(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送波してそのエコーを受信し、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を撮影する超音波撮影装置であって、
前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求める分散計算手段と、
ゲインは前記分散が所定の範囲において分散が大きくなるのにしたがってゲインが大きくなる分散の関数で与えられるとともに、前記画像の信号強度に前記分散の関数で与えられるゲインを乗じる信号強度調節手段とを具備し、
前記動態は前記ドップラシフトを有する信号のパワーであることを特徴とする超音波撮影装置。
【請求項２】
超音波を送波してそのエコーを受信し、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を撮影する超音波撮影装置であって、
前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求める分散計算手段と、
ゲインは前記分散が所定の範囲において分散が大きくなるのにしたがってゲインが大きくなる分散の関数で与えられるとともに、前記画像の信号強度に前記分散の関数で与えられるゲインを乗じる信号強度調節手段とを具備し、
前記動態は前記ドップラシフトを有する信号のパワーと速度の分散との組み合わせであることを特徴とする超音波撮影装置。
【請求項３】
超音波を送波してそのエコーを受信し、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を撮影する超音波撮影装置であって、
前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求める分散計算手段と、
前記ドップラシフトを有する信号のパワーを求めるパワー計算手段と、
ゲインは前記パワーが一定であり且つ前記分散が所定の範囲において分散が大きくなるのにしたがってゲインが大きくなる分散およびパワーの関数で与えられるとともに、前記画像の信号強度に前記分散およびパワーの関数で与えられるゲインを乗じる信号強度調節手段とを具備し、
前記動態は前記ドップラシフトを有する信号のパワーであることを特徴とする超音波撮影装置。
【請求項４】
超音波を送波してそのエコーを受信し、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を撮影する超音波撮影装置であって、
前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求める分散計算手段と、
前記ドップラシフトを有する信号のパワーを求めるパワー計算手段と、
ゲインは前記パワーが一定であり且つ前記分散が所定の範囲において分散が大きくなるのにしたがってゲインが大きくなる分散およびパワーの関数で与えられるとともに、前記画像の信号強度に前記分散およびパワーの関数で与えられるゲインを乗じる信号強度調節手段とを具備し、
前記動態は前記ドップラシフトを有する信号のパワーと速度の分散との組み合わせであることを特徴とする超音波撮影装置。
【請求項５】
超音波を送波してそのエコーを受信し、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を撮影する超音波撮影装置であって、
前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求める分散計算手段と、
ゲインは前記分散が所定の範囲において分散が大きくなるのにしたがってゲインが大きくなる分散の関数で与えられるとともに、前記画像の信号強度に前記分散の関数で与えられるゲインを乗じる信号強度調節手段とを具備し、
前記分散の関数で与えられるゲインは、前記分散が所定の範囲外において、分散が０側でゲインが０であり、分散が最大値側でゲインが１であることを特徴とする超音波撮影装置。
【請求項６】
超音波を送波してそのエコーを受信し、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を撮影する超音波撮影装置であって、
前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求める分散計算手段と、
前記ドップラシフトを有する信号のパワーを求めるパワー計算手段と、
ゲインは前記パワーが一定であり且つ前記分散が所定の範囲において分散が大きくなるのにしたがってゲインが大きくなる分散およびパワーの関数で与えられるとともに、前記画像の信号強度に前記分散およびパワーの関数で与えられるゲインを乗じる信号強度調節手段とを具備し、
前記分散およびパワーの関数で与えられるゲインは、前記パワーが一定であり且つ前記分散が所定の範囲外において、分散が０側でゲインが１でない所定の値であり、分散が最大値側でゲインが１であることを特徴とする超音波撮影装置。
【請求項７】
前記分散およびパワーの関数で与えられるゲインは、前記パワーが小さくなるのにしたがって、分散が０側でゲインが１でない所定の値が大きくなることを特徴とする請求項６に記載の超音波撮影装置。
【請求項８】
前記動態は速度であることを特徴とする請求項５ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載の超音波撮影装置。
【請求項９】
前記動態は速度の分散であることを特徴とする請求項５ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載の超音波撮影装置。
【請求項１０】
前記動態は速度と分散との組み合わせであることを特徴とする請求項５ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載の超音波撮影装置。
【請求項１１】
前記動態は前記ドップラシフトを有する信号のパワーであることを特徴とする請求項５ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載の超音波撮影装置。
【請求項１２】
前記動態は前記ドップラシフトを有する信号のパワーと速度の分散との組み合わせであることを特徴とする請求項５ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載の超音波撮影装置。
