(57)【要約】      （修正有）【課題】より正確な診断を行うことが可能な超音波断層画像を得る。【解決手段】超音波診断装置２には、超音波断層画像の原画像データの空間周波数成分を調整する周波数成分調整部２５が設けられている。周波数成分調整部２５は、原画像データの空間周波数成分を段階的に落した非鮮鋭画像データを生成する非鮮鋭画像データ生成回路３０と、差分画像データを生成する減算回路３１と、係数ｋを差分画像データに乗算して重み付けを施す重み付け回路３２と、重み付けが施された差分画像データを積算して、調整画像データを生成する積算回路３３と、調整画像データと原画像データとを加算して、出力画像データを生成する加算回路３５とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に超音波を走査する超音波プローブで受信したエコー信号から超音波断層画像を生成し、これを表示する超音波診断装置において、
前記エコー信号をデジタル変換することにより得られる、前記超音波断層画像の原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分を、前記超音波断層画像上の白飛びおよび黒つぶれをともに抑制するように調整する周波数成分調整部を設けたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記周波数成分調整部は、前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を、直流成分を含む低周波成分と、それ以外の交流成分とに分割し、前記交流成分に対して前記調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記周波数成分調整部は、前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を段階的に落した非鮮鋭画像データＲＡＷi（ｉ＝１〜Ｎ）を生成する非鮮鋭画像データ生成手段と、
ＲＡＷiとＲＡＷi-1とを減算して、差分画像データΔＲＡＷj（ｊ＝０〜Ｎ−１）を生成する減算手段と、
前記差分画像データΔＲＡＷjの各々について用意された係数ｋj（−１＜ｋj＜１）を、前記差分画像データΔＲＡＷjに乗算して重み付けを施す重み付け手段と、
重み付けが施された前記差分画像データΔＲＡＷjを積算して、前記係数ｋjにより前記空間周波数成分が調整された調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎを生成する積算手段と、
前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎと前記原画像データＲＡＷ0とを加算して、前記超音波断層画像として最終的に出力する出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔを生成する加算手段とを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記係数ｋjの値を変更する操作手段を設けたことを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記係数ｋjは、少なくともｋN-1が最小値をとり、ｊが小さくなるに連れて一次関数的に増大する特性を有するとともに、
前記操作手段の操作により、前記係数ｋjが描く直線の傾き、または／および最大値をとる前記係数ｋjが変化されることを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記生体の観察部位、前記超音波の周波数、または前記超音波断層画像の表示深度のうちの少なくともいずれか１つに応じて、前記係数ｋjの値を変更する設定変更手段を設けたことを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記周波数成分調整部は、前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋ（０≦Ｋ≦１）を、前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎに乗算する乗算手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記係数Ｋの値を変更する操作手段を設けたことを特徴とする請求項７に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記生体の観察部位、前記超音波の周波数、または前記超音波断層画像の表示深度のうちの少なくともいずれか１つに応じて、前記係数Ｋの値を変更する設定変更手段を設けたことを特徴とする請求項７または８に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記周波数成分調整部は、前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を、直流成分を含む低周波成分と、それ以外の交流成分とに分割し、前記直流成分を含む低周波成分に対して前記調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記周波数成分調整部は、前記原画像データＲＡＷ0から前記空間周波数成分を落した非鮮鋭画像データＲＡＷ1を生成する非鮮鋭画像データ生成手段と、
前記非鮮鋭画像データＲＡＷ1から特定の輝度域のデータのみを抽出するためのバイアステーブルを参照して、前記非鮮鋭画像データＲＡＷ1からバイアスイメージデータＲＡＷimgを生成するバイアスイメージデータ生成手段と、
前記バイアスイメージデータＲＡＷimgと前記原画像データＲＡＷ0とを減算して、前記超音波断層画像として最終的に出力する出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔを生成する減算手段とを備えたことを特徴とする請求項１または１０に記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
前記バイアステーブルとして、前記非鮮鋭画像データＲＡＷ1の高輝度域を強調し、中輝度域を抑制するものを用いたことを特徴とする請求項１１に記載の超音波診断装置。
【請求項１３】
前記非鮮鋭画像データＲＡＷ1を生成する際のデータの減少量を変更する操作手段を設けたことを特徴とする請求項１１または１２に記載の超音波診断装置。
【請求項１４】
前記生体の観察部位、前記超音波の周波数、または前記超音波断層画像の表示深度のうちの少なくともいずれか１つに応じて、前記非鮮鋭画像データＲＡＷ1を生成する際のデータの減少量、または／および前記バイアステーブルを変更する設定変更手段を設けたことを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項１５】
前記周波数成分調整部は、前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋ（０≦Ｋ≦１）を、前記バイアスイメージデータＲＡＷimgに乗算する乗算手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１１ないし１４のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項１６】
前記係数Ｋの値を変更する操作手段を設けたことを特徴とする請求項１５に記載の超音波診断装置。
【請求項１７】
前記生体の観察部位、前記超音波の周波数、または前記超音波断層画像の表示深度のうちの少なくともいずれか１つに応じて、前記係数Ｋの値を変更する設定変更手段を設けたことを特徴とする請求項１５または１６に記載の超音波診断装置。
【請求項１８】
前記周波数成分調整部は、前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を、直流成分を含む低周波成分と、それ以外の交流成分とに分割し、前記直流成分を含む低周波成分および前記交流成分に対して前記調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項１９】
前記周波数成分調整部は、前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を段階的に落した非鮮鋭画像データＲＡＷi（ｉ＝１〜Ｎ）を生成する非鮮鋭画像データ生成手段と、
ＲＡＷiとＲＡＷi-1とを減算して、差分画像データΔＲＡＷj（ｊ＝０〜Ｎ−１）を生成する減算手段と、
前記差分画像データΔＲＡＷjの各々について用意された係数ｋj（−１＜ｋj＜１）を、前記差分画像データΔＲＡＷjに乗算して重み付けを施す重み付け手段と、
重み付けが施された前記差分画像データΔＲＡＷjを積算して、前記係数ｋjにより前記空間周波数成分が調整された調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎを生成する積算手段と、
前記非鮮鋭画像データＲＡＷiから特定の輝度域のデータのみを抽出するためのバイアステーブルを参照して、前記非鮮鋭画像データＲＡＷiからバイアスイメージデータＲＡＷimgを生成するバイアスイメージデータ生成手段と、
前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎおよび前記バイアスイメージデータＲＡＷimgと前記原画像データＲＡＷ0とを加算して、前記超音波断層画像として最終的に出力する出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔを生成する加算手段とを備えたことを特徴とする請求項１または１８に記載の超音波診断装置。
【請求項２０】
前記係数ｋjの値を変更する操作手段を設けたことを特徴とする請求項１９に記載の超音波診断装置。
【請求項２１】
前記係数ｋjは、少なくともｋN-1が最小値をとり、ｊが小さくなるに連れて一次関数的に増大する特性を有するとともに、
