(57)【要約】本発明は、同じ対象物の像を合成する方法ＣＭＢを用いる超音波撮像装置に関し、その方法は、合成すべき像ＩＭ[Ｉ]とＩＭ[Ｊ]における境界面の代表的な輪郭を求め、該輪郭付近における関心領域ＩＡ[Ｉ]，ＩＡ[Ｊ]を規定するステップＣＮＴと、関心領域ＩＡ[Ｉ]，ＩＡ[Ｊ]を分析し、これらの関心領域上の複数の点及び様々な像の前記関心領域ＩＡ[Ｉ]，ＩＡ[Ｊ]に対応する複数の点に重みＷ[Ｉ]，Ｗ[Ｊ]を割り当てるための分析ステップＡＮＡと、合成像ＩＭＣを構成するステップＣＣを含み、少なくとも１つの関心領域ＩＡにおける１つの点に対応する合成像ＩＭＣ上の点は、前記分析ステップにて割り当てられた重みＷ[Ｉ]，Ｗ[Ｊ]に従って合成すべき像ＩＭ[Ｉ]，ＩＭ[Ｊ]における対応する点の重み付けにより得られるようにする。本発明は、或る特定像の所定領域の諸特性を、合成によって示される有利な点をいずれも損ねることなく合成像内に維持できるようにする。用途：像の空間合成を用いる超音波撮像装置。
2005536269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同じ対象物の像を合成する方法であって：
−  合成すべき像における境界面を表す輪郭を求め、これらの代表的な輪郭に近い関心領域を規定するための輪郭サーチステップと、
−  関心領域を分析し、これらの関心領域における複数の点及び様々な像における前記関心領域に対応する複数の点に重みを割り当てるための分析ステップと、
−  少なくとも１つの関心領域上の或る点に対応する合成像における点が、前記分析ステップにて割り当てられた重みに従って合成すべき像における対応する点の重み付けにより得られるようにして合成像を構成するステップと、
を具えている像合成方法。
【請求項２】
前記分析ステップが、合成すべき像における関心領域の類似度を評価するステップを用い、前記類似度に従って前記関心領域における様々な点及び関心領域の対応する点に重みを割り当てることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記分析ステップが、２つの像に存在して互いに似ている少なくとも２つの関心領域内のコントラストを推定するステップを用い、これにて推定したコントラストに従って前記関心領域内の様々な点に重みを割り当てることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
合成すべき少なくとも２つの像が異なる解像度を有し、且つ前記分析ステップが、前記２つの像に存在して互いに似ている少なくとも２つの関心領域における前記２つの解像度を評価するステップを用い、これらの評価した解像度に従って前記２つの像の前記関心領域における様々な点に重みを割り当てることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
超音波撮像装置に一体化され、且つ同じ対象物の像を空間合成することによって合成像を形成するためのデバイスであって：
−  合成すべき像における境界面を表す輪郭を求め、これらの代表的な輪郭に近い関心領域を規定するための輪郭サーチ手段と、
−  関心領域を分析し、これらの関心領域における複数の点及び様々な像における前記関心領域に対応する複数の点に重みを割り当てるための分析手段と、
−  少なくとも１つの関心領域における或る点に対応する合成像における点が、前記分析手段にて割り当てられた重みに従って合成すべき像における対応する点の重み付けにより得られるように合成像を構成する手段と、
を具えている合成像形成用デバイス。
【請求項６】
前記分析手段が、合成すべき像における関心領域の類似度を評価する手段を用い、前記類似度に従って前記関心領域における様々な点及び関心領域の対応する点に重みを割り当てることを特徴とする請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記分析手段が、２つの像に存在して互いに似ている少なくとも２つの関心領域内のコントラストを推定する手段を用い、これにて推定したコントラストに従って前記関心領域内の様々な点に重みを割り当てることを特徴とする請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
合成すべき少なくとも２つの像が異なる解像度を有し、且つ前記分析手段が、前記２つの像に存在して互いに似ている少なくとも２つの関心領域における前記２つの解像度を評価する手段を用い、これらの評価した解像度に従って前記２つの像の前記関心領域における様々な点に重みを割り当てることを特徴とする請求項６に記載のデバイス。