【請求項１３】
前記信号強度調整手段により調整された信号によって画像を構成する画像構成手段を具備することを特徴とする請求項１ないし請求項１２のうちのいずれか１つに記載の超音波撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像構成方法および装置並びに超音波撮影装置に関し、特に、超音波エコー（ｅｃｈｏ）のドップラシフト（Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｓｈｉｆｔ）に基づいて動態画像を構成する画像構成方法および装置、並びに、そのような画像構成装置を備えた超音波撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波撮影では、血液に含まれる赤血球等の微小パーティクル（ｐａｒｔｉｃｌｅ）が生じる超音波エコーのドップラシフトを利用して、血流の動態画像を撮影することが行われる。撮影した画像はカラードップラ（ｃｏｌｏｒ  Ｄｏｐｐｌｅｒ）画像として表示される。
【０００３】
血液部分でのエコー強度を上げる必要があるときは血液中に超音波造影剤を注入する。超音波造影剤は、直径が数μｍ程度の微小気泡を多数含む液体である。このような造影剤は、微小気泡が送波超音波の高調波を含むエコーを発生することにより、ハーモニック（ｈａｒｍｏｎｉｃ）造影剤とも呼ばれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
運動している体内組織の超音波エコーのドップラシフトにより、血流とは無関係なドップラ信号すなわちクラッタ（ｃｌｕｔｔｅｒ）が生じる。体内組織の超音波エコーは、また、超音波伝搬の非線形性により高調波成分を含むので、クラッタは高調波領域でも生じる。
【０００５】
体内組織に起因するクラッタは、血流信号に比べてパワーが大きくかつ低速である等の特徴を有するので、それに基づいて血流信号と区別しクラッタだけを選択的に低減するようにしているが、クラッタを完全に除去するという点では必ずしも十分でない。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、クラッタのない動態画像を得る画像構成方法および装置、並びに、そのような画像構成装置を備えた超音波撮影装置を実現することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するための手段を述べるに先立って、ハーモニック造影剤が生じる超音波エコーの特徴を説明する。ハーモニック造影剤は、送波超音波の高調波エコーを生じることに加えて、そのドップラシフトがロス・オブ・コリレーション（ＬＯＣ：ｌｏｓｓ−ｏｆ−ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）現象を示すという特徴がある。
【０００８】
ＬＯＣ現象を示すドップラシフトから求めた速度は分散が極めて大きくなり、体内組織の運動速度に由来する一般的に分散が小さいクラッタとは明確に区別することができる。本発明では、ハーモニック造影剤のドップラシフトのこのような特徴を利用する。
【０００９】
（１）上記の課題を解決する１つの観点での発明は、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を構成するにあたり、前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求め、前記分散の大きさに応じて前記画像の信号強度を調節することを特徴とする画像構成方法である。
【００１０】
この観点での発明では、エコー源の速度の分散の大きさに応じて画像の信号強度を調節するので、一般的に分散が小さいクラッタ成分の画像化を阻止することができる。また、一般的に分散が大きいハーモニック造影剤の動態画像を強調することができる。
【００１１】
（２）上記の課題を解決する他の観点での発明は、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を構成するにあたり、前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求め、前記分散が予め定めた値を下回るときは前記画像の信号強度を最低にすることを特徴とする画像構成方法である。
【００１２】
この観点での発明では、エコー源の速度の分散が予め定めた値を下回るときは画像の信号強度を最低にするので、一般的に分散が小さいクラッタ成分の画像化を阻止することができる。
【００１３】
（３）上記の課題を解決する他の観点での発明は、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を構成するにあたり、前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求め、前記画像の信号強度に前記分散の関数で与えられるゲインを乗じることを特徴とする画像構成方法である。
【００１４】
この観点での発明では、画像の信号強度に分散の関数で与えられるゲインを乗じるので、一般的に分散が小さいクラッタ成分の画像化を阻止することができる。また、一般的に分散が大きいハーモニック造影剤の動態画像を強調することができる。
【００１５】
（４）上記の課題を解決する他の観点での発明は、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を構成するにあたり、前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求め、前記ドップラシフトを有する信号のパワーを求め、前記画像の信号強度に前記分散および前記パワーの関数で与えられるゲインを乗じることを特徴とする画像構成方法である。
【００１６】
この観点での発明では、画像の信号強度に分散とパワーの関数で与えられるゲインを乗じるので、一般的に分散が小さくかつパワーが大きいクラッタ成分の画像化を阻止することができる。また、一般的に分散の大きくかつパワーが小さいハーモニック造影剤の動態画像を強調することができる。
【００１７】
（５）上記の課題を解決する他の観点での発明は、前記動態は速度であることを特徴とする（１）ないし（４）のうちのいずれか１つに画像構成方法である。
この観点での発明では、クラッタを除去した速度画像を得ることができる。
【００１８】
