超聲波診斷裝置、超聲波圖像數(shù)據(jù)處理方法以及圖像處理裝置的制作方法

專利名稱：超聲波診斷裝置、超聲波圖像數(shù)據(jù)處理方法以及圖像處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)從被檢測體得到的超聲波多普勒信號進行圖像化的超聲波診斷裝置以及超聲波圖像數(shù)據(jù)處理方法。
背景技術(shù)：
超聲波診斷裝置是把從被內(nèi)置在超聲波探測器中的壓電振子產(chǎn)生的超聲波脈沖發(fā)射到被檢測體內(nèi)，由上述壓電振子接收因被檢測體組織對聲音阻抗的差異產(chǎn)生的超聲波反射波顯示在監(jiān)視器上的裝置。該診斷方法因為只用把超聲波探測器接觸體表的簡單操作就可以容易觀察實時的2維圖像，所以被廣泛用于生物體的各種臟器的功能診斷和形態(tài)診斷中。
由來自生物體的各組織或者血球的反射波得到生物體信息的超聲波診斷法，由于超聲波脈沖反射法和超聲波多普勒法的2大技術(shù)開發(fā)而得到迅速發(fā)展，使用上述技術(shù)得到的B模式圖像和彩色多普勒圖像在今天的超聲波圖像診斷中是不可缺少的。
彩色多普勒法是用超聲波脈沖掃描生物體內(nèi)的規(guī)定斷面，當(dāng)對血液(血球)等移動的反射體照射超聲波的情況下，捕捉與上述反射體的速度(血液流速)對應(yīng)產(chǎn)生的多普勒頻率偏移進行圖像化的方法。雖然該彩色多普勒法被用于血流速度快的心臟內(nèi)血流狀態(tài)的圖像化，但在今天，對于腹部臟器的組織血流等極其緩慢的血流的圖像化也可以適宜。
為了提高在上述彩色多普勒法中的診斷功能，要求第1具有優(yōu)異的測量精度(特別是低流速檢測功能)，第2要求時間分解能力(實時性)，而第3需要空間分解能力。
當(dāng)對于移動著的反射體照射超聲波脈沖，從其反射波的多普勒頻率偏移中測量反射體的速度的情況下，需要對該反射體在速率間隔Tr下反復(fù)多次(L次)超聲波的發(fā)送接收，從得到的一連串的反射波中測量反射體的移動速度。這種情況下，相對低流速的反射體的檢測能力(可以測定的流速的下限值)Vmin依賴于對由上述n次超聲波發(fā)送接收得到的一連串的反射波進行的頻率分析的頻率分解能力Δfd，該頻率分解能力Δfd如果把超聲波的發(fā)送接收重復(fù)頻率(速率頻率)設(shè)置為fr(fr＝1/Tr)，則用下式(1)表示。
Δfd＝fr/L……(1)即，為了提高在彩色多普勒法中的作為第1要求項目之一的低流速檢測功能，需要減慢速率頻率fr，或者增大在規(guī)定的方向上重復(fù)進行的發(fā)送接收波次數(shù)L。
另一方面，作為第2要求項目的實時性由每單位時間的顯示圖像張數(shù)(幀頻率)Fn確定，該幀頻率Fn用下式(2)表示。但是，M是在1張彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)的構(gòu)成中需要的掃描線總數(shù)(光柵總數(shù))，為了提高實時性，必須設(shè)定小的上述發(fā)送接收波次數(shù)L，或者上述掃描線總數(shù)M。
Fn＝fr/L/M＝Δfd/M……(2)另外，為了提高作為第3要求項目的空間分解能力，需要增加上述掃描線總數(shù)M。即，幀頻率數(shù)Fn、檢測能力Vmin以及空間分解能力處于相反的關(guān)系，同時滿足它們是困難的。因此，當(dāng)在循環(huán)區(qū)域中進行血流測量的情況下，要重視幀頻率，另外，當(dāng)在腹部·末梢臟器中進行血流測量的情況下重視低流速檢測功能，無論在哪種情況下都要犧牲空間分解能力。
而且，對于空間分解能力的劣化，使用低通濾波器和中央值濾波器(中央值抽出濾波器)等進行空間方向或者時間方向的濾波處理，例如，進行血管和血流分布的分界線的平滑化處理，或者降低因超聲波的干涉現(xiàn)象等產(chǎn)生的圖像缺失(所謂黑缺失圖案)的處理。但是，當(dāng)適用了以往進行的上述濾波法的情況下，伴隨上述分界線的平滑化和黑缺失圖案的降低，鮮明地顯示血流圖案的環(huán)境困難，引起診斷能力下降。
對于這樣的問題，例如在日本國專利申請公開2000-262520號公報中，公開了具有判別在彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)上的規(guī)定象素的象素值是否是黑缺失(black hole)等那樣特異值的功能的中央值濾波器。在該公報公開的方法中，取多普勒圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素(注目象素)的象素值和其周圍的象素(參照象素)的象素值的差，當(dāng)該差值比預(yù)先設(shè)定的閾值小的情況下，在把參照象素的象素值置換為注目象素的象素值后，從參照象素以及注目象素的象素值中抽出中央值，進行該中央值和上述注目象素的象素值的置換。
如果采用上述的方法，則不使空間分解能力劣化就可以降低黑缺失圖案，而該方法難以顯示發(fā)生在血管的狹窄部分上的紊流或者因逆流引起的嵌鑲圖案(以下，稱為“紊流嵌鑲圖案”)。
但是，在血管的狹窄部位上因為血流速度極快所以產(chǎn)生紊流，接近超聲波探測器的血流和遠離的血流摻雜在一起。而且，當(dāng)血流速度快的情況下，其多普勒頻率超過由采樣周期確定的乃奎斯特頻率，產(chǎn)生折返現(xiàn)象。
因為這樣的原因產(chǎn)生的紊流嵌鑲圖案成為在狹窄部位的超聲波診斷中極其重要的診斷信息，但如果采用上述方法，則因為判斷為該紊流嵌鑲圖案中的各個象素是特異點，所以圖像的鮮明度或者亮度降低，因而觀察困難。
而且，當(dāng)上述參照象素以及注目象素由具有正符號的象素值和具有大致相等數(shù)的負符號的象素值構(gòu)成的情況下，因為上述中央值接近零，所以不能顯示紊流嵌鑲圖案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題而提出的、其目的在于提供一種在超聲波彩色多普勒法中不使空間分解能力劣化就可以降低黑缺失圖案(black holes)和強調(diào)顯示紊流嵌鑲圖案的超聲波診斷裝置以及超聲波圖像數(shù)據(jù)處理方法。
為了解決上述問題，本發(fā)明的第1特征在于在對通過對被檢測體的超聲波的發(fā)送接收而得到的彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)(第1圖像數(shù)據(jù))進行濾波處理時，抽出把上述彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素設(shè)定為基準(例如，中心)的、規(guī)定范圍的上述彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)來生成核心數(shù)據(jù)(kernel data)，然后，從按照大小順序排列的上述核心數(shù)據(jù)的各象素值中選擇規(guī)定的排列順序中的象素值。
另外，本發(fā)明的第2特征在于對上述彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)進行圖像數(shù)據(jù)特性的判別，根據(jù)判別結(jié)果選擇在上述彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素的象素值或者在上述規(guī)定的排列順序中的象素值之一，生成濾波處理后的彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)(第2圖像數(shù)據(jù))。
而且，本發(fā)明的第3特征在于設(shè)置這樣的功能，當(dāng)流速值圖像數(shù)據(jù)由正流速值的象素和負流速值的象素構(gòu)成為嵌鑲圖案狀的情況下，為了強調(diào)顯示在臨床上有用的紊流嵌鑲圖案和折返圖案，調(diào)制-解調(diào)在上述彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素的象素值。