前記操作手段の操作により、前記係数ｋjが描く直線の傾き、または／および最大値をとる前記係数ｋjが変化されることを特徴とする請求項２０に記載の超音波診断装置。
【請求項２２】
前記生体の観察部位、前記超音波の周波数、または前記超音波断層画像の表示深度のうちの少なくともいずれか１つに応じて、前記係数ｋjの値を変更する設定変更手段を設けたことを特徴とする請求項１９ないし２１のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項２３】
前記周波数成分調整部は、前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋａ（０≦Ｋａ≦１）を、前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎに乗算する乗算手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１９ないし２２のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項２４】
前記係数Ｋａの値を変更する操作手段を設けたことを特徴とする請求項２３に記載の超音波診断装置。
【請求項２５】
前記生体の観察部位、前記超音波の周波数、または前記超音波断層画像の表示深度のうちの少なくともいずれか１つに応じて、前記係数Ｋａの値を変更する設定変更手段を設けたことを特徴とする請求項２３または２４に記載の超音波診断装置。
【請求項２６】
前記バイアステーブルとして、前記非鮮鋭画像データＲＡＷiの高輝度域を抑制し、中輝度域を強調するものを用いたことを特徴とする請求項１９ないし２５のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項２７】
前記非鮮鋭画像データＲＡＷiを生成する際のデータの減少量を変更する操作手段を設けたことを特徴とする請求項１９ないし２６のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項２８】
前記生体の観察部位、前記超音波の周波数、または前記超音波断層画像の表示深度のうちの少なくともいずれか１つに応じて、前記非鮮鋭画像データＲＡＷiを生成する際のデータの減少量、または／および前記バイアステーブルを変更する設定変更手段を設けたことを特徴とする請求項１９ないし２７のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項２９】
前記周波数成分調整部は、前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋｂ（０≦Ｋｂ≦１）を、前記バイアスイメージデータＲＡＷimgに乗算する乗算手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１９ないし２８のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項３０】
前記係数Ｋｂの値を変更する操作手段を設けたことを特徴とする請求項２９に記載の超音波診断装置。
【請求項３１】
前記生体の観察部位、前記超音波の周波数、または前記超音波断層画像の表示深度のうちの少なくともいずれか１つに応じて、前記係数Ｋｂの値を変更する設定変更手段を設けたことを特徴とする請求項２９または３０に記載の超音波診断装置。
【請求項３２】
前記周波数成分調整部は、前記空間周波数成分の直流成分を含む低周波成分の全体的な輝度変化を抑制することを特徴とする請求項１０ないし３１のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項３３】
前記超音波プローブは、前記生体の観察部位の画像を取得するための撮像装置が内蔵された体腔内診断用超音波プローブであることを特徴とする請求項１ないし３２のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項３４】
生体に超音波を走査する超音波プローブで受信したエコー信号から超音波断層画像を生成する方法において、
前記エコー信号をデジタル変換することにより得られる、前記超音波断層画像の原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分を、前記超音波断層画像上の白飛びおよび黒つぶれをともに抑制するように調整することを特徴とする超音波断層画像の生成方法。
【請求項３５】
前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を、直流成分を含む低周波成分と、それ以外の交流成分とに分割し、前記交流成分に対して前記調整を行うことを特徴とする請求項３４に記載の超音波断層画像の生成方法。
【請求項３６】
前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を段階的に落した非鮮鋭画像データＲＡＷi（ｉ＝１〜Ｎ）を生成し、
ＲＡＷiとＲＡＷi-1とを減算して、差分画像データΔＲＡＷj（ｊ＝０〜Ｎ−１）を生成し、
前記差分画像データΔＲＡＷjの各々について用意された係数ｋj（−１＜ｋj＜１）を、前記差分画像データΔＲＡＷjに乗算して重み付けを施し、
重み付けが施された前記差分画像データΔＲＡＷjを積算して、前記係数ｋjにより前記空間周波数成分が調整された調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎを生成し、
前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎと前記原画像データＲＡＷ0とを加算して、前記超音波断層画像として最終的に出力する出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔを生成することを特徴とする請求項３４または３５に記載の超音波断層画像の生成方法。
【請求項３７】
前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋ（０≦Ｋ≦１）を、前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎに乗算することを特徴とする請求項３６に記載の超音波断層画像の生成方法。
【請求項３８】
前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を、直流成分を含む低周波成分と、それ以外の交流成分とに分割し、前記直流成分を含む低周波成分に対して前記調整を行うことを特徴とする請求項３４に記載の超音波断層画像の生成方法。
【請求項３９】
前記原画像データＲＡＷ0から前記空間周波数成分を落した非鮮鋭画像データＲＡＷ1を生成し、
前記非鮮鋭画像データＲＡＷ1から特定の輝度域のデータのみを抽出するためのバイアステーブルを参照して、前記非鮮鋭画像データＲＡＷ1からバイアスイメージデータＲＡＷimgを生成し、
前記バイアスイメージデータＲＡＷimgと前記原画像データＲＡＷ0とを減算して、前記超音波断層画像として最終的に出力する出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔを生成することを特徴とする請求項３４または３８に記載の超音波断層画像の生成方法。
【請求項４０】
前記バイアステーブルとして、前記非鮮鋭画像データＲＡＷ1の高輝度域を強調し、中輝度域を抑制するものを用いたことを特徴とする請求項３９に記載の超音波断層画像の生成方法。
【請求項４１】
前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋ（０≦Ｋ≦１）を、前記バイアスイメージデータＲＡＷimgに乗算することを特徴とする請求項３９または４０に記載の超音波断層画像の生成方法。
【請求項４２】
前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を、直流成分を含む低周波成分と、それ以外の交流成分とに分割し、前記直流成分を含む低周波成分および前記交流成分に対して前記調整を行うことを特徴とする請求項３４に記載の超音波断層画像の生成方法。
【請求項４３】
前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を段階的に落した非鮮鋭画像データＲＡＷi（ｉ＝１〜Ｎ）を生成し、
ＲＡＷiとＲＡＷi-1とを減算して、差分画像データΔＲＡＷj（ｊ＝０〜Ｎ−１）を生成し、
前記差分画像データΔＲＡＷjの各々について用意された係数ｋj（−１＜ｋj＜１）を、前記差分画像データΔＲＡＷjに乗算して重み付けを施し、
重み付けが施された前記差分画像データΔＲＡＷjを積算して、前記係数ｋjにより前記空間周波数成分が調整された調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎを生成し、
前記非鮮鋭画像データＲＡＷiから特定の輝度域のデータのみを抽出するためのバイアステーブルを参照して、前記非鮮鋭画像データＲＡＷiからバイアスイメージデータＲＡＷimgを生成し、
前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎおよび前記バイアスイメージデータＲＡＷimgと前記原画像データＲＡＷ0とを加算して、前記超音波断層画像として最終的に出力する出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔを生成することを特徴とする請求項３４または４２に記載の超音波断層画像の生成方法。
【請求項４４】
前記バイアステーブルとして、前記非鮮鋭画像データＲＡＷiの高輝度域を抑制し、中輝度域を強調するものを用いたことを特徴とする請求項４３に記載の超音波断層画像の生成方法。
【請求項４５】
