專利名稱：超聲波診斷裝置以及超聲波診斷裝置控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)組織的回波信號來提取并顯示生物體臟器 中的微小的結(jié)構(gòu)物的超聲波診斷裝置、以及超聲波診斷裝置控制方 法。
背景技術(shù)：
超聲波診斷可以通過僅將超聲波探測器抵接到體表的簡單的操 作來實(shí)時(shí)顯示心臟的拍動或胎兒的動作的樣子，并且由于安全性高所
以可以進(jìn)行反復(fù)檢查。另外，可以說是系統(tǒng)的規(guī)模比X射線、CT、 MRI等其他診斷設(shè)備相比小，且還可以易于移動到床邊來進(jìn)行檢查等 的簡便的診斷手法。在該超聲波診斷中使用的超聲波診斷裝置根據(jù)其 所具備的功能的種類而分別不同，已開發(fā)出可以用單手搬運(yùn)的程度的 小型的裝置，超聲波診斷不會象X射線等那樣產(chǎn)生輻射的影響，而還 可以使用在產(chǎn)科和住宅醫(yī)療等中。
作為具有這樣的各種優(yōu)點(diǎn)的超聲波診斷之一，有乳癌的早期診 斷。在乳房組織中，公知在多數(shù)情況下作為乳癌的特征而發(fā)生微釣化 (micro calcification )。孩吏鉤化病變局部地分散在1個(gè)或多個(gè)位置。 鉤(lime)與生物體組織相比更硬，所以易于反射超聲波，所以期待 在圖像上成為高亮度。但是，在實(shí)際上從圖像中目視的情況下，即使 是幾百微米程度，也難以提取。
另外，在超聲波圖像上，有時(shí)發(fā)生起因于超聲波的隨機(jī)的干涉的 被稱為斑點(diǎn)圖案的干涉條紋。該斑點(diǎn)圖案被利用于肝硬變的診斷等 中。另一方面，與例如在上述乳癌診斷的情況下容易被遺漏的微鈣化 等微小結(jié)構(gòu)物酷似，有時(shí)成為不易分辯的圖像信息。因此，在乳癌診 斷等中存在希望去除斑點(diǎn)圖案這樣的需要，作為解決該需要的技術(shù)，
例如有空間復(fù)合、CFAR( Contrast False Alarm Rate,恒虛警)處理、 類似度濾波等。此處，空間復(fù)合是指，重疊來自不同方向的發(fā)送接收 信號來對斑點(diǎn)進(jìn)行平滑化。CFAR處理是指，從對象像素減去周圍的 亮度平均，并使用其來提取出高亮度部分。類似度濾波是指，利用其 統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，來去除斑點(diǎn)。另外，這些技術(shù)例如公開在日本特昭61-189476號公報(bào)、日本特開2001 - 238884號/>報(bào)、日本特開2003 -61964號公報(bào)、日本特開2004-321582號公報(bào)。另外，除了這些斑點(diǎn) 圖案去除的手法以外，雖然并非超聲波診斷的領(lǐng)域，但主要作為X射 線診斷圖像的應(yīng)用而報(bào)告出各種對微鈣化進(jìn)行自動識別的嘗試(例如 參照日本專利第3596792號7>凈艮)。
進(jìn)而，作為用于提取出以微鈣化為代表的微小結(jié)構(gòu)物的其他技 術(shù)，有MIP處理。其是將多個(gè)圖像幀的最大亮度作為代表值，而對 一張幀投影的處理。主要在三維圖像處理中，將體數(shù)據(jù)顯示成二維圖 像時(shí)使用。理想情況下，多個(gè)幀的信息被重疊到一張，而可以得到信 息量高的圖像。另外，還可以變更在以往的超聲波診斷裝置中搭載的 畫質(zhì)調(diào)整參數(shù)來減輕斑點(diǎn)圖案。另外，例如如果將動態(tài)范圍設(shè)得較小， 則僅顯示特定的窄范圍的信號。進(jìn)而，如果進(jìn)行將增益設(shè)定得較低等 最佳的調(diào)整，則有時(shí)可以使信號相對小的斑點(diǎn)圖案不顯示，而僅使信 號相對大的微小結(jié)構(gòu)物圖像化。
但是，在用于提取微小結(jié)構(gòu)物的以往的手法中，例如存在如下的問題。
診斷對象的乳腺中乳管等的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本來不是均質(zhì)的臟器。因 此，如果進(jìn)行以往的濾波處理，則與檢測到微鈞化的同時(shí)，還提取出 乳腺結(jié)構(gòu)(作為結(jié)構(gòu)物)，而無法充分地區(qū)別兩者。
另外，乳管等是與微鈣化相比顯著大的結(jié)構(gòu)物，所以期待即使通 過濾波處理而殘存也可以通過目視來辨別，但是根據(jù)發(fā)明者屢次研究 的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際上往往難以辨別。特別在僅殘存乳腺結(jié)構(gòu)的一部分的情 況下，濾波后的圖像將被觀察成點(diǎn)狀，所以有時(shí)成為與微鈣化類似的 圖像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種可以正確 地區(qū)別例如乳腺等連續(xù)結(jié)構(gòu)物和微鈞化部分等微小結(jié)構(gòu)物，并提取出 微小結(jié)構(gòu)物的超聲波診斷裝置以及超聲波診斷裝置控制方法。
本發(fā)明的第1方面的超聲波診斷裝置具備超聲波發(fā)送接收單 元，對被檢體發(fā)送超聲波，接收來自該超聲波的反射波，根據(jù)所接收 到的反射波來發(fā)生多個(gè)幀的回波信號；圖像數(shù)據(jù)發(fā)生單元，根據(jù)上述 多個(gè)幀的回波信號，發(fā)生由多個(gè)二維圖像構(gòu)成的三維圖像數(shù)據(jù)；圖像 生成單元，通過進(jìn)行強(qiáng)調(diào)上述三維圖像數(shù)據(jù)中包含的微小結(jié)構(gòu)物的處 理，生成第1圖像；以及顯示單元，顯示上述第1圖像。
本發(fā)明的第2方面的超聲波診斷裝置的控制方法具備如下步驟 使超聲波診斷裝置對被檢體發(fā)送超聲波，接收來自上述超聲波的反射 波，根據(jù)上述接收到的反射波來發(fā)生多個(gè)幀的回波信號，根據(jù)上所多 個(gè)幀的回波信號，發(fā)生由多個(gè)二維圖像構(gòu)成的三維圖像數(shù)據(jù)，通過進(jìn) 行強(qiáng)調(diào)上述三維圖像數(shù)據(jù)中包含的微小結(jié)構(gòu)物的處理，生成第1圖像， 顯示上述第1圖像。


