(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に対応する複数の超音波データを順次取得する超音波データ取得部と、
プロセッサと、を含む超音波システムであって、
前記プロセッサは、
前記複数の超音波データを用いて複数の超音波映像を形成する超音波映像形成部と、
基準フレームレートと現在フレームレートとを比較して判断結果を出力する判断部と、
前記判断結果に基づきフレーム平均係数を出力する係数推定部と、
前記フレーム平均係数に基づきフレーム平均処理された第ｉ番目（ｉは１以上の整数）のフレーム平均映像および第ｉ番目の超音波映像のフレーム平均処理を行って第（ｉ＋１）番目のフレーム平均映像を形成するフレーム平均処理部とを備え、
前記係数推定部は、
前記判断結果に基づいて、前記現在フレームレートに対応するサンプリングレートで前記第ｉ番目の超音波映像および前記第ｉ番目のフレーム平均映像のそれぞれをリサンプリングして第１のリサンプリングデータおよび第２のリサンプリングデータを形成するリサンプリング部と、
前記第１のリサンプリングデータおよび前記第２のリサンプリングデータに基づいて、前記フレーム平均係数を出力する推定部と、
前記フレーム平均係数と前記第１のリサンプリングデータを乗算して第１の乗算データを出力する第１の乗算部と、
前記係数推定部から出力された加算データを時間遅延させて出力する遅延部と、
前記フレーム平均係数と前記時間遅延された加算データを乗算して第２の乗算データを出力する第２の乗算部と、
前記第１の乗算データと前記第２の乗算データを加算して前記加算データを出力する第１の加算部と
を備える超音波システム。
【請求項２】
前記判断部は、
前記基準フレームレートと前記現在フレームレートが異なると判断すれば、第１の判断結果を出力し、
前記基準フレームレートと前記現在フレームレートが同一であると判断すれば、第２の判断結果を出力することを特徴とする請求項１に記載の超音波システム。
【請求項３】
ａ）生体に対応する複数の超音波データを順次取得する段階と、
ｂ）前記複数の超音波データを用いて複数の超音波映像を形成する段階と、
ｃ１）基準フレームレートと現在フレームレートとを比較して判断結果を出力する段階と、
ｃ２）前記判断結果に基づいてフレーム平均係数を出力する段階と、
ｄ）前記フレーム平均係数に基づいてフレーム平均処理された第ｉ番目（ｉは１以上の整数）のフレーム平均映像および第ｉ番目の超音波映像のフレーム平均処理を行って第（ｉ＋１）番目のフレーム平均映像を形成する段階と
を備え、
前記段階ｃ２）は、
前記判断結果に基づいて、前記現在フレームレートに対応するサンプリングレートで前記第ｉ番目の超音波映像および前記第ｉ番目のフレーム平均映像のそれぞれをリサンプリングして第１のリサンプリングデータおよび第２のリサンプリングデータを形成する段階と、
前記第１のリサンプリングデータおよび前記第２のリサンプリングデータに基づいて、前記フレーム平均係数を出力する段階と、
前記フレーム平均係数と前記第１のリサンプリングデータを乗算して第１の乗算データを出力する段階と、
加算データを時間遅延させて出力する段階と、
前記フレーム平均係数と前記時間遅延された加算データを乗算して第２の乗算データを出力する段階と、
前記第１の乗算データと前記第２の乗算データを加算して前記加算データを出力する段階とを備えることを特徴とする適応的フレーム平均処理方法。
【請求項４】
前記段階ｃ１）は、
前記基準フレームレートと前記現在フレームレートが異なると判断すれば、第１の判断結果を出力する段階と、
前記基準フレームレートと前記現在フレームレートが同一であると判断すれば、第２の判断結果を出力する段階と
を備えることを特徴とする請求項３に記載の適応的フレーム平均処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波システムに関し、特にフレームレート（ｆｒａｍｅ  ｒａｔｅ）の変化に応じて適応的にフレーム平均（ｆｒａｍｅ  ａｖｅｒａｇｅ）処理を行う超音波システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波システムは、無侵襲および非破壊特性を有しており、生体内部の情報を得るために医療分野で広く用いられている。超音波システムは、対象体を直接切開して観察する外科手術の必要がなく、対象体の内部組織を高解像度の映像で医師に提供することができるため、医療分野で非常に重要なものとして用いられている。
