超聲波診斷裝置、超聲波圖像處理裝置、超聲波圖像處理方法

2023-07-22 01:19:16 2

專利名稱：超聲波診斷裝置、超聲波圖像處理裝置、超聲波圖像處理方法
技術領域：
本發明涉及向被檢體內發送超聲波，根據來自被檢體內的反射 波，得到被檢體內的診斷信息的超聲波診斷裝置、超聲波圖像處理裝 置、超聲波圖像處理方法，特別涉及包含在圖像數據中的小斑紋
(speckle)除去。
背景技術：
在超聲波診斷中，通過從體表貼附超聲波探頭的簡單操作而實時 顯示地得到心臟的脈動和胎兒的活動的情況，並且安全性高，因此能 夠重複進行檢查。另外，系統的規模與X射線、CT、 MRI等其他診 斷設備相比小，還能夠容易地進行向床側移動的檢查，可以說是簡便 的診斷方法。在該超聲波診斷中使用的超聲波診斷裝置根據其具備的 功能的種類而分別不同，但開發出了可以單手操作那樣的小型類型， 在超聲波診斷中不會如X射線等那樣受到輻射的影響，還可以在產科 和家庭醫療等中使用。另外，近年來的超聲波診斷裝置通過使用2維 地排列了超聲波振子的2維陣列超聲波探頭等，還能夠空間地掃描被 檢體內部，收集3維的生命體信息(體數據volume data)。
但是，來自多個接近的被檢體組織的接收信號由於各自的相位信 息而幹擾，生成其觀察方法與只合成振幅信息的情況不同的圖像模式， 即小斑紋。該小斑紋偶爾會妨礙正確地觀測被檢體組織的邊界的位置、 形狀，所以提出了用於除去它的各種處理方法。
其中之一有以下的方法通過小波變換/逆變換等對對象圖像進
行多重解析度分解，對在各水平下分解了的圖像的高頻成分進行閣值、 加權等的處理。在該方法中，有以下這樣的問題點雖然除去了小斑紋，但所得到的圖像有人工的感覺。
因此，例如如特開2006- 116307號所示那樣，提出了以下的方 法檢測出在各水平下分解的圖像的邊沿(edge)，對每個像素計算 出邊沿的方向，對邊沿的切線方向進行平滑化，對法線方向進行尖銳 化的濾波。但是，在該情況下，由於平滑化和尖銳化是固定濾波，所 以性能有限。
另一方面，如"K.Z. Abd-Elmoniem， A.M. Youssef， and Y.M. Kadah， "Real-Time Speckle Reduction and Coherence Enhancement in Ultrasound Imaging via Nonlinear Anisotropic Diffusion", IEEE transactions on biomedical engineering, vol.49, NO.9, Sep.2002"所示
Diffusion Filter)而除去小斑紋的方法。但是，非線性各向異性擴散 濾波由於需要進行求解偏微分方程式進行計算的操作，所以有計算處 理花費時間的問題。另外，在非線性各向異性擴散濾波器單體中，雖 然具有降低某種程度的小斑紋的效果，但有並不充分的問題。
上述2個方法的前提都是處理的對象是2維超聲波圖像，在將 圖像的座標系從發送接收系統變換為顯示系統的掃描變換處理後，並 且在顯示之前進行處理。在該情況下，例如在只對將彩色都卜勒圖像 重疊在B模式圖像上進行顯示的圖像的B模式圖像進行處理那樣的情 況下，會產生困難。另外，最近的顯示系統已經高解析度化。因此， 在掃描變換處理後，為了高解析度而必須對多個像素進行處理，對處 理的高速化是不利的。進而，上述現有技術對於超聲波圖像數據是體 數據的情況，也沒有具體的提案。

發明內容
本發明就是鑑於上述情況而提出的，其目的在於提供一種能夠 更有效並且高速地除去2維或3維超聲波圖像數據的小斑紋的超聲波 診斷裝置、超聲波圖像處理裝置、超聲波圖像處理方法。
本發明的一個方面在於提供一種超聲波診斷裝置，具備對被檢
7體的規定的區域執行B模式下的超聲波發送接收，產生超聲波圖像數 據的數據產生單元；階層地對上述超聲波圖像數據進行多重解析度分 解，得到第1~第n水平(其中n是2以上的自然數)的低頻分解圖 像數據和第1~第n水平的高頻分解圖像數據的分解單元；對來自下 一階層的輸出數據或最下位的階層中的上述低頻分解圖像數據實施非 線性各向異性擴散濾波，並且根據上述來自下一階層的輸出數據或最