即，本發(fā)明的超聲波診斷裝置包括具有用于對被檢測體進行超聲波的發(fā)送接收的壓電振子的超聲波探測器；對上述壓電振子進行發(fā)送接收的發(fā)送接收單元；根據(jù)由該發(fā)送接收單元得到的接收信號來生成第1圖像數(shù)據(jù)的第1圖像數(shù)據(jù)生成單元；抽出以上述第1圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素為基準而設(shè)定的規(guī)定范圍內(nèi)的上述第1圖像數(shù)據(jù)生成核心數(shù)據(jù)的核心數(shù)據(jù)生成單元；根據(jù)需要調(diào)制在上述核心數(shù)據(jù)中的各象素的象素值，按大小順序來排列該象素值或者所得到的調(diào)制象素值的象素值排列單元；所排列的多個上述象素值中進行規(guī)定排列順序的象素值的選擇，以及從上述調(diào)制象素值中選擇規(guī)定排列順序的調(diào)制象素值，進行被選擇出的調(diào)制象素值的解調(diào)之一的象素值選擇單元；根據(jù)上述第1象素數(shù)據(jù)的象素值判別圖像特性的特性判別單元；根據(jù)該特性判別單元的判別結(jié)果，選擇在上述第1圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素的象素值，以及由上述象素選擇單元選擇出的上述規(guī)定排列順序的象素值或者經(jīng)解調(diào)的象素值之一，生成第2圖像數(shù)據(jù)的第2圖像數(shù)據(jù)生成單元。
在此，所謂調(diào)制是指對核心數(shù)據(jù)的各象素的象素值，進行加上在中心象素的象素值的Q成分是0的量之偏移的偏移處理，所謂解調(diào)是指除去該偏移。
另一方面，本發(fā)明的超聲波圖像數(shù)據(jù)處理方法具有對被檢測體進行超聲波的發(fā)送接收，根據(jù)所得到的接收信號來生成第1圖像數(shù)據(jù)的步驟；抽出以生成的上述第1圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素為基準而設(shè)定的、規(guī)定范圍內(nèi)的上述第1圖像數(shù)據(jù)生成核心數(shù)據(jù)的步驟；用上述第1圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素的象素值根據(jù)需要調(diào)制上述核心數(shù)據(jù)的各象素的象素值的步驟；按照大小順序排列上述象素值或者經(jīng)調(diào)制的象素值的步驟；所排列的多個象素值或者調(diào)制后的象素值中選擇規(guī)定排列順序的象素值的步驟；根據(jù)需要用在上述第1圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素的象素值解調(diào)被選擇出的象素值的步驟；根據(jù)上述第1圖像數(shù)據(jù)的象素值判別圖像特性的步驟；根據(jù)該判別結(jié)果選擇上述第1圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素的象素值，以及由上述象素選擇單元選擇的上述規(guī)定排列順序的象素值或者解調(diào)后的上述象素值中的任意一個來生成第2圖像數(shù)據(jù)的步驟。
而且，本發(fā)明的圖像處理裝置在進行根據(jù)規(guī)定范圍內(nèi)的多個象素的象素值求包含速度信息的圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素的象素值的圖像濾波處理的圖像濾波處理裝置中，具有根據(jù)規(guī)定范圍內(nèi)的多個象素值的大小順序確定值的象素值選擇單元；判定規(guī)定范圍內(nèi)的多個象素值的速度方向是否相同的第1判定單元；判斷根據(jù)規(guī)定范圍內(nèi)的多個象素值求得的值是否超過了規(guī)定閾值的第2判定單元，根據(jù)上述象素值選擇單元、上述第1判定單元以及上述第2判定單元的輸出，求象素值的輸出單元。
如果采用本發(fā)明，則在超聲波多普勒法中，不使空間分解能力劣化，就可以進行黑缺失圖案的降低和紊流嵌鑲圖案的強調(diào)顯示。


圖1是表示本發(fā)明實施例中的超聲波診斷裝置的全體構(gòu)成的方框圖。
圖2是表示同一實施例中的發(fā)送接收單元以及圖像數(shù)據(jù)生成單元構(gòu)成的方框圖。
圖3是表示同一實施例中的圖像數(shù)據(jù)處理單元構(gòu)成的方框圖。
圖4A是表示速度值圖像數(shù)據(jù)一實施例的圖，圖4B是說明核心數(shù)據(jù)的圖，圖4C是說明不同符號判定用核心數(shù)據(jù)的圖。
圖5A以及圖5B是表示同一實施例中的象素值排列電路以及象素值選擇電路功能的圖，圖5A是表示核心數(shù)據(jù)一例的圖，圖5B是說明按照大小順序排列該核心數(shù)據(jù)，選擇規(guī)定順序的象素值的狀態(tài)。
圖6是表示采用同一實施例的特性判別電路的血流特性的判別和象素值選擇方法的具體例子的圖。
圖7是表示同一實施例中的圖像數(shù)據(jù)處理順序的流程圖。
圖8A～C是說明同一實施例的圖像數(shù)據(jù)處理的效果的圖，圖8A是表示核心數(shù)據(jù)的抽出的圖，圖8B是表示該核心數(shù)據(jù)的排列的圖，圖8C是表示濾波處理后的流速值圖像數(shù)據(jù)的圖。
圖9A～C是說明同一實施例的圖像數(shù)據(jù)處理的其他效果的圖，圖9A是表示該核心數(shù)據(jù)的排列的圖，圖9B是表示該核心數(shù)據(jù)的排列的圖，圖9C是表示濾波處理后的流速值圖像數(shù)據(jù)的圖。
圖10是表示同一實施例的變形例中的圖像數(shù)據(jù)處理順序的流程圖。
圖11A是表示同一變形例子中的象素值的排列方法的圖，圖11B是表示同一實施例的象素值的排列方法的圖。
圖12A以及B是表示同一實施例的變形例中的圖像數(shù)據(jù)處理效果的圖，圖12A是表示流速值圖像數(shù)據(jù)一例的圖，圖12B是表示本變形例的濾波處理后的流速值數(shù)據(jù)的圖。
圖13A以及B是表示同一實施例中的圖像數(shù)據(jù)處理的其他效果的圖，圖13A是表示流速值圖像數(shù)據(jù)一例的圖，圖13B是表示本變形例的濾波處理后的流速值數(shù)據(jù)的圖。
具體實施例方式
下面，參照圖1至圖9說明本發(fā)明的實施例。
(裝置的構(gòu)成)以下，使用圖1至圖6說明本實施例中的超聲波診斷裝置的構(gòu)成。而且，圖1是表示本實施方式中的超聲波診斷裝置的全體構(gòu)成的方框圖，圖2是表示構(gòu)成該超聲波診斷裝置的發(fā)送接收單元以及圖像數(shù)據(jù)生成單元的方框圖。
圖1所示的超聲波診斷裝置100包括對被檢測體進行超聲波的發(fā)送接收的超聲波探測器1；為了對規(guī)定的掃描方向進行超聲波的發(fā)送接收而對超聲波探測器1進行電氣信號的發(fā)送接收的發(fā)送接收單元2；根據(jù)從規(guī)定的掃描方向得到的接收超聲波信號生成超聲波圖像數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)生成單元3；對于在圖像數(shù)據(jù)生成單元3中生成的超聲波圖像數(shù)據(jù)進行濾波處理的圖像數(shù)據(jù)處理單元4。
而且，超聲波診斷裝置100進一步包括顯示在上述圖像數(shù)據(jù)處理單元4中進行了濾波處理的超聲波圖像數(shù)據(jù)的顯示單元8；進行超聲波圖像數(shù)據(jù)的收集條件和圖像數(shù)據(jù)處理條件，還有各種指令信號的輸入等的輸入單元6；總控制上述各單元的系統(tǒng)控制單元7。
超聲波探測器1使其前面接觸被檢測體的體表進行超聲波的發(fā)送接收，例如，在其前端部分上具有排列成1維的多個(N個)壓電振子。該壓電振子是電氣音響變換元件，具有在發(fā)送時把電氣脈沖(驅(qū)動信號)變換為超聲波脈沖(發(fā)送超聲波)，另外在接收時把超聲波反射波(接收超聲波)變換為電氣信號(接收信號)的功能。該超聲波探測器1的構(gòu)成小型，重量輕，經(jīng)由N通道的電纜與發(fā)送接收單元2連接。超聲波探測器1有與扇形掃描對應(yīng)，與線性掃描對應(yīng)，與凸式掃描對應(yīng)等探測器，從這些超聲波探測器中根據(jù)診斷部位任意選擇。以下，敘述與扇形掃描對應(yīng)的超聲波探測器1，但也可以是與凸形掃描等其他掃描對應(yīng)的超聲波探測器。
以下，圖2所示的發(fā)送接收單元2包括生成用于從超聲波探測器1發(fā)生發(fā)送超聲波的驅(qū)動信號的發(fā)送單元21；對從超聲波探測器1的壓電振子得到的多個通道的接收信號進行調(diào)相加算的接收單元22，另一方面，圖像數(shù)據(jù)生成單元3具有進行用于對經(jīng)調(diào)相加算的接收信號生成B模式圖像數(shù)據(jù)的信號處理的B模式圖像數(shù)據(jù)生成單元31；從經(jīng)上述調(diào)相加算的接收信號中檢測IQ信號，進一步根據(jù)該IQ信號進行用于生成彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)的信號處理的多普勒圖像數(shù)據(jù)生成單元32。