【０００３】
超音波システムは、超音波信号を生体に送信し、生体から反射される超音波信号（即ち、超音波エコー信号）を受信して生体に対応する超音波映像を形成する。一方、超音波システムは、超音波映像の画質を改善するために、即ち超音波映像の信号対雑音比（ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）を高めるために、ＩＩＲ（ｉｎｆｉｎｉｔｅ  ｉｍｐｕｌｓｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタを用いて現在の超音波映像と以前の超音波映像（即ち、フレーム平均（ｆｒａｍｅ  ａｖｅｒａｇｅ）処理される以前の超音波映像）との間でフレーム平均処理を行う。
【０００４】
従来は、フレームレートが変わっても固定されたフレーム平均係数（ｆｒａｍｅ  ａｖｅｒａｇｅ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）に基づいてフレーム平均処理が行われた。しかしこれでは、生体内の対象体が動く場合、対象体の表面に接触した超音波プローブが移動する場合、または、生体が動く場合には、フレーム平均処理された超音波映像にモーションブラーリング（ｍｏｔｉｏｎ  ｂｌｕｒｒｉｎｇ）が発生するといった問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００７−５１２８６９号公報
【特許文献２】特開平７−１１５６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、フレームレート（ｆｒａｍｅ  ｒａｔｅ）の変化に応じて適応的にフレーム平均（ｆｒａｍｅ  ａｖｅｒａｇｅ）処理を行ってモーションブラーリング（ｍｏｔｉｏｎ  ｂｌｕｒｒｉｎｇ）を最小化する超音波システムおよび方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明における超音波システムは、生体に対応する複数の超音波データを順次取得する超音波データ取得部と、前記複数の超音波データを用いて複数の超音波映像を順次形成し、フレーム平均処理された第ｉ番目（ｉは１以上の整数）のフレーム平均映像および第ｉ番目の超音波映像を用いてフレームレート（ｆｒａｍｅ  ｒａｔｅ）の変化に応じたフレーム平均係数（ｆｒａｍｅ  ａｖｅｒａｇｅ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を推定し、前記フレーム平均係数に基づいて前記第ｉ番目のフレーム平均映像と第（ｉ＋１）番目の超音波映像との間で前記フレーム平均処理を行って第（ｉ＋１）番目のフレーム平均映像を形成するプロセッサとを備える。
【０００８】
また、本発明における適応的フレーム平均処理方法は、ａ）生体に対応する複数の超音波データを順次取得する段階と、ｂ）前記複数の超音波データを用いて複数の超音波映像を順次形成する段階と、ｃ）フレーム平均処理された第ｉ番目（ｉは１以上の整数）のフレーム平均映像および第ｉ番目の超音波映像を用いてフレームレートの変化に応じたフレーム平均係数を推定する段階と、ｄ）前記フレーム平均係数に基づいて前記第ｉ番目のフレーム平均映像と第（ｉ＋１）番目の超音波映像との間で前記フレーム平均処理を行って第（ｉ＋１）番目のフレーム平均映像を形成する段階とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、フレームレート（ｆｒａｍｅ  ｒａｔｅ）の変化に応じて適応的にフレーム平均（ｆｒａｍｅ  ａｖｅｒａｇｅ）処理を行うことができ、モーションブラーリング（ｍｏｔｉｏｎ  ｂｌｕｒｒｉｎｇ）を最小化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例における超音波システムの構成を示すブロック図である
