(57)【要約】      （修正有）【課題】ドップラ信号に適応的にクラッタフィルタリングを行う適応的クラッタフィルタリング方法およびそのための超音波システムを提供すること。【解決手段】超音波システムは、カラードップラモードフレームに対応するドップラ信号を取得する信号取得部と、前記ドップラ信号をフィルタリングするための少なくとも２つのフィルタ条件、誤差条件およびフィルタ決定条件を格納する格納部と、ユーザからフィルタを選択するための入力情報を受信するユーザ入力部と、該ユーザ入力部から提供される前記入力情報および前記格納部に格納されている前記誤差条件に符合する少なくとも２つのフィルタを前記格納部から抽出し、前記抽出された少なくとも２つのフィルタのうち、前記フィルタ決定条件に符合するフィルタを選択し、前記選択されたフィルタの前記フィルタ情報に基づいて前記ドップラ信号をフィルタリングするプロセッサとを備える。【選択図】図１
2011120909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラードップラモード（ｃｏｌｏｒ  ｄｏｐｐｌｅｒ  ｍｏｄｅ）映像に対応するドップラ信号を取得する信号取得部と、
前記ドップラ信号をフィルタリングするための、フィルタの誤差条件、フィルタ決定条件およびベイスバンド信号をフィルタリングする少なくとも２つのフィルタに関する情報を格納する格納部と、
ユーザからフィルタを選択するための入力条件を受信するユーザ入力部と、
該ユーザ入力部から提供される前記入力条件および前記格納部に格納されている前記誤差条件に符合する少なくとも２つのフィルタを前記格納部から抽出し、前記抽出された少なくとも２つのフィルタのうち、前記フィルタ決定条件に符合するフィルタを選択し、前記選択されたフィルタの前記フィルタ情報に基づいて前記ドップラ信号をフィルタリングするプロセッサと
を備えることを特徴とする超音波システム。
【請求項２】
前記フィルタに関する情報は、フィルタの種類、フィルタの次数、平均化回数、遮断周波数、停止帯域減衰、停止帯域幅、通過帯域利得および通過帯域リップルのうち少なくともいずれか１つを含む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】
前記入力条件は、平均化回数、遮断周波数、停止帯域減衰、フィルタの次数および通過帯域リップルのうち少なくともいずれか１つを選択するフィルタ選択条件を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の超音波システム。
【請求項４】
前記誤差条件は、前記フィルタ選択条件に対して許容可能な範囲の条件を含むことを特徴とする請求項３に記載の超音波システム。
【請求項５】
前記フィルタ決定条件は、停止帯域の帯域幅が最も広いフィルタを選択する条件、過渡帯域の帯域幅が最も狭いフィルタを選択する条件、位相（ｐｈａｓｅ）特性が最も良いフィルタを選択する条件を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の超音波システム。
【請求項６】
ａ）カラードップラモード映像に対応するドップラ信号を取得する段階と、
ｂ）ユーザから少なくとも２つのフィルタを選択するための入力情報を受信する段階と、
ｃ）前記ドップラ信号をフィルタリングするため、フィルタ情報、フィルタの誤差条件およびフィルタ決定条件に従って、前記入力情報および前記誤差条件に符合する前記少なくとも２つのフィルタを格納部から抽出する段階と、
ｄ）前記抽出された少なくとも２つのフィルタのうち、前記フィルタ決定条件に符合するフィルタを選択する段階と、
ｅ）前記選択されたフィルタの前記フィルタ情報に基づいて前記ドップラ信号をフィルタリングする段階と
を備えることを特徴とする適応的クラッタフィルタリング方法。
【請求項７】
前記フィルタ情報は、フィルタの種類、フィルタの次数、平均化回数、遮断周波数、停止帯域減衰、停止帯域幅、通過帯域利得および通過帯域リップルのうち少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項６に記載の適応的クラッタフィルタリング方法。
【請求項８】
前記入力情報は、平均化回数、遮断周波数、停止帯域減衰、フィルタの次数および通過帯域リップルのうち少なくともいずれか１つを選択するフィルタ選択条件を含むことを特徴とする請求項６または７に記載の適応的クラッタフィルタリング方法。
【請求項９】
前記誤差条件は、前記フィルタ選択条件に対して許容可能な範囲の条件を含むことを特徴とする請求項８に記載の適応的クラッタフィルタリング方法。
【請求項１０】
前記フィルタ決定条件は、停止帯域の帯域幅が最も広いフィルタを選択する条件、過渡帯域の帯域幅が最も狭いフィルタを選択する条件、位相特性が最も良いフィルタを選択する条件を含むことを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載の適応的クラッタフィルタリング方法。
【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、ドップラ信号に適応的にクラッタフィルタリング（ｃｌｕｔｔｅｒ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）を行う適応的クラッタフィルタリング方法およびそのための超音波システムに関する。