下位的階層中的上述低頻分解圖像數據，對每個上述階層生成信號的 邊沿信息的濾波單元；根據上述各階層的上述邊沿信息，對每個上述 階層控制上述高頻分解圖像數據的信號水平的高頻水平控制單元；通 過階層地對在上述各階層中得到的、上述濾波單元的輸出數據和上述 高頻水平控制單元的輸出數據進行多重解析度合成，取得超聲波圖像 數據的合成單元。
本發明的另一個方面在於提供一種超聲波圖像處理裝置，具備 階層地對通過對被檢體的規定的區域執行B模式下的超聲波發送接收 而取得的超聲波圖像數據進行多重解析度分解，得到第1~第n水平 (其中n是2以上的自然數)的低頻分解圖像數據和第1~第n7JC平 的高頻分解圖像數據的分解單元；對來自下一階層的輸出數據或最下 位的階層中的上述低頻分解圖像數據實施非線性各向異性擴散濾波， 並且根據上述來自下一階層的輸出數據或最下位的階層中的上述低頻 分解圖像數據，對每個上述階層生成信號的邊沿信息的濾波單元；根 據上述各階層的上述邊沿信息，對每個上述階層控制上述高頻分解圖 像數據的信號水平的高頻水平控制單元；通過階層地對在上述各階層 中得到的、上述濾波單元的輸出數據和上述高頻水平控制單元的輸出 數據進行多重解析度合成，取得超聲波圖像數據的合成單元。
本發明的另一個方面在於提供一種超聲波圖像處理方法，包括 階層地對通過對被檢體的規定的區域執行B模式下的超聲波發送接收 而取得的超聲波圖像數據進行多重解析度分解，基於上述多重解析度 分解，得到第1~笫n水平的低頻分解圖像數據和第1~第n水平(n 是2以上的自然數)的高頻分解圖像數據，對來自下一階層的輸出數
8據或最下位的階層中的上述低頻分解圖像數據實施非線性各向異性擴 散濾波處理，根據上述來自下一階層的輸出數據或最下位的階層中的 上述低頻分解圖像數據，對每個上述階層生成信號的邊沿信息，根據 上述各階層的上述邊沿信息，對每個上述階層控制上述高頻分解圖像 數據的信號水平，通過階層地對在上述各階層中得到的、上述濾波單 元的輸出數據和上述高頻水平控制單元的輸出數據進行多重解析度合 成，取得超聲波圖像數據。


圖l表示本實施例的超聲波診斷裝置1的模塊結構圖。
圖2是表示在小斑紋除去處理單元26中執行的小斑紋除去處理 的流程的圖。
圖3是表示非線性各向異性擴散濾波器263c (或261c、 262c )
的濾波處理的步驟的流程圖。
圖4是表示實施例2的超聲波診斷裝置1的結構的圖。
圖5A、 5B是用於說明實施例2的小斑紋除去功能的圖。
圖6是表示本實施例的超聲波診斷裝置1的結構的圖。
圖7是表示將多個3維圖像(體渲染圖像14a、第一多斷面變換
顯示圖像14b、第二多斷面變換顯示圖像14c)同時顯示在監視器14
上的形式的一個例子的圖。
具體實施例方式
以下，依照附圖，說明本發明的實施例1~實施例3。另外，在 以下的說明中，對具有大致相同的功能和結構的結構要素附加同一符 號，只在必要的情況下進行重複說明。 (實施例1)
以下，依照附圖，說明本發明的實施例。另外，在以下的說明中， 對具有大致相同的功能和結構的結構要素附加同 一符號，只在必要的 情況下進行重複說明。圖l表示了本實施例的超聲波診斷裝置1的模塊結構圖。如該圖
所示那樣，本超聲波診斷裝置1具備超聲波探頭12、輸入裝置13、監 視器14、超聲波發送單元21、超聲波接收單元22、 B模式處理單元 23、都卜勒處理單元24、掃描變換器25、小斑紋除去處理單元26、 控制處理器(CPU) 28、內部存儲部件29、接口部件30。以下，說明 各個結構要素的功能。
超聲波探頭12具備根據來自超聲波發送接收單元21的驅動信 號而產生超聲波，將來自被檢體的反射波變換為電信號的多個壓電振 子；設置在該壓電振子上的匹配層；防止超聲波從該壓電振子向後方 傳播的超聲波的襯背(backing)材料等。如果從該超聲波探頭12向 被檢體P發送了超聲波，則該發送超聲波在體內組織的音響阻抗的不 連續面上接連反射，而作為回波信號被超聲波探頭12接收。該回波信 號的振幅依存於所反射的不連續面上的音響阻抗的差。另外，發送了 的超聲波脈沖在移動的血流和心臟壁等的表面反射的情況下的回波由 於都卜勒效應而依存於移動體的超聲波發送方向的速度成分，產生頻 率偏移。