【図２】本発明の実施例における超音波データ取得部の構成を示すブロック図である。
【図３】時間に応じた超音波映像の取得順序を示す例示図である。
【図４】本発明の実施例におけるプロセッサの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施例における超音波映像およびフレーム平均処理された超音波映像を示す例示図である。
【図６】本発明の実施例におけるフレーム平均処理部の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施例における係数推定部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施例における超音波システムの構成を示すブロック図である。図１を参照すると、超音波システム１００は、超音波データ取得部１１０を備える。
【００１３】
超音波データ取得部１１０は、超音波信号を生体に送信し、生体から反射される超音波信号（即ち、超音波エコー信号）を受信して超音波データを取得する。
【００１４】
図２は、本発明の実施例における超音波データ取得部の構成を示すブロック図である。図２を参照すると、超音波データ取得部１１０は、超音波プローブ２１０を備える。
【００１５】
超音波プローブ２１０は、電気的信号と超音波信号を相互変換する複数の電気音響変換素子（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ  ｅｌｅｍｅｎｔ：以下単に変換素子と呼ぶ）（図示せず）を備える。超音波プローブ２１０は、超音波信号を生体に送信し、生体から反射される超音波エコー信号を受信して受信信号を形成する。受信信号は、アナログ信号である。超音波プローブ２１０は、コンベックスプローブ（ｃｏｎｖｅｘ  ｐｒｏｂｅ）、リニアプローブ（ｌｉｎｅａｒ  ｐｒｏｂｅ）などを含む。
【００１６】
超音波データ取得部１１０は、送信部２２０をさらに備える。送信部２２０は、超音波信号の送信を制御する。また、送信信号形成部２２０は、変換素子および集束点を考慮して、超音波映像を得るための送信信号を形成する。超音波映像は、Ｂモード（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  ｍｏｄｅ）映像を含む。しかし、超音波映像は、必ずしもこれに限定されない。送信部２２０は、送信信号形成部（図示せず）、送信遅延時間情報メモリ（図示せず）、送信ビームフォーマ（図示せず）などを備える。
【００１７】
本実施例において、送信部２２０は、図３に示すように複数の超音波映像ＵＩｉ（１≦ｉ）のそれぞれを得るための送信信号を順次形成する。従って、超音波プローブ２１０は、送信部２２０から順次提供される送信信号を超音波信号に変換して生体に送信し、生体から反射される超音波エコー信号を受信して受信信号を順次形成する。
【００１８】
超音波データ取得部１１０は、受信部２３０をさらに備える。受信部２３０は、超音波プローブ２１０から順次提供される受信信号をアナログデジタル変換してデジタル信号を形成する。また、受信部２３０は、変換素子および集束点を考慮して、デジタル信号を受信集束させて受信集束信号を形成する。受信部２３０は、受信信号増幅部（図示せず）、アナログデジタル変換部（図示せず）、受信遅延時間情報メモリ（図示せず）、受信ビームフォーマ（図示せず）などを備える。
【００１９】
超音波データ取得部１１０は、超音波データ形成部２４０をさらに備える。超音波データ形成部２４０は、受信部２３０から提供される受信集束信号を用いて超音波映像に対応する超音波データを形成する。超音波データは、ＲＦ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）データを含む。しかし、超音波データは、必ずしもこれに限定されない。また、超音波データ形成部２４０は、超音波データを形成するのに必要な様々な信号処理（例えば、利得（ｇａｉｎ）調節等）を受信集束信号に行うこともできる。
【００２０】