（６）上記の課題を解決する他の観点での発明は、前記動態は速度の分散であることを特徴とする（１）ないし（４）のうちのいずれか１つに画像構成方法である。
【００１９】
この観点での発明では、クラッタを除去した分散画像を得ることができる。
（７）上記の課題を解決する他の観点での発明は、前記動態は速度と分散との組み合わせであることを特徴とする（１）ないし（４）のうちのいずれか１つに画像構成方法である。
【００２０】
この観点での発明では、クラッタを除去した速度と分散の組み合わせ画像を得ることができる。
（８）上記の課題を解決する他の観点での発明は、前記動態は前記ドップラシフトを有する信号のパワーであることを特徴とする（１）ないし（４）のうちのいずれか１つに画像構成方法である。
【００２１】
この観点での発明では、クラッタを除去したパワー画像を得ることができる。
（９）上記の課題を解決する他の観点での発明は、前記動態は前記ドップラシフトを有する信号のパワーと速度の分散との組み合わせであることを特徴とする（１）ないし（４）のうちのいずれか１つに画像構成方法である。
【００２２】
この観点での発明では、クラッタを除去したパワーと分散の組み合わせ画像を得ることができる。
（１０）上記の課題を解決する他の観点での発明は、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を構成するにあたり、前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求め、前記分散の関数で与えられる信号によって画像を構成することを特徴とする画像構成方法である。
【００２３】
この観点での発明では、分散の関数で与えられる信号によって画像を構成するので、一般的に分散が小さいクラッタ成分の画像化を阻止することができる。また、一般的に分散が大きいハーモニック造影剤の動態画像を強調することができる。
【００２４】
（１１）上記の課題を解決する他の観点での発明は、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を構成するにあたり、前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求め、前記ドップラシフトを有する信号のパワーを求め、前記分散および前記パワーの関数で与えられる信号によって画像を構成することを特徴とする画像構成方法である。
【００２５】
この観点での発明では、分散およびパワーの関数で与えられる信号によって画像を構成するので、一般的に分散が小さくかつパワーが大きいクラッタ成分の画像化を阻止することができる。また、一般的に分散が大きくかつパワーが小さいハーモニック造影剤の動態画像を強調することができる。
【００２６】
（１２）上記の課題を解決する他の観点での発明は、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を構成する画像構成装置であって、前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求める分散計算手段と、前記分散の大きさに応じて前記画像の信号強度を調節する信号強度調節手段とを具備することを特徴とする画像構成装置である。
【００２７】
この観点での発明では、信号強度調節手段によりエコー源の速度の分散の大きさに応じて画像の信号強度を調節するので、一般的に分散が小さいクラッタ成分の画像化を阻止することができる。また、一般的に分散が大きいハーモニック造影剤の動態画像を強調することができる。
【００２８】
（１３）上記の課題を解決する他の観点での発明は、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を構成する画像構成装置であって、前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求める分散計算手段と、前記分散が予め定めた値を下回るときは前記画像の信号強度を最低にする信号強度調節手段とを具備することを特徴とする画像構成装置である。
【００２９】
この観点での発明では、信号強度調節手段によりエコー源の速度の分散が予め定めた値を下回るときは画像の信号強度を最低にするので、一般的に分散が小さいクラッタ成分の画像化を阻止することができる。
【００３０】
（１４）上記の課題を解決する他の観点での発明は、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を構成する画像構成装置であって、前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求める分散計算手段と、前記画像の信号強度に前記分散の関数で与えられるゲインを乗じる信号強度調節手段とを具備することを特徴とする画像構成装置である。
【００３１】
この観点での発明では、信号調節手段により画像の信号強度に分散の関数で与えられるゲインを乗じるので、一般的に分散が小さいクラッタ成分の画像化を阻止することができる。また、一般的に分散が大きいハーモニック造影剤の動態画像を強調することができる。
【００３２】
（１５）上記の課題を解決する他の観点での発明は、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を構成する画像構成装置であって、前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求める分散計算手段と、前記ドップラシフトを有する信号のパワーを求めるパワー計算手段と、前記画像の信号強度に前記分散および前記パワーの関数で与えられるゲインを乗じる信号強度調節手段とを具備することを特徴とする画像構成装置である。
【００３３】
この観点での発明では、信号調節手段により画像の信号強度に分散とパワーの関数で与えられるゲインを乗じるので、一般的に分散が小さくかつパワーが大きいクラッタ成分の画像化を阻止することができる。また、一般的に分散の大きくかつパワーが小さいハーモニック造影剤の動態画像を強調することができる。
【００３４】
（１６）上記の課題を解決する他の観点での発明は、前記動態は速度であることを特徴とする（１２）ないし（１５）のうちのいずれか１つに画像構成装置である。
【００３５】
この観点での発明では、クラッタを除去した速度画像を得ることができる。
