(57)【要約】【課題】空間分解能の損失や超音波イメージング・システムの処理能力の低下を生じないスペックル低減フィルタを提供する。【解決手段】スペックル低減フィルタを具現化する方法を記載する。この方法は、プロセッサ（１４）から処理済データ・ストリームを受け取る工程（１２０）と、処理済データ・ストリームをデータ小集合に分割する工程（１２２）と、フィルタ処理されたデータ小集合を生成するために、スペックル低減フィルタを用いることによりデータ小集合を同時にフィルタ処理する工程（１２４）と、フィルタ処理されたデータ小集合に基づいて画像データ・ストリームを生成する工程とを含んでいる。【選択図】        図１
2005081154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセッサから処理済データ・ストリームを受け取り、
該処理済データ・ストリームをデータ小集合に分割し、
フィルタ処理されたデータ小集合を生成するために、スペックル低減フィルタを用いることにより前記データ小集合を同時にフィルタ処理して、
前記フィルタ処理されたデータ小集合に基づいて画像データ・ストリームを生成する
ように構成されているプログラムで符号化されているコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項２】
前記プログラムはさらに、
前記画像データ・ストリームをフィルタ処理された画像として画面に表示することを表示装置に指示する
ように構成されている、請求項１に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項３】
前記プログラムはさらに、
前記画像データ・ストリームから生成されるフィルタ処理された画像のコントラストを改善するために、前記画像データ・ストリームに含まれるデータの値が分布する範囲を拡大するように構成されている、請求項１に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項４】
前記プログラムはさらに、
前記画像データ・ストリームから形成されるフィルタ処理された画像と、前記処理済データ・ストリームから形成される元のフィルタ処理されていない画像とを共通の画面に同時に並列表示するように構成されている、請求項１に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項５】
プロセッサから処理済データ・ストリームを受け取り、
該処理済データ・ストリームをデータ小集合に分割し、
フィルタ処理されたデータ小集合を生成するために、スペックル低減フィルタを用いることにより前記データ小集合を同時にフィルタ処理して、
前記フィルタ処理されたデータ小集合に基づいて画像データ・ストリームを生成するようにプログラムされているコンピュータ。
【請求項６】
トランスデューサ・アレイと、
ビームフォーマと、
該ビームフォーマからの受波ビームを処理するプロセッサと、
前記トランスデューサ・アレイ、前記ビームフォーマ及び前記プロセッサに結合されて動作するスキャン・コンバータ及び表示制御器と、
を備えた超音波イメージング・システムであって、
前記スキャン・コンバータ及び表示制御器は、
前記プロセッサから処理済データ・ストリームを受け取り、
該処理済データ・ストリームをデータ小集合に分割し、
フィルタ処理されたデータ小集合を生成するために、スペックル低減フィルタを用いることにより前記データ小集合を同時にフィルタ処理して、
前記フィルタ処理されたデータ小集合に基づいて画像データ・ストリームを生成するように構成されている、
超音波イメージング・システム。
【請求項７】
前記スキャン・コンバータ及び表示制御器はさらに、
前記画像データ・ストリームから形成され二次元画像及び三次元画像のいずれか一方であるフィルタ処理された画像と、前記処理済データ・ストリームから形成される元のフィルタ処理されていない画像とを共通の画面に同時に並列表示するように構成されている、請求項６に記載の超音波イメージング・システム。
【請求項８】
前記スキャン・コンバータ及び表示制御器は１よりも多い中央処理ユニット（ＣＰＵ）を含んでおり、各々のＣＰＵは前記画像データ・ストリームのデータ小集合を同時に処理する、請求項６に記載の超音波イメージング・システム。
【請求項９】
前記スキャン・コンバータ及び表示制御器は、前記画像データ・ストリームの前記データ小集合を同時に処理する中央処理ユニット（ＣＰＵ）を含んでいる、請求項６に記載の超音波イメージング・システム。
【請求項１０】
基本周波数モード、高調波モード、カラー・フロー・モード、パワー・ドプラ撮像（ＰＤＩ）モード、コントラスト・モード及びＢフロー・モードのいずれか一つのモードで走査を行なって被検体から反射したエコー信号を得る請求項６に記載の超音波イメージング・システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、イメージング・システムでのフィルタ処理に関し、具体的には、スペックル低減フィルタを具現化するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波撮像は、人体の器官及び軟組織を撮像する手法である。超音波撮像は、実時間型で、非侵襲的であり、放射線を用いず、軽便で、低経費の手法を用いる。しかしながら、超音波撮像の短所はスペックル雑音である。スペックル雑音は、器官のような対象から反射した散乱エコー信号の干渉の結果であり、画像では粒状のグレイ・スケール・パターンとして現われる。スペックル雑音によって画質が低下し、また診断検査時に画像の微細部を判別するときの困難さが増す。
