(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体から後方散乱した超音波信号に応答してカラー・フロー信号を発生すると共に、前記被検体から後方散乱した超音波信号の振幅に基づいてＢモード信号の画像信号を発生する超音波イメージング装置であって、
閾値信号を受け取るように接続されている端子（３１，３３）と、
前記カラー・フロー信号に対応する第１組のデータ・ワードと、前記Ｂモード画像信号に対応する第２組のデータ・ワードとを記憶するメモリ（３２）と、
前記メモリ（３２）に接続された論理ユニット（１０）であって、
（ａ）前記閾値信号の値を第１の閾値に調節し、
（ｂ）前記第２組のデータ・ワードのサンプルを解析して前記第１の閾値に対して前記第２組のデータ・ワード中の第１の所定の関係を有するデータ・ワードの初期個数を決定し、
（ｃ）前記閾値信号の値を１つ以上の追加的閾値に調節し、該追加的閾値に対して前記第１の所定の関係を有する第２組のデータ・ワードの個数が、前記初期個数に対して第２の所定の関係を有し且つ所定の目標閾値に対応する目標個数に到達するまで、１回以上の回数にわたって、前記閾値の調整と前記第２組のデータ・ワードのサンプルの解析とを繰り返し行い、
（ｄ）前記第１組と第２組のデータ・ワードの中から、前記目標閾値と前記第１組のデータ・ワードの値と第２組のデータ・ワードの値との間の所定の第３の関係にあるデータ・ワードを選択する論理ユニット（１０）と、
前記論理ユニット（１０）に選択されたデータ・ワードに応答してカラー・フロー画像を表示する表示装置（１８）と、
を組み合わせて備え、
前記第１の所定の関係を有するデータ・ワードは、前記第２組のデータ・ワード中の、前記第１の閾値を上回る値を有するデータ・ワードを含み、
前記初期個数に対する前記第２の所定の関係を有する個数とは、前記初期個数の倍数である目標個数であり、記載の超音波イメージング装置。
前記第３の所定の関係に基づくデータ・ワードの選択は、
（ｅ）前記第２の組のデータ・ワードの値が所定の態様で前記目標閾値と比較できる場合には前記第２の組内のデータ・ワードを選択し、
（ｆ）前記第２の組のデータ・ワードの値が前記所定の態様で前記目標閾値と比較できない場合には前記第１の組内のデータ・ワードを選択することを特徴とする超音波イメージング装置。
【請求項２】
前記カラー・フロー信号は、前記後方散乱した信号に応答して算出されるパワー推定値を表わすパワー信号を含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波イメージング装置。
【請求項３】
前記カラー・フロー信号は、前記後方散乱した信号に応答して算出される速度推定値を表わす速度信号を含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波イメージング装置。
【請求項４】
前記追加的閾値は、前記第１の閾値よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の超音波イメージング装置。
【請求項５】
前記サンプルの各々のデータ・ワードは、前記第１組からの対応するサンプルのデータ・ワードと所定の第４の関係を有する前記第２組のデータ・ワードからの１つ以上のデータ・ワードを含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波イメージング装置。
【請求項６】
前記サンプルのデータ・ワードとなるための前記所定の第４の関係を満たすデータ・ワードは、表示されたときに前記第1組のデータ・ワードのデータ・ワードから得られる画像により包囲される前記第２の組からの１つ以上のデータワードを含むことを特徴とする請求項５に記載の超音波イメージング装置。
【請求項７】
前記端子は、利用者により操作可能な入力（３３）を含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波イメージング装置。
【請求項８】
被検体から後方散乱した超音波信号に応答してカラー・フロー信号を発生すると共に、前記被検体から後方散乱した超音波信号の振幅に基づいてＢモード信号の画像信号を発生する超音波イメージング・システムにおける前記カラー・フロー信号に応答する画像を表示する方法であって、
