(57)【要約】【課題】ウォールフィルタを用いて、血管壁等を含む血流以外の動きの情報を除去すると共に、このフィルタ特性の変更により生じる、血流画像全体の劣化を低減するカラードップラ装置および超音波撮像装置を実現する。【解決手段】フィルタ制御手段２０６は、リアルタイムに取得される血流情報のパワー値を用いて、撮像位置がジェット領域あるいは正常血流領域を含むジェット領域以外の領域にあるかを判定し、ジェット領域にある場合には、低周波カットオフ周波数が高いウォールフィルタ３０４を用い、ジェット領域以外の領域にある場合には、低周波カットオフ周波数が低いウォールフィルタ３０３を用いることとしているので、単一のウォールフィルタを用いた場合と比較して、ジェット領域および正常血流領域を共に感度良く描出することを実現させる。【選択図】図３
2008154891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示部にドップラ撮像領域を設定し、前記ドップラ撮像領域に相当する被検体の撮像位置から反射される反射超音波エコーに、低周波数成分を除去するウォールフィルタ処理を行い、前記ウォールフィルタ処理が行われた反射超音波エコーに自己相関演算処理を行い、前記自己相関演算処理で求められる血流情報を、前記表示部のドップラ撮像領域にカラー表示するカラードップラ装置であって、
前記血流情報に基づいて、前記ウォールフィルタ処理を行う際のフィルタ特性を、前記撮像位置ごとに変化させるフィルタ制御手段を備えることを特徴とするカラードップラ装置。
【請求項２】
前記ドップラ撮像領域は、前記被検体の高速の血流領域であるジェット領域を含むことを特徴とする請求項１に記載のカラードップラ装置。
【請求項３】
前記血流情報は、前記反射超音波エコーのパワー値情報、前記反射超音波エコーのパワースペクトルが有する平均周波数値情報および前記パワースペクトルの広がりを示す分散値情報を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のカラードップラ装置。
【請求項４】
前記フィルタ特性は、前記ウォールフィルタ処理を行うウォールフィルタの低周波遮断特性であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載のカラードップラ装置。
【請求項５】
前記低周波遮断特性は、前記ウォールフィルタの低周波カットオフ周波数であることを特徴とする請求項４に記載のカラードップラ装置。
【請求項６】
前記フィルタ制御手段は、前記撮像位置ごとに変動する前記血流情報の値が、小さい値から大きい値または大きい値から小さい値となって閾値を通過するごとに、前記フィルタ特性を変化させる閾値判定手段を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載のカラードップラ装置。
【請求項７】
前記フィルタ制御手段は、前記カラー表示を行う前に、前記ドップラ撮像領域に含まれる被検体のすべての撮像位置で血流情報を取得し、前記すべての撮像位置の血流情報に基づいて前記閾値を算定する閾値算定手段を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載のカラードップラ装置。
【請求項８】
前記閾値算定手段は、前記すべての撮像位置の血流情報を用いて、パワー値のヒストグラムを求め、前記ヒストグラムに複数のピークが存在する際に、複数の前記ピークの概ね中間に位置するパワー値を、前記閾値と算定することを特徴とする請求項７に記載のカラードップラ装置。
【請求項９】
前記閾値算定手段は、前記すべての撮像位置の血流情報を用いて、分散値のヒストグラムを求め、前記ヒストグラムに複数のピークが存在する際に、複数の前記ピークの概ね中間に位置する分散値を、前記閾値と算定することを特徴とする請求項７に記載のカラードップラ装置。
【請求項１０】
前記閾値判定手段は、前記血流情報の値が前記閾値を越える際に、前記血流情報の値が前記閾値を越えない場合のウォールフィルタと比較して、低周波カットオフ周波数の高いウォールフィルタを用いることを特徴とする請求項６ないし９のいずれか一つに記載のカラードップラ装置。
【請求項１１】
前記ウォールフィルタは、ＦＩＲフィルタであることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一つに記載のカラードップラ装置。
【請求項１２】
被検体からの反射超音波エコーに基づいて、前記被検体の断層画像情報を表示する表示部と、
前記表示された断層画像情報にドップラ撮像領域を設定する入力手段と、
前記ドップラ撮像領域に相当する前記被検体の撮像位置から反射される反射超音波エコーに、低周波数成分を除去するウォールフィルタ処理を行い、前記ウォールフィルタ処理が行われた反射超音波エコーに自己相関演算処理を行い、前記自己相関演算処理で求められる血流情報を、前記表示部のドップラ撮像領域にカラー表示するドップラ処理部と、
を備える超音波撮像装置であって、