【特許文献１】米国特許第５，９６１，４６１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
スペックル雑音を低減するためにはスペックル低減フィルタを用いる。スペックル低減フィルタは通常、モーション・アーティファクトを生ぜず、音響陰影及び強調を保存する。しかしながら、スペックル低減フィルタは空間分解能の損失を招くと共に、超音波イメージング・システムの処理能力を低下させる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一観点では、スペックル低減フィルタを具現化する方法を記載する。この方法は、プロセッサから処理済データ・ストリームを受け取る工程と、処理済データ・ストリームをデータ小集合に分割する工程と、フィルタ処理されたデータ小集合を生成するために、スペックル低減フィルタを用いることによりデータ小集合を同時にフィルタ処理する工程と、フィルタ処理されたデータ小集合に基づいて画像データ・ストリームを生成する工程とを含んでいる。
【０００５】
他の観点では、スペックル低減フィルタを具現化する方法を記載する。この方法は、ビームフォーマからビームを受け取る工程と、フィルタ処理された画像データ・ストリームを得るようにビームを周波数合成する工程と、プロセッサから処理済データ・ストリームを受け取る工程と、処理済データ・ストリームをデータ小集合に分割する工程と、フィルタ処理されたデータ小集合を生成するために、スペックル低減フィルタを用いることによりデータ小集合を同時にフィルタ処理する工程と、フィルタ処理されたデータ小集合に基づいて第二の画像データ・ストリームを生成する工程と、フィルタ処理された画像データ・ストリームから形成されるフィルタ処理された画像と、第二の画像データ・ストリームから形成される第二の画像とを共通の画面に同時に並列表示する工程とを含んでいる。
【０００６】
さらに他の観点では、プログラムで符号化されているコンピュータ読み取り可能な媒体を記載する。このプログラムは、プロセッサから処理済データ・ストリームを受け取り、処理済データ・ストリームをデータ小集合に分割し、フィルタ処理されたデータ小集合を生成するために、スペックル低減フィルタを用いることによりデータ小集合を同時にフィルタ処理して、フィルタ処理されたデータ小集合に基づいて画像データ・ストリームを生成するように構成されている。
【０００７】
さらに他の観点では、コンピュータを記載する。コンピュータは、プロセッサから処理済データ・ストリームを受け取り、処理済データ・ストリームをデータ小集合に分割し、フィルタ処理されたデータ小集合を生成するために、スペックル低減フィルタを用いることによりデータ小集合を同時にフィルタ処理して、フィルタ処理されたデータ小集合に基づいて画像データ・ストリームを生成するようにプログラムされている。
【０００８】
他の観点では、超音波イメージング・システムを記載する。超音波イメージング・システムは、トランスデューサ・アレイと、ビームフォーマと、ビームフォーマからの受波ビームを処理するプロセッサと、これらトランスデューサ・アレイ、ビームフォーマ及びプロセッサに結合されて動作するスキャン・コンバータ及び表示制御器とを含んでいる。スキャン・コンバータ及び表示制御器はプロセッサから処理済データ・ストリームを受け取り、処理済データ・ストリームをデータ小集合に分割し、フィルタ処理されたデータ小集合を生成するために、スペックル低減フィルタを用いることによりデータ小集合を同時にフィルタ処理して、フィルタ処理されたデータ小集合に基づいて画像データ・ストリームを生成するように構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、スペックル低減フィルタを具現化するシステム及び方法を具現化した超音波イメージング・システム１０の実施形態である。システムは、ビームフォーマ１２と、Ｂモード・プロセッサ１４と、スキャン・コンバータ及び表示制御器（ＳＣＤＣ）１６と、カーネル２０とを含んでいる。Ｂモード・プロセッサは検波器２１を含んでいる。カーネル２０は、操作者インタフェイス２２と、主制御器２４と、スキャン・コントロール・シーケンサ２６とを含んでいる。主制御器２４はシステム・レベルの制御作用を果たす。主制御器２４は、操作者から操作者インタフェイス２２を介して入力を受け取ると共に、システム状態変更を受け取って、ビームフォーマ１２、Ｂモード・プロセッサ１４、ＳＣＤＣ１６及びスキャン・コントロール・シーケンサ２６に適当な変更を加える。システム制御バス２８が、主制御器２４からビームフォーマ１２、Ｂモード・プロセッサ１４、ＳＣＤＣ１６及びスキャン・コントロール・シーケンサ２６へのインタフェイスを形成している。スキャン・コントロール・シーケンサ２６は、音響ベクトル速度での入力である実時間制御入力をビームフォーマ１２、システム・タイミング発生器３０、Ｂモード・プロセッサ１４及びＳＣＤＣ１６へ供給する。スキャン・コントロール・シーケンサ２６は、音響フレーム取得のためのベクトル系列及び同期オプションで主制御器２４によってプログラムされる。スキャン・コントロール・シーケンサ２６は、操作者によって定義されるベクトル・パラメータを、走査制御バス３２を介してビームフォーマ１２、Ｂモード・プロセッサ１４及びＳＣＤＣ１６へ伝達する。