閾値信号を受け取る工程と、
前記カラー・フロー信号に対応する第１組のデータ・ワードと、前記Ｂモード画像信号に対応する第２組のデータ・ワードとを記憶する工程と、
前記閾値信号の値を第１の閾値に調節する工程と、
前記第２組のデータ・ワードのサンプルを解析して前記第１の閾値に対して前記第２組のデータ・ワード中の第１の所定の関係を有するデータ・ワードの初期個数を決定する工程と、
前記閾値信号の値を１つ以上の追加的閾値に調節する工程と、
該追加的閾値に対して前記第１の所定の関係を有する第２組のデータ・ワードの個数が、前記初期個数に対して第２の所定の関係を有し且つ所定の目標閾値に対応する目標個数に到達するまで、１回以上の回数にわたって、前記閾値の調整と前記第２組のデータ・ワードのサンプルの解析とを繰り返し行う工程と、
前記第１組と第２組のデータ・ワードの中から、前記目標閾値と前記第１組のデータ・ワードの値と第２組のデータ・ワードの値との間の所定の第３の関係にあるデータ・ワードを選択する工程と、
該選択されたデータ・ワードに応答してカラー・フロー画像を表示する工程と、
を備える方法であって、
前記第１の所定の関係を有するデータ・ワードは、前記第２組のデータ・ワード中の、前記第１の閾値を上回る値を有するデータ・ワードを含み、
前記初期個数に対する前記第２の所定の関係を有する個数とは、前記初期個数の倍数である目標個数であり、
前記第３の所定の関係に基づくデータ・ワードの選択工程は、
（ａ）前記第２の組のデータ・ワードの値が所定の態様で前記目標閾値と比較できる場合には前記第２の組内のデータ・ワードを選択し、
（ｂ）前記第２の組のデータ・ワードの値が前記所定の態様で前記目標閾値と比較できない場合には前記第１の組内のデータ・ワードを選択する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記カラー・フロー信号は、前記後方散乱した信号に応答して算出されるパワー推定値を表わすパワー信号を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記カラー・フロー信号は、前記後方散乱した信号に応答して算出される速度推定値を表わす速度信号を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記追加的閾値は、前記第１の閾値よりも小さい請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記サンプルの各々のデータ・ワードは、前記第１組からの対応するサンプルのデータ・ワードと所定の第４の関係を有する前記第２組のデータ・ワードからの１つ以上のデータ・ワードを含む請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記サンプルのデータ・ワードとなるための前記所定の第４の関係を満たすデータ・ワードは、表示されたときに前記第1組のデータ・ワードのデータ・ワードから得られる画像により包囲される前記第２の組からの１つ以上のデータワードを含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記受信する工程は、利用者入力に基づいて閾値信号を発生する工程を含む請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的には、流体の流れ場の超音波カラー・フロー・ドプラ・イメージングに関する。より具体的には、本発明は、このようなイメージングの表示を改善する方法及び装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
ドプラ効果に基づいて血流を検出する超音波スキャナは周知である。これらのシステムは、超音波トランスデューサ・アレイを起動して、物体内に超音波を送信すると共に、物体から後方散乱した超音波エコーを受信することにより動作する。血流特性の測定時には、帰投した超音波を周波数基準と比較して、血球等の流動する散乱体によって戻りの波に付与された周波数シフトを決定する。この周波数シフトすなわち位相シフトが、血流の速度となる。血液の速度は、ファイアリングからファイアリングにかけての位相シフトを特定のレンジ・ゲートにおいて測定することにより算出される。