前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋａ（０≦Ｋａ≦１）を、前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎに乗算することを特徴とする請求項４３または４４に記載の超音波断層画像の生成方法。
【請求項４６】
前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋｂ（０≦Ｋｂ≦１）を、前記バイアスイメージデータＲＡＷimgに乗算することを特徴とする請求項４３ないし４５のいずれかに記載の超音波断層画像の生成方法。
【請求項４７】
前記空間周波数成分の直流成分を含む低周波成分の全体的な輝度変化を抑制することを特徴とする請求項３８ないし４６のいずれかに記載の超音波断層画像の生成方法。
【請求項４８】
生体に超音波を走査する超音波プローブで受信したエコー信号から超音波断層画像を生成する処理をコンピュータに実行させる超音波断層画像の生成プログラムであって、
前記エコー信号をデジタル変換することにより得られる、前記超音波断層画像の原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分を、前記超音波断層画像上の白飛びおよび黒つぶれをともに抑制するように調整するステップを、前記コンピュータに実行させることを特徴とする超音波断層画像の生成プログラム。
【請求項４９】
前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を、直流成分を含む低周波成分と、それ以外の交流成分とに分割し、前記交流成分に対して前記調整を行うように、前記コンピュータを機能させることを特徴とする請求項４８に記載の超音波断層画像の生成プログラム。
【請求項５０】
前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を段階的に落した非鮮鋭画像データＲＡＷi（ｉ＝１〜Ｎ）を生成するステップと、
ＲＡＷiとＲＡＷi-1とを減算して、差分画像データΔＲＡＷj（ｊ＝０〜Ｎ−１）を生成するステップと、
前記差分画像データΔＲＡＷjの各々について用意された係数ｋj（−１＜ｋj＜１）を、前記差分画像データΔＲＡＷjに乗算して重み付けを施すステップと、
重み付けが施された前記差分画像データΔＲＡＷjを積算して、前記係数ｋjにより前記空間周波数成分が調整された調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎを生成するステップと、
前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎと前記原画像データＲＡＷ0とを加算して、前記超音波断層画像として最終的に出力する出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔを生成するステップとを、前記コンピュータに実行させることを特徴とする請求項４８または４９に記載の超音波断層画像の生成プログラム。
【請求項５１】
前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋ（０≦Ｋ≦１）を、前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎに乗算するステップを、前記コンピュータに実行させることを特徴とする請求項５０に記載の超音波断層画像の生成プログラム。
【請求項５２】
前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を、直流成分を含む低周波成分と、それ以外の交流成分とに分割し、前記直流成分を含む低周波成分に対して前記調整を行うように、前記コンピュータを機能させることを特徴とする請求項４８に記載の超音波断層画像の生成プログラム。
【請求項５３】
前記原画像データＲＡＷ0から前記空間周波数成分を落した非鮮鋭画像データＲＡＷ1を生成するステップと、
前記非鮮鋭画像データＲＡＷ1から特定の輝度域のデータのみを抽出するためのバイアステーブルを参照して、前記非鮮鋭画像データＲＡＷ1からバイアスイメージデータＲＡＷimgを生成するステップと、
前記バイアスイメージデータＲＡＷimgと前記原画像データＲＡＷ0とを減算して、前記超音波断層画像として最終的に出力する出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔを生成するステップとを、前記コンピュータに実行させることを特徴とする請求項４８または５２に記載の超音波断層画像の生成プログラム。
【請求項５４】
前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋ（０≦Ｋ≦１）を、前記バイアスイメージデータＲＡＷimgに乗算するステップを、前記コンピュータに実行させることを特徴とする請求項５３に記載の超音波断層画像の生成プログラム。
【請求項５５】
前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を、直流成分を含む低周波成分と、それ以外の交流成分とに分割し、前記直流成分を含む低周波成分および前記交流成分に対して前記調整を行うように、前記コンピュータを機能させることを特徴とする請求項４８に記載の超音波断層画像の生成プログラム。
【請求項５６】
前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を段階的に落した非鮮鋭画像データＲＡＷi（ｉ＝１〜Ｎ）を生成するステップと、
ＲＡＷiとＲＡＷi-1とを減算して、差分画像データΔＲＡＷj（ｊ＝０〜Ｎ−１）を生成するステップと、
前記差分画像データΔＲＡＷjの各々について用意された係数ｋj（−１＜ｋj＜１）を、前記差分画像データΔＲＡＷjに乗算して重み付けを施すステップと、
重み付けが施された前記差分画像データΔＲＡＷjを積算して、前記係数ｋjにより前記空間周波数成分が調整された調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎを生成するステップと、
前記非鮮鋭画像データＲＡＷiから特定の輝度域のデータのみを抽出するためのバイアステーブルを参照して、前記非鮮鋭画像データＲＡＷiからバイアスイメージデータＲＡＷimgを生成するステップと、
前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎおよび前記バイアスイメージデータＲＡＷimgと前記原画像データＲＡＷ0とを加算して、前記超音波断層画像として最終的に出力する出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔを生成するステップとを、前記コンピュータに実行させることを特徴とする請求項４８または５５に記載の超音波断層画像の生成プログラム。
【請求項５７】
前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋａ（０≦Ｋａ≦１）を、前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎに乗算するステップを、前記コンピュータに実行させることを特徴とする請求項５６に記載の超音波断層画像の生成プログラム。
【請求項５８】
前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋｂ（０≦Ｋｂ≦１）を、前記バイアスイメージデータＲＡＷimgに乗算するステップを、前記コンピュータに実行させることを特徴とする請求項５６または５７に記載の超音波断層画像の生成プログラム。
【請求項５９】
前記空間周波数成分の直流成分を含む低周波成分の全体的な輝度変化を抑制するステップを、前記コンピュータに実行させることを特徴とする請求項５２ないし５８のいずれかに記載の超音波断層画像の生成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波プローブで受信したエコー信号から超音波断層画像を生成し、これを表示する超音波診断装置、および超音波プローブで受信したエコー信号から超音波断層画像を生成する方法、並びに超音波断層画像の生成プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療分野において、超音波画像を利用した医療診断が実用化されている。超音波画像は、超音波プローブから生体の所要部に超音波を照射し、超音波プローブとコネクタ接続された超音波観測器で、生体からのエコー信号を電気的に検出することによって得られる。また、超音波を走査しながら照射することにより、超音波断層画像を得ることもできる。
【０００３】
超音波画像を利用した医療診断の具体例としては、超音波断層画像による食道や胃壁の癌の病期診断が発表されている（非特許文献１参照）。図１２に示すように、この種の診断では、特に粘膜下組織層（ｓｍ層、ｓｍ１〜３の３層に分かれている）への癌の深達度に応じて、患者に対する治療法を選択することが行われている。
【０００４】
しかしながら、ｍｍ層の上層の粘膜層（ｍ層）やｓｍ層全体は、非常に強いハイエコーとなって超音波断層画像上で白飛びを起こしやすいため、その間にあるｍｍ層や、リンパ節転移の有無を調べるために参考にされるｓｍ層の画像における３層構造がつぶれてしまい、診断が非常に困難となる場合があった。
【０００５】
ところで、Ｘ線による放射線画像のノイズを低減するために、入力画像を幾つかの周波数帯域画像に分解して、順序統計値フィルタリングに従って周波数帯域画像をフィルタリングし、これを合成して出力画像を形成するＸ線検査装置が提案されている（特許文献１参照）。また、超音波断層画像から、生体の組織の構造を強調した構造強調画像データと、生体の組織の性状に起因するテクスチャパターンを強調したテクスチャ強調画像データとを抽出し、これらの画像データに重み付けを施して合成する超音波イメージング装置が提案されている（特許文献２参照）。
【非特許文献１】”細径プローブ超音波内視鏡による食道癌の病期診断”、「消化器内視鏡」、Ｖｏｌ．１４、Ｎｏ．５、２００２年、小澤  広他