而后，發(fā)送接收單元2的發(fā)送單元21具有速率脈沖發(fā)生器211；發(fā)送延遲電路212；脈沖發(fā)生器213。速率脈沖發(fā)生器211把確定發(fā)射到被檢測體的超聲波脈沖的重復(fù)周期(Tr)的速率脈沖供給發(fā)送延遲電路212。
發(fā)送延遲電路212由在超聲波探測器1中和在發(fā)送中使用的壓電振子同樣數(shù)量(N通道)的獨立延遲電路構(gòu)成，在發(fā)送中為了得到細的波束寬度，在上述速率脈沖中給予用于在規(guī)定的深度上收斂超聲波的聚焦用延遲時間，和用于在規(guī)定的方向發(fā)送超聲波的偏轉(zhuǎn)用延遲時間，把該速率脈沖提供給脈沖發(fā)生器213。
脈沖發(fā)生器213具有和在發(fā)送中使用的壓電振子同樣數(shù)量(N通道)的獨立的驅(qū)動電路，驅(qū)動內(nèi)置在超聲波探測器1中的N個壓電振子，生成用于對被檢測體發(fā)射發(fā)送超聲波的驅(qū)動脈沖。
另一方面，接收單元22具有N通道的前置放大器221；接收延遲電路222；加法器223。前置放大器221放大被壓電振子變換為電氣信號的微小的接收信號確保充分的S/N。另外，接收延遲電路222在把用于聚焦來自規(guī)定深度的接收超聲波得到細的接收波束寬度的收斂用延遲時間，和用于在規(guī)定的方向上設(shè)定超聲波波束的接收指向性的偏轉(zhuǎn)用延遲時間給予前置放大器221后，送到加法器223，在加法器223中和來自接收延遲電路222的N通道的接收信號加算合成。
以下，圖像數(shù)據(jù)生成單元3具有B模式圖像數(shù)據(jù)生成單元31和多普勒數(shù)據(jù)生成單元32和圖像數(shù)據(jù)存儲單元33，B模式圖像數(shù)據(jù)生成單元31具有對數(shù)變換器311；包絡(luò)線檢波器312；A/D變換器313。B模式圖像數(shù)據(jù)生成單元31的輸入信號振幅在對數(shù)變換器311中進行對數(shù)變換，弱信號被相對強調(diào)。另外，包絡(luò)線檢波器312對被對數(shù)變換的接收信號進行包絡(luò)線檢波除去超聲波頻率成分，A/D變換器313對包絡(luò)線檢測器312的輸出信號進行A/D變換生成B模式圖像數(shù)據(jù)。
另一方面，多普勒圖像數(shù)據(jù)生成單元32具有基準信號發(fā)生器321；π/2移項器322；混品器323-1以及323-2、LPF(低通濾波器)324-1以及324-2、A/D轉(zhuǎn)換器325-1以及325-2，還有多普勒信號存儲電路326，對超聲波的接收信號進行正交相位檢波檢測IQ信號。
即，從接收單元22提供的多普勒圖像數(shù)據(jù)生成單元32的輸入信號被輸入混頻器323-1以及323-2的第1輸入端子。另一方面，具有和該輸入信號的中心頻率大致相等的頻率，與速率脈沖發(fā)生器211的速率脈沖同步的基準信號發(fā)生器321的連續(xù)波輸出在被直接提供給混頻器323-1的第2輸入端子的同時，在π/2移項器322中把相位偏移90度后提供給混頻器323-2的第2輸入端子。而后，混頻器323-1以及323-2的輸出被提供給LPF34-1以及324-2，只檢測接收單元22的輸出信號頻率和基準信號發(fā)生器321的輸出信號頻率的差的成分。
以下，A/D轉(zhuǎn)換器325-1以及325-2以規(guī)定的采樣周期采樣LPF324-1以及324-2的輸出信號，即，經(jīng)正交相位檢波的模擬信號后變換為數(shù)字信號，保存在多普勒信號存儲電路326。
這種情況下，多普勒圖像數(shù)據(jù)生成單元32對在對規(guī)定掃描方向進行的連續(xù)多次(L次)的超聲波發(fā)送接收中得到的接收信號進行正交相位掃描。而后，把由該正交相位檢波得到I成分(多普勒信號的實數(shù)成分)以及Q成分(多普勒信號的虛數(shù)成分)順序保存在多普勒信號存儲電路326中。
而且，多普勒圖像數(shù)據(jù)生成單元32具有用于對得到的IQ信號生成彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)的MTI濾波器327；自相關(guān)器328；運算器329，使用在被保存于多普勒信號存儲電路326中的在同一掃描方向的同一位置(深度)上的在時間方向上連續(xù)的L個IQ信號進行頻率解析，而且，根據(jù)該解結(jié)果生成彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)。
MTI濾波器327是高頻通過用的數(shù)字濾波器，對于暫時被存儲在多普勒信號存儲電路326中的IQ信號，進行除去因臟器的呼吸性移動和脈搏性移動等引起的多普勒信號成分(雜波信號成分)的處理。
自相關(guān)器328對由MTI濾波器327只抽出了血流信息的多普勒信號進行自相關(guān)處理，運算器329根據(jù)該自相關(guān)處理結(jié)果在2維上計算血流的平均流速值和分散值還有功率值等，生成彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)。
圖像數(shù)據(jù)存儲單元33保存從B模式圖像數(shù)據(jù)生成單元31的A/D轉(zhuǎn)換器313輸出的B模式圖像數(shù)據(jù)和與在多普勒圖像數(shù)據(jù)輸出單元32的運算器329中生成的血流的平均流速值和分散值，還有功率值有關(guān)的2維的彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)。以下，把上述彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)分別稱為速度值圖像數(shù)據(jù)、分散值圖像數(shù)據(jù)、功率值圖像數(shù)據(jù)，特別說明對速度值圖像數(shù)據(jù)進行濾波處理的情況，但也可以是分散值圖像數(shù)據(jù)和功率值圖像數(shù)據(jù)。
以下，對于作為本實施例的主要單元的圖像數(shù)據(jù)處理單元4的構(gòu)成，用圖3的方框圖說明。圖3所示的圖像數(shù)據(jù)處理單元4具有保存從以被保存在圖2的圖像數(shù)據(jù)存儲單元33中的流速值圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素作為中心(以下，稱為“中心象素”)的規(guī)定范圍中抽出的流速值圖像數(shù)據(jù)的核心數(shù)據(jù)存儲電路42，以及不同符號判定用核心數(shù)據(jù)存儲電路47、按象素值的大小順序排列在核心數(shù)據(jù)存儲電路42中被保存的流速值圖像數(shù)據(jù)(以下，稱為核心數(shù)據(jù))的象素值排列電路43、所排列的象素值中進行在規(guī)定的排列順序上的象素值的選擇的象素值選擇電路44。
另外，圖像數(shù)據(jù)處理單元4包括進行在上述核心數(shù)據(jù)中的中心象素的象素值和預(yù)先設(shè)定的閾值比較的比較電路46；在不同符號判定用核心數(shù)據(jù)存儲電路47中對被保存著的流速值圖像數(shù)據(jù)(以下，稱為“不同符號判定用核心數(shù)據(jù)”)的象素值進行同一符合/不同符號的判定的不同符號判定電路48；根據(jù)比較電路46的比較結(jié)果和不同符號判定電路48的判定結(jié)果判別圖像數(shù)據(jù)特性的特性判別電路49，而且，具有根據(jù)該特性判別電路49的輸出信息，選擇從上述象素值選擇電路44輸出的規(guī)定排列順序的象素值，或者在核心數(shù)據(jù)存儲電路42的核心數(shù)據(jù)中的中心象素的象素值之一輸出的輸出選擇電路50；控制上述各單元的控制電路51以及核心數(shù)據(jù)控制電路52。
