JP6979854B2 - 超音波診断装置及びその制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、被検体に対して送信された超音波のエコー信号に基づいて、例えば血流などの被検体における動きに由来する信号を作成して、動き画像を表示する超音波診断装置及びその制御プログラムに関する。

血流などの被検体における動きの情報を示す動き画像としては、例えばカラードプラ画像やＢフロー画像などが挙げられる。これらカラードプラ画像やＢフロー画像においては、拍動、体動又は呼吸などの影響により、フラッシュアーチファクトと呼ばれるアーチファクトが発生することがある。また、操作者が体表において超音波プローブを静止させておくことができず、動かしてしまうことによっても、フラッシュアーチファクトが発生する。

フラッシュアーチファクトは、本来観察したい血流の他に、拍動、体動、呼吸及び超音波プローブの移動などの動きの情報が画像に表示される現象であり、血流の観察の妨げとなる。そこで、このようなフラッシュアーチファクトを除去する手法が、例えば特許文献１，２に開示されている。

特開平４−２５６７４０号公報 特開２０１２−１９９１７号公報

ところで、例えば大血管（頸動脈など）などが含まれる超音波のスキャン断面では、その血流信号も血管の拍動によるフラッシュの信号強度も共に高く、頸動脈からやや離れた甲状腺のスキャンでは、血流信号もフラッシュの信号強度もやや弱くなる。このように、除去したいフラッシュフレームの信号強度が、観測対象によって異なるものと考えられる。また、フラッシュアーチファクトが発生する原因は、上述のように種々の原因がある。例えば、拍動に起因するフラッシュアーチファクトは比較的短い時間生じ（フレーム数は小）、体動、呼吸及び超音波プローブの移動に起因するフラッシュアーチファクトは、拍動が原因で生じる場合よりも長い時間生じる（フレーム数は大）。従って、部位や発生原因に応じて適切にフラッシュアーチファクトを抑制し、良好な画質の画像を得ることが望ましい。

上述のような課題に基づき、本願発明者は、被検体の部位やフラッシュアーチファクトを発生させる原因に応じて適切な補正情報を設定して、フラッシュアーチファクトをより効果的に抑制することができる超音波診断装置を提供する。すなわち、上述の課題を解決するためになされた一の観点の発明は、制御デバイスと、表示デバイスとを備える超音波診断装置であって、前記制御デバイスは、被検体における動きに由来する信号を作成し、複数フレームの前記信号に基づいて、一フレームの前記動きの情報を作成する第一の作成機能と、前記動きの情報を示す動き画像のデータを作成する第二の作成機能と、前記動き画像のデータに基づいて、動き画像を前記表示デバイスに表示させる表示制御機能と、一フレームにおける前記信号の強度を代表する代表値を算出する代表値算出機能と、複数フレームにおける前記代表値の統計値を算出する統計値算出機能と、前記統計値に基づいて設定された閾値と前記代表値との比較結果に基づいて、前記信号の強度を補正する補正情報を作成する第三の作成機能と、前記補正情報を用いて前記信号に対して補正を行なって、補正済みの信号を作成する補正機能と、をプログラムによって実行するものであり、前記第一の作成機能は、前記複数フレームの前記補正済みの信号を用いて、前記動きの情報を作成する、超音波診断装置である。

また、他の観点の発明は、上記一の観点の発明において、前記第三の作成機能は、前記統計値に基づいて設定された閾値よりも前記代表値が大きい場合には第一の補正情報を作成し、前記閾値よりも前記代表値が小さい場合には前記第一の補正情報とは異なる第二の補正情報を作成するものであり、前記第一の補正情報及び前記第二の補正情報は、前記第一の補正情報を用いて得られる前記補正済みの信号の強度が、前記第二の補正情報を用いて得られる前記補正済みの信号の強度よりも小さくなるように作成される、超音波診断装置である。

上記一の観点の発明によれば、複数フレームにおける前記代表値の統計値が算出され、この統計値に基づいて設定された閾値と前記代表値とが比較されて前記補正情報が作成されるので、被検体の部位に応じて適切な補正情報が作成される。また、例えば拍動が生じている場合、前記信号の強度は大きくなるものの、比較的短い時間であるため前記統計値の変動はあまり生じず、前記閾値よりも前記代表値が大きくなることが多い。この場合、前記統計値に基づいて設定された閾値と前記代表値との比較結果に基づいて、前記信号の強度を補正する補正情報が作成されることにより、よりフラッシュアーチファクトが抑制された動き画像を表示することができる。一方、体動、呼吸及び超音波プローブの移動が生じている場合、より長い時間に亘って前記信号の強度が大きくなるため、前記統計値が上昇する。そのため、前記閾値よりも前記代表値が小さくなることが多い。従って、前記統計値に基づいて設定された閾値と前記代表値との比較結果に基づいて、前記信号の強度を補正する補正情報が作成されることにより、前記動き画像として組織画像に相当する画像を表示することができる。