【請求項９】
同じ対象物の複数の像を空間合成して、合成像を形成するための、請求項５〜８の何れか一項に記載の装置を含む超音波撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば医療用の超音波撮像に関する。特に本発明は、二次元又は三次元の合成像を形成するために、像を合成する方法に関する。このような空間合成(spatial combination)法では、撮像対象を平面、従って二次元のものとしたり、あるいはボリューム(volume)、従って三次元のものとしたりすることができる。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第6,126,598号及び同第6,390,980号には、超音波像をリアルタイムで空間合成するための装置及び方法が開示されている。空間合成は撮像技法の１つであり、この方法によれば、多数の超音波照射(insonification)方向にてターゲットの多数の点から得られたエコーを、例えば平均化又は線形や非線形のフィルタリング処理によってデータを合成することにより所謂単一の合成像に混ぜ合わせる。このようにして得られる合成像は一般に、単一の超音波照射方向により得られる従来の超音波像よりも２Ｄ又は３Ｄ構体のノイズ（スペックル）が低く、しかも精細度や連続性が優れている。従って、二次元の数個の像を、トランスジューサ素子のアレイの同じ位置に対して、超音波ビームの角度をアレイに対して変えることによって得ている。この場合の像合成は時間を平均化することに相当し、超音波照射方向はアレイの同じ位置に対して代わる代わる打診される。
【０００３】
上記原理を三次元のデータに拡張するための技法は多数提案されている。これらの技法の１つとして挙げることができる特許出願のＷＯ０１/６９２８２が提案しているものは、像平面に対して垂直の方向に線形アレイを段歩状に移動させることによって超音波像を取得するやり方である。この１Ｄアレイの移動方向を増やすことによって、同じ環境を撮像して数個の超音波ボリューム像を取得することが可能になる。この場合の撮像対象はボリュームである。例えば、位置センサからのデータを用いることによって様々なボリュームを互いに再編成した後に、これらの様々なボリュームを合成して、合成ボリュームを形成することができる。ボリュームの単一取得に比べ、斯かる合成ボリュームの方が、信号対雑音比が優れ、且つ観測環境の２Ｄ又は３Ｄ構体の精細度及び連続性が増大する。当然ながら、例えば表示目的のために、斯かる合成は１つの特定平面内でのみ行うことができる。上述した三次元データを取得する技法によれば、特定の切断面における環境を容易に撮像することができる。例えば、補間処理は超音波ボリュームを取得して行われる。従って、線形アレイを様々な方向に動かして周囲環境を走査することにより多様なボリュームを取得することによって、同じ所定の切断面における環境の様々な像を容易に得ることができて、斯かる切断面における合成像を構成することができる。簡単且つ慣例の空間合成動作は、前記様々な像を単に平均化するだけである。
【０００４】
本発明は次のような事柄に関するものである。
従来技術のＷＯ０１/６９２８２では、或るボリューム内のターゲットを数方向、例えばｎ個の方向にて観測する。そして、局所化したレフレクター（即ち、パルスに対する撮像システムのレスポンスの関数）の２Ｄ又は３Ｄ像は高い異方性を呈するから、様々な解像度を有する像を組み合わせて合成する。これは、使用するプローブや、超音波照射のタイプ、フォーカシング及びチャネル形成の物理的諸特性に由来する。上述した３Ｄデータ取得技法のために、撮像システムのレスポンスは線形取得アレイの移動方向に大いに依存する。従って、輪郭や輪郭の一部をより良好に見ることができ、また特定な像の限定範囲をはっきり見ることができる。
【０００５】
プローブの様々な移動方向で取得した多様な環境を組み合わせて合成した後の合成像は、システムの平均レスポンスを合成するから、輪郭の等方性解像度、又は平均精細度が良くなる。しかしながら、合成像（例えば、これらの合成像の１つはアレイによって捕らえられる平面の１つに属し、従来のエコーグラフ像の品質を有する）の少なくとも１つが呈する解像度又は輪郭精細度は最良にはならない。これは最終的に得られる合成像を損ねることになる。
【０００６】
本発明の目的の１つは、様々な像を混ぜ合わせると共に、最終的に得られる構体の解像度をできるだけ最良にし、精細度又は連続性をできるだけ最大に維持することによって雑音低減の恩恵を受けることにある。従って、本発明の目的は合成すべき像のうちの、特定像の品質を落とさないようにすることにある。