【００１０】
主データ経路は、トランスデューサ・アレイ３４からビームフォーマ１２へのアナログ無線周波数（ＲＦ）エコー信号入力で開始する。ビームフォーマ１２は、アナログ・エコー信号をディジタル・サンプルのストリームへ変換し、受波ビームを出力する。尚、受波ビームは複素Ｉ／Ｑデータとして示されているが、一般的にはＲＦデータ又は中間周波数データであってもよい。Ｉ／ＱデータはＢモード・プロセッサ１４へ入力される。Ｂモード・プロセッサ１４はＩ／Ｑデータを対数増幅し、Ｉ／Ｑデータの包絡線を検波する。Ｂモード・プロセッサ１４はＩ／Ｑデータを処理済ベクトル画像データとしてＳＣＤＣ１６へ出力する。ＳＣＤＣ１６は処理済ベクトル画像データを受け取って、表示装置３６の画面に画像を表示するように表示装置３６に指示する。表示される画像の一例には、二次元（２Ｄ）画像があり、２Ｄ画像のピクセルの輝度に基づいて対象の様々な部分を判別する。表示装置３６の実例としては、グレイ・スケール・モニタ及びカラー・モニタがある。
【００１１】
代替的な実施形態では、超音波イメージング・システム１０は、基本周波数モード、高調波（ハーモニック）モード、カラー・フロー・モード、ＰＤＩモード、コントラスト・モード又はＢフロー・モードのような様々な走査モードで走査を行なう。基本周波数モードでは基本周波数にあるエコー信号から画像を形成し、高調波モードでは高調波周波数にあるエコー信号から画像を形成する。カラー・フロー・モードでは、ドプラ・プロセッサ（図示されていない）をＢモード・プロセッサ１４と並行して又はＢモード・プロセッサ１４と置き換えて用いる。Ｉ／Ｑデータをドプラ・プロセッサへ供給して、カラー・フロー・モード用のドプラ周波数シフト情報を抽出する。ドプラ・プロセッサは速度、分散及びパワーのようなドプラ・パラメータを推定して、対象の体内の血流運動を推定する。ドプラ・パラメータは、自己相関又は相互相関のような処理を用いて推定される。ＰＤＩモードでは、パワーを用いて対象の体内の血流運動を推定する。コントラスト・モードでは、通例では気泡を含んでいる造影剤を用いて、腫瘍と正常な肝臓との間等のように異なる解剖学的構造からの信号の間でのコントラストを改善する。Ｂフロー・モードは対象の体内の血流を表現する。血流は、スペックル入りパターンの変化として現われる。
【００１２】
図２は、超音波イメージング・システム１０のトランスデューサ・アレイ３４及びビームフォーマ１２の実施形態を示している。トランスデューサ・アレイ２０は別個に駆動される複数のトランスデューサ素子４０を含んでおり、ビームフォーマ１２によって発生されるパルス型波形によってエネルギを与えられると、素子の各々が超音波エネルギのバーストを発生する。被検体から反射してトランスデューサ・アレイ３４に帰投した超音波エネルギは、各々の受波用トランスデューサ素子４０によって電気信号へ変換されて、一組の送受波（Ｔ／Ｒ）スイッチ４２を介してビームフォーマ１２に別個に印加される。Ｔ／Ｒスイッチ４２は典型的には、ビームフォーマ１２によって発生される高電圧からビームフォーマ１２を保護して対象から反射した超音波エネルギを得るダイオードである。
【００１３】
トランスデューサ素子４０は、発生された超音波エネルギがビームを成して方向制御されるすなわちステアリングされるように駆動される。このことを行なうために、それぞれの送波集束時間遅延４４を多数のパルサ４６に適用する。各々のパルサ４６がＴ／Ｒスイッチ４２を介してそれぞれのトランスデューサ素子４０に接続されている。一例として、送波集束時間遅延４４はルックアップ・テーブルから読み出される。送波集束時間遅延４４を適当に調節することにより、ステアリングされるビームをｙ軸から角度θで離隔するように方向制御したり、固定されたレンジ（距離）Ｒにある点Ｐに集束させたりすることができる。放射点５４から延びる音線５２に沿って角度θの方向に扇形の二次元（２Ｄ）領域５０を走査することにより、図３に示すセクタ走査が行なわれる。代替的には、ｘ軸方向に矩形の２Ｄ領域６０を走査することにより、図４に示すリニア走査が行なわれる。矩形領域６０は、放射点５４からｙ軸方向に発する音線５２を平行移動させることによりｘ軸方向に走査される。さらに他の代替的な実施形態では、角度θの方向に扇面状の領域７０を走査することにより、コンベックス走査又は曲線型走査が行なわれる。扇面状の領域７０は、リニア走査と同様の音線走査を行ないながら音線５２の放射点５４を円弧状の軌跡７２に沿って移動させることにより角度θの方向に走査される。
【００１４】