以下，用圖4說明被存儲在核心數(shù)據(jù)存儲電路42以及不同符號判定用核心數(shù)據(jù)存儲電路47中的核心數(shù)據(jù)和不同符號判定用核心數(shù)據(jù)。圖4A表示被保存在圖像數(shù)據(jù)存儲單元33中的速度值圖像數(shù)據(jù)的象素地址，在多普勒圖像數(shù)據(jù)生成單元32的運算器329中計算出的血流的平均流速值例如以5位(-16～+15)保存在圖像數(shù)據(jù)存儲單元33中。而且，在此為了簡單說明，用在超聲波的發(fā)送接收方向上以15個象素，在與該發(fā)送接收方向垂直的掃描方向上以5個象素構(gòu)成的速度值圖像數(shù)據(jù)A1進行以下說明。
圖4B以及圖4C表示從圖像數(shù)據(jù)存儲單元33的流速值圖像數(shù)據(jù)中抽出，分別被保存在核心數(shù)據(jù)存儲電路42以及不同符號判定用核心數(shù)據(jù)存儲電路47中的核心數(shù)據(jù)A2以及不同符號判定用核心數(shù)據(jù)A3。例如，當(dāng)對流速值圖像數(shù)據(jù)A1的象素a73進行濾波處理的情況下，從圖像數(shù)據(jù)存儲單元33的流速值圖像數(shù)據(jù)A1中，抽出以象素a73為中心用象素a32、a34、ab2、ab4包圍的3象素×9象素(27象素)的核心數(shù)據(jù)A2(圖4B)，保存在核心數(shù)據(jù)存儲電路42中，同樣，把用象素a62、a64、a82、a84包圍的3象素×3象素(9象素)的不同符號判定用核心數(shù)據(jù)A3(圖4C)保存在不同符號判定用核心數(shù)據(jù)存儲電路47。而且，理想的是符號判定用核心數(shù)據(jù)A3的象素數(shù)為了避免因噪聲或者生物體組織的移動產(chǎn)生的多普勒信號(雜波信號)等的影響，設(shè)定得比核心數(shù)據(jù)A2的象素數(shù)少。
以下，用圖5說明象素值排列電路43以及象素值選擇電路44。圖5A所示的數(shù)值是在上述的核心數(shù)據(jù)A2中的各象素的象素值(流速值)，模式化地以+6至+8表示對于超聲波探測器1接近的血流的流速值，或者，以0表示沒有血流的生物體組織的流速值。
象素值排列電路43讀出被保存在核心數(shù)據(jù)存儲電路42中的核心數(shù)據(jù)A2，如圖5B所示那樣按照象素值的大小順序改變排列順序。即，在象素值順序排列電路43中設(shè)定成從象素值“8”到象素值“0”的排列順序。另一方面，象素值選擇電路44從在象素值排列電路43中按照大小順序排列的多個象素值中預(yù)先設(shè)定的排列順序的象素值(在此，第10個象素值是“6”)。而后，把該象素值“6”作為在象素a73中的濾波處理后的象素值設(shè)定。
另一方面，比較電路46進行在核心數(shù)據(jù)A2中的中心象素a73的象素值和預(yù)先設(shè)定的閾值的比較，輸出與“閾值以下”或者“閾值以上”對應(yīng)的信號。
另外，不同符號判定電路48讀出被保存在不同符號判定用核心數(shù)據(jù)存儲電路47中的3象素×3象素的不同符號判定用核心數(shù)據(jù)A3，比較在各象素值中的符號位。而后，當(dāng)全部的象素值是正值或者負值的情況下，輸出與“同一符號”對應(yīng)的信號，當(dāng)正的象素值和負的象素值混合存在的情況下，輸出與“不同符號”對應(yīng)的信號。
以下，特性判別電路49根據(jù)從比較電路46提供的比較結(jié)果“閾值以下”以及“閾值以上”和從不同符號判定電路48提供的判別結(jié)果“同一符號”以“不同符號”判別流速值圖像數(shù)據(jù)A1的血流特性，設(shè)定適合該血流特性的象素值選擇方法。
例如，特性判別電路49具有預(yù)先保存圖6所示內(nèi)容的一覽表，根據(jù)從不同符號判定電路48提供的符號判定信息和從比較電路46提供的閾值比較信息判別的流速值圖像數(shù)據(jù)A1的血流特性設(shè)定象素值的選擇方法。
以下，用圖6說明在上述流速值圖像數(shù)據(jù)中的血流特性的判別和象素值選擇方法的具體例子。如圖6的分類“A”以及分類“C”所示，表示當(dāng)核心數(shù)據(jù)A2中的中心象素的象素值比預(yù)先設(shè)定的閾值小的情況下(或者在閾值以下的情況下)，不管符號判定用核心數(shù)據(jù)A3的符號如何，上述中心象素的血流信息都在血管邊緣部分等上緩慢的血流，因為容易受到系統(tǒng)噪聲和雜波信號(雜波干擾)等的影響，所以平滑地顯示和血管邊緣部分的分界和流速分布困難。在這樣的情況下，特性判別電路49生成用于從輸出選擇電路50輸出在象素值選擇電路44中被暫時設(shè)定的象素值的象素值選擇控制信號。
另一方面，如圖6的分類“B”所示，當(dāng)在核心數(shù)據(jù)A2中的中心象素的象素值比上述閾值大(或者閾值以上)，符號判定用核心數(shù)據(jù)A3的符號是相同符號的情況下，表示上述中心象素的血流信息是在同一方向上流動的高流速的血流狀態(tài)，因為不受噪聲的影響所以不需要濾波處理。這種情況下，特性判別電路49生成用于從輸出選擇電路50輸出在核心數(shù)據(jù)A2中的中心象素的象素值的象素值選擇控制信號。
而且，如圖6的分類“D”所示，當(dāng)在核心數(shù)據(jù)A2中的中心象素的象素值比上述閾值大(或者閾值以上)，符號判定用核心數(shù)據(jù)A3的符號是不同符號的情況下，表示上述中心象素的血流信息是折返現(xiàn)象或者逆流混合存在的快速的血流狀態(tài)，不太受噪聲的影響。在這樣的情況下，特性判別電路49進行用于進一步強調(diào)顯示折返現(xiàn)象和逆流現(xiàn)象的處理。即，比較在象素值選擇電路44中被臨時設(shè)定的象素值的絕對值和在核心數(shù)據(jù)A2的中心象素的象素值的絕對值，選擇絕對值大的一方的象素值，生成用于從輸出選擇電路50輸出的象素值選擇控制信號。
另一方面，輸出信號電路50根據(jù)在特性判別電路49中生成的象素值選擇控制信號，選擇輸出在上述象素值選擇電路44中被臨時設(shè)定的規(guī)定排列順序的象素值，或者在核心數(shù)據(jù)A2的中心象素的象素值之一。這種情況下，理想的是當(dāng)象素值排列電路43以及象素值選擇電路44中的動作速度不很快的情況下，把時間調(diào)整用的延遲電路45設(shè)置在核心數(shù)據(jù)存儲電路42和輸出選擇電路50之間。
以下，圖3所示的控制電路51具有CPU和存儲電路，控制在上述圖像數(shù)據(jù)處理單元4中的各單元。特別進行把預(yù)先保存在上述存儲電路中的與象素值的閾值有關(guān)的信息對比較電路46提供，和把與象素值的排列順序有關(guān)的信息對象素值選擇電路44提供。
另一方面，核心數(shù)據(jù)控制電路52進行把與核心數(shù)據(jù)A2的象素數(shù)(例如，3象素×9象素)有關(guān)的信息對核心數(shù)據(jù)存儲電路42提供，和把與不同符號判定用核心數(shù)據(jù)的象素數(shù)(例如，3象素×3象素)有關(guān)的信息對不同符號判定用核心數(shù)據(jù)存儲電路47供給。
返回圖1，顯示單元8具有DSC(Digital Scan Convcrter)81和彩色監(jiān)視器82，合成顯示從圖像數(shù)據(jù)處理單元4的輸出選擇電路50提供的濾波處理后的流速值圖像數(shù)據(jù)和從圖像數(shù)據(jù)存儲單元33提供的B模式圖像數(shù)據(jù)。
即，DSC81具有未圖示的CPU和存儲電路，從圖像數(shù)據(jù)存儲單元33直接輸出的B模式圖像數(shù)據(jù)被暫時存儲在DSC81的B模式圖像數(shù)據(jù)存儲區(qū)域上，另外，和該B模式圖像數(shù)據(jù)大致同時收集，從輸出選擇電路50輸出的濾波處理后的流速值圖像數(shù)據(jù)被暫時保存在DSC81的彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)存儲區(qū)域上。而且，DSC81進行上述流速值圖像數(shù)據(jù)和B模式圖像數(shù)據(jù)的合成生成顯示用圖像數(shù)據(jù)。另一方面，彩色監(jiān)視器82進行在DSC81中生成的顯示用圖像數(shù)據(jù)的顯示。
這種情況下，DSC81生成在作為背景圖像的B模式圖像數(shù)據(jù)上重疊了流速值圖像數(shù)據(jù)的1張顯示用圖像數(shù)據(jù)，彩色監(jiān)視器82以白黑的B模式圖像數(shù)據(jù)為背景彩色顯示流速值圖像。