【発明の開示】
【０００７】
実際上、本発明は冒頭にて像合成方法において、当該方法が、
−  合成すべき像の境界面を表す輪郭を求め、これらの輪郭に近い関心領域を規定するための輪郭サーチステップと、
−  関心領域を分析し、これらの関心領域における複数の点及び様々な像における前記関心領域に対応する複数の点に重みを割り当てるための分析ステップと、
−  少なくとも１つの関心領域上の或る点に対応する合成像上の点が、前記分析ステップにて割り当てられた重みに従って合成すべき像上の対応する点の重み付けにより得られるようにして合成像を構成するステップと、
を具えていることを特徴とする。
【０００８】
その結果、輪郭として検出された解剖学的構体の存在に重み付けを選択することにより最良のデータが得られる。これらの解剖学的構体が存在する領域以外の像の品質は、慣例の合成法により像を平均化し、従ってノイズ（これも平均化される）を低減させることができるから、良好なものとなる。本発明による原理は任意整数の像にまで拡大することができる。
【０００９】
分析ステップには関心領域の諸特性を決定する手段を含めるのが好適である。これらの決定手段は互いに独立させたり、組み合わせたりすることができる。本発明の所定数の実施例は、これらの多様な決定手段に相当するものである。
【００１０】
第１実施例では、分析ステップによって関心領域間の類似度を決定する。この類似度は重みを決定するのに直接用いられる。例えば、これにより合成による影響を受けない単一像における輪郭（複数像の平均化では消え失せることになる）を検出することができるのである。この場合、例えば検出した像と区別するために他の像上の対応する点に対する重みは全てゼロにする。
【００１１】
好適例においては、分析ステップにより関心領域内のコントラストを調べる。特に、輪郭のコントラストを評価し、これを用いて重み付けの値を計算する。重みは、調べたコントラストから求められる関心領域の信頼度係数の値により定量的に決めることができる。
【００１２】
最後に、前記特許出願ＷＯ０１/６９２８２に提案されている原理に従って実施される像取得法に特に有利な好適例では、分析ステップにて解像度の観察を行うようにする。斯様な像取得法の場合、それぞれの像は実際上、異なる解像度を呈することからして、解像度が最良の像に着目するのが賢明である。
【００１３】
境界面を表す輪郭の品質を判断する別の任意の判断基準を選定することもできる。なお、ここでは、グローバルな結合像を形成するために、像合成は複数の各像のうちで最良のもので行うものとする。解剖学的構造体の外部では、ノイズが平均化することにより通常低減し、構体の視覚的印象が良くなる。
【００１４】
本発明は周囲環境の複数の像を空間合成する任意の装置にて実施することができる。従って、本発明は上述した方法のそれぞれのステップを実行する手段を含む超音波撮像装置に一体化することができるデバイスに関する。
【００１５】
本発明の用途の１つは、特に、非常に正確な像によって正確で、きめ細かな診断を下す医療分野に関するものである。
【００１６】
本発明を図示の実施例を参照してさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例のみに限定されるものではない。
【００１７】
以下、当業者が本発明を実施し、且つ使用することができるように説明する。この説明は特許出願及びその要件に照らして成すものである。好適実施例に対する様々な変形は当業者に明らかであり、ここに開示する本発明の総称原理は他の実施例に適用することができる。
【００１８】
従って、本発明は、記述の実施例に限定されるものでなく、むしろ以下に述べる原理及び諸特性に従う最大の範囲を有するものである。
【００１９】
以下の注釈は参照符号に関するものである。同様な構成要素には全図を通して同一参照文字を付して示してある。幾つかの同様な構成要素が単一図面に出現することがあるが、この場合には、同様な構成要素を区別するために、参照文字に数字又は添え字を付して示してある。数字又は添え字は便宜上省くことがあり、これは詳細な説明及び請求の範囲の欄について云えることである。
【００２０】
図１は本発明を有利に実施する超音波撮像システムを示す。トランスジューサのアレイＡＲＲを含むプローブＰＲＢは、或る環境を超音波照射する（insonify）ことができる。例えば、特許出願ＷＯ０１/６９２８２に記載されているように、適切な放射と、適合させたチャネル形成とによって、環境を様々な角度で超音波照射する無線周波信号（ＲＦ信号）を再構成して、点線の四角形及び平行四辺形によって示す像フィールドを得ることができる。
