(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エコーデータ列から、注目エコーデータを中心としたマスク内の複数のエコーデータを抽出する抽出手段と、
前記マスク内の複数のエコーデータに基づいて重心位置を演算する重心位置演算手段と、
前記マスク内の中心位置と前記重心位置との差分に応じて、前記注目エコーデータの値を変換する変換手段と、
前記変換後の各エコーデータを利用して超音波画像を形成する画像処理手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記変換手段は、前記差分及びその極性に応じて前記注目エコーデータの値を変換することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
前記変換手段は、前記差分が正の極性を有する場合にだけ、その差分に応じて前記注目エコーデータの値を変換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記載の装置において、
前記変換手段は、前記差分の絶対値に応じて前記注目エコーデータの値を変換することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置において、
前記変換手段は、
互いに異なる複数の変換特性の中から、前記差分に応じていずれかの変換特性を選択する選択部と、
前記選択された変換特性に従って変換を実行する変換部と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項５記載の装置において、
前記複数の変換特性の中には対数特性が含まれることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項１記載の装置において、
前記エコーデータ列は超音波ビームに沿った複数のエコーデータにより構成され、
前記マスクは１次元マスクであることを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波診断装置に関し、特にエコーデータの変換処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波画像に対して境界（輪郭）の強調を行う場合には、例えばSobelフィルタで代表される微分型フィルタが利用される。そのようなフィルタでは二次元のマスクが利用され、そのマスク内ににおいて境界の内外の濃度値間で差分を演算し、その差分値に従って注目エコーデータの値が変換される。
【０００３】
しかしながら、超音波画像には多くのノイズが含まれ、上記のように微分処理に従って境界強調を行うと、ノイズも同時に強調してしまうという問題があった。
【０００４】
ちなみに、境界強調の要請は二次元超音波画像及び三次元超音波画像の両方にあり、後者の画像処理方法としては特開平１０−３３５３８号公報に記載されたものがあげられる。かかる方法では、超音波ビームに沿って連続するエコーデータに対してその時系列順で所定のボリュームレンダリング演算が行われ、所定の終了条件が満たされた段階で、当該超音波ビームに対応する画素値が決定される。
【０００５】
そのような処理によって三次元画像を形成した場合、例えば胎児の瞼などの薄い組織の表面を明確に表現するのが難しいという面が指摘されていた。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、ノイズを強調せずに境界（例えば臓器表面）を強調できる超音波画像処理を実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、エコーデータ列から、注目エコーデータを中心としたマスク内の複数のエコーデータを抽出する抽出手段と、前記マスク内の複数のエコーデータに基づいて重心位置を演算する重心位置演算手段と、前記マスク内の中心位置と前記重心位置との差分に応じて、前記注目エコーデータの値を変換する変換手段と、前記変換後の各エコーデータを利用して超音波画像を形成する画像処理手段と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、マスク内の複数のエコーデータに基づいて重心位置が演算され、その重心位置と注目エコーデータが存在する中心位置との差分が演算される。そして、その差分を利用して注目エコーデータの値が変換される。
【０００９】
重心位置を利用しているので、たとえマスク内にノイズが含まれていてもその寄与を少なくでき、また超音波画像におけるノイズは画像全体にわたって存在している場合が多いので、マスク内においてもノイズが重心位置の演算に与える影響はかなり少ないと思われる。重心位置はマスク内における輝度分布の傾向を表すもので、それとマスク中心位置との差分は、マスク中心位置が組織境界上にあることの確率に相当する。よって、差分の大きさに従って注目エコーデータの値を変換すれば、ノイズに影響されないで境界強調を行うことができる。