以下，輸入單元6在輸入板上具有鍵盤、軌跡球、鼠標(biāo)等的輸入器件和顯示板，進行患者信息、診斷部位、圖像數(shù)據(jù)收集模式、圖像數(shù)據(jù)處理方法、圖像數(shù)據(jù)顯示方法、還有各種指令信號的輸入。另外，在該輸入單元6中，進行在核心數(shù)據(jù)存儲電路42以及不同符號判定用核心數(shù)據(jù)存儲電路47中的象素數(shù)和在比較電路46中的閾值，還有在象素值選擇電路44中的排列順序的設(shè)定。
而后，系統(tǒng)控制單元7具有未圖示的CPU和存儲電路，進行超聲波診斷裝置100的上述各單元的控制和系統(tǒng)總體控制。特別是在把在輸入單元6中設(shè)定的核心數(shù)據(jù)A2以及不同符號判定用核心數(shù)據(jù)A3中的象素數(shù)和比較電路46中的閾值，還有與象素值選擇電路44中的順序有關(guān)的信息暫時存儲在上述存儲電路中后，把這些信息提供給該單元。
(圖像數(shù)據(jù)的處理順序)以下，用圖1至圖9說明本發(fā)明實施例中的圖像數(shù)據(jù)的處理順序。而且，圖7是表示在本實施例中的圖像數(shù)據(jù)的處理順序的流程圖。
在圖像數(shù)據(jù)的收集前，操作者用輸入單元6進行與患者信息、診斷部位、圖像數(shù)據(jù)收集模式、圖像數(shù)據(jù)處理方法、圖像數(shù)據(jù)顯示方法等有關(guān)的初始設(shè)定，把這些設(shè)定信息保存在系統(tǒng)控制單元7的存儲電路中。在本實施例中，作為圖像數(shù)據(jù)收集模式，設(shè)定由扇形掃描進行的B模式圖像數(shù)據(jù)和彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)的收集模式。另外，作為圖像數(shù)據(jù)處理方法，進行對與血流的平均速度值有關(guān)的彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)(即，流速值圖像數(shù)據(jù))的濾波處理的設(shè)定，進行在該濾波處理中所需要的核心數(shù)據(jù)A2以及不同符號判定用核心數(shù)據(jù)A3的象素數(shù)和在比較電路46中的閾值，還有象素值選擇電路44中的排列順序的設(shè)定(圖7的步驟S1)。
如果上述的初始設(shè)定結(jié)束，則操作者開始把超聲波探測器1的前端(超聲波發(fā)送接收面)固定在被檢測體的體表上的規(guī)定位置上開始超聲波圖像數(shù)據(jù)的收集。在超聲波的發(fā)送時，圖2的速率脈沖發(fā)生器211與來自系統(tǒng)控制單元7的控制信號同步，把確定向被檢測體內(nèi)發(fā)射的超聲波脈沖的重復(fù)周期的速率脈沖提供給發(fā)送延遲電路212。
發(fā)送延遲電路212把在發(fā)送中為了得到細的波束寬度用于在規(guī)定的深度收斂超聲波的延遲時間，和用于向第1掃描方向(θ1)發(fā)送超聲波的延遲時間給予速率脈沖，把該速率脈沖提供給脈沖發(fā)生器213。以下，脈沖發(fā)生器23使用通過上述速率脈沖的提供生成的壓電振子驅(qū)動脈沖，驅(qū)動被內(nèi)置在超聲波探測器1中的壓電振子向被檢測體內(nèi)發(fā)射超聲波脈沖(發(fā)送超聲波)。
發(fā)射到被檢測體內(nèi)的超聲波脈沖的一部分由聲音阻抗不同的臟器間的分界面或者組織反射。另外，當(dāng)該超聲波在心臟壁和血球等的運動的某一反射體扇上發(fā)射的情況下，該超聲波頻率受到多普勒偏移。
在被檢測體的組織和血球上發(fā)射的超聲波反射波(接收超聲波)由超聲波探測器1的壓電振子接收被變換為電氣信號(接收信號)，該接收信號在發(fā)送接收單元2的接收單元22中的N通道的獨立前置放大器221中被放大，而且被提供給N通道的接收延遲電路222。
接收延遲電路222在把用于收斂規(guī)定深度的超聲波的聚焦用延遲時間，和用于在上述第1掃描方向(θ1)上具有強的接收指向性接收的偏轉(zhuǎn)用延遲時間給予上述接收信號后，把該接收信號提供給加法器223。而后，加法器223加算合成從接收延遲電路222輸出的N通道的接收信號，在集中為一個接收信號后，提供給圖像數(shù)據(jù)生成單元3的B模式圖像數(shù)據(jù)生成單元31和多普勒圖像數(shù)據(jù)生成單元32。
提供給B模式圖像數(shù)據(jù)生成單元31的加法器223的輸出信號在進行對數(shù)變換、包絡(luò)線檢波、A/D變換后，被保存在圖像數(shù)據(jù)存儲單元33中的B模式圖像數(shù)據(jù)存儲區(qū)域。
另一方面，在流速值圖像數(shù)據(jù)的生成中，為了求接收信號的多普勒偏轉(zhuǎn)使用和上述一樣的順序，進行相對上述第1掃描方向連續(xù)的多次(L次)超聲波發(fā)送接收，對此時得到的接收信號進行頻率分解。
即，提供給圖2的多普勒圖像數(shù)據(jù)生成單元32的加法器223的輸出信號，在用脈沖發(fā)生器323-1、323-2以及LP324-1、324-2正交相位檢波后變換為2通道的IQ信號。而后，該IQ信號的I成分以及Q成分的各自在用A/D變換器325-1、325-2中變換為數(shù)字信號后，被保存在多普勒信號存儲電路326。以下，對于用相對上述第1掃描方向(θ1)的L次超聲波發(fā)送接收得到的接收信號，也可以用同樣的順序檢測IQ信號，保存在多普勒信號存儲電路326中。
而后，如果用相對第1掃描方向(θ1)的L次的超聲波發(fā)送接收波得到的IQ信號對多普勒信號存儲電路326的保存結(jié)束，則系統(tǒng)控制單元7從被保存在多普勒信號存儲電路326中的L個IQ信號中順序讀出與規(guī)定位置(深度)對應(yīng)的I成分以及Q成分提供給MTI濾波器327。MTI濾波器327對被提供的L個的I成分和Q成分在時間方向上進行濾波器處理，例如，排除由心肌等組織的運動產(chǎn)生的組織多普勒成分(雜波成分)，只抽出由血液流動產(chǎn)生的血流多普勒成分。
提供了血流成分的IQ信號的自相關(guān)器328使用該IQ信號進行自相關(guān)運算，運算器329根據(jù)自相關(guān)運算結(jié)果計算血流的平均速度和分散值，還有功率值。以下，對從上述規(guī)定位置(深度)以外的反射體得到的IQ信號也進行同樣的運算，把生成的上述第1掃描方向上的流速值圖像數(shù)據(jù)、分散值圖像數(shù)據(jù)、功率值圖像數(shù)據(jù)保存在圖像數(shù)據(jù)存儲單元33中的各個存儲區(qū)域上。
以下，系統(tǒng)控制單元7還對第2掃描方向(θ2)至第M掃描方向(θM方向)進行超聲波發(fā)送接收。而后，把此時得到的B模式圖像數(shù)據(jù)，以及流速值圖像數(shù)據(jù)、分散值圖像數(shù)據(jù)以及功率值圖像數(shù)據(jù)等的彩色數(shù)據(jù)保存在圖像數(shù)據(jù)存儲單元33中的上述存儲區(qū)域上(圖7的步驟S2)。
如果上述4種圖像數(shù)據(jù)的收集和保存結(jié)束，則系統(tǒng)控制單元7把與核心數(shù)據(jù)A2和不同符號判定用核心數(shù)據(jù)A3的象素數(shù)有關(guān)的初始設(shè)定數(shù)據(jù)提供給圖像數(shù)據(jù)處理單元4的核心數(shù)據(jù)控制電路52，而且，在把與比較電路46的閾值和象素值選擇電路44的排列順序有關(guān)的初始設(shè)定數(shù)據(jù)提供給控制電路51的同時，把用于開始流速值圖像數(shù)據(jù)的濾波處理的指令信號提供給圖像數(shù)據(jù)處理單元4的各單元。
接收到濾波處理的開始指令的核心數(shù)據(jù)控制電路52，對核心數(shù)據(jù)存儲電路42以及不同符號判定用核心數(shù)據(jù)存儲電路47，提供與用輸入單元6設(shè)定的核心數(shù)據(jù)A2以及不同符號判定用核心數(shù)據(jù)A3的象素數(shù)有關(guān)的信號和第1中心象素的位置信號。
而后，核心數(shù)據(jù)存儲電路42從被保存在圖像數(shù)據(jù)生成單元3的圖像數(shù)據(jù)存儲單元33中的流速值圖像數(shù)據(jù)A1中，抽出把上述第1中心象素作為中心的規(guī)定范圍(例如，3象素×9象素)的核心數(shù)據(jù)并保存。
同樣，不同符號判定用核心數(shù)據(jù)存儲電路47從圖像數(shù)據(jù)存儲單元33的流速值圖像數(shù)據(jù)A1中，抽出把上述第1中心象素作為規(guī)定范圍(例如，3象素×3象素)的不同符號判定用核心數(shù)據(jù)并保存(圖7的步驟S3)。