【０００３】
後方散乱波の周波数の変化又はシフトは、血流がトランスデューサに向かって流れてくるときには増大し、血液がトランスデューサから遠ざかって流れていくときには減少する。血液等の運動する物質の速度のカラー画像を白黒の解剖学的構造のＢモード画像の上にスーパインポーズ（重ね合わせ表示）することにより、カラー・フロー画像が形成される。典型的には、カラー・フロー・モードは、何百もの隣接するサンプル空間を同時に表示し、これらのサンプル空間の全てがＢモード画像の上に重ね合わされて、各々のサンプル空間の速度を表わすように色符号化されている。
【０００４】
典型的には、カラー・フロー・プロセッサは、血流速度、血流パワー及び血流分散を推定する。典型的には、カラー・フロー・データを用いて表示スクリーン上の関心領域の色を修正する。利用者は、表示に用いられるデータの形式を選択する。典型的に利用可能なモードは、パワーのみのモード、速度のみのモード、又は速度と分散とを組み合わせたモードである。
【０００５】
現状の超音波スキャナでは、様々なカラー・フロー表示パラメータは、利用者による選択を不可能にした状態で固定されているか、又は何らかの特定の設定にプリセットされて利用者が行動を起こした場合に１度に１つのパラメータのみを変更し得るようになっているかのいずれかである。このことにより、任意の所与の応用及び走査状況についての画質及び利用者生産性が制限されている。これらの同じパラメータを全て同時に自動的に調節して、特定の走査状況についてカラー・フロー表示に関連する画像を最適化し、これにより利用者生産性を高めることのできるスキャナが必要とされている。
【０００６】
カラー・フロー・パワー・モード及びカラー・フロー速度モードの動作においては、公知の超音波スキャナはＢ／カラー優先順位閾値を設けており、この閾値は、スキャナの利用者用コンソールのソフトキー・メニューから利用者が選択可能になっている。この閾値は、利用者によって最大Ｂモード・グレイ・スケール値の様々な百分率として設定することができる。カラー・モードの関心領域（ＲＯＩ）内の任意のピクセルについて、Ｂモード・ピクセル値が選択されたＢ／カラー優先順位閾値を上回っている場合には、該ピクセルについてはＢモード値が表示される。その他の場合には、存在していれば対応するカラー・ピクセル値が表示される。しかしながら、実際のＢモード・データ最大値は、広い範囲にわたって変動し得る。結果として、閾値はしばしば、最適とは言えないものとなる。従って、実際のＢモード・データに従ってＢ／カラー優先順位閾値を自動的に調節することが可能なカラー・フロー超音波スキャナが必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献1】
米国特許第4,794, 932号
【特許文献2】
欧州特許第0 830 842号
【特許文献3】
米国特許第5,105,81号
【特許文献4】
米国特許第5,285,788号
【０００７】
【発明の概要】
本発明は、被検体から後方散乱した超音波信号に応答してカラー・フロー信号を発生すると共に、被検体から後方散乱した超音波信号の振幅に基づいて画像信号を発生する超音波イメージング・システムに有用である。本発明のこの側面によれば、好ましくはメモリから端子において閾値信号を受け取ることによりカラー・フロー信号に応答して画像を表示する。好ましくはディジタル・メモリによって、カラー・フロー信号に応じたデータ・ワードの第１の組が記憶され、画像信号に応じたデータ・ワードの第２の組が記憶される。閾値信号は、第１の閾値に調節される。好ましくは論理ユニットによって、第２の組のデータ・ワードのサンプルが解析されて、第１の閾値に関して第１の所定の関係を有するデータ・ワードの初期の個数（カウント）を決定する。好ましくは論理ユニットによって、閾値信号は、１つ又はこれよりも多い追加の閾値に調節される。この更なる閾値に関して第１の所定の関係を有する第２の組のデータ・ワードの数が、初期個数に関して第２の所定の関係を有し且つ目標閾値に対応する目標の個数（カウント）に達するまで、第２のデータ・ワードは１回又はこれよりも多い更なる回数にわたってサンプリングされる。目標閾値と、第１及び第２の組のデータ・ワードの値との間の第３の所定の関係に応じて、好ましくは論理ユニットによって、第１及び第２の組からデータ・ワードが選択される。選択されたデータ・ワードに応答してカラー・フロー画像が表示される。