圖l是示出第1實(shí)施方式的超聲波診斷裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是示出成為三維CFAR處理的對象的體數(shù)據(jù)的一個(gè)例子的圖。
圖3是示出成為三維CFAR處理的對象的體數(shù)據(jù)的一個(gè)例子的圖。
圖4是示出在三維CFAR處理中使用的內(nèi)核圖案的其他例子的圖。
圖5A是用于說明本微小結(jié)構(gòu)物提取處理的效果的圖。 圖5B是用于說明本微小結(jié)構(gòu)物提取處理的效果的圖。 圖5C是用于說明本微小結(jié)構(gòu)物提取處理的效果的圖。
圖6是示出第1實(shí)施方式的微小結(jié)構(gòu)物提取處理的流程的流程圖。
圖7A是示出在二維CFAR處理中使用的內(nèi)核圖案的例子的圖。
圖7B是示出在二維CFAR處理中使用的內(nèi)核圖案的例子的圖。
圖8是用于說明深度運(yùn)算處理(差分處理)的圖。
圖9是用于說明深度運(yùn)算處理(頻率解析處理)的圖。
圖IO是示出第2實(shí)施方式的微小結(jié)構(gòu)物提取處理的流程的流程圖。
圖11是示出第3實(shí)施方式的微小結(jié)構(gòu)物提取處理的流程的流程圖。
圖12是示出位置檢測裝置15的一個(gè)例子的圖。 圖13是用于說明微小結(jié)構(gòu)物提取處理的圖。 圖14A示出對象圖像的示意圖。 圖14B示出參照圖# 的示意圖。
圖15是示出每個(gè)像素的信號強(qiáng)度(圖像的亮度)的變化例的圖。 圖16是示出每個(gè)像素的信號強(qiáng)度(圖像的亮度)的變化例的圖。 圖17A是示出微小結(jié)構(gòu)物提取圖像的顯示方式的一個(gè)例子的圖。 圖17B是用于說明利用了差分圖像的微小結(jié)構(gòu)物提取圖像的圖。 圖17C的上段是示出通常的B模式圖像的圖，下段是示出微小 結(jié)構(gòu)物提取圖像的圖。
圖18是示出第4實(shí)施方式的微小結(jié)構(gòu)物提取處理的流程的流程圖。
圖19是示出第5實(shí)施方式的微小結(jié)構(gòu)物提取處理的流程的流程圖。
圖20是示出第6實(shí)施方式的微小結(jié)構(gòu)物提取處理的流程的流程圖。
圖21是示出第7實(shí)施方式的圖像處理裝置2的結(jié)構(gòu)的框圖。 圖22是示出微小結(jié)構(gòu)物提取處理專用設(shè)備52的一個(gè)例子的圖。 圖23是示出取得具有三維的區(qū)域的信息的斷層像組40的樣子的
圖。
圖24是說明從所取得的多個(gè)斷層像檢測出代表亮度的第2合成 方法的圖。
圖25A是用于說明代表亮度檢測的算法的概念圖。 圖25B是用于說明代表亮度檢測的算法的概念圖。 圖26是作為應(yīng)用了第8實(shí)施方式的運(yùn)算區(qū)域的ROI的說明圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的第1實(shí)施方式至第7實(shí)施方式進(jìn)行說 明。另外，在以下的說明中，對具有大致同一功能以及結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要 素，附加同一標(biāo)號，而僅在必要的情況下進(jìn)行重復(fù)說明。
(第1實(shí)施方式)
圖l是示出第1實(shí)施方式的超聲波診斷裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。如該 圖所示，本超聲波診斷裝置11具備超聲波探測器12、輸入裝置13、 監(jiān)視器14、超聲波發(fā)送單元21、超聲波接收單元22、 B模式處理單 元23、多普勒處理單元24、圖像生成單元25、圖像存儲器26、圖像 合成部27、控制處理器(CPU) 28、內(nèi)部存儲部29、接口部30。以 下，對各個(gè)結(jié)構(gòu)要素的功能進(jìn)行說明。
超聲波探測器12具有多個(gè)壓電振子，根據(jù)來自超聲波發(fā)送單 元21的驅(qū)動信號來發(fā)生超聲波，并將來自被檢體的反射波轉(zhuǎn)換成電 信號；匹配層，設(shè)置在該壓電振子中；以及襯背部件，防止超聲波從 該壓電振子傳播到后方，等等。如果從該超聲波探測器12向被檢體P 發(fā)送了超聲波，則該發(fā)送超聲波在體內(nèi)組織的聲阻抗的不連續(xù)面上依 次被反射，作為回波信號而被超聲波探測器12接收。該回波信號的 振幅依賴于進(jìn)行反射的不連續(xù)面中的聲阻抗之差。另外，所發(fā)送的超
聲波脈沖在正在移動的血流或心臟壁等的表面被反射時(shí)的回波根據(jù) 多普勒效應(yīng)而依賴于移動體的超聲波發(fā)送方向的速度分量，而受到頻
率偏移。
另外，本超聲波診斷裝置所具備的超聲波探測器12可以對被檢
體的三維區(qū)域進(jìn)行超聲波掃描。因此，超聲波探測器12具有使振子 沿著其排列方向的正交方向機(jī)械地?fù)u動而對三維區(qū)域進(jìn)行超聲波掃
描的結(jié)構(gòu)、或者使用二維地排列的二維振動元件來通過電氣控制對三 維區(qū)域進(jìn)行超聲波掃描的結(jié)構(gòu)等。在采用前者的結(jié)構(gòu)的情況下，被檢 體的三維掃描是利用上述搖動電路來進(jìn)行的，所以檢查者可以僅通過 使探測器主體接觸到被檢體來自動地取得多個(gè)二維斷層像。還可以根 據(jù)所控制的搖動速度來檢測斷面間的正確的距離。另外，在采用后者 的結(jié)構(gòu)的情況下，原理上，可以通過與以往的取得二維斷層像相同的 時(shí)間，對三維區(qū)域進(jìn)行超聲波掃描。
輸入裝置13與裝置主體11連接，具有用于向裝置主體ll取入 來自操作者的各種指示、條件、關(guān)心區(qū)域(ROI)的設(shè)定指示、各種 畫質(zhì)條件設(shè)定指示等的各種開關(guān)、按鈕、軌跡球、鼠標(biāo)、鍵盤等。例 如，如果操作者對輸入裝置13的結(jié)束按鈕或FREEZE按鈕進(jìn)行操作， 則超聲波的發(fā)送接收結(jié)束，該超聲波診斷裝置成為臨時(shí)停止?fàn)顟B(tài)。
監(jiān)視器14根據(jù)來自掃描轉(zhuǎn)換器25的視頻信號，作為圖像，顯示 生物體內(nèi)的形態(tài)學(xué)信息(B模式圖像)、血流信息(平均速度圖像、 分散圖像、功率圖像等)、這些的組合。
