(57)【要約】【課題】各画像要素データを得るために近傍において幾つかのエコーデータを選択するにあたっての改良技術を提供する。【解決手段】各画素の座標ごとに、ｘ軸方向に沿って、その座標の近傍においてその座標を取り囲むように４個のエコーデータが選択される。例えば、画素データＰ１を取り囲む４個のエコーデータとして、ｘ軸方向に沿って画素データＰ１の近傍に配置されたエコーデータＥ１２，Ｅ１３，Ｅ２１，Ｅ２２が選択される。また、画素データＰ２については４個のエコーデータＥ２２，Ｅ２３，Ｅ３１，Ｅ３２が選択される。そして、エコーデータＥ１２，Ｅ１３，Ｅ２１，Ｅ２２から補間処理により画素データＰ１が決定され、エコーデータＥ２２，Ｅ２３，Ｅ３１，Ｅ３２から補間処理により画素データＰ２が決定される。【選択図】図２
2013141569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受するプローブと、
プローブを制御して超音波ビームを走査することにより超音波ビームに沿って複数のエコーデータを得る送受信部と、
超音波ビームの走査に応じた走査座標系によりデータ空間内に配置される複数のエコーデータを記憶するエコーデータ記憶部と、
超音波画像に応じた画像座標系により前記データ空間内において特定される各画像座標ごとに、画像座標系の座標軸方向に沿ってその画像座標の近傍に配置された幾つかのエコーデータを選択するデータ選択部と、
各画像座標ごとに選択された幾つかのエコーデータに基づいてその画像座標における画像要素データを得るデータ処理部と、
画像座標系により前記データ空間内に配置される複数の画像要素データを記憶する画像データ記憶部と、
複数の画像要素データに基づいて超音波画像を形成する画像形成部と、
を有する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記データ選択部は、各画像座標ごとにその画像座標を取り囲むように配置された幾つかのエコーデータを選択し、
前記データ処理部は、各画像座標を取り囲むように配置された幾つかのエコーデータから補間処理によりその画像座標における画像要素データを得る、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の超音波診断装置において、
前記複数のエコーデータは、超音波ビームの深さと走査角度により座標を特定する走査座標系により前記データ空間内に配置され、
前記複数の画像要素データは、超音波画像内の縦方向と横方向のそれぞれに対応した縦軸と横軸を備えた画像座標系により前記データ空間内に配置され、
前記データ選択部は、各画像座標ごとに画像座標系の横軸方向に沿ってその画像座標の近傍に配置された幾つかのエコーデータを選択する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
前記データ選択部は、画像座標系の座標軸方向に沿って各画像座標の近傍に配置された幾つかのエコーデータを選択する処理と、走査座標系の座標軸方向に沿って各画像座標の近傍に配置された幾つかのエコーデータを選択する処理と、を選択的に実行する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のエコーデータに基づいて複数の画像要素データを得る超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査される超音波ビームに沿って得られた複数のエコーデータに基づいて、超音波画像を構成する複数の画像要素データを得る技術が従来から知られている。例えば、特許文献１には、超音波ビームの走査により得られたエコーデータを表示装置の画素等に合わせて補間処理するデジタルスキャンコンバータに係る技術が記載されている。
【０００３】
一般的に、デジタルスキャンコンバータにおける補間処理では、超音波ビームの走査に応じた走査座標系により配置された複数のエコーデータから、超音波画像に応じた画像座標系により配置される複数の画像要素データ（例えば画素データ）が得られる。
【０００４】