輸入裝置13與裝置主體11連接，具有用於將來自操作者的各種 指示、條件、關注區域(ROI)的設定指示、各種畫質條件設定指示 等取入到裝置本體11的各種開關、按鍵、跟蹤球13s、滑鼠13c、鍵 盤13d等。例如，如果操作者操作了輸入裝置13的結束按鍵、FREEZE 按鍵，則結束超聲波的發送接收，該超聲波診斷裝置成為暫時停止狀 態。
監視器14根據來自掃描變換器25的視頻信號，作為圖像而顯示 生命體內的形態學信息、血流信息。
超聲波發送單元21具有未圖示的觸發產生電路、延遲電路以及 脈衝產生電路等。在脈衝產生電路中，在規定的速率頻率frHz(周期 1/fr秒)下，循環產生用於形成發送超聲波的速率脈衝。另外，在延 遲電路中，對各速率脈沖賦予為了對每個信道使超聲波聚波為波束 (beam)狀並且決定發送方向性所需要的延遲時間。觸發產生電路在
10基於該速率脈衝的定時下，向探頭12施加驅動脈衝。
另外，超聲波發送單元21為了依照控制處理器28的指示執行規 定的掃描時序，而具有能夠瞬時地變更發送頻率、發送驅動電壓等的 功能。特別對於發送驅動電壓的變更，通過能夠瞬間地切換其值的線 性放大器型的發信電路、或電氣地切換多個電源單元的機構來實現。
超聲波接收單元22具有未圖示的放大器電路、A/D變換器、加 法器等。在放大器電路中，針對每個信道對經由探頭12取得的回波信 號進行放大。在A/D變換器中，對放大後的回波信號賦予決定接收方 向性所需要的延遲時間，然後在加法器中進行加法處理。通過該加法 處理，來自與回波信號的接收方向性對應的方向的反射成分被增強， 根據接收方向性和發送方向性而形成超聲波發送接收的統一波束。
B模式處理單元23從發送接收單元21接收回波信號，實施對數 放大、包絡線檢波處理等，生成用亮度的明亮來表現信號強度的數據。 該數據被發送到掃描變換器25，作為用亮度表示反射波的強度的B模 式圖像而顯示在監視器14上。
都卜勒處理單元24根據從發送接收單元21接收到的回波信號對 速度信息進行頻率分析，抽出基於都卜勒效應的血流、組織、造影劑 回波成分，針對多點求出平均速度、分散、能量等血流信息。所得到 的血流信息被發送到掃描變換器25，作為平均速度圖像、分散圖像、 能量圖像、它們的組合圖像而彩色地顯示在監視器14上。
掃描變換器25針對超聲波掃描的掃描信號列，將從B模式處理 單元23、都卜勒處理單元24、小斑紋除去處理單元26接收到的數據 與各種參數的文字信息、刻度等合成，變換為以視頻等為代表的一般 視頻格式的掃描線信號列，生成作為顯示圖像的超聲波診斷圖像。掃 描變換器25安裝有存儲圖像數據的存儲器，例如在診斷後操作者能夠 調用在檢查中記錄的圖像。另外，輸入該掃描變換器25之前的數據例
如是空間的每個位置的振幅值或亮度值的集合，被稱為"原始數據"。
小斑紋除去處理單元26基於來自控制處理器28的控制，使用掃 描變換前的原始數據，執行後述的小斑紋除去功能的處理。控制處理器28具有作為信息處理裝置(計算機)的功能，是控 制本超聲波診斷裝置本體的控制單元。控制處理器28從內部存儲部件 29中讀出用於執行圖像生成、顯示等的控制程序，並展開到自身具有 的存儲器上，執行與各種處理有關的計算、控制等。
內部存儲部件29保存有用於執行後述的掃描時序、圖像生成、 顯示處理的控制程序、診斷信息(患者ID、醫生的意見等)、診斷協 議、發送接收條件、用於實現小斑紋除去功能的程序、身體標記(body mark)生成程序以及其他數據群。另外，根據需要，也在圖像存儲器 26中的圖像保存等時使用。內部存儲部件29的數據也可以經由接口 電路30轉送到外部外圍裝置。
接口部件30是與輸入裝置13、網絡、新的外部存儲裝置(未圖 示)有關的接口。由該裝置得到的超聲波圖像等的數據和分析結果等 可以通過接口部件30經由網絡轉送到其他裝置。 (小斑紋除去功能)
接著，說明本超聲波診斷裝置1所具有的小斑紋除去功能。該功 能階層地對掃描變換處理前的圖像數據(原始數據)進行多重解析度 分解，取得從第l水平到第n水平(其中n是2以上的自然數)的低 頻分解圖像數據和從第1水平到第n水平的高頻分解圖像數據，對來
