JP7291534B2 - Analysis equipment and ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents

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本発明の実施形態は、解析装置及び超音波診断装置に関する。 An embodiment of the present invention relates to an analysis device and an ultrasonic diagnostic device.

医用分野では、超音波プローブの複数の振動子(圧電振動子)を用いて発生させた超音波を利用して、被検体内部を画像化する超音波診断装置が使用されている。超音波診断装置は、超音波診断装置に接続された超音波プローブから被検体内に超音波を送信させ、反射波に基づく受信信号を生成し、画像処理によって所望の超音波画像を得る。 2. Description of the Related Art In the medical field, an ultrasonic diagnostic apparatus is used that images the inside of a subject using ultrasonic waves generated using a plurality of transducers (piezoelectric transducers) of an ultrasonic probe. An ultrasonic diagnostic apparatus transmits ultrasonic waves into a subject from an ultrasonic probe connected to the ultrasonic diagnostic apparatus, generates received signals based on reflected waves, and obtains a desired ultrasonic image by image processing.

超音波診断装置では、受信信号であるRF(Radio Frequency)信号を遅延加算した後で直交検波(復調)を行いI(In-phase)信号及びQ(Quadrature-phase)信号からなるIQ信号に変換して超音波画像を生成する方法と、RF信号の直交検波を行ってIQのベースバンドに変換した後で遅延加算して超音波画像を生成する方法がある。前者は、RFビームフォーミングとも呼ばれる。後者は、IQビームフォーミングとも呼ばれる。IQビームフォーミングにおいて超音波画像の画質を良化させる機能として、アンプのゲインを制御する機能や、遅延制御回路の受信遅延カーブを制御する機能等がある。 In ultrasonic diagnostic equipment, after delay addition of RF (Radio Frequency) signals, which are received signals, quadrature detection (demodulation) is performed to convert them into IQ signals consisting of I (In-phase) signals and Q (Quadrature-phase) signals. and generating an ultrasonic image, and a method of generating an ultrasonic image by performing quadrature detection of the RF signal and converting it into an IQ baseband and then performing delay addition. The former is also called RF beamforming. The latter is also called IQ beamforming. Functions for improving the image quality of ultrasonic images in IQ beamforming include a function for controlling the gain of an amplifier, a function for controlling a reception delay curve of a delay control circuit, and the like.

特開2016-002379号公報JP 2016-002379 A

本発明が解決しようとする課題は、血流の視認性の高い超音波画像を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an ultrasound image with high visibility of blood flow.

実施形態に係る超音波診断装置は、主成分分析部と、信号加工部と、調整量算出部と、表示制御部とを備える。主成分分析部は、超音波の受信信号の主成分分析を行う。信号加工部は、主成分分析の結果を用いて受信信号から映像化成分を抽出する。調整量算出部は、主成分分析で得られた情報に基づいて、映像化する信号の信号強度の調整量を算出する。表示制御部は、調整量により信号強度が調整された超音波画像を表示部に表示させる。 An ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment includes a principal component analysis section, a signal processing section, an adjustment amount calculation section, and a display control section. The principal component analysis unit performs principal component analysis on the received ultrasonic signal. The signal processor extracts imaging components from the received signal using the result of the principal component analysis. The adjustment amount calculator calculates an adjustment amount of the signal intensity of the signal to be visualized based on the information obtained by the principal component analysis. The display control unit causes the display unit to display the ultrasound image with the signal intensity adjusted by the adjustment amount.

図1は、実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す概略図。1 is a schematic diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment; FIG. 図2は、実施形態に係る超音波診断装置の送受信回路に設けられる受信回路の構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a receiving circuit provided in a transmitting/receiving circuit of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment; 図3は、主成分分析を行わない場合のクラッタアーチファクトを説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining clutter artifacts when principal component analysis is not performed; 図4は、主成分分析を行う場合のクラッタアーチファクトを説明するための図FIG. 4 is a diagram for explaining clutter artifacts when principal component analysis is performed; 図5は、実施形態に係る超音波診断装置において、主成分分析を行う場合のクラッタアーチファクトを説明するための図。FIG. 5 is a diagram for explaining clutter artifacts when principal component analysis is performed in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment; 図6は、実施形態に係る超音波診断装置の動作をフローチャートとして示す図。FIG. 6 is a diagram showing, as a flowchart, the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment; 図7は、実施形態に係る超音波診断装置において、主成分分析を行い、信号強度を調整する場合のクラッタアーチファクトを説明するための図。FIG. 7 is a diagram for explaining clutter artifacts when principal component analysis is performed and signal strength is adjusted in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment; 図8は、実施形態に係る超音波診断装置の第1変形例の動作をフローチャートとして示す図。FIG. 8 is a diagram showing, as a flowchart, the operation of the first modification of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment; 図9は、実施形態に係る超音波診断装置の第1変形例において、主成分分析を行う場合のクラッタアーチファクトを説明するための図。FIG. 9 is a diagram for explaining clutter artifacts when principal component analysis is performed in the first modification of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment; 図10は、実施形態に係る超音波診断装置の第2変形例の動作をフローチャートとして示す図。FIG. 10 is a diagram showing, as a flowchart, the operation of the second modification of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment; 図11は、実施形態に係る超音波診断装置の第3変形例の動作をフローチャートとして示す図。FIG. 11 is a diagram showing, as a flowchart, the operation of the third modification of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment; 図12は、実施形態に係る超音波診断装置の第4変形例の動作をフローチャートとして示す図。FIG. 12 is a diagram showing, as a flowchart, the operation of the fourth modification of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment; 図13は、実施形態に係る超音波診断装置の第4変形例において、信号強度が大きく変更されている旨の表示例を示す図。FIG. 13 is a diagram showing a display example indicating that the signal strength has been greatly changed in the fourth modification of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment; 図14は、実施形態に係る解析装置の構成を示す概略図。FIG. 14 is a schematic diagram showing the configuration of the analysis device according to the embodiment; 図15は、実施形態に係る解析装置の機能を示すブロック図。FIG. 15 is a block diagram showing functions of the analysis device according to the embodiment;

以下、図面を参照しながら、解析装置及び超音波診断装置の実施形態について詳細に説明する。
1.超音波診断装置
Hereinafter, embodiments of an analysis apparatus and an ultrasonic diagnostic apparatus will be described in detail with reference to the drawings.
1. ultrasound diagnostic equipment

図1は、実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す概略図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment.

図1は、実施形態に係る超音波診断装置10を示す。また、図1は、超音波プローブ20と、入力インターフェース30と、ディスプレイ40とを示す。なお、超音波診断装置10に、超音波プローブ20と、入力インターフェース30と、ディスプレイ40とのうちの少なくとも1個を加えた装置を超音波診断装置と称する場合もある。以下の説明では、超音波診断装置10の外部に、超音波プローブ20と、入力インターフェース30と、ディスプレイ40との全てが備えられる場合について説明する。 FIG. 1 shows an ultrasonic diagnostic apparatus 10 according to an embodiment. FIG. 1 also shows an ultrasound probe 20 , an input interface 30 and a display 40 . An apparatus obtained by adding at least one of the ultrasonic probe 20, the input interface 30, and the display 40 to the ultrasonic diagnostic apparatus 10 may also be called an ultrasonic diagnostic apparatus. In the following description, the case where the ultrasonic probe 20, the input interface 30, and the display 40 are all provided outside the ultrasonic diagnostic apparatus 10 will be described.

超音波診断装置10は、送受信回路11と、Bモード処理回路12と、ドプラ処理回路13と、画像生成回路14と、画像メモリ15と、表示制御回路16と、ネットワークインターフェース17と、処理回路18と、メインメモリ19とを備える。回路11~14は、特定用途向け集積回路(ASIC:Application Specific Integrated Circuit)等によって構成されるものである。しかしながら、その場合に限定されるものではなく、回路11~14の機能の全部又は一部は、処理回路18がプログラムを実行することで実現されるものであってもよい。 The ultrasonic diagnostic apparatus 10 includes a transmission/reception circuit 11, a B-mode processing circuit 12, a Doppler processing circuit 13, an image generation circuit 14, an image memory 15, a display control circuit 16, a network interface 17, and a processing circuit 18. and a main memory 19 . The circuits 11 to 14 are configured by an application specific integrated circuit (ASIC) or the like. However, it is not limited to that case, and all or part of the functions of the circuits 11 to 14 may be implemented by the processing circuit 18 executing a program.

送受信回路11は、送信回路(図示省略)と受信回路111(図2に図示)とを有する。送受信回路11は、処理回路18による制御の下、超音波の送受信における送信指向性と受信指向性とを制御する。なお、送受信回路11が超音波診断装置10に設けられる場合について説明するが、送受信回路11は、超音波プローブ20に設けられてもよいし、超音波診断装置10及び超音波プローブ20の両方に設けられてもよい。なお、送受信回路11は、送受信部の一例である。 The transmitting/receiving circuit 11 has a transmitting circuit (not shown) and a receiving circuit 111 (shown in FIG. 2). The transmission/reception circuit 11 controls transmission directivity and reception directivity in transmission/reception of ultrasonic waves under the control of the processing circuit 18 . Although a case where the transmission/reception circuit 11 is provided in the ultrasonic diagnostic apparatus 10 will be described, the transmission/reception circuit 11 may be provided in the ultrasonic probe 20, or may be provided in both the ultrasonic diagnostic apparatus 10 and the ultrasonic probe 20. may be provided. The transmitting/receiving circuit 11 is an example of a transmitting/receiving section.

送信回路は、パルス発生回路と、送信遅延回路と、パルサ回路等とを有し、超音波振動子に駆動信号を供給する。パルス発生回路は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。送信遅延回路は、超音波プローブ20の超音波振動子から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルス発生回路が発生する各レートパルスに対し与える。また、パルサ回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波振動子に駆動パルスを印加する。送信遅延回路は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面から送信される超音波ビームの送信方向を任意に調整する。 The transmission circuit has a pulse generator circuit, a transmission delay circuit, a pulsar circuit, etc., and supplies drive signals to the ultrasonic transducers. A pulse generation circuit repeatedly generates rate pulses for forming a transmitted ultrasound wave at a predetermined rate frequency. The transmission delay circuit sets the delay time for each piezoelectric transducer necessary to focus the ultrasonic waves generated from the ultrasonic transducers of the ultrasonic probe 20 into a beam shape and determine the transmission directivity. given for each rate pulse that occurs. Also, the pulsar circuit applies a drive pulse to the ultrasonic transducer at a timing based on the rate pulse. The transmission delay circuit arbitrarily adjusts the transmission direction of the ultrasonic beam transmitted from the piezoelectric transducer surface by changing the delay time given to each rate pulse.

