JPH07108043A

JPH07108043A - 超音波血流観測装置

Info

Publication number: JPH07108043A
Application number: JP25595393A
Authority: JP
Inventors: Keibun Sou; 景文曹; Masaru Murashita; 賢村下; Takashi Ito; 貴司伊藤
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-10-13
Filing date: 1993-10-13
Publication date: 1995-04-25
Anticipated expiration: 2013-03-09
Also published as: JP2723453B2

Abstract

(57)【要約】【構成】画像メモリ２０による画素情報のうち、所定
の１個の画素情報を注目画素とし、この注目画素及び前
記注目画素に隣接する複数個の画素による画素の行列で
ある窓と、パターンテーブル２４とのパターン認識結果
により、注目画素の値として、注目画素値抽出部２５又
は平均値算出部２６又は０値レジスタ２７のいずれかを
セレクタ２８により選択し、この選択結果を注目画素の
値とすることを特徴とする超音波血流観測装置。【効果】画面の各画素を順次注目画素とし、セレクタ
２８により注目画素毎に各画素の値を決定することによ
り、画素のノイズの除去又は画素の欠落情報の補填を行
うことにより、画質の良い血流情報を得る超音波血流観
測装置の供給を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波パルスドプラ法
に基づいて生体内の血流情報を表示する超音波血流観測
装置に関し、特に前記血流情報の信号処理による血流情
報の高精度化に関する。

【０００２】

【従来の技術】医用分野で用いられる超音波血流観測装
置は、生体内の臓器を白黒のＢモード断層像で実時間表
示すると共に、生体内に流れている血流の情報、つまり
血流の平均速度又は血流の速度分散又はドプラ信号の強
度をＢモード断層像に重ねてカラーで実時間表示する。
このため、このような装置の信号処理回路は、Ｂモード
像を得るための断層データ処理系と血流情報を得るため
のドプラ信号処理系とを有する。このドプラ信号処理系
において、血流情報を得るためのドプラ信号処理におけ
る血流情報は、超音波パルスドプラ法に基づいて血球か
らのエコー信号のドプラシフト量を計測することによっ
て得られる。

【０００３】超音波パルスドプラ法は、生体に対してス
キャンしている超音波パルスビームの各ビーム方向につ
いて超音波パルスを所定の周期で複数回生体内に順次送
り、そして各々その生体内から返ってくるエコー信号を
受信し、パルス周期にわたるエコー信号の位相変化（ド
プラシフト周波数）又は相関関数などを算出し、血流情
報へと変換する方法である。そしてこの方法による血流
情報の抽出をスキャンしているすべての超音波ビーム方
向について行えば、二次元の血流情報が得られ、画像と
して表示できる。

【０００４】パルスドプラ法により順次受信されたエコ
ー信号には、血流からのドプラシフトを受けたドプラ成
分と、血流以外の静止又は動きの少ない臓器からのクラ
ッタ成分と、ノイズとが含まれている。エコー信号にお
けるクラッタ成分を抑圧し、ノイズを除去し、ドプラ成
分のみから血流情報を精度良く抽出するために、従来の
超音波血流情報装置ではドプラ信号処理系は図４に示す
ように構成されている。以下その原理を説明する。

【０００５】まず、探触子４１及び送受信回路４２によ
り、超音波パルスが生体内に送信され、生体内から返っ
てくるエコー信号が受信される。受信回路で所定の処理
を受けたエコー信号は位相検波回路４３に入力される。
位相検波されたエコー信号がＡ／Ｄコンバータ４４でデ
ジタル信号に変換された後にＭＴＩ（ＭｏｖｉｎｇＴａ
ｒｇｅｔＩｎｄｉｃａｔｉｏｎ）フィルタ４５に通さ
れ、ここでクラッタ成分が抑圧される。クラッタ成分が
抑圧されたエコー信号は、相関処理回路４６で解析され
る。この解析では、パルス周期にわたるエコー信号のド
プラシフト周波数又は相関係数などが算出され、これに
より血流の平均速度又は血流の速度分散又はドプラ信号
の強度の血流情報が得られる。そして、この血流情報
は、ノイズ判別処理回路４７に入力され、ここでノイズ
が判別されノイズが除去される。ノイズが除去された血
流情報は、ＤＳＣ（ＤｉｇｉｔａｌＳｃａｎＣｏｎ
ｖｅｒｔｅｒ）を含む画像表示回路４８に入力され、こ
こでカラーコーディングされた後に、カラー画像として
表示器４９に表示される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、探触子
４１及び送受信回路４２により受信されたエコー信号に
は、ドプラ成分、クラッタ成分、ノイズ成分が含まれて
おり、高域通過フィルタであるＭＴＩフィルタ４５によ
り、低周波成分であるクラッタ成分は抑圧される。しか
し、完全に抑圧しきれない場合、残存クラッタ成分及び
前記ノイズ成分は、ノイズ判別処理回路４７に入力され
る。