【特許文献１】特表平１０−５０５４４３号公報
【特許文献２】特開２００４−１２９７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術では、Ｘ線による放射線画像のノイズを低減させることはできるが、輪郭などの画像の細部の情報はそのまま残ってしまう。また、特許文献２に記載の技術では、生体の組織の構造と、その性状に起因するテクスチャの画像中のバランスを調整して画質を改善するものであり、いずれの技術を適用しても、ｍ層やｓｍ層の白飛びの発生を抑制することはできない。
【０００７】
ここで、ゲインやコントラスト調整などの一般的な画像処理を行えば、上記白飛びの発生をある程度抑制することはできるが、元々暗く映っている深遠部の明るさも同時に落ち込んで益々暗くなるため、全体的に診断が難しい画像になってしまう。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、より正確な診断を行うことが可能な超音波断層画像を得ることができる超音波診断装置、および超音波断層画像の生成方法、並びに超音波断層画像の生成プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、生体に超音波を走査する超音波プローブで受信したエコー信号から超音波断層画像を生成し、これを表示する超音波診断装置において、前記エコー信号をデジタル変換することにより得られる、前記超音波断層画像の原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分を、前記超音波断層画像上の白飛びおよび黒つぶれをともに抑制するように調整する周波数成分調整部を設けたことを特徴とする。
【００１０】
なお、前記周波数成分調整部は、前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を、直流成分を含む低周波成分と、それ以外の交流成分とに分割し、前記交流成分に対して前記調整を行うことが好ましい。
【００１１】
前記周波数成分調整部は、前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を段階的に落した非鮮鋭画像データＲＡＷi（ｉ＝１〜Ｎ）を生成する非鮮鋭画像データ生成手段と、ＲＡＷiとＲＡＷi-1とを減算して、差分画像データΔＲＡＷj（ｊ＝０〜Ｎ−１）を生成する減算手段と、前記差分画像データΔＲＡＷjの各々について用意された係数ｋj（−１＜ｋj＜１）を、前記差分画像データΔＲＡＷjに乗算して重み付けを施す重み付け手段と、重み付けが施された前記差分画像データΔＲＡＷjを積算して、前記係数ｋjにより前記空間周波数成分が調整された調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎを生成する積算手段と、前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎと前記原画像データＲＡＷ0とを加算して、前記超音波断層画像として最終的に出力する出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔを生成する加算手段とを備えることが好ましい。
【００１２】
前記係数ｋjの値を変更する操作手段を設けることが好ましく、前記係数ｋjは、少なくともｋN-1が最小値をとり、ｊが小さくなるに連れて一次関数的に増大する特性を有するとともに、前記操作手段の操作により、前記係数ｋjが描く直線の傾き、または／および最大値をとる前記係数ｋjが変化されることが好ましい。また、前記生体の観察部位、前記超音波の周波数、または前記超音波断層画像の表示深度のうちの少なくともいずれか１つに応じて、前記係数ｋjの値を変更する設定変更手段を設けることが好ましい。
【００１３】
前記周波数成分調整部は、前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋ（０≦Ｋ≦１）を、前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎに乗算する乗算手段をさらに備えることが好ましく、前記係数Ｋの値を変更する操作手段を設けることが好ましい。また、前記生体の観察部位、前記超音波の周波数、または前記超音波断層画像の表示深度のうちの少なくともいずれか１つに応じて、前記係数Ｋの値を変更する設定変更手段を設けることが好ましい。
【００１４】
前記周波数成分調整部は、前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を、直流成分を含む低周波成分と、それ以外の交流成分とに分割し、前記直流成分を含む低周波成分に対して前記調整を行うことが好ましい。
【００１５】
前記周波数成分調整部は、前記原画像データＲＡＷ0から前記空間周波数成分を落した非鮮鋭画像データＲＡＷ1を生成する非鮮鋭画像データ生成手段と、前記非鮮鋭画像データＲＡＷ1から特定の輝度域のデータのみを抽出するためのバイアステーブルを参照して、前記非鮮鋭画像データＲＡＷ1からバイアスイメージデータＲＡＷimgを生成するバイアスイメージデータ生成手段と、前記バイアスイメージデータＲＡＷimgと前記原画像データＲＡＷ0とを減算して、前記超音波断層画像として最終的に出力する出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔを生成する減算手段とを備えることが好ましい。
【００１６】
前記バイアステーブルとして、前記非鮮鋭画像データＲＡＷ1の高輝度域を強調し、中輝度域を抑制するものを用いることが好ましい。
【００１７】
前記非鮮鋭画像データＲＡＷ1を生成する際のデータの減少量を変更する操作手段を設けることが好ましい。
【００１８】
前記生体の観察部位、前記超音波の周波数、または前記超音波断層画像の表示深度のうちの少なくともいずれか１つに応じて、前記非鮮鋭画像データＲＡＷ1を生成する際のデータの減少量、または／および前記バイアステーブルを変更する設定変更手段を設けることが好ましい。
【００１９】
前記周波数成分調整部は、前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋ（０≦Ｋ≦１）を、前記バイアスイメージデータＲＡＷimgに乗算する乗算手段をさらに備えることが好ましく、前記係数Ｋの値を変更する操作手段を設けることが好ましい。また、前記生体の観察部位、前記超音波の周波数、または前記超音波断層画像の表示深度のうちの少なくともいずれか１つに応じて、前記係数Ｋの値を変更する設定変更手段を設けることが好ましい。
【００２０】
前記周波数成分調整部は、前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を、直流成分を含む低周波成分と、それ以外の交流成分とに分割し、前記直流成分を含む低周波成分および前記交流成分に対して前記調整を行うことが好ましい。
【００２１】
前記周波数成分調整部は、前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を段階的に落した非鮮鋭画像データＲＡＷi（ｉ＝１〜Ｎ）を生成する非鮮鋭画像データ生成手段と、ＲＡＷiとＲＡＷi-1とを減算して、差分画像データΔＲＡＷj（ｊ＝０〜Ｎ−１）を生成する減算手段と、前記差分画像データΔＲＡＷjの各々について用意された係数ｋj（−１＜ｋj＜１）を、前記差分画像データΔＲＡＷjに乗算して重み付けを施す重み付け手段と、重み付けが施された前記差分画像データΔＲＡＷjを積算して、前記係数ｋjにより前記空間周波数成分が調整された調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎを生成する積算手段と、前記非鮮鋭画像データＲＡＷiから特定の輝度域のデータのみを抽出するためのバイアステーブルを参照して、前記非鮮鋭画像データＲＡＷiからバイアスイメージデータＲＡＷimgを生成するバイアスイメージデータ生成手段と、前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎおよび前記バイアスイメージデータＲＡＷimgと前記原画像データＲＡＷ0とを加算して、前記超音波断層画像として最終的に出力する出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔを生成する加算手段とを備えることが好ましい。
【００２２】
前記係数ｋjの値を変更する操作手段を設けることが好ましく、前記係数ｋjは、少なくともｋN-1が最小値をとり、ｊが小さくなるに連れて一次関数的に増大する特性を有するとともに、前記操作手段の操作により、前記係数ｋjが描く直線の傾き、または／および最大値をとる前記係数ｋjが変化されることが好ましい。また、前記生体の観察部位、前記超音波の周波数、または前記超音波断層画像の表示深度のうちの少なくともいずれか１つに応じて、前記係数ｋjの値を変更する設定変更手段を設けることが好ましい。
【００２３】
前記周波数成分調整部は、前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋａ（０≦Ｋａ≦１）を、前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎに乗算する乗算手段をさらに備えることが好ましく、前記係数Ｋａの値を変更する操作手段を設けることが好ましい。また、前記生体の観察部位、前記超音波の周波数、または前記超音波断層画像の表示深度のうちの少なくともいずれか１つに応じて、前記係数Ｋａの値を変更する設定変更手段を設けることが好ましい。
【００２４】
前記バイアステーブルとして、前記非鮮鋭画像データＲＡＷiの高輝度域を抑制し、中輝度域を強調するものを用いることが好ましい。
【００２５】
前記非鮮鋭画像データＲＡＷiを生成する際のデータの減少量を変更する操作手段を設けることが好ましい。
【００２６】