【００２１】
超音波照射(insonification)線の３つのグループを図面ではＡ，Ｂ及びＣにて示してあり、これらの各グループはプローブＰＲＢに対して異なる角度で傾斜している。ビームの放射は送信機ＴＲＭによって制御され、この送信機ＴＲＭはトランスジューサのアレイＡＲＲの、各素子の駆動期間及び位相偏移を制御し、これによりトランスジューサのアレイ上の所定起点にて所定の角度で各ビームを放射することを可能にする。トランスジューサのアレイＡＲＲの素子によって受信される信号はアナログ/デジタル変換器によってデジタル化されて、デジタルチャネル形成モジュールＤＢＦへ入力される。デジタルチャネル形成モジュールＤＢＦは、アレイの各素子にて受信したエコー信号を遅延すると共に加算して、各エコーグラフラインに沿って集束された一連の稠密なエコーグラフサンプルを形成する。送信機ＴＲＭ及びチャネル形成モジュールＤＢＦは、ユーザインターフェースＵＳＩを介してオペレータによって供給される調整値に応答するシステムコントローラＳＹＣにより制御される。システムコントローラＳＹＣの制御モジュールは、所望数のグループの超音波照射線を所望な角度で、所望なエネルギー範囲で、且つ所望な周波数にて送信するように送信機ＴＲＭを制御する。システムコントローラＳＹＣはデジタルチャネル形成モジュールＤＢＦも制御して、使用されるアパーチャ及び像深度に対して受信されるエコー信号を正確に遅延し、そして合成する。エコー信号はプログラム可能なデジタルフィルタＦＩＬによってろ波され、このフィルタＦＩＬは関心のある周波数帯域を規定し、ろ波した信号を検出器ＤＥＴに送信する。検出器ＤＥＴはフィルタＦＩＬからの信号のエンベロープを抽出し、その信号の振幅値を供給する。本発明の原理によれば、デジタルエコー信号をプロセッサＰでの空間合成（spatial combination）によって処理する。デジタルエコー信号は先ずプリプロセッサＰＲＰによって前処理される。プリプロセッサＰＲＰは必要に応じ、使用される像(image)の数に依存する重み係数で信号サンプルに重み付けすることができる。プリプロセッサは、合成するサンプル又は像の数が変わる遷移部を平滑にするように、重畳像の縁部に位置する点に重み付けすることもできる。次いで、前処理した信号サンプルをリサンプラＲＥＳにてリサンプリングすることができる。リサンプラＲＥＳは、像のデータ又は表示空間における像の画素を、間隔をおいて再編成することができる。次に、像を合成モジュールＣＭＢにて合成する。この合成モジュールは、加算、平均化、ピーク検波、又は他の合成手段を含むことができる。本発明はこの合成モジュールＣＭＢで有利に実施される。最後に、ポストプロセッサＰＯＰにより事後処理を行なう。ポストプロセッサＰＯＰは、ディスプレイとコンパチブルな値の範囲内で組み合わせた値のダイナミックレンジを補正する。事後処理はルックアップテーブル（ＬＵＴ）によって容易に実施することができ、且つ組み合わせ合成値がディスプレイに適するように、圧縮及び標準化を同時に行うことができる。モジュールＰＯＰから出る像のサイズと、ディスプレイモジュールＤＩＳ及びビデオカードＶＩＰに受け入れられるサイズとの間のコンパチビリティを確立するため��、合成像は走査コンバータＳＣＣにて再補間して、例えばメモリＭＥＭに格納する。走査コンバータＳＣＣでの走査変換後に、空間合成像はビデオプロセッサＶＩＰによって表示用に処理されて、像表示手段ＤＩＳにて表示される。
【００２２】
図２は本発明による方法を実施するための合成モジュールＣＭＢの実施例を示す。この合成モジュールは本発明による超音波撮像装置に使用すべきものとするデバイスを規定する。合成モジュールＣＭＢは数個の像のデータを受信する。説明を簡単にするために、合成モジュールＣＭＢの入力端子には僅か２つの像ＩＭ[Ｉ]，ＩＭ[Ｊ]のデータが与えられるものとする。これらのデータは上述したように先ず通常の前処理をしておくのが有利である。この図及び以下の図面でも、各像及び各画素又はボクセルに対して様々な表記法で示してあり、関心領域（注目する領域）ＩＡは像内の構体（structure）の有無に相当し、重みＷは像ＩＭｃを生成する合成ステップの前に各像の各画素又はボクセルに割り当てられる。指標[Ｉ]及び[Ｊ]によって合成モジュールＣＭＢの２つの入力像を区別することができる。
【００２３】