【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、対象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、対象体から反射される超音波信号（超音波エコー信号）を２次元映像で示すＢモード（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  ｍｏｄｅ）映像、ドップラ効果（ｄｏｐｐｌｅｒ  ｅｆｆｅｃｔ）を用いて動いている対象体（特に、血流）の速度をドップラスペクトルで示すＤモード（ｄｏｐｐｌｅｒ  ｍｏｄｅ）映像、ドップラ効果を用いて動いている対象体の速度をカラーで示すＣモード（ｃｏｌｏｒ  ｍｏｄｅ）映像、圧力（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）を加えた時と加えない時の反応差を映像で示す弾性モード映像などを提供してくれる。特に対象体が動いている場合、超音波システムは、超音波信号を動いている対象体に送信し、対象体から反射される超音波エコー信号を受信してドップラ信号を形成する。超音波システムは、形成されたドップラ信号に基づいてＣモード映像（即ち、カラードップラー映像）を形成する。
【０００４】
ドップラ信号は、血管壁、心臓壁、心臓弁などの動きによる低周波ドップラ信号も含む。この低周波ドップラ信号は、クラッタ信号（ｃｌｕｔｔｅｒ  ｓｉｇｎａｌ）とも呼ばれ、血流によるドップラ信号と比べて１００倍以上の振幅を有する。このクラッタ信号は、血流速度を検出するのに邪魔になるので、正確な血流速度を検出するためにはドップラ信号からクラッタ信号を除去することが必須である。
【０００５】
クラッタ信号は、主に低周波帯域に分布しているのに対し、ドップラ信号は、高周波帯域に分布しているため、クラッタ信号を除去するためには、高域通過フィルタ（ｈｉｇｈ  ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ）を設計しなければならない。しかし、クラッタ信号は、ドップラ信号に比較して信号の大きさが格段に大きいため、ドップラ信号のみを除去するためには非常に性能の良い高域通過フィルタが要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００７−５０７２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、ドップラ信号に適応的にクラッタフィルタリング（ｃｌｕｔｔｅｒ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）を行う適応的クラッタフィルタリング方法およびそのための超音波システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明における超音波システムは、カラードップラモード（ｃｏｌｏｒ  ｄｏｐｐｌｅｒ  ｍｏｄｅ）映像に対応するドップラ信号を取得する信号取得部と、前記ドップラ信号をフィルタリングするための、フィルタの誤差条件、フィルタ決定条件およびベイスバンド信号（ＩＱ信号）をフィルタリングするための少なくとも２つのフィルタに関する情報を格納する格納部と、ユーザからフィルタを選択するための入力条件を受信するユーザ入力部と、該ユーザ入力部から提供される前記入力条件および前記格納部に格納されている前記誤差条件に符合する少なくとも２つのフィルタを前記格納部から抽出し、前記抽出された少なくとも２つのフィルタのうち、前記フィルタ決定条件に符合するフィルタを選択し、前記選択されたフィルタの前記フィルタ情報に基づいて前記ドップラ信号をフィルタリングするプロセッサとを備える。
【０００９】
また、本発明における適応的クラッタフィルタリング方法は、ａ）カラードップラモード映像に対応するドップラ信号を取得する段階と、ｂ）ユーザから少なくとも２つのフィルタを選択するための入力条件を受信する段階と、ｃ）前記ドップラ信号をフィルタリングするための、フィルタの誤差条件、フィルタ決定条件およびベイスバンド信号をフィルタリングするための少なくとも２つのフィルタに関する情報を格納する格納部から前記入力条件および前記誤差条件に符合する前記少なくとも２つのフィルタを抽出する段階と、ｄ）前記抽出された少なくとも２つのフィルタのうち、前記フィルタ決定条件に符合するフィルタを選択する段階と、ｅ）前記選択されたフィルタの前記フィルタ情報に基づいて前記ドップラ信号をフィルタリングする段階とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、あらゆる条件で常に最適な性能を示すクラッタフィルタを用いることでフィルタ選択の煩わしさを低減させることができ、最適なクラッタ信号フィルタリングの性能を確保することができる。また、新しい形態のフィルタが登場するごとにアップデートして、新しいフィルタが超音波システムで用いられるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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信号取得部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例における高域通過フィルタの応答曲線を示す例示図である。
【図４】本発明の実施例におけるフィルタテーブルを示す例示図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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、信号取得部１１０、格納部１２０、ユーザ入力部１３０、プロセッサ１４０およびディスプレイ部１５０を備える。
【００１４】
信号取得部１１０は、超音波信号を対象体に送信し、対象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、フレームに対応するドップラ信号を連続的に取得する。ここで、フレームは、カラードップラモード（ｃｏｌｏｒ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｍｏｄｅ）映像を含む。