自下一階層的輸出數據或最下位的階層中的上述低頻分解圖像數據實 施非線性各向異性擴散濾波，並且根據來自下一階層的輸出數據或最
下位的階層中的低頻分解圖像數據，實施對每個階層生成信號的邊沿 信息的濾波。另外，根據各階層的邊沿信息，對上述每個階層控制高 頻分解圖像數據的信號水平，並且階層地對在各階層中得到的非線性 各向異性擴散濾波的輸出數據和高頻水平控制的輸出數據進行多重分 辨率合成，由此，通過多重解析度分解和非線性各向異性擴散濾波處 理的相乘效果，進行小斑紋除去。另外，在本實施例中，為了具體地 進行說明，以多重解析度分解的水平數n為3的情況為例子。但是， 並不限於該例子，例如只要是2以上的自然數，則也可以是任意的值。 圖2是表示在小斑紋除去處理單元26中執行的小斑紋除去功能的處理(小斑紋除去處理)的流程的圖。如該圖所示那樣，首先，水
平1的小波變換部件261a對從B模式處理單元23輸入的圖像數據(原 始數據)進行多重解析度分解。另外，假設此處的"小波變換"表示離 散小波變換。另外，小波變換是用於多重解析度分解的示例，本發明 的技術思想並不只限於該方法。例如，也可以通過拉普拉斯金字塔法 等其他方法來實現多重解析度分解。多重解析度分解的結果、分解後 的圖像數據與分解前相比，被分解為縱橫的長度為 一半的低頻圖像 (LL)、水平方向高頻圖像(LH)、垂直方向高頻圖像(HL)、對 角線方向高頻圖像(HH)。在分解後的圖像數據中，低頻圖像(LL) 被輸出到水平2的小波變換部件262a,水平方向高頻圖像(LH)、 垂直方向高頻圖像(HL)、對角線高頻圖像(HH)被輸出到高頻水 平控制部件261b。
另外，水平2的小波變換部件262a對從水平1的小波變換部件 261a輸入的低頻圖像(LL )進行多重解析度分解，取得低頻圖像(LL )、 水平方向高頻圖像(LH)、垂直方向高頻圖像(HL)、對角線方向 高頻圖像(HH)，將低頻圖像(LL)輸出到水平2的小波變換部件 263a，將水平方向高頻圖像(LH)、垂直方向高頻圖像(HL)、對 角線方向高圖像(HH)輸出到高頻水平控制部件262b。
進而，水平2的小波變換部件263a對從水平2的小波變換部件 262a輸入的低頻圖像(LL )進行多重解析度分解，取得低頻圖像(LL)、 水平方向高頻圖像(LH)、垂直方向高頻圖像(HL)、對角線方向 高頻圖像(HH),將低頻圖像(LL)輸出到該水平3的非線性各向 異性擴散濾波器263c，將水平方向高頻圖像(LH)、垂直方向高頻 圖像(HL)、對角線方向高頻圖像(HH)輸出到高頻水平控制部件 263b。
接著，水平3的非線性各向異性擴散濾波器263c對低頻圖像 (LL)進行濾波，將該濾波後的低頻圖像(LL)輸出到小波逆變換 部件263d。另外，水平3的非線性各向異性擴散濾波器263c還生成 基於低頻圖像(LL)的邊沿信息，並輸出到小波逆變換部件263d。在此，說明非線性各向異性擴散濾波器。用以下的偏微分方程式 (1)表示非線性各向異性擴散濾波器。 公式(1 )
"=div[DV/]
I是所處理的圖像的像素水平，VI是其斜率向量(gradient vector) , t是處理相關的時刻。D是擴散張量(Diffusion Tensor)， 可以如下式(2)那樣表示。
公式(2 )
formula see original document page 14
R是旋轉矩陣，擴散張量D表示針對各像素的斜率向量分別對特 定的方向和其垂直方向施加係數、、、的計算操作。該方向是檢出的 圖像的邊沿的方向，係數依存於邊沿的大小。
為了檢測出邊沿的大小和方向， 一般求出該圖像的構造張量，計 算出其固有值和固有向量。固有值與邊沿的大小相關聯，固有向量表 示邊沿的方向。如下式(3)那樣定義構造張量。
公式(3 )formula see original document page 14
在此，Ix、 Iy是所處理的圖像I的x (水平)方向、y (垂直)方 向的空間微分，Gp表示2維高斯函數，算子(*)表示巻積。邊沿的 大小和方向的計算也可以不一定嚴格地依照上述方法，作為處理的第 一階段，也可以代替Ix、 Iy的計算，而適用sobel filter、多重解析度 分解的高頻成分。