この実施例は平坦なものの撮像対象、従って二次元の像について説明する。図３は本発明による像合成法に従って有利に処理される２つの像を示す。図３に示した２つの像は、観察環境の像の多様な取得法により得ることができる。
【００２４】
本発明の第１適用例では、アレイの位置を同じとし、且つ超音波照射角度を変えて２つの像ＩＭ[Ｉ]とＩＭ[Ｊ]を取得する。この場合には、アレイＡＲＲを、２つの各像の平面内に位置させたアレイによる図３に示したケース（Ｃａｓｅ）１に従って位置させる。
【００２５】
本発明の第２適用例では、２つの像ＩＭ[Ｉ]とＩＭ[Ｊ]を前記特許出願ＷＯ０１/６９２８２に記載されているような２つの三次元取得法により抽出する。これらの像は２つのエコーグラフボリュームを経る同じ断面に相当する。概して、これらの像は各３Ｄボリュームからのデータを補間処理することにより得られるもので、線形アレイの移動中に取得される断面に相当するものではない。２つの像（他方向の走査を利用できる場合には、もっと多くの像）は同じ物理平面に相当し、従ってこれらの像は、例えば前記特許出願ＷＯ０１/６９２８２に記載されている方法に従って合成することができる。図４は、切断面がプローブの平面に対して平行か、又は垂直である特殊なケースにおける斯様な切断面の選択法を示す。図４では、アレイＡＲＲはＹ方向を向いており、矢印ＡＲは走査方向を示す。従って、像ＢＳＣはアレイの平面にて取得される（Ｂ走査）。像ＥＳＣは、アレイＡＲＲによって放射されるビームにより走査されるボリュウムを、アレイＡＲＲの平面に対して垂直の方向に経る断面である（正面走査）。像ＣＳＣは深度によって指数化した、前記像ＢＳＣとＥＳＣの２つの平面に対して垂直の断面である。
【００２６】
図３では、明瞭化のため、及び一般論をなくさないために、ＩＭ[Ｊ]を、例えば所定の超音波照射角度に対する像ＢＳＣとし、ＩＭ[Ｉ]を、例えば像ＩＭ[Ｊ]を取得できる方向に対して垂直な方向に走査する断面から得られる像ＥＳＣとする。この場合に、アレイＡＲＲはケース２に従って、即ち像の平面に対して垂直の方向に位置付けられる（像ＩＭ[Ｉ]に対して移動させる）。本発明によれば、輪郭サーチモジュールＣＮＴによって像データを受信する。この輪郭サーチモジュールＣＮＴの機能は、撮像環境を示す境界面に相当するエコーグラフ信号のレベル遷移部に対応する既知の輪郭サーチ原理に基づくのが有利である。当業者は、関心領域の周りに通すか、関心領域にエコーグラフ像を重畳させた輪郭を描くかのいずれかによる手動サーチを選択することができる。当業者は輪郭の自動又は半自動サーチを選択することもできる。当業者には、例えば、W.A. Barrett及びE.N. Mortensenによる”Interactive Segmentation with Intelligent Scissors”, Graphical Models and Image Processing,60, pp349-384, 1998に記載されている輪郭トレーシング支援法が役立つ。当業者は像のプレセグメンテーション、輪郭抽出等のあらゆる手段を利用することもできる。輪郭抽出手段の１つに、例えばキャニイ（Canny）、シェン（Shen）、デリッシェ（Deriche）等のフィルタを挙げることができる。この選択の多様性はかなりある。本発明を実施するには、輪郭サーチモジュールＣＮＴの出力端子に、像における有意な遷移部に属するものとして、且つ観察環境内に存在する境界面に相当するものとして検出した像の所定数の点を隔離するデータを得る必要があるだけである。これらの点によって少なくとも１つの関心領域ＩＡの近くを規定することができる。
【００２７】
実際上、及び状況に応じて、遷移部に属するものとして検出した点から成る輪郭Ｃ[Ｉ]及びＣ[Ｊ]を拡大させることができる。このためには、ノイズ及び傾斜効果による推定誤差をなくし、取得システムの不完全なレスポンスによる空間的広がりを考慮し、境界面が非常に細くならないことに注意しなければならない。この場合の関心領域ＩＡはこれらの拡大した輪郭によって規定される。
【００２８】
図３を参照するに、２つの像ＩＭ[Ｉ]及びＩＭ[Ｊ]における輪郭Ｃ[Ｉ]及びＣ[Ｊ]を求めてから、関心領域ＩＡ[Ｉ]及びＩＡ[Ｊ]を規定する。図３の関心領域ＩＡ[Ｉ]及びＩＡ[Ｊ]は、検出した輪郭Ｃ[Ｉ]及びＣ[Ｊ]を拡大して得られる。この拡大を故意に誇張してある。
【００２９】
