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公開番号2025070977
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-02
出願番号2024158402
出願日2024-09-12
発明の名称超音波診断装置、画像処理装置及び画像処理方法
出願人キヤノンメディカルシステムズ株式会社,キヤノン株式会社
代理人弁理士法人虎ノ門知的財産事務所
主分類A61B 8/06 20060101AFI20250424BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】ユーザにとって利便性の高い情報を得ること。
【解決手段】実施形態に係る超音波診断装置は、ドプラ処理部と超解像処理部とを備える。ドプラ処理部は、超音波送受信により1つ以上の位置で時間方向における複数フレームで収集された反射波データのデータ列から、組織由来のクラッタ成分を低減して第一の血流情報を推定する。超解像処理部は、第一の血流情報から血流信号のスカラー値の画像である第二の血流情報を生成し、第二の血流情報の局所的最大値を検出し、局所的最大値又は局所的最大値を強調した画像を積算することによりスカラー値積算画像を生成するとともに、局所的最大値を取る位置の第一の血流情報のフレーム方向の自己相関関数を計算し、自己相関関数を積算することにより自己相関関数積算画像を生成し、スカラー値積算画像及び自己相関関数積算画像から、血流が色分けされた第三の血流情報を生成し、第三の血流情報を表示部に表示させる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
超音波送受信により１つ又は複数の位置で時間方向における複数フレームで収集された反射波データのデータ列を取得する取得部と、
前記複数フレームのデータ列から、組織由来のクラッタ成分を低減して第一の血流情報を推定するドプラ処理部と、
前記第一の血流情報から血流信号のスカラー値の画像である第二の血流情報を生成し、前記第二の血流情報の局所的最大値を検出し、前記局所的最大値又は前記局所的最大値を強調した画像を積算することによりスカラー値積算画像を生成するとともに、前記局所的最大値を取る位置の前記第一の血流情報のフレーム方向の自己相関関数を計算し、前記自己相関関数を積算することにより自己相関関数積算画像を生成し、前記スカラー値積算画像及び前記自己相関関数積算画像から、血流が色分けされた第三の血流情報を生成し、前記第三の血流情報を表示部に表示させる超解像処理部と、
を備える、超音波診断装置。
続きを表示（約 2,400 文字）【請求項２】
前記超解像処理部は、前記自己相関関数積算画像から血流の方向の情報を計算し、前記スカラー値積算画像及び前記血流の方向の情報から、前記血流の方向ごとに色分けされた前記第三の血流情報を生成する、請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記スカラー値は、前記血流信号のパワー値であり、
前記超解像処理部は、前記第二の血流情報のパワー値の前記局所的最大値を検出し、前記局所的最大値又は前記局所的最大値を強調した画像を積算することによりスカラー値積算画像としてパワー値積算画像を生成し、前記パワー値積算画像及び前記自己相関関数積算画像から血流の速度および分散を計算し、前記速度、前記分散及び前記パワー値のうちの２つあるいは３つの情報を、前記第三の血流情報として前記表示部にカラー表示させる、請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記ドプラ処理部は、前記組織由来のクラッタ成分が低減された前記第一の血流情報を、超音波走査線方向に補間して走査線数を増やす、請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
超音波送受信により１つ又は複数の位置で時間方向における複数フレームで収集された反射波データのデータ列を取得する取得部と、
前記複数フレームのデータ列から、組織由来のクラッタ成分を低減して第一の血流情報を推定するドプラ処理部と、
前記第一の血流情報から血流信号のスカラー値の画像である第二の血流情報を生成し、前記第二の血流情報の局所的最大値を検出し、前記局所的最大値又は前記局所的最大値を強調した画像を積算することによりスカラー値積算画像を生成するとともに、前記局所的最大値を取る位置の前記第一の血流情報のフレーム方向の自己相関関数を計算し、前記自己相関関数を積算することにより自己相関関数積算画像を生成し、前記スカラー値積算画像及び前記自己相関関数積算画像から、血流が色分けされた第三の血流情報を生成し、前記第三の血流情報を表示部に表示させる超解像処理部と、
を備える、画像処理装置。
【請求項６】
超音波送受信により１つ又は複数の位置で時間方向における複数フレームで収集された反射波データのデータ列を取得する処理と、
前記複数フレームのデータ列から、組織由来のクラッタ成分を低減して第一の血流情報を推定する処理と、