受信回路111は、超音波振動子が受信した受信信号を受け、この受信信号に対して各種処理を行ってエコーデータを生成する。なお、受信回路111の構成については、図2を用いて後述する。 The receiving circuit 111 receives the received signal received by the ultrasonic transducer, performs various processes on the received signal, and generates echo data. Note that the configuration of the receiving circuit 111 will be described later with reference to FIG.

Bモード処理回路12は、処理回路18による制御の下、受信回路からエコーデータを受信し、対数増幅と、包絡線検波処理等を行って、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ(2次元又は3次元データ)を生成する。このデータは、一般に、Bモードデータと呼ばれる。なお、Bモード処理回路12は、Bモード処理部の一例である。 The B-mode processing circuit 12 receives the echo data from the receiving circuit under the control of the processing circuit 18, performs logarithmic amplification, envelope detection processing, etc., and converts data ( 2D or 3D data). This data is commonly referred to as B-mode data. Note that the B-mode processing circuit 12 is an example of a B-mode processing section.

なお、Bモード処理回路12は、フィルタ処理により、検波周波数を変化させることで、映像化する周波数帯域を変えることができる。Bモード処理回路12のフィルタ処理機能を用いることにより、コントラストハーモニックイメージング(CHI:Contrast Harmonic Imaging)や、ティッシュハーモニックイメージング(THI:Tissue Harmonic Imaging)等のハーモニックイメージングを実行可能である。 Note that the B-mode processing circuit 12 can change the frequency band to be visualized by changing the detection frequency through filter processing. By using the filtering function of the B-mode processing circuit 12, harmonic imaging such as contrast harmonic imaging (CHI) and tissue harmonic imaging (THI) can be performed.

すなわち、Bモード処理回路12は、造影剤が注入された被検体の反射波データから、造影剤(微小気泡、バブル)を反射源とするハーモニック成分の反射波データ(高調波データ又は分周波データ)と、被検体内の組織を反射源とする基本波成分の反射波データ(基本波データ)とを分離することができる。Bモード処理回路12は、また、ハーモニック成分の反射波データ(受信信号)から、造影画像データを生成するためのBモードデータを生成することができ、また、基本波成分の反射波データ(受信信号)から、基本波(ファンダメンタル)画像データを生成するためのBモードデータを生成することができる。 That is, the B-mode processing circuit 12 converts reflected wave data (harmonic wave data or divided frequency data) of harmonic components with the contrast medium (microbubbles, bubbles) as a reflection source from the reflected wave data of the subject injected with the contrast medium. ) and the reflected wave data (fundamental wave data) of the fundamental wave component whose reflection source is the tissue in the subject. The B-mode processing circuit 12 can also generate B-mode data for generating contrast-enhanced image data from reflected wave data (received signals) of harmonic components, and can also generate reflected wave data (received signals) of fundamental wave components. signal) can be used to generate B-mode data for generating fundamental image data.

また、Bモード処理回路12のフィルタ処理機能を用いることによるTHIにおいて、被検体の反射波データから、ハーモニック成分の反射波データ(受信信号)である高調波データ又は分周波データを分離することができる。そして、Bモード処理回路12は、ハーモニック成分の反射波データ(受信信号)から、ノイズ成分を除去した組織画像データを生成するためのBモードデータを生成することができる。 Further, in THI by using the filter processing function of the B-mode processing circuit 12, it is possible to separate harmonic data or frequency division data, which are reflected wave data (received signal) of harmonic components, from the reflected wave data of the subject. can. Then, the B-mode processing circuit 12 can generate B-mode data for generating tissue image data from which noise components are removed from reflected wave data (received signals) of harmonic components.

さらに、CHIやTHIのハーモニックイメージングを行なう際、Bモード処理回路12は、上述したフィルタ処理を用いた方法とは異なる方法により、ハーモニック成分を抽出することができる。ハーモニックイメージングでは、振幅変調(AM:Amplitude Modulation)法や位相変調(PM:Phase Modulation)法、AM法及びPM法を組み合わせたAMPM法と呼ばれる映像法が行なわれる。AM法、PM法及びAMPM法では、同一の走査線に対して振幅や位相が異なる超音波送信を複数回行なう。 Furthermore, when performing harmonic imaging of CHI or THI, the B-mode processing circuit 12 can extract harmonic components by a method different from the above-described method using filtering. Harmonic imaging employs an imaging method called an AMPM method, which is a combination of an amplitude modulation (AM) method, a phase modulation (PM) method, and an AM method and a PM method. In the AM method, PM method, and AMPM method, ultrasonic waves with different amplitudes and phases are transmitted multiple times to the same scanning line.

これにより、送受信回路11は、各走査線で複数の反射波データ(受信信号)を生成し出力する。そして、Bモード処理回路12は、各走査線の複数の反射波データ(受信信号)を、変調法に応じた加減算処理することで、ハーモニック成分を抽出する。そして、Bモード処理回路12は、ハーモニック成分の反射波データ(受信信号)に対して包絡線検波処理等を行なって、Bモードデータを生成する。 Thereby, the transmitting/receiving circuit 11 generates and outputs a plurality of reflected wave data (received signals) for each scanning line. Then, the B-mode processing circuit 12 extracts harmonic components by subjecting a plurality of reflected wave data (received signals) of each scanning line to addition/subtraction processing according to the modulation method. Then, the B-mode processing circuit 12 performs envelope detection processing and the like on the reflected wave data (received signal) of the harmonic component to generate B-mode data.

例えば、PM法が行なわれる場合、送受信回路11は、処理回路18が設定したスキャンシーケンスにより、例えば(-1,1)のように、位相極性を反転させた同一振幅の超音波を、各走査線で2回送信させる。そして、送受信回路11は、「-1」の送信による受信信号と、「1」の送信による受信信号とを生成し、Bモード処理回路12は、これら2つの受信信号を加算する。これにより、基本波成分が除去され、2次高調波成分が主に残存した信号が生成される。そして、Bモード処理回路12は、この信号に対して包絡線検波処理等を行なって、THIのBモードデータやCHIのBモードデータを生成する。 For example, when the PM method is performed, the transmitting/receiving circuit 11 transmits ultrasonic waves of the same amplitude with inverted phase polarities, such as (−1, 1), in each scan according to the scan sequence set by the processing circuit 18. Send the line twice. Then, the transmitting/receiving circuit 11 generates a received signal by transmitting "-1" and a received signal by transmitting "1", and the B-mode processing circuit 12 adds these two received signals. As a result, the fundamental wave component is removed, and a signal in which the second harmonic wave component remains mainly is generated. Then, the B-mode processing circuit 12 performs envelope detection processing and the like on this signal to generate B-mode data of THI and B-mode data of CHI.

又は、例えば、THIでは、受信信号に含まれる2次高調波成分と差音成分とを用いて映像化を行なう方法が実用化されている。差音成分を用いた映像化法では、例えば、中心周波数が「f1」の第1基本波と、中心周波数が「f1」より大きい「f2」の第2基本波とを合成した合成波形の送信超音波を、超音波プローブ20から送信させる。この合成波形は、2次高調波成分と同一の極性を持つ差音成分が発生するように、互いの位相が調整された第1基本波の波形と第2基本波の波形とを合成した波形である。送受信回路11は、合成波形の送信超音波を、位相を反転させながら、例えば、2回送信させる。かかる場合、例えば、Bモード処理回路12は、2つの受信信号を加算することで、基本波成分が除去され、差音成分及び2次高調波成分が主に残存したハーモニック成分を抽出した後、包絡線検波処理等を行なう。 Alternatively, for example, in THI, a method of imaging using a second harmonic component and a difference tone component included in a received signal has been put into practical use. In the imaging method using the difference tone component, for example, a synthesized waveform obtained by synthesizing a first fundamental wave with a center frequency of "f1" and a second fundamental wave with a center frequency of "f2" larger than "f1" is transmitted. Ultrasound is transmitted from the ultrasound probe 20 . This composite waveform is a waveform obtained by synthesizing the waveforms of the first fundamental wave and the waveform of the second fundamental wave whose phases are adjusted so that a difference tone component having the same polarity as the second harmonic component is generated. is. The transmitting/receiving circuit 11 transmits, for example, twice the transmission ultrasonic wave of the composite waveform while reversing the phase. In such a case, for example, the B-mode processing circuit 12 adds the two received signals to remove the fundamental wave component and extracts the harmonic component in which the difference tone component and the secondary harmonic component remain mainly. Envelope detection processing, etc. are performed.

ドプラ処理回路13は、処理回路18による制御の下、受信回路からのエコーデータから速度情報を周波数解析し、平均速度、分散、パワー等の移動体の移動情報を多点について抽出したデータ(2次元又は3次元データ)を生成する。このデータは、一般に、ドプラデータと呼ばれる。ここで、移動体とは、例えば、血流や、心壁等の組織、造影剤である。なお、ドプラ処理回路13は、ドプラ処理部の一例である。 Under the control of the processing circuit 18, the Doppler processing circuit 13 frequency-analyzes the velocity information from the echo data from the receiving circuit, and extracts data (2 2D or 3D data). This data is commonly called Doppler data. Here, the moving body is, for example, blood flow, tissue such as a heart wall, and a contrast agent. Note that the Doppler processing circuit 13 is an example of a Doppler processing unit.

画像生成回路14は、処理回路18による制御の下、超音波プローブ20が受信した受信信号に基づいて、所定の輝度レンジで表現された超音波画像を画像データとして生成する。例えば、画像生成回路14は、超音波画像として、Bモード処理回路12によって生成された2次元のBモードデータから反射波の強度を輝度にて表したBモード画像を生成する。また、画像生成回路14は、超音波画像として、ドプラ処理回路13によって生成された2次元のドプラデータから移動態情報を表す平均速度画像、分散画像、パワー画像、又は、これらの組み合わせ画像としてのカラードプラ画像を生成する。なお、画像生成回路14は、画像生成部の一例である。 Under the control of the processing circuit 18, the image generation circuit 14 generates, as image data, an ultrasound image expressed in a predetermined luminance range based on the received signal received by the ultrasound probe 20. FIG. For example, the image generation circuit 14 generates, as an ultrasound image, a B-mode image representing the intensity of the reflected wave by luminance from the two-dimensional B-mode data generated by the B-mode processing circuit 12 . In addition, the image generation circuit 14 converts the two-dimensional Doppler data generated by the Doppler processing circuit 13 into an ultrasound image to generate an average velocity image, a variance image, a power image, or a combination of these images. Generate color Doppler images. Note that the image generation circuit 14 is an example of an image generation unit.