図２に戻ると、ステアリングされたビームに沿って連続した距離に位置する対象から反射する超音波エネルギの各々のバーストによってエコー信号が発生される。エコー信号は、各々のトランスデューサ素子４０によって別個に検知され、特定の時間点でのエコー信号の大きさのサンプルが、特定の距離で生じた反射量を表わす。しかしながら、反射点Ｐと各々のトランスデューサ素子４０との間の伝播経路には差があるため、エコー信号は同時には検波されず、各信号の振幅も等しくならない。ビームフォーマ１２は点Ｐから反射した各々のエコー信号に適当な時間遅延を与えて加算することにより、点Ｐから反射した全超音波エネルギを正確に示す単一のエコー信号を形成する。ビームフォーマ１２は、多数の受波チャネル８２にそれぞれの受波集束時間遅延８０を与えて加算することにより各々のエコー信号に適当な時間遅延を与える。各々の受波チャネル８２がＴ／Ｒスイッチ４２を介してそれぞれのトランスデューサ素子４０に接続される。一例として、受波集束時間遅延８０はルックアップ・テーブルから読み出される。時間遅延を付与されたエコー信号は受波加算器８４において加算される。ビームフォーマ１２の受波部の詳細な説明は米国特許第５，９６１，４６１号に記載されている（特許文献１）。
【００１５】
Ｂモード・プロセッサ１４に内蔵されている検波器２１は、ビームフォーマ１２からビームを受け取る。ビームのＩ値及びＱ値は、距離Ｒ及び角度θに位置する点Ｐから反射したエコー信号の大きさの同相成分及び直角成分を表わしている。検波器２１は大きさ（Ｉ２＋Ｑ２）１／２を計算する。代替的な実施形態では、検波器２１を多数のフィルタ及び検波器で置き換えて、これらのフィルタ及び検波器によって受波されたビームを多数の通過帯域に分離し、個々に検波し、周波数合成によってスペックルを低減するように再結合する。
【００１６】
ＳＣＤＣ１６は、Ｂモード・プロセッサ１４から処理済ベクトル画像データを受け取って、処理済ベクトル画像データを表示用画像へ変換する。具体的には、図６に示すスキャン・コンバータ１１０が、処理済ベクトル画像データを極座標フォーマットからデカルト座標フォーマットへ変換して、処理済ベクトル画像データの時間変化する振幅を画像化した表示装置３６上の画像として処理済ベクトル画像データを表示する。代替的には、処理済ベクトル画像データがデカルト座標フォーマットである場合には、ＳＣＤＣ１６は処理済ベクトル画像データをスケーリングして表示する。
【００１７】
図６は超音波イメージング・システム１０のＳＣＤＣ１６の実施形態を示す。ＳＣＤＣ１６は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１１２及び１１４と、メモリ１１６と、スキャン・コンバータ１１０とを含んでいる。ＣＰＵ１１２及び１１４、メモリ１１６並びにスキャン・コンバータ１１０はバス１１８を介して互いに結合されている。本書で用いられるＣＰＵという用語は、当技術分野でコンピュータと呼ばれる集積回路のみに限定されておらず、コンピュータ、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラム可能な論理コントローラ、特定応用向け集積回路及び他のプログラム可能な回路を広く指しており、これらの用語は本書では互換的に用いられている。各々のＣＰＵ１１２及び１１４の一例として、Intel（商標）Pentium（商標）４プロセッサのようなＣＰＵがある。メモリ１１６の例としては、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ又はフレキシブル・ディスクのようなコンピュータ読み取り可能な媒体が挙げられる。代替的な実施形態では、ＳＣＤＣ１６は、１個のＣＰＵを含んでいるか、又は２個よりも多いＣＰＵを含んでいる。メモリ１１６はＣＰＵ１１２及び１１４によって実行されるプログラムを記憶している。メモリ１１６はまた、プログラムを実行する際にＣＰＵ１１２及び１１４によって用いられる各種データを記憶している。
【００１８】
超音波イメージング・システム１０を用いて形成される画像のスペックル雑音を低減するために、検波器２１とＳＣＤＣ１６との間に低域通過フィルタのようなスペックル低減フィルタ（図示されていない）を具現化する。低域通過フィルタの一例は有限インパルス応答（ＦＩＲ）型フィルタである。代替的な実施形態では、スペックル低減フィルタは、ＣＰＵ１１２及び１１４のいずれか一方によって実行され、単一の画像フレーム上で用いられてスペックル雑音要素を識別すると共に低減する数学的なアルゴリズムである。さらに他の実施形態では、スペックル低減フィルタはメジアン・フィルタ、Wienerフィルタ、異方性拡散フィルタ又はウェーブレット変換フィルタであり、これらのフィルタはＣＰＵ１１２及び１１４の一方によって実行される数学的なアルゴリズムである。さらに他の代替的な実施形態では、スペックル低減フィルタは、構造及び特徴の強調を行なう高域通過フィルタである。高域通過フィルタの一例は無限インパルス応答（ＩＩＲ）型フィルタである。メジアン・フィルタでは、超音波イメージング・システム１０を用いて形成される画像のピクセル値を、隣り合ったピクセルのメジアン値で置き換える。Wienerフィルタは、最小平均自乗（ＬＭＳ）アルゴリズムを用いて具現化することができる。異方性拡散フィルタは、熱拡散方程式及び有限要素法を用いる。ウェーブレット変換フィルタはエコー信号をウェーブレット領域に分解し、得られたウェーブレット係数にソフトな閾値処理（soft thresholding）を施す。ソフトな閾値処理では、絶対値が何らかの閾値を下回っているウェーブレットをゼロで置き換え、閾値を上回っているものをゼロに向けて収縮させることにより修正する。ソフトな閾値処理の改変型として、相対的に細かいスケール・レベルの範囲内で非線形のソフトな閾値処理を適用してスペックル雑音を抑制するものがある。