例えば、各画素の近傍に位置する幾つかのエコーデータから補間処理によりその画素のデータが得られる。その補間処理においては、例えば、各画素の近傍において、走査座標系の走査角度方向に沿って、つまり、互いに異なる走査角度の超音波ビーム上の同じ深さを結んだ方向に沿って、幾つかのエコーデータが選択される。
【０００５】
ところが、走査座標系の走査角度方向に沿って幾つかのエコーデータを選択して補間処理を行い、それにより得られた複数の画素データで超音波画像を形成すると、走査角度方向に沿った筋状の流れを帯びた画像が得られてしまう場合がある。例えば、超音波ビームを扇状に偏向させるコンベックス走査では、走査方向に沿った円弧状の流れを帯びた画像が得られてしまう場合がある。その流れは、例えば、超音波ビームの密度が粗い場合や超音波ビームの走査角度（偏向角度）が大きい箇所や超音波ビーム上の深い箇所において顕著に現れる傾向がある。この現象は、図３に示すビームプロファイルから推測できる。
図３（Ａ）は、振動子中心からの距離ｒを一定として点ターゲットを偏向角の方向に移動させた場合に、偏向角が０（ゼロ）度の送受信ビームにより得られるビームプロファイルである。一方、図３（Ｂ）は、振動子面からの距離ｄを一定として点ターゲットを水平方向に移動させた場合に、偏向角が０（ゼロ）度の送受信ビームにより得られるビームプロファイルである。図３（Ａ）との比較において、図３（Ｂ）では、メインローブの半値幅が狭く、さらに、グレーティングローブの影響も小さい。つまり、方位方向の分解能の面において図３（Ｂ）の方が良好である。偏向角θの方向（走査座標系の走査角度方向）に沿ってエコーデータを選択するｒθ補間では、図３（Ａ）に示すように、メインローブの半値幅が比較的広く、さらに、比較的大きなグレーティングローブの影響を受けてしまうことになり、偏向角θの方向に沿った流れを帯びた画像が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２９９６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した背景技術に鑑み、本願の発明者は、複数のエコーデータに基づいて複数の画像要素データを得る処理の改良について研究開発を重ねてきた。特に、対象となる座標の近傍における幾つかのエコーデータからその座標の画像要素データを得る処理に注目した。
【０００８】
本発明は、その研究開発の過程において成されたものであり、その目的は、各画像要素データを得るために近傍において幾つかのエコーデータを選択するにあたっての改良技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的にかなう好適な超音波診断装置は、超音波を送受するプローブと、プローブを制御して超音波ビームを走査することにより超音波ビームに沿って複数のエコーデータを得る送受信部と、超音波ビームの走査に応じた走査座標系によりデータ空間内に配置される複数のエコーデータを記憶するエコーデータ記憶部と、超音波画像に応じた画像座標系により前記データ空間内において特定される各画像座標ごとに、画像座標系の座標軸方向に沿ってその画像座標の近傍に配置された幾つかのエコーデータを選択するデータ選択部と、各画像座標ごとに選択された幾つかのエコーデータに基づいてその画像座標における画像要素データを得るデータ処理部と、画像座標系により前記データ空間内に配置される複数の画像要素データを記憶する画像データ記憶部と、複数の画像要素データに基づいて超音波画像を形成する画像形成部と、を有することを特徴とする。
【００１０】
上記構成において、超音波ビームの走査方式としては、コンベックス走査やセクタ走査などが好適であるものの、ラジアル走査やアーク走査などが採用されてもよい。そして、その走査方式に対応した走査座標系が利用される。例えば、二次元的な走査であれば、超音波ビームの深さ方向に対応した深さ軸（ｒ軸）と、超音波ビームの角度方向に対応した角度軸（θ軸）を備えた走査座標系が利用される。もちろん、三次元的な走査であれば三次元の走査座標系が利用される。また、画像座標系としては、超音波画像を構成する複数の画素の配列に応じた座標系が望ましく、一般的な表示デバイスの場合には、直交座標系であることが望ましい。もちろん、二次元の超音波画像であれば二次元の画像座標系が利用され、三次元の超音波画像であれば三次元の画像座標系が利用される。また、データ処理部における処理の代表例は補間処理であるが他の処理が利用されてもよい。そして、各画像座標ごとに得られる画像要素データの具体例は画素データである。