前記ドップラ処理部は、前記血流情報に基づいて、前記ウォールフィルタ処理を行う際のフィルタ特性を、前記撮像位置ごとに変化させるフィルタ制御手段を備えることを特徴とする超音波撮像装置。
【請求項１３】
前記フィルタ特性は、前記ウォールフィルタ処理を行うウォールフィルタの低周波遮断特性であることを特徴とする請求項１２に記載の超音波撮像装置。
【請求項１４】
前記フィルタ制御手段は、前記撮像位置ごとに変動する前記血流情報の値が、小さい値から大きい値または大きい値から小さい値となって閾値を通過するごとに、前記フィルタ特性を変化させる閾値判定手段を備えることを特徴とする請求項１２または１３に記載の超音波撮像装置。
【請求項１５】
前記フィルタ制御手段は、前記カラー表示を行う前に、前記ドップラ撮像領域に含まれる被検体のすべての撮像位置の血流情報を取得し、前記すべての撮像位置の血流情報に基づいて前記閾値を算定する閾値算定手段を備えることを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれか一つに記載の超音波撮像装置。
【請求項１６】
前記閾値判定手段は、前記血流情報の値が前記閾値を越える際に、前記血流情報の値が前記閾値を越えない場合のウォールフィルタと比較して、低周波カットオフ周波数の高いウォールフィルタを用いることを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれか一つに記載の超音波撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検体内の血流情報を、反射超音波エコーのドップラ処理により画像化して表示するカラードップラ装置および超音波撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カラードップラ装置の普及により、被検体内の血流の流れを、実時間で２次元の画像領域に表示するＣＦＭ（Ｃｏｌｏｕｒ  Ｆｌｏｗ  Ｍａｐｐｉｎｇ）が、臨床の場で用いられている。ＣＦＭでは、血流の流れを流れの向きに応じてカラー表示し、被検体内の血流の流れ、特に心臓内の血流の流れを２次元表示する。
【０００３】
ＣＦＭは、被検体内で動くものを、ドップラ効果により検出する。ドップラ効果では、被検体内の動くものから反射される反射超音波エコーに、この動くものの速さに比例した周波数の偏移を生じる。この速さに比例する超音波エコーの偏移の周波数成分は、被検体内の複数の動体情報を含む。例えば、被検体内の血流をＣＦＭにより観察する場合には、血流が生じる血管の血管壁等の組織の運動に起因する偏移の波数成分が、反射超音波エコー内に観察される。
【０００４】
図１１は、ＣＦＭの際に検出される、被検体からの反射超音波エコーに含まれる偏移の周波数成分のパワースペクトル１００を模式的に示す説明図である。この説明図では、横軸に周波数、縦軸にパワーが示されている。偏移の周波数が零の値の近傍には、血管壁を含む組織からの反射信号を含む領域が存在し、この領域から離れた高い周波数領域に、血流からの反射信号を含む領域が存在する。
【０００５】
ここで、ＣＦＭを用いて臨床検査を行う場合には、血流の流れのみを観察する必要がある。そこで、図１１に示す様な遮断特性を有するウォールフィルタと呼ばれるハイパスフィルタ（Ｈｉｇｈ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）を用いて、反射超音波エコーから血流成分の情報のみを抽出し、表示部に２次元表示する（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
ウォールフィルタは、被検体の観察される部位に応じて、異なるフィルタ特性のものが用いられる。例えば、被検体の心臓を診断する場合に、心臓弁を逆流するジェット（Ｊｅｔ）と呼ばれる血流を観察する必要が生じる。ジェットは、図１１に示すように心臓内の他の血流と比較して高速および高いパワーを有する。従って、高いカットオフ周波数を有するウォールフィルタ１１２を用いて、パワースペクトルのジェット部分のみを抽出することにより、ジェットは、心臓弁近傍位置に明瞭な２次元画像として表示される。
【非特許文献１】日本電子機械工業会編著、「改訂医用超音波機器ハンドブック」コロナ社、１９９７年１月２０日、ｐ１２５―１２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記背景技術によれば、異なる遮断特性のウォールフィルタを用いて血流の２次元表示を行うことにより、部分的に画質が改善されるものの、全体としては画質が劣化したものとなる。
【０００８】
すなわち、上述した心臓弁を逆流するジェットの例では、高いカットオフ周波数を有するウォールフィルタ１１２を用いることにより、ジェットが明瞭に２次元表示されるものの、低速の心臓内の他の血流部分は、フィルタリングされ感度不足となり、見えにくくなる。
【０００９】
逆に、低いカットオフ周波数のウォールフィルタ１１１を用いた場合には、ジェットは、明瞭さを欠くものの、心臓内の他の血流部分は明瞭に描出される。