係數^、 X2的計算方法根據各診斷領域的超聲波圖 <象的特性而不 同，但如果準備一般的公式就能夠根據若干個參數進行調整，則是方 便的。
另外，根據偏微分方程式的數值分析解法，來進行濾波自身的計 算。即，在時刻t,根據某點處的像素和其周圍的例如9點處的各像素水平和擴散張量的各要素值，求出時刻t + At的該點的新像素水平， 接著，將t + At作為新的t，從一次到多次地循環進行同樣的計算。
圖3是表示非線性各向異性擴散濾波器263c (或261c、 262c) 的濾波處理的步驟的流程圖。如該圖所示那樣，非線性各向異性擴散 濾波器263c在x、 y方向上對輸入的低頻圖像(LL)進行微分(步驟 Sl)，計算構造張量sn、 s12、 S22(步驟S2)。另外，在步驟S2的計 算中，也包含高斯濾波的計算。
接著，非線性各向異性擴散濾波器263c根據構造張量的各要素， 計算邊沿的大小(步驟S3)。在後級的偏微分方程式計算和高頻水平 控制部件263b (262b、 261b)的處理中利用該計算結果。
接著，非線性各向異性擴散濾波器263c根據構造張量的各要素，
各係數(;驟s/)。另外，i該步驟^，也包:構造張量的計算，另
外，為了處理的高效化，在計算中也可以使用邊沿的大小。
接著，在非線性各向異性擴散濾波器263c中，l次和多次循環地 執行偏微分方程式的數值分析計算(步驟S5)。通過該計算得到的結 果蜂皮輸出到小波逆變換部件263d (或261d、 262d )。
接著，如圖2所示那樣，水平3的高頻水平控制部件263b輸入 水平方向高頻圖像(LH)、垂直方向高頻圖像(HL)、對角線方向 高頻圖像(HH)、以及與這3個成分有關的邊沿信息，依照它控制高 頻水平。另外，在本實施例中，假設邊沿信息是基於上述構造張量的 固有值的被標準化了的邊沿的大小，是取它與各高頻圖像的每個像素 的積，進而對該結果施加各高頻圖像的控制係數的值。作為其他例子， 還有對邊沿的大小設置闊值，將閾值以上看作是邊沿，對邊沿以外的 區域施加各高頻圖像的控制係數的方法。將這樣處理後的3張高頻圖 像輸入到小波逆變換部件263d。
小波逆變換部件263d根據來自非線性各向異性擴散濾波器263c 的低頻圖像(LL)、來自高頻水平控制部件263b的水平方向高頻圖 像(LH)、垂直方向高頻圖像(HL)、對角線方向高頻圖像(HH)，形成1張合成圖像。合成圖像的縱橫長度為輸入圖像的2倍。
從水平3的小波逆變換部件263d輸出的合成圖像被輸入到水平 2的非線性各向異性擴散濾波器262c，在進行了與水平3 —樣的濾波 處理後，發送到小波逆變換部件262d的低頻圖像輸入。另一方面，從 小波變換部件262a輸出的水平方向高頻圖像(LH)、垂直方向高頻 圖像(HL)、對角線方向高頻圖像(HH)在高頻水平控制部件262b 中進行與水平3 —樣的高頻水平控制，發送到小波逆變換部件262d 的高頻圖像輸入。小波逆變換部件262d與水平3 —樣，根據1張低頻 圖像和3張高頻圖像，形成l張合成圖像數據。
另外，從水平2的小波逆變換部件262d輸出的合成圖像被輸入 到水平1的非線性各向異性擴散濾波器261，在進行了與水平2、 3 — 樣的濾波處理後，被發送到小波逆變換部件261d的低頻圖像輸入。另 一方面，從小波變換部件261a輸出的水平方向高頻圖像(LH)、垂 直方向高頻圖像(HL)、對角線方向高頻圖像(HH)在高頻水平控 制部件261b中進行與水平2、 3—樣的高頻水平控制，發送到小波逆 變換部件261d的高頻圖像輸入。小波逆變換部件261d與水平2、 3 一樣，根據1張低頻圖像和3張高頻圖像，形成l張合成圖像數據。
通過上述的處理形成的合成圖像數據被從小斑紋除去處理單元 26輸出到掃描變換器25。掃描變換器25將合成圖像數據與各種參數 的文字信息、刻度等進行合成，變換為以視頻等為代表的一般視頻格 式的掃描線信號列，生成作為顯示圖像的超聲波診斷圖像。在監視器 14中，以規定的形式顯示所生成的超聲波圖像。 (效果)