また、他の観点の発明によれば、例えば拍動が生じている場合、前記信号の強度がより小さくなるように第一の補正情報が作成されるので、よりフラッシュアーチファクトが抑制された動き画像を表示することができる。一方、体動、呼吸及び超音波プローブの移動が生じている場合、前記信号の強度がより大きくなるように第二の補正情報が作成され、前記動き画像として組織画像に相当する画像を表示することができる。

本発明の実施の形態の一例である超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。 エコーデータ処理部を示す機能ブロック図である。 表示処理部を示す機能ブロック図である。 血流情報のデータの作成の概念を示す説明図である。 実施形態の超音波診断装置における補正情報の作成を示すフローチャートである。 代表値の統計値の算出の説明図である。 補正済データの作成を説明する図である。 代表値と、代表値の平均値に基づいて設定された閾値の時間変化の一例を示す図である。 代表値と、代表値の平均値に基づいて設定された閾値の時間変化の他例を示す図である。 ＦＩ＞Ｆｔｈであるフレームが連続する数に応じた第一の係数の設定関数の一例を示す図である。 図９に示す代表値が得られた場合における補正係数の変化を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。図１に示す超音波診断装置１は、超音波プローブ２、送受信ビームフォーマ３、エコーデータ処理部４、表示処理部５、表示デバイス６、操作デバイス７、制御デバイス８、記憶デバイス９を備える。前記超音波診断装置１は、コンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）としての構成を備えている。

超音波プローブ２は、本発明における超音波プローブの実施の形態の一例であり、被検体の生体組織に対して超音波を送信し、そのエコー信号を受信する。

送受信ビームフォーマ３は、制御デバイス８からの制御信号に基づいて、超音波プローブ２を駆動させて所定の送信パラメータ（ｐａｒａｍｅｔｅｒ）を有する超音波を送信させる。また、送受信ビームフォーマ３は、超音波のエコー信号について、整相加算処理等の信号処理を行なう。また、超音波ビームフォーマ３は、エコー信号に対して直交検波処理を行なってもよい。送受信ビームフォーマ３の一部は、制御デバイス８がプログラムを読み出して実行することにより、機能的に実現されてもよい。

エコーデータ処理部４は、図２に示すように、Ｂモード処理部４１、動き情報処理部４２、代表値算出部４３、統計値算出部４４、設定部４５、補正情報作成部４６及び補正部４７を有する。エコーデータ処理部４におけるＢモード処理部４１、動き情報処理部４２、代表値算出部４３、統計値算出部４４、設定部４５、補正情報作成部４６及び補正部４７による処理は、例えば制御デバイス８がプログラムを読み出して実行することにより機能的に実現される。

Ｂモード処理部４１は、送受信ビームフォーマ３から出力されたエコーデータに対し、対数圧縮処理、包絡線検波処理等のＢモード処理を行い、Ｂモードデータを作成する。Ｂモード処理部４１は、Ｂモードデータを表示処理部５へ出力する。

動き情報処理部４２は、送受信ビームフォーマ３から出力されたエコーデータに基づいて、前記被検体における動きに由来する信号を作成する。動きに由来する信号は、静止している生体組織や動きの遅い生体組織に由来する信号が抑制された信号である。例えば、動き情報処理部４２は、送受信ビームフォーマ３から出力されたエコーデータに対しカラードプラ処理を行なう。カラードプラ処理は、例えばＭＴＩ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｔａｒｇｅｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）フィルタ処理などを含む。動きに由来する信号は、ＭＴＩフィルタ処理後の信号である。

理想的には、ＭＴＩフィルタ処理によって動きに由来する信号を取り出す際に、クラッタ信号と血流信号が完全に分離できることが望ましいが、実際の生体においては心拍に応じた血管壁による急峻な動きによるクラッタ信号などは、より血流に近い速度成分を有する信号となっており、完全に抑制することは困難である。従って、動きに由来する信号は、血流に由来する信号の他、心拍に応じた血管周辺の生体組織の動きに由来する信号を含む。また、動きに由来する信号には、超音波プローブ２と被検体との間における相対的な動きに由来する信号を含み、例えば被検体が動くことや、超音波プローブ２が動くことによる超音波プローブ２と被検体との間における相対的な動きに由来する信号を含む。さらに、動きに由来する信号には、呼吸による生体組織の動きに由来する信号を含む。

また、動き情報処理部４２は、ＭＴＩ処理を行なって得られたデータに基づいて、血流の速度、血流の分散及び血流のパワー等を含む血流情報のデータを作成し、カラードプラデータとして表示処理部５へ出力する。動き情報処理部４２は、後述する閾値Ｆｔｈと代表値ＦＩとを比較して、血流情報のデータを作成する。詳細は後述する。動き情報処理部４２の機能は、本発明における第一の作成機能の実施の形態の一例である。また、血流情報は、本発明における動きの情報の実施の形態の一例である。