【００１０】
これらのことから、ウォールフィルタを用いて、血管壁等を含む血流以外の動きの情報を除去すると共に、このフィルタ特性の変更により生じる、血流画像全体の劣化を低減するカラードップラ装置および超音波撮像装置をいかに実現するかが重要となる。
【００１１】
この発明は、上述した背景技術による課題を解決するためになされたものであり、ウォールフィルタを用いて、血管壁等を含む血流以外の動きの情報を除去すると共に、このフィルタ特性の変更により生じる、血流画像全体の劣化を低減するカラードップラ装置および超音波撮像装置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】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の観点の発明にかかるカラードップラ装置は、表示部にドップラ撮像領域を設定し、前記ドップラ撮像領域に相当する被検体の撮像位置から反射される反射超音波エコーに、低周波数成分を除去するウォールフィルタ処理を行い、前記ウォールフィルタ処理が行われた反射超音波エコーに自己相関演算処理を行い、前記自己相関演算処理で求められる血流情報を、前記表示部のドップラ撮像領域にカラー表示するカラードップラ装置であって、前記血流情報に基づいて、前記ウォールフィルタ処理を行う際のフィルタ特性を、前記撮像位置ごとに変化させるフィルタ制御手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
この第１の観点による発明では、フィルタ制御手段により、血流情報に基づいて、ウォールフィルタ処理を行う際のフィルタ特性を、撮像位置ごとに変化させる。
【００１４】
また、第２の観点の発明にかかるカラードップラ装置は、第１の観点に記載のカラードップラ装置において、前記ドップラ撮像領域が、前記被検体の高速の血流領域であるジェット領域を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、第３の観点の発明にかかるカラードップラ装置は、第１または２の観点に記載のカラードップラ装置において、前記血流情報が、前記反射超音波エコーのパワー値情報、前記反射超音波エコーのパワースペクトルが有する平均周波数値情報および前記パワースペクトルの広がりを示す分散値情報を含むことを特徴とする。
【００１６】
この第３の観点の発明では、血流情報にパワー値情報、平均周波数値情報、分散値情報を含む。
【００１７】
また、第４の観点の発明にかかるカラードップラ装置は、第１ないし３の観点のいずれか一つに記載のカラードップラ装置において、前記フィルタ特性が、前記ウォールフィルタ処理を行うウォールフィルタの低周波遮断特性であることを特徴とする。
【００１８】
また、第５の観点の発明にかかるカラードップラ装置は、第４の観点に記載のカラードップラ装置において、前記低周波遮断特性が、前記ウォールフィルタの低周波カットオフ周波数であることを特徴とする。
【００１９】
また、第６の観点の発明にかかるカラードップラ装置は、第１ないし５の観点のいずれか一つに記載のカラードップラ装置において、前記フィルタ制御手段が、前記撮像位置ごとに変動する前記血流情報の値が、小さい値から大きい値または大きい値から小さい値となって閾値を通過するごとに、前記フィルタ特性を変化させる閾値判定手段を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、第７の観点の発明にかかるカラードップラ装置は、第１ないし６の観点のいずれか一つに記載のカラードップラ装置において、前記フィルタ制御手段が、前記カラー表示を行う前に、前記ドップラ撮像領域に含まれる被検体のすべての撮像位置で血流情報を取得し、前記すべての撮像位置の血流情報に基づいて前記閾値を算定する閾値算定手段を備えることを特徴とする。
【００２１】
この第７の観点の発明では、閾値算定手段により、カラー表示を行う前に、ドップラ撮像領域に含まれる被検体のすべての撮像位置で血流情報を取得し、これらすべての撮像位置の血流情報に基づいて閾値を算定する。
【００２２】
また、第８の観点の発明にかかるカラードップラ装置は、第７の観点に記載のカラードップラ装置において、前記閾値算定手段が、前記すべての撮像位置の血流情報を用いて、パワー値のヒストグラムを求め、前記ヒストグラムに複数のピークが存在する際に、複数の前記ピークの概ね中間に位置するパワー値を、前記閾値と算定することを特徴とする。
【００２３】
この第８の観点の発明では、閾値算定手段により、パワー値のヒストグラムを用いて、パワー値が高くなる血流のジェット領域を識別する閾値を算定する。
【００２４】
また、第９の観点の発明にかかるカラードップラ装置は、第７の観点に記載のカラードップラ装置において、前記閾値算定手段が、前記すべての撮像位置の血流情報を用いて、分散値のヒストグラムを求め、前記ヒストグラムに複数のピークが存在する際に、複数の前記ピークの概ね中間に位置する分散値を、前記閾値と算定することを特徴とする。
【００２５】