ここで、画像生成回路14は、一般的には、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換(スキャンコンバート)し、表示用の超音波画像データを生成する。具体的には、画像生成回路14は、超音波プローブ20による超音波の走査形態に応じて座標変換を行なうことで、表示用の超音波画像データを生成する。また、画像生成回路14は、スキャンコンバート以外に、種々の画像処理として、例えば、スキャンコンバート後の複数の画像フレームを用いて、輝度の平均値画像を再生成する画像処理(平滑化処理)や、画像内で微分フィルタを用いる画像処理(エッジ強調処理)等を行なう。また、画像生成回路14は、超音波画像データに、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディーマーク等を合成する。 Here, the image generation circuit 14 generally converts (scan converts) a scanning line signal train of ultrasonic scanning into a scanning line signal train of a video format typified by a television or the like, and converts the ultrasonic wave for display. Generate image data. Specifically, the image generating circuit 14 performs coordinate conversion according to the scanning mode of the ultrasonic waves by the ultrasonic probe 20 to generate ultrasonic image data for display. In addition to the scan conversion, the image generation circuit 14 performs various types of image processing, such as image processing (smoothing processing) for regenerating a brightness average value image using a plurality of image frames after scan conversion. , and performs image processing (edge enhancement processing) using a differential filter in the image. Further, the image generation circuit 14 synthesizes character information of various parameters, scales, body marks, etc. with the ultrasonic image data.

すなわち、Bモードデータ及びドプラデータは、スキャンコンバート処理前の超音波画像データであり、画像生成回路14が生成するデータは、スキャンコンバート処理後の表示用の超音波画像データである。なお、Bモードデータ及びドプラデータは、生データ(Raw Data)とも呼ばれる。画像生成回路14は、スキャンコンバート処理前の2次元超音波画像データから、表示用の2次元超音波画像データを生成する。 That is, the B-mode data and Doppler data are ultrasound image data before scan conversion processing, and the data generated by the image generation circuit 14 are ultrasound image data for display after scan conversion processing. B-mode data and Doppler data are also called raw data. The image generating circuit 14 generates two-dimensional ultrasonic image data for display from the two-dimensional ultrasonic image data before scan conversion processing.

更に、画像生成回路14は、Bモード処理回路12によって生成された3次元のBモードデータに対して座標変換を行なうことで、3次元Bモード画像データを生成する。また、画像生成回路14は、ドプラ処理回路13によって生成された3次元のドプラデータに対して座標変換を行なうことで、3次元ドプラ画像データを生成する。画像生成回路14は、「3次元のBモード画像データや3次元ドプラ画像データ」を「3次元超音波画像データ(ボリュームデータ)」として生成する。 Furthermore, the image generation circuit 14 performs coordinate transformation on the three-dimensional B-mode data generated by the B-mode processing circuit 12 to generate three-dimensional B-mode image data. The image generation circuit 14 also performs coordinate transformation on the three-dimensional Doppler data generated by the Doppler processing circuit 13 to generate three-dimensional Doppler image data. The image generation circuit 14 generates “three-dimensional B-mode image data or three-dimensional Doppler image data” as “three-dimensional ultrasound image data (volume data)”.

さらに、画像生成回路14は、ボリュームデータをディスプレイ40にて表示するための各種の2次元画像データを生成するために、ボリュームデータに対してレンダリング処理を行なう。画像生成回路14は、レンダリング処理として、例えば、断面再構成法(MPR:Multi Planer Reconstruction)を行なってボリュームデータからMPR画像データを生成する処理を行う。また、画像生成回路14は、レンダリング処理として、例えば、3次元の情報を反映した2次元画像データを生成するボリュームレンダリング(VR:Volume Rendering)処理を行う。 Furthermore, the image generation circuit 14 performs rendering processing on the volume data in order to generate various two-dimensional image data for displaying the volume data on the display 40 . As rendering processing, the image generation circuit 14 performs, for example, a cross-sectional reconstruction method (MPR: Multi Planer Reconstruction) to generate MPR image data from volume data. The image generating circuit 14 also performs volume rendering (VR) processing for generating two-dimensional image data reflecting three-dimensional information as rendering processing, for example.

画像メモリ15は、1フレーム当たり2軸方向に複数のメモリセルを備え、それを複数フレーム分備えたメモリである2次元メモリを含む。画像メモリ15としての2次元メモリは、処理回路18の制御による制御の下、画像生成回路14によって生成された1フレーム、又は、複数フレームに係る超音波画像を2次元画像データとして記憶する。なお、画像メモリ15は、記憶部の一例である。 The image memory 15 includes a two-dimensional memory, which is a memory having a plurality of memory cells in two axial directions per frame and having memory cells for a plurality of frames. A two-dimensional memory serving as the image memory 15 stores, as two-dimensional image data, one or more frames of ultrasound images generated by the image generating circuit 14 under the control of the processing circuit 18 . Note that the image memory 15 is an example of a storage unit.

画像生成回路14は、処理回路18による制御の下、画像メモリ15としての2次元メモリに配列された超音波画像に対し、必要に応じて補間処理を行う3次元再構成を行うことで、画像メモリ15としての3次元メモリ内に超音波画像をボリュームデータとして生成する。補間処理方法としては、公知の技術が用いられる。 Under the control of the processing circuit 18, the image generation circuit 14 performs three-dimensional reconstruction by performing interpolation processing as necessary on the ultrasonic images arranged in the two-dimensional memory as the image memory 15, thereby obtaining an image. An ultrasonic image is generated as volume data in a three-dimensional memory as the memory 15 . A known technique is used as the interpolation processing method.

画像メモリ15は、3軸方向(X軸、Y軸、及びZ軸方向)に複数のメモリセルを備えたメモリである3次元メモリを含む場合もある。画像メモリ15としての3次元メモリは、処理回路18の制御による制御の下、画像生成回路14によって生成された超音波画像をボリュームデータとして記憶する。 The image memory 15 may also include a three-dimensional memory, which is a memory having a plurality of memory cells in three axial directions (X-axis, Y-axis, and Z-axis directions). The three-dimensional memory as the image memory 15 stores the ultrasound image generated by the image generation circuit 14 under the control of the processing circuit 18 as volume data.

表示制御回路16は、GPU(Graphics Processing Unit)とVRAM(Video RAM)等を含む。表示制御回路16は、処理回路18の制御による制御の下、処理回路18から表示要求のあった超音波画像(例えば、ライブ画像)の信号強度を調整した上で、ディスプレイ40に表示させる。信号強度は、後述する調整量算出回路59から指示される。なお、表示制御回路16は、表示制御部の一例である。 The display control circuit 16 includes a GPU (Graphics Processing Unit), a VRAM (Video RAM), and the like. Under the control of the processing circuit 18 , the display control circuit 16 adjusts the signal intensity of the ultrasonic image (for example, live image) requested by the processing circuit 18 to display on the display 40 . The signal strength is indicated by an adjustment amount calculation circuit 59, which will be described later. Note that the display control circuit 16 is an example of a display control unit.

ネットワークインターフェース17は、ネットワークの形態に応じた種々の情報通信用プロトコルを実装する。ネットワークインターフェース17は、この各種プロトコルに従って、超音波診断装置10と、外部の医用画像管理装置60及び医用画像処理装置70等の他の機器とを接続する。この接続には、電子ネットワークを介した電気的な接続等を適用することができる。ここで、電子ネットワークとは、電気通信技術を利用した情報通信網全般を意味し、無線/有線の病院基幹のLAN(Local Area Network)やインターネット網のほか、電話通信回線網、光ファイバ通信ネットワーク、ケーブル通信ネットワーク及び衛星通信ネットワーク等を含む。 The network interface 17 implements various information communication protocols according to the form of the network. The network interface 17 connects the ultrasonic diagnostic apparatus 10 with other devices such as the external medical image management apparatus 60 and the medical image processing apparatus 70 according to these various protocols. An electrical connection or the like via an electronic network can be applied to this connection. Here, the term "electronic network" refers to all information communication networks using telecommunication technology, including wireless/wired LANs (Local Area Networks) of hospital backbones, Internet networks, telephone communication networks, and optical fiber communication networks. , cable communication networks and satellite communication networks.

また、ネットワークインターフェース17は、非接触無線通信用の種々のプロトコルを実装してもよい。この場合、超音波診断装置10は、例えば超音波プローブ20と、ネットワークを介さず直接にデータ送受信することができる。なお、ネットワークインターフェース17は、ネットワーク接続部の一例である。 Network interface 17 may also implement various protocols for contactless wireless communication. In this case, the ultrasonic diagnostic apparatus 10 can directly transmit/receive data to/from the ultrasonic probe 20 without going through a network, for example. Note that the network interface 17 is an example of a network connection unit.

処理回路18は、専用又は汎用のCPU(central processing unit)、MPU(micro processor unit)、又はGPU(Graphics Processing Unit)等のプロセッサの他、ASIC、プログラマブル論理デバイス等を意味する。プログラマブル論理デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理デバイス(SPLD:simple programmable logic device)、複合プログラマブル論理デバイス(CPLD:complex programmable logic device)、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA:field programmable gate array)等が挙げられる。 The processing circuit 18 means a processor such as a dedicated or general-purpose CPU (central processing unit), MPU (micro processor unit), or GPU (Graphics Processing Unit), as well as an ASIC, a programmable logic device, or the like. Examples of programmable logic devices include simple programmable logic devices (SPLDs), complex programmable logic devices (CPLDs), and field programmable gate arrays (FPGAs). mentioned.

また、処理回路18は、単一の回路によって構成されてもよいし、複数の独立した回路要素の組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、メインメモリ19は回路要素ごとに個別に設けられてもよいし、単一のメインメモリ19が複数の回路要素の機能に対応するプログラムを記憶するものであってもよい。なお、処理回路18は、処理部の一例である。 Also, the processing circuit 18 may be composed of a single circuit, or may be composed of a combination of a plurality of independent circuit elements. In the latter case, the main memory 19 may be provided separately for each circuit element, or a single main memory 19 may store programs corresponding to functions of a plurality of circuit elements. Note that the processing circuit 18 is an example of a processing unit.

メインメモリ19は、RAM(random access memory)、フラッシュメモリ(flash memory)等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等によって構成される。メインメモリ19は、USB(universal serial bus)メモリ及びDVD(digital video disk)等の可搬型メディアによって構成されてもよい。メインメモリ19は、処理回路18において用いられる各種処理プログラム(アプリケーションプログラムの他、OS(operating system)等も含まれる)や、プログラムの実行に必要なデータを記憶する。また、OSに、操作者に対するディスプレイ40への情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力インターフェース30によって行うことができるGUI(graphical user interface)を含めることもできる。なお、メインメモリ19は、記憶部の一例である。 The main memory 19 is composed of a semiconductor memory device such as a RAM (random access memory), a flash memory, a hard disk, an optical disk, or the like. The main memory 19 may be composed of portable media such as USB (universal serial bus) memory and DVD (digital video disk). The main memory 19 stores various processing programs (including application programs, an OS (operating system), etc.) used in the processing circuit 18, and data necessary for executing the programs. In addition, the OS can include a GUI (graphical user interface) that makes extensive use of graphics to display information on the display 40 for the operator and allows basic operations to be performed through the input interface 30 . Note that the main memory 19 is an example of a storage unit.