代表値算出部４３は、動き情報処理部４２で得られた一フレームにおける前記動きに由来する信号の強度を代表する代表値ＦＩを算出する。詳細は後述する。代表値算出部４３の機能は、本発明における代表値算出機能の実施の形態の一例である。

統計値算出部４４は、複数フレームにおける代表値ＦＩの統計値を算出する。詳細は後述する。統計値算出部４４の機能は、本発明における統計値算出機能の実施の形態の一例である。

設定部４５は、後述のように、前記統計値に基づいて閾値Ｆｔｈを設定する。

補正情報作成部４６は、閾値Ｆｔｈと代表値ＦＩとの比較結果に基づいて、前記被検体における動きに由来する信号の強度を補正する補正情報を作成する。補正情報作成部４６は、閾値Ｆｔｈと代表値ＦＩとの比較結果に応じて異なる補正情報を作成する。補正情報作成部４６は、フレームごとに前記補正情報を作成する。補正情報作成部４６の機能は、本発明における第三の作成機能の実施の形態の一例である。

補正部４７は、補正情報を用いて前記動きに由来する信号に対して補正を行なって、補正済の信号を作成する。補正部４７は、フレーム毎に補正済の信号を作成する。補正部４７の機能は、本発明における補正機能の実施の形態の一例である。

表示処理部５は、図３に示すように、画像データ作成部５１及び画像表示制御部５２を有する。表示処理部５における画像データ作成部５１及び画像表示制御部５２による処理は、例えば制御デバイス８がプログラムを読み出して実行することにより機能的に実現される。

画像データ作成部５１は、Ｂモードデータをスキャンコンバータ（ｓｃａｎ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）によって走査変換してＢモード画像データを作成する。また、画像データ作成部５１は、カラードプラデータをスキャンコンバータによって走査変換してカラードプラ画像データを作成する。画像データ作成部５１の機能は、本発明における第二の作成機能の実施の形態の一例である。また、カラードプラ画像データは、本発明における動き画像のデータの実施の形態の一例である。

画像表示制御部５２は、Ｂモード画像データ及びカラードプラ画像データに基づいて、Ｂモード画像にカラードプラ画像が重畳された画像を表示デバイス６に表示させる。画像表示制御部５２の機能は、本発明における表示制御機能の実施の形態の一例である。また、カラードプラ画像は、本発明における動き画像の実施の形態の一例である。

表示デバイス６は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどである。表示デバイス６は、本発明における表示デバイスの実施の形態の一例である。

操作デバイス７は、ユーザーからの指示や情報の入力を受け付けるデバイスである。操作デバイス７は、操作者からの指示や情報の入力を受け付けるボタン及びキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）などを含み、さらにトラックボール（ｔｒａｃｋｂａｌｌ）等のポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）などを含んで構成されている。

制御デバイス８は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサーである。この制御デバイス８は、記憶デバイス９に記憶されたプログラムを読み出し、超音波診断装置１の各部を制御する。制御デバイス８は、本発明における制御デバイスの実施の形態の一例である。

例えば、制御デバイス８は、記憶デバイス９に記憶されたプログラムを読み出し、読み出されたプログラムにより、送受信ビームフォーマ３、エコーデータ処理部４及び表示処理部５の機能を実行させる。制御デバイス８は、送受信ビームフォーマ３の機能のうちの全て、エコーデータ処理部４の機能のうちの全て及び表示処理部５の機能のうちの全ての機能をプログラムによって実行してもよいし、一部の機能のみをプログラムによって実行してもよい。制御デバイス８が一部の機能のみを実行する場合、残りの機能は回路等のハードウェアによって実行されてもよい。

なお、送受信ビームフォーマ３、エコーデータ処理部４及び表示処理部５の機能は、回路等のハードウェアによって実現されてもよい。

記憶デバイス９は、非一過性の記憶媒体及び一過性の記憶媒体を含む。非一過性の記憶媒体は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ：ハードディスクドライブ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性の記憶媒体である。非一過性の記憶媒体は、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）などの可搬性の記憶媒体を含んでいてもよい。

一過性の記憶媒体は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性の記憶媒体である。

制御デバイス８によって実行されるプログラムは、記憶デバイス９を構成するＨＤＤやＲＯＭなどの非一過性の記憶媒体に記憶されている。また、プログラムは、記憶デバイス９を構成するＣＤやＤＶＤなどの可搬性を有し非一過性の記憶媒体に記憶されていてもよい。

次に、本例の超音波診断装置１の作用について説明する。超音波の送受信を行なって得られたエコー信号に基づいて、Ｂモード処理部４１がＢモードデータを作成し、動き情報処理部４２がカラードプラデータを作成する。