外部存儲裝置16是磁盤(軟(注冊商標(biāo))盤、硬盤等)、光盤 (CD-ROM、 DVD等)、半導(dǎo)體存儲器等記錄介質(zhì)、以及讀出存儲 在這些介質(zhì)中的信息的裝置。從各種記錄介質(zhì)讀出的信息經(jīng)由接口部 30被傳送到控制處理器28。
超聲波發(fā)送單元21具有未圖示的觸發(fā)發(fā)生電路、延遲電路以及 脈沖發(fā)生器電路(pulsar circuit)等。在脈沖發(fā)生器電路中，以規(guī)定 的額定頻率(rate frequency ) fr Hz (周期1/fr秒)，反復(fù)發(fā)生用于 形成發(fā)送超聲波的額定脈沖(rate pulse)。另外，在延遲電路中，對 各額定脈沖，附加針對每個(gè)通道將超聲波聚束成束狀且決定發(fā)送指向 性而所需的延遲時(shí)間。觸發(fā)發(fā)生電路在基于該額定脈沖的定時(shí)，對探 測器12施加驅(qū)動脈沖。
另外，超聲波發(fā)送單元21具有為了按照控制處理器28的指示來
執(zhí)行規(guī)定的掃描時(shí)序，而可以瞬時(shí)變更發(fā)送頻率、發(fā)送驅(qū)動電壓等的 功能。特別，對于發(fā)送驅(qū)動電壓的變更，利用可以瞬間切換其值的線 性放大器型的發(fā)送電路、或電氣地切換多個(gè)電源單元的機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。
超聲波接收單元22具有未圖示的放大器電路、A/D轉(zhuǎn)換器、加 法器等。在放大器電路中，針對每個(gè)通道放大經(jīng)由探測器12取入的 回波信號。在A/D轉(zhuǎn)換器中，對放大后的回波信號附加決定接收指向 性所需的延遲時(shí)間，之后在加法器中進(jìn)行加法處理。利用該加法，回 波信號的來自與接收指向性對應(yīng)的方向的反射分量被強(qiáng)調(diào)，利用接收 指向性和發(fā)送指向性來形成超聲波發(fā)送接收的綜合束。
B模式處理單元23從超聲波接收單元22接收回波信號，實(shí)施對 數(shù)放大、包絡(luò)線檢波處理等，而生成使用亮度的明亮度來表現(xiàn)信號強(qiáng) 度的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)被發(fā)送到掃描轉(zhuǎn)換器25，作為利用亮度來表現(xiàn)反射 波的強(qiáng)度的B模式圖像，顯示在監(jiān)視器14上。
多普勒處理單元24根據(jù)從超聲波接收單元22接收到的回波信 號，對速度信息進(jìn)行頻率解析，提取出基于多普勒效應(yīng)的血流、組織、 造影劑回波分量，針對多點(diǎn)求出平均速度、分散、功率等血流信息。
圖像生成單元25 —般將超聲波掃描的掃描線信號串轉(zhuǎn)換成以電 視等為代表的一般的視頻格式的掃描線信號串(掃描轉(zhuǎn)換)，來生成 作為顯示圖像的超聲波診斷圖像。
另外，圖像生成單元25執(zhí)行掃描轉(zhuǎn)換以外的各種圖像處理。即， 圖像生成單元25除了后述的微小結(jié)構(gòu)物提取處理以外，例如還執(zhí)行 重新生成使用了掃描轉(zhuǎn)換后的多個(gè)圖像幀的亮度的平均值圖像的方 法(平滑化處理)、在圖像內(nèi)使用微分濾波的方法(邊緣強(qiáng)調(diào))、使 用了三維重構(gòu)算法的體重現(xiàn)等處理(三維圖像重構(gòu))、使用圖像間的 差分的方法(差分運(yùn)算)等。另外，輸入到該圖像生成單元25以前 的數(shù)據(jù)有時(shí)被稱為"原始數(shù)據(jù)"。
圖像存儲器(影像(due )存儲器)26是保存例如與剛要固定前 的多個(gè)幀對應(yīng)的超聲波圖像的存儲器。通過連續(xù)顯示(影像顯示)存 儲在該圖像存儲器26中的圖像，還可以顯示超聲波運(yùn)動圖像。
圖像合成部27將從圖像生成單元25接收到的圖像與各種參數(shù)的 文字信息或刻度等一起合成，作為視頻信號而輸出到監(jiān)視器14。
控制處理器28具有作為信息處理裝置(計(jì)算機(jī))的功能，對本 超聲波診斷裝置主體的動作進(jìn)行控制?？刂铺幚砥?8從內(nèi)部存儲部 29讀出用于實(shí)現(xiàn)微小結(jié)構(gòu)物提取功能的專用程序、用于執(zhí)行規(guī)定的圖 像生成.顯示等的控制程序而在自身所具有的存儲器上展開，而執(zhí)行與 各種處理相關(guān)的運(yùn)算.控制等。
內(nèi)部存儲部29保管有規(guī)定的掃描時(shí)序、用于實(shí)現(xiàn)各實(shí)施方式的 微小結(jié)構(gòu)物提取功能的專用程序、用于執(zhí)行圖像生成、顯示處理的控 制程序、診斷信息(患者ID、醫(yī)生的意見等)、診斷協(xié)議、發(fā)送接收 條件、CFAR處理控制程序、體位標(biāo)志(body mark)生成程序、其 他數(shù)據(jù)組。另外，根據(jù)需要，還使用于圖像存儲器26的圖像的保管 等。內(nèi)部存儲部29的數(shù)據(jù)還可以經(jīng)由接口電路30傳送到外部周邊裝 置。
接口部30是與輸入裝置13、網(wǎng)絡(luò)、新的外部存儲裝置(未圖示) 相關(guān)的接口 。由該裝置得到的超聲波圖像等數(shù)據(jù)和解析結(jié)果等可以通 過接口部30,經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳送到其他裝置。 (微小結(jié)構(gòu)物提取功能)
接下來，對本超聲波診斷裝置1所具有的微小結(jié)構(gòu)物提取功能進(jìn) 行說明。以微鈣化等為代表的局部存在于一個(gè)位置的微小結(jié)構(gòu)物、和 以乳腺等為代表的三維地在一定的范圍內(nèi)具有連續(xù)的結(jié)構(gòu)的連續(xù)結(jié) 構(gòu)物在其空間分布的形態(tài)中本質(zhì)上較大地不同。本功能著眼于該點(diǎn)， 例如在乳房、肝臟、胰腺等的診斷中，根據(jù)空間分布的形態(tài)來區(qū)別兩 者，而生成積極地提取出微小結(jié)構(gòu)物的圖像(微小結(jié)構(gòu)物提取圖像)。
另外，在本實(shí)施方式中，為具體說明，作為用于從B模式圖像 去除斑點(diǎn)圖案的手法，采用CFAR處理。但是，不限于此，例如也可 以釆用重疊來自不同方向的發(fā)送接收信號而對斑點(diǎn)圖案進(jìn)行平滑化 的空間復(fù)合法、利用統(tǒng)計(jì)性質(zhì)來去除斑點(diǎn)圖案的類似度濾波法等各種 方法。另外，所謂CFAR處理的用語是在雷達(dá)領(lǐng)域中使用的用語，由