前記第一の血流情報から血流信号のスカラー値の画像である第二の血流情報を生成する処理と、
前記第二の血流情報の局所的最大値を検出し、前記局所的最大値又は前記局所的最大値を強調した画像を積算することによりスカラー値積算画像を生成する処理と、
前記局所的最大値を取る位置の前記第一の血流情報のフレーム方向の自己相関関数を計算し、前記自己相関関数を積算することにより自己相関関数積算画像を生成する処理と、
前記スカラー値積算画像及び前記自己相関関数積算画像から、血流が色分けされた第三の血流情報を生成する処理と、
前記第三の血流情報を表示部に表示させる処理と、
を実行する画像処理方法。
【請求項７】
超音波送受信により１つ又は複数の位置で時間方向における複数フレームで収集された反射波データのデータ列を取得する取得部と、
前記複数フレームのデータ列から、組織由来のクラッタ成分を低減して第一の血流情報を推定するドプラ処理部と、
前記第一の血流情報から血流信号のスカラー値の画像である第二の血流情報を生成し、前記第二の血流情報の局所的最大値を検出し、前記局所的最大値又は前記局所的最大値を強調した画像を積算することによりスカラー値積算画像を生成し、前記スカラー値積算画像と前記局所的最大値を取る位置における血流の方向に関する情報とから、血流が色分けされた第三の血流情報を生成し、前記第三の血流情報を表示部に表示させる超解像処理部と、
を備える、超音波診断装置。
【請求項８】
超音波送受信により１つ又は複数の位置で時間方向における複数フレームで収集された反射波データを取得する取得部と、
前記複数フレームのデータ列から、組織由来のクラッタ成分を低減して第一の血流情報を推定するドプラ処理部と、
前記第一の血流情報からフレーム方向に直交変換を行うことで第二の血流情報を算出し、前記第二の血流情報の周波数毎にスカラー値の画像を作成し、各周波数において前記スカラー値の画像の局所的最大点を検出して局所的最大点のスカラー値を強調する処理を行い、周波数情報と前記各周波数のスカラー値の局所的最大点を強調した画像から、第三の血流情報を生成し、前記第三の血流情報を表示部に表示させる超解像処理部と、
を備える、超音波診断装置。
【請求項９】
前記超解像処理部は、正の周波数の複数のスカラー値の局所的最大点を強調した画像を加算して正の周波数の血流情報を計算し、負の周波数のスカラー値の局所的最大点を強調した画像を加算して負の周波数の血流情報を計算し、前記正の周波数の血流情報及び前記負の周波数の血流情報の色付けを変えて前記表示部に表示させる、請求項８に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記超解像処理部は、前記正の周波数の血流情報を示す第１のＲＧＢ画像、及び、前記負の周波数の血流情報を示す第２のＲＧＢ画像を加算することにより得られた第３のＲＧＢ画像を前記表示部に表示させるか、又は、前記第１のＲＧＢ画像及び前記第２のＲＧＢ画像のうちいずれかを表側に優先して前記表示部に表示させる、請求項９に記載の超音波診断装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書及び図面に開示の実施形態は、超音波診断装置、画像処理装置及び画像処理方法に関する。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、生体の血流の観察や診断を行なうために広く用いられている。超音波診断装置は、ドプラ（Doppler）効果に基づくドプラ法により、超音波の反射波から血流情報の生成及び表示を行なう。超音波診断装置により生成され表示される血流情報としては、カラードプラ画像や、ドプラ波形（ドプラスペクトラム）等がある。
【０００３】
カラードプラ画像は、カラーフローマッピング（ＣＦＭ：Color Flow Mapping）法による撮像により得られる。ＣＦＭ法では、超音波の送受信が複数の走査線上で複数回行なわれる。そして、ＣＦＭ法では、同一位置のデータ列に対してＭＴＩ(Moving Target indicator)フィルタを掛けることで、静止している組織、或いは、動きの遅い組織に由来する信号（クラッタ信号）を抑制して、血流に由来する信号（血流信号）を抽出する。そして、ＣＦＭ法では、この血流信号から血流の速度、血流の分散、血流のパワー等の血流情報を推定し、推定結果（血流情報）の分布をドプラ画像として表示する。
【０００４】
Ｂ－ｍｏｄｅ画像やドプラ画像では送信超音波の波長や送受信開口幅などで決まる点広がり関数（ＰＳＦ：Point Spread Function）により、解像度が低下することが知られている。送信超音波の周波数を高くするなどの解決策はあるが、プローブの周波数帯域にも限りがあるため、取得できる画像の解像度には限界がある。
【０００５】
非特許文献１には、送信超音波波長の１／５程度の解像度を実現する血流画像の超解像技術について記載されている。通常のドプラ画像を多数取得して、それらの画像値の高い部分を抽出して積算することで、解像度を向上させた血流画像を生成している。非特許文献１では、血流のパワーをグレースケールで超解像表示することしか言及していない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