以下，象素值排列電路43按照大的順序排列被保存在核心數(shù)據(jù)存儲電路42中的核心數(shù)據(jù)的27個象素值(流速值)(圖7的步驟S11)。而后，象素選擇電路44所排列的這些象素值中，選擇預(yù)先設(shè)定的排列順序的象素值，作為濾波處理后的象素值臨時設(shè)定(圖7的步驟S13)。
另一方面，比較電路46比較在輸入單元6中預(yù)先設(shè)定并經(jīng)由控制電路51提供的閾值和在核心數(shù)據(jù)存儲電路42的核心數(shù)據(jù)A2中的中心象素的象素值，當(dāng)該象素值在閾值以上的情況下向特性判別電路49輸出“閾值以上”的比較結(jié)果，當(dāng)比閾值小的情況下輸出“閾值以下”的比較結(jié)果(圖7的步驟S6)。
另外，不同符號判定電路48讀出被保存在不同符號判定用核心數(shù)據(jù)存儲電路47中的不同符號判定用核心數(shù)據(jù)A3的象素值，比較其符號位。而后，當(dāng)全部的象素值在正值或者負值的情況下把“相同符號”的判定結(jié)果輸出給特性判別電路49，另外，當(dāng)正象素值和負象素值混合存在的情況下把“不同符號”的判定結(jié)果輸出到特性判別電路49(圖7的步驟S7)。
以下，特性判別電路49把從比較電路46提供的“閾值以下”或者“閾值以上”的比較結(jié)果，和從不同符號判定電路48提供的“相同符號”或者“不同符號”的判定結(jié)果輸入到圖6所示的表中，判別核心數(shù)據(jù)A2的血流特性，設(shè)定適宜該血流特性的象素值選擇方法。而后，把基于已設(shè)定的象素值選擇方法的象素值選擇控制信號提供給輸出選擇電路50(圖7的步驟S9)。
從特性判別電路49接收到象素值選擇控制信號的輸出選擇電路50選擇在象素值選擇電路44中被暫時設(shè)定的象素值，或者在核心數(shù)據(jù)存儲電路42的核心數(shù)據(jù)A2中的中心象素的象素值之一輸出，把輸出的象素值保存在顯示單元8的DSC81中的彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)存儲區(qū)域中。
以下，以同樣的順序還對流速值圖像數(shù)據(jù)A1的其他象素順序進行濾波處理，把處理后的象素值保存在上述彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)存儲區(qū)域上。即，在DSC81的彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)存儲區(qū)域上生成濾波處理后的2維流速值圖像數(shù)據(jù)(圖7的步驟S14)。
另一方面，被保存在圖像數(shù)據(jù)生成單元3的圖像數(shù)據(jù)存儲單元33中的B模式圖像數(shù)據(jù)被直接提供給顯示單元8，保存在DSC81的B模式圖像數(shù)據(jù)存儲區(qū)域中。而后，DSC81在對被保存在彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)存儲區(qū)域上的流速值圖像數(shù)據(jù)附加了彩色信息后，與B模式圖像數(shù)據(jù)合成生成顯示用圖像數(shù)據(jù)，而且，變換為標(biāo)準電視格式信號顯示在彩色監(jiān)視器82上(圖7的步驟S15)。
這樣，在本實施例中的核心數(shù)據(jù)存儲電路42構(gòu)成本發(fā)明的核心數(shù)據(jù)生成單元，本實施例中的輸出選擇電路50構(gòu)成本發(fā)明的第2圖像數(shù)據(jù)生成單元。
以下，用圖8以及圖9說明本實施例中的濾波處理的效果。圖8以及圖9分別與圖6的分類A以及分類C對應(yīng)，假設(shè)邊緣部分都不能平滑地顯示。即，圖8A的流速值圖像數(shù)據(jù)A1模式化以+6至+9表示相對超聲波探測器1接近的血流的流速值，另外，模式化地以0表示沒有血流的生物體組織。
對于被保存在圖像數(shù)據(jù)生成單元3的圖像數(shù)據(jù)存儲單元33中的流速值圖像數(shù)據(jù)A1，核心數(shù)據(jù)存儲電路42抽出以任意的象素(例如，用粗框包圍的象素B1)為中心象素預(yù)先設(shè)定的范圍(例如3象素×9象素)的核心數(shù)據(jù)A2保存，以下，象素值排列電路43如圖8B所示那樣按照大小順序排列該核心數(shù)據(jù)A2的各象素值。而后，象素值選擇電路44所排列的象素值中選擇預(yù)先設(shè)定的排列順序(例如，第14(中間值))的象素值“6”，把上述核心數(shù)據(jù)A2的中心象素的象素值“0”置換為象素值“6”。
對于核心數(shù)據(jù)A2的其他象素也重復(fù)同樣的處理(濾波處理)，生成圖8C所示的濾波處理后的流速值圖像數(shù)據(jù)A10。通過這樣的濾波處理，可以平滑地顯示存在血液流動的血管和沒有血液流動的生物體組織的分界，可以正確掌握血流分布。
另一方面，圖9A表示由接近超聲波探測器1的血流的流速值(+6至+9)和遠離超聲波探測器1的血流的流速值(-6至-8)構(gòu)成的流速值圖像數(shù)據(jù)A1，圖9C表示對該流速值圖像數(shù)據(jù)A1進行同樣的處理(圖9B)生成的濾波處理后的流速值圖像數(shù)據(jù)A10。這種情況下也和圖8的情況一樣，可以平滑地顯示在不同方向上流動的血流的分界。
而且，在上述的實施例中的比較電路46進行從流速值圖像數(shù)據(jù)A1抽出的核心數(shù)據(jù)A2的中央象素的象素值和預(yù)先設(shè)定的閾值的比較，但對于和上述中央象素在同一位置上的分散值圖像數(shù)據(jù)和功率值圖像數(shù)據(jù)之象素的象素值也可以進行預(yù)先設(shè)定的分散值的閾值或者功率值的閾值的比較，特性判別電路49加入這些比較結(jié)果設(shè)定象素值選擇方法。
例如，當(dāng)在比較電路46中在核心數(shù)據(jù)A2的中央象素中的流速值和與該中央象素對應(yīng)的功率值象素數(shù)據(jù)的象素的象素值(功率值)都比各個閾值小的情況下，作為血流邊緣單元的處理，從在象素排列電路43中排列的多個象素值(流速值)中選擇比中央值慢的象素值，另一方面，當(dāng)核心數(shù)據(jù)A2的中央象素中的流速值，和在與該中央象素對應(yīng)的分散值圖像數(shù)據(jù)的象素的象素值(分散值)都比各自閾值大的情況下，作為紊流處理，從在上述象素值排列電路43中排列的象素值(流速值)中選擇比中央值快的流速值提供給輸出選擇電路50。
(變形例)以下，用圖10至圖13說明本實施例的變形例。圖10是表示在本變形例中的圖像數(shù)據(jù)的處理順序的流程圖。而且，對于在圖7中所示的和本實施方式的流程圖實際上相同的處理標(biāo)注相同的符號并省略說明。
在圖6所示的分類D中，當(dāng)適用了上述實施例的濾波法的情況下，輸出選擇電路50比較由象素值選擇電路44選擇出的規(guī)定排列順序的象素值的絕對值和在核心數(shù)據(jù)A2的中心象素的象素值的絕對值，把絕對值大一方的象素值輸出到顯示單元8。但是，當(dāng)在核心數(shù)據(jù)A2中以正流速值和負流速值大致相等的頻度發(fā)生的情況下，在由象素排列電路43排列的象素值的中間值附近排列小的象素值。因而，輸出選擇電路50始終輸出在核心數(shù)據(jù)A2的中心象素的象素值，不能得到濾波處理的效果。
對于這樣的問題，在判定為屬于分類D時(圖10的步驟S8是)，象素排列電路43根據(jù)在核心數(shù)據(jù)存儲電路42中保存的核心數(shù)據(jù)A2中的中心象素的流速值，調(diào)制該核心數(shù)據(jù)A2的各象素值(圖10的步驟S10)，按照大小順序排列調(diào)制后的象素值(調(diào)制象素值)(圖10的步驟S11)。而后，象素值選擇電路44所排列的調(diào)制象素值中選擇規(guī)定排列順序的象素值(圖10的步驟S12)，根據(jù)上述核心數(shù)據(jù)A2的中心象素的象素值解調(diào)該象素值作為濾波處理后的象素值(流速值)暫時設(shè)定(圖10的步驟S13)。以下，輸出選擇電路50根據(jù)圖6的分類D所示的象素值選擇方法，生成象素值選擇電路44暫時設(shè)定的濾波處理后的象素值或者上述核心數(shù)據(jù)A2的中心象素的象素值之一(圖10的步驟S14)，輸出到顯示單元8(圖10的步驟S15)。