于在本實(shí)施方式中根據(jù)其關(guān)聯(lián)性來具體說明，所以為便于說明而使用
"CFAR"這樣的語句。但是，不限于在雷達(dá)領(lǐng)域中使用的方法、或者 嚴(yán)密地使用了統(tǒng)計(jì)量的部分。
另外，使用了本微小結(jié)構(gòu)物提取功能的處理(微小結(jié)構(gòu)物提取處 理)將三維圖像數(shù)據(jù)設(shè)為其對象。此處，三維圖像數(shù)據(jù)是指，具有多 個(gè)二維圖像的體數(shù)據(jù)、或者由不同的多個(gè)二維圖像構(gòu)成的數(shù)據(jù)(未必 構(gòu)成完全的體數(shù)據(jù))。在本實(shí)施方式中，為具體說明，對使用了體數(shù) 據(jù)的微小結(jié)構(gòu)物提取處理進(jìn)行說明。
圖2、圖3是示出成為本CFAR處理的對象的體數(shù)據(jù)的一個(gè)例子 的圖。各圖所示的體數(shù)據(jù)是將Z-O設(shè)為中心而在Z軸方向(與超聲 波圖像大致正交的方向、還稱為"深度方向")上由前后6張超聲波圖 像構(gòu)成的，白色的矩形表示構(gòu)成超聲波圖像的通常像素，黑色的矩形 表示構(gòu)成超聲波圖像的像素中的所注目的注目像素Pi，白色和黑色的 中間顏色的矩形表示位于注目像素Pi的附近而用于后述的(1)的平 均處理中的像素(附近像素)。另外，各圖所示那樣的附近像素的圖 案被稱為"內(nèi)核(kernel)，，。另外，如本實(shí)施方式那樣使用了三維地 定義的內(nèi)核的CFAR處理,皮稱為"三維CFAR處理"。
本實(shí)施方式的CFAR處理例如按照接下來的(1) ~ (3)的步 驟來執(zhí)行。
(1) 首先，針對每個(gè)注目像素Pi，求出該像素Pi的附近像素的 亮度平均值。此時(shí)，也可以為了使自身的亮度不影響平均值，而使注 目像素Pi本身不包含在附近像素的亮度平均值計(jì)算中。
(2) 接下來，將從注目像素Pi的像素值減去所得到的平均值的 值定義成與該注目像素Pi的位置對應(yīng)的運(yùn)算結(jié)果Ki而存儲到內(nèi)部存 儲部29。針對所有注目像素Pi，執(zhí)行該運(yùn)算處理。
(3) 接下來，如果將預(yù)先決定的閾值設(shè)為T，則在K^T的情況 下，使用原來的亮度來顯示該注目像素Pi (微小結(jié)構(gòu)物的提取)。另 一方面，在K^T的情況下，通過將該注目像素Pi的亮度值設(shè)為零而 不顯示(去除)。通過針對所有注目像素Pi執(zhí)行這些處理，可以執(zhí)行
與該圖像相關(guān)的CFAR處理。
另外，在上述(3)的判定中，也可以在K^T的情況下，將亮 度"^殳為Ki而顯示該注目《象素Pi,而在K^T的情況下，通過將該注目 像素Pi的亮度值設(shè)為零而不顯示。另外，通過使i變化成期望的值， 可以將成為微小結(jié)構(gòu)物提取的對象的二維圖像(在圖2、圖3的例子 中為Z-O的圖像)中包含的任意的像素設(shè)為注目像素Pi。
在圖2、圖3所示的例子中，為了縮短運(yùn)算處理時(shí)間，將附近像 素設(shè)置成十字型。但是，附近像素的排列不限于此，例如在運(yùn)算處理 所需的時(shí)間沒有問題的情況下，也可以使用例如如圖4所示那樣被排 列在更寬范圍的附近像素來求出平均值。另外，在上述(l)的步驟 中，求出了亮度平均值，但不限于此，也可以求出亮度最大值。
在以上敘述的本微小結(jié)構(gòu)物提取處理中，針對1個(gè)注目像素Pi， 不僅是同一超聲波圖像上的附近像素，而且還將涉及與該超聲波圖像 正交的方向(深度方向、在圖2、圖3等中為Z軸方向)的附近像素 也作為基準(zhǔn)，而決定其像素值。 一般，乳腺等連續(xù)結(jié)構(gòu)物還包括深度 方向地三維分布，另一方面，以微鉀化部分為代表的微小結(jié)構(gòu)物僅在 局部存在的區(qū)域分布。因此，通過使用不僅是同一超聲波圖像上的附 近像素而且還包括深度方向的三維內(nèi)核圖案，可以取舍選擇具有三維 連續(xù)性的高亮度像素。
圖5A、 5B、 5C是用于說明本微小結(jié)構(gòu)物提取處理的效果的圖。 在圖5A所示的B模式圖像(即本微小結(jié)構(gòu)物提取處理前的圖像)中， 雖然描繪出乳管結(jié)構(gòu)和微鈣化，但其視認(rèn)性較低，而難以觀察。圖5B 所示的圖像是利用使用了二維定義的內(nèi)核的二維CFAR處理而取得 的。在該圖像中，雖然斑點(diǎn)圖案被降低，但除了微鈣化以外還殘存乳 腺結(jié)構(gòu)的一部分，視認(rèn)性稍微惡化。圖5C所示的圖像是利用本微小 結(jié)構(gòu)物提取處理來取得的圖像(微小結(jié)構(gòu)物提取圖像)。在本微小結(jié) 構(gòu)物提取圖像中，與圖5A、 5B所示的圖像相比，更良好地提取出了 微釣化部分。其原因在于，通過進(jìn)行三維CFAR處理，可以辨別并去 除在深度方向上也具有連續(xù)性的乳腺(連續(xù)結(jié)構(gòu)物)。另外，CFAR處理對提取具有從斑點(diǎn)的變動逃脫的亮度的信號是 有用的。作為具有類似的效果的運(yùn)算手法，有高通濾波(僅提取出高 頻分量的信號處理)。也可以是代替本CFAR處理而釆用使用了高通 濾波的結(jié)構(gòu)，但在斑點(diǎn)圖案減少中，有時(shí)CFAR處理更優(yōu)良。 (動作)
圖6是示出本實(shí)施方式的微小結(jié)構(gòu)物提取處理的流程的流程圖。 如該圖所示，首先，圖像生成單元25接收成為對象的斷層圖像的幀 (j-k)的選擇，接收由該幀及其前后合起來N + 1張幀F(xiàn)k —N/2~Fk + N/2 (在圖2、圖3的例子中Z= -6~ +6的前后13個(gè)幀)構(gòu)成的三維 圖像數(shù)據(jù)，并存儲到規(guī)定的存儲器(步驟Sl,步驟S2)。