超音波プローブ20は、前面部に複数個の微小な振動子(圧電素子)を備え、スキャン対象を含む領域、例えば管腔体を含む領域に対して超音波の送受波を行う。各振動子は電気音響変換素子であり、送信時には電気パルスを超音波パルスに変換し、また、受信時には反射波を電気信号(受信信号)に変換する機能を有する。超音波プローブ20は小型、軽量に構成されており、ケーブル(又は無線通信)を介して超音波診断装置10に接続される。 The ultrasonic probe 20 has a plurality of minute transducers (piezoelectric elements) on its front surface, and transmits and receives ultrasonic waves to and from a region including a scan target, for example, a region including a lumen. Each transducer is an electroacoustic transducer, and has a function of converting an electric pulse into an ultrasonic pulse during transmission and converting a reflected wave into an electric signal (receiving signal) during reception. The ultrasonic probe 20 is configured to be compact and lightweight, and is connected to the ultrasonic diagnostic apparatus 10 via a cable (or wireless communication).

超音波プローブ20は、スキャン方式の違いにより、リニア型、コンベックス型、及びセクタ型等の種類に分けられる。また、超音波プローブ20は、アレイ配列次元の違いにより、アジマス方向に1次元(1D)的に複数個の振動子が配列された1Dアレイプローブと、アジマス方向かつエレベーション方向に2次元(2D)的に複数個の振動子が配列された2Dアレイプローブとの種類に分けられる。なお、1Dアレイプローブは、エレベーション方向に少数の振動子が配列されたプローブを含む。 The ultrasonic probe 20 is classified into a linear type, a convex type, a sector type, and the like depending on the scanning method. In addition, the ultrasonic probe 20 has a 1D array probe in which a plurality of transducers are arranged one-dimensionally (1D) in the azimuth direction, and a two-dimensional (2D) array probe in the azimuth and elevation directions. ) can be classified into a 2D array probe in which a plurality of transducers are arranged. Note that the 1D array probe includes a probe in which a small number of transducers are arranged in the elevation direction.

ここで、3Dスキャン、つまり、ボリュームスキャンが実行される場合、超音波プローブ20として、リニア型、コンベックス型、及びセクタ型等のスキャン方式を備えた2Dアレイプローブが利用される。又は、ボリュームスキャンが実行される場合、超音波プローブ20として、リニア型、コンベックス型、及びセクタ型等のスキャン方式を備え、エレベーション方向に機械的に揺動する機構を備えた1Dプローブが利用される。後者のプローブは、メカ4Dプローブとも呼ばれる。 Here, when a 3D scan, that is, a volume scan is performed, a 2D array probe having scanning methods such as a linear type, a convex type, and a sector type is used as the ultrasonic probe 20 . Alternatively, when volume scanning is performed, a 1D probe having a linear, convex, sector, or other scanning method and a mechanism for mechanically swinging in the elevation direction is used as the ultrasonic probe 20. be done. The latter probes are also called mecha 4D probes.

入力インターフェース30は、操作者によって操作が可能な入力デバイスと、入力デバイスからの信号を入力する入力回路とを含む。入力デバイスは、トラックボール、スイッチ、マウス、キーボード、操作面に触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力デバイス、及び音声入力デバイス等によって実現される。操作者により入力デバイスが操作されると、入力回路はその操作に応じた信号を生成して処理回路18に出力する。 The input interface 30 includes an input device operable by an operator and an input circuit for inputting signals from the input device. Input devices include trackballs, switches, mice, keyboards, touch pads that perform input operations by touching the operation surface, touch screens that integrate display screens and touch pads, non-contact input devices using optical sensors, and a voice input device or the like. When the operator operates the input device, the input circuit generates a signal according to the operation and outputs it to the processing circuit 18 .

また、入力インターフェース30は、後述する受信フィルタの周波数特性を調整するための調整スイッチを更に含むことができる。なお、入力インターフェース30は、入力部の一例である。 Also, the input interface 30 can further include an adjustment switch for adjusting the frequency characteristics of the reception filter, which will be described later. Note that the input interface 30 is an example of an input unit.

ディスプレイ40は、例えば液晶ディスプレイやOLED(Organic Light Emitting Diode)ディスプレイ等の一般的な表示出力装置により構成される。ディスプレイ40は、処理回路18の制御に従って各種情報を表示する。なお、ディスプレイ40は、表示部の一例である。 The display 40 is configured by a general display output device such as a liquid crystal display or an OLED (Organic Light Emitting Diode) display. The display 40 displays various information under the control of the processing circuit 18 . Note that the display 40 is an example of a display unit.

また、図1は、超音波診断装置10の外部機器である医用画像管理装置60及び医用画像処理装置70を示す。医用画像管理装置60は、例えば、DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)サーバであり、ネットワークNを介してデータ送受信可能に超音波診断装置10等の機器に接続される。医用画像管理装置60は、超音波診断装置10によって生成された超音波画像等の医用画像をDICOMファイルとして管理する。 1 also shows a medical image management apparatus 60 and a medical image processing apparatus 70, which are external devices of the ultrasonic diagnostic apparatus 10. As shown in FIG. The medical image management apparatus 60 is, for example, a DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) server, and is connected to equipment such as the ultrasonic diagnostic apparatus 10 via the network N so as to be able to transmit and receive data. The medical image management apparatus 60 manages medical images such as ultrasonic images generated by the ultrasonic diagnostic apparatus 10 as DICOM files.

医用画像処理装置70は、ネットワークNを介してデータ送受信可能に超音波診断装置10や医用画像管理装置60等の機器に接続される。医用画像処理装置70としては、例えば、超音波診断装置10によって生成された超音波画像に対して各種画像処理を施すワークステーションや、タブレット端末等の携帯型情報処理端末等が挙げられる。なお、医用画像処理装置70はオフラインの装置であって、超音波診断装置10によって生成された超音波画像を可搬型の記憶媒体を介して読み出し可能な装置であってもよい。 The medical image processing apparatus 70 is connected to devices such as the ultrasonic diagnostic apparatus 10 and the medical image management apparatus 60 via the network N so as to be able to transmit and receive data. Examples of the medical image processing apparatus 70 include a workstation that performs various types of image processing on an ultrasonic image generated by the ultrasonic diagnostic apparatus 10, a portable information processing terminal such as a tablet terminal, and the like. Note that the medical image processing apparatus 70 may be an off-line apparatus, and may be an apparatus capable of reading an ultrasonic image generated by the ultrasonic diagnostic apparatus 10 via a portable storage medium.

続いて、送受信回路11に設けられる受信回路の構成及び機能の概念について、図2を用いて説明する。 Next, the concept of the configuration and function of the receiving circuit provided in the transmitting/receiving circuit 11 will be described with reference to FIG.

図2は、送受信回路11に設けられる受信回路の構成を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a receiving circuit provided in the transmitting/receiving circuit 11. As shown in FIG.

図2は、送受信回路11に設けられる受信回路111を示す。受信回路111は、アンプ51と、A/D(Analog to Digital)変換回路52と、直交検波回路53と、遅延制御回路54と、加算回路55と、フィルタ処理回路56と、主成分分析回路57と、信号加工回路58と、調整量算出回路59とを備える。 FIG. 2 shows a receiving circuit 111 provided in the transmitting/receiving circuit 11. As shown in FIG. The receiving circuit 111 includes an amplifier 51, an A/D (Analog to Digital) conversion circuit 52, a quadrature detection circuit 53, a delay control circuit 54, an addition circuit 55, a filter processing circuit 56, and a principal component analysis circuit 57. , a signal processing circuit 58 , and an adjustment amount calculation circuit 59 .

アンプ51は、処理回路18による制御の下、超音波プローブ20からの受信信号をチャンネル毎に増幅してゲイン補正処理を行う機能を有する。アンプ51は、ゲインを制御することで、超音波画像の画質を良化することができる。 The amplifier 51 has a function of amplifying the signal received from the ultrasonic probe 20 for each channel and performing gain correction processing under the control of the processing circuit 18 . The amplifier 51 can improve the image quality of the ultrasonic image by controlling the gain.

A/D変換回路52は、処理回路18による制御の下、アンプ51の出力である、ゲイン補正された受信信号をチャンネル毎にA/D変換する機能を有する。 The A/D conversion circuit 52 has a function of A/D converting the gain-corrected reception signal output from the amplifier 51 for each channel under the control of the processing circuit 18 .

直交検波回路53は、受信信号であるRF信号を直交検波してI信号及びQ信号からなるIQ信号にチャンネル毎に変換する機能を有する。 The quadrature detection circuit 53 has a function of quadrature-detecting an RF signal, which is a received signal, and converting it into an IQ signal composed of an I signal and a Q signal for each channel.

遅延制御回路54は、処理回路18による制御の下、A/D変換回路52の出力であるIQ信号に受信指向性を決定に必要な遅延時間をチャンネル毎に与える機能を有する。遅延制御回路54は、IQ信号に与える受信遅延カーブを制御することで、超音波画像の画質を良化することができる。 The delay control circuit 54, under the control of the processing circuit 18, has a function of giving the IQ signal, which is the output of the A/D conversion circuit 52, a delay time necessary for determining the reception directivity for each channel. The delay control circuit 54 can improve the image quality of the ultrasonic image by controlling the reception delay curve given to the IQ signal.

加算回路55は、遅延制御回路54の出力であるIQ信号に、チャンネル毎に位相回転及び重み付け制御(アポダイゼーション)を行い、得られたIQ信号の加算処理を行ってIQ信号のビームデータを生成する機能を有する。加算回路55の加算処理により、受信信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。 The adder circuit 55 performs phase rotation and weighting control (apodization) for each channel on the IQ signal output from the delay control circuit 54, performs addition processing of the obtained IQ signals, and generates beam data of the IQ signals. have a function. The addition processing of the adder circuit 55 emphasizes the reflection component from the direction corresponding to the reception directivity of the received signal.