カラードプラデータの作成について説明する。動き情報処理部４２は、送受信ビームフォーマ３から出力されたエコーデータに対し、ＭＴＩフィルタ処理を行なう。ＭＴＩフィルタ処理の対象となるエコーデータは、直交検波によって得られたＩ信号及びＱ信号である。

また、動き情報処理部４２は、ＭＴＩフィルタ処理を行なって得られたデータに基づいて血流情報のデータを作成する。図４に基づいて詳細に説明する。図４では、ＭＴＩフィルタ処理を行なって得られたデータは、第一のデータＤ１として概念的に図示されている。第一のデータＤ１は、動きに由来する信号の一例である。また、血流情報のデータは、第二のデータＤ２として概念的に図示されている。第一のデータＤ１及び第二のデータＤ２は、一フレーム分の画素に対応するデータからなる。動き情報処理部４２は、複数フレームの第一のデータＤ１に基づいて、例えば自己相関法により血流情報を算出し、一フレームの第二のデータＤ２（カラードプラデータ）を作成する。

ここで、一フレームの第一のデータＤ１は、カラードプラ画像を表示する領域における全ての音線について１回ずつ超音波の送受信を行なって得られたエコー信号に基づくデータである。また、一フレームの第二のデータＤ２に基づいて、一フレームのカラードプラ画像が表示される。従って、複数フレーム分の超音波の送受信を行なって得られたエコー信号に基づいて、一フレームのカラードプラ画像が表示される。第一のデータＤ１におけるフレームの概念は、カラードプラ画像の表示のフレームとは異なり、超音波の送受信のフレームである。

動き情報処理部４２は、複数フレームの第一のデータＤ１として、第一のデータＤ１を補正情報によって補正して得られる複数フレームの補正済データａＤ１を用いて、一フレームの第二のデータＤ２を作成する。補正済データａＤ１は、補正済の信号の一例である。

補正部４７は、最新のフレームの第一のデータＤ１が得られるたびに、この第一のデータＤ１に対して補正を行なって補正済データａＤ１を作成する。補正済データａＤ１の作成について説明する。先ず、補正情報作成部４６が、補正済データａＤ１を作成するための補正情報を作成する。補正情報の作成について、図５のフローチャートに基づいて説明する。先ず、ステップＳ１では、代表値算出部４３は、一フレームの第一のデータＤ１が得られると、そのフレームにおける第一のデータＤ１の信号強度を代表する代表値ＦＩを算出する。第一のデータＤ１の値は動きに由来するエコー信号の信号強度を示すので、例えば代表値算出部４３は、代表値ＦＩとして、カラードプラ画像の画素に対応する第一のデータＤ１の値の一フレームにおける平均値を算出する。画素に対応する第一のデータＤ１としては、例えばＩ信号とＱ信号とが得られるので、代表値算出部４３は、例えば前記平均値として、Ｉ信号とＱ信号の二乗和の平均値や、Ｉ信号とＱ信号の絶対値の和の平均値などを算出してもよい。

代表値算出部４３は、一フレームの第一のデータＤ１が得られるたびに、代表値ＦＩを算出する。算出された代表値ＦＩは、記憶デバイス９に記憶される。

次に、ステップＳ２では、統計値算出部４４は、複数フレームにおける代表値ＦＩの統計値を算出する。統計値算出部４４は、統計値として、例えば複数フレームにおける代表値ＦＩの平均値ＦＩａｖｅを算出する。統計値算出部４４は、図６に示すように、時刻ｔにおける最新のフレームから所要の数ｎの過去のフレームまでのフレームの各々の代表値ＦＩを用いて平均値ＦＩａｖｅを算出する。例えば、ｎは、第二のデータＤ２を作成するために用いる第一のデータＤ１のフレームの数（パケット数）より少なくても多くてもよく、また同じであってもよい。ｎは、デフォルトとして設定されていてもよいし、操作者が操作デバイス７において入力することによって設定されてもよい。統計値算出部４４は、一フレームの第一のデータＤ１が得られるたびに、平均値ＦＩａｖｅを算出してもよい。時刻ｔにおける最新のフレームは、本発明における最新のフレームの実施の形態の一例である。

ステップＳ２において平均値ＦＩａｖｅが得られると、ステップＳ３では、設定部４５は、平均値ＦＩａｖｅに基づいて閾値Ｆｔｈを設定する。具体的には、設定部４５は、下記（式１）に基づいてＦｔｈを設定する。
Ｆｔｈ＝ＳＦ×ＦＩａｖｅ ・・・（式１）
（式１）において、ＳＦはスケールファクタ（Ｓｃａｌｅ Ｆａｃｔｏｒ）であり、所望の定数である。ＳＦは、例えば１以上の任意の値である。スケールファクタＳＦ及び上述のｎにより、フラッシュアーチファクトの抑制効果が調節される。スケールファクタは、デフォルトとして設定されていてもよいし、操作者が操作デバイス７において入力することによって設定されてもよい。