根據以上所述的結構，能夠得到以下的效果。
根據本超聲波診斷裝置，階層地對掃描變換處理前的圖像數據 (原始數據)進行多重解析度分解，取得從第l水平到第ii水平(其 中n是2以上的自然數)的低頻分解圖像數據和從第1水平到第n水 平的高頻分解圖像數據，對來自下一階層的輸出數據或最下位的階層 中的上述低頻分解圖像數據實施非線性各向異性擴散濾波，並且根據來自下一階層的輸出數據或最下位的階層中的低頻分解圖像數據，實 施對每個階層生成信號的邊沿信息的濾波。另外，根據各階層的邊沿 信息，對上述每個階層控制高頻分解圖像數據的信號水平，並且階層 地對在各階層中得到的非線性各向異性擴散濾波器的輸出數據和高頻 水平控制的輸出數據進行多重解析度合成，由此，通過多重解析度分 解和非線性各向異性擴散濾波處理的相乘效果，進行小斑紋除去。因 此，與只適用各個濾波器的情況相比，能夠實現小斑紋細小並且組織 的邊界面更清晰的小斑紋除去處理。其結果是能夠提供高畫質的診斷 圖像，能夠有助於圖像診斷的質的提高。
另外，根據本超聲波診斷裝置，在通過圖像的多重解析度分解而 縮小圖像後，適用非線性各向異性擴散濾波。因此，與對原圖像直接 施加非線性各向異性擴散濾波的情況相比，能夠減少處理面積(作為 處理對象的數據量)。其結果是能夠實現計算時間更高速的非線性各 向異性擴散濾波的處理。
另外，根據本超聲波診斷裝置，小斑紋除去處理只對B模式圖像 進行處理，因此即使彩色都卜勒圖像重疊在B模式圖像上，該處理對 彩色都卜勒圖像也沒有影響。因此，對圖像處理和圖像顯示的自由度 沒有限制，另外，即使顯示系統的解析度變高，也對處理速度沒有影 響，能夠實現高質量的小斑紋除去。 (實施例2 )
在實施例1中，表示了對2維圖像數據(原始數據)執行小斑紋 除去處理的例子。與此相對，說明本實施例的超聲波診斷裝置1對3 維體數據(原始數據)執行小斑紋除去處理的情況。
圖4是表示本實施例的超聲波診斷裝置1的結構的圖。在與圖l 相比較的情況下，在以下幾點上是不同的還具備體數據生成部件31; 小斑紋除去處理單元26對來自體數據生成部件31的體數據進行小斑 紋除去處理。
體數據生成部件31使用從B模式處理單元23接收到的B模式 圖像數據，生成B模式體數據。另外，體數據生成部件31使用從多
17普勒處理單元24接收到的都卜勒模式數據，生成都卜勒;f莫式圖像體數 據。
三維圖像處理部件32針對從體數據生成部件31接收的體數據、 或從小斑紋除去處理單元26接收的進行了小斑紋除去處理後的B模 式體數據，進行體渲染、多斷面變才灸顯示(MPR: multi planar reconstruction )、 最大值投影顯示 (MIP : maximum intensity projection )等規定的圖像處理。
圖5A、圖5B是用於說明本實施例的小斑紋除去功能的圖。如該 圖5A、 5B所示那樣，在體數據的斷面中，將與使用超聲波探頭12執 行的超聲波掃描的對象區域(超聲波掃描區域)的中心軸交叉並且相 互垂直相交的2個面定義為A面和B面，將與中心軸和A面、B面垂 直的面定義為C面。
從體數據生成部件31接收的B模式體數據可以設為與A面平行
的m個平面A。、 &.......Am"的集合(即與A面平行的二維圖像數
據的集合)。小斑紋除去處理單元26針對與A面平行的全部二維圖 像數據，實施在實施例1中所述的小斑紋除去處理，由此執行對該B 模式體數據的小斑紋除去處理。
三維圖像處理部件32從小斑紋除去處理單元26接收進行了小斑 紋除去處理後B模式體數據進而從體數據生成部件31接收都卜勒體 數據，根據它們執行體渲染等圖像處理。通過該圖像處理所生成的三 維圖像數據在掃描變換器25中被變換為一般的視頻格式的掃描線信 號列，並在監視器14中以規定的形式顯示。
在本實施例的超聲波診斷裝置中，通過對構成B模式體數據的二 維圖像數據的全部實施小斑紋除去處理，能夠對該B模式體數據全體 執行小斑紋除去處理。其結果是不只是A面，還能夠對B面、C面取 得進行了小斑紋除去後的超聲波圖像。特別地在要求平滑的C面中， 小斑紋細小並且組織的邊界面更清晰，能夠在三維空間全體中實現高 效的小斑紋除去。 (實施例3)如上所述，實施例2表示了在3維圖像處理前對3維的體數據適 用本發明的例子，但此後，作為實施例3表示針對3維圖像處理後的 3維顯示適用本發明的例子。