【００１５】
図２は、本発明の実施例における信号取得部１１０の構成を示すブロック図である。図２を参照すると、信号取得部１１０は、送信信号形成部１１１、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）を含む超音波プローブ１１２、ビームフォーマ１１３およびドップラ信号形成部１１４を備える。
【００１６】
送信信号形成部１１１は、変換素子および集束点を考慮して、フレームを得るための送信信号を形成する。本実施例において、送信信号形成部１１１は、フレームを得るための送信信号を連続的に形成する。
【００１７】
超音波プローブ１１２は、送信信号形成部１１１から送信信号が提供されると、送信信号を超音波信号に変換する。超音波プローブ１１２は、超音波信号を対象体に送信し、対象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。
【００１８】
ビームフォーマ１１３は、超音波プローブ１１２から受信信号が提供されると、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。ビームフォーマ１１３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。
【００１９】
ドップラ信号形成部１１４は、ビームフォーマ１１３から受信集束信号が提供されると、受信集束信号にデシメーション（ｄｅｃｉｍａｔｉｏｎ）などを行ってドップラ信号を形成する。ドップラ信号には、止まっている組織またはゆっくり動いている組織（ｔｉｓｓｕｅ）から反射されたクラッタ信号、血流から反射される血流信号および雑音成分が含まれている。
【００２０】
再び図１を参照すると、格納部１２０は、クラッタフィルタリングのための複数のフィルタに対応する複数のフィルタに関する情報を格納する。このフィルタ情報は、フィルタの種類（ＦＩＲ、ＩＩＲ、Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ  ｅｔｃ．）、フィルタの次数（ｆｉｌｔｅｒ  ｏｒｄｅｒ）、平均化回数（ｅｎｓｅｍｂｌｅ  ｎｕｍｂｅｒ）、遮断周波数（ｃｕｔｏｆｆ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、停止帯域減衰（ｓｔｏｐｂａｎｄ  ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）、停止帯域幅（ｓｔｏｐｂａｎｄ  ｗｉｄｔｈ）、通過帯域利得（ｐａｓｓｂａｎｄ  ｇａｉｎ）、通過帯域リップル（ｐａｓｓｂａｎｄ  ｒｅｐｐｌｅ）などを含む。平均化回数は、１つのスキャンラインに対応するドップラ信号を得るために、超音波信号を送受信する回数を示す。
【００２１】
図３は、本発明の実施例における高域通過フィルタの応答曲線を示す例示図である。高域通過フィルタの応答曲線には、フィルタリング後に信号が除去される停止帯域（Ｓｔｏｐｂａｎｄ）、フィルタリング後にも信号が維持される通過帯域（Ｐａｓｓｂａｎｄ）、停止帯域と通過帯域との間の過渡帯域（Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  Ｂａｎｄ）、停止帯域の利得を意味する停止帯域減衰（Ｓｔｏｐｂａｎｄ  ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）、通過帯域リップル（ｐａｓｓｂａｎｄ  ｒｉｐｐｌｅ）などが表示される。
【００２２】
これに使用するフィルタには、例えば、ＦＩＲ（ｆｉｎｉｔｅ  ｉｍｐｕｌｓｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）、ＩＩＲ（ｉｎｆｉｎｉｔｅ  ｉｍｐｕｌｓｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）およびリグレッション（Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ）タイプのフィルタなどが含まれる。ＩＩＲフィルタは、過渡現象（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）を除去するために様々な初期化（ｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎ；例えばｚｅｒｏ／ｓｔｅｐ／ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ／ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）技法が用いられる。また、リグレッションタイプのフィルタは、その機能に応じてポリノミアル（ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ）、シヌソイダル（ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ）などに区分される。なお、フィルタは、ベイスバンド信号をフィルタリングするものが好ましい。
【００２３】
本実施例において、格納部１２０は、複数のフィルタ条件に関する情報（フィルタ情報）を有するフィルタテーブルを格納する。
【００２４】