ステップＳ３において閾値Ｆｔｈが得られると、ステップＳ４において、補正情報作成部４６は、時刻ｔにおける最新のフレームの代表値ＦＩと閾値Ｆｔｈとを比較する。代表値ＦＩが閾値Ｆｔｈより大きければ（ＦＩ＞Ｆｔｈ、ステップＳ４において「ＹＥＳ」）、ステップＳ５へ移行する。一方、代表値ＦＩが閾値Ｆｔｈ以下であれば（ＦＩ≦Ｆｔｈ、ステップＳ４において「ＮＯ」）、ステップＳ６へ移行する。

ちなみに、設定部４５は、新たなフレームの第一のデータＤ１が得られるたびに、閾値Ｆｔｈを設定してもよく、補正情報作成部４６は、その閾値Ｆｔｈと新たに得られたフレームの代表値ＦＩとを比較してもよい。

ステップＳ５では、補正情報作成部４６は、補正情報として第一の補正係数Ｃ１を算出する。例えば、補正情報作成部４６は、下記（式２）に基づいて第一の補正係数Ｃ１を算出する。
Ｃ１＝ｋ１／ＦＩ ・・・（式２）
ｋ１は、０より大きい所要の定数であり所望の画質のカラードプラ画像が得られる値に設定される第一の係数である。所望の画質とは、例えばフラッシュアーチファクトが抑制された画質である。例えば、第一の係数ｋ１は、０に近い値の第一の補正係数Ｃ１が得られる値に設定される。第一の係数ｋ１は、記憶デバイスに９に記憶されていてもよい。第一の係数ｋ１は、本発明における第一の係数の実施の形態の一例である。

また、（式２）において、ＦＩは、補正済データを作成しようとするフレーム、すなわち最新のフレームにおける第一のデータＤ１の信号強度を代表する代表値である。

ステップ６では、補正情報作成部４６は、補正情報として第二の補正係数Ｃ２を算出する。例えば、補正情報作成部４６は、下記（式３）に基づいて第二の補正係数Ｃ２を算出する。
Ｃ２＝ｋ２／ＦＩ ・・・（式３）
ｋ２は、０より大きい所要の定数であり所望の画質のカラードプラ画像が得られる値に設定される第二の係数である。所望の画質とは、例えば組織画像相当の情報を有する画質である。また、ｋ２＞ｋ１である。第二の係数ｋ２は、記憶デバイスに９に記憶されていてもよい。第二の係数ｋ２は、本発明における第二の係数の実施の形態の一例である。また、ＦＩは、（式２）と同じである。

補正情報作成部４６は、（式２）で得られた第二の補正係数Ｃ２が１を超える値になった場合、第二の補正係数Ｃ２を１に設定してもよい。

ｋ２＞ｋ１であるので、第一の補正係数Ｃ１と第二の補正係数Ｃ２は、互いに異なる値になる。具体的には、第一のデータＤ１の信号強度を代表する代表値ＦＩは１以上の値になるので（ＦＩ≧１）、Ｃ１＜Ｃ２となる。これにより、第一の補正係数Ｃ１を用いて得られる最新のフレームの補正済データａＤ１の信号強度が、第二の補正係数Ｃ２を用いて得られる最新のフレームの補正済データａＤ１の信号強度よりも小さくなるように、第一の補正係数Ｃ１及び第二の補正係数Ｃ２が作成されるようになっている。

第一の補正係数Ｃ１又は第二の補正係数Ｃ２が得られると、補正部４７は、図７に示すように、最新のフレームの第一のデータＤ１に対して第一の補正係数Ｃ１又は第二の補正係数Ｃ２を乗算して補正済データａＤ１を作成する。補正部４７は、第一のデータＤ１において、画素に対応するデータの各々に第一の補正係数Ｃ１又は第二の補正係数Ｃ２を乗算する。

なお、図７では、時間軸は省略されているものの、図６と同様に左から右に向かって時間が流れているものとする。従って、一番右の第一のデータＤ１が最新のフレームのデータである。

補正部４７は、ステップＳ４において代表値ＦＩが閾値Ｆｔｈよりも大きいと判定された場合、最新のフレームの第一のデータＤ１に対して第一の補正係数Ｃ１を乗算する。一方、補正部４７は、ステップＳ４において代表値ＦＩが閾値Ｆｔｈ以下と判定された場合、最新のフレームの第一のデータＤ１に対して第二の補正係数Ｃ２を乗算する。第一の補正係数Ｃ１又は第二の補正係数Ｃ２を乗算して得られた補正済データａＤ１は、記憶デバイス９に記憶される。