前記生体の観察部位、前記超音波の周波数、または前記超音波断層画像の表示深度のうちの少なくともいずれか１つに応じて、前記非鮮鋭画像データＲＡＷiを生成する際のデータの減少量、または／および前記バイアステーブルを変更する設定変更手段を設けることが好ましい。
【００２７】
前記周波数成分調整部は、前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋｂ（０≦Ｋｂ≦１）を、前記バイアスイメージデータＲＡＷimgに乗算する乗算手段をさらに備えることが好ましく、前記係数Ｋｂの値を変更する操作手段を設けることが好ましい。また、前記生体の観察部位、前記超音波の周波数、または前記超音波断層画像の表示深度のうちの少なくともいずれか１つに応じて、前記係数Ｋｂの値を変更する設定変更手段を設けることが好ましい。
【００２８】
前記周波数成分調整部は、前記空間周波数成分の直流成分を含む低周波成分の全体的な輝度変化を抑制することが好ましい。
【００２９】
前記超音波プローブは、前記生体の観察部位の画像を取得するための撮像装置が内蔵された体腔内診断用超音波プローブであることが好ましい。
【００３０】
また、本発明は、生体に超音波を走査する超音波プローブで受信したエコー信号から超音波断層画像を生成する方法において、前記エコー信号をデジタル変換することにより得られる、前記超音波断層画像の原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分を、前記超音波断層画像上の白飛びおよび黒つぶれをともに抑制するように調整することを特徴とする。
【００３１】
なお、前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を、直流成分を含む低周波成分と、それ以外の交流成分とに分割し、前記交流成分に対して前記調整を行うことが好ましい。
【００３２】
前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を段階的に落した非鮮鋭画像データＲＡＷi（ｉ＝１〜Ｎ）を生成し、ＲＡＷiとＲＡＷi-1とを減算して、差分画像データΔＲＡＷj（ｊ＝０〜Ｎ−１）を生成し、前記差分画像データΔＲＡＷjの各々について用意された係数ｋj（−１＜ｋj＜１）を、前記差分画像データΔＲＡＷjに乗算して重み付けを施し、重み付けが施された前記差分画像データΔＲＡＷjを積算して、前記係数ｋjにより前記空間周波数成分が調整された調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎを生成し、前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎと前記原画像データＲＡＷ0とを加算して、前記超音波断層画像として最終的に出力する出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔを生成することが好ましい。
【００３３】
前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋ（０≦Ｋ≦１）を、前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎに乗算することが好ましい。
【００３４】
前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を、直流成分を含む低周波成分と、それ以外の交流成分とに分割し、前記直流成分を含む低周波成分に対して前記調整を行うことが好ましい。
【００３５】
前記原画像データＲＡＷ0から前記空間周波数成分を落した非鮮鋭画像データＲＡＷ1を生成し、前記非鮮鋭画像データＲＡＷ1から特定の輝度域のデータのみを抽出するためのバイアステーブルを参照して、前記非鮮鋭画像データＲＡＷ1からバイアスイメージデータＲＡＷimgを生成し、前記バイアスイメージデータＲＡＷimgと前記原画像データＲＡＷ0とを減算して、前記超音波断層画像として最終的に出力する出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔを生成することが好ましい。
【００３６】
前記バイアステーブルとして、前記非鮮鋭画像データＲＡＷ1の高輝度域を強調し、中輝度域を抑制するものを用いることが好ましい。
【００３７】
前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋ（０≦Ｋ≦１）を、前記バイアスイメージデータＲＡＷimgに乗算することが好ましい。
【００３８】
前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を、直流成分を含む低周波成分と、それ以外の交流成分とに分割し、前記直流成分を含む低周波成分および前記交流成分に対して前記調整を行うことが好ましい。
【００３９】
前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を段階的に落した非鮮鋭画像データＲＡＷi（ｉ＝１〜Ｎ）を生成し、ＲＡＷiとＲＡＷi-1とを減算して、差分画像データΔＲＡＷj（ｊ＝０〜Ｎ−１）を生成し、前記差分画像データΔＲＡＷjの各々について用意された係数ｋj（−１＜ｋj＜１）を、前記差分画像データΔＲＡＷjに乗算して重み付けを施し、重み付けが施された前記差分画像データΔＲＡＷjを積算して、前記係数ｋjにより前記空間周波数成分が調整された調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎを生成し、前記非鮮鋭画像データＲＡＷiから特定の輝度域のデータのみを抽出するためのバイアステーブルを参照して、前記非鮮鋭画像データＲＡＷiからバイアスイメージデータＲＡＷimgを生成し、前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎおよび前記バイアスイメージデータＲＡＷimgと前記原画像データＲＡＷ0とを加算して、前記超音波断層画像として最終的に出力する出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔを生成することが好ましい。
【００４０】
前記バイアステーブルとして、前記非鮮鋭画像データＲＡＷiの高輝度域を抑制し、中輝度域を強調するものを用いることが好ましい。
【００４１】
前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋａ（０≦Ｋａ≦１）を、前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎに乗算することが好ましい。
【００４２】
前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋｂ（０≦Ｋｂ≦１）を、前記バイアスイメージデータＲＡＷimgに乗算することが好ましい。
【００４３】
前記空間周波数成分の直流成分を含む低周波成分の全体的な輝度変化を抑制することが好ましい。
【００４４】
また、本発明は、生体に超音波を走査する超音波プローブで受信したエコー信号から超音波断層画像を生成する処理をコンピュータに実行させる超音波断層画像の生成プログラムであって、前記エコー信号をデジタル変換することにより得られる、前記超音波断層画像の原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分を、前記超音波断層画像上の白飛びおよび黒つぶれをともに抑制するように調整するステップを、前記コンピュータに実行させることを特徴とする。
【００４５】
なお、前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を、直流成分を含む低周波成分と、それ以外の交流成分とに分割し、前記交流成分に対して前記調整を行うように、前記コンピュータを機能させることが好ましい。
【００４６】
前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を段階的に落した非鮮鋭画像データＲＡＷi（ｉ＝１〜Ｎ）を生成するステップと、ＲＡＷiとＲＡＷi-1とを減算して、差分画像データΔＲＡＷj（ｊ＝０〜Ｎ−１）を生成するステップと、前記差分画像データΔＲＡＷjの各々について用意された係数ｋj（−１＜ｋj＜１）を、前記差分画像データΔＲＡＷjに乗算して重み付けを施すステップと、重み付けが施された前記差分画像データΔＲＡＷjを積算して、前記係数ｋjにより前記空間周波数成分が調整された調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎを生成するステップと、前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎと前記原画像データＲＡＷ0とを加算して、前記超音波断層画像として最終的に出力する出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔを生成するステップとを、前記コンピュータに実行させることが好ましい。
【００４７】
前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋ（０≦Ｋ≦１）を、前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎに乗算するステップを、前記コンピュータに実行させることが好ましい。
【００４８】
前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を、直流成分を含む低周波成分と、それ以外の交流成分とに分割し、前記直流成分を含む低周波成分に対して前記調整を行うように、前記コンピュータを機能させることが好ましい。
【００４９】