【００１１】
上記構成によれば、各画像座標ごとに画像座標系の座標軸方向に沿ってその画像座標の近傍に配置された幾つかのエコーデータが選択されるため、走査座標系の走査角度方向に沿って幾つかのエコーデータを選択することに伴う筋状の流れを低減し、望ましくはその筋状の流れを回避することができる。
【００１２】
望ましい具体例において、前記データ選択部は、各画像座標ごとにその画像座標を取り囲むように配置された幾つかのエコーデータを選択し、前記データ処理部は、各画像座標を取り囲むように配置された幾つかのエコーデータから補間処理によりその画像座標における画像要素データを得る、ことを特徴とする。
【００１３】
望ましい具体例において、前記複数のエコーデータは、超音波ビームの深さと走査角度により座標を特定する走査座標系により前記データ空間内に配置され、前記複数の画像要素データは、超音波画像内の縦方向と横方向のそれぞれに対応した縦軸と横軸を備えた画像座標系により前記データ空間内に配置され、前記データ選択部は、各画像座標ごとに画像座標系の横軸方向に沿ってその画像座標の近傍に配置された幾つかのエコーデータを選択する、ことを特徴とする。
【００１４】
望ましい具体例において、前記データ選択部は、画像座標系の座標軸方向に沿って各画像座標の近傍に配置された幾つかのエコーデータを選択する処理と、走査座標系の座標軸方向に沿って各画像座標の近傍に配置された幾つかのエコーデータを選択する処理と、を選択的に実行する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、各画像要素データを得るために近傍において幾つかのエコーデータを選択するにあたっての改良技術が提供される。例えば、本発明の好適な態様によれば、各画像座標ごとに画像座標系の座標軸方向に沿ってその画像座標の近傍に配置された幾つかのエコーデータが選択されるため、走査座標系の走査角度方向に沿って幾つかのエコーデータを選択することに伴う筋状の流れを低減し、望ましくはその筋状の流れを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成図である。
【図２】エコーデータの選択に関する具体例を説明するための図である。
【図３】ビームプロファイルの具体例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施において好適な超音波診断装置（本超音波診断装置）の全体構成図である。プローブ１０は、診断対象となる組織等を含んだ診断領域において超音波を送受する。プローブ１０は、超音波を送受する複数の振動素子を備えており、複数の振動素子が送受信部１２によって送信制御されて送信ビームが形成される。また、複数の振動素子が組織等から反射された超音波を受波し、これにより得られた信号が送受信部１２へ出力され、送受信部１２が受信ビームを形成する。
【００１８】
送受信部１２は、プローブ１０が備える複数の振動素子の各々に対応した送信信号を出力することにより、超音波の送信ビームを形成してその送信ビームを走査する。また、送受信部１２は、プローブ１０が備える複数の振動素子の各々から得られる受信信号に対して整相加算処理などを施すことにより、走査される送信ビームに対応した受信ビームを形成し、受信ビームに沿って得られる複数のエコーデータ（受信信号）を出力する。
【００１９】
エコーデータ記憶部２０は、送受信部１２から出力される複数のエコーデータを記憶する。エコーデータ記憶部２０に記憶される複数のエコーデータは、超音波ビーム（送信ビームと受信ビーム）の走査に応じた走査座標系によりデータ空間内に配置される。本超音波診断装置においては、例えばコンベックス走査やセクタ走査が利用され、超音波ビームの深さｒと走査角度θにより座標を特定するｒθ座標系が走査座標系として利用される。
【００２０】
補間処理部３０は、エコーデータ記憶部２０に記憶された複数のエコーデータから、補間処理により、複数の画素データを形成する。補間処理部３０は、各画素の位置の近傍において選択される例えば４個のエコーデータから、補間処理により、その画素の位置における画素データを得る。補間処理部３０は、診断領域に関する超音波画像を形成するために必要な複数の画素データを得て画像データ記憶部５０に記憶する。