【００１０】
望ましくは、前記変換手段は、前記差分及びその極性に応じて前記注目エコーデータの値を変換する。エコーデータの値が大きい組織から小さい組織へマスクが移動する場合とその逆の場合とでは差分の極性が反転する。よって、その極性を変換処理に利用するものである。
【００１１】
望ましくは、前記変換手段は、前記差分が正の極性を有する場合にだけ、その差分に応じて前記注目エコーデータの値を変換する。例えば、羊水中の胎児の瞼などの部分を明確化する場合、この条件で変換を行うのが望ましく、他の部分が不必要に際立ってしまう問題を防止できる。
【００１２】
望ましくは、前記変換手段は、前記差分の絶対値に応じて前記注目エコーデータの値を変換する。一般の境界強調処理においては当該条件で変換を行うのが望ましい。差分をそのまま利用するかその絶対値を利用するか、ユーザー選択できるようにしてもよく、又は計測条件（例えば診断部位や科目）等に応じて自動的に条件変更がなされるようにしてもよい。
【００１３】
望ましくは、前記変換手段は、互いに異なる複数の変換特性の中から、前記差分に応じていずれかの変換特性を選択する選択部と、前記選択された変換特性に従って変換を実行する変換部と、を有する。ここで望ましくは、前記複数の変換特性の中には対数特性が含まれる。
【００１４】
望ましくは、前記エコーデータ列は超音波ビームに沿った複数のエコーデータにより構成され、前記マスクは１次元マスクである。超音波ビームに沿ってマスクをスキャンさせれば、迅速なフィルタリングが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１には、本発明の原理が示されている。（Ａ）には、エコーデータ列が示されている。その縦軸はエコーデータのアドレスを示しており、その横軸はエコーデータの値すなわち濃度値を示している。このエコーデータ列は、本実施形態において、超音波ビーム上に存在する時系列順の複数のエコーデータにより構成されるものである。
【００１７】
本実施形態に係る画像処理方法においては１次元マスクＭが利用され、そのマスク内の複数のエコーデータが抽出される。これは（Ｂ）に示されている。図においては１次元マスクＭによって２ｎ＋１個のエコーデータが切り出されている。ここで、そのマスクの中心は注目画素すなわち注目エコーデータであり、そのマスク中心から両方向にｎ個のエコーデータが抽出される。ちなみに、この１次元マスクＭは、（Ａ）に示したエコーデータ列に沿ってスキャンされる。例えば、超音波ビーム上に沿ってスキャンされる。
【００１８】
本実施形態において、（Ｃ）に示す重心位置の演算が実行され、マスクの重心位置が特定される。ここで、（Ｃ）に示す重心位置の演算式は物理的な物体の重心位置を演算する演算式と等価である。そして、求められた重心位置とマスクの中心位置との差分δが演算される。この差分δを利用して注目エコーデータの値が変換されることになる。
【００１９】
図２には、超音波画像上において領域Ｉと領域ＩＩとが境界によって隔てられている状態が示されている。このようなモデルにおいて、１次元マスクＭが図示のようにスキャンされると、その結果、図３に示すような結果が得られる。すなわち、図３において、領域Ｉの濃度値が領域ＩＩの濃度値よりも小さい場合には、差分δの値が正になり、マスク中心位置が境界の上にある時に差分δの値がピークに達する。その一方、領域Ｉの濃度値が領域ＩＩの濃度値よりも大きい場合には、上述と逆の結果となり、すなわち差分δは負の値をとり、境界上において差分δの負の値が極大となる。
【００２０】
差分δがこのような性質を有するため、例えば羊水中の胎児の瞼表面を強調するような場合、正の差分δのみを利用して境界強調を行うことなどが可能となる。もちろん、差分δの絶対値を利用すれば、組織間における各境界を強調できるという利点がある。
【００２１】
本実施形態において、注目エコーデータの値（入力濃度値）を変換する場合には、例えば図４に示すような特性が利用される。図４に示すグラフにおいて、横軸は入力濃度値であり、縦軸は出力濃度値である。そのグラフには複数の変換特性１００〜１０６が含まれ、＋δの値の大きさに応じて変換特性が選択使用されている。ここで、変換特性１００は線形特性であり、変換特性１０２〜１０６は対数特性を有している。変換特性１０２〜１０６が選択されると、重心位置の中心位置からのシフト量が大きければ大きいほど、すなわち境界線上における濃度値の傾斜が急峻であればあるほど、境界が強調されることになる。ちなみに、対数特性を利用すると、入力濃度値が小さいほど大きく倍増された出力濃度値に変換され、その結果、入力濃度値が小さい領域で濃度差が小さい境界線が強調されることになる。ちなみに、上述したように１次元マスク内における重心位置を特徴量として利用しているため、ノイズの影響を受け難いという利点がある。