本実施例において、超音波データ形成部２４０は、受信部２３０から順次提供される受信集束信号を用いて、超音波映像ＵＩｉ（１≦ｉ）のそれぞれに対応する超音波データを形成する。
【００２１】
再び図１を参照すると、超音波システム１００は、プロセッサ１２０をさらに備える。プロセッサ１２０は、超音波データ取得部１１０に連結される。プロセッサ１２０は、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（ｇｒａｐｈｉｃ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）などを含む。
【００２２】
図４は、本発明の実施例におけるプロセッサの構成を示すブロック図である。図４を参照すると、プロセッサ１２０は、超音波映像形成部４１０を備える。
【００２３】
超音波映像形成部４１０は、超音波データ取得部１１０から順次提供される超音波データを用いて、図５に示すように超音波映像ＵＩｉ（１≦ｉ）を順次形成する。
【００２４】
プロセッサ１２０は、フレーム平均（ｆｒａｍｅ  ａｖｅｒａｇｅ）処理部４２０をさらに備える。フレーム平均処理部４２０は、フレーム平均係数（ｆｒａｍｅ  ｒａｔｅ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）に基づいて、図５に示すように、超音波映像形成部４１０で（ｉ＋１）番目（ｉは１以上の整数）に形成された超音波映像（以下、第（ｉ＋１）番目の超音波映像という）ＵＩｉ＋１とフレーム平均処理部４２０でｉ番目に出力された超音波映像（以下、第ｉ番目のフレーム平均映像という）ＵＩ’ｉとの間でフレーム平均処理を行って第（ｉ＋１）番目のフレーム平均映像ＵＩ’ｉ＋１を形成して出力する。
【００２５】
図６は、本発明の実施例におけるフレーム平均処理部の構成を示すブロック図である。図６を参照すると、フレーム平均処理部４２０は、フレーム平均係数提供部６１０を備える。
【００２６】
フレーム平均係数提供部６１０は、係数推定部４４０から出力されるフレーム平均係数を提供する。本実施例において、フレーム平均係数提供部６１０は、図６に示すように第１のフレーム平均係数（１−α）および第２のフレーム平均係数αを提供する。
【００２７】
フレーム平均処理部４２０は、第１の乗算部６２０をさらに備える。第１の乗算部６２０は、フレーム平均係数提供部６１０から提供されるフレーム平均係数と入力データを乗算して第１の乗算データを出力する。
【００２８】
本実施例において、第１の乗算部６２０は、図６に示すように、フレーム平均係数提供部６１０から提供される第１のフレーム平均係数（１−α）と入力データＸ［ｉ］を乗算して第１の乗算データ（１−α）Ｘ［ｉ］を出力する。入力データＸ［ｉ］は、超音波映像形成部４１０から出力される第ｉの超音波映像ＵＩｉである。
【００２９】
フレーム平均処理部４２０は、遅延部６３０をさらに備える。遅延部６３０は、フレーム平均処理部４２０から出力された出力データを時間遅延させて出力する。
【００３０】
本実施例において、遅延部６３０は、図６に示すように、フレーム平均処理部４２０から出力された出力データＹ［ｉ−１］を時間遅延させて出力する。ここで、出力データＹ［ｉ−１］は、第（ｉ−１）番目のフレーム平均映像ＵＩ’ｉ−１である。
【００３１】
フレーム平均処理部４２０は、第２の乗算部６４０をさらに備える。第２の乗算部６４０は、遅延部６３０により時間遅延された出力データとフレーム平均係数提供部６１０から提供されるフレーム平均係数を乗算して第２の乗算データを出力する。
【００３２】
本実施例において、第２の乗算部６４０は、遅延部６３０により時間遅延された出力データＹ［ｉ−１］とフレーム平均係数提供部６１０から提供される第２のフレーム平均係数αを乗算して第２の乗算データαＹ［ｉ−１］を出力する。
【００３３】
フレーム平均処理部４２０は、加算部６５０をさらに備える。加算部６５０は、第１の乗算部６２０から出力される第１の乗算データと第２の乗算部６４０から出力される第２の乗算データを加算して加算データ、即ちフレーム平均処理されたデータを出力する。
【００３４】