【００２１】
画像データ記憶部５０に記憶される複数の画素データは、超音波画像に応じた画像座標系によりデータ空間内に配置される。本超音波診断装置においては、例えば二次元のＢモード画像（断層画像）が形成され、そのため、画像の横方向の位置ｘと縦方向の位置ｙにより座標を特定するｘｙ直交座標系が画像座標系として利用される。
【００２２】
そして、画像形成部６０は、画像データ記憶部５０に記憶された複数の画素データに基づいて超音波画像を形成し、形成された超音波画像が液晶ディスプレイ等の表示部７０に表示される。
【００２３】
以上のように、本超音波診断装置においては、各画素の位置（座標）の近傍において選択される例えば４個のエコーデータから、補間処理により、その画素の位置における画素データが得られる。その補間処理において利用される例えば４個のエコーデータは、エコーデータ選択部４０において選択される。
【００２４】
エコーデータ選択部４０は、画像座標系によりデータ空間内において特定される各画素の座標ごとに、例えば画像座標系のｘ軸方向に沿って、その座標の近傍においてその座標を取り囲むように４個のエコーデータを選択する。
【００２５】
図２は、エコーデータの選択に関する具体例を説明するための図である。図２には、二次元のデータ空間内の一部が図示されている。ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、走査座標系の深さ方向（ｒ方向）に沿った直線であり、それぞれが１本の超音波ビーム（受信ビーム）に対応している。超音波ビームが角度θの方向に走査されるため、ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、角度θの方向に例えば等角度間隔で放射状に並べられる。なお、図示省略した他の多数のラインもデータ空間内の全域に亘って放射状に並べられる。
【００２６】
円弧Ａ１，Ａ２，Ａ３は、走査座標系の走査角度方向（θ方向）に沿った曲線であり、各円弧は、互いに異なる超音波ビーム上の同じ深さを結んでいる。つまり、複数のラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３上における同じ深さ（同じｒ座標）を結んだ曲線が円弧Ａ１，Ａ２，Ａ３であり、これらは深さｒ方向に例えば等間隔で並べられる。なお、図示省略した他の多数の円弧もデータ空間内の全域に亘って深さ方向に並べられる。
【００２７】
複数のエコーデータは、表示座標系によりデータ空間内に配置される。図２には、全エコーデータのうちの一部である複数のエコーデータＥ１１〜Ｅ３３が図示されている。例えば、図２に示すように、ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３と円弧Ａ１，Ａ２，Ａ３の交点の座標に複数のエコーデータＥ１１〜Ｅ３３が配置される。なお、図示省略した他の多数のエコーデータもデータ空間内の全域に亘って表示座標系により配置される。
【００２８】
一方、図２に示すｘ軸とｙ軸は、画像座標系の具体例であるｘｙ直交座標系の座標軸である。複数のエコーデータから補間処理により得られる複数の画素データは、画像座標系によりデータ空間内に配置される。例えば、データ空間内の全域に亘って、ｘｙ直交座標系により複数の画素データが格子状に配置される。図２には、全画素データのうちの一部である画素データＰ１，Ｐ２が代表的に図示されている。これらの画素データＰ１，Ｐ２を得るにあたってのエコーデータの選択について説明する。
【００２９】
エコーデータ選択部４０（図１）は、画像座標系であるｘｙ直交座標系によりデータ空間内において特定される各画素の座標ごとに、ｘ軸方向に沿って、その座標の近傍においてその座標を取り囲むように４個のエコーデータを選択する。図２に示す具体例においては、画素データＰ１を取り囲む４個のエコーデータとして、ｘ軸方向に沿って画素データＰ１の近傍に配置されたエコーデータＥ１２，Ｅ１３，Ｅ２１，Ｅ２２が選択される。また、画素データＰ２を取り囲む４個のエコーデータとして、ｘ軸方向に沿って画素データＰ２の近傍に配置されたエコーデータＥ２２，Ｅ２３，Ｅ３１，Ｅ３２が選択される。