【００１９】
スペックル雑音は超音波撮像の固有の特性であり、超音波撮像にスペックル雑音が存在していると画像コントラスト及び分解能が低下する。このため、超音波撮像でのスペックル雑音のレベルを低下させる方法を見出すことが望ましい。合成（compounding）は、スペックル低減フィルタ処理と併用することのできるスペックル雑音低減手法である。合成には空間合成と周波数合成とがある。周波数合成及び空間合成については後にあらためて述べるが、これらの合成はスペックル雑音を低減する方法として探究されてきた。しかしながら、周波数合成及び空間合成は、フレーム・レートの低下、モーション・アーティファクト、又は分解能の低下という制限を有する。画像処理フィルタは合成の代替的方法である。画像処理フィルタは、フロント・エンド取得ではなく画像データに作用し、フレーム・レートの損失又は音響陰影の損失のような合成に関連する問題点を有しないのが通例である。
【００２０】
図７及び図８は、スペックル低減フィルタを具現化する方法の実施形態の流れ図を示す。この方法はメモリ１１６に記憶されており、ＣＰＵ１１２及び１１４の一方又は両方によって実行される。この方法は、ステップ１２０において、処理済データ・ストリームを受け取る工程を含んでいる。処理済データ・ストリームの一例は、Ｂモード・プロセッサ１４からの処理済ベクトル画像データである。代替的には、データ・ストリームは、Ｂモード・プロセッサではなくドプラ・プロセッサから受け取られる。さらに他の代替的な実施形態では、データ・ストリームはドプラ・プロセッサ及びＢモード・プロセッサ１４の両方から受け取られる。ビームの周波数合成又は空間合成は、Ｂモード・プロセッサ１４から処理済データ・ストリームを得る前にＢモード・プロセッサ１４において実行される。空間合成は、所定数の多数の視線方向又は視角から得られる点Ｐの所定数のエコー信号を結合する撮像手法である。方向を多数にすることにより、スペックル非相関（decorrelation）を達成する助けになる。周波数合成については、スペックル非相関は、点Ｐを異なる周波数範囲で撮像することにより達成される。周波数合成はＢモード・プロセッサ１４又はドプラ・プロセッサで行なわれる。同様に、空間合成もＢモード・プロセッサ１４又はドプラ・プロセッサで行なわれる。空間合成をスペックル低減フィルタを具現化する本発明の方法と組み合わせることにより、角度の数を例えば９から３に減少させて、スペックル雑音低減のレベルを保ちながらモーション・アーティファクトを低減することができる。但し、代替的には、空間合成又は周波数合成を行なわなくてもよい。
【００２１】
本方法は、ステップ１２２において、処理済データ・ストリームをデータ小集合に分割する工程を含んでいる。一例として、一つのデータ小集合が画像フレームの一部に対応するようにして、画像フレームに対応するデータをデータ小集合に分割する。本方法は、ステップ１２４において、滑らかさ及び細部のようなパラメータの第一の集合と共にスペックル低減フィルタを用いて、データ小集合の各々を同時にフィルタ処理する工程を含んでいる。例えば、第一のデータ小集合をＣＰＵ１１２によって実行されるスペックル低減フィルタによって処理し、第二のデータ小集合をＣＰＵ１１４によって実行されるスペックル低減フィルタによって第一のデータ小集合と同時に処理する。もう一つの例としては、第一のデータ小集合及び第二のデータ小集合を、ＣＰＵ１１２によって実行されるスペックル低減フィルタによって、ＳＩＭＤ能力を用いることにより同時に処理する。ボタン又はメニューのような一組の制御部を利用者がスペックル低減フィルタのパラメータの第一の集合を調節するために設ける。パラメータの第一の集合は、超音波イメージング・システム１０によって走査を行なっているとき、記録した走査の再生を表示装置３６の画面に表示しているとき、又は静止画像を表示装置３６の画面に表示しているとき等に利用者が調節することができる。
【００２２】
さらに、本方法は、ステップ１２６において、利用者の介入なしに自動的に、応用及び超音波イメージング・システム１０の走査モードに基づいて第一の集合のパラメータを最適化する工程を含んでいる。例えば、この方法は、応用及び走査モードに基づいてスペックル低減フィルタのパラメータの様々な集合を与えるマッピング・テーブルを参照してよい。この例において、肝臓の画像は、血管画像よりも多いスペックル雑音で満たされる。従って、この例では、マッピング・テーブルによって血管画像に与えられる滑らかさの量よりも大きい滑らかさを与えるパラメータをマッピングする。応用の例としては、超音波イメージング・システム１０が肝臓の画像を得るのに用いられるのか、又は血管画像を得るのに用いられるのかが含まれる。走査モードの例としては、前述したセクタ走査、リニア走査及びコンベックス走査を実行する各モードが含まれる。代替的な実施形態では、この方法は、ステップ１２６を実行しなくてもよい。本方法は、ステップ１２８において、フィルタ処理されたデータ小集合を結合してフィルタ処理された画像データ・ストリームを形成する工程を含んでいる。一例として、データ小集合を結合して画像フレームの画像データ・ストリームを形成することができる。