図４は、本発明の実施例によって停止帯域減衰が６０ｄＢである場合、フィルタ情報（平均化回数（ｅｎｓｅｍｂｌｅ  ｎｕｍｂｅｒ）と遮断周波数（ｃｕｔｏｆｆ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ））によるフィルタテーブルを示す例示図である。図４において、Ｆｉｌｔｅｒ＿Ａは、ＩＩＲ  Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ  ｆｉｌｔｅｒ  １ｓｔ〜１０ｔｈ  ｏｒｄｅｒ（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｔｙｐｅ）を示し、Ｆｉｌｔｅｒ＿Ｂは、ＩＩＲ  Ｅｌｌｉｐｔｉｃ  ｆｉｌｔｅｒ  １ｓｔ〜１０ｔｈ  ｏｒｄｅｒ（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｔｙｐｅ）を示し、Ｆｉｌｔｅｒ＿Ｃは、Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ  ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ  ｆｉｌｔｅｒを示し、Ｆｉｌｔｅｒ＿Ｄは、Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ  ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ  ｆｉｌｔｅｒを示す。フィルタテーブルには、新しいフィルタの追加およびフィルタの削除が可能である。
【００２５】
また、格納部１２０は、フィルタの選択条件に符合したフィルタを決定するため、フィルタの誤差条件に関する情報を格納する。この条件は、フィルタテーブルからフィルタを抽出するとき、特定のフィルタの性質であってもよく、ユーザ入力部１３０から入力されてもよい。例えば、誤差条件は、フィルタ選択条件に対して、±１０％の範囲内のフィルタを抽出する条件を含む。
【００２６】
さらに、格納部１２０は、最適なフィルタを選択するためのフィルタ決定条件を格納する。例えば、フィルタ決定条件は、停止帯域の帯域幅が最も広いフィルタを選択するための条件、過渡帯域の帯域幅が最も狭いフィルタを選択するための条件、位相（ｐｈａｓｅ）特性が最も良いフィルタを選択するための条件などを含む。
【００２７】
ユーザ入力部１３０は、ユーザの入力情報（条件）を受信する。本実施例において、入力条件は、格納部１２０に格納されている複数のフィルタのうち少なくとも２つのフィルタを選択するためのフィルタ選択条件を含む。ここで、フィルタ選択条件は、格納部１２０に格納されているフィルタ情報のうち一部または全部であってもよい。例えば、フィルタ選択条件は、平均化回数（ｅｎｓｅｍｂｌｅ  ｎｕｍｂｅｒ；例えば、２〜３２）、遮断周波数（ｃｕｔｏｆｆ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；例えば、０.０５〜０.４４Ｈｚ）、停止帯域減衰（Ｓｔｏｐｂａｎｄ  ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ；例えば、４０〜１００ｄＢ）、フィルタの次数（ｆｉｌｔｅｒ  ｏｒｄｅｒ；１〜１０）、通過帯域リップルなどを含むことができる。
【００２８】
プロセッサ１４０は、ユーザ入力部１３０から提供される入力条件および格納部１２０に格納されている誤差条件に符合するフィルタを格納部１２０のフィルタテーブルから抽出する。そしてプロセッサ１４０は、抽出されたフィルタのうち、格納部１２０に格納されているフィルタ決定条件に符合するフィルタを選択する。プロセッサ１４０は、格納部１２０のフィルタテーブルに格納されているフィルタ情報のうち、選択されたフィルタに対応するフィルタ情報に基づいて、信号取得部１１０から提供されるドップラ信号をフィルタリングしてドップラ信号からクラッタ信号および雑音成分を除去する。プロセッサ１４０は、フィルタリングされたドップラ信号に基づいてカラードップラモード映像を形成する。カラードップラモード映像は、ドップラ信号のパワーを２次元分布で示すパワー映像およびドップラ信号の速度を２次元分布で示す速度映像を含む。
【００２９】
ディスプレイ部１５０は、プロセッサ１４０で形成されたカラードップラモード映像を表示する。ディスプレイ部１５０は、ＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅ  ｒａｙ  ｔｕｂｅ）ディスプレイ、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ）、ＯＬＥＤ（ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅｓ）ディスプレイなどを含む。
【００３０】
以上のような本発明の超音波システム１００は、新しい形態のフィルタが登場するごとに、格納部１２０に格納されている誤差条件、フィルタ決定条件、フィルタ情報等をアップデートすることで、新しいフィルタが超音波システム１００で用いられるようにすることができる。その結果、フィルタ選択の煩わしさを低減させることができ、最適なクラッタ信号フィルタリング性能を確保することができる。
【００３１】
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】
【００３２】
１００  超音波システム
１１０  信号取得部
１４０  プロセッサ
１２０  格納部
１３０  ユーザ入力部
１５０  ディスプレイ部
１１１  送信信号形成部
１１２  超音波プローブ
１１３  ビームフォーマ
１１４  ドップラ信号形成部
【図１】
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【図２】
2011120909.tif 000004
【図３】
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【図４】
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