【０００８】
以上の手法を用いることにより、最適な視像形成のために超音波イメージング・システムの表示を自動的に調節することができる。
【０００９】
【発明の詳しい説明】
図１を参照しながら述べると、カラー・フロー及びグレイ・スケール・イメージング・システムの基本的な信号処理鎖は超音波トランスデューサ・アレイ２を含んでおり、超音波トランスデューサ・アレイ２は起動されて、長さＰのトーン・バーストで構成されているパルス系列を送信する。トーン・バーストは、典型的にはキロヘルツの範囲にあるパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）で繰り返しファイアリングされる。このパルス系列は、バースト長Ｐを含めて、カラー・フロー処理とＢモード処理とで異なっている。カラー・フロー・イメージングの場合には、Ｐは４周期〜８周期であり得、トーン・バーストは同じ送信特性で同じ送信焦点位置に集束している。
【００１０】
同じ送信焦点位置に集束している一連のカラー・フロー送信ファイアリングを「パケット」と呼ぶ。各々の送信ビームは、走査されている物体を通して伝播し、物体内の超音波散乱体によって反射される。
【００１１】
帰投した（すなわち、反射して戻って来た）ＲＦ信号は、トランスデューサ素子によって検出されて、ビームフォーマ４内に設けられているそれぞれの受信チャネルによって受信される。ビームフォーマは、遅延されたチャネル・データを加算して、ビーム加算された信号として出力し、この信号は復調器６によって同相及び直角位相（Ｉ／Ｑ）の信号成分へ復調される。復調器６からのＢモードのＩ出力及びＱ出力は、グレイ・スケールＢモード処理のために中間プロセッサ８Ｇへ送信され、復調器６からのカラー・フローのＩ出力及びＱ出力は、カラー処理のために中間プロセッサ８Ｃへ送信される。
【００１２】
図２は、中間プロセッサ８Ｃを示している。復調器６からのＩ／Ｑ信号成分は、インタリーブされている可能性のあるファイアリングからのデータをバッファリングして所与のレンジのセルにおいて各ファイアリングに跨がる点から成るベクタとしてデータを出力することを目的とするコーナ・ターナ・メモリ７に記憶される。データは「ファスト・タイム（fast time）」式で受信され、すなわち各回のファイアリング毎に（ベクタに沿って）レンジを下降する順に受信される。コーナ・ターナ・メモリの出力は、「スロー・タイム（slow time）」式に再配列され、すなわち各々のレンジ・セル毎にファイアリング順に再配列される。結果として得られた「スロー・タイム」式Ｉ／Ｑ信号サンプルは、ウォール・フィルタ９を通過し、ウォール・フィルタ９は静止した組織又は極めて低速で運動する組織に対応するあらゆるクラッタを除去する。次いで、フィルタ処理後の出力は、パラメータ推定器１１へ供給され、パラメータ推定器１１は、レンジ・セル情報を中間的な自己相関パラメータＮ、Ｄ及びＲ（Ｏ）へ変換する。Ｎ及びＤは、自己相関方程式の分子及び分母であり、次のように示される。
【００１３】
【数１】
0004545940.tif 000002
【００１４】
ここで、Ｉi 及びＱi は、ファイアリングｉについての復調後のベースバンド化された入力データであり、Ｍはパケット内のファイアリングの回数である。Ｒ（Ｏ）は、パケット内のファイアリングの数にわたる有限の和として近似され、次の通りになる。
【００１５】
【数２】
0004545940.tif 000003
【００１６】
プロセッサは、Ｎ及びＤを各々のレンジ・セル毎の大きさ及び位相へ変換する。用いられる方程式は次の通りである。
【００１７】
｜Ｒ（Ｔ）｜＝（Ｎ2＋Ｄ2）1/2                                 （５）
φ（Ｒ（Ｔ））＝ｔａｎ-1（Ｎ／Ｄ）                            （６）