この第９の観点の発明では、閾値算定手段により、分散値のヒストグラムを用いて、分散値が高くなる血流のジェット領域を識別する閾値を算定する。
【００２６】
また、第１０の観点の発明にかかるカラードップラ装置は、第６ないし９の観点のいずれか一つに記載のカラードップラ装置において、前記閾値判定手段が、前記血流情報の値が前記閾値を越える際に、前記血流情報の値が前記閾値を越えない場合のウォールフィルタと比較して、低周波カットオフ周波数の高いウォールフィルタを用いることを特徴とする。
【００２７】
この第１０の観点の発明では、閾値判定手段は、血流情報の値が閾値を越える際に、血流がジェット領域にあるので、低周波数の正常血流情報を減じ、高周波数のジェット血流情報のみとする。
【００２８】
また、第１１の観点の発明にかかるカラードップラ装置は、第１ないし１０の観点のいずれか一つに記載のカラードップラ装置において、前記ウォールフィルタが、ＦＩＲフィルタであることを特徴とする。
【００２９】
この第１１の観点の発明では、ウォールフィルタの応答時間を短いものとし、フィルタを切り替える際の干渉を減らす。
【００３０】
また、第１２の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、被検体からの反射超音波エコーに基づいて、前記被検体の断層画像情報を表示する表示部と、前記表示された断層画像情報にドップラ撮像領域を設定する入力手段と、前記ドップラ撮像領域に相当する前記被検体の撮像位置から反射される反射超音波エコーに、低周波数成分を除去するウォールフィルタ処理を行い、前記ウォールフィルタ処理が行われた反射超音波エコーに自己相関演算処理を行い、前記自己相関演算処理で求められる血流情報を、前記表示部のドップラ撮像領域にカラー表示するドップラ処理部と、を備える超音波撮像装置であって、前記ドップラ処理部は、前記血流情報に基づいて、前記ウォールフィルタ処理を行う際のフィルタ特性を、前記撮像位置ごとに変化させるフィルタ制御手段を備えることを特徴とする。
【００３１】
この第１２の観点の発明では、ドップラ処理部は、フィルタ制御手段により、血流情報に基づいて、ウォールフィルタ処理を行う際のフィルタ特性を、撮像位置ごとに変化させる。
【００３２】
また、第１３の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１２の観点に記載の超音波撮像装置であって、前記フィルタ特性が、前記ウォールフィルタ処理を行うウォールフィルタの低周波遮断特性であることを特徴とする。
【００３３】
また、第１４の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１２または１３の観点に記載の超音波撮像装置において、前記フィルタ制御手段が、前記撮像位置ごとに変動する前記血流情報の値が、小さい値から大きい値または大きい値から小さい値となって閾値を通過するごとに、前記フィルタ特性を変化させる閾値判定手段を備えることを特徴とする。
【００３４】
また、第１５の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１ないし１４の観点のいずれか一つに記載の超音波撮像装置において、前記フィルタ制御手段が、前記カラー表示を行う前に、前記ドップラ撮像領域に含まれる被検体のすべての撮像位置の血流情報を取得し、前記すべての撮像位置の血流情報に基づいて前記閾値を算定する閾値算定手段を備えることを特徴とする。
【００３５】
また、第１６の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１２ないし１５の観点のいずれか一つに記載の超音波撮像装置において、前記閾値判定手段が、前記血流情報の値が前記閾値を越える際に、前記血流情報の値が前記閾値を越えない場合のウォールフィルタと比較して、低周波カットオフ周波数の高いウォールフィルタを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、ドップラ撮像領域の撮像位置ごとに、血流情報に基づいてウォールフィルタのフィルタ特性を変化させることとしているので、撮像位置の血流に最適なフィルタ特性のウォールフィルタを用いたドップラ撮像を行い、ひいては血流状態が異なる複数の撮像位置が存在する場合にも、ドップラ撮像領域の全領域で感度の低下を含まない読映に適した画像とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるカラードップラ装置を含む超音波撮像装置を実施するための最良の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００３８】
図１に、本実施の形態にかかる超音波撮像装置の全体構成を表すブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。この超音波撮像装置は、探触子部１０１、送受信部１０２、Ｂモード（ｍｏｄｅ）処理部１０３、ドップラ処理部１０９、シネメモリ（ｃｉｎｅ