次に、関心領域ＩＡ[Ｉ]及びＩＡ[Ｊ]を分析モジュールＡＮＡにて分析する。本発明の第１実施例では、分析ステップＡＮＡによって様々な像に存在する輪郭の類似度を決定する。分析ステップＡＮＡの目的は様々な像における関心領域の重畳箇所を求めることにあり、説明を簡単にするために、このサーチによって得られる関心領域ＩＡ[Ｉ]及びＩＡ[Ｊ]（像ＩＭ[Ｉ]とＩＭ[Ｊ]に検出される）を像ＩＭ[Ｉ]とＩＭ[Ｊ]の上に重畳して（点線で）示してある。斯様にして、各像にて検出される関心領域に共通の点が求められる。関心領域が重なっている場合、これらの関心領域に含まれる輪郭は２つの像にて検出されており、従って２つの関心領域はこれらの点に等しい重み付けをすることによって合成することができる。或る像にて検出された関心領域に属していて、他の像の関心領域には属していない点には、関心領域が検出された像に最大の重みを割り当て、他の像には最小の重み付けをする。重み付けは関心領域の画素ごとに規定する。従って、ｎ個の像を処理する場合には、各画素に対して２のｎ乗通りの重み付けを選定することができる。例えば、関心領域がない場合には殆どゼロの重みを割り当て、これに対し、関心領域がある場合には１の重みを割り当てることができる。例えば、下記の表は２つの像を合成する場合に割り当てる重みを表している。最初の２列は２つの各関心領域に対する画素の属性を０と１で規定している。Ｗは重みを表し、Ｐは標準化した重みを表し、αは0.5と１との間の実際の妥協値である。
【００３０】
【表１】
2005536269.tif 000003
【００３１】
合成像における対応する画素の値は、
【数１】
2005536269.tif 000004
に等しい。
【００３２】
この等式は任意整数ｎ個の像に一般化することができる。上記表の最後のラインは、関心領域外の領域の通常ケース、従って通常の像空間合成の場合である。斯様にして関心領域ＩＡ及びＩＭ-ＩＡで示した関心領域以外の領域に対する重みマップを得ることができる。従って、重みマップは像全体に規定することができる。
【００３３】
特に有利な例では、分析ステップＡＮＡによって、検出した各像における輪郭に対する信頼指数を決定する。これにより輪郭の品質に従って像間のスケールを確立することができる。この例には輪郭類似度の検討結果を利用する。関心領域の複数の点には、例えば合成すべき像にて観測したコントラスト、又はその他の信頼度測定値に従って一定でない重み（０及び１以外の重み値）を割り当てることができる。これらの重みは当面の画素又はボクセルの位置に依存する。斯かるコントラストは、像における（例えば、勾配や、微分係数の如き）量計算と、一方の像から他の像までの同様な関心領域の種々な点におけるこれらの量の比較とによる通常の手段を用いて決定される。図３の例では、２つの関心領域に属する輪郭上の点を像Ｍ[Ｊ]に対比させてある（太い線によって示してある）。このコントラストの差は、例えば勾配計算し、次いで２つの像間にて比較することによって検出することができる。コントラストの査定もユーザに委ねることができ、ユーザはコントラストが最良と判断する１つ、またはそれ以上の像を選定することができる。このようにして、像IＭ[Ｊ]の共通領域における点には、像IＭ[I]における対応する点におけるよりも大きな重みを割り当てる。輪郭で観測される最良のコントラストは、例えば当該輪郭によって表される境界面に良好に適合する超音波ビームの放射角度による超音波の良好な反射によってもたらされる。斯かる境界面は観察環境における組織の変わる箇所である。最後に、合成像ＩＭｃの観察中における視覚的印象を良好に維持するために、標準化した重みＰ[Ｉ]及びＰ[Ｊ]を有する像を合成像ＩＭｃの計算前に平滑化して、視覚的に連続性の良い合成像を発生させるようにすることができる。
【００３４】
本発明の好適実施例では、分析ステップＡＮＡが、合成すべき像の関心領域における解像度評価も利用し得るようにする。この例は輪郭類似度の検討結果を利用する。共通関心領域を検出した様々な像における解像度の評価は、重みを計算するのに用いることができる。これは、合成すべき像の解像度が同じでない場合に有利である。これは例えば、図4に示すようにプローブＡＲＲの２つの直交移動方向で取得される２つのエコーグラフボリュームの同じ断面からの２つの像の場合であり、この場合の一方の像はＢＳＣタイプで、解像度が良好な像に相当し、他方の像はＥＳＣタイプで、解像度が粗い像に相当する。一般に、合成すべき像は、同一観察環境におけるエコーグラフボリュームの様々な取得中にトランスジューサの線形アレイを連続的に幾つかの異なる方向に向けて取得される。この場合、超音波ビームの1つの点でのエコーによる伝達関数（ポイント−スプレッド関数と称される、パルスに対するシステムのレスポンス）は高い異方性を呈する。
【００３５】