フィルタ処理回路56は、処理回路18による制御の下、加算回路55の出力であるIQ信号に、任意の複素受信フィルタを適用する機能と、複素受信フィルタが適用された後のIQ信号をBモード処理回路12や、ドプラ処理回路13に出力する機能とを有する。なお、フィルタ処理回路56は、フィルタ処理部の一例である。 Under the control of the processing circuit 18, the filter processing circuit 56 has a function of applying an arbitrary complex receive filter to the IQ signal output from the adder circuit 55, and converts the IQ signal to which the complex receive filter has been applied into a B-mode signal. It also has a function of outputting to the processing circuit 12 and the Doppler processing circuit 13 . Note that the filter processing circuit 56 is an example of a filter processing unit.

主成分分析回路57は、処理回路18による制御の下、超音波の受信信号の主成分分析を行う機能を有する。主成分分析回路57は、超音波の受信信号の固有値展開又は特異値分解を行う。なお、主成分分析回路57は、主成分分析部の一例である。 The principal component analysis circuit 57 has a function of performing principal component analysis of the received ultrasonic signal under the control of the processing circuit 18 . The principal component analysis circuit 57 performs eigenvalue expansion or singular value decomposition of the ultrasonic reception signal. Note that the principal component analysis circuit 57 is an example of a principal component analysis section.

信号加工回路58は、処理回路18による制御の下、主成分分析回路57による主成分分析の結果を用いて受信信号から映像化成分を抽出する機能を有する。信号加工回路58は、主成分分析結果に基づいて、超音波画像から消したい組織(クラッタ)を特定して、その組織のドプラ周波数(固有次)に応じてフィルタ特性を変化させることができるので、受信信号に含まれる組織成分を抑圧し血流成分を抽出することができる。 The signal processing circuit 58 has a function of extracting imaging components from the received signal using the result of principal component analysis by the principal component analysis circuit 57 under the control of the processing circuit 18 . The signal processing circuit 58 can specify the tissue (clutter) to be removed from the ultrasonic image based on the result of the principal component analysis, and change the filter characteristics according to the Doppler frequency (proper order) of the tissue. , the tissue component contained in the received signal can be suppressed and the blood flow component can be extracted.

図3は、主成分分析を行う場合のクラッタアーチファクトを説明するための図である。具体的には、図3(A)は、映像化する固有次数が固定である場合、かつ、被検体に拍動がない場合の固有値分布の模式図を示す。映像化する固有次は、分布の左側の濃い部分である。図3(B)は、映像化する固有次数が固定である場合、かつ、被検体に拍動がある場合の固有値分布の模式図を示す。映像化する固有次は、分布の左側の濃い部分である。図3(C)は、図3(A)の場合であって、フィルタ処理後の画像の一例を示す図である。図3(D)は、図3(B)の場合であって、フィルタ処理後の画像の一例を示す図である。 FIG. 3 is a diagram for explaining clutter artifacts when principal component analysis is performed. Specifically, FIG. 3A shows a schematic diagram of the eigenvalue distribution when the eigenorder to be visualized is fixed and the subject does not pulsate. The eigen order to visualize is the left dark part of the distribution. FIG. 3B shows a schematic diagram of the eigenvalue distribution when the eigenorder to be visualized is fixed and the subject has pulsation. The eigen order to visualize is the left dark part of the distribution. FIG. 3(C) is a diagram showing an example of an image after filtering in the case of FIG. 3(A). FIG. 3(D) is a diagram showing an example of an image after filtering in the case of FIG. 3(B).

図3(B)に示すように固有次数が固定、かつ、被検体に拍動あり場合、図3(D)に示すように、血管以外の組織(クラッタ源)が大きく動くフレームで、クラッタアーチファクトが発生する(例えば、白色の太線内)。これはクラッタ源の変位量と受信信号の振幅的・位相的変動量に相関があることに由来し、クラッタ源の動きが小さいフレームでアーチファクトが発生しないよう映像化する固有次を調整し固定すると、クラッタ源が大きく動くフレームではアーチファクトが発生し得る。このようなアーチファクトを抑制するために、映像化する固有次を適応的に変更することが有効となる。 As shown in FIG. 3B, when the eigenorder is fixed and the object has pulsation, as shown in FIG. occurs (e.g. in the thick white line). This is derived from the fact that there is a correlation between the amount of displacement of the clutter source and the amount of amplitude and phase fluctuations in the received signal. , artifacts can occur in frames where the clutter source moves a lot. In order to suppress such artifacts, it is effective to adaptively change the eigen-order to be visualized.

図4は、主成分分析を行う場合のクラッタアーチファクトを説明するための図である。具体的には、図4(A)は、映像化する固有次数が変動する場合、かつ、被検体に拍動がない場合の固有値分布の模式図を示す。映像化する固有次は、分布の左側の濃い部分である。図4(B)は、映像化する固有次数が変動する場合、かつ、被検体に拍動がある場合の固有値分布の模式図を示す。映像化する固有次は、分布の左側の濃い部分である。図4(C)は、図4(A)の場合であって、フィルタ処理後の画像の一例を示す図である。図4(D)は、図4(B)の場合であって、フィルタ処理後の画像の一例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining clutter artifacts when principal component analysis is performed. Specifically, FIG. 4A shows a schematic diagram of the eigenvalue distribution when the eigenorder to be visualized varies and the subject does not pulsate. The eigen order to visualize is the left dark part of the distribution. FIG. 4B shows a schematic diagram of the eigenvalue distribution when the eigenorder to be visualized varies and when the subject has a pulsation. The eigen order to visualize is the left dark part of the distribution. FIG. 4(C) is a diagram showing an example of an image after filtering in the case of FIG. 4(A). FIG. 4(D) is a diagram showing an example of an image after filtering in the case of FIG. 4(B).

図4(A)に示すように固有次数が変動値、かつ、被検体に拍動がない場合、図4(C)に示すように、図3(C)と比較して、画像にあまり変化は見られない。 As shown in FIG. 4(A), when the eigen order is a variable value and the subject does not pulsate, the image changes less as shown in FIG. 4(C) compared to FIG. 3(C). is not seen.

一方で、図4(B)に示すように固有次数が変動値、かつ、被検体に拍動あり場合、図4(D)に示すように、図3(D)と比較して、クラッタアーチファクトが抑制される(例えば、白色の太線内)。しかし、例え映像化する固有次数を適応的に変動させたとしても、拍動の影響を抑えきれない。これは、血流信号と拍動性クラッタ信号が同一の固有次に存在していることに起因する。例えば、抑圧したいクラッタがエイリアシングすると、どの固有次を映像化してもクラッタが発生する。また、固有値分解に用いる信号の統計的情報量が不十分である場合においても、血流信号と拍動性クラッタ信号を固有次において精確に分離できず、同一の固有次に存在させてしまう。このようなアーチファクトはリアルタイムな観察の上では拍動とともに明滅(フラッシュ)し、血流信号の視認性を低下させるため、実用上の重大な課題と言える。 On the other hand, as shown in FIG. 4(B), when the characteristic order is a variable value and the subject has pulsation, as shown in FIG. 4(D), compared with FIG. 3(D), clutter artifact is suppressed (e.g. within the thick white line). However, even if the eigen-order to be visualized is adaptively varied, the influence of pulsation cannot be suppressed. This is because the blood flow signal and the pulsatile clutter signal exist in the same proper order. For example, if clutter to be suppressed is aliased, clutter will occur no matter which eigenorder is visualized. Moreover, even when the amount of statistical information of the signal used for eigenvalue decomposition is insufficient, the blood flow signal and the pulsatile clutter signal cannot be accurately separated in the eigen order, and they are made to exist in the same eigen order. Such artifacts flicker (flash) along with the pulsation in real-time observation, and reduce the visibility of the blood flow signal, which can be said to be a serious practical problem.

図5は、主成分分析を行う場合のクラッタアーチファクトを説明するための図である。具体的には、図5(A)は、映像化する固有次数が変動する場合、かつ、被検体に拍動がない場合であって、フィルタ処理後の画像の一例を示す図である。図5(B)は、映像化する固有次数が変動する場合、かつ、被検体に拍動がある場合であって、フィルタ処理後の画像の一例を示す図である。 FIG. 5 is a diagram for explaining clutter artifacts when principal component analysis is performed. Specifically, FIG. 5A is a diagram showing an example of an image after filtering when the eigenorder to be visualized varies and the subject does not pulsate. FIG. 5B is a diagram showing an example of an image after filtering when the eigenorder to be visualized varies and when the subject has pulsations.

図5(A)に示すように、映像化する固有次数を適切に変動させると、拍動の影響による明滅の領域はほとんど存在しない。一方で、図5(B)に示すように、例え映像化する固有次数を適切に変動させたとしても、拍動の影響による明滅の領域が存在する(例えば、白色の太線内)。 As shown in FIG. 5(A), when the eigen-order to be visualized is appropriately varied, there is almost no flickering area due to the influence of pulsation. On the other hand, as shown in FIG. 5B, even if the eigen-order to be visualized is appropriately varied, there is a blinking area due to the influence of pulsation (for example, inside the thick white line).

そこで、図2に示すように、送受信回路11に設けられる受信回路111は、調整量算出回路59を有する。これにより、超音波診断装置10は、クラッタアーチファクトを抑制するように、映像化信号強度を適応的に決定する。 Therefore, as shown in FIG. 2, the receiving circuit 111 provided in the transmitting/receiving circuit 11 has an adjustment amount calculation circuit 59 . Accordingly, the ultrasonic diagnostic apparatus 10 adaptively determines the imaging signal strength so as to suppress clutter artifacts.

調整量算出回路59は、処理回路18による制御の下、主成分分析回路57による主成分分析で得られた情報に基づいて、映像化する信号の信号強度の調整量を算出する機能を有する。調整量算出回路59は、信号強度の調整量を表示制御回路16に出力する。なお、調整量算出回路59は、調整量算出部の一例である。 The adjustment amount calculation circuit 59 has a function of calculating the adjustment amount of the signal intensity of the signal to be visualized based on the information obtained by the principal component analysis by the principal component analysis circuit 57 under the control of the processing circuit 18 . The adjustment amount calculation circuit 59 outputs the signal intensity adjustment amount to the display control circuit 16 . Note that the adjustment amount calculation circuit 59 is an example of an adjustment amount calculation unit.

続いて、超音波診断装置10の動作について説明する。 Next, operations of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 will be described.

図6は、超音波診断装置10の動作をフローチャートとして示す図である。図6において、「ST」に数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。 FIG. 6 is a diagram showing the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 as a flowchart. In FIG. 6, numerals attached to "ST" indicate respective steps of the flow chart.

超音波診断装置10の処理回路18は、送受信回路11等を制御して、超音波プローブ20を用いた超音波スキャンを開始させる(ステップST1)。 The processing circuit 18 of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 controls the transmitting/receiving circuit 11 and the like to start ultrasonic scanning using the ultrasonic probe 20 (step ST1).