データ小集合を結合してフィルタ処理された画像データ・ストリームを結合するときに任意の２個のデータ小集合における共通データを除去する。かかる共通データは、画像の共通の境界域として表示される。共通データの少なくとも一部を除去すると、２個のデータ小集合に対応する１枚の画像内のあらゆる目に見える境界線が消去されて、境界域が滑らかになる。本方法は、ステップ１３０において、スキャン・コンバータ１１０を用いて、フィルタ処理された画像データ・ストリームとＢモード・プロセッサ１４から出力された処理済データ・ストリームとを含むデータ集合を走査変換（スキャン・コンバート）する工程をさらに含んでいる。代替的には、この方法は、フィルタ処理された画像データ・ストリームと、ドプラ・プロセッサから出力されたデータ・ストリームとを含むデータ集合を走査変換する工程を含んでいる。さらに他の代替的な実施形態では、この方法は、フィルタ処理された画像データ・ストリームと、ドプラ・プロセッサから出力されたデータ・ストリームと、Ｂモード・プロセッサ１４からの処理済データ・ストリームとを含むデータ集合を走査変換する工程を含んでいる。
【００２３】
代替的な実施形態では、ステップ１３０は、ステップ１２２、１２４、１２６及び１２８を実行する前で、且つステップ１２０を実行した後に実行されてもよい。この代替的な実施形態では、処理済データ・ストリームをデータ小集合に分割する前に、処理済データ・ストリームを走査変換する。フィルタ処理された画像データ・ストリームから再構成される画像と、処理されて走査変換されたデータ・ストリームから再構成される画像とを表示装置３６の画面に同時に並列表示する。
【００２４】
本方法は、ステップ１３８において、フィルタ処理された画像と元のフィルタ処理されていない画像とを表示装置の画面に同時に並列表示して、フィルタ処理された画像及び元のフィルタ処理されていない画像を二重表示モードでの実時間観察に供する工程を含んでいる。元のフィルタ処理されていない画像はスペックル低減フィルタ処理段階を迂回している。フィルタ処理された画像及び元のフィルタ処理されていない画像は、表示装置３６の一つの共通画面に、処理されて走査変換されたデータ・ストリームから再構成された元のフィルタ処理されていない画像を、フィルタ処理されて走査変換されたデータ・ストリームから再構成されたフィルタ処理された画像に揃えることにより同時に並列表示される。一例として、元のフィルタ処理されていない画像を表示装置３６の画面区域の半分に表示し、フィルタ処理された画像を画面区域の残り半分に表示する。もう一つの例として、元のフィルタ処理されていない画像を表示装置３６の画面区域の三分の一に表示し、フィルタ処理された画像を画面の残り三分の二の区域に表示する。さらに他の例として、元のフィルタ処理されていない画像を４ｃｍ×４ｃｍの組織域のフィルタ処理されていない画像として、同じ組織域の画像であってよいフィルタ処理された画像と同時に並列表示する。組織域のフィルタ処理された画像は、表示装置３６の画面区域の半分を占め、元のフィルタ処理されていない画像は残り半分を占める。フィルタ処理された画像によって、医師又は超音波検査技師が低コントラストを有する対象及び組織構造を識別するのを助ける。元のフィルタ処理されていない画像は、スペックル低減フィルタによって生ずるアーティファクトを識別するのを助けると共に、スペックル低減フィルタによって失われた画像の細部を与える。
【００２５】
さらに他の代替的な実施形態では、フィルタ処理された画像を表示装置３６の画面の一方の側に表示する。画面の残りの側に、スペックル低減フィルタのパラメータの第一の集合の代わりに後述するパラメータの第二の集合を適用した画像を表示する。もう一つの代替的な実施形態では、元のフィルタ処理されていない画像を画面の一方の側に表示し、この一例を図９の左側に示す。図９の右側のような残りの側に、スペックル低減フィルタを具現化する本発明の方法及び空間合成を適用した画像を表示する。もう一つの代替的な実施形態では、フィルタ処理された画像を画面の一方の側に表示する。残りの側には、空間合成は適用されているがスペックル低減フィルタは適用されていない画像を表示する。さらに他の代替的な実施形態では、フィルタ処理された画像を画面の一方の側に表示する。残りの側には、スペックル低減フィルタを具現化する本発明の方法及び空間合成を適用した画像を表示する。さらに他の代替的な実施形態では、空間合成は適用されているがスペックル低減フィルタは適用されていない画像を画面の一方の側に表示する。残りの側には、スペックル低減フィルタを具現化する本発明の方法及び空間合成を適用した画像を表示する。
【００２６】
もう一つの代替的な実施形態では、表示装置３６の画面を第一、第二、第三及び第四の区域に分割して四重表示モードで画像を表示する。第一の区域は元のフィルタ処理されていない画像を表示する。第二の区域は空間合成は適用されているがスペックル低減フィルタは適用されていない画像を表示する。第三の区域はフィルタ処理された画像を表示する。第四の区域はスペックル低減フィルタを具現化する本発明の方法及び空間合成を適用した画像を表示する。尚、この代替的な実施形態において、空間合成の代わりに又は空間合成に加えて周波数合成を適用してもよい。さらに、この代替的な実施形態において、一例として、各々の画像を画面区域の四分の一ずつに表示する。もう一つの例としては、画面区域の１／１２に１枚の画像を表示し、画面区域の１／３に１枚の画像を表示し、画面区域の１／８に１枚の画像を表示し、画面区域の１／８に１枚の画像を表示する。