パラメータ推定器は、これらの大きさ及び位相の値を処理してパワー、速度、及び乱流又は分散の推定値を表わす値を有する信号へ変換し、それぞれ導体１１Ａ、１１Ｂ及び１１Ｃ上に送信する。位相は平均ドプラ周波数を算出するのに用いられ、平均ドプラ周波数は下に示すように速度に比例している。また、Ｒ（Ｏ）及び｜Ｒ（Ｔ）｜（大きさ）は乱流を推定するのに用いられる。
【００１８】
ヘルツ単位での平均ドプラ周波数は、Ｎ及びＤの位相、並びにＴからのパルス繰り返しから得られる。
【００１９】
【数３】
0004545940.tif 000004
【００２０】
平均速度は、下記のドプラ・シフト方程式を用いて算出される。流れの方向とサンプリングの方向との間の角度であるθは未知であるので、ｃｏｓθは１．０であるものと仮定される。
【００２１】
【数４】
0004545940.tif 000005
【００２２】
好ましくは、パラメータ推定器は、平均ドプラ周波数を中間的な出力として算出する訳ではなく、ルックアップ・テーブルを用いてプロセッサの位相出力から直接に平均速度を算出する。
【００２３】
乱流は、平均ドプラ周波数の分散の２次級数展開として時間領域において算出することができる。乱流の時間領域表現は、ゼロ遅れ（zero-lag）及び１段遅れ（one-lag）の自己相関関数Ｒ（Ｏ）及びＲ（Ｔ）をそれぞれ算出することを含んでいる。正確な自己相関関数は、パケット内のファイアリングの数の範囲内の既知のデータにわたる有限の和によって近似される。
【００２４】
σ2＝［２／（２πＴ）2］［１−（｜Ｒ（Ｔ）｜／Ｒ（Ｏ））］    （９）
平均値信号θ（Ｒ（Ｔ））は、流動する反射体の平均ドプラ周波数シフトの推定値であり、延いては平均血流速度に比例している。分散信号σ2 は、ベースバンド・エコー信号の流れ信号成分の周波数の広がりを示している。層流は極めて狭い範囲の速度を有する一方で、乱流は多くの速度の混成であるので、分散の値は流れの乱れを示すものとなる。流動する反射体からの信号の強度を示すためには、信号Ｒ（Ｏ）が、ドプラ・シフトした流れ信号における帰投したパワーの量を示している。
【００２５】
導体１１Ａ上の信号パワーは、様々な群のデータ圧縮曲線に従ってデータを圧縮するデータ圧縮モジュール１３を通過する。異なる走査応用については異なる群の曲線を提供することができる。例えば、１つの群の曲線は腎臓走査用に提供され、他の１つの群の曲線は頚動脈走査用に提供される。典型的には、１つの群につき約３つの曲線が存在する。信号のダイナミック・レンジは、データ圧縮に用いられる曲線に従って変化する。各々の群に属する曲線は、ダイナミック・レンジが増大する順に配列されている。利用者が走査応用を選択すると、コントローラ２６が既定の曲線を設定する。ダイナミック・レンジは、表示装置１８上に形成される強度又はルーメンの範囲を制御する。
【００２６】
図３について説明する。グレイ・スケールＢモード中間プロセッサ８Ｇは、量（Ｉ2＋Ｑ2）1/2 を算出することによりビーム加算された受信信号の包絡線を形成する包絡線検波器１０を含んでいる。信号の包絡線は、対数圧縮（図３のブロック１２）等の何らかの更なるＢモード処理を施されて表示データを形成し、表示データがスキャン・コンバータ１４（図１）へ出力される。
【００２７】
再び図１を見ると、カラー・フロー推定値及びグレイ・スケール表示データがスキャン・コンバータ１４へ送られると、スキャン・コンバータ１４はこれらのデータをビデオ表示用のＸＹフォーマットへ変換する。走査変換（スキャン・コンバート）されたフレームは、ビデオ・プロセッサ１６へ渡され、ビデオ・プロセッサ１６は基本的には、ビデオ・データをビデオ表示のために表示用カラー・マップ及びグレイ・スケール画像フレームへマッピングする。次いで、画像フレームは、ビデオ・モニタ１８へ送られて表示される。典型的には、カラー画像の場合には、速度若しくはパワーのいずれかが単独で表示されるか、又は速度がパワー若しくは乱流のいずれかと組み合わされて表示される。システム制御は、ホスト・コンピュータ（図示されていない）に集中化されており、ホスト・コンピュータは操作者インタフェイス（例えばキーボード）を介して操作者入力を受け取って、様々なサブシステムを制御する。