動き情報処理部４２は、最新のフレームについて得られた補正済データａＤ１と、最新のフレームから過去にさかのぼった複数フレームについて得られた補正済データａＤ１を用いて、一フレームの第二のデータＤ２を作成する。

第二のデータＤ２が得られると、この第二のデータＤ２に基づいて、画像データ作成部５１はカラードプラ画像データを作成する。また、画像表示制御部５２は、カラードプラ画像データ及びＢモード画像データに基づいて、Ｂモード画像にカラードプラ画像が重畳された画像を表示デバイス６に表示させる。

本例によれば、複数フレームの動きに由来する信号強度の代表値が考慮されて閾値が設定される。例えば、図８に示すように、最新フレームをフレームＭとし、フレームＭよりも過去のフレームをフレーム（Ｍ−１）、（Ｍ−２）、（Ｍ−３）、（Ｍ−４）とする。各々のフレームＭ、（Ｍ−１）、（Ｍ−２）、（Ｍ−３）、（Ｍ−４）の代表値を、代表値ＦＩ１、ＦＩ２、ＦＩ３、ＦＩ４、ＦＩ５とすると、フレームＭにおける閾値Ｆｔｈは、このフレームＭまでに得られた代表値ＦＩ１〜ＦＩ５を含む過去ｎフレームの代表値に基づいて算出される。また、フレーム（Ｍ−１）における閾値Ｆｔｈは、このフレーム（Ｍ−１）までに得られた代表値ＦＩ２〜ＦＩ５を含む過去ｎフレームの代表値に基づいて算出される。他のフレームについても同様である。これにより、各々のフレームにおいて、過去ｎフレームの代表値ＦＩが考慮された閾値Ｆｔｈが得られる。図８には、閾値Ｆｔｈの時間変化のグラフＧが示されている。

図８において、代表値ＦＩ１は、閾値Ｆｔｈよりも大きな値になっている。従って、ステップＳ５において第一の補正係数Ｃ１が算出される。これにより、フレームＭにおける補正済データａＤ１は小さな値となり、フレームＭにおけるカラードプラ画像は、フラッシュアーチファクトが除去された画像となる。

上述のように、閾値Ｆｔｈは、過去ｎフレームの代表値ＦＩに基づいて設定されるので、部位に応じて閾値Ｆｔｈを適切に設定することができる。例えば、甲状腺におけるカラードプラ画像を表示させた後に、甲状腺よりも超音波のエコー信号に基づいて得られる信号強度が強い頸動脈のカラードプラ画像を表示させる場合、甲状腺よりも頸動脈の方が、平均値ＦＩａｖｅが大きくなるので、閾値Ｆｔｈは、甲状腺よりも頸動脈の方が大きくなる。このように、本例によれば、部位に応じて、フラッシュフレームがより確実に抑制され、一方でフラッシュフレームではないフレームについては表示することができるように、閾値Ｆｔｈを設定することができる。

また、図８では、フレームＭのみにおいて、他のフレームよりも代表値ＦＩが大きくなり、代表値ＦＩが大きくなったフレームの連続数が少ない。例えば、動きに由来する信号に、拍動に由来する信号が含まれている場合、比較的短い期間においてのみ代表値ＦＩが大きくなる。従って、ステップＳ５において算出された第一の補正係数Ｃ１を用いて補正済データａＤ１が作成されることにより、拍動等の短時間に生じる動きに起因するフラッシュアーチファクトが除去されたカラードプラ画像を得ることができる。

一方、図９では、フレームＭのみならず、フレームＭ以降のフレーム（Ｍ＋１）、（Ｍ＋２）、（Ｍ＋３）、（Ｍ＋４）においても、他のフレームと比べて代表値ＦＩ６，ＦＩ７，ＦＩ８，ＦＩ９の値が大きくなっている。この場合、代表値ＦＩの値が大きいフレームが連続する数が増えたことにより、平均値ＦＩａｖｅが上昇する。この結果、代表値ＦＩ８及びＦＩ９が、閾値Ｆｔｈよりも小さくなる。従って、ステップＳ５において第二の補正係数Ｃ２が算出される。これにより、フレーム（Ｍ＋３）、（Ｍ＋４）における補正済データａＤ１は、第一の補正係数Ｃ１を用いる場合と比べて大きな値となる。

図９では、代表値ＦＩの値が大きいフレームが連続する数が比較的多い。ここで、動きに由来する信号に、被検体の動き、超音波プローブの動き及び呼吸などに起因する信号が含まれている場合、比較的長い期間にわたって代表値ＦＩが大きくなる。このように、比較的長い期間にわたって代表値ＦＩが大きい場合に、フラッシュアーチファクトの除去を目的として、例えば仮に代表値ＦＩが大きいフレームのデータを用いずにカラードプラデータを作成すると、カラードプラ画像が表示されない状態（ブラックアウト）となる。一方、仮にフラッシュアーチファクトの除去を行なわないと、アーチファクトが画像全体を覆って真っ白な画像が表示される。しかし、本例では、第一の補正係数Ｃ１よりも大きい第二の補正係数Ｃ２を用いることによって補正済データａＤ１が作成されるので、背景の組織画像相当の情報を有するカラードプラ画像を表示させることができる。