主成分分析回路57は、加算回路55の出力である1フレーム分のIQ信号を取得する(ステップST2)。主成分分析回路57は、ステップST2によって取得されたIQ信号の固有値展開を行う(ステップST3)。なお、主成分分析として、固有値展開、特異値分解のいずれを行ってもよい。 The principal component analysis circuit 57 acquires the IQ signal for one frame, which is the output of the addition circuit 55 (step ST2). The principal component analysis circuit 57 performs eigenvalue expansion of the IQ signal obtained in step ST2 (step ST3). Either eigenvalue expansion or singular value decomposition may be performed as principal component analysis.

信号加工回路58は、ステップST3によって得られた各固有次の寄与率を算出する(ステップST4)。信号加工回路58は、ステップST4によって算出された各固有次の寄与率に基づいて、各固有次までの積算寄与率を算出する(ステップST5)。信号加工回路58は、ステップST5によって固有次ごとに算出された積算寄与率と閾値とを比較して、閾値を初めて超える場合の固有次を求め、固有次数を決定する(ステップST6)。なお、閾値は、予め設定されているものとする。 The signal processing circuit 58 calculates the contribution rate of each unique order obtained in step ST3 (step ST4). The signal processing circuit 58 calculates the integrated contribution rate up to each proper order based on the contribution rate of each proper order calculated in step ST4 (step ST5). The signal processing circuit 58 compares the integrated contribution rate calculated for each unique order in step ST5 with the threshold, obtains the unique order when the threshold is exceeded for the first time, and determines the unique order (step ST6). Note that the threshold is set in advance.

フィルタ処理回路56は、ステップST6によって決定された固有次数に基づいてフィルタ処理を行い(ステップST7)、処理後の信号をBモード処理回路12又はドプラ処理回路13に出力する。一方、調整量算出回路59は、ステップST6によって決定された固有次数に基づいて信号強度の調整量(ゲイン)を算出し(ステップST8)、信号強度の調整量を表示制御回路16に出力する。例えば、調整量算出回路59は、次の式(1)を用いて信号強度の調整量を求める。
信号強度の調整量=基準値×映像化する固有次数/正規化値 …(1)
The filter processing circuit 56 performs filter processing based on the intrinsic order determined in step ST6 (step ST7), and outputs the processed signal to the B-mode processing circuit 12 or the Doppler processing circuit 13. FIG. On the other hand, the adjustment amount calculation circuit 59 calculates the signal strength adjustment amount (gain) based on the characteristic order determined in step ST6 (step ST8), and outputs the signal strength adjustment amount to the display control circuit 16. For example, the adjustment amount calculation circuit 59 obtains the signal strength adjustment amount using the following equation (1).
Adjustment amount of signal strength = reference value × intrinsic order to be visualized / normalized value (1)

表示制御回路16は、調整量算出回路59によって算出された信号強度の調整量に従って信号強度を調整した上で、超音波画像をディスプレイ40に表示させる(ステップST9)。 The display control circuit 16 adjusts the signal intensity according to the signal intensity adjustment amount calculated by the adjustment amount calculation circuit 59, and then causes the display 40 to display the ultrasonic image (step ST9).

図7は、主成分分析を行い、信号強度を調整する場合のクラッタアーチファクトを説明するための図である。図7(A)は、図5(A)に対して信号強度の調整を行った場合の画像の一例を示す図である。図7(B)は、図5(B)に対して信号強度の調整を行った場合の画像の一例を示す図である。 FIG. 7 is a diagram for explaining clutter artifacts when principal component analysis is performed and signal strength is adjusted. FIG. 7A is a diagram showing an example of an image when the signal intensity is adjusted with respect to FIG. 5A. FIG. 7B is a diagram showing an example of an image when the signal intensity is adjusted with respect to FIG. 5B.

図7(A)に示すように、拍動がない被検体の場合には、図5(A)と比較しても画像にほぼ変化はない。一方で、図7(B)に示すように、拍動がある被検体の場合には、図5(B)と比較して画像の明度(明るさ)が抑えられ、明滅の領域を大幅に抑制することができる(例えば、白色の太線内)。 As shown in FIG. 7(A), in the case of a subject with no pulsation, there is almost no change in the image compared with FIG. 5(A). On the other hand, as shown in FIG. 7B, in the case of a subject with pulsation, the brightness (brightness) of the image is suppressed compared to FIG. can be suppressed (e.g. within the thick white line).

図6の説明に戻って、主成分分析回路57は、次のフレームの受信信号がないか否かを判断する(ステップST10)。ステップST10の判断にてYES、つまり、次のフレームの受信信号がないと判断される場合、超音波診断装置10は、動作を終了する。一方で、ステップST10の判断にてNO、つまり、次のフレームの受信信号があると判断される場合、主成分分析回路57は、加算回路55の出力である次の1フレーム分のIQ信号を取得する(ステップST2)。 Returning to the description of FIG. 6, the principal component analysis circuit 57 determines whether or not there is a received signal of the next frame (step ST10). If the determination in step ST10 is YES, that is, if it is determined that there is no received signal for the next frame, the ultrasonic diagnostic apparatus 10 ends its operation. On the other hand, if the determination in step ST10 is NO, that is, if it is determined that there is a received signal for the next frame, the principal component analysis circuit 57 converts the IQ signal for the next one frame, which is the output of the addition circuit 55, into acquire (step ST2).

なお、図6において、フレームごとに信号強度の調整量を求めるものとして説明したが、その場合に限定されるものではない。例えば、最初のフレームについてのみ信号強度の調整量を求め、以降のフレームの全てについて当該調整量を用いるものとしてもよいし、一定間隔のフレームについてのみ信号強度の調整量を求め、最近のフレームで求められた調整を用いるものとしてもよい。 Note that FIG. 6 has been described assuming that the amount of signal strength adjustment is obtained for each frame, but the present invention is not limited to this case. For example, the signal strength adjustment amount may be obtained only for the first frame, and the adjustment amount may be used for all subsequent frames, or the signal strength adjustment amount may be obtained only for frames at regular intervals and the most recent frame may be used. The requested adjustment may be used.

超音波診断装置10によると、拍動がある被検体の場合であっても適切に信号強度の調整を行うことで、拍動性のクラッタアーチファクトが視覚的に低減された超音波画像を提供することができる。これにより、医者等の操作者による超音波画像上の血流の視認性が向上する。 According to the ultrasonic diagnostic apparatus 10, even in the case of a subject with pulsation, by appropriately adjusting the signal intensity, an ultrasonic image in which pulsatile clutter artifacts are visually reduced is provided. be able to. This improves the visibility of blood flow on an ultrasound image for an operator such as a doctor.

2.第1変形例
信号強度の調整量の算出方法は、前述したものに限定されるものではない。拍動の影響が大きい領域からの信号は時間方向の位相ばらつきが大きい、かつ、受信信号はクラッタ成分が支配的と仮定し、当該領域の信号強度の調整量を算出するものであってもよい。
2. First Modification The method of calculating the signal intensity adjustment amount is not limited to the one described above. It is also possible to calculate the adjustment amount of the signal strength of the region by assuming that the signal from the region greatly affected by the pulsation has a large phase variation in the time direction and that the clutter component is dominant in the received signal. .

図8は、超音波診断装置10の第1変形例の動作をフローチャートとして示す図である。図8において、「ST」に数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。 FIG. 8 is a diagram showing the operation of the first modification of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 as a flowchart. In FIG. 8, numerals attached to "ST" indicate respective steps of the flow chart.

なお、図8において、図6と同一ステップには同一符号を付して説明を省略する。 8, the same steps as those in FIG. 6 are given the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

調整量算出回路59は、時間方向の複素コヒーレンシーを算出し、当該複素コヒーレンシーに基づいて信号強度の調整量を算出し(ステップST18)、信号強度の調整量を表示制御回路16に出力する。例えば、調整量算出回路59は、次の式(2)を用いて信号強度の調整量を求める。例えば、時間方向の複素コヒーレンシーが比較的大きい場合には血管壁等のクラッタ成分と仮定することができ、時間方向の複素コヒーレンシーが比較的小さい場合には、血流成分と仮定することができる。
信号強度の調整量=時間方向の複素相関関数振幅の逆数 …(2)
The adjustment amount calculation circuit 59 calculates the complex coherency in the time direction, calculates the adjustment amount of the signal intensity based on the complex coherency (step ST18), and outputs the adjustment amount of the signal intensity to the display control circuit 16. For example, the adjustment amount calculation circuit 59 obtains the signal strength adjustment amount using the following equation (2). For example, if the complex coherency in the time direction is relatively large, it can be assumed to be a clutter component such as a blood vessel wall, and if the complex coherency in the time direction is relatively small, it can be assumed to be a blood flow component.
Signal strength adjustment amount = reciprocal of complex correlation function amplitude in time direction (2)

図9は、主成分分析を行う場合のクラッタアーチファクトを説明するための図である。具体的には、図9(A)は、映像化する固有次数が変動する場合、かつ、被検体に拍動がない場合であって、フィルタ処理後の画像(信号強度の調整なし)の一例を示す図である。図9(B)は、映像化する固有次数が変動する場合、かつ、被検体に拍動がある場合であって、フィルタ処理後の画像(信号強度の調整なし)の一例を示す図である。図9(C)は、図9(A)に対して信号強度の調整を行った場合の画像の一例を示す図である。図9(D)は、図9(B)に対して信号強度の調整を行った場合の画像の一例を示す図である。 FIG. 9 is a diagram for explaining clutter artifacts when principal component analysis is performed. Specifically, FIG. 9A shows an example of an image after filtering (without signal intensity adjustment) when the eigenorder to be visualized varies and when the subject does not pulsate. It is a figure which shows. FIG. 9B is a diagram showing an example of an image after filtering (without signal intensity adjustment) when the eigenorder to be visualized varies and when the subject has pulsations. . FIG. 9(C) is a diagram showing an example of an image when the signal intensity is adjusted with respect to FIG. 9(A). FIG. 9(D) is a diagram showing an example of an image when the signal intensity is adjusted with respect to FIG. 9(B).

図9(C)に示すように、拍動がない被検体の場合には、図9(A)と比較しても画像にほぼ変化はない。一方で、図9(D)に示すように、拍動がある被検体の場合には、図9(B)と比較して画像の明度(明るさ)が抑えられ、明滅の領域を大幅に抑制することができる。 As shown in FIG. 9(C), in the case of a subject with no pulsation, there is almost no change in the image compared to FIG. 9(A). On the other hand, as shown in FIG. 9D, in the case of a subject with pulsation, the brightness (brightness) of the image is suppressed compared to FIG. can be suppressed.

超音波診断装置10の第1変形例によると、上述した効果と同等な効果が得られる。 According to the first modified example of the ultrasonic diagnostic apparatus 10, the same effects as those described above can be obtained.