具體地說，從在上述核心數(shù)據(jù)A2的各象素的象素值中減去在中心象素的象素值(在相位空間上調(diào)制)，按照大小順序排列經(jīng)減算的象素值。從以下排列的多個象素值中選擇規(guī)定排列順序的象素值，在該象素值上加(解調(diào))上述中心象素的象素值，求濾波處理后的象素值。但是，本變形例的調(diào)制-解調(diào)處理并不限定于上述的方法。
圖11是把本變形例中的象素值的排列方法和在上述實施例中的排列方法比較表示的圖，在如折返的連續(xù)性明確那樣表示相位的圓圖形上定義圖11B所示的上述實施例的排列順序和圖1A所示的本變形例的排列順序，特別是在本實施例的情況下，以核心數(shù)據(jù)A2的中心象素的象素值為基準進行其他象素值的排列。而且，采用該變形例的調(diào)制-解調(diào)處理用通過和采用比較電路46的閾值的比較結(jié)果和采用不同符號判定電路48的判定結(jié)果設(shè)定的特性判別電路49的輸出信號控制。
即，對于核心數(shù)據(jù)A2的各象素的象素值，進行加上在中心象素的象素值的Q成分為0的量之偏移的偏移處理。此時，相位偏移在跨越180度和-180度之間時，該象素值具有的正負的符號反轉(zhuǎn)。由此，各象素在圖11A所示的圓圖形上，被收納在從中心象素開始從+180°到-180°的范圍中，可以得到和圖11B所示的彩條一樣的彩條。如果從經(jīng)該偏移的象素值中除去(解調(diào))偏移，則如圖11A的彩條所示圖像的亮度提高，被強調(diào)顯示。
以下，在圖12以及圖13中表示本變形例的效果。圖12A是表示折返或者逆流發(fā)生時得到的流速值他數(shù)據(jù)A1的圖，正象素值和負象素值以嵌鑲狀分布構(gòu)成。圖12B表示當(dāng)設(shè)定相對這樣的流速圖像數(shù)據(jù)A1以粗線框包圍的3象素×9象素的核心數(shù)據(jù)A2并適用上述變形例的濾波處理的情況下，從輸出選擇電路50得到的濾波處理后的流速值圖像數(shù)據(jù)A10。即，通過本變形例的濾波法用波紋線表示的黑缺失的象素消失，強調(diào)顯示折返或者逆流引起的嵌鑲圖案。而且，這種情況下，象素值選擇電路44從象素值排列電路43排列的調(diào)制后的多個象素值中選擇中間值(第14)的象素值。
另一方面，圖13A是在流過同一方向的血流的流速值圖像數(shù)據(jù)A1中發(fā)生了黑缺失圖案等的特異點的情況，在相對負流速值用粗線包圍的部分上看到特異點。圖13B是在對上述流速值圖像數(shù)據(jù)適用了本變形例的濾波處理時得到的濾波處理后的流速值圖像數(shù)據(jù)A10，可以消滅上述特異點。而且，在這種情況下的核心數(shù)據(jù)的象素數(shù)和相對調(diào)制后的象素值的排列順序和圖12的情況相同。
如果采用上述的本實施例，則通過從按大小順序來排列的核心數(shù)據(jù)的象素值中選擇規(guī)定排列順序的象素值，不會使空間分解能力劣化，可以降低如黑缺失圖案那樣的特異點，而且，可以強調(diào)顯示因紊流和折返現(xiàn)象產(chǎn)生的嵌鑲圖案。而且，如果采用上述變形例，則在從核心數(shù)據(jù)的象素值中選擇規(guī)定順序的象素值的情況下通過進行調(diào)制-解調(diào)處理，維持折返中的連續(xù)性，即使對在高頻度下發(fā)生的嵌鑲圖像也可以強調(diào)顯示。
以上，敘述了本發(fā)明的實施例，當(dāng)本發(fā)明并不限于上述的實施例，可以變形實施。例如，彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)敘述了有關(guān)高速值圖像數(shù)據(jù)，但也可以是分散值圖像數(shù)據(jù)和功率值圖像數(shù)據(jù)，而且，如在通過亮度和色相合成顯示流速值和分散值的方法那樣，在合成顯示多種彩色多普勒圖像數(shù)據(jù)時，對于這些圖像數(shù)據(jù)的至少1個也可以適用上述實施例或者變形例敘述的濾波。
而且，比較電路46中的閾值和象素值選擇電路44中的排列順序可以根據(jù)診斷部位和圖像數(shù)據(jù)模式，而且根據(jù)圖像數(shù)據(jù)的顯示方法等的信息設(shè)定。
另外，采用本發(fā)明實施例的濾波方法或者采用變形例的濾波方法的選擇也可以由操作者隨時進行，但也可以通過被初始設(shè)定的診斷部位和圖像數(shù)據(jù)收集模式等的信息自動地選擇。
但是，在本發(fā)明的實施例中，說明了壓電振子具有按1維排列的超聲波探測器和模擬方式的接收單元的超聲波診斷裝置，但并不限于該實施例，例如，也可以是與具有2維排列的壓電振子的超聲波探測器對應(yīng)的超聲波診斷裝置。
而且，在上述實施例以及變形例的圖像數(shù)據(jù)處理單元4中執(zhí)行的核心數(shù)據(jù)的生成、象素值的排列、選擇等的處理也可以通過具有有這樣的處理功能的PC和工作站等的計算機(圖像處理裝置)，和超聲波處理裝置分開進行。
權(quán)利要求
1.一種超聲波診斷裝置，其特征在于包括具有用于對被檢測體進行超聲波的發(fā)送接收的壓電振子的超聲波探測器；對上述壓電振子進行發(fā)送接收的發(fā)送接收單元；根據(jù)由該發(fā)送接收單元得到的接收信號來生成第1圖像數(shù)據(jù)的第1圖像數(shù)據(jù)生成單元；抽出以上述第1圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素為基準而設(shè)定的規(guī)定范圍中的上述第1圖像數(shù)據(jù)來生成核心數(shù)據(jù)的核心數(shù)據(jù)生成單元；根據(jù)需要來調(diào)制上述核心數(shù)據(jù)中的各象素的象素值，并按大小順序來排列該象素值或者所得到的調(diào)制象素值的象素值排列單元；進行從所排列的多個上述象素值中選擇規(guī)定排列順序的象素值，以及從上述調(diào)制象素值中選擇規(guī)定排列順序的調(diào)制象素值，經(jīng)選擇的調(diào)制象素的解調(diào)中的任意一個的象素值選擇單元；根據(jù)上述第1圖像數(shù)據(jù)的象素值來判別圖像特性的特性判別單元；和根據(jù)該特性判別單元的判別結(jié)果，選擇上述第1圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素的象素值、以及由上述象素選擇單元選擇的上述規(guī)定排列順序的象素值或經(jīng)解調(diào)的象素值中的任意一個，來生成第2圖像數(shù)據(jù)的第2圖像數(shù)據(jù)生成單元。
2.一種超聲波診斷裝置，其特征在于包括具有用于對被檢測體進行超聲波的發(fā)送接收的壓電振子的超聲波探測器；對上述壓電振子進行發(fā)送接收的發(fā)送接收單元；根據(jù)由該發(fā)送接收單元得到的接收信號來生成第1圖像數(shù)據(jù)的第1圖像數(shù)據(jù)生成單元；抽出以上述第1圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素為基準而設(shè)定的規(guī)定范圍內(nèi)的上述第1圖像數(shù)據(jù)來生成核心數(shù)據(jù)的核心數(shù)據(jù)生成單元；根據(jù)需要僅以規(guī)定范圍內(nèi)的核心數(shù)據(jù)A2的中央象素的象素值的Q成分為0的量對上述核心數(shù)據(jù)的各象素的象素值進行偏移處理，并按大小順序來排列該象素值或者所得到的偏移象素值的象素值排列單元；進行從所排列的多個上述象素值中選擇規(guī)定排列順序的象素值，以及從上述調(diào)制象素值中選擇規(guī)定排列順序的調(diào)制象素值，經(jīng)選擇的偏移象素值的解調(diào)中的任意一個的象素值選擇單元；根據(jù)上述第1象素數(shù)據(jù)的象素值來判別圖像特性的特性判別單元；根據(jù)該特性判別單元的判別結(jié)果，選擇上述第1圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素的象素值，以及由上述象素選擇單元選擇的上述規(guī)定排列順序的象素值或者經(jīng)解調(diào)的象素值中的任意一個，來生成第2圖像數(shù)據(jù)的第2圖像數(shù)據(jù)生成單元。