（１７）上記の課題を解決する他の観点での発明は、前記動態は速度の分散であることを特徴とする（１２）ないし（１５）のうちのいずれか１つに画像構成装置である。
【００３６】
この観点での発明では、クラッタを除去した分散画像を得ることができる。
（１８）上記の課題を解決する他の観点での発明は、前記動態は速度と分散との組み合わせであるとを特徴とする（１２）ないし（１５）のうちのいずれか１つに画像構成装置である。
【００３７】
この観点での発明では、クラッタを除去した速度と分散の組み合わせ画像を得ることができる。
（１９）上記の課題を解決する他の観点での発明は、前記動態は前記ドップラシフトを有する信号のパワーであることを特徴とする（１２）ないし（１５）のうちのいずれか１つに画像構成装置である。
【００３８】
この観点での発明では、クラッタを除去したパワー画像を得ることができる。
（２０）上記の課題を解決する他の観点での発明は、前記動態は前記ドップラシフトを有する信号のパワーと速度の分散との組み合わせであることを特徴とする（１３）ないし（１６）のうちのいずれか１つに画像構成装置である。
【００３９】
この観点での発明では、クラッタを除去したパワーと分散の組み合わせ画像を得ることができる。
（２１）上記の課題を解決する他の観点での発明は、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を構成する画像構成装置であって、前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求める分散計算手段と、前記分散の関数で与えられる信号によって画像を構成する画像構成手段とを具備することを特徴とする画像構成装置である。
【００４０】
この観点での発明では、画像構成手段により分散の関数で与えられる信号によって画像を構成するので、一般的に分散が小さいクラッタ成分の画像化を阻止することができる。また、一般的に分散が大きいハーモニック造影剤の動態画像を強調することができる。
【００４１】
（２２）上記の課題を解決する他の観点での発明は、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を構成する画像構成装置であって、前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求める分散計算手段と、前記ドップラシフトを有する信号のパワーを求めるパワー計算手段と、前記分散および前記パワーの関数で与えられる信号によって画像を構成する画像構成手段とを具備することを特徴とする画像構成装置である。
【００４２】
この観点での発明では、画像構成手段により分散およびパワーの関数で与えられる信号によって画像を構成するので、一般的に分散が小さくかつパワーが大きいクラッタ成分の画像化を阻止することができる。また、一般的に分散が大きくかつパワーが小さいハーモニック造影剤の動態画像を強調することができる。
【００４３】
（２３）上記の課題を解決する他の観点での発明は、超音波を送波してそのエコーを受信し、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を撮影する超音波撮影装置であって、前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求める分散計算手段と、前記分散の大きさに応じて前記画像の信号強度を調節する信号強度調節手段とを具備することを特徴とする超音波撮影装置である。
【００４４】
この観点での発明では、信号強度調節手段によりエコー源の速度の分散の大きさに応じて画像の信号強度を調節するので、一般的に分散が小さいクラッタ成分の画像化を阻止することができる。また、一般的に分散が大きいハーモニック造影剤の動態画像を強調することができる。
【００４５】
（２４）上記の課題を解決する他の観点での発明は、超音波を送波してそのエコーを受信し、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を撮影する超音波撮影装置であって、前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求める分散計算手段と、前記分散が予め定めた値を下回るときは前記画像の信号強度を最低にする信号強度調節手段とを具備することを特徴とする超音波撮影装置である。
【００４６】
この観点での発明では、信号強度調節手段によりエコー源の速度の分散が予め定めた値を下回るときは画像の信号強度を最低にするので、一般的に分散が小さいクラッタ成分の画像化を阻止することができる。
【００４７】
（２５）上記の課題を解決する他の観点での発明は、超音波を送波してそのエコーを受信し、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を撮影する超音波撮影装置であって、前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求める分散計算手段と、前記画像の信号強度に前記分散の関数で与えられるゲインを乗じる信号強度調節手段とを具備することを特徴とする超音波撮影装置である。
【００４８】
この観点での発明では、信号調節手段により画像の信号強度に分散の関数で与えられるゲインを乗じるので、一般的に分散が小さいクラッタ成分の画像化を阻止することができる。また、一般的に分散が大きいハーモニック造影剤の動態画像を強調することができる。
【００４９】
（２６）上記の課題を解決する他の観点での発明は、超音波を送波してそのエコーを受信し、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を撮影する超音波撮影装置であって、前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求める分散計算手段と、前記ドップラシフトを有する信号のパワーを求めるパワー計算手段と、前記画像の信号強度に前記分散および前記パワーの関数で与えられるゲインを乗じる信号強度調節手段とを具備することを特徴とする超音波撮影装置である。
【００５０】
この観点での発明では、信号調節手段により画像の信号強度に分散とパワーの関数で与えられるゲインを乗じるので、一般的に分散が小さくかつパワーが大きいクラッタ成分の画像化を阻止することができる。また、一般的に分散の大きくかつパワーが小さいハーモニック造影剤の動態画像を強調することができる。
【００５１】