接下來，圖像生成單元25把具有將成為對象的斷層圖像中包含 的像素設(shè)為注目像素的規(guī)定的三維圖案的內(nèi)核設(shè)定成三維圖像數(shù)據(jù)， 執(zhí)行三維CFAR處理(步驟S3)。這樣，在本微小結(jié)構(gòu)物提取處理 中，根據(jù)多個(gè)斷面即三維空間信息的亮度來實(shí)施CFAR處理，根據(jù)成 為對象的斷層圖像生成微小結(jié)構(gòu)物提取圖像。所生成的微小結(jié)構(gòu)物提 取圖像經(jīng)由圖像合成部27顯示在監(jiān)視器14上，并且自動保存到存儲 裝置29等(步驟S4)。另夕卜，微小結(jié)構(gòu)物提取圖像例如還可以與CFAR 處理前的B模式圖像或CFAR處理后的B模式圖像一起，進(jìn)行Dual 顯示或Triplex顯示。此時(shí)，在同時(shí)顯示不同種類的情況下，在各圖 像中光標(biāo)被配置成對應(yīng)于同 一位置。
接下來，在將其他二維圖像(Fk+1)作為對象而再進(jìn)行微小結(jié)構(gòu) 物提取處理的情況下，反復(fù)執(zhí)行步驟SI ~步驟S4的各處理(步驟S5 )。
根據(jù)以上敘述的結(jié)構(gòu)，可以得到以下的效果。
根據(jù)本超聲波診斷裝置，例如在乳房、肝臟、胰腺等的診斷中， 將對超聲波斷層像(二維)進(jìn)行的濾波處理擴(kuò)展到三維，不僅是同一 超聲波圖像，而且還使用涉及與該圖像實(shí)質(zhì)上正交的方向(深度方向) 的信息，來去除斑點(diǎn)圖案。因此，可以辨別三維地連續(xù)分布的連續(xù)結(jié) 構(gòu)物和局部存在的微小結(jié)構(gòu)物，而生成提取出微小結(jié)構(gòu)物的微小結(jié)構(gòu) 物提取圖像。醫(yī)生等通過觀察該微小結(jié)構(gòu)物提取圖像，可以在短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)難以通過目視與斑點(diǎn)圖案分辨且僅在某特定的斷面像中顯現(xiàn) 的那樣的孩吏小結(jié)構(gòu)物。
另外，根據(jù)本超聲波診斷裝置，可以讀出存儲在存儲部中的斑點(diǎn)
圖案去除前的B模式圖像、斑點(diǎn)閨案去除后的B模式圖像、微小結(jié)構(gòu) 物提取圖像中的期望的圖像，例如利用DuaI顯示、Triplex顯示等規(guī) 定的方式來顯示。另外，在同時(shí)顯示不同種類的各顯示方式中，在各 圖像中光標(biāo)被配置成對應(yīng)于同一位置。因此，醫(yī)生等觀察者可以根據(jù) 目的以期望的顯示方式、期望的定時(shí)來顯示微小結(jié)構(gòu)物提取圖像，并 且可以利用多種圖像迅速且簡單地確定并觀察微小結(jié)構(gòu)物。 (第2實(shí)施方式)
接下來，對本發(fā)明的第2實(shí)施方式進(jìn)行說明。
本實(shí)施方式的超聲波診斷裝置的結(jié)構(gòu)與圖1所示的結(jié)構(gòu)大致相 同。以下，僅對不同的功能進(jìn)行說明。
圖像生成單元25執(zhí)行本實(shí)施方式的微小結(jié)構(gòu)物提取功能的處理 (微小結(jié)構(gòu)物提取處理)。
控制處理器28從內(nèi)部存儲部29讀出用于實(shí)現(xiàn)本實(shí)施方式的微小 結(jié)構(gòu)物提取功能的專用程序而在本身所具有的存儲器上展開，來執(zhí)行 規(guī)定的運(yùn)算.控制等。
(微小結(jié)構(gòu)物提取功能)
在本實(shí)施方式的微小結(jié)構(gòu)物提取功能中，使用用于去除斑點(diǎn)圖案 的處理以及計(jì)算深度方向的空間連續(xù)性的深度運(yùn)算處理，來進(jìn)行微小 結(jié)構(gòu)物提取處理。
即，在本微小結(jié)構(gòu)物提取功能中，在讀入了 N張斷層幀之后， 對各幀，執(zhí)行用于去除斑點(diǎn)圖案的處理。在本實(shí)施方式中，為具體說 明，作為用于去除斑點(diǎn)圖案的處理，例如執(zhí)行使用了在圖7A、 B所示 那樣的同一超聲波圖像上定義的二維內(nèi)核的CFAR處理(二維CFAR 處理)。但是，不限于此，也可以代替二維CFAR處理而釆用類似度 濾波處理、空間復(fù)合處理等。
接下來，對實(shí)施了斑點(diǎn)圖案的去除處理后的N張幀圖像，執(zhí)行
深度運(yùn)算處理，而生成微小結(jié)構(gòu)物提取圖像。此處，所謂深度運(yùn)算處 理是指，用于判定超聲波圖像上的結(jié)構(gòu)物(高亮度區(qū)域)的深度方向 所涉及的連續(xù)性的處理，例如可以采用接下來的各種手法。 (1 )差分運(yùn)算
認(rèn)為在二維CFAR處理后在超聲波圖像上殘存的連續(xù)結(jié)構(gòu)物是 比微鉤化部分大的結(jié)構(gòu)物，且具有深度方向的連續(xù)性。根據(jù)該觀點(diǎn)， 連續(xù)結(jié)構(gòu)物例如以圖8所示那樣的狀態(tài)存在于(被影像化)二維CFAR 處理后的相前后的各幀圖像上。因此，如果根據(jù)連續(xù)或接近的幀圖像 來生成差分圖像(例如從圖像Fj減去圖像FjM)，則利用該差分圖像， 可以僅提取出不連續(xù)地存在的微小結(jié)構(gòu)物(例如微鈣化部分)。
另外，如果各斷層像的距離小，則圖像間之差變小。因此，在微 小結(jié)構(gòu)物的大小超過像素間之差的情況下，差分結(jié)果成為零。為了解 決這樣的問題，也可以構(gòu)成為對于差分中使用的幀，不僅僅是所鄰接 的幀，而且還根據(jù)需要相隔n張(其中n為自然數(shù))而進(jìn)行差分。另 外，微小結(jié)構(gòu)物的大小依賴于個(gè)體。因此，優(yōu)選由操作者利用來自輸 入裝置13的規(guī)定操作，來任意選擇在哪些幀之間生成差分圖像(即n 的值)。
另外，在將超聲波探測器12設(shè)為具備搖動電路的探測器的情況 下，自動地取得的多個(gè)斷層圖像間的距離的信息也被同時(shí)得到。因此， 也可以將所得到的斷層圖像間的距離作為基準(zhǔn)，來確定僅離開期望的 距離(例如平均2mm)的斷層像。
另外，此處差分圖像處理和CFAR處理的順序也可以相逆。即， 也可以首先根據(jù)連續(xù)或接近的幀圖像來生成差分圖像，之后，對所得 到的二維圖像進(jìn)行CFAR處理來去除無需的組織像，而提取出不連續(xù) 地存在的微小結(jié)構(gòu)物。
(2)空間頻率解析
圖9是針對在圖8所示的N張圖像間位置所對應(yīng)的像素，示出 針對深度方向的頻率變化的曲線。在該圖中，在與微小結(jié)構(gòu)物以外對 應(yīng)的像素中，如曲線A所示，與深度方向相關(guān)的其像素值的頻率變化