3.如權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述調(diào)制是偏移各象素值以使上述核心數(shù)據(jù)的中心象素為O，并且，構(gòu)成為使象素值為規(guī)定值以上的值的符號反轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述第1圖像數(shù)據(jù)生成單元根據(jù)從由上述發(fā)送接收單元得到的接收信號的多普勒成分計算出的血流平均流速值、分散值，或者功率值中的至少一種超聲波物理量來生成上述第1圖像數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述特性判別單元根據(jù)上述第1圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素的象素值的大小和符號來判別上述被檢測體的血流特性。
6.如權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于具有對上述第1圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素的象素值和預(yù)先設(shè)定的閾值進行比較的比較單元；抽出以上述規(guī)定象素為基準而設(shè)定的規(guī)定范圍內(nèi)的上述第1圖像數(shù)據(jù)來判定所生成的不同符號判別用核心數(shù)據(jù)的象素的象素值的符號的不同符號判定單元，上述特性判別單元根據(jù)基于上述比較單元的比較結(jié)果和基于上述不同符號判別單元的判別結(jié)果來判別上述被檢測體的血流特性。
7.如權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述超聲波診斷裝置還包括預(yù)先受理上述核心數(shù)據(jù)、上述符號判定用核心數(shù)據(jù)的抽出范圍、上述象素值選擇單元的排列順序，以及上述比較單元的閾值中的至少任意一個的輸入設(shè)定的輸入裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述輸入單元受理預(yù)先設(shè)定的診斷部位、圖像數(shù)據(jù)收集條件、圖像數(shù)據(jù)顯示條件的至少一種的輸入，并根據(jù)該輸入來設(shè)定上述核心數(shù)據(jù)、上述符號判定用核心數(shù)據(jù)的抽出范圍、上述象素值選擇單元的排列順序以及在上述比較單元的閾值中的至少任意一種。
9.如權(quán)利要求6所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述第1圖像數(shù)據(jù)生成單元根據(jù)使用由上述發(fā)送接收單元得到的接收信號的多普勒成分計算出的血流的平均流速值、分散值，或者功率值中的至少2種超聲波物理量來生成上述第1圖像數(shù)據(jù)，上述比較單元對上述多種第1圖像數(shù)據(jù)的上述規(guī)定象素的象素值和分別與上述多個超聲波物理量對應(yīng)而設(shè)定的閾值進行比較。
10.如權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述超聲波診斷裝置還包括重疊顯示B模式圖像數(shù)據(jù)和第2圖像數(shù)據(jù)的顯示單元，上述B模式圖像數(shù)據(jù)是上述第1圖像數(shù)據(jù)生成單元根據(jù)通過對上述被檢測體進行的超聲波發(fā)送接收而得到的接收信號來生成的；上述第2圖像數(shù)據(jù)與上述第2圖像數(shù)據(jù)生成單元生成的血流的平均流速值、分散值，或者功率值中的至少任意1種有關(guān)。
11.如權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述象素值排列單元按照大小順序排列從上述核心數(shù)據(jù)的各象素的象素值中減去上述第1圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素的象素值而得到的調(diào)制象素值，上述象素值選擇單元把從所排列的多個上述調(diào)制象素值中選擇得到的規(guī)定排列順序的上述調(diào)制象素值加上上述第1圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素的象素值來進行解調(diào)。
12.一種超聲波圖像數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于包含對被檢測體進行超聲波的發(fā)送接收，根據(jù)所得到的接收信號來生成第1圖像數(shù)據(jù)的步驟；抽出以生成的上述第1圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素為基準而設(shè)定的規(guī)定范圍內(nèi)的上述第1象素數(shù)據(jù)來生成核心數(shù)據(jù)的步驟；利用上述第1圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素的象素值，根據(jù)需要來調(diào)制上述核心數(shù)據(jù)的各象素的象素值的步驟；按照大小順序來排列上述象素值或者經(jīng)調(diào)制的象素值的步驟；所排列的多個象素值或者調(diào)制后的象素值中選擇規(guī)定排列順序的象素值的步驟；利用上述第1圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素的象素值，根據(jù)需要來解調(diào)所選擇的象素值的步驟；根據(jù)上述第1圖像數(shù)據(jù)的象素值來判別象素特性的步驟；和根據(jù)該判別結(jié)果來選擇上述第1圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素的象素值，以及由上述象素選擇單元選擇的上述規(guī)定排列順序的象素值或者解調(diào)后的上述象素值中的任意一個來生成第2圖像數(shù)據(jù)的步驟。
13.一種圖像處理裝置，進行根據(jù)規(guī)定范圍內(nèi)的多個象素的象素值來求出包含象素信息的圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素的象素值的圖像濾波處理，其特征在于包括根據(jù)規(guī)定范圍內(nèi)的多個象素值的大小順序來確定值的象素值選擇單元；判定規(guī)定范圍內(nèi)的多個象素值的速度方向是否相同的第1判定單元；判定根據(jù)規(guī)定范圍內(nèi)的多個象素的值而求得的值是否超過了規(guī)定閾值的第2判定單元；和根據(jù)上述象素值選擇單元、上述第1判定單元以及上述第2判定單元的輸出來求出象素值的輸出單元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲波診斷裝置，包括抽出以生成圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素為基準而設(shè)定的規(guī)定范圍內(nèi)的上述第1圖像數(shù)據(jù)生成核心數(shù)據(jù)的核心數(shù)據(jù)生成單元；根據(jù)需要調(diào)制在上述核心數(shù)據(jù)中的各象素的象素值，按大小順序來排列該象素值或者所得到的調(diào)制象素值的象素值排列單元；所排列的多個上述象素值中進行規(guī)定排列順序的象素值的選擇，以及從上述調(diào)制象素值中選擇規(guī)定排列順序的調(diào)制象素值，進行被選擇出的調(diào)制象素值的解調(diào)之一的象素值選擇單元；根據(jù)上述第1象素數(shù)據(jù)的象素值判別圖像特性的特性判別單元；根據(jù)該特性判別單元的判別結(jié)果，選擇在上述第1圖像數(shù)據(jù)的規(guī)定象素的象素值，以及由上述象素選擇單元選擇出的上述規(guī)定排列順序的象素值或者經(jīng)解調(diào)的象素值之一，生成第2圖像數(shù)據(jù)的第2圖像數(shù)據(jù)生成單元。如果采用上述構(gòu)成，則在超聲波彩色多普勒方法中，不使空間分解能力劣化，就可以降低黑缺失圖案和強調(diào)顯示紊流嵌鑲圖案。
文檔編號A61B8/14GK1644170SQ200510004390
公開日2005年7月27日 申請日期2005年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月20日
發(fā)明者坂口文康, 市岡健一 申請人:株式會社東芝, 東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會社