（２７）上記の課題を解決する他の観点での発明は、前記動態は速度であることを特徴とする（２３）ないし（２６）のうちのいずれか１つに超音波撮影装置である。
【００５２】
この観点での発明では、クラッタを除去した速度画像を得ることができる。
（２８）上記の課題を解決する他の観点での発明は、前記動態は速度の分散であることを特徴とする（２３）ないし（２６）のうちのいずれか１つに超音波撮影装置である。
【００５３】
この観点での発明では、クラッタを除去した分散画像を得ることができる。
（２９）上記の課題を解決する他の観点での発明は、前記動態は速度と分散との組み合わせであることを特徴とする（２３）ないし（２６）のうちのいずれか１つに超音波撮影装置である。
【００５４】
この観点での発明では、クラッタを除去した速度と分散の組み合わせ画像を得ることができる。
（３０）上記の課題を解決する他の観点での発明は、前記動態は前記ドップラシフトを有する信号のパワーであることを特徴とする（２３）ないし（２６）のうちのいずれか１つに超音波撮影装置である。
【００５５】
この観点での発明では、クラッタを除去したパワー画像を得ることができる。
（３１）上記の課題を解決する他の観点での発明は、前記動態は前記ドップラシフトを有する信号のパワーと速度の分散との組み合わせであることを特徴とする（２３）ないし（２６）のうちのいずれか１つに超音波撮影装置である。
【００５６】
この観点での発明では、クラッタを除去したパワーと分散の組み合わせ画像を得ることができる。
（３２）上記の課題を解決する他の観点での発明は、超音波を送波してそのエコーを受信し、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を撮影する超音波撮影装置であって、前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求める分散計算手段と、前記分散の関数で与えられる信号によって画像を構成する画像構成手段とを具備することを特徴とする超音波撮影装置である。
【００５７】
この観点での発明では、画像構成手段により分散の関数で与えられる信号によって画像を構成するので、一般的に分散が小さいクラッタ成分の画像化を阻止することができる。また、一般的に分散が大きいハーモニック造影剤の動態画像を強調することができる。
【００５８】
（３３）上記の課題を解決する他の観点での発明は、超音波を送波してそのエコーを受信し、超音波エコーのドップラシフトに基づいてハーモニック造影剤を含むエコー源の動態を表す画像を撮影する超音波撮影装置であって、前記ドップラシフトに基づいて前記エコー源の速度の分散を求める分散計算手段と、前記ドップラシフトを有する信号のパワーを求めるパワー計算手段と、前記分散および前記パワーの関数で与えられる信号によって画像を構成する画像構成手段とを具備することを特徴とする超音波撮影装置である。
【００５９】
この観点での発明では、画像構成手段により分散およびパワーの関数で与えられる信号によって画像を構成するので、一般的に分散が小さくかつパワーが大きいクラッタ成分の画像化を阻止することができる。また、一般的に分散が大きくかつパワーが小さいハーモニック造影剤の動態画像を強調することができる。
【００６０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に超音波撮影装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００６１】
図１に示すように、本装置は、超音波プローブ２を有する。超音波プローブ２は、図示しない複数の超音波トランスデューサ（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）のアレイ（ａｒｒａｙ）を有する。個々の超音波トランスデューサは例えばＰＺＴ（チタン（Ｔｉ）酸ジルコン（Ｚｒ）酸鉛）セラミックス（ｃｅｒａｍｉｃｓ）等の圧電材料によって構成される。
【００６２】
超音波プローブ２は、操作者により対象４に当接して使用される。対象４には静脈注射等により超音波造影剤４２が予め注入されている。超音波造影剤４２としてはハーモニック造影剤が用いられる。
【００６３】
超音波プローブ２は送受信部６に接続されている。送受信部６は、超音波プローブ２に駆動信号を与えて超音波を送波させる。送受信部６は、また、超音波プローブ２が受波したエコー信号を受信する。
【００６４】
送受信部６のブロック図を図２に示す。同図に示すように、送受信部６は送波タイミング（ｔｉｍｉｎｇ）発生ユニット（ｕｎｉｔ）６０２を有する。送波タイミング発生ユニット６０２は、送波タイミング信号を周期的に発生して送波ビームフォーマ（ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）６０４に入力する。送波タイミング信号の周期は後述の制御部１８により制御される。
【００６５】
送波ビームフォーマ６０４は、送波のビームフォーミング（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）を行うもので、送波タイミング信号に基づき、所定の方位の超音波ビームを形成するためのビームフォーミング信号を生じる。ビームフォーミング信号は、方位に対応した時間差が付与された複数の駆動信号からなる。ビームフォーミングは後述の制御部１８によって制御される。送波ビームフォーマ６０４は、送波ビームフォーミング信号を送受切換ユニット６０６に入力する。
【００６６】
送受切換ユニット６０６は、ビームフォーミング信号を超音波トランスデューサアレイに入力する。超音波トランスデューサアレイにおいて、送波アパーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ）を構成する複数の超音波トランスデューサは、駆動信号の時間差に対応した位相差を持つ超音波をそれぞれ発生する。それら超音波の波面合成により、所定方位の音線に沿った超音波ビームが形成される。
【００６７】
送受切換ユニット６０６には受波ビームフォーマ６１０が接続されている。送受切換ユニット６０６は、超音波トランスデューサアレイ中の受波アパーチャが受波した複数のエコー信号を受波ビームフォーマ６１０に入力する。受波ビームフォーマ６１０は、送波の音線に対応した受波のビームフォーミングを行うもので、複数の受波エコーに時間差を付与して位相を調整し、次いでそれら加算して所定方位の音線に沿ったエコー受信信号を形成する。受波のビームフォーミングは後述の制御部１８により制御される。