【００２８】
一般的には、Ｂモード・グレイ・スケール画像の場合には、表示データはスキャン・コンバータ１４によってビデオ表示用のＸＹフォーマットへ変換される。走査変換されたフレームは、ビデオ・プロセッサ１６へ渡され、ビデオ・プロセッサ１６は、ビデオ・データをビデオ表示用のグレイ・スケール又はグレイ・マップへマッピングする。次いで、グレイ・スケール画像フレームは、ビデオ・モニタ１８へ送られて表示される。
【００２９】
ビデオ・モニタ１８によって表示される画像は、その各々が表示におけるそれぞれのピクセルの強度又は輝度を指示しているようなデータから成る画像フレームから形成されている。画像フレームは、各々の強度データがピクセル輝度を指示する８ビットの２進数であるような、例えば２５６×２５６のデータ・アレイを含み得る。表示モニタ１８上の各々のピクセルの輝度は、周知の態様で、データ・アレイ内の各ピクセルに対応する要素の値を読み込むことにより絶えず更新されている。各々のピクセルは、呼び掛け（interrogating）した超音波パルスに応答するそれぞれのサンプル空間の後方散乱体断面積と、用いられているグレイ・マップとの関数である強度値を有する。
【００３０】
図４について説明する。システム制御は、マスタ・コントローラ又はホスト・コンピュータ２６に集中化されており、マスタ・コントローラ２６は操作者インタフェイス（図示されていない）を介して操作者入力を受け取って、様々なサブシステムを制御する。マスタ・コントローラ２６はまた、システムのタイミング信号及び制御信号を発生する。マスタ・コントローラ２６は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）３０と、ランダム・アクセス・メモリ３２とを含んでいる。ＣＰＵ３０にデータを入力するためにはキーボード２９が用いられる。ＣＰＵ３０は、取得された生データに基づいてグレイ・マップ及びカラー・マップを構築するのに用いられるルーチンを記憶しているリード・オンリ・メモリを内部に組み込んでいる。
【００３１】
スキャン・コンバータ１４は、音線メモリ２２と、ＸＹメモリ２４とを含んでいる。音線メモリ２２内に極座標（Ｒ−θ）のセクタ・フォーマットで記憶されているＢモード強度データ及びカラー・モード強度データは、適当にスケーリングされたデカルト座標のピクセル表示データへ変換され、変換後のデータはＸＹメモリ２４に記憶される。カラー・データはメモリ位置２４Ｃに記憶され、グレイ・スケール・データはメモリ位置２４Ｇに記憶される。走査変換されたフレームはビデオ・プロセッサ１６へ渡されて、ビデオ・プロセッサ１６はデータをビデオ表示用のグレイ・マップへマッピングする。次いで、グレイ・スケール画像フレームは、ビデオ・モニタへ送られて表示される。
【００３２】
音波サンプル・データの相次ぐフレームは、先入れ先出し方式でシネ・メモリ２８に記憶される。カラー・フレームはメモリ位置２８Ｃに記憶され、グレイ・スケール・フレームはメモリ位置２８Ｇに記憶される。カラーの関心領域においては、表示ピクセルに対応するカラー・データの各々のワード毎に、該ピクセルに対応するＢモード・グレイ・スケール・データの対応するワードが存在している。シネ・メモリは、バックグラウンドで稼働する循環的な画像バッファのようなものであり、実時間で利用者に対して表示される音波サンプル・データを連続的に取得する。利用者がシステムをフリーズさせると、利用者は、シネ・メモリに以前に取得された音波サンプル・データを見ることが可能になる。
【００３３】
ＣＰＵ３０は、システム制御バス３４を介してＸＹメモリ２４及びシネ・メモリ２８を制御する。具体的には、ＣＰＵ３０は、ＸＹメモリ２４からビデオ・プロセッサ１６及びシネ・メモリ２８への生データの流れを制御すると共に、シネ・メモリからビデオ・プロセッサ１６及びＣＰＵ２６自体への生データの流れを制御する。ＣＰＵはまた、グレイ・マップ及びカラー・マップをビデオ・プロセッサにロードする。
【００３４】