3.第2変形例
信号強度の調整量の算出方法は、上述したものに限定されるものではない。拍動の影響が大きい心位相に対応するフレームであることを心電図信号、又は、心音図信号等の生体信号から判定し、映像化固有次の決定と信号強度を調整量の算出とを行ってもよい。
3. Second Modification The method of calculating the signal strength adjustment amount is not limited to the above-described method. It is determined from a biosignal such as an electrocardiogram signal or a phonocardiogram signal that the frame corresponds to a cardiac phase in which the influence of pulsation is large, and the following determination specific to imaging and calculation of an adjustment amount for the signal intensity are performed. good too.

図10は、超音波診断装置10の第2変形例の動作をフローチャートとして示す図である。図10において、「ST」に数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。 FIG. 10 is a diagram showing the operation of the second modification of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 as a flowchart. In FIG. 10, numerals attached to "ST" indicate respective steps of the flow chart.

なお、図10において、図6と同一ステップには同一符号を付して説明を省略する。 10, the same steps as those in FIG. 6 are given the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

調整量算出回路59は、心電図、心音図等の生体信号に基づいて、拍動の影響が大きい心位相に対応するフレームであるか否かを判断する(ステップST21)。ステップST21の判断にてYES、つまり、当該フレームが、拍動の影響が大きい心位相に対応するフレームであると判断される場合、ステップST8に進む。 The adjustment amount calculation circuit 59 determines whether or not the frame corresponds to a cardiac phase that is greatly affected by the pulsation, based on biomedical signals such as an electrocardiogram and a phonocardiogram (step ST21). If the determination in step ST21 is YES, that is, if the frame is a frame corresponding to a cardiac phase that is greatly affected by pulsation, the process proceeds to step ST8.

一方で、ステップST21の判断にてNO、つまり、当該フレームが、拍動の影響が大きい心位相に対応するフレームでないと判断される場合、表示制御回路16は、信号強度を調整せずに超音波画像をディスプレイ40に表示させ(ステップST22)、ステップST10に進む。 On the other hand, if the determination in step ST21 is NO, that is, if it is determined that the frame is not a frame corresponding to a cardiac phase that is greatly affected by the pulsation, the display control circuit 16 does not adjust the signal intensity, A sound wave image is displayed on the display 40 (step ST22), and the process proceeds to step ST10.

なお、超音波診断装置10の第2変形例の技術思想を、超音波診断装置10の第2変形例に適用することもできる。 Note that the technical idea of the second modification of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 can also be applied to the second modification of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 .

超音波診断装置10の第2変形例によると、上述した効果と同等な効果が得られると共に、明滅が発生しそうな超音波画像にだけ選択的に信号強度の調整を行うことができる。 According to the second modified example of the ultrasonic diagnostic apparatus 10, it is possible to obtain effects equivalent to those described above, and to selectively adjust the signal intensity only for ultrasonic images in which flickering is likely to occur.

4.第3変形例
前述した実施形態や変形例において信号強度の調整量が過大になると、熱雑音、量子化雑音といったノイズ成分が映像化される場合も有り得る。そこで、超音波診断装置10の第3変形例は、信号強度の調整によるノイズ成分(ホワイトノイズ)の映像化を防ぐものである。
4. Third Modification In the above-described embodiments and modifications, if the amount of signal strength adjustment becomes excessive, noise components such as thermal noise and quantization noise may be visualized. Therefore, the third modification of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 prevents the noise component (white noise) from being visualized by adjusting the signal intensity.

図11は、超音波診断装置10の第3変形例の動作をフローチャートとして示す図である。図11において、「ST」に数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。 FIG. 11 is a diagram showing the operation of the third modification of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 as a flowchart. In FIG. 11, numerals attached to "ST" indicate respective steps of the flow chart.

なお、図11において、図6と同一ステップには同一符号を付して説明を省略する。 11, the same steps as those in FIG. 6 are given the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

調整量算出回路59は、ステップST8によって算出された調整量が閾値以下であるか否かを判断する(ステップST31)。ステップST31の判断にてYES、つまり、調整量が閾値以下であると判断される場合、ステップST9に進む。 The adjustment amount calculation circuit 59 determines whether or not the adjustment amount calculated in step ST8 is equal to or less than the threshold (step ST31). If the determination in step ST31 is YES, that is, if it is determined that the adjustment amount is equal to or less than the threshold, the process proceeds to step ST9.

一方で、ステップST31の判断にてNO、つまり、調整量が閾値より大きいと判断される場合、表示制御回路16は、信号強度の調整量の閾値に従って信号強度を調整した上で、超音波画像をディスプレイ40に表示させ(ステップST32)、ステップST10に進む。 On the other hand, if the determination in step ST31 is NO, that is, if it is determined that the adjustment amount is greater than the threshold, the display control circuit 16 adjusts the signal intensity according to the threshold for the adjustment amount of the signal intensity, and then displays the ultrasonic image. is displayed on the display 40 (step ST32), and the process proceeds to step ST10.

なお、超音波診断装置10の第3変形例の技術思想を、超音波診断装置10の第2変形例又は第3変形例に適用することもできる。 Note that the technical idea of the third modification of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 can also be applied to the second and third modifications of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 .

超音波診断装置10の第3変形例によると、上述した効果と同等な効果が得られると共に、信号強度の過度な調整を抑止することができる。 According to the third modified example of the ultrasonic diagnostic apparatus 10, it is possible to obtain the same effects as those described above and prevent excessive adjustment of the signal strength.

5.第4変形例
前述した調整量算出によって血流の信号強度が増減する可能性がある。信号強度が増減が生体の作用によるものか、前述した調整量算出の作用によるものか分からず、操作者が混乱することも考えられる。そこで、超音波診断装置10の第4変形例は、ユーザビリティの向上のため、操作者に血流信号の強度を増減させている旨を報知するものである。
5. Fourth Modification There is a possibility that the blood flow signal intensity will increase or decrease due to the adjustment amount calculation described above. It is conceivable that the operator may be confused as to whether the increase or decrease in signal intensity is due to the action of the living body or the action of calculating the adjustment amount described above. Therefore, the fourth modification of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 notifies the operator that the strength of the blood flow signal is being increased or decreased in order to improve usability.

図12は、超音波診断装置10の第4変形例の動作をフローチャートとして示す図である。図12において、「ST」に数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。 FIG. 12 is a diagram showing the operation of the fourth modification of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 as a flowchart. In FIG. 12, numerals attached to "ST" indicate respective steps of the flow chart.

なお、図12において、図6と同一ステップには同一符号を付して説明を省略する。 12, the same steps as in FIG. 6 are assigned the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

調整量算出回路59は、ステップST8によって算出された調整量が閾値以下であるか否かを判断する(ステップST41)。ステップST41の判断にてYES、つまり、調整量が閾値以下であると判断される場合、ステップST9に進む。 The adjustment amount calculation circuit 59 determines whether or not the adjustment amount calculated in step ST8 is equal to or less than the threshold (step ST41). If the determination in step ST41 is YES, that is, if it is determined that the adjustment amount is equal to or less than the threshold, the process proceeds to step ST9.

一方で、ステップST41の判断にてNO、つまり、調整量が閾値より大きいと判断される場合、表示制御回路16は、信号強度が大きく変更されている旨の報知し(ステップST42)、ステップST9に進む。例えば、表示制御回路16は、ステップST42において、信号強度が大きく変更されている旨をディスプレイ40に表示させる。図13は、信号強度が大きく変更されている旨の表示例を示す図である。 On the other hand, if NO in step ST41, that is, if it is determined that the adjustment amount is greater than the threshold, the display control circuit 16 notifies that the signal intensity has been significantly changed (step ST42), and step ST9. proceed to For example, in step ST42, the display control circuit 16 causes the display 40 to display that the signal intensity has changed significantly. FIG. 13 is a diagram showing a display example indicating that the signal strength has been changed significantly.

なお、超音波診断装置10の第4変形例の技術思想を、超音波診断装置10の第2変形例~第4変形例に適用することもできる。 The technical idea of the fourth modification of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 can also be applied to the second to fourth modifications of the ultrasonic diagnostic apparatus 10. FIG.

超音波診断装置10の第4変形例によると、上述した効果と同等な効果が得られると共に、ユーザビリティを向上させることができる。 According to the fourth modification of the ultrasonic diagnostic apparatus 10, the same effects as those described above can be obtained, and usability can be improved.

6.解析装置
前述した信号強度の算出や適用は、超音波診断装置10以外の解析装置、例えば、医用画像処理装置によっても実施可能である。
6. Analysis Apparatus The calculation and application of the signal strength described above can also be performed by an analysis apparatus other than the ultrasonic diagnostic apparatus 10, for example, a medical image processing apparatus.

図14は、実施形態に係る医用画像処理装置の構成を示す概略図である。 FIG. 14 is a schematic diagram showing the configuration of the medical image processing apparatus according to the embodiment.

図14は、実施形態に係る医用画像処理装置70を示す。医用画像処理装置70は、医用画像管理装置(画像サーバ)や、ワークステーションや、読影端末等であり、ネットワークを介して接続された医用画像システム上に設けられる。なお、医用画像処理装置70は、オフラインの装置であってもよい。 FIG. 14 shows a medical image processing apparatus 70 according to an embodiment. The medical image processing apparatus 70 is a medical image management apparatus (image server), workstation, interpretation terminal, etc., and is provided on a medical image system connected via a network. Note that the medical image processing apparatus 70 may be an off-line apparatus.

医用画像処理装置70は、処理回路71と、メモリ72と、入力インターフェース73と、表示制御回路74と、ディスプレイ75と、ネットワークインターフェース76とを備える。処理回路71と、メモリ72と、入力インターフェース73と、表示制御回路74と、ディスプレイ75と、ネットワークインターフェース76とは、図1に示す処理回路18と、メインメモリ19と、入力インターフェース30と、表示制御回路16と、ディスプレイ40と、ネットワークインターフェース17とそれぞれ同等の構成を有するものであるので、説明を省略する。 The medical image processing apparatus 70 includes a processing circuit 71 , a memory 72 , an input interface 73 , a display control circuit 74 , a display 75 and a network interface 76 . The processing circuit 71, the memory 72, the input interface 73, the display control circuit 74, the display 75, and the network interface 76 are the processing circuit 18, the main memory 19, the input interface 30, and the display shown in FIG. Since the control circuit 16, the display 40, and the network interface 17 have the same configuration, their description is omitted.

続いて、医用画像処理装置70の機能について説明する。 Next, functions of the medical image processing apparatus 70 will be described.

図15は、医用画像処理装置70の機能を示すブロック図である。 FIG. 15 is a block diagram showing functions of the medical image processing apparatus 70. As shown in FIG.