前記原画像データＲＡＷ0から前記空間周波数成分を落した非鮮鋭画像データＲＡＷ1を生成するステップと、前記非鮮鋭画像データＲＡＷ1から特定の輝度域のデータのみを抽出するためのバイアステーブルを参照して、前記非鮮鋭画像データＲＡＷ1からバイアスイメージデータＲＡＷimgを生成するステップと、前記バイアスイメージデータＲＡＷimgと前記原画像データＲＡＷ0とを減算して、前記超音波断層画像として最終的に出力する出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔを生成するステップとを、前記コンピュータに実行させることが好ましい。
【００５０】
前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋ（０≦Ｋ≦１）を、前記バイアスイメージデータＲＡＷimgに乗算するステップを、前記コンピュータに実行させることが好ましい。
【００５１】
前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を、直流成分を含む低周波成分と、それ以外の交流成分とに分割し、前記直流成分を含む低周波成分および前記交流成分に対して前記調整を行うように、前記コンピュータを機能させることが好ましい。
【００５２】
前記原画像データＲＡＷ0の前記空間周波数成分を段階的に落した非鮮鋭画像データＲＡＷi（ｉ＝１〜Ｎ）を生成するステップと、ＲＡＷiとＲＡＷi-1とを減算して、差分画像データΔＲＡＷj（ｊ＝０〜Ｎ−１）を生成するステップと、前記差分画像データΔＲＡＷjの各々について用意された係数ｋj（−１＜ｋj＜１）を、前記差分画像データΔＲＡＷjに乗算して重み付けを施すステップと、重み付けが施された前記差分画像データΔＲＡＷjを積算して、前記係数ｋjにより前記空間周波数成分が調整された調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎを生成するステップと、前記非鮮鋭画像データＲＡＷiから特定の輝度域のデータのみを抽出するためのバイアステーブルを参照して、前記非鮮鋭画像データＲＡＷiからバイアスイメージデータＲＡＷimgを生成するステップと、前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎおよび前記バイアスイメージデータＲＡＷimgと前記原画像データＲＡＷ0とを加算して、前記超音波断層画像として最終的に出力する出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔを生成するステップとを、前記コンピュータに実行させることが好ましい。
【００５３】
前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋａ（０≦Ｋａ≦１）を、前記調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎに乗算するステップを、前記コンピュータに実行させることが好ましい。
【００５４】
前記原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の影響度を決定する係数Ｋｂ（０≦Ｋｂ≦１）を、前記バイアスイメージデータＲＡＷimgに乗算するステップを、前記コンピュータに実行させることが好ましい。
【００５５】
前記空間周波数成分の直流成分を含む低周波成分の全体的な輝度変化を抑制するステップを、前記コンピュータに実行させることが好ましい。
【発明の効果】
【００５６】
本発明の超音波診断装置、および超音波断層画像の生成方法、並びに超音波断層画像の生成プログラムによれば、超音波プローブで受信したエコー信号をデジタル変換することにより得られる、超音波断層画像の原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分を、超音波断層画像上の白飛びおよび黒つぶれをともに抑制するように調整するので、より正確な診断を行うことが可能な超音波断層画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
図１において、本発明を適用した超音波診断装置２は、超音波内視鏡１０、超音波観測器１１、および光源装置（図示せず）などから構成される。超音波内視鏡１０は、生体内に挿入される挿入部１２と、挿入部１２の基端部分に連設された操作部１３と、超音波観測器１１、光源装置にそれぞれ接続される接続コード１４、ユニバーサルコード１５とを備えている。操作部１３には、処置具が挿通される鉗子口１６が設けられている。また、挿入部１２の先端に連設された先端部１２ａには、超音波トランスデューサ１７および生体内撮影用の撮像装置を構成する撮像素子１８（ともに図２参照）が内蔵されている。
【００５８】
光源装置には、ユニバーサルコード１５を通して超音波内視鏡１０に照明光を供給する光源が搭載されている。光源からの照明光は、先端部１２ａに設けられた照明窓を介して生体の所要部に照射される。また、先端部１２ａには、生体内の観察部位の像光を撮像素子１８に取り込むための対物光学系が組み込まれた観察窓が設けられている。撮像素子１８で取得された光学画像は、光学画像表示専用の内視鏡モニタ（図示せず）に表示される。
【００５９】
超音波内視鏡１０は、撮像素子１８で生体内の画像を取得し、この画像を観察することで探索された生体の所要部に、超音波トランスデューサ１７からの超音波を走査しながら照射することにより超音波断層画像を得る、いわゆる体腔内診断用超音波プローブであり、例えば、リニア、コンベックス、セクタ、ラジアル走査式が採用されている。超音波内視鏡１０で得られた超音波断層画像は、超音波観測器１１のモニタ１９に表示される。
【００６０】
図２において、超音波観測器１１は、ＣＰＵ２０により全体の動作を統括的に制御される。ＣＰＵ２０には、後述する係数ｋj、係数Ｋを変化させるためのジョグダイヤル２１ａや、キーボード、マウスなどの入力装置を備えた操作部２１、超音波断層画像を生成するための生成プログラム２２を含む各種プログラムやデータが記憶されたＲＯＭ２３が接続されている。ＣＰＵ２０は、操作部２１からの操作信号を受けて、超音波観測器１１の各部を動作させるとともに、ＲＯＭ２３から生成プログラム２２を読み出して、後述する各種処理を実行する。
【００６１】
送受信回路２４は、ＣＰＵ２０の制御の下に、超音波トランスデューサ１７への駆動信号（超音波トランスデューサ１７を励振させるための電圧パルス）の送信とともに、超音波トランスデューサ１７で取得された生体からのエコー信号の受信を媒介し、これらの信号の切り替えタイミングや、駆動する超音波トランスデューサ１７の選択を行う。
【００６２】
送受信回路２４で受信されたエコー信号は、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）２５に入力される。Ａ／Ｄ２５は、送受信回路２４から入力されたエコー信号をデジタル変換し、バッファメモリ２６に送信する。バッファメモリ２６は、Ａ／Ｄ２５によりデジタル変換されたエコー信号、すなわち、原画像データＲＡＷ0（図３参照）を一時記憶する。
【００６３】
周波数成分調整部２７は、原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分を調整するもので、図３に示すように、非鮮鋭画像データ生成回路４０と、減算回路４１と、重み付け回路４２と、積算回路４３と、乗算回路４４と、加算回路４５とからなる。
【００６４】
非鮮鋭画像データ生成回路４０は、バッファメモリ２６から原画像データＲＡＷ0を読み出し、原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分を５段階に落した非鮮鋭画像データＲＡＷi（ｉ＝１〜５）を生成する。具体的には、原画像データＲＡＷ0に間引き処理を施してナイキストフィルタをかけるなどして、原画像データＲＡＷ0の１／２の解像度およびサイズを有する非鮮鋭画像データＲＡＷ1を生成する。次いで、この非鮮鋭画像データＲＡＷ1に原画像データＲＡＷ0と同様の処理を施して、非鮮鋭画像データＲＡＷ1の１／２の解像度およびサイズを有する非鮮鋭画像データＲＡＷ2を生成し、これらの処理を繰り返すことで、５個の非鮮鋭画像データＲＡＷiを得る。つまり、非鮮鋭画像データＲＡＷiは、ｉが大きくなるに伴って、より鮮鋭度が削がれたボヤけた画像となる。
【００６５】
減算回路４１は、非鮮鋭画像データ生成回路４０で生成された非鮮鋭画像データＲＡＷiに対して、間引き処理を施したデータを補完して平滑化処理を施すなどして、ＲＡＷiをＲＡＷi-1と同じサイズに戻した後、ＲＡＷiとＲＡＷi-1とを減算して、差分画像データΔＲＡＷj（ｊ＝０〜４）を生成する。
【００６６】
ここで、各画像データＲＡＷi（原画像データＲＡＷ0を含む）の空間周波数成分をｆiとすると、差分画像データΔＲＡＷjの空間周波数成分Δｆjは、Δｆj≒ｆi−ｆi-1で表される。このため、差分画像データΔＲＡＷjは、原画像データＲＡＷ0に含まれる空間周波数成分を所定の周波数帯域幅で分解したデータ群であるといえる。
【００６７】
重み付け回路４２は、差分画像データΔＲＡＷjの各々について用意された係数ｋj（−１＜ｋj＜１）を、差分画像データΔＲＡＷjに乗算して重み付けを施す。図４に示すように、係数ｋjは、差分画像データΔＲＡＷ4に用意されたｋ4が最小値である−０．８０をとり、ｊが小さくなるに連れて一次関数的に増大する特性を有する。
【００６８】
係数ｋjは、操作部２１のジョグダイヤル２１ａの回転操作により、その軌跡が描く直線の傾きが変化される。すなわち、ジョグダイヤル２１ａを右側に回転操作（図２において一点鎖線で示す）させると、ｋ4を基準点としてｋ0〜ｋ3が上方にシフトし、係数ｋjが描く直線の傾きが急峻（一点鎖線で示す）となる。これにより、得られる超音波断層画像は、輝度変化が比較的大きな、いわゆる硬い画像となる。
【００６９】
一方、ジョグダイヤル２１ａを左側に回転操作（図２において二点鎖線で示す）させると、ｋ4を基準点としてｋ0〜ｋ3が下方にシフトし、係数ｋjが描く直線の傾きが緩やか（二点鎖線で示す）となる。これにより、得られる超音波断層画像は、輝度変化が比較的少ない、いわゆる軟らかい画像となる。
【００７０】