【０００７】このノイズ判別処理回路４７により、入力
信号の強度が所定の閾値より大きい場合は、ドプラ成分
と判断し、入力信号をそのまま出力する。また、入力信
号の強度が所定の閾値より小さい場合は、ノイズ成分で
あると判断し、入力信号を除去する。

【０００８】このため、強度の小さいドプラ成分である
血流情報は失われてしまう。また、強度の大きい残存ク
ラッタ成分、又はノイズ成分は除去されることなく出力
される場合が生じる。このように従来の超音波血流観測
装置においては、血流情報の欠落、クラッタ成分又はノ
イズ成分の残存があるため、局所的に画質を劣化させる
という問題があった。

【０００９】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、信号欠落の補填、残存ノイズ成
分の除去により前記血流画像の画質を改善し、画質の良
い超音波血流観測装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】血流情報を表示する二次
元画像を構成する画素のうち、所定の１個を注目画素と
し、この注目画素を含む複数の画素による窓の各画素の
出力信号を抽出する窓抽出手段と、この窓抽出手段によ
る窓内の各画素の出力信号の値を各々決定する画素値決
定手段と、この画素値決定手段による窓内の各画素の出
力値によるパターンにより、注目画素の属性を３種類に
分類する属性分類手段と、この属性分類手段による分類
結果により、注目画素の値として「注目画素の値をその
まま」、「窓内の注目画素以外の全画素の重み付き平均
値」、「血流がない時の画素の値」、のうちいずれかを
選択するセレクタ手段と、前記セレクタ手段により選択
された値を更新された注目画素の値とする注目画素更新
手段とを備える。

【００１１】又は、上記に、この注目画素更新手段によ
り更新された注目画素の値を線形又は非線形フィルタに
よりフィルタリングするフィルタ手段とを備える。

【００１２】

【作用】本発明において、以上の手段により、画面の各
画素を順次注目画素とし、セレクタ手段により注目画素
毎に以下の処理を行う。注目画素の値を血流情報と判断
した時は、注目画素の値をそのまま注目画素の値とす
る。また、注目画素の値を欠落情報と判断した時は、窓
内の注目画素以外の全画素の重み付き平均値を注目画素
の値とする。更に、注目画素の値をノイズであると判断
した時は、注目画素の値を画像情報がない時の画素の値
とする。

【００１３】又は、上記注目画素の最終結果を更にフィ
ルタリングすることにより各画素の値を平滑化する。

【００１４】

【実施例】図１に、本発明に係る超音波血流観測装置の
概略構成図を示す。図１の探触子４１及び送受信回路４
２により、超音波が生体内に送信され、生体内から返っ
てくるエコー信号が受信される。受信回路で所定の処理
を受けたエコー信号は、断層データ処理系１３及びドプ
ラ信号処理系１１に入力される。断層データ処理系１３
はＢモード断層像を得るための回路である。その出力は
画像表示回路４８に入力され、表示器４９に入力され
る。一方、ドプラ信号処理系１１は、図４の点線枠内に
示す回路構成であり、上述したように血流の平均速度又
は血流の速度分散又はドプラ信号の強度の血流情報を得
るための回路である。その出力は画像処理回路１２に入
力される。本実施例において特徴的な前記画像処理回路
１２は、画像処理により信号（血流情報）の欠落を補填
し、残存ノイズを除去する。この画像処理回路１２の内
部構成を図２に示す。以下にその動作を説明する。

【００１５】初めに、ドプラ信号処理系１１による血流
情報を画像メモリ２０に格納し、この画像メモリ２０の
画像情報を原画像とする。次に、アドレス発生部２１か
ら発生するアドレスと各画素を一対一に対応させ、この
各画素をアドレス発生部２１により選択されるアドレス
毎に順次注目画素とし、この注目画素を中心とするｉ×
ｊの画素により構成されるマトリックスを窓とする。こ
の窓１個分の画素による情報が順次取り出され、絶対値
化回路２２と注目画素値抽出部２５と平均値算出部２６
の各々に入力される。ｉとｊの方向は各々超音波ビーム
のスキャン方向と超音波ビームのビーム方向に対応す
る。本実施例ではｉとｊの値を共に３とし、３×３の場
合を示す。