処理回路71は、メモリ72に記憶されたプログラムを実行することで、取得機能711と、主成分分析機能712と、信号加工機能713と、調整量算出機能714とを実現する。なお、機能711~714の全部又は一部は、医用画像処理装置70のプログラムの実行により実現される場合に限定されるものではなく、医用画像処理装置70にASIC等の回路として備えられる場合であってもよい。 The processing circuit 71 implements an acquisition function 711 , a principal component analysis function 712 , a signal processing function 713 , and an adjustment amount calculation function 714 by executing programs stored in the memory 72 . Note that all or part of the functions 711 to 714 are not limited to being realized by executing the program of the medical image processing apparatus 70, but may be provided as a circuit such as an ASIC in the medical image processing apparatus 70. There may be.

取得機能711は、ネットワークインターフェース76を介して医用画像管理装置60又は超音波診断装置10から、超音波画像データと、加算回路55の出力である受信信号とを取得する機能を含む。なお、取得機能711は、画像取得部の一例である。 The acquisition function 711 includes a function of acquiring ultrasonic image data and a received signal output from the addition circuit 55 from the medical image management apparatus 60 or the ultrasonic diagnostic apparatus 10 via the network interface 76 . Note that the acquisition function 711 is an example of an image acquisition unit.

主成分分析機能712と、信号加工機能713と、調整量算出機能714とは、図2に示す主成分分析回路57と、信号加工回路58と、調整量算出回路59の機能とそれぞれ同等の機能を有するので、説明を省略する。なお、主成分分析機能712は、主成分分析部の一例であり、信号加工機能713は信号加工部の一例であり、調整量算出機能714は、調整量算出部の一例である。調整量算出機能714は、表示制御回路74を制御して、調整量算出機能714によって算出された信号強度の調整量に従って信号強度を調整した上で、取得機能711によって取得された超音波画像をディスプレイ75に表示させる。 The principal component analysis function 712, the signal processing function 713, and the adjustment amount calculation function 714 are functions equivalent to the functions of the principal component analysis circuit 57, the signal processing circuit 58, and the adjustment amount calculation circuit 59 shown in FIG. , so the description is omitted. The principal component analysis function 712 is an example of a principal component analysis section, the signal processing function 713 is an example of a signal processing section, and the adjustment amount calculation function 714 is an example of an adjustment amount calculation section. The adjustment amount calculation function 714 controls the display control circuit 74 to adjust the signal intensity according to the signal intensity adjustment amount calculated by the adjustment amount calculation function 714, and then displays the ultrasonic image acquired by the acquisition function 711. display on the display 75.

医用画像処理装置70等の解析装置によると、拍動がある被検体の場合であっても適切に信号強度の調整を行うことで、拍動性のクラッタアーチファクトが視覚的に低減された超音波画像を提供することができる。これにより、医者等の操作者による超音波画像上の血流の視認性が向上する。また、前述の変形例に示した効果と同等な効果もある。 According to the analysis device such as the medical image processing device 70, even in the case of a subject with pulsation, by appropriately adjusting the signal intensity, ultrasonic waves with visually reduced pulsatile clutter artifacts can be obtained. Images can be provided. This improves the visibility of blood flow on an ultrasound image for an operator such as a doctor. Moreover, there is also an effect equivalent to the effect shown in the above-mentioned modified example.

以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、血流の視認性の高い超音波画像を提供することができる。 According to at least one embodiment described above, it is possible to provide an ultrasound image with high visibility of blood flow.

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 It should be noted that although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are provided by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

10 超音波診断装置
11 送受信回路
16 表示制御回路
57 主成分分析回路
58 信号加工回路
59 調整量算出回路
70 解析装置(医用画像処理装置)
71 処理回路
711 取得機能
712 主成分分析機能
713 信号加工機能
714 調整量算出機能
10 Ultrasound diagnostic device 11 Transmission/reception circuit 16 Display control circuit 57 Principal component analysis circuit 58 Signal processing circuit 59 Adjustment amount calculation circuit 70 Analysis device (medical image processing device)
71 processing circuit 711 acquisition function 712 principal component analysis function 713 signal processing function 714 adjustment amount calculation function

Claims (9)

超音波の受信信号の主成分分析を行う主成分分析部と、
主成分分析の結果を用いて受信信号から映像化成分を抽出する信号加工部と、
主成分分析で得られた情報に基づいて、映像化する信号の信号強度の調整量を算出する調整量算出部と、
前記調整量により信号強度が調整された超音波画像を表示部に表示させる表示制御部と、
を備え
前記信号加工部は、
各固有次までの積算寄与率を算出し、
固有次ごとに算出された前記積算寄与率と閾値とを比較して前記閾値を初めて超える場合の固有次を求め、映像化する固有次数を決定し、
前記調整量算出部は、
映像化する前記固有次数に基づいて、前記調整量を算出する、
析装置。
a principal component analysis unit that performs principal component analysis of a received ultrasonic signal;
a signal processing unit that extracts imaging components from the received signal using the result of the principal component analysis;
an adjustment amount calculation unit that calculates an adjustment amount of the signal intensity of the signal to be visualized based on the information obtained by the principal component analysis;
a display control unit that causes a display unit to display an ultrasound image whose signal intensity has been adjusted by the adjustment amount;
with
The signal processing unit is
Calculate the integrated contribution rate up to each proper order,
Comparing the integrated contribution rate calculated for each unique order with a threshold to obtain the unique order when the threshold is exceeded for the first time, determining the unique order to be visualized,
The adjustment amount calculation unit
calculating the adjustment amount based on the natural order to be visualized;
analysis equipment.
超音波の受信信号の主成分分析を行う主成分分析部と、
主成分分析の結果を用いて受信信号から映像化成分を抽出する信号加工部と、
前記受信信号の時間方向のコヒーレンシーを算出し、前記コヒーレンシーに基づいて、映像化する信号の信号強度の調整量を算出する調整量算出部と
前記調整量により信号強度が調整された超音波画像を表示部に表示させる表示制御部と、
を備える解析装置。
a principal component analysis unit that performs principal component analysis of a received ultrasonic signal;
a signal processing unit that extracts imaging components from the received signal using the result of the principal component analysis;
an adjustment amount calculation unit that calculates the coherency of the received signal in the time direction and calculates an adjustment amount of the signal intensity of the signal to be visualized based on the coherency;
a display control unit that causes a display unit to display an ultrasound image whose signal intensity has been adjusted by the adjustment amount;
Analysis device comprising .
前記調整量算出部は、生体信号の情報に基づいて前記信号強度を調整するフレームを決定する、
請求項1又は2に記載の解析装置。
The adjustment amount calculation unit determines a frame for adjusting the signal strength based on biosignal information.
The analysis device according to claim 1 or 2 .
前記生体信号は、心電図信号、又は、心音図信号である、
請求項に記載の解析装置。
The biological signal is an electrocardiogram signal or a phonocardiogram signal,
The analysis device according to claim 3 .
前記表示制御部は、前記調整量が閾値以下の場合に、前記調整量により信号強度が調整された超音波画像を表示部に表示させると共に、前記調整量が閾値を超える場合に、前記閾値を適用した上で超音波画像を表示部に表示させる、
請求項1乃至のいずれか1項に記載の解析装置。
The display control unit causes the display unit to display an ultrasound image whose signal intensity is adjusted by the adjustment amount when the adjustment amount is equal to or less than the threshold, and when the adjustment amount exceeds the threshold, the threshold is set. After applying, the ultrasonic image is displayed on the display unit,
The analysis device according to any one of claims 1 to 4 .
前記表示制御部は、前記調整量が閾値を超える場合に、信号強度が大きく変更されている旨を報知する、
請求項1乃至のいずれか1項に記載の解析装置。
The display control unit notifies that the signal strength has changed significantly when the adjustment amount exceeds a threshold.
The analysis device according to any one of claims 1 to 5 .
前記調整量算出部は、一定間隔の画像フレームについてのみ信号強度の調整量を求め、The adjustment amount calculation unit obtains an adjustment amount of signal intensity only for image frames at regular intervals,
前記表示制御部は、前記調整量が求められた以降の画像フレームについて最近の画像フレームで求められた調整量を用いる、The display control unit uses the adjustment amount obtained in the latest image frame for image frames after the adjustment amount is obtained.
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の解析装置。The analysis device according to any one of claims 1 to 6.
超音波の受信信号の主成分分析を行う主成分分析部と、
主成分分析の結果を用いて受信信号から映像化成分を抽出する信号加工部と、
主成分分析で得られた情報に基づいて、映像化する信号の信号強度の調整量を算出する調整量算出部と、
前記調整量により信号強度が調整された超音波画像を表示部に表示させる表示制御部と、
を備え
前記信号加工部は、
各固有次までの積算寄与率を算出し、
固有次ごとに算出された前記積算寄与率と閾値とを比較して前記閾値を初めて超える場合の固有次を求め、映像化する固有次数を決定し、
前記調整量算出部は、
映像化する前記固有次数に基づいて、前記調整量を算出する、
音波診断装置。
a principal component analysis unit that performs principal component analysis of a received ultrasonic signal;
a signal processing unit that extracts imaging components from the received signal using the result of the principal component analysis;
an adjustment amount calculation unit that calculates an adjustment amount of the signal intensity of the signal to be visualized based on the information obtained by the principal component analysis;
a display control unit that causes a display unit to display an ultrasound image whose signal intensity has been adjusted by the adjustment amount;
with
The signal processing unit is
Calculate the integrated contribution rate up to each proper order,
Comparing the integrated contribution rate calculated for each unique order with a threshold to obtain the unique order when the threshold is exceeded for the first time, determining the unique order to be visualized,
The adjustment amount calculation unit
calculating the adjustment amount based on the natural order to be visualized;
Ultrasound diagnostic equipment.
超音波の受信信号の主成分分析を行う主成分分析部と、a principal component analysis unit that performs principal component analysis of a received ultrasonic signal;
主成分分析の結果を用いて受信信号から映像化成分を抽出する信号加工部と、a signal processor that extracts imaging components from received signals using the results of principal component analysis;
前記受信信号の時間方向のコヒーレンシーを算出し、前記コヒーレンシーに基づいて、映像化する信号の信号強度の調整量を算出する調整量算出部と、an adjustment amount calculation unit that calculates the coherency of the received signal in the time direction and calculates an adjustment amount of the signal strength of the signal to be visualized based on the coherency;
前記調整量により信号強度が調整された超音波画像を表示部に表示させる表示制御部と、a display control unit that causes a display unit to display an ultrasound image whose signal intensity has been adjusted by the adjustment amount;
を備える超音波診断装置。Ultrasound diagnostic device comprising.
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