【００６８】
超音波ビームの送波は、送波タイミング発生ユニット６０２が発生する送波タイミング信号により、所定の時間間隔で繰り返し行われる。それに合わせて、送波ビームフォーマ６０４および受波ビームフォーマ６１０により、音線の方位が所定量ずつ変更される。それによって、対象４の内部が、音線によって順次に走査される。このような構成の送受信部６は、例えば図３に示すような走査を行う。すなわち、放射点２００からｚ方向に延びる音線２０２で扇状の２次元領域２０６をθ方向に走査し、いわゆるセクタスキャン（ｓｅｃｔｏｒ  ｓｃａｎ）を行う。
【００６９】
送波および受波のアパーチャを超音波トランスデューサアレイの一部を用いて形成するときは、このアパーチャをアレイに沿って順次移動させることにより、例えば図４に示すような走査を行うことができる。すなわち、放射点２００からｚ方向に発する音線２０２を直線状の軌跡２０４に沿って平行移動させることにより、矩形状の２次元領域２０６をｘ方向に走査し、いわゆるリニアスキャン（ｌｉｎｅａｒ  ｓｃａｎ）を行う。
【００７０】
なお、超音波トランスデューサアレイが、超音波送波方向に張り出した円弧に沿って形成されたいわゆるコンベックスアレイ（ｃｏｎｖｅｘ  ａｒｒａｙ）である場合は、リニアスキャンと同様な音線走査により、例えば図５に示すように、音線２０２の放射点２００を円弧状の軌跡２０４に沿って移動させ、扇面状の２次元領域２０６をθ方向に走査して、いわゆるコンベックススキャンが行えるのはいうまでもない。
【００７１】
送受信部６はＢモード（ｍｏｄｅ）処理部１０およびドップラ処理部１２に接続されている。送受信部６から出力される音線ごとのエコー受信信号は、Ｂモード処理部１０およびドップラ処理部１２に入力される。
【００７２】
Ｂモード処理部１０はＢモード画像データを形成するものである。Ｂモード処理部１０は、図６に示すように、対数増幅ユニット１０２と包絡線検波ユニット１０４を備えている。Ｂモード処理部１０は、対数増幅ユニット１０２でエコー受信信号を対数増幅し、包絡線検波ユニット１０４で包絡線検波して音線上の個々の反射点でのエコーの強度を表す信号、すなわちＡスコープ（ｓｃｏｐｅ）信号を得て、このＡスコープ信号の各瞬時の振幅をそれぞれ輝度値として、Ｂモード画像データを形成する。
【００７３】
ドップラ処理部１２はドップラ画像データを形成するものである。ドップラ画像データには、後述する流速データ、分散データおよびパワーデータが含まれる。
【００７４】
ドップラ処理部１２は、図７に示すように直交検波ユニット１２０、ＭＴＩフィルタ（ｍｏｖｉｎｇ  ｔａｒｇｅｔ  ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ  ｆｉｌｔｅｒ）１２２、自己相関演算ユニット１２４、平均流速演算ユニット１２６、分散演算ユニット１２８およびパワー（ｐｏｗｅｒ）演算ユニット１３０を備えている。
【００７５】
ドップラ処理部１２は、直交検波ユニット１２０でエコー受信信号を直交検波し、ＭＴＩフィルタ１２２でＭＴＩ処理してエコー信号のドップラシフトを求める。また、自己相関演算ユニット１２４でＭＴＩフィルタ１２２の出力信号について自己相関演算を行い、平均流速演算ユニット１２６で自己相関演算結果から平均流速Ｖを求め、分散演算ユニット１２８で自己相関演算結果から流速の分散Ｔを求め、パワー演算ユニット１３０で自己相関演算結果からドップラ信号のパワーＰＷを求める。以下、平均流速を単に流速という。また、流速の分散を単に分散といい、ドップラ信号のパワーを単にパワーという。
【００７６】
分散演算ユニット１２８は、本発明における分散計算手段の実施の形態の一例である。パワー演算ユニット１３０は、本発明におけるパワー計算手段の実施の形態の一例である。
【００７７】
ドップラ処理部１２によって、対象４内で移動するエコー源の流速Ｖ、分散ＴおよびパワーＰＷを表すそれぞれのデータが音線ごとに得られる。これらデータは、音線上の各点（ピクセル：ｐｉｘｅｌ）の流速、分散およびパワーを示す。なお、流速は音線方向の成分として得られる。また、超音波プローブ２に近づく方向と遠ざかる方向とが区別される。
【００７８】
ドップラ処理部１２は、また、図８に示すように、可変ゲインユニット（ｇａｉｎ  ｕｎｉｔ）１３２を有する。可変ゲインユニット１３２は、流速Ｖ、分散ＴおよびパワーＰＷを示すデータにそれぞれ可変のゲインを掛けて、流速Ｖ’、分散Ｔ’およびパワーＰＷ’として次段に伝達する。
【００７９】
可変ゲインユニット１３２のゲインはゲイン調節ユニット１３４によって調節される。ゲイン調節ユニット１３４は分散Ｔを入力信号とし、入力信号の値に応じて可変ゲインユニット１３２のゲインを調節する。可変ゲインユニット１３２およびゲイン調節ユニット１３４からなる部分は、本発明における信号強度調節手段の実施の形態の一例である。
【００８０】
ゲイン調節ユニット１３４による可変ゲインユニット１３２のゲインの調節は、例えば図９に示すように、所定の閾値ＴＨを境とし、分散がそれより大および小となるに応じてゲインをそれぞれ１および０とする。
【００８１】
これにより、分散が閾値ＴＨを越えるときは、流速Ｖ、分散ＴおよびパワーＰＷはいずれもゲイン１が乗じられるので、可変ゲインユニット１３２の入力信号はそのまま次段に伝達される。これに対して、分散が閾値ＴＨに達しないときは、入力信号にゲイン０が乗じられるので次段に伝達される信号はいずれも０となる。このようなゲイン調節がピクセルごとに行われる。
【００８２】
閾値ＴＨは、ハーモニック造影剤のＬＯＣ現象による分散値に応じて定める。そのように定めた閾値ＴＨは、体内組織の運動速度の分散よりも十分に大きい値となる。したがって、上記のように可変ゲインユニット１３２のゲインを調節することにより、体内組織の運動によって生じる見かけ上の流速、分散およびパワーは次段に伝えられることがない。すなわち、次段に伝えられる信号からクラッタが除去される。
【００８３】
閾値ＴＨ以上の領域におけるゲインは１より大きくするようにしても良い。このようにすることにより、ハーモニック造影剤の動態を示す流速Ｖ、分散ＴおよびパワーＰＷを強調することができる。
【００８４】