【００１６】図２において、ドプラ信号処理系１１より
得られる血流の平均速度には、速度の方向を示す正又は
負の符号を有するが、絶対値化回路２２では、この平均
速度の絶対値化を行う。ただし、前記画像メモリ２０の
情報が、血流の平均速度画像である時、前記絶対値化回
路２２を必要とするが、画像メモリ２０の情報が、血流
の速度分散又はドプラ信号の強度である時、この強度は
常に正値であり、絶対値化回路２２を省略できる。

【００１７】この絶対値化回路２２の出力は二値化回路
２３に入力される。二値化回路２３では、絶対値化回路
２２より得られる窓内の各画素の信号の値が、閾値より
大きい値又はそれ以外の値であるかの判定により、窓内
の画素のすべてを“１”又は“０”の二値に分類する二
値化処理を行う。本実施例では、閾値を０とする。つま
り窓内の各画素の値は０であれば、“０”とし、それ以
外は“１”とする。この二値化処理より、窓の各画素が
二値で表現され、３×３画素の二値パターンが得られ
る。この窓の二値パターンには２⁹＝５１２通りの組合
せが存在する。

【００１８】上記３×３画素の二値パターンのデータ、
つまり窓は、９ビットで表現でき、この９ビットによる
窓のデータより、注目画素の属性を決定する。この注目
画素の属性の決定方法は図２の記憶装置を備えるパター
ンテーブル２４との比較により行う。

【００１９】図３に、窓内のパターンと注目画素の属性
との関係を示す。注目画素値が“１”及び“０”の時
の、窓内全体の“１”の数と注目画素の属性との関係
を、図３にまとめる。また、図３の中で特に、注目画素
値が“１”、かつ窓内全体の“１”が２個の時、注目画
素の属性を“血流情報”と判定する場合の全パターンを
図３の（注）にまとめる。

【００２０】前記パターンテーブル２４による属性の判
定の仕方を前記図３を用い、以下に説明する。図３に示
すように、窓の注目画素が“１”、かつ窓内の“１”の
数が２以上ならば、注目画素の属性を“血流情報”と判
定する。また、注目画素のみが“１”の時、注目画素の
属性は“ノイズ”であると判定する。更に、注目画素が
“１”、かつ窓内の注目画素以外に“１”が１つある場
合、図３の（注）に示す窓のパターン時のみ“血流情
報”と判定し、それ以外は“ノイズ”であると判定す
る。

【００２１】更に図３に示すように、注目画素が
“０”、かつ窓内の“１”の数が４以上ならば、注目画
素の属性を“信号の欠落”であると判定する。また、注
目画素が“０”、かつ、窓内の“１”の数が４以下なら
ば、注目画素の属性は“ノイズ”であると判定する。

【００２２】上記のようにパターンテーブル２４と窓の
パターンとの比較によるパターン認識により、注目画素
の属性を判定する。この注目画素の属性を示す情報がセ
レクタ２８に入力される。セレクタ２８の入力側には、
前記属性情報以外に注目画素値抽出部２５と平均値算出
部２６と０値レジスタ２７の出力部が入力される。この
注目画素値抽出部２５では、３×３の画素で構成される
窓の中心に位置する注目画素の値のみが抽出される。ま
た、平均値算出部２６では、窓内の注目画素以外の各画
素による重み付き平均値が算出される。また、０値レジ
スタ２７は、０データを保持している。

【００２３】前記パターンテーブル２４の属性の判定結
果が“血流情報”である時、注目画素値抽出部２５が選
択され、注目画素値抽出部２５の出力結果がセレクタ２
８から出力される。また、パターンテーブル２４の判定
結果が“信号の欠落”である時、平均値算出部２６が選
択され、平均値算出部２６の出力結果がセレクタ２８か
ら出力される。パターンテーブル２４の判定結果が“ノ
イズ”である時、０値レジスタ２７が選択され、０値レ
ジスタ２７の出力結果がセレクタ２８から出力される。

【００２４】以上より、原画像において、注目画素が、
“血流情報”と識別される場合は、注目画素の値をその
ままに画素の信号とする。また、“信号の欠落”と識別
される場合は、窓内の注目画素以外の８個の画素の重み
付き平均値を画素の信号とし、信号の欠落を補填する。
“ノイズ”と識別される場合は、０が出力され、ノイズ
が除去される。このようにして、血流イメージの画質の
改善を実現することが可能である。

【００２５】更に、このセレクタの出力を、メディアン
フィルタ２９に入力し、ノイズの除去と信号欠落の効果
を更に上げて、血流イメージの画質を改善することがで
きる。このため、メディアンフィルタ２９の出力結果を
画像表示回路４８の入力信号とすることにより、更に画
質の改善された血流情報の画像が得られる。