画像フレームは、連続的にシネ・メモリ２８に収集される。シネ・メモリ２８は、単一画像閲覧及び多数画像ループ閲覧のための常駐のディジタル画像記憶容量、並びに様々な制御機能を提供している。単一画像のシネ再生時に表示される関心領域は、画像取得時に用いられている領域である。シネ・メモリはまた、画像をマスタ・コントローラ２６を介してディジタル保管装置（図示されていない）へ転送するためのバッファの役割も果たしている。
【００３５】
ＣＰＵ３０はランダム・アクセス・メモリを有しており、生データ・ヒストグラムを取得し、新たなグレイ・マップの入力範囲の両端の点を決定し、新たなグレイ・マップの入力範囲の両端の点に基づいて新たなグレイ・マップを構築し、新たなグレイ・マップの傾き及びゲインを所定の傾きの限度及びゲインの限度と比較して、いずれかの限度を上回っていた場合には一方又は両方の限度に従うように新たなグレイ・マップを再構築するのに用いられるルーチンを記憶している。
【００３６】
本発明の好適実施例によれば、超音波画像のコントラストは、調節されたグレイ・マップ値及びカラー・マップ値への生の音波サンプル・データのマッピングを形成することにより、マスタ・コントローラ２６によって調節される。先ず、マスタ・コントローラ２６は、ＸＹメモリ２４又はシネ・メモリ２８から生データの１つ又はこれよりも多い画像フレームを検索し、この生データをメモリ３２に記憶する。次いで、ＣＰＵ３０は、検索された生データの画像フレームについて多数の所定の範囲又はビンの各々の範囲内にある振幅又は値を有する音波サンプルの数のヒストグラムを蓄積する。
【００３７】
好適実施例によれば、カラー・フロー自動表示処理モードは、キーボード２９（図４）を介して利用者によって開始され、その後、走査状況が変化するのに伴って、後処理用パラメータの更新のために利用者によってあらためて開始されることもできるし、又は一挙にオフにすることもできる。
【００３８】
好適実施例によれば、上述のＢモード・グレイ・スケール及びカラー・フローの走査データを用いて、カラー表示の画質を最適化する。コントローラ２６によってカラー・フロー・モード及び／又はＢモードについて、複合的なヒストグラム（幾つかのフレームにわたるデータのヒストグラム）及び／又は単一フレームのヒストグラムをシネ・メモリ２８のデータから構築する。次いで、これらのヒストグラムの結果に対して、特定の走査状況又は応用について如何にして様々なパラメータを適切に調節するかを決定するアルゴリズムをコントローラ２６によって適用する。
【００３９】
これらのアルゴリズムは次の通りである。
【００４０】
キーボード２９を操作することにより、利用者は、パワー・データを用いるカラー・フロー・モードと別個に速度データを用いるカラー・フロー・モードとに入ることができる。これらのモードでは、Ｂ／カラー優先順位閾値が存在しており、この閾値は、キーボード２９上のソフトキー・メニューから利用者が選択可能であり、また、Ｂモードグレイ・スケールの最大値２５５のｘ％にプリセットされている。閾値は、例えば端子３１及び３３において受け取られる。カラー・モードの関心領域（ＲＯＩ）内のあらゆるピクセルについて、Ｂモード・ピクセル値が、上記選択されたＢ／カラー優先順位閾値を上回っている場合には、その上回っているピクセルについて、Ｂモード値が表示される。その他のピクセルについて（存在しているのならば）は、Ｂモード値に代わって、対応するカラー・ピクセル値が表示される。
【００４１】
本アルゴリズムは、シネ・メモリ２８Ｇからは、Ｂモード・データのうちのカラーＲＯＩ内にあるＮ個のフレームを、シネ・メモリ２８Ｃからは、（利用者がいずれのモードにあるかに応じて）、そのカラーＲＯＩ内にあるカラー・フロー速度データ（即ちパワー・データ）のＮ個フレームを、メモリ３２に取り込む。そして、このＲＯＩにおける各々のフレーム内でのカラー・フロー・ピクセルのノンゼロの発生回数が算出される。次いで、いずれのカラー・フレームが、最大の発生総数のカラー・フロー（ノンゼロ）ピクセル・データを有しているかに基づいて、これらＮ個のフレームから、単一フレームのカラー・フロー・データが、そのカラー・フロー・データに対応するＢフレームデータと共に、選択される。次いで、それらの単一フレームのＢフレーム・データと単一カラー・フレーム・データとが次のようにして解析される。
【００４２】