緩慢。另一方面，在與微小結(jié)構(gòu)物對應(yīng)的像素中，如曲線B所示，存 在其像素值的頻率變化劇烈的部分。因此，如果對深度方向進(jìn)行高通 濾波(high pass filter )處理，則緩慢的變化被去除，所以可以僅提取 出鈞化部分等微小結(jié)構(gòu)物。 (變形例1)
接下來，對本實(shí)施方式的微小結(jié)構(gòu)物提取處理的變形例進(jìn)行說明。
一般，在進(jìn)行三維掃描的情況下，如果相對于斷面在上下左右方 向(即，圖2、圖3的x、 y方向)上產(chǎn)生偏移，則即使是連續(xù)的結(jié)構(gòu)， 也存在在像素單位中喪失其連續(xù)性的危險(xiǎn)性。本變形例提供用于解決 該問題的手法。
即，在對包含在體數(shù)據(jù)中的各二維圖像執(zhí)行了二維CFAR處理 之后，對深度運(yùn)算處理前的各二維圖像的各像素，執(zhí)行將同一二維圖 像上的與附近像素進(jìn)行比較后的最大值作為新的像素而重新生成的 圖像處理。該圖像處理可以對于坐標(biāo)(x， y)的像素值P (x， y)如 下那樣表述。
P， (x, y) -MAX[P (x-i， y-j)
(其中，i、 j為滿足一nKi〈m、 - n<j< - n的任意整數(shù))
利用這樣的圖像處理，即使在上下左右方向上偏移的情況下，也 可以通過二維CFAR處理使殘存的亮度信息包含在各二維圖像上。因 此，可以良好地進(jìn)行作為深度運(yùn)算處理的差分運(yùn)算、頻率解析等。 (變形例2)
接下來，對本實(shí)施方式的微小結(jié)構(gòu)物提取處理的其他變形例進(jìn)行 說明。在本變形例2中，利用與變形例1不同的手法，對二維圖像間 的上下左右方向的偏移進(jìn)行校正。
即，在本變形例中，利用2張二維圖像間的移動向量，對二維圖 像間的上下左右方向的偏移進(jìn)行校正。例如，從在時(shí)間方向上連續(xù)的 圖像幀校正圖像的模糊的技術(shù)(將l張圖像分成多個(gè)區(qū)域后，針對該 各個(gè)區(qū)域根據(jù)圖像圖案的相關(guān)來求出幀間的移動方向以及移動量的
手法等)已經(jīng)搭載于市面上銷售的錄像機(jī)等中。如果使用利用這樣的 手法來計(jì)算出的動作向量，來對圖像幀的顯示位置進(jìn)行校正，則上述 上下左右方向的模糊被減輕，可以理想地區(qū)別微小結(jié)構(gòu)物和除此以外 的結(jié)構(gòu)物。
(動作)
圖10是示出本實(shí)施方式的微小結(jié)構(gòu)物提取處理的流程的流程 圖。如該圖所示，首先，圖像生成單元25接收由成為對象的N張二 維圖像構(gòu)成的三維圖像數(shù)據(jù)，并存儲到規(guī)定的存儲器(步驟Sll)。
接下來，圖像生成單元25對各二維圖像設(shè)定具有規(guī)定的二維圖 案的內(nèi)核，而執(zhí)行二維CFAR處理(步驟S12 )。接下來，圖像生成 單元25使用各二維圖像來執(zhí)行深度運(yùn)算處理，生成微小結(jié)構(gòu)物提取 圖像(步驟S13)。所生成的微小結(jié)構(gòu)物提取圖像經(jīng)由圖像合成部27 顯示在監(jiān)視器14上，并且自動地保存到存儲裝置29等中(步驟S14 )。
根據(jù)以上敘述的本實(shí)施方式的超聲波診斷裝置，在對各二維圖像 進(jìn)行了去除斑點(diǎn)圖案的處理之后，執(zhí)行深度運(yùn)算處理。因此，可以在 二維圖像內(nèi)提取出高亮度區(qū)域，并且可以根據(jù)該高亮度區(qū)域的深度方 向的分布來提取出微小結(jié)構(gòu)物，并將其作為微小結(jié)構(gòu)物提取圖像進(jìn)行 影像化。其結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)與第1實(shí)施方式同樣的效果。 (第3實(shí)施方式)
接下來，對本發(fā)明的第3實(shí)施方式進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中， 不進(jìn)行在實(shí)施方式2中去除斑點(diǎn)圖案的處理，而使用N張二維圖像直 接進(jìn)行深度運(yùn)算處理。
圖11是示出本實(shí)施方式的微小結(jié)構(gòu)物提取處理的流程的流程 圖。如該圖所示，首先，圖像生成單元25接收由成為對象的N張二 維圖像構(gòu)成的三維圖像數(shù)據(jù)，并存儲到規(guī)定的存儲器(步驟S21)。
接下來，圖像生成單元25使用各二維圖像來執(zhí)行深度運(yùn)算處理， 而生成微小結(jié)構(gòu)物提取圖像(步驟S22)。所生成的微小結(jié)構(gòu)物提取 圖像經(jīng)由圖像合成部27顯示在監(jiān)視器14上，并且自動地保存到存儲 裝置29等中(步驟S13)。
根據(jù)以上敘述的本實(shí)施方式的超聲波診斷裝置，使用構(gòu)成三維圖 像數(shù)據(jù)的多個(gè)二維圖像來執(zhí)行深度運(yùn)算處理。因此，可以根據(jù)三維圖 像數(shù)據(jù)內(nèi)包含的結(jié)構(gòu)物的深度方向的分布來提取出微小結(jié)構(gòu)物，并將 其作為微小結(jié)構(gòu)物提取圖像而進(jìn)行影像化。其結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)與第1
以及第2實(shí)施方式同樣的作用效果。 (第4實(shí)施方式) 接下來，對本發(fā)明的第4實(shí)施方式進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式的超 聲波診斷裝置1中，根據(jù)需要，設(shè)置有位置檢測裝置15。該裝置檢測 與針對攝影對象(即診斷部位)的超聲波探測器12的位置相關(guān)的信 息。此處，與超聲波探測器12的位置相關(guān)的信息是指，探測器12的 絕對位置信息、相對位置信息、探測器12的可動前的位置信息和可 動速度以及時(shí)間、其他用于確定掃描時(shí)的超聲波探測器12的位置的 信息。