ｍｅｍｏｒｙ）部１０４、画像表示制御部１０５、表示部１０６、入力部１０７、コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）部１０８を備えている。
【００３９】
探触子部１０１は、超音波を送受信するための部分、つまり生体の撮像断面の特定方向に超音波を照射し、生体内から都度反射された超音波エコーを時系列的な音線として受信する。一方、探触子部１０１は、超音波の照射方向を順次切り替えながら電子走査するための部分である。図には明示していないが、この探触子部１０１には、圧電素子がアレイ（ａｒｒａｙ）状に配置されている。
【００４０】
送受信部１０２は、探触子部１０１と同軸ケーブル（ｃａｂｌｅ）によって接続されており、探触子部１０１の圧電素子を駆動するための電気信号を発生する。一方、送受信部１０２は、受信した反射超音波エコー信号の初段増幅を行う部分でもある。
【００４１】
Ｂモード処理部１０３は、送受信部１０２で増幅された反射超音波エコー信号からＢモード画像をリアルタイム（ｒｅａｌ
ｔｉｍｅ）で生成するための処理を行う部分である。具体的な処理内容は、例えば受信した反射超音波エコー信号の遅延加算処理、Ａ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ／ｄｉｇｉｔａｌ）変換処理、変換した後のデジタル情報をＢモード画像情報として後述のシネメモリ部１０４に書き込む処理等である。
【００４２】
ドップラ処理部１０９は、送受信部１０２で増幅された反射超音波エコー信号から位相変化情報を抽出し、リアルタイムで、周波数偏移の平均周波数値である平均速度、パワー値、分散といった、ドップラ撮像領域に含まれる各撮像位置に付随する血流情報を算出する部分である。なお、詳細は、後に説明する。
【００４３】
シネメモリ部１０４は、画像メモリ（ｍｅｍｏｒｙ）であり、Ｂモード処理部１０３で生成されたＢモード画像情報およびドップラ処理部１０９で生成された血流情報を蓄積する。
【００４４】
画像表示制御部１０５は、Ｂモード処理部１０３で生成されたＢモード画像情報およびドップラ処理部１０９で生成された血流情報等の表示フレームレート（ｆｒａｍｅ
ｒａｔｅ）変換、並びに、画像表示の形状や位置制御を行うための部分である。
【００４５】
表示部１０６は、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）あるいはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）等からなり、Ｂモード画像あるいはドップラ画像等の表示を行う。なお、ドップラ処理を行う場合には、Ｂモード画像上にドップラ処理を行うドップラ撮像領域が設置および表示される。
【００４６】
入力部１０７は、キーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等からなり、オペレータにより、操作入力信号が入力される。例えば、Ｂモードによる表示あるいはドップラ処理の表示を選択するための操作入力、あるいはドップラ処理を行うドップラ撮像領域の設定を入力する操作入力等の情報を、コントローラ部１０８に与える部分である。
【００４７】
コントローラ部１０８は、入力部１０７から入力された操作入力信号および予め記憶したプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）やデータ（ｄａｔａ）に基づいて、上述した超音波撮像装置各部の動作を制御するための部分である。
【００４８】
図２は、ドップラ処理部１０９の具体的な構成を示す図である。ドップラ処理部１０９は、直交検波部２０１、利得調節器２０２、ウォールフィルタ（Ｗａｌｌ
ｆｉｌｔｅｒ）部２０３、自己相関器２０４、演算部２０５およびフィルタ制御手段２０６を含む。
【００４９】
直交検波部２０１は、送受信部１０２からの反射超音波エコーを、図示しない０度およびこれと９０度の位相差を持つ参照信号により直交検波し、２つの検波出力ＩおよびＱからなる電気信号を出力する。２つの検波出力ＩおよびＱは、利得調節器２０２により利得調節され、ウォールフィルタ部２０３に送信される。
【００５０】
ウォールフィルタ部２０３は、選択可能な２つの高域通過型フィルタからなり、心臓壁や心臓弁の運動に含まれる低周波のドップラ信号を除去し、血流のドップラ信号のみを通過させる。高域通過型フィルタとしては、例えばＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）が用いられ、応答時間が有限のものとされる。これにより、Ｂモード画像およびドップラ画像の取得モードを切り替える際、あるいはフィルタを切り替える際等に生じる相互干渉が軽減される。
【００５１】
その後、ウォールフィルタ部２０３の出力は、自己相関器２０４に送信され、自己相関演算が行われる。この自己相関演算は、高速で行われ、リアルタイムに血流情報、すなわち、血流の平均速度、速さの分散を算出する基となる複数の中間演算結果を出力する。この中間演算結果は、以下の３式で現される値である。