【００２２】
次に、以上の原理が適用された超音波診断装置の構成について説明する。図５には、本実施形態に係る超音波診断装置の全体構成がブロック図として示されている。
【００２３】
探触子１０は生体表面上に当接して用いられあるいは体腔内に挿入して用いられるものである。この探触子１０によって超音波ビームが二次元的あるいは三次元的に走査され、その結果二次元データ取込領域あるいは三次元データ取込領域が形成される。
【００２４】
送受信部１２は探触子１０に対して送信信号を供給し、また、探触子１０からの受信信号に対して整相加算などの処理を行う回路である。
【００２５】
画像処理部１４は、得られた受信信号すなわちエコーデータに従って所望の超音波画像を形成する回路であり、この画像処理部１４によって例えば二次元断層画像や立体的な表現を持った三次元画像などが構成される。この場合、上述の特開平１０−３３５３８号公報に記載されたボリュームレンダリング法を基礎とする画像処理法を適用してもよい。ただし、上述の原理は、そのような三次元処理には限られず、Ｂモード画像やＭモード画像を形成する場合においても上述した効果を得ることができる。
【００２６】
画像処理部１４はフィルタ部１６を有している。このフィルタ部１６は上述した原理を実行する回路であり、フィルタ部１６によってフィルタリングがなされた超音波画像はそのまま表示部１８に出力され、あるいはフィルタ部１６によって前処理がなされた超音波画像は、その後、他の画像処理を経て表示部１８に出力される。
【００２７】
図６には、図５に示したフィルタ部１６の具体的な構成例が示されている。重心位置演算部２０には、マスク内の２ｎ＋１個のエコーデータが入力される。すなわち、１次元マスクによって切り出されたエコーデータ列が重心位置演算部２０に送られる。重心位置演算部２０は図１（Ｃ）に示した重心位置演算を実行し、その結果である重心位置Ｇを出力する。
【００２８】
差分器２２には、注目エコーデータのアドレスであるマスクの中心アドレスＣが入力されており、重心位置Ｇから中心位置Ｃを減算することによって位置の差分δを演算している。その差分δは画像濃度値変換部２４に出力される。また、必要に応じて絶対値演算器２３に出力され、差分δの絶対値が画像濃度変換部２４に出力される。
【００２９】
ここで、例えば図２に示したように、１次元マスクＭの移動方向に沿って見た場合において、エコーデータの小さい領域からエコーデータの大きい領域へマスクスキャンが行われる条件で境界を強調する場合には、画像濃度値変換部２４は正の値をもった差分δのみを利用している。また、全ての境界についての強調処理を行う場合には、画像濃度値変換部２４は絶対値演算器２３から出力された差分の絶対値を利用している。いずれの値を利用するかは例えば診断科目や診断部位などの診断条件に応じて人為的にあるいは自動的に選択させる。
【００３０】
図７には、図６に示した画像濃度値変換部２４の具体的な構成例が示されている。差分δはＬＵＴ選択部２６に入力され、このＬＵＴ選択部２６によってテーブル群３０の中からいずれかのルックアップテール（ＬＵＴ）が選択される。ここで、ＬＵＴ１〜ＬＵＴ４はそれぞれ図４に示した変換特性１００〜１０６に相当するものである。その結果、差分δの大きさに応じてまずルックアップテーブルが選択され、その上で注目エコーデータの値が変換される。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ノイズを強調することなく境界を強調することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る画像処理方法の原理を説明するための図である。
【図２】  １次元マスクのスキャンを表す図である。
【図３】  図２に示すモデル上において１次元マスクをスキャンした場合における差分の変化を表す図である。
【図４】  濃度値変換の特性を示す図である。
【図５】  本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。
【図６】  フィルタ部の具体的な構成例を示す図である。
【図７】  画像濃度値変換部の具体的な構成例を示す図である。
【符号の説明】
１０  探触子、１２  送受信部、１４  画像処理部、１６  フィルタ部、１８表示部、２０  重心位置演算部、２２  差分器、２３  絶対値演算器、２４  画像濃度値変換部、２６  ＬＵＴ選択部、３０  テーブル群。
【図１】
0004253070.tif 000002
【図２】
0004253070.tif 000003
【図３】
0004253070.tif 000004
【図４】
0004253070.tif 000005
【図５】
0004253070.tif 000006
【図６】
0004253070.tif 000007
【図７】
0004253070.tif 000008