本実施例において、加算部６５０は、第１の乗算部６２０から出力される第１の乗算データ（１−α）Ｘ［ｉ］と第２の乗算部６４０から出力される第２の乗算データαＹ［ｉ−１］を加算して、フレーム平均処理されたデータＹ［ｉ］＝αＹ［ｉ−１］＋（１−α）Ｘ［ｉ］を出力する。ここで、フレーム平均処理されたデータＹ［ｉ］は、第ｉ番目のフレーム平均映像ＵＩ’ｉである。
【００３５】
再び図４を参照すると、プロセッサ１２０は、判断部４３０をさらに備える。判断部４３０は、フレームレートの変化を判断して判断結果を出力する。一例として、判断部４３０は、基準フレームレートと現在フレームレートとを比較し、基準フレームレートと現在フレームレートが異なると判断すれば、基準フレームレートと現在フレームレートが異なることを示す第１の判断結果を出力する一方、基準フレームレートと現在フレームレートが同一であると判断すれば、基準フレームレートと現在フレームレートが同一であることを示す第２の判断結果を出力する。
【００３６】
プロセッサ１２０は、係数推定部４４０をさらに備える。係数推定部４４０は、判断部４３０から提供される判断結果に基づいてフレームレートの変化に応じたフレーム平均係数を推定し、推定されたフレーム平均係数をフレーム平均処理部４２０に提供する。従って、フレーム平均処理部４２０は、係数推定部４４０から提供されるフレーム平均係数に基づいて、超音波映像形成部４１０から提供される超音波映像とフレーム平均処理部４２０から出力されたフレーム平均映像との間でフレーム平均処理を行う。
【００３７】
図７は、本発明の実施例における係数推定部の構成を示すブロック図である。図７を参照すると、係数推定部４４０は、リサンプリング部７１０を備える。
【００３８】
リサンプリング部７１０は、判断部４３０から提供される判断結果に基づいて、現在のフレームレート（以後、現在フレームレートと略す）に対応するサンプリングレート（ｓａｍｐｌｅ  ｒａｔｅ）を設定する。例えば、リサンプリング部７１０は、現在フレームレートをフィルタのサンプリングレートとして設定する。
【００３９】
本実施例において、リサンプリング部７１０は、判断部４３０から提供される第１の判断結果に基づいて、現在フレームレートに対応するサンプリングレートを設定する。また、リサンプリング部７１０は、判断部４３０から提供される第２の判断結果に基づいて、サンプリングレートを設定しない。即ち、リサンプリング部７１０は、判断部４３０から提供される第２の判断結果に基づいて、以前に設定されたサンプリングレートを現在フレームレートに対応するサンプリングレートとして設定する。
【００４０】
リサンプリング部７１０は、図７に示すように、設定されたサンプリングレートで入力データＸ［ｉ］、Ｙ［ｉ］をリサンプリングしてリサンプリングデータＸ［ｍ］、Ｙ［ｍ］を出力する。入力データＸ［ｉ］は、超音波映像形成部４１０から出力される第ｉ番目の超音波映像ＵＩｉであり、入力データＹ［ｉ］は、フレーム平均処理部４２０から出力される第ｉ番目のフレーム平均映像ＵＩ’ｉである。また、リサンプリング部７１０は、リサンプリングデータに補間（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）処理を行うこともできる。
【００４１】
係数推定部４４０は、推定部７２０をさらに備える。推定部７２０は、図７に示すように、リサンプリング部７１０から提供されるリサンプリングデータＸ［ｍ］、Ｙ［ｍ］と係数推定部４４０から出力された出力データＴ［ｍ］に基づいてフレーム平均係数を推定する。一例として、推定部７２０は、下記の式を用いてフレーム平均係数Ｋ［ｍ］を推定することができる。ここで、フレーム平均係数Ｋ［ｍ］は、毎リサンプリングデータに対応するフレーム平均係数の平均値を示す。
【００４２】
【数１】
0005948046.tif 000002
【００４３】
係数推定部４４０は、第３の乗算部７３０をさらに備える。第３の乗算部７３０は、推定部７２０から出力されるフレーム平均係数とリサンプリング部７１０から出力されるリサンプリングデータを乗算して第３の乗算データを出力する。
【００４４】