【数１】
2008154891.tif 000003
【００５２】
ここで、Ｉ、Ｑは、０度および９０度の検波出力であり、Ｎ，Ｄ，Ｐは、中間演算結果である。なお、式から解るように、Ｐは、反射超音波エコーのパワー値であり、ＮおよびＤは、反射超音波エコーの位相に関係する変数である。添字ｉは、Ｓ／Ｎを改善するために、同一音線方向に繰り返し照射される超音波エコーの回数を現すパラメータ（ｐａｒａｍｅｔｅｒ）である。添字ｉの値の範囲は、ドップラ撮像領域の範囲や、画像表示のフレームレート等からコントローラ部１０８により算出される。
【００５３】
演算部２０５は、自己相関器２０４の出力（１）〜（３）式を用いて血流情報、すなわち、血流の平均速度（平均周波数）、血流の速さの分散を算出する。この際、演算部２０５は、入力部１０７から選択されるモード指定により平均速度、速さの分散およびパワー値を選択的に算出し、画像表示制御部１０５に出力する。この出力は、表示部１０６のドップラ撮像領域に、Ｂモード画像と共に表示される。
【００５４】
フィルタ制御手段２０６は、自己相関器２０４の出力情報、すなわち本実施の形態の例ではパワー値情報を用いて、ウォールフィルタ部２０３に含まれる２つのフィルタから、最適な一つのフィルタを選択する制御情報を形成する。
【００５５】
図３は、フィルタ制御手段２０６およびウォールフィルタ部２０３の詳細を示すブロック図である。フィルタ制御手段２０６は、閾値判定手段３０５および閾値算定手段３０６を含み、ウォールフィルタ部２０３は、スイッチ３０１および３０２、並びに、ウォールフィルタ３０３および３０４を含む。
【００５６】
ウォールフィルタ３０３および３０４は、フィルタ特性である低周波遮断特性が異なる高域通過型フィルタである。図４は、ウォールフィルタ３０３および３０４の低周波遮断特性を、被検体から取得されるジェットを含む血流情報のパワースペクトル１００に重ねて示した説明図である。なお、ジェットとは、背景技術の欄で説明したように、心臓弁を逆流する高速、高パワーの血流のことである。
【００５７】
ウォールフィルタ３０３は、パワースペクトル１００の異なる周波数帯域に属する組織からの反射信号および血流からの反射信号の概ね中間周波数位置に低周波カットオフ周波数を有する。ウォールフィルタ３０４は、パワースペクトル１００の血流からの反射信号が有する周波数帯域の中で、ジェットが位置する高周波数帯域の低周波数側に低周波遮断特性であるカットオフ周波数を有する。
【００５８】
スイッチ３０１および３０２は、閾値判定手段３０５からの制御信号に応じて、ウォールフィルタ３０３および３０４を切り替える。なお、スイッチ３０１および３０２は、ウォールフィルタ２０３がデジタルフィルタにより構成される場合には、デジタルフィルタのフィルタ特性を決定する各種常数の変更手段とすることもできる。
【００５９】
閾値算定手段３０６は、記憶部および演算処理部を有し、記憶部は、自己相関器２０４の出力であるパワー値情報を、ドップラ撮像領域のすべての撮像位置のパワー値情報を含む１フレーム分入力し記憶する。演算処理部は、この１フレーム分のパワー値情報を用いて、パワー値が異なるジェット部分とその他の血流部分とを識別する閾値を算定し、ウォールフィルタ３０３および３０４を切り替える際の基準とする。
【００６０】
閾値判定手段３０５は、閾値算定手段３０６で取得された閾値を、自己相関器２０４の出力であるパワー値情報と比較し、パワー値に応じてウォールフィルタ３０３，３０４の切り替えを行う。この切り替えでは、パワー値が閾値を越える場合に、撮像位置が血流のジェットを含むと判断し、高い周波数位置に低周波カットオフ周波数を有するウォールフィルタ３０４が選択され、パワー値が閾値を越えない場合には、撮像位置がジェットを含まないと判断し、低い周波数位置に低周波カットオフ周波数を有するウォールフィルタ３０３が選択される。
【００６１】
つぎに、本実施の形態にかかる超音波撮像装置の動作について説明する。図５は、本実施の形態にかかる超音波撮像装置の動作を示すフローチャートである。まず、オペレータは、被検体の目的とする位置に探触子部を当てる（ステップＳ５０１）。そして、オペレータは、表示部に表示されたＢモードの断層画像を参照しつつ、画面上にドップラ撮像領域６０を設定する（ステップＳ５０２）。図６は、模式的に示された心臓の断層画像上に、ドップラ撮像領域６０が設定された例を示している。ドップラ撮像領域６０は、オペレータにより入力部１０７から設定される、扇形の撮像領域を形成する。図６の例では、左心室、左心房および僧帽弁を含む領域が、ドップラ撮像領域６０として設定されている。
【００６２】
その後、ドップラ処理部１０９は、設定されたドップラ撮像領域６０の一枚の撮像断面に当たる１フレーム分の血流情報を取得し、閾値算定手段３０６の記憶部に保存する（ステップＳ５０３）。この血流情報は、ドップラ撮像領域６０に含まれる各撮像位置の、上述した自己相関器２０４の出力である中間演算結果Ｎ，Ｄ，Ｐからなる。なお、この血流情報に、演算部２０５の出力である反射超音波エコーのパワースペクトルの平均周波数あるいは分散を用いることもできる。