圖12是示出位置檢測裝置15的一個(gè)例子的圖。如該圖所示，位 置檢測裝置15具有可動臺150、驅(qū)動部151。在可動臺150上，可以 經(jīng)由專用適配器來設(shè)置超聲波探測器12。驅(qū)動部151根據(jù)來自控制處 理器28的控制，來使所設(shè)置的超聲波探測器12沿著可動臺150移動。 另外，驅(qū)動部151在內(nèi)部具有旋轉(zhuǎn)編碼器(rotary encoder)等，對可 動臺150上的超聲波探測器12的位置進(jìn)行檢測，而向控制處理器28 逐次發(fā)送該檢測結(jié)果。
在取得超聲波圖像時(shí)，作為診斷對象的乳房在浸入到水槽17的 狀態(tài)下被配置于規(guī)定的位置，被固定成在檢查過程中不移動。另外， 超聲波探測器12以及位置檢測器15被配置在水槽17的底面?zhèn)??？?制處理器28通過控制驅(qū)動部151以使超聲波探測器12以規(guī)定的速度 移動，并且執(zhí)行超聲波發(fā)送接收，來執(zhí)行自推進(jìn)式超聲波掃描。來自 探測器12的圖像與實(shí)施方式1同樣地被送到裝置主體。另外，從驅(qū) 動部151取得的位置信息被實(shí)時(shí)地利用于后述的與探測器位置相關(guān)的 信息生成，并且被記錄成各幀的附帶信息而進(jìn)行管理。
(微小結(jié)構(gòu)物提取功能)
當(dāng)在超聲波斷層像(B模式像)中觀察到被考慮成微小的結(jié)構(gòu)物 的亮點(diǎn)(以下簡稱為亮點(diǎn))時(shí)，實(shí)際上難以判斷其的確是微鈣化那樣 的結(jié)構(gòu)物、還是乳腺那樣的組織結(jié)構(gòu)的一部分。特別，無法使用l張 靜態(tài)圖像來進(jìn)行診斷。
但是，兩者例如具有如下那樣的不同點(diǎn)。
A微鉀化物的組成比生物體組織硬，原理上應(yīng)得到更大的超聲波 反射信號。根據(jù)我們的研究結(jié)果，也判明成基于微鈣化的亮點(diǎn)的信號 電平比周圍的斑點(diǎn)圖案的最大值稍微高。但是，當(dāng)作為亮度而顯示在 監(jiān)視器上的情況下，難以通過目視來判定該信號電平之差。
B微鉀化物是局部存在的微小結(jié)構(gòu)物，另一方面，乳腺等生物體 組織是三維地在一定范圍內(nèi)具有連續(xù)的結(jié)構(gòu)的連續(xù)結(jié)構(gòu)物，在其空間 分布的形態(tài)中，本質(zhì)上較大地不同。因此，如果還加進(jìn)深度方向的三 維連續(xù)性，則可以期待判定兩者的差異。
本功能著眼于該點(diǎn)，例如在乳房、肝臟、胰腺等的診斷中，根據(jù) 亮度的微小差異、以及空間分布的形態(tài)來區(qū)別兩者，而生成積極地提 取出微小結(jié)構(gòu)物的圖像(微小結(jié)構(gòu)物提取圖像)。
另外，使用了本微小結(jié)構(gòu)物提取功能的處理(微小結(jié)構(gòu)物提取處 理)將圖像組數(shù)據(jù)設(shè)為其對象。此處，圖像組數(shù)據(jù)是指，具有多個(gè)二 維圖像的體數(shù)據(jù)、或由不同的多個(gè)二維圖像構(gòu)成的數(shù)據(jù)(未必構(gòu)成完 全的體數(shù)據(jù))。在本實(shí)施方式中，為具體說明，對使用了作為體數(shù)據(jù) 的圖像組數(shù)據(jù)的微小結(jié)構(gòu)物提取處理進(jìn)行說明。這樣的圖像組數(shù)據(jù)可 以通過使超聲波探測器12沿著與其振子排列方向正交的方向機(jī)械地 搖動而對三維區(qū)域進(jìn)行超聲波掃描來取得。另外，通過使用二維地排 列有超聲波振動元件的超聲波探測器12而利用電氣控制對三維區(qū)域 進(jìn)行超聲波掃描，也可以同樣地取得圖像組數(shù)據(jù)。進(jìn)而，在使用可以 進(jìn)行圖12所示的自推進(jìn)式掃描的設(shè)備的攝影、或者使用一維地排列 有超聲波振動元件的超聲波探測器(根據(jù)需要設(shè)置有位置傳感器的探 測器)以手動形式取得多個(gè)斷層的攝影等中，也可以同樣地取得圖像 組數(shù)據(jù)。
圖13是用于說明微小結(jié)構(gòu)物提取處理的圖。如該圖所示，從包 含在圖像部數(shù)據(jù)中的多個(gè)二維圖像，選擇對象圖像31和參照圖像32。 對象圖像31是成為本微小結(jié)構(gòu)物提取處理的對象的圖像。參照圖像 32是與對象圖像31在空間上不同(例如從對象圖像離開k幀)的其 他斷層像，是被利用于本微小結(jié)構(gòu)物提取處理中的圖像。這些圖像與 B模式診斷同樣地，優(yōu)選為從探測器主體垂直方向的斷面。
圖14A示出對象圖像的示意圖，圖14B示出參照圖像的示意圖。 在本微小結(jié)構(gòu)物提取處理中，通過從對象圖像減去參照圖像，來生成 差分圖像。此時(shí)，針對對象圖像上的各像素(xi， yi)(被稱為對象 像素或注目像素)，決定在參照圖像上設(shè)定的參照區(qū)域Ri內(nèi)存在的 像素的代表值，將其從對象像素(xi、 yi)的值減去。此處，參照區(qū) 域是指，以任意的尺寸在參照圖像上進(jìn)行設(shè)定，以包括參照圖像上的 坐標(biāo)與對象像素相同的像素(對應(yīng)像素)。另外，對于參照區(qū)域Ri 的代表值，只要是代表參照區(qū)域Ri的特征的值，則可以是任意的值。 作為具體例，可以舉出最大值、平均值、中央值等。在本實(shí)施方式中， 作為代表值，采用最大值?？梢匀缦旅娴氖?1)那樣表示該差分圖 像的生成。
Qi(xi， yi) =Pi(xi， yi) - MAX[P卜k ( xi + m， yi + n )
(1) 此處，Qi(xi， yi)表示差分圖像的各像素的值，Pi(xi， yi)表 示對象圖像上的對象像素的值，Pi —k(xi， yi)表示位于與Pi (xi， yi) 在空間上對應(yīng)的位置上的參照圖像上的各像素的值，Pj-k(xi + m， yi + n)表示參照區(qū)域Ri內(nèi)的各像素的值，m、 n表示指定參照區(qū)域的 大小的任意的值，MAX[表示從[1內(nèi)選擇最大值的運(yùn)算。因此，圖14B 例示出在x軸方向以及y軸方向上都士2個(gè)像素、而總計(jì)由25個(gè)像素 構(gòu)成的參照區(qū)域Ri。另外，在該減法處理中，在結(jié)果為負(fù)數(shù)的情況下， 優(yōu)選全部設(shè)為零(亮度值=黑)。
利用本微小結(jié)構(gòu)物提取處理生成的差分圖像去除連續(xù)結(jié)構(gòu)物以 及隨機(jī)的斑點(diǎn)圖案，而適當(dāng)?shù)貙ξ⑿〗Y(jié)構(gòu)物進(jìn)行影像化。其基于以下 的理由。即，在構(gòu)成圖像組數(shù)據(jù)的二維超聲波圖像上殘存的連續(xù)結(jié)構(gòu)