【００３０】
なお、エコーデータ選択部４０（図１）は、各画素の座標ごとに、例えば幾何学的な演算により、その座標を取り囲む４個のエコーデータを特定してもよいし、各画素の座標とその座標を取り囲む４個のエコーデータとを対応付けた変換テーブルを利用してもよい。
【００３１】
そして、エコーデータＥ１２，Ｅ１３，Ｅ２１，Ｅ２２から補間処理により画素データＰ１（例えば画素値）が決定され、エコーデータＥ２２，Ｅ２３，Ｅ３１，Ｅ３２から補間処理により画素データＰ２（例えば画素値）が決定される。なお、図示省略した他の多数の画素についても、各画素の座標ごとに、ｘ軸方向に沿って、その座標の近傍においてその座標を取り囲むように４個のエコーデータが選択され、それら４個のエコーデータから補間処理により画素データが得られる。
【００３２】
これに対し、走査座標系の座標軸方向、例えば走査角度θ方向に沿って４個のエコーデータを選択すると、画素データＰ１を取り囲む４個のエコーデータとしてエコーデータＥ１１，Ｅ１２，Ｅ２１，Ｅ２２が選択され、画素データＰ２を取り囲む４個のエコーデータとしてエコーデータＥ２２，Ｅ２３，Ｅ３２，Ｅ３３が選択される。
【００３３】
走査角度θ方向に沿ってエコーデータを選択して補間処理を行い、それにより得られた複数の画素データで超音波画像を形成すると、走査角度θ方向に沿った筋状の流れを帯びた画像が得られてしまう場合がある。例えば、図２の円弧Ａ１，Ａ２，Ａ３に沿った流れを帯びた画像が得られてしまう場合がある。その流れは、例えば、超音波ビームの密度が粗い場合や超音波ビームの走査角度（偏向角度）θが大きい箇所や超音波ビーム上の深い箇所において顕著に現れる傾向がある。
【００３４】
本超音波診断装置では、ｘ軸方向に沿ってエコーデータを選択して補間処理を行うことにより、走査角度θ方向に沿った筋状の流れを低減し、望ましくはその筋状の流れを回避することができる。
【００３５】
なお、筋状の流れは、超音波ビームの密度が粗い場合や超音波ビームの走査角度θが大きい箇所や超音波ビーム上の深い箇所において顕著に現れる傾向がある。そのため、例えば、超音波ビームの密度が高い場合や超音波ビームの走査角度θが小さい箇所や超音波ビーム上の浅い箇所においては、走査角度θ方向に沿ったエコーデータの選択を採用してもよい。もちろん、筋状の流れが現れにくい組織等の診断においては、走査領域（データ空間）の全域において、走査角度θ方向に沿ったエコーデータの選択を採用してもよい。
【００３６】
このように、超音波画像内において部分的にｘ軸方向に沿ったエコーデータの選択と走査角度θ方向に沿ったエコーデータの選択を切り替えてもよいし、超音波画像ごとにｘ軸方向に沿ったエコーデータの選択と走査角度θ方向に沿ったエコーデータの選択を切り替えてもよい。
【００３７】
また、選択されるエコーデータの個数は４個以外でもよい。例えば、画素データＰ１を取り囲むエコーデータとして、ｘ軸方向に沿って画素データＰ１の近傍に配置された３個のエコーデータＥ１２，Ｅ２１，Ｅ２２が選択されてもよい。なお、三次元のデータ空間の場合には、各画素データを取り囲む例えば８個のエコーデータが選択されてもよい。
【００３８】
さらに、ｘ軸方向に沿ったエコーデータの選択に代えて、ｙ軸方向に沿ってエコーデータを選択するようにしてもよい。例えば、画素データＰ１を取り囲む４個のエコーデータとして、ｙ軸方向に沿って画素データＰ１の近傍に配置されたエコーデータＥ１１，Ｅ１２，Ｅ２２，Ｅ２３を選択し、これにより、走査角度θ方向に沿った筋状の流れを低減または回避するようにしてもよい。
【００３９】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。
【符号の説明】
【００４０】
１０  プローブ、１２  送受信部、２０  エコーデータ記憶部、３０  補間処理部、４０  エコーデータ選択部、５０  画像データ記憶部、６０  画像形成部、７０  表示部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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