【００２７】
さらに他の代替的な実施形態では、四つの区域の各々が、残りの区域に表示されている任意の他画像と異なるスペックル低減フィルタのパラメータを適用した画像を表示する。さらに、この代替的な実施形態では、スペックル低減フィルタを具現化する方法を実行するときに異なるパラメータを適用する。さらに他の代替的な実施形態では、第一の区域は元のフィルタ処理されていない画像を表示する。この代替的な実施形態では、残り三つの区域の各々が、三つの区域のうち残りの区域に表示されている任意の他画像と異なるスペックル低減フィルタのパラメータを適用した画像を表示する。さらに、この代替的な実施形態では、スペックル低減フィルタを具現化する方法を実行するときに異なるパラメータを適用する。
【００２８】
本方法は、ステップ１４０において、フィルタ処理された画像データ・ストリームに含まれるデータの値が分布している範囲を拡大してフィルタ処理された画像のコントラストを改善する工程をさらに含んでいる。スペックル低減フィルタは通常は、画像のグレイ・スケール分布を変化させるので、フィルタ処理された画像のピクセル値は、スペックル低減フィルタによってフィルタ処理されていない画像のピクセル値の分布よりも狭い分布を有している。このグレイ・スケールのより狭い分布を変化させて画像コントラストを高めることができる。一例として、スペックル低減フィルタによるフィルタ処理を経ていない画像フレームのピクセル値が０〜２５５にわたる場合に、スペックル低減フィルタを適用した後の画像フレームのピクセル値は２０〜２３０となる。この例では、２０〜２３０にわたるピクセル値をマッピング関数のような一次関数を用いることにより２５５種のピクセル値まで拡大することができる。かかる増大によって、スペックル低減フィルタを適用した画像フレームのコントラストを改善する。
【００２９】
この方法は、スペックル低減フィルタの第一の集合のパラメータの値を変更してパラメータの第二の集合を形成する工程を含んでいる。例えば、画像に与えられる滑らかさのレベルを１００のスケールで１０から２０へ変更することができる。さらに他の例として、画像に与えられる滑らかさのレベルを１００のスケールで３０から２０へ変更することができる。もう一つの例として、さらに細かい細部が画像で見えるようにするために、画像に見える細部のレベルを１００のスケールで１５から２０へ変更することができる。利用者が超音波イメージング・システム１０の応用に望ましい効果を得るために第一の集合から第二の集合へパラメータを変更するように、ボタンを表示装置３６の画面に設ける。一例として、図１０に示すボタン「０〜６」を設ける。この例では、各々のボタンが、スペックル低減フィルタによって与えられる細部及び滑らかさの組み合わせの一つのレベルに対応している。利用者は、ボタン「０〜６」のいずれかを選択して細部及び滑らかさの組み合わせの一つのレベルを選択することができる。パラメータの第一の集合を変更した後に、ステップ１２０、１２２、１２４、１２６、１２８、１３０及び１３８を再計算して、新たなパラメータの集合であらためて適用することができる。
【００３０】
この方法はまた、超音波イメージング・システム１０によって走査を行っているとき、予め記録されているシネ・ループの再生を表示装置３６の画面に表示しているとき、又は静止画像を表示装置３６の画面に表示しているときに、利用者が２枚の画像を同時に並列して表示する二重表示モードに入ることを可能にすることを含んでいる。代替的には、この方法は、利用者が二重表示モードを出て、超音波イメージング・システム１０による走査を実行する、予め記録されているシネ・ループを表示装置３６の画面で再生する、又は静止画像を表示装置３６の画面で表示することを可能にすることを含んでいる。
【００３１】
スペックル低減フィルタを具現化するシステム及び方法を計算機支援式診断（ＣＡＤ）アルゴリズムと共に用いてもよいことを特記しておく。一例として、ＣＡＤアルゴリズムを用いて肝臓及び腎臓のような異なる器官を判別する。もう一つの実例としては、ＣＡＤアルゴリズムを用いて肝ガンを肝臓の正常な組織から判別する。ＣＡＤアルゴリズムは、実時間撮像として具現化することもできるし、後刻に行なわれる撮像として具現化することもできる。さらに、本発明のシステム及び方法は、ビームフォーマが３Ｄビームフォーマであり、画像再構成器がＳＣＤＣ１６に含まれているような超音波イメージング・システム１０でも具現化され得ることを特記しておく。画像再構成器は、ＳＣＤＣ１６のバス１１８に結合することができる。３Ｄレンダリングの品質及び精度は、ボリューム・レンダリング及びサーフェス・レンダリングのいずれにおいても、３Ｄ再構成の前にスペックル雑音低減を経た超音波イメージング・システム１０の各々の個々の２Ｄフレームにおいて改善される。本発明の方法及びシステムを超音波イメージング・システム１０と共に用いて、スペックル雑音の欠点を打ち消すことによりさらに良好な３Ｄ画像再構成を与えることができる。また、スペックル低減フィルタを具現化するシステム及び方法を、例えば陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）、シングル・フォトン・エミッション計算機式断層写真法（ＳＰＥＣＴ）、計算機式断層写真法（ＣＴ）及び磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム等のような他の撮像モダリティで具現化し得ることを特記しておく。