ゲイン調節ユニット１３４によるゲイン調節は、上記のようにいわば２値的に行う代わりに、図１０に示すように、分散の関数として連続的に行うようにしても良い。すなわち、分散が閾値ＴＨ１より小さい領域ではゲインを０とし、閾値ＴＨ２より大きい領域ではゲインを１とし、閾値ＴＨ１とＴＨ２の間ではゲインを０から１まで連続的に変化させる。
【００８５】
閾値ＴＨ１はクラッタの分散よりやや大きくなるように定める。閾値ＴＨ２はハーモニック造影剤の分散よりやや小さくなるように定める。このようにすることにより、両者の中間に位置する分散を持つ、例えばハーモニック造影剤を含まない血流等については、分散の程度に応じたゲインを乗じて次段に伝えることができる。
【００８６】
ゲイン調節ユニット１３４の、図９または図１０に示したような特性を持つゲイン値Ｇは、流速Ｖ’、分散Ｔ’およびパワーＰＷ’とともに次段への入力信号とする。ゲイン値Ｇは、各音線についてピクセルごとに与えられる。ゲイン値Ｇもドップラ画像データの１つとする。ゲイン値Ｇは、本発明における分散の関数で与えられる信号の実施の形態の一例である。
【００８７】
ゲイン調節ユニット１３４は、図１１に示すように、パワーＰＷをも入力信号とし、分散およびパワーの関数として可変ゲインユニット１３２のゲインを調節するようにしても良い。
【００８８】
その場合は、閾値ＴＨ２以下の領域におけるゲインを、パワーが小さくなるほどほど増加させる。このようにすることにより、一般的に分散が小さくかつパワーが大きいクラッタについてはゲインを十分低くするが、一般的に分散が小さくかつパワーが小さい、ハーモニック造影剤を含まない血流に由来する信号については適宜のゲインを乗じて次段に伝達することが可能となる。
【００８９】
なお、閾値ＴＨ１〜ＴＨ２の間のゲイン変化特性は適宜で良い。また、閾値ＴＨ２以上の領域におけるゲインは１より大きくするようにしても良い。このようにすることにより、ハーモニック造影剤の動態を示す流速Ｖ、分散ＴおよびパワーＰＷを強調することができる。
【００９０】
ゲイン調節ユニット１３４の、図１２に示したような特性を持つゲイン値Ｇは、流速Ｖ’、分散Ｔ’およびパワーＰＷ’とともに次段への入力信号とする。ゲイン値Ｇは、各音線についてピクセルごとに与えられる。ゲイン値Ｇもドップラ画像データの１つとする。ゲイン値Ｇは、本発明における分散およびパワーの関数で与えられる信号の実施の形態の一例である。
【００９１】
Ｂモード処理部１０およびドップラ処理部１２は画像処理部１４に接続されている。画像処理部１４は、Ｂモード処理部１０およびドップラ処理部１２からそれぞれ入力されるデータに基づいて、それぞれＢモード画像およびドップラ画像を構成する。画像処理部１４は、本発明における画像構成手段の実施の形態の一例である。
【００９２】
画像処理部１４は、図１３に示すように、バス（ｂｕｓ）１４０によって接続された入力データメモリ（ｄａｔａ  ｍｅｍｏｒｙ）１４２、ディジタル・スキャンコンバータ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｃａｎ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１４４、画像メモリ１４６およびプロセッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１４８を備えている。
【００９３】
Ｂモード処理部１０およびドップラ処理部１２から音線ごとに入力されたＢモード画像データおよびドップラ画像データは、入力データメモリ１４２にそれぞれ記憶される。入力データメモリ１４２のデータは、ディジタル・スキャンコンバータ１４４で走査変換されて画像メモリ１４６に記憶される。プロセッサ１４８は、入力データメモリ１４２および画像メモリ１４６のデータについてそれぞれ所定のデータ処理を施す。
【００９４】
画像処理部１４には表示部１６が接続されている。表示部１６は、画像処理部１４から画像信号が与えられ、それに基づいて画像を表示するようになっている。なお、表示部１６は、カラー（ｃｏｌｏｒ）画像が表示可能なグラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ  ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。
【００９５】
以上の送受信部６、Ｂモード処理部１０、ドップラ処理部１２、画像処理部１４および表示部１６には制御部１８が接続されている。制御部１８は、それら各部に制御信号を与えてその動作を制御する。制御部１８には、被制御の各部から各種の報知信号が入力される。制御部１８の制御の下で、Ｂモード動作およびドップラモード動作が実行される。
【００９６】
制御部１８には操作部２０が接続されている。操作部２０は操作者によって操作され、制御部１８に適宜の指令や情報を入力するようになっている。操作部２０は、例えばキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）やポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）およびその他の操作具を備えた操作パネル（ｐａｎｅｌ）で構成される。
【００９７】
本装置の動作を説明する。操作者は超音波プローブ２を対象４の所望の箇所に当接し、操作部２０を操作して、例えばＢモードとドップラモードを併用した撮影動作を行う。これによって、制御部１８による制御の下で、Ｂモード撮影とドップラモード撮影が時分割で行われる。すなわち、例えばドップラモードのスキャンを所定回数行う度にＢモードのスキャンを１回行う割合で、Ｂモードとドップラモードの混合スキャンが行われる。
【００９８】
Ｂモードにおいては、送受信部６は、超音波プローブ２を通じて音線順次で対象４の内部を走査して逐一そのエコーを受信する。Ｂモード処理部１０は、送受信部６から入力されるエコー受信信号を対数増幅ユニット１０２で対数増幅し包絡線検波ユニット１０４で包絡線検波してＡスコープ信号を求め、それに基づいて音線ごとのＢモード画像データを形成する。
【００９９】
画像処理部１４は、Ｂモード処理部１０から入力される音線ごとのＢモード画像データを入力データメモリ１４２に記憶する。これによって、入力データメモリ１４２内に、Ｂモード画像データについての音線データ空間が形成される。
【０１００】
ドップラモードにおいては、送受信部６は超音波プローブ２を通じて音線順次で対象４の内部を走査して逐一そのエコーを受信する。その際、１音線当たり複数回の超音波の送波とエコーの受信が行われる。