Fast Super Resolution Ultrasound Imaging using the Erythrocytes, Jorgen Arendt Jensen, Mikkel Schou, Sofie Bech Andersen, et al., Proceedings Volume 12038, Medical Imaging 2022: Ultrasonic Imaging and Tomography; 120380E (2022)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、ユーザにとって利便性の高い情報を得ることである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置付けることもできる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係る超音波診断装置は、取得部と、ドプラ処理部と、超解像処理部とを備える。取得部は、超音波送受信により１つ又は複数の位置で時間方向における複数フレームで収集された反射波データのデータ列を取得する。ドプラ処理部は、前記複数フレームのデータ列から、組織由来のクラッタ成分を低減して第一の血流情報を推定する。超解像処理部は、前記第一の血流情報から血流信号のスカラー値の画像である第二の血流情報を生成し、前記第二の血流情報の局所的最大値を検出し、前記局所的最大値又は前記局所的最大値を強調した画像を積算することによりスカラー値積算画像を生成するとともに、前記局所的最大値を取る位置の前記第一の血流情報のフレーム方向の自己相関関数を計算し、前記自己相関関数を積算することにより自己相関関数積算画像を生成し、前記スカラー値積算画像及び前記自己相関関数積算画像から、血流が色分けされた第三の血流情報を生成し、前記第三の血流情報を表示部に表示させる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
図２は、第１の実施形態に係る受信信号処理部が有する機能の一例を示すブロック図である。
図３は、第１の実施形態に係る超音波診断装置が実行する、超解像血流画像を取得するための処理フローの一例を示す図である。
図４Ａは、各種の腎臓血流の画像である。
図４Ｂは、各種の腎臓血流の画像である。
図４Ｃは、各種の腎臓血流の画像である。
図４Ｄは、各種の腎臓血流の画像である。
図５は、第２の実施形態に係る超音波診断装置が実行する、超解像血流画像を取得するための処理フローの一例を示す図である。
図６Ａは、第２の実施形態においてステップＳ４３０で生成された複数フレームの血流画像の一例を示す図である。
図６Ｂは、第２の実施形態において、３つの特徴に基づいた画像群に分割された一例を示す図である。
図６Ｃは、第２の実施形態において、ステップＳ４６０の処理によって得られる画像の一例を示す図である。
図６Ｄは、第２の実施形態に係る超解像血流画像の一例を示す図である。
図７は、従来技術による超解像血流画像を取得するための処理フローの一例を示す図である。
図８Ａは、従来技術による処理方法の一例について説明するための図である。
図８Ｂは、従来技術による処理方法の一例について説明するための図である。
図８Ｃは、従来技術による処理方法の一例について説明するための図である。
図９は、レイリー分布の一例を示す図である。
図１０Ａは、従来技術の課題の一例について説明するための図である。
図１０Ｂは、従来技術の課題の一例について説明するための図である。
図１０Ｃは、従来技術の課題の一例について説明するための図である。
図１１Ａは、各種の方法で得られた腎臓血流の画像を示す図である。
図１１Ｂは、各種の方法で得られた腎臓血流の画像を示す図である。
図１１Ｃは、各種の方法で得られた腎臓血流の画像を示す図である。
図１１Ｄは、各種の方法で得られた腎臓血流の画像を示す図である。
図１１Ｅは、各種の方法で得られた腎臓血流の画像を示す図である。
図１１Ｆは、各種の方法で得られた腎臓血流の画像を示す図である。
図１１Ｇは、各種の方法で得られた腎臓血流の画像を示す図である。
図１１Ｈは、各種の方法で得られた腎臓血流の画像を示す図である。
図１２は、図５のステップＳ４５０以降の処理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、超音波診断装置、画像処理装置及び画像処理方法の実施形態及び変形例について詳細に説明する。なお、本願に係る超音波診断装置、画像処理装置及び画像処理方法は、以下に示す実施形態及び変形例によって限定されるものではない。また、実施形態は、処理内容に矛盾が生じない範囲で他の実施形態、変形例又は従来技術との組み合わせが可能である。同様に、変形例は、処理内容に矛盾が生じない範囲で実施形態、他の変形例又は従来技術との組み合わせが可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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