【００３２】
さらに、本書に記載した方法をフレーム平均と共に用いてもよいことを特記しておく。一実施形態では、フレーム平均のレベルは、図１１の「フレーム平均」という機能名の下に示されている「＞」ボタン又は「＜」を選択することにより変更することができる。フレーム平均は、スペックル低減フィルタを用いる前又は用いた後に適用することができる。フレーム平均では、多数の画像フレームを平均して一つの画像フレームを形成する。さらに、本発明のシステム及び方法をビームフォーマ１２から出力されるビームに適用し得ることを特記しておく。また、図７及び図８は連続した順序で各工程を示しているが、代替的な実施形態では、順序を変更してもよいことを特記しておく。例えば、ステップ１４０をステップ１３８の前で且つステップ１３０の後に実行することができる。
【００３３】
加えて、本書に記載する方法は医療環境において記載されているが、例えば、限定しないが、空港、他の運輸施設、官庁ビル及びオフィス・ビル等での手荷物走査システムのような産業環境又は運輸環境で典型的に用いられるシステム等のような非医用撮像システムにおいても本方法の利点が得られると考えられる。また、これらの利点は、人体ではなく実験動物を研究する寸法規模のマイクロＰＥＴ及びＣＴシステムでも得られる。
【００３４】
このシステム及び方法の技術的な効果としては、処理速度の向上が挙げられ、このことは実時間の具現化形態に適している。さらに、技術的効果として、フィルタ処理された画像及び元のフィルタ処理されていない画像の二重表示を実時間で行なって超音波検査技師に有用な診断情報を提供することが挙げられる。超音波検査技師は、フィルタ処理された画像の画像コントラストの改善及び特徴の強調のため、諸特徴を迅速に見出すことができる。超音波検査技師は、元のフィルタ処理されていない画像とフィルタ処理された画像とを比較して、アーティファクトが存在しているのか、又はスペックル低減フィルタの適用による細部の損失が存在しているのかを判定することができる。本発明のシステム及び方法のさらに他の技術的効果としては、ライブ走査、シネ・ループの再生又はフリーズ画像の表示時に利用者が第一の集合のパラメータを直ちに変更することを可能にする制御を利用者に提供することが挙げられる。利用者は、利用者の必要に応じて第一の集合のパラメータを調節することができる。
【００３５】
様々な特定の実施形態によって本発明を説明したが、当業者であれば特許請求の範囲の要旨及び範囲内にある改変を施して本発明を実施し得ることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】スペックル低減フィルタを具現化するシステム及び方法を具現化した超音波イメージング・システムの実施形態を示す図である。
【図２】超音波イメージング・システムのトランスデューサ・アレイ及びビームフォーマの実施形態を示す図である。
【図３】超音波イメージング・システムを用いて実行されるセクタ走査の概念図である。
【図４】超音波イメージング・システムを用いて実行されるリニア走査の概念図である。
【図５】超音波イメージング・システムを用いて実行されるコンベックス走査の概念図である。
【図６】超音波イメージング・システムのスキャン・コンバータ及び表示制御器の実施形態を示す図である。
【図７】スペックル低減フィルタを具現化する方法の実施形態の流れ図である。
【図８】スペックル低減フィルタを具現化する方法の実施形態の流れ図である。
【図９】本発明の方法及び空間合成が適用されていない画像と、本発明の方法を空間合成と共に適用したもう一つの画像とを表示するグラフィック・ユーザ・インタフェイスの実施形態を示す図である。
【図１０】超音波イメージング・システムにおいて具現化されるスペックル低減フィルタによって提供される細部及び滑らかさの組み合わせの様々なレベルを利用者が選択できるようにするグラフィック・ユーザ・インタフェイスの実施形態を示す図である。
【図１１】図１０のグラフィック・ユーザ・インタフェイスのもう一つの実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  超音波イメージング・システム
２０  カーネル
３４  トランスデューサ・アレイ
３６  表示装置
４０  トランスデューサ素子
５０  扇形の二次元領域
５２  音線
５４  放射点
６０  矩形の二次元領域
７０  扇面状の領域
７２  円弧状の軌跡
１１８  バス
【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１０】
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【図１１】
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【図９】
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