【００２６】以上、本発明の一実施例について説明した
が、原画像上におけるノイズと信号の欠落の多少に応じ
て、ｉ×ｊの窓の画素を、例えば、３×５と変えたり、
図３の（注）に示す二値パターン認識表の内容を変えた
り、画像の平滑化処理をするためのフィルタをメディア
ンフィルタ以外の一次元又は二次元フィルタに変えた
り、フィルタを使用しないなど、種々の仕様により実現
可能である。また、本実施例では、注目画素の属性の識
別について、窓内の“１”の値を持つ画素の数を用いた
が、“０”の値を持つ画素の数によっても同じ結果を得
ることが可能であることは言うまでもない。更にまた、
符号付きの血流平均速度の原画像について、窓内の画素
値を符号に応じて、二値ではなく、“−１”、“０”、
“１”の三値で三値化して、注目画素の値、窓内に
“１”又は“−１”の値を持つ画素の数、方向から注目
画素の属性を識別する変化も利用できる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において、
画面の各画素を順次注目画素とし、セレクタ手段により
注目画素毎に以下の処理を行う。注目画素の値をノイズ
又は欠落情報以外と判断した時は、注目画素の値をその
まま注目画素の値とし、画素の値を忠実に伝達する。ま
た、注目画素の値を欠落情報と判断した時は、窓内の注
目画素以外の全画素の重み付き平均値を注目画素の値と
し、欠落情報の補填を行う。更に、注目画素の値をノイ
ズであると判断した時は、注目画素の値を０とし、０を
出力することにより、ノイズを除去する。このようにし
て、各画素の値を忠実に伝達又はノイズの除去又は欠落
情報の補填を行うことにより、画質の良い血流情報を得
る超音波血流観測装置の供給を可能とする。

【００２８】また、上記注目画素の最終結果を更にフィ
ルタリングすることにより各画素の値を平滑化し、更に
画質の良い血流情報を得る超音波血流観測装置の供給を
可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る超音波血流観測装置の
概略構成図である。

【図２】本発明の一実施例に係る画像処理回路の構成図
である。

【図３】本発明の一実施例に係る窓内の“１”の数及び
注目画素の値と注目画素の属性との関係図である。

【図４】従来の超音波血流情報装置のドプラ信号処理系
の概略構成図である。

【符号の説明】２０画像メモリ２１アドレス発生部２２絶対値化回路２３二値化回路２４パターンテーブル２５注目画素値抽出部２６平均値算出部２７０値レジスタ２８セレクタ２９メディアンフィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波パルスをスキャンしながら生体内
に送信する送信装置と、その超音波パルスによる生体か
らのエコーを受信する受信装置と、この受信装置により
血流情報を得る手段と、この血流情報を二次元画像とし
て表示する手段とを備える超音波血流観測装置におい
て、前記二次元画像を構成する画素のうち所定の１個を注目
画素とし、この注目画素を含む複数の画素による窓の各
画素の出力信号を抽出する窓抽出手段と、この窓抽出手段による窓内の各画素の出力信号の値を各
々決定する画素値決定手段と、この画素値決定手段による窓内の各画素の出力値による
パターンにより、注目画素の属性を３種類に分類する属
性分類手段と、この属性分類手段による分類結果により、「注目画素の
値をそのまま」、「窓内の注目画素以外の全画素の重み
付き平均値」、「血流がない時の画素の値」、のうちい
ずれかを選択するセレクタ手段と、前記セレクタ手段により選択された値を更新された注目
画素の値とする注目画素更新手段と、を備えることを特徴とする超音波血流観測装置。
【請求項２】超音波パルスをスキャンしながら生体内
に送信する送信装置と、その超音波パルスによる生体か
らのエコーを受信する受信装置と、この受信装置により
血流情報を得る手段と、この血流情報を二次元画像とし
て表示する手段とを備える超音波血流観測装置におい
て、前記二次元画像を構成する画素のうち所定の１個を注目
画素とし、この注目画素を含む複数の画素による窓の各
画素の出力信号を抽出する窓抽出手段と、この窓抽出手段による窓内の各画素の出力信号の値を各
々決定する画素値決定手段と、この画素値決定手段による窓内の各画素の出力値による
パターンにより、注目画素の属性を３種類に分類する属
性分類手段と、この属性分類手段による分類結果により、注目画素の値
として「注目画素の値をそのまま」、「窓内の注目画素
以外の全画素の重み付き平均値」、「血流がない時の画
素の値」、のうちいずれかを選択するセレクタ手段と、前記セレクタ手段により選択された値を更新された注目
画素の値とする注目画素更新手段と、この注目画素更新手段により更新された注目画素の値を
線形又は非線形フィルタによりフィルタリングするフィ
ルタ手段と、を備えることを特徴とする超音波血流観測装置。