本実施例において、第３の乗算部７３０は、図７に示すように、推定部７２０から提供される第３のフレーム平均係数（１−Ｋ［ｍ］）とリサンプリング部７１０から提供されるリサンプリングデータＸ［ｍ］を乗算して第３の乗算データ（１−ｋ［ｍ］）Ｘ［ｍ］を出力する。
【００４５】
係数推定部４４０は、遅延部７４０をさらに備える。遅延部７４０は、係数推定部４４０から出力された出力データを時間遅延させて出力する。本実施例において、遅延部７４０は、図７に示すように、係数推定部４４０から出力された出力データＴ［ｍ−１］を時間遅延させて出力する。
【００４６】
係数推定部４４０は、第４の乗算部７５０をさらに備える。第４の乗算部７５０は、遅延部７４０により時間遅延された出力データと推定部７２０から出力されるフレーム平均係数を乗算して第４の乗算データを出力する。
【００４７】
本実施例において、第４の乗算部７５０は、図７に示すように、遅延部７４０により時間遅延された出力データＴ［ｍ−１］と推定部７２０から出力される第４のフレーム平均係数Ｋ［ｍ］を乗算して第４の乗算データＫ［ｍ］Ｔ［ｍ−１］を出力する。
【００４８】
係数推定部４４０は、加算部７６０をさらに備える。加算部７６０は、第３の乗算部７３０から出力される第３の乗算データと第４の乗算部７５０から出力される第４の乗算データを加算して加算データを出力する。
【００４９】
本実施例において、加算部７６０は、図７に示すように、第３の乗算部７３０から出力される第３の乗算データ（１−ｋ［ｍ］）Ｘ［ｍ］と第４の乗算部７５０から出力される第４の乗算データＫ［ｍ］Ｔ［ｍ−１］を加算して加算データ（即ち、出力データ）Ｔ［ｍ］＝Ｋ［ｍ］Ｔ［ｍ−１］＋（１−Ｋ［ｍ］）Ｘ［ｍ］を出力する。
【００５０】
再び図１を参照すると、超音波システム１００は、格納部１３０をさらに備える。格納部１３０は、超音波データ取得部１１０で取得された超音波データを格納する。また、格納部１３０は、プロセッサ１２０で形成された複数の超音波映像を格納する。
【００５１】
超音波システム１００は、ディスプレイ部１４０をさらに備える。ディスプレイ部１４０は、プロセッサ１２０で形成された超音波映像を表示する。また、ディスプレイ部１４０は、プロセッサ１２０で形成されたフレーム平均映像を表示する。
【００５２】
本発明は、望ましい実施例によって説明および例示をしたが、当業者であれば添付した特許請求の範囲の事項および範疇を逸脱することなく、様々な変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１００            超音波システム
１１０            超音波データ取得部
１２０            プロセッサ
１３０            格納部
１４０            ディスプレイ部
２１０            超音波プローブ
２２０            送信部
２３０            受信部
２４０            超音波データ形成部
４１０            超音波映像形成部
４２０            フレーム平均処理部
４３０            判断部
４４０            係数推定部
ＵＩｉ            超音波映像
ＵＩ’ｉ          フレーム平均映像
６１０            フレーム平均係数提供部
６２０            第１の乗算部
６３０            遅延部
６４０            第２の乗算部
６５０            加算部
７１０            リサンプリング部
７２０            推定部
７３０            第３の乗算部
７４０            遅延部
７５０            第４の乗算部
７６０            加算部
【図１】
0005948046.tif 000003
【図２】
0005948046.tif 000004
【図３】
0005948046.tif 000005
【図４】
0005948046.tif 000006
【図５】
0005948046.tif 000007
【図６】
0005948046.tif 000008
【図７】
0005948046.tif 000009