1998-04-07 Canon Information Systems, Inc. Enhanced error-diffusion method for color or black-and-white reproduction
JP3664826B2 (ja) * 1996-11-08 2005-06-29 三菱電機株式会社 超音波探傷装置
CN1882849A (zh) * 2003-11-21 2006-12-20 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有图像帧速和/或平均回波样本数量的自适应选择的超声成像系统和方法
US20050240105A1 (en) * 2004-04-14 2005-10-27 Mast T D Method for reducing electronic artifacts in ultrasound imaging
US7831078B2 (en) * 2006-07-24 2010-11-09 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. System and method for statistical shape model based segmentation of intravascular ultrasound and optical coherence tomography images
KR101120794B1 (ko) * 2010-06-01 2012-03-22 삼성메디슨 주식회사 움직임 영상을 제공하는 초음파 시스템
CN101964118B (zh) * 2010-09-30 2012-09-19 华北电力大学（保定） 一种血管内超声图像序列的三维分割方法
KR101313221B1 (ko) * 2010-11-29 2013-10-14 삼성메디슨 주식회사 적응적 프레임 평균 처리를 수행하는 초음파 시스템 및 방법
US8948534B2 (en) * 2011-04-22 2015-02-03 Kabushiki Kaisha Toshiba MRI Gibbs' ringing filtering with edge-protection
CA2895940A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Andrew Hancock System and method for multipath processing of image signals
US10945701B2 (en) * 2014-08-29 2021-03-16 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Segment-based flash suppression in ultrasound color flow
EP3204791A1 (en) * 2014-10-10 2017-08-16 Koninklijke Philips N.V. Clutter suppression for synthetic aperture ultrasound
US9629553B2 (en) * 2014-12-19 2017-04-25 Volcano Corporation Seam elimination and motion compensation in imaging data

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5601082A (en) 1994-09-30 1997-02-11 Intravascular Research Limited Medical ultrasound imaging
JP2002524180A (ja) 1998-09-15 2002-08-06 エンドーソニックス・コーポレイション リングダウン除去のための方法及び装置
JP2002526142A (ja) 1998-10-02 2002-08-20 ボストン サイエンティフィック リミテッド Ｉｖｕｓイメージングのリングダウンアーティファクトの適応キャンセレーション

Also Published As

Publication number Publication date
EP3975108A1 (en) 2022-03-30
JP2019534105A (ja) 2019-11-28
US20190362474A1 (en) 2019-11-28
EP3542346B1 (en) 2021-11-03
US10937133B2 (en) 2021-03-02
CN109964246B (zh) 2023-08-15
EP3542346A1 (en) 2019-09-25
WO2018091487A1 (en) 2018-05-24
CN109964246A (zh) 2019-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1030600B1 (en) Method and apparatus for ringdown removal
JP5944913B2 (ja) 超音波画像内の不均一回転歪みを低減するためのコンピュータ可読媒体及び同コンピュータ可読媒体を含むシステム
US11471132B2 (en) Ultrasound diagnostic apparatus and operation method of ultrasound diagnostic apparatus
JP6880012B2 (ja) 周波数選択的撮像方法およびシステム
JP2015515918A (ja) 撮像及び血流測定のための超音波カテーテル
US11737731B2 (en) Ultrasound diagnostic apparatus and operation method of ultrasound diagnostic apparatus
JP7094955B2 (ja) 冠動脈及び末梢血管内超音波（ｉｖｕｓ）のための適応リングダウン低減
JP2017530787A (ja) 合成開口超音波のためのクラッター抑制
CN105026953B (zh) 具有换能器阵列的成像装置及其制造方法和使用
US20200000437A1 (en) Ultrasound diagnostic apparatus and operation method of ultrasound diagnostic apparatus
JP6758862B2 (ja) 超音波診断装置
JP5956375B2 (ja) 超音波診断装置
JP2005312961A (ja) イメージング・システムにおけるフィルタ処理のためのシステム及び方法
JP2019141586A (ja) 解析装置、及び解析方法
JP6150749B2 (ja) 超音波観測装置
Campbell et al. Real-time Power Doppler on an Ultrafast High-Frequency Hardware Beamformer
JP6645778B2 (ja) 超音波プローブ及び超音波診断装置
Thring et al. Rapid Manufacturing of fully-printed, miniaturised, kerfless arrays for high resolution ultrasound imaging
JP2022161534A (ja) 医用画像生成装置、医用画像生成方法、およびプログラム
JP3828450B2 (ja) 超音波診断装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190517

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201112

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20211020

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211109

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220127

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220524

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220622

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7094955

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150