なお、図９では、代表値ＦＩが大きいフレームの数は、説明の便宜上及び紙面の都合上、５フレームのみであるが、もっと多くてもよい。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。図１０に示すように、第一の係数ｋ１は、ＦＩ＞Ｆｔｈであるフレームが連続する数に応じて設定されるようになっていてもよい。図１０において、横軸は、ＦＩ＞Ｆｔｈであるフレームが連続する数（連続フレーム数）であり、縦軸は、連続フレーム数に応じて定まる第一の係数ｋ１を示している。すなわち、図１０は、ＦＩ＞Ｆｔｈであるフレームが連続する数に応じた第一の係数ｋ１の設定関数ｆを示している。補正情報作成部４６は、設定関数ｆを用いて第一の係数ｋ１を設定する。

設定関数ｆは、連続フレーム数が多くなるにつれて、第一の係数ｋ１が大きくなり、連続フレーム数が所要の数以上になると、第一の係数ｋ１が一定の値になる関数である。このように、第一の係数ｋ１が、連続フレーム数に応じて連続的に変化することにより、カラードプラ画像のちらつきを抑制することができる。これについて、より詳細に図１１に基づいて説明する。図１１は、図９に示す代表値ＦＩ１〜ＦＩ９が得られた場合における補正係数Ｃ１の変化を示す。

図１１において、時間Ｔ１に達する前においては、図９におけるフレーム（Ｍ−４）、（Ｍ−３）、（Ｍ−２）、（Ｍ−１）に該当し、補正係数は第二の補正係数Ｃ２である。そして、時間Ｔ１は、フレームＭに該当し、補正係数は第一の補正係数Ｃ１となって、０に近い値になる。時間Ｔ１を過ぎ、時間Ｔ２までの間は、図９におけるフレーム（Ｍ＋１）、（Ｍ＋２）に該当し、補正係数は、時間の経過とともに徐々に大きくなる第一の補正係数Ｃ１である。そして、時間Ｔ２よりも後の部分は、フレーム（Ｍ＋３）、（Ｍ＋４）及び図９では示されていないが、フレーム（Ｍ＋４）以降のフレームに該当し、補正係数は第二の補正係数になる。

なお、図１１に示す時間Ｔ１からＴ２までの間やそれ以外の時間において、図９に示すフレームよりも多いフレームが存在していてもよい。

時間Ｔ１から時間Ｔ２では、上述の通り、補正係数は第一の補正係数Ｃ１であるが、時間の経過とともに連続フレーム数が大きくなるにつれて、第一の係数ｋ１が次第に大きくなる。このように、第一の係数ｋ１が、連続フレーム数に応じて連続的に変化することにより、第一の係数が一定である場合と比べて、補正係数が第一の補正係数Ｃ１と第二の補正係数Ｃ２との間で切り換わる時のカラードプラ画像のちらつきを抑制することができる。

以上、本発明を前記実施形態によって説明したが、本発明はその主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。例えば、代表値算出部４３によって算出される代表値ＦＩは、カラードプラ画像の画素に対応する第一のデータＤ１の値の一フレームにおける平均値に限られるものではない。例えば、代表値算出部４３は、代表値ＦＩとして、前記平均値の代わりに、カラードプラ画像の画素に対応する第一のデータＤ１の値の一フレームにおける和を算出してもよい。

また、統計値算出部４４が算出する統計値は、平均値ＦＩａｖｅに限られるものではない。例えば、統計値算出部４４は、代表値ＦＩの複数フレームにおける中央値を前記統計値として算出してもよい。この場合、設定部４５は、中央値に対して上述のＳＦを乗算してＦｔｈを設定する。

また、動き情報処理部４２は、カラードプラ処理の代わりにＢフロー処理を行なってＢフローデータを作成し、表示処理部５は、Ｂフローデータに基づいてＢフロー画像データを作成して、表示デバイス６にＢフロー画像を表示させてもよい。Ｂフロー画像は、本発明における動き画像の実施の形態の一例である。

１ 超音波診断装置
６ 表示デバイス
８ 制御デバイス
９ 記憶デバイス
４２ 動き情報処理部
４３ 代表値算出部
４４ 統計値算出部
４５ 設定部
４６ 補正情報作成部
４７ 補正部
５１ 画像データ作成部
５２ 画像表示制御部

Claims (14)