【００６３】
その後、フィルタ制御手段２０６は、閾値算定手段３０６において、１フレーム分のパワー値Ｐを用いて、ジェット領域およびその他の正常血流領域を識別する閾値を算定する閾値算定処理を行う（ステップＳ５０４）。
【００６４】
図７は、閾値算定処理の動作を示すフローチャーとである。まず、閾値算定手段３０６は、ドップラ撮像領域６０のパワー値のヒストグラムを求める（ステップＳ７０１）。ここで、図６に示したようなドップラ撮像領域６０内に、ジェットと呼ばれる、僧帽弁を逆流する高速、高パワーの血流が存在する場合を考える。図８は、ドップラ撮像領域６０内にジェットが存在する場合の、パワー値のヒストグラムを示す説明図である。この説明図は、横軸がパワー値、縦軸は所定のパワー値を有する撮像位置すなわち画素の度数である。
【００６５】
ジェットは、特定の領域に集中して生じる、一様に高速化された血流である。従って、ジェットが存在する箇所は、高いパワー値を有し、部分的に突出する大きな撮像位置数を有するヒストグラムとなる。図８に示すヒストグラムでは、高いパワー値を有する部分に突出するピークが、ジェットの血流に起因すると考えられる。なお、血流情報として、パワー値情報ではなく、血流の平均周波数（速度）あるいは分散を用いた場合にも、横軸に平均周波数あるいは分散を用いることにより、図８と同様の分布が取得される。
【００６６】
その後、閾値算定手段３０６は、ドップラ撮像領域６０のパワー値のヒストグラムを用いて、ジェットおよびジェット以外の血流を識別する閾値を算定する（ステップＳ７０２）。図８のヒストグラムの例では、例えば、ジェット以外の血流が示す第１のピークおよびジェットの血流が示す第２のピークが有するパワー値の中間位置に閾値を設定する。これにより、この閾値を判定基準とするパワー値の大小により、ジェットおよびジェット以外の血流が概ね識別される。
【００６７】
その後、閾値算定手段３０６は、この閾値情報を、閾値判定手段３０５に送信し（ステップＳ７０３）、本閾値算定処理を終了する。
【００６８】
図５に戻り、ドップラ処理部１０９は、この閾値情報を用いてドップラ撮像を行う（ステップＳ５０５）。このドップラ撮像では、ドップラ処理部１０９において、ドップラ撮像領域６０からの反射超音波エコーに対して、リアルタイムにウォールフィルタ処理、自己相関演算処理が行われ、血流の速度あるいは速さの分散等のドップラ画像が形成される。
【００６９】
また、同時にフィルタ制御手段２０６は、自己相関器２０４から出力されるパワー値を、逐次閾値判定手段３０５に読み込む。閾値判定手段３０５は、このパワー値を上述した閾値と比較し、パワー値が閾値を越える場合には、撮像位置がジェットが存在する領域であるとして、高い低周波カットオフ周波数を有するウォールフィルタ３０４を選択するようにスイッチ３０１および３０２を切り替える。また、閾値判定手段３０５は、パワー値が閾値を越えない場合には、撮像位置がジェット以外の血流が存在する領域であるとして、低い低周波カットオフ周波数を有するウォールフィルタ３０３を選択するようにスイッチ３０１および３０２を切り替える。これらの、スイッチ３０１および３０２を切り替える動作は、リアルタイムに行われるので、撮像位置ごとに異なるフィルタ特性のウォールフィルタを用いてパワースペクトルの平均周波数（速度）あるいは速さの分散のリアルタイムドップラ画像が形成される。
【００７０】
図９（Ａ）は、図６に示したのと同様の被検体部位を撮像した場合の断層画像を示す説明図である。図９（Ａ）には、心室内のドップラ画像が取得される際に、正常な血流が観察される正常血流領域９１および僧帽弁を逆流する高速のジェットが観察されるジェット領域９２が、破線により模式的に図示されている。
【００７１】
図９（Ｂ）は、上述したフィルタ制御手段２０６を用いて、リアルタイムにウォールフィルタの切り替えを行った場合に、ドップラ撮像領域６０で撮像位置ごとに異なるウォールフィルタが用いられる例を示した説明図である。図９（Ｂ）に示すドップラ撮像領域６０では、図９（Ａ）に示すジェット領域９２と同様の領域で、ウォールフィルタ３０４が選択され用いられる。また、その他のドップラ撮像領域６０では、ウォールフィルタ３０３が選択され用いられる。この様に、フィルタ制御手段２０は、異なる撮像位置で、血流に適した異なるフィルタ特性のウォールフィルタを用いる動作を行う。これにより、図９（Ａ）に示すような正常血流領域９１およびジェット領域９２が共に、ドップラ撮像領域６０に描出される。
【００７２】
図１０（Ａ）は、ドップラ撮像領域６０の全領域でカットオフ周波数の低いウォールフィルタ３０３を用いた場合に表示部１０６に表示されるドップラ画像を、破線を用いて模式的に示した説明図である。この場合、正常血流領域９１は、概ね図９（Ａ）の様に表示される。一方、ジェット領域９３は、主たる血流情報である高速の血流情報以外に低速の正常血流情報を含むので、血流の平均速度あるいは速さの分散を求める過程の平均化で、平均値の低下、ひいては感度の低下を引き起こし、画質が低下され見えにくいものとなる。図１０（Ａ）では、図９（Ａ）のジェット領域９２と比較して小さくなった破線のジェット領域９３で示されている。