在實施例2中，表示了對3維圖像處理前的B模式體數據執行小 斑紋除去處理的例子。與此相對，說明本實施例的超聲波診斷裝置1 對3維圖像處理後的圖像數據執行小斑紋除去處理的情況。
圖6是表示本實施例的超聲波診斷裝置1的結構的圖。在與圖4 相比較的情況下，在以下幾點上是不同的還具備體數據生成部件31; 小斑紋除去處理單元26對來自三維圖像處理部件32的圖^象數據進行 小斑紋除去處理。
圖7是表示在監視器14上同時顯示多個3維圖像(體渲染圖像 14a、第一多斷面變換顯示圖像14b、第二多斷面變換顯示圖像14c) 的形式的一個例子的圖。
小斑紋除去處理單元26針對從三維圖像處理部件32接收的3維 圖像數據，執行例如在實施例1中說明了的小斑紋除去處理。這時， 例如在採用圖7所示的顯示形式的情況下，可以對體渲染圖像14a、 第一多斷面變換顯示圖像14b、第二多斷面變換顯示圖像14c的至少 一個圖像施加小斑紋除去處理。另外，從三維圖像處理部件32接收的 3維圖像數據當然並不只限於上述的體渲染圖像14a、第 一多斷面變換 顯示圖像14b、第二多斷面變換顯示圖像14c的例子。例如，也可以 針對通過表面渲染(surface rendering)、最大值投影顯示等其他渲 染、重構處理所得到的3維圖像數據，執行本小斑紋除去處理。
另外，本發明並不只限於上述實施例自身，在實施階段，在不脫 離其宗旨的範圍內，可以對構成要素進行變形並具體化。作為具體的 實施例，例如如下。
(1)也可以通過將執行該處理的程序安裝在工作站等計算機中， 並將它們展開到存儲器上，來實現本實施例的各功能。這時，可以將 能夠使計算機執行該方法的程序存儲在磁碟(軟盤(註冊商標)、硬 盤等)、光碟(CD - ROM、 DVD等)、半導體存儲器等記錄介質中，
19來發布。
(2)在上述實施例2中，將進行小斑紋除去處理的斷面設為與 超聲波掃描區域的中心軸交叉的面。但是，並不只限於該例子，也可 以對3維空間的任意斷面進行小斑紋除去處理。
另外，通過在上述實施例中揭示的多個構成要素的適當的組合， 可以形成各種發明。例如，可以從實施例所示的全部構成要素中刪除 若干個結構要素。進而，也可以適當地組合不同實施例中的構成要素。
權利要求
1. 一種超聲波診斷裝置，其特徵在於包括對被檢體的規定的區域執行B模式下的超聲波發送接收，產生超聲波圖像數據的數據產生單元；階層地對上述超聲波圖像數據進行多重解析度分解，得到第1～第n水平的低頻分解圖像數據和第1～第n水平的高頻分解圖像數據的分解單元，其中，n是2以上的自然數；對來自下一階層的輸出數據或最下位的階層中的上述低頻分解圖像數據實施非線性各向異性擴散濾波，並且根據上述來自下一階層的輸出數據或最下位的階層中的上述低頻分解圖像數據，對每個上述階層生成信號的邊沿信息的濾波單元；根據上述各階層的上述邊沿信息，對每個上述階層控制上述高頻分解圖像數據的信號水平的高頻水平控制單元；通過階層地對在上述各階層中得到的、上述濾波單元的輸出數據和上述高頻水平控制單元的輸出數據進行多重解析度合成，取得超聲波圖像數據的合成單元。
2. 根據權利要求l所述的超聲波診斷裝置，其特徵在於 上述多重解析度分解是小波變換，上述多重解析度合成是小波逆變換。
3. 根據權利要求l所述的超聲波診斷裝置，其特徵在於 上述多重解析度分解和上述多重解析度合成是拉普拉斯金字塔法。
4. 根據權利要求l所述的超聲波診斷裝置，其特徵在於 上述超聲波圖像數據是掃描變換處理前的原始數據。
5. 根據權利要求l所述的超聲波診斷裝置，其特徵在於 上述超聲波圖像數據是體數據，上述分解單元分別針對構成上述體數據的多個2維超聲波圖像數 據，執行上述多重解析度分解。
6. 根據權利要求l所述的超聲波診斷裝置，其特徵在於 上述超聲波圖像數據是體數據，上述分解單元針對使用上述體數據生成的3維圖像數據，執行上 述多重解析度分解。