【０１０１】
ドップラ処理部１２は、エコー受信信号を直交検波ユニット１２０で直交検波し、ＭＴＩフィルタ１２２でＭＴＩ処理し、自己相関演算ユニット１２４で自己相関を求め、自己相関結果から、流速演算ユニット１２６で流速Ｖを求め、分散演算ユニット１２８で分散Ｔを求め、パワー演算ユニット１３０でパワーＰＷを求める。これらの算出値は、それぞれ、エコー源の速度、分散およびパワーを、音線ごとかつピクセルごとに表すデータとなる。
【０１０２】
これらのデータは可変ゲインユニット１３２を経て流速Ｖ’、分散Ｔ’、パワーＰＷ’となる。また、ゲイン値Ｇも得られる。これら流速Ｖ’、分散Ｔ’、パワーＰＷ’およびゲイン値Ｇが、ドップラ画像データとして画像処理部１４に入力される。
【０１０３】
画像処理部１４は、ドップラ処理部１２から入力される音線ごとかつピクセルごとの各ドップラ画像データを入力データメモリ１４２に記憶する。これによって、入力データメモリ１４２内に、各ドップラ画像データについての音線データ空間がそれぞれ形成される。
【０１０４】
プロセッサ１４８は、入力データメモリ１４２のＢモード画像データおよび各ドップラ画像データをディジタル・スキャンコンバータ１４４でそれぞれ走査変換して画像メモリ１４６に書き込む。
【０１０５】
その際、ドップラ画像データは、流速Ｖ’と分散Ｔ’を組み合わせた流速分布画像データ、パワーＰＷ’を用いたパワードップラ画像データまたはパワーＰＷ’と分散Ｔ’を組み合わせた分散付パワードップラ画像データ、分散Ｔ’を用いた分散画像データ、および、ゲイン値Ｇを用いたゲイン画像データとしてそれぞれ書き込まれる。
【０１０６】
プロセッサ１４８は、Ｂモード画像データおよび各ドップラ画像データを別々な領域に書き込む。これらＢモード画像データおよび各ドップラ画像データに基づく画像が適宜に表示部１６に表示される。
【０１０７】
Ｂモード画像は、音線走査面における体内組織の断層像を示すものとなる。カラードップラ画像のうち、流速分布画像はエコー源の流速の２次元分布を示す画像となる。この画像では流れの方向に応じて表示色を異ならせ、流速に応じて表示色の輝度を異ならせ、分散に応じて所定の色の混色量を高めて表示色の純度を変える。
【０１０８】
パワードップラ画像はドップラ信号のパワーの２次元分布を示す画像となる。この画像によって運動するエコー源の所在が示される。画像の表示色の輝度がパワーに対応する。それに分散を組み合わせた場合は、分散に応じて所定の色の混色量を高めて表示色の純度を変える。
【０１０９】
分散画像は分散値の２次元分布を示す画像となる。この画像も運動するエコー源の所在を示す。表示色の輝度が分散の大小に対応する。
ゲイン画像はピクセルのゲインの２次元分布を示す画像となる。これも運動するエコー源の所在を示すものとなる。表示色の輝度がゲインの大小に対応する。ゲイン特性として、図９に示したものを用いた場合は、運動するエコー源の所在を２値画像で示すものとなる。また、図１０または図１１に示したゲイン特性としたときは、飽和性を有する階調画像として表示される。
【０１１０】
いずれのカラードップラ画像も、図９、図１０または図１２に示したようなゲイン調節により、クラッタが除去されかつハーモニック造影剤４２の像が強調されて表示される。これにより、観察者は対象４の体内におけるハーモニック造影剤４２の浸潤状態を知ることができる。
【０１１１】
造影剤注入の初期の浸潤箇所から動脈性血流の所在を知ることができる。造影剤注入の中期の浸潤箇所から例えば門脈性血流等の所在を知ることができる。造影剤注入の後期の浸潤箇所から静脈性血流の所在を知ることができる。
【０１１２】
これらの画像を表示部１６に表示させる場合には、Ｂモード画像と重ね合わせて表示することにより、体内組織との位置関係が明確なカラードップラ画像を観察することができる。
【０１１３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、クラッタのない動態画像を得る画像構成方法および装置、並びに、そのような画像構成装置を備えた超音波撮影装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】図１に示した装置における送受信部のブロック図である。
【図３】図１に示した装置による音線走査の模式図である。
【図４】図１に示した装置による音線走査の模式図である。
【図５】図１に示した装置による音線走査の模式図である。
【図６】図１に示した装置におけるＢモード処理部のブロック図である。
【図７】図１に示した装置におけるドップラ処理部の一部のブロック図である。
【図８】図１に示した装置におけるドップラ処理部の一部のブロック図である。
【図９】図８に示した装置におけるゲイン調節特性を示すグラフである。
【図１０】図８に示した装置におけるゲイン調節特性を示すグラフである。
【図１１】図１に示した装置におけるドップラ処理部の一部のブロック図である。
【図１２】図１１に示した装置におけるゲイン調節特性を示すグラフである。
【図１３】図１に示した装置における画像処理部のブロック図である。
【符号の説明】
２  超音波プローブ
４  対象
６  送受信部
１０  Ｂモード処理部
１２  ドップラ処理部
１４  画像処理部
１６  表示部
１８  制御部
２０  操作部
４２  超音波造影剤
１２０  直交検波ユニット
１２２  ＭＴＩフィルタ
１２４  自己相関演算ユニット
１２６  流速演算ユニット
１２８  分散演算ユニット
１３０  パワー演算ユニット
１３２  可変ゲインユニット
１３４  ゲイン調節ユニット
【図１】
0004117383.tif 000002
【図２】
0004117383.tif 000003
【図３】
0004117383.tif 000004
【図４】
0004117383.tif 000005
【図５】
0004117383.tif 000006
【図６】
0004117383.tif 000007
【図７】
0004117383.tif 000008
【図８】
0004117383.tif 000009
【図９】
0004117383.tif 000010
【図１０】
0004117383.tif 000011
【図１１】
0004117383.tif 000012
【図１２】
0004117383.tif 000013
【図１３】
0004117383.tif 000014