上記のＢモード・データ・フレームとカラー・モード・データ・フレームによって形成される２次元のＢ／カラー・ＲＯＩデータ・アレイの全体にわたってｍピクセル×ｍピクセルのフィルタが適用されて、１００％の有効Ｂ／カラー優先順位閾値を適用して用いた場合での、この２次元画像内にあるＢモードの「穴(hole)」の個数（基準（baseline）個数）を決定する。例えば、３ピクセル×３ピクセルのフィルタは、Ｂ／カラー優先順位閾値を１００％に設定した状態では、全てがカラー・ピクセル値によって包囲されている単一のＢピクセル値を検索することになる。この閾値は、好ましくは、Ｂピクセル値のみに適用される。このフィルタは、上記の２次元ＲＯＩデータの全体にわたって適用され、上記カラー・フロー・データ・アレイ内にＢモードの１つの「穴」が存在している場合には、図５に示すような、単一「穴」のフィルタ処理結果が得られる。
【００４３】
このフィルタを１００％のＢ／カラー優先順位閾値を用いてＢモード及びカラーのデータ・アレイの全体にわたって適用すると、Ｂモードの「穴」の初期個数（即ち基準個数）が確定される。閾値は１００％であるので、この基準個数は最小の個数となっている。次いで、Ｂ／カラー優先順位閾値を段階的に減少させ、各々の新たなＢ／カラー優先順位閾値毎にその都度フィルタを再度適用して、Ｂモードの「穴」の新たな個数を確定する。閾値を減少させると共に新たな個数を確定する、という、この処理は、Ｂモードの「穴」の数が、基準個数としてのＢモードの「穴」の基準最小数を、ファクタｋだけ上回るようになるまで続行される。ファクタｋは、利用者がキーボード２９を介して、検査対象組織の種別及び流れ（フロー）の種別を選択するのに応じて異なった値にプリセットされる。好ましくは、１００％閾値における基準個数は、１に等しいか又は１よりも大きい。ファクタｋは、基準個数のオフセットであってもよいし又は倍数であってもよい。次いで、この最終Ｂ／カラー優先順位閾値を用いてイメージングを続行する。この処理は十分に迅速に行われるので、利用者にとって大幅な遅れは本質的に存在しない。この閾値を用いて、前述した態様で表示装置１８上に画像を形成する。
【００４４】
任意の時点で、利用者は、新たなデータを取り込んでアルゴリズムをあらためて用いることができる。このような再起動は、新たな走査条件を用いる場合に有用である。あるいは、利用者はアルゴリズムをオフにして、利用者が設定を手動で変更するまで現在のＢ／カラー優先順位閾値を維持することもできる。
【００４５】
ここに述べた実施例は、パワー閾値、ウォール・フィルタ遮断周波数、ベースライン・シフト及び速度スケール等のその他の後処理パラメータを自動的に調節するように拡張することもできる。シネ・データのＢフレーム及び／又はカラー・フロー・フレームを収集するという同じ基本的発想が適用され、関連するアルゴリズムを用いて、特定の後処理パラメータを如何に調節するかを正確に決定する。
【００４６】
以上の好適実施例は、説明の目的のために開示された。当業者には、本発明の概念の変形及び改変は容易に明らかとなろう。これらのような全ての変形及び改変は、特許請求の範囲によって包含されているものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のカラー・フロー及びＢモード超音波イメージング・システムの信号処理鎖を示す概略ブロック図である。
【図２】  図１に示す中間プロセッサのカラー・フロー装置を示す概略ブロック図である。
【図３】  図１に示す中間プロセッサのＢモード装置を示す概略ブロック図である。
【図４】  図１に示すシステムの各部の更なる細部を示す概略ブロック図である。
【図５】  本発明の好適実施例によるデータ・サンプリングの方法を示すウィンドウの略図である。
【符号の説明】
２  超音波トランスデューサ・アレイ
８Ｃ  カラー処理用中間プロセッサ
８Ｇ  グレイ・スケールＢモード処理用中間プロセッサ
２６  マスタ・コントローラ
３１  閾値受取用端子
３３  閾値受取用端子
３４  システム制御バス
【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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