【００７３】
図１０（Ｂ）は、ドップラ撮像領域６０の全領域でウォールフィルタ３０４を用いた場合に、表示部１０６に表示されるドップラ画像を、模式的に示した説明図である。この場合、ジェット領域９２は、概ね図９（Ａ）の様に表示される一方で、正常血流領域９４は、低流速の血流であるので、ウォールフィルタ３０４で血流情報が欠損される部分が存在し、感度の低下等により画質が低下したものとなる。図１０（Ｂ）では、図９（Ａ）の正常血流領域９１と比較して小さくなった破線の正常血流領域９４で示されている。
【００７４】
上述してきたように、本実施の形態では、フィルタ制御手段２０６は、リアルタイムに取得される血流情報のパワー値を用いて、撮像位置がジェット領域９２あるいは正常血流領域９１を含むジェット領域９２以外の領域にあるかを判定し、ジェット領域９２にある場合には、低周波カットオフ周波数が高いウォールフィルタ３０４を用い、ジェット領域９２以外の領域にある場合には、低周波カットオフ周波数が低いウォールフィルタ３０３を用いることとしているので、単一のウォールフィルタを用いた場合と比較して、ジェット領域９２および正常血流領域９１を共に感度良く描出することができる。
【００７５】
また、本実施の形態では、ウォールフィルタ２０３に、フィルタ特性の異なる２つのウォールフィルタ３０３，３０４を有し、これら２つウォールフィルタを、血流のパワー値に応じて切り替えることとしたが、ウォールフィルタ２０３に、フィルタ特性の異なる３つあるいはそれ以上のウォールフィルタを備え、血流のパワー値に応じてさらに多段階にウォールフィルタを切り替えることもできる。
【００７６】
また、本実施の形態では、フィルタ特性である低周波遮断特性としてカットオフ周波数の異なる２つのウォールフィルタを用いた例を示したが、同様に低周波遮断特性としてカットオフ周波数近傍の立ち上がり特性が異なるウォールフィルタを用いることもできる。
【００７７】
また、本実施の形態では、自己相関器２０４の出力である血流情報のパワー値を用いて、ジェット領域およびその他の領域を識別することとしたが、演算部２０５の出力である撮像位置ごとのパワースペクトルの平均周波数（速度）あるいは分散を用いてジェット領域９２およびその他の領域を識別することもできる。ジェット領域９２は、心臓の動きのある時相、図６の例では左心室の収縮期に高速で流れる突発的な血流であるので、血流の平均速度と共に血流速さの分散も、図８に示したパワー値のヒストグラムと同様のヒストグラムを有し、正常血流領域の血流と比較して有意差のある大きなものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】超音波撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態のドップラ処理部の構成を示すブロック図である。
【図３】ドップラ処理部のウォールフィルタおよびフィルタ制御手段の構成を示すブロック図である。
【図４】ウォールフィルタの低周波遮断特性を示す説明図である。
【図５】実施の形態の超音波撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】表示部で設定されるドップラ撮像領域を示す説明図である。
【図７】フィルタ制御手段の閾値算定処理の動作を示すフローチャートである。
【図８】ドップラ撮像領域のパワー値のヒストグラムを示す説明図である。
【図９】表示部に表示される正常血流領域およびジェット領域を、模式的に示す説明図、並びに、ドップラ撮像領域の中で異なるウォールフィルタが用いられる領域を示す説明図である。
【図１０】表示部のドップラ撮像領域に描出される正常血流領域およびジェット領域を、模式的に示した説明図である。
【図１１】従来のウォールフィルタの低周波遮断特性を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７９】
２０  フィルタ制御手段
６０  ドップラ撮像領域
９１、９４  正常血流領域
９２、９３  ジェット領域
１００  パワースペクトル
１０１  探触子部
１０２  送受信部
１０３  Ｂモード処理部
１０４  シネメモリ部
１０５  画像表示制御部
１０６  表示部
１０７  入力部
１０８  コントローラ部
１０９  ドップラ処理部
２０１  直交検波部
２０２  利得調節器
２０３  ウォールフィルタ部
２０４  自己相関器
２０５  演算部
２０６  フィルタ制御手段
３０１、３０２  スイッチ
１１１，１１２、３０３，３０４  ウォールフィルタ
３０５  閾値判定手段
３０６  閾値算定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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