図３に戻って、積算回路４３は、重み付け回路４２で重み付けが施された差分画像データΔＲＡＷjを原画像データＲＡＷ0と同じサイズに戻した後、差分画像データΔＲＡＷjを積算して、係数ｋjにより空間周波数成分が調整された調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎを生成する。
【００７１】
乗算回路４４は、積算回路４３で生成された調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎに、係数Ｋ（０≦Ｋ≦１）を乗算する。係数Ｋは、周波数成分調整部２７による原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の最終的な影響度を決定するためのもので、Ｋ＝０とした場合は、周波数成分調整部２７による調整の結果は反映されず、後述する出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔとして原画像データＲＡＷ0がそのまま出力される。逆にＫ＝１とした場合は、周波数成分調整部２７による調整の結果が全て反映された出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔが出力される。この係数Ｋの値は、係数ｋjと同様に、ジョグダイヤル２１ａを回転操作させることにより変更される。
【００７２】
加算回路４５は、乗算回路４４で係数Ｋが乗算された調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎと原画像データＲＡＷ0とを加算して、超音波断層画像として最終的に出力する出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔを生成する。
【００７３】
図２に戻って、デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ；Digital Scan Converter）２８は、ＣＰＵ２０の制御の下に、周波数成分調整部２７の加算回路４５で生成された出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔを、テレビ信号の走査方式（ＮＴＳＣ方式）に変換し、画像メモリ２９に送信する。Ｄ／Ａ変換器（Ｄ／Ａ）３０は、ＤＳＣ２８によりＮＴＳＣ方式に変換された信号を画像メモリ２９から読み出し、これを再びアナログ信号に変換する。モニタ１９は、Ｄ／Ａ３０で変換されたアナログ信号を超音波断層画像として表示する。
【００７４】
次に、上記構成を有する超音波診断装置２の動作手順について、図５のフローチャートを参照して説明する。まず、超音波観測器１１の電源がオンされて、生成プログラム２２が起動された後、超音波内視鏡１０の挿入部１２が生体内に挿入され、撮像素子１８で得られる画像が観測されながら、生体内の所要部が探索される。そして、生体内の所要部に超音波内視鏡１０の挿入部１２の先端部１２ａが到達し、操作部２１が操作されてフリーズが解除されると、ＣＰＵ２０の制御の下に、送受信回路２４から超音波トランスデューサ１７に駆動信号が発せられる。超音波トランスデューサ１７は、この駆動信号により励振され、これにより生体の所要部に超音波が照射される。
【００７５】
駆動信号の送信後、ＣＰＵ２０の制御の下に、送受信回路２４の送受信が切り替えられ、超音波トランスデューサ１７で取得された生体からのエコー信号が送受信回路２４に入力される。
【００７６】
送受信回路２４に入力されたエコー信号は、Ａ／Ｄ２５によりデジタル変換され、バッファメモリ２６に一時記憶される。バッファメモリ２６に記憶されたデジタル変換されたエコー信号は、周波数成分調整部２７に読み出される。
【００７７】
周波数成分調整部２７では、まず、非鮮鋭画像データ生成回路４０により、原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分を５段階に落した非鮮鋭画像データＲＡＷiが生成される。次いで、減算回路４１により、ＲＡＷiがＲＡＷi-1と同じサイズに戻された後、ＲＡＷiとＲＡＷi-1とが減算され、差分画像データΔＲＡＷjが生成される。
【００７８】
差分画像データΔＲＡＷjの生成後、重み付け回路４２により、係数ｋjが差分画像データΔＲＡＷjに乗算されて重み付けが施される。次いで、積算回路４３により、重み付け回路４２で重み付けが施された差分画像データΔＲＡＷjが原画像データＲＡＷ0と同じサイズに戻された後、差分画像データΔＲＡＷjが積算され、調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎが生成される。
【００７９】
調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎの生成後、乗算回路４４により、調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎに係数Ｋが乗算される。最後に、加算回路４５により、乗算回路４４で係数Ｋが乗算された調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎと原画像データＲＡＷ0とが加算され、超音波断層画像として最終的に出力する出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔが生成される。
【００８０】
出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔは、ＤＳＣ２８によりＮＴＳＣ方式に変換され、画像メモリ２９に送信される。そして、Ｄ／Ａ３０により再びアナログ信号に変換され、モニタ１９に超音波断層画像として表示される。
【００８１】
ここで、ジョグダイヤル２１ａが右側に回転操作された場合は、係数ｋjが描く直線の傾きが急峻となり、いわゆる硬い画像が出力される。一方、ジョグダイヤル２１ａが左側に回転操作された場合は、係数ｋjが描く直線の傾きが緩やかとなり、いわゆる軟らかい画像が出力される。また、ジョグダイヤル２１ａが回転操作されて係数Ｋ＝０とされた場合は、出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔとして原画像データＲＡＷ0がそのまま出力される。逆にＫ＝１とされた場合は、周波数成分調整部２７による調整の結果が全て反映された出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔが出力される。
【００８２】
なお、図６に示すように、係数ｋjは、その軌跡が描く直線の傾きを変化させるだけでなく、最大値を変化させてもよい。この場合、係数ｋjの最大値を０．２とし、ジョグダイヤル２１ａの回転操作に応じて、最大値をとる係数ｋjを、ｋ0→ｋ1→ｋ2とシフトさせる。これにより、超音波断層画像の表示範囲が狭く、生体の所要部の組織がより細かく観察される場合、必要以上に細部を強調しないようにすることができる。
【００８３】
周波数成分調整部の別の実施形態を示す図７において、周波数成分調整部５０は、非鮮鋭画像データ生成回路５１と、バイアスイメージデータ生成回路５２と、乗算回路５３と、減算回路５４とからなる。この周波数成分調整部５０は、例えば、特開平１０−７５３６４号公報に記載される、周知のダイナミックレンジ圧縮技術を用いて、低周波数成分の高輝度域が抑制された超音波断層画像を得るためのものである。
【００８４】
非鮮鋭画像データ生成回路５１は、バッファメモリ２６から原画像データＲＡＷ0を読み出し、図３に示す非鮮鋭画像データ生成回路４０と同様の手法を用いて、原画像データＲＡＷ0から空間周波数成分を落した１／Ｍ（例えば１／２）のデータ量の非鮮鋭画像データＲＡＷ1を生成する。
【００８５】
バイアスイメージデータ生成回路５２は、非鮮鋭画像データＲＡＷ1を原画像データＲＡＷ0と同じサイズに戻した後、バイアステーブルを参照して、バイアスイメージデータＲＡＷimgを生成する。図８に示すように、バイアステーブルは、非鮮鋭画像データＲＡＷ1から高輝度域の画像データのみを抽出するためのもので、ある閾値Ｔｈ以上の輝度値を持つ入力画像データのみを出力するように構築されている。
【００８６】
図７に戻って、乗算回路５３は、図３に示す乗算回路４４と同様に、バイアスイメージデータ生成回路５２で生成されたバイアスイメージデータＲＡＷimgに、周波数成分調整部５０による原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分の調整の最終的な影響度を決定する係数Ｋを乗算する。減算回路５４は、乗算回路５３で係数Ｋが乗算されたバイアスイメージデータＲＡＷimgと原画像データＲＡＷ0とを減算して、超音波断層画像として最終的に出力する出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔを生成する。
【００８７】
この場合、図３に示す周波数成分調整部２７の場合と同様に、ジョグダイヤル２１ａを回転操作させることで、係数Ｋの値を変更することが可能である。また、原画像データＲＡＷ0から前記非鮮鋭画像データＲＡＷ1を生成する際のデータの減少量Ｍの値や、バイアステーブルを変更することも可能となっている。なお、ジョグダイヤル２１ａとは別に、Ｍの値やバイアステーブルを変更する専用の操作部材を設けてもよい。
【００８８】
周波数成分調整部５０を用いた場合は、周波数成分調整部２７を用いた場合のように、非鮮鋭画像データを５個生成する必要がなく、その後の差分演算や係数ｋjによる重み付け、積算の工程も省略される。したがって、周波数成分調整部２７を用いた場合と比べて、回路構成および処理を簡単にすることができる。なお、周波数成分調整部５０を用いた場合の超音波診断装置２の動作手順は、バイアスイメージデータＲＡＷimgを生成する他は、基本的には図５に示すフローチャートと略同様であるので、説明および図示は省略する。
【００８９】