7. —種超聲波圖像處理裝置，其特徵在於包括 階層地對通過對被檢體的規定的區域執行B模式下的超聲波發送接收而取得的超聲波圖像數據進行多重解析度分解，得到第1水 平~第n水平的低頻分解圖像數據和第1水平~第n水平的高頻分解 圖像數據的分解單元，其中，n是2以上的自然數；對來自下一階層的輸出數據或最下位的階層中的上述低頻分解 圖像數據實施非線性各向異性擴散濾波，並且根據上述來自下一階層 的輸出數據或上述最下位的階層中的上述低頻分解圖像數據，對每個 上述階層生成信號的邊沿信息的濾波單元；根據上述各階層的上述邊沿信息，對每個上述階層控制上述高頻 分解圖像數據的信號水平的高頻水平控制單元；通過階層地對在上述各階層中得到的、上述濾波單元的輸出數據 和上述高頻水平控制單元的輸出數據進行多重解析度合成，取得超聲 波圖像數據的合成單元。
8. 根據權利要求7所述的超聲波診斷裝置，其特徵在於 上述多重解析度分解是小波變換，上述多重解析度合成是小波逆變換。
9. 根據權利要求7所述的超聲波診斷裝置，其特徵在於 上述多重解析度分解和上述多重解析度合成是拉普拉斯金字塔法。
10. 根據權利要求7所述的超聲波診斷裝置，其特徵在於 上述超聲波圖像數據是掃描變換處理前的原始數據。
11. 根據權利要求7所述的超聲波診斷裝置，其特徵在於 上述超聲波圖像數據是體數據，上述分解單元分別針對構成上述體數據的多個2維超聲波圖像數據，執行上述多重解析度分解。
12. 根據權利要求7所述的超聲波診斷裝置，其特徵在於 上述超聲波圖像數據是體數據，上述分解單元針對使用上述體數據生成的3維圖像數據，執行上 述多重解析度分解。
13. —種超聲波圖像處理方法，其特徵在於包括 階層地對通過對被檢體的規定的區域執行B模式下的超聲波發送接收而取得的超聲波圖像數據進行多重解析度分解；基於上述多重解析度分解，得到第1~第n水平的低頻分解圖像 數據和第1~第n水平的高頻分解圖像數據，其中，n是2以上的自 然數；對來自下一階層的輸出數據或最下位的階層中的上述低頻分解圖像數據實施非線性各向異性擴散濾波處理；根據上述來自下一階層的輸出數據或最下位的階層中的上述低 頻分解圖像數據，對每個上述階層生成信號的邊沿信息；根據上述各階層的上述邊沿信息，對每個上述階層控制上述高頻 分解圖像數據的信號水平；通過階層地對在上述各階層中得到的、上述濾波單元的輸出數據 和上述高頻水平控制單元的輸出數據進行多重解析度合成，取得超聲 波圖像數據。
14. 根據權利要求13所述的超聲波圖像處理方法，其特徵在於 上述多重解析度分解是小波變換，上述多重解析度合成是小波逆變換。
15. 根據權利要求13所述的超聲波圖像處理方法，其特徵在於 上述多重解析度分解和上述多重解析度合成是拉普拉斯金字塔法。
16. 根據權利要求13所述的超聲波圖像處理方法，其特徵在於 上述超聲波圖像數據是掃描變換處理前的原始數據。
17. 根據權利要求13所述的超聲波圖像處理方法，其特徵在於上述超聲波圖像數據是體數據，上述分解單元分別針對構成上述體數據的多個2維超聲波圖像數 據，執行上述多重解析度分解。
18.根據權利要求13所述的超聲波診斷裝置，其特徵在於 上述超聲波圖像數據是體數據，上述分解單元針對使用上述體數據生成的3維圖像數據，執行上 述多重解析度分解。
全文摘要
本發明的超聲波診斷裝置、超聲波圖像處理方法階層地對掃描變換處理前的圖像數據進行多重解析度分解，取得從第1水平到第n水平的低頻分解圖像數據和高頻分解圖像數據，對來自下一階層的輸出數據或最下位的階層中的上述低頻分解圖像數據實施非線性各向異性擴散濾波，並且根據來自下一階層的輸出數據或最下位的階層中的低頻分解圖像數據，實施對每個階層生成信號的邊沿信息的濾波。另外，根據各階層的邊沿信息，對上述每個階層控制高頻分解圖像數據的信號水平，並且階層地對在各階層中得到的非線性各向異性擴散濾波的輸出數據和高頻水平控制的輸出數據進行多重解析度合成。
文檔編號A61B8/14GK101467897SQ20081019069
公開日2009年7月1日 申請日期2008年12月26日 優先權日2007年12月27日
發明者佐藤武史, 大住良太 申請人:株式會社東芝;東芝醫療系統株式會社