図５a及び図５ｂは２つの特定の切断面にて見た、撮像システムの伝達関数の２断面を示す。説明を簡単にするために、線形アレイの直交移動で取得した２つのエコーグラフボリュームを考察する。これら２つの各ボリュームの２つの同じ断面を観察するものとする。第１の断面は、第１ボリュームを取得するのに用いたプローブの移動方向に対して垂直のものである。第２の断面は第２ボリュームを取得するのに用いたプローブの移動方向に対して平行のものである。図３を参照するに、第1の断面はプローブの平面（図５a参照）にて取得したＢＳＣタイプの断面であり、第２の断面はプローブの平面に垂直の平面（図５ｂ参照）にて取得したＢＳＣタイプの断面である。図５a及び図５ｂの両図は、撮像環境の同じ切断面に対して、前記検討した平面上の様々な点に対する像の関連する解像度を示している。ある点でのエコーから得られるこれらの関数は深度に依存する。最小のエコー劣化Ｅ２は点２がスポットの中心に位置する集束面内に位置する。スポットＥ１及びＥ３の中心に位置する点１と３におけるエコーＥ１及びＥ３の解像度は、集束面に位置する点のエコーＥ２の解像度に比べてあまり良くない。撮像環境の同じ平面を表すも、プローブの異なる移動方向での撮像環境の２通りの取得法に由来するこれらの関数は異なることに留意すべきである。これらの関数は、トランスジューサの線形アレイによって調べられる環境を走査することによって取得され、補間処理した像の劣化を示す。実際には図５aに示すように、横方向の解像度が良くなり、これは、その解像度がアレイの平面における撮像システムのレスポンスに相当するからである。この解像度は、図５ｂに示すように、アレイの平面に対して垂直の平面では最大劣化に達する。従って、これらの像の合成は様々な空間解像度を混ぜ合わせることになる。その結果、像は等方性の解像度を呈する。しかしながら、総合解像度は図５aのものよりも劣る。従って、本発明によれば、アレイＡＲＲに対して垂直の方向の断面によって取得される図５ｂのものに比べて、アレイＡＲＲの平面内で取得される図５aの像を支持するのが有利である。かくして、優れた総合解像度が得られる。従って、合成する所定像の領域に大きな重要度を割り当てる本発明によれば、アレイの平面にて取得された複数の像内にて検出される同様な関心領域に、像の平面に対して平行な方向に走査した後に補間処理することによって取得した像にて検出された対応する関心領域に比べて大きな重みを割り当てるのが有利である。
【００３６】
図６a及び図６ｂは、上記処理をもっと一般的にし、アレイの移動方向を任意とし、且つ任意の切断面での像取得法を用いて合成する場合を表したものである。本発明の好適例によれば、いずれも大きめの重みを割り当てて、解像度を良くする。これは取得像がＢＳＣタイプの断面に近い場合のその取得像の点に大きな重みを割り当てることを意味する。図６を参照するに、或る所定のボリュームに対しては、例えば、像ＰＣの切断面とＢＳＣタイプの断面との間の成す角度の余弦（cosine）の絶対値に等しい重みを割り当てることができる。本発明によれば、遷移部を有する関心領域のコントラストを維持し、解剖学的な構体を含んでいない観察環境の部分で平均化を行うようにする。関心領域ＩＡが重畳する部分（図３参照）では、これらの関心領域に含まれる輪郭は２つの像にて検出されているため、これら２つの関心領域は、これらの関心領域の点にＢＳＣタイプの断面に対して観測された断面に近いことを表す重みを割り当てることにより合成することができる。例えば、下記の表は、図６aと図６ｂに示した構成により取得される（取得Ａ及びＢ）２つのボリュームからの２つの像を合成するのに割り当てる重みを表している。ＰＣは撮像すべき切断面を示し、θＡは取得Ａの場合のＰＣとＢＳＣタイプの切断面との間の角度であり、θＢは取得Ｂの場合のＰＣとＢＳＣタイプの切断面との間の角度である。表の最初の２列は２つの各関心領域に対する画素の属性を０と１で規定している。Ｗは重みを表し、Ｐは標準化した重みを表し、αは0.5と１との間の実際の妥協値である。
【００３７】
【表２】
2005536269.tif 000005
【００３８】
合成像に対応する画素の値は下記の等式によって表される。
【数２】
2005536269.tif 000006
【００３９】
このような重み付けをすることによって、遷移部の情報を失うことなく、しかも構体のない領域を再度平均化して、最良分解能データを得ることができる。最後に、合成像ＩＭｃを観察する際の視覚的印象をよくするために、ＩＭｃを計算する前に、重みＷ[Ｉ]及びＷ[Ｊ]の像や標準化した重みＰ[Ｉ]及びＰ[Ｊ]の像を平滑化して、可視的にもっと連続的に合成することができる。
【００４０】