なお、バイアステーブルとして、図９に示すものを用いてもよい。図９に示すバイアステーブルは、非鮮鋭画像データＲＡＷ1の高輝度域を強調し、中輝度域を抑制するように構築されている。図８に示すバイアステーブルを用いた場合、出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔは、原画像データＲＡＷ0から高輝度域を減じたものになるため、全体的に暗い画像となるおそれがあるが、図９に示すバイアステーブルを用いれば、高輝度域を減じるとともに中輝度域を強調したものとなるので、結果として出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔの全体の輝度減少を抑制することができる。
【００９０】
周波数成分調整部のさらに別の実施形態を示す図１０において、周波数成分調整部６０は、図３に示す周波数成分調整部２７と、図７に示す周波数成分調整部５０とを併せたものである。周波数成分調整部６０では、バイアスイメージデータ生成回路６７で非鮮鋭画像データＲＡＷ5からバイアスイメージデータＲＡＷimgを生成し、乗算回路６５、６８で調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎ、バイアスイメージデータＲＡＷimgにそれぞれ係数Ｋａ、Ｋｂ（上記実施形態の係数Ｋに相当）を乗算し、加算回路６６で調整画像データＲＡＷ＿ＥｎおよびバイアスイメージデータＲＡＷimgと原画像データＲＡＷ0とを加算して、出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔを得る。
【００９１】
この場合も図３に示す周波数成分調整部２７、図７に示す周波数成分調整部５０の場合と同様に、ジョグダイヤル２１ａを回転操作させることで、係数ｋj、Ｋ、減少量Ｍ、およびバイアステーブルを変更することが可能となっている。
【００９２】
周波数成分調整部６０を用いた場合は、回路構成および処理は複雑になるが、より詳細な調整を行うことができる。なお、ここでは、非鮮鋭画像データＲＡＷ5からバイアスイメージデータＲＡＷimgを生成しているが、ＲＡＷ1〜ＲＡＷ4のうちのいずれを用いてもよい。また、周波数成分調整部５０では原画像データＲＡＷ0からバイアスイメージデータＲＡＷimgを減算して出力画像データＲＡＷ＿ｏｕｔを得ているが、周波数成分調整部６０ではバイアスイメージデータＲＡＷimgを加算するので、バイアステーブルとしては、図８および図９に示すものの出力画像の輝度値の極性を反転させたものが用いられる。
【００９３】
ここで、信号の周波数成分は、一般的に、直流成分を含む低周波成分と、それ以外の交流成分とを有している。これは、画像信号に対しても同様であり、全体の画像信号をＩ、直流成分を含む低周波成分をＩDC、それ以外の交流成分をＩACとして、
Ｉ＝ＩDC＋ＩAC
と表すことができる。
【００９４】
図３に示す周波数成分調整部２７による手法は、帯域分割された差分画像データΔＲＡＷjに係数ｋjを乗算して重み付けした後、原画像データＲＡＷ0と加算しているため、原画像データＲＡＷ0の直流成分を含む低周波成分ＩDCは保持され、それ以外の交流成分ＩACに対して調整を行っている。つまり、周波数成分調整部２７による手法は、調整後の画像信号の出力をＩoutとして、次式（１）で表される処理と同義である。
【００９５】
Ｉout＝ＩDC＋β（ＩAC）                                        ・・・式（１）
β（ＩAC）＝β0（ＩAC0）＋β1（ＩAC1）＋β2（ＩAC2）＋β3（ＩAC3）＋β4（ＩAC4）                                                              ・・・式（２）
なお、β（ＩAC）は調整画像データＲＡＷ＿Ｅｎ、ＩAC0〜ＩAC4は差分画像データΔＲＡＷ0〜ΔＲＡＷ4、β（  ）は係数ｋjやＫを乗算する処理にそれぞれ相当する。
【００９６】
また、図７に示す周波数成分調整部５０による手法は、直流成分を含む低周波成分ＩDCをもった非鮮鋭画像データＲＡＷ1からバイアスイメージデータＲＡＷimgを生成して、原画像データＲＡＷ0と加算しているため、原画像データＲＡＷ0の交流成分ＩACは保持され、直流成分を含む低周波成分ＩDCに対して調整を行っている。つまり、周波数成分調整部５０による手法は、次式（３）で表される処理と同義である。
【００９７】
Ｉout＝α（ＩDC）＋ＩAC                                        ・・・式（３）
なお、α（ＩDC）はバイアスイメージデータＲＡＷimg、ＩDCは非鮮鋭画像データＲＡＷ1、α（  ）はバイアステーブルを用いた処理にそれぞれ相当する。
【００９８】
さらに、図１０に示す周波数成分調整部６０による手法は、次式（４）で表される処理と同義である。
【００９９】
Ｉout＝α（ＩDC）＋β（ＩAC）                                  ・・・式（４）
なお、式（１）〜（４）のα（  ）、β（  ）で表される処理は、係数を用いた線形処理、あるいはテーブルを用いた非線形処理のいずれでもよい。
【０１００】
なお、式（１）は、このままでは周波数成分調整部２７による手法を直接表すものではないが、式（１）、（２）より、
Ｉout＝ＩDC＋ｋ’0・ＩAC0＋ｋ’1・ＩAC1＋ｋ’2・ＩAC2＋ｋ’3・ＩAC3＋ｋ’4・ＩAC4
Ｉ＝ＩDC＋ＩACより、
Ｉout＝Ｉ−ＩAC＋ｋ’0・ＩAC0＋ｋ’1・ＩAC1＋ｋ’2・ＩAC2＋ｋ’3・ＩAC3＋ｋ’4・ＩAC4
＝Ｉ＋（ｋ’0−１）・ＩAC0＋（ｋ’1−１）・ＩAC1＋（ｋ’2−１）・ＩAC2＋（ｋ’3−１）・ＩAC3＋（ｋ’4−１）・ＩAC4
＝Ｉ＋ｋ0・ＩAC0＋ｋ1・ＩAC1＋ｋ2・ＩAC2＋ｋ3・ＩAC3＋ｋ4・ＩAC4
となり、周波数成分調整部２７による手法となる（Ｉが原画像データＲＡＷ0に相当する。ｋ’j＝１、ｋj＝０でＩout＝Ｉとなる）。
【０１０１】
また、式（３）も同様に、
Ｉout＝α（ＩDC）＋Ｉ−ＩDC
＝｛α（ＩDC）−ＩDC｝＋Ｉ
＝ＬＵＴ（ＩDC）＋Ｉ
となり、周波数成分調整部５０による手法となる（ＬＵＴ（ＩDC）がバイアステーブルによる処理に相当する）。
【０１０２】
以上、詳細に説明したように、超音波断層画像の原画像データＲＡＷ0の空間周波数成分を、超音波断層画像上の白飛びおよび黒つぶれをともに抑制するように、周波数成分調整部２７、あるいは周波数成分調整部５０、若しくは周波数成分調整部６０で調整するので、例えば、食道や胃壁の癌の病期診断の際に、ｍｍ層やｓｍ層の３層構造を描出できる可能性が高まり、癌の深達度を正確に診断しやすくすることができる。
【０１０３】
なお、図１１に示す超音波診断装置７０のように、生体の観察部位、超音波の周波数、または超音波断層画像の表示深度のうちの少なくともいずれか１つの情報を取得して、この取得した情報に応じて、係数ｋj、Ｋ、Ｍの値、またはバイアステーブルのうちの少なくともいずれか１つを変更する設定変更部７１を設けてもよい。これにより、超音波内視鏡１０の使用状態に応じた適切な超音波断層画像を自動的に得ることができる。
【０１０４】
上記実施形態では、撮像素子１８が内蔵された体腔内診断用の超音波内視鏡１０を例示して説明したが、超音波トランスデューサのみが搭載され、電子内視鏡の鉗子口に挿入して使用する細径の超音波プローブや、体表に沿って移動させて使用する体腔外診断用の超音波プローブを用いた場合についても、本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明を適用した超音波診断装置の概略構成を示す図である。
【図２】超音波診断装置の内部構成を示すブロック図である。
【図３】周波数成分調整部の内部構成を示すブロック図である。
【図４】係数ｋjの値を変更する手法を説明するためのグラフである。
【図５】超音波診断装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図６】係数ｋjの値を変更する手法の別の例を説明するためのグラフである。
【図７】周波数成分調整部の別の実施形態における内部構成を示すブロック図である。
【図８】バイアステーブルの内容を示すグラフである。
【図９】バイアステーブルの別の例を示すグラフである。
【図１０】周波数成分調整部のさらに別の実施形態における内部構成を示すブロック図である。
【図１１】別の実施形態における超音波診断装置の内部構成を示すブロック図である。
【図１２】胃壁の組織の構成を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【０１０６】
２、７０  超音波診断装置
１０  超音波内視鏡（超音波プローブ）
１１  超音波観測器
１７  超音波トランスデューサ
１８  撮像素子
１９  モニタ
２０  ＣＰＵ
２１  操作部
２１ａ  ジョグダイヤル
２２  生成プログラム
２４  送受信回路
２７、５０、６０  周波数成分調整部
４０、５１、６１  非鮮鋭画像データ生成回路
４１、６２  減算回路
４２、６３  重み付け回路
４３、６４  積算回路
４４、５３、６５、６８  乗算回路
４５、６６  加算回路
５２、６７  バイアスイメージデータ生成回路
５４  減算回路
７１  設定変更部
【図１】
2006198387.tif 000003
【図２】
2006198387.tif 000004
【図３】
2006198387.tif 000005
【図４】
2006198387.tif 000006
【図５】
2006198387.tif 000007
【図６】
2006198387.tif 000008
【図７】
2006198387.tif 000009
【図８】
2006198387.tif 000010
【図９】
2006198387.tif 000011
【図１０】
2006198387.tif 000012
【図１１】
2006198387.tif 000013
【図１２】
2006198387.tif 000014