1. 制御デバイスと、表示デバイスとを備える超音波診断装置であって、
   前記制御デバイスは、
   被検体における動きに由来する信号を作成し、複数フレームの前記信号に基づいて、一フレームの前記動きの情報を作成する第一の作成機能と、
   前記動きの情報を示す動き画像のデータを作成する第二の作成機能と、
   前記動き画像のデータに基づいて、動き画像を前記表示デバイスに表示させる表示制御機能と、
   一フレームにおける前記信号の強度を代表する代表値を算出する代表値算出機能と、
   複数フレームにおける前記代表値の統計値を算出する統計値算出機能と、
   前記統計値に基づいて設定された閾値と前記代表値との比較結果に基づいて、前記信号の強度を補正する補正情報を作成する第三の作成機能と、
   前記補正情報を用いて前記信号に対して補正を行なって、補正済みの信号を作成する補正機能と、
   をプログラムによって実行するものであり、
   前記第一の作成機能は、前記複数フレームの前記補正済みの信号を用いて、前記動きの情報を作成する、超音波診断装置。
2. 前記第三の作成機能は、前記統計値に基づいて設定された閾値と前記代表値との比較結果に応じて異なる補正情報を作成する、請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記第三の作成機能は、前記統計値に基づいて設定された閾値よりも前記代表値が大きい場合には第一の補正情報を作成し、前記閾値よりも前記代表値が小さい場合には前記第一の補正情報とは異なる第二の補正情報を作成するものであり、前記第一の補正情報及び前記第二の補正情報は、前記第一の補正情報を用いて得られる前記補正済みの信号の強度が、前記第二の補正情報を用いて得られる前記補正済みの信号の強度よりも小さくなるように作成される、請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
4. 前記第三の作成機能は、前記閾値よりも前記代表値が大きい場合、前記第一の補正情報として第一の補正係数を算出し、前記閾値よりも前記代表値が小さい場合、前記第二の補正情報として第二の補正係数を算出し、
   前記補正機能は、前記閾値よりも前記代表値が大きい場合、前記第一の補正係数を用いて前記信号に対して補正を行なって前記補正済の信号を作成し、前記閾値よりも前記代表値が小さい場合、前記第二の補正係数を用いて前記信号に対して補正を行なって前記補正済の信号を作成する、請求項３に記載の超音波診断装置。
5. 前記第一の補正係数及び前記第二の補正係数は、１以下の数値であり、なおかつ前記第二の補正係数は、前記第一の補正係数よりも大きい値であり、
   前記補正機能は、前記信号に対して、前記第一の補正係数又は前記第二の補正係数を乗算することにより、補正済みの信号を作成する、請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記第三の作成機能は、前記第一の補正係数として、最新のフレームから過去のフレームにさかのぼって、前記閾値よりも前記代表値が大きいフレームが連続する数に応じた値を設定する、請求項４又は５に記載の超音波診断装置。
7. 前記第一の補正係数は、第一の係数を前記代表値で除した値であり、前記第二の補正係数は、前記第一の係数よりも大きい第二の係数を前記代表値で除した値である、請求項５又は６に記載の超音波診断装置。
8. 前記統計値算出機能は、最新のフレームから所要の数の過去のフレームまでのフレームの各々の前記代表値を用いて、前記統計値を算出することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
9. 前記第一の作成機能は、前記エコー信号に対してフィルタ処理を行なうことによって、クラッタ成分が抑制された信号を前記動きに由来する信号として作成することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
10. 前記動き画像のデータは、カラードプラ画像のデータであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
11. 前記動き画像のデータは、Ｂフロー画像のデータであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
12. 前記代表値算出機能は、前記動き画像の画素に対応する信号強度を示す値の一フレームにおける平均値又は和を前記代表値として算出することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
13. 前記統計値算出機能は、前記代表値の複数フレームにおける平均値又は中央値を前記統計値として算出することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
14. 制御デバイスと、表示デバイスとを備える超音波診断装置の制御プログラムであって、
    該制御プログラムは、前記制御デバイスに、
    被検体における動きに由来する信号を作成し、複数フレームの前記信号に基づいて、一フレームの前記動きの情報を作成する第一の作成機能と、
    前記動きの情報を示す動き画像のデータを作成する第二の作成機能と、
    前記動き画像のデータに基づいて、動き画像を前記表示デバイスに表示させる表示制御機能と、
    一フレームにおける前記信号の強度を代表する代表値を算出する代表値算出機能と、
    複数フレームにおける前記代表値の統計値を算出する統計値算出機能と、
    前記統計値に基づいて設定された閾値と前記代表値との比較結果に基づいて、前記信号の強度を補正する補正情報を作成する第三の作成機能と、
    前記補正情報を用いて前記信号に対して補正を行なって、補正済みの信号を作成する補正機能と、
    を実行させ、
    前記第一の作成機能は、前記複数フレームの前記補正済みの信号を用いて、前記動きの情報を作成する、超音波診断装置の制御プログラム。

Images