要するに、分析ステップＡＮＡには、互いに独立させるか、又は組み合わせることができる数個の判定基準に従って輪郭の品質を決定する手法を含めるのが有利である。従って、これらの判定基準には、例えば関心領域の類似度の検出、輪郭のコントラストの検討、解像度の検討及び境界面を表す輪郭の品質を判定するための他のいずれかの判定基準を含める。画像合成は、図３に示したグローバルな像を形成するために、各像のうちで最良のもので行うことは明らかである。重み付けは、輪郭として検出される解剖学的構体中に存在する最良のデータを優先し、解剖学的構体を失うことなく、且つ解剖学的構体が存在する領域外の像の品質が良くなるように行う。これは、関心領域外の像を平均化することによってノイズを平均化し、従ってノイズを減らすことができるからである。本発明の原理は任意整数の像にまで広げることができる。
【００４１】
本発明の特定な実施例においては、ユーザに重みの変更を勧め、ユーザは所定の関心領域に対する特定像の重要性をさらに高める選択をすることができ、この特定像の品質は最良のものとして判断される。特に、最良のコントラストを判断するには専門家に委ねるのが特に有用である。視覚結果はユーザが評価し、且つ絞り込むことができ、ユーザは合成像の最終結果で判断し、彼の認識に基づいて重みを変更する。
【００４２】
次に、最終的に得られた重みマップＷ[Ｉ]，Ｗ[Ｊ]を合成モジュールＣＣにて用いる。この合成モジュールは、関心領域が互いに類似していない場合に、これらの関心領域及びこれらの領域に対応する点に追加の重み付けを行う。合成すべき様々な像の関心領域外では、当業者に既知の通常の合成を行う。合成像ＩＭｃは最終的にプロセッサの出力端子に得られる。
【００４３】
像改善策（特に、例えばぼけの除去及びエンハンスメントの各技法）を本発明に無関係に使用するのが有利である。
【００４４】
本発明を二次元で像を合成する場合につき説明したが、どのようなタイプの二次元像（同じ像平面に対してビーム方位の角度が異なり、アレイの走査方位も異なる）でも合成することができることを確かめた。空間内における少なくとも２方向の合成二次元像を入手できれば、これらの合成二次元像から三次元のボリュームを再構成することができる。これは単に数個の切断面を一様に処理して、再構成３Ｄ空間を生成することである。例えば、オペレータが制御する表示モジュールによって要求された断面だけを“オン−ザ−フライ”で再構成することもできる。この場合には、斯かる切断面が交差する様々な像に関連付ける重みの計算判定基準に解像度を導入するのが好適である。本発明の原理はボリュームの空間合成に適用することもできる。この場合には、輪郭サーチステップによってボリュームの表面を検出し、分析ステップによって関心ボリュームである関心領域の点を待ち受ける。本発明による原理は他のタイプの像合成及び他のタイプの像に汎用化することができる。
【００４５】
本発明による方法の手段及びステップによるそれぞれの機能は、当業者が使用し得るソフトウエア及び/又はハードウェアによって多数のやり方で実施することができる。このために図面は概略的に示してある。従って、図面は多様なユニットによって実現される様々な機能を示しているけれども、これは単一のソフトウエア及び/又はハードウェアによって幾つもの機能を実現することができることを除外するものではない。ソフトウエア及び/又はハードウェア手段の組み合わせによってある機能を実現することもできる。
【００４６】
本発明は上述した例のみに限定されるものでなく、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく幾多の変更を加え得ることは当業者に明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明を有利に実施する超音波装置の概略図である。
【図２】本発明による方法を実施するプロセッサの概略図である。
【図３】像合成における本発明による方法の効果の例を示す図である。
【図４】ボリュームを再構成するために像を二次元にて取得する技法の例を示す図である。
【図５ａ−５ｂ】或る点でのレスポンス関数又はシステムのレスポンス関数に係わる、一方の断面をプローブの平面内とし、他方の断面をプローブの移動方向に垂直の平面内とする２つの直交断面を示す図である。
【図６ａ−６ｂ】本発明による方法により合成すべき像の２タイプの取得法を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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