物是比微鉀化物大的結(jié)構(gòu)物，并具有深度方向的連續(xù)性。根據(jù)該觀點(diǎn)， 在注目于超聲波斷層像的某1點(diǎn)的情況下，在連續(xù)結(jié)構(gòu)物中，例如圖
15所示那樣的信號強(qiáng)度(圖像的亮度)A的變化緩慢。另一方面；在 微小結(jié)構(gòu)物中，如圖15的信號強(qiáng)度B那樣，僅包含在特定的圖像中。 因此，如果從連續(xù)或接近的幀圖像生成差分圖像(例如從圖像Fi (對 象圖像)減去圖像Fi-1 (參照圖像))，則利用該差分圖像，有時(shí) 可以僅提取出不連續(xù)地存在的微小結(jié)構(gòu)物(例如微鉤化部分)。
但是，在發(fā)明者等的研究中，還得出存在僅通過這樣的圖像間的 差分無法進(jìn)行有效的提取的情況的結(jié)論。該情況例如在對象圖像上隨 機(jī)地發(fā)生斑點(diǎn)圖案時(shí)、在對象圖像和參照圖像之間在空間位置上發(fā)生 偏移時(shí)等，尤其顯著。
在本微小結(jié)構(gòu)物提取處理中，針對對象圖像上的各像素(xi ， y i)， 通過從像素(xi， yi)的值減去在參照圖像上設(shè)定的參照區(qū)域Ri內(nèi)存 在的像素的最大值，來生成作為微小結(jié)構(gòu)物提取圖像的差分圖像。因 此，例如，即使在對象圖像與參照圖像之間在空間位置上發(fā)生偏移的 情況下，利用對象圖像上的對象像素來影像化的部位也存在于參照圖 像上的參照區(qū)域。其結(jié)果，可以提高微小結(jié)構(gòu)物的提取性能。
在本微小結(jié)構(gòu)物提取處理中，參照圖像的選擇、以及參照區(qū)域尺 寸的選擇沒有限定，但作為其基準(zhǔn)例如可以舉出如下的例子。
第一，可以根據(jù)影像化目標(biāo)(當(dāng)前情況下為鈣化部位)的大小， 選擇參照圖像。即，在進(jìn)行差分處理時(shí)，如果幀間的距離小，則圖像 間之差變小。因此，在微小結(jié)構(gòu)物的大小超過圖像間之差的情況下， 差分結(jié)果成為零。為了解決這樣的問題，優(yōu)選為從對象圖像離開了超 過預(yù)測的微小結(jié)構(gòu)物的大小的程度的幀選擇成參照圖像。
第二，可以根據(jù)在對象圖像與參照圖像之間預(yù)想的位置偏移的大
小，選擇參照區(qū)域尺寸。即，在進(jìn)行差分處理時(shí)，在對象圖像與參照 圖像之間的位置偏移超過參照區(qū)域尺寸的情況下，利用對象圖像上的 對象像素影像化的部位不存在于參照圖像上的參照區(qū)域。為了解決該 問題，優(yōu)選為參照區(qū)域具有超過在對象圖像與參照圖像之間可預(yù)想的
位置偏移的大小的尺寸。
第三，可以根據(jù)斑點(diǎn)圖案的大小，選擇參照圖像。即5在進(jìn)行差 分處理時(shí)，在對象圖像與參照圖像的間隔超過斑點(diǎn)圖案的尺寸的情況 下，差分結(jié)果成為零，而與微小結(jié)構(gòu)物一起提取出斑點(diǎn)圖案。為了解 決這樣的問題，優(yōu)選選擇參照圖像，以使與對象圖像的間隔小于斑點(diǎn) 圖案的大小。另外，斑點(diǎn)圖案的尺寸依賴于發(fā)送超聲波的頻率。因此， 進(jìn)一步優(yōu)選為還根據(jù)發(fā)送超聲波的頻率來選擇參照圖像。
第四，可以根據(jù)影像化對象以外的結(jié)構(gòu)物的尺寸，選擇參照區(qū)域 尺寸以及參照圖像。即，在進(jìn)行差分處理時(shí)，在對象圖像與參照圖像 的間隔超過影像化對象以外的結(jié)構(gòu)物的尺寸的情況下，差分結(jié)果成為 零，而與影像化對象一起提取出該結(jié)構(gòu)物。為了解決這樣的問題，優(yōu) 選選擇參照圖像，以使與對象圖像的間隔小于影像化對象以外的結(jié)構(gòu) 物的大小。
根據(jù)以上的基準(zhǔn)，利用經(jīng)由輸入裝置13的手工操作，可以將參 照圖像的位置以及參照區(qū)域的尺寸設(shè)定成任意的值。另外，對于參照 圖像的位置，還可以通過對沿著超聲波斷層面的深度方向搖動或掃描 的速度進(jìn)行控制來決定。在本實(shí)施方式中，為具體說明，對象圖像與 參照圖像之間的間隔以及參照區(qū)域尺寸都設(shè)為幾毫米左右。
還可以利用以下那樣的手法來自動地決定參照圖像的位置。即， 首先，圖像生成單元25作為參照圖像選擇幀F(xiàn)i-1，對它與對象圖像 Fi進(jìn)行差分處理。接下來，運(yùn)算出作為結(jié)果得到的差分圖像上的亮度 值(像素值)的總和S1。將其他的幀F(xiàn)i-2、 Fi-3、…作為參照圖像， 而執(zhí)行同樣的處理，同樣地運(yùn)算出各總和S2、 S3、…。 一般，診斷圖 像內(nèi)的微小結(jié)構(gòu)物并不是大量地存在的。因此，各總和Si的大部分是 由于組織結(jié)構(gòu)的微小的變化而引起的殘差，其伴隨幀距離變大而增 大。著眼于該點(diǎn)，可以將與比預(yù)定的閾值大的總和Si對應(yīng)的幀選擇成 適合于差分運(yùn)算的參照圖像。
另外，如果某像素的亮度值的變化為圖15的信號強(qiáng)度B所示的 形態(tài)，則即使相對于對象圖像僅有一張參照圖像，也可以適當(dāng)?shù)貐^(qū)別
微小結(jié)構(gòu)物、連續(xù)結(jié)構(gòu)物以及隨機(jī)的斑點(diǎn)圖案。但是，在某像素的亮
度值的變化為圖15的信號強(qiáng)度C所示的形態(tài)的情況下，如果僅使用 一張參照圖像32，則無法適當(dāng)?shù)貐^(qū)分微小結(jié)構(gòu)物、連續(xù)結(jié)構(gòu)物以及隨 機(jī)的斑點(diǎn)圖案。其原因?yàn)?，在亮度值變化為圖15的信號強(qiáng)度C所示 的形態(tài)的情況下，在微小結(jié)構(gòu)物中，不論是否為內(nèi)，對象圖像Fi與參 照圖像Fi + m的差分都不為零。
為了解決這樣的問題，在本超聲波診斷裝置l中，可以將參照圖 像32設(shè)定成二張以上。例如，使用如圖16所示從對象圖像前后離開 士m個(gè)幀的二個(gè)參照圖像，來計(jì)算出對象圖像Fi與參照圖像Fi + m的 差分值以及對象圖像Fi與參照圖像Fi-m的差分值。其結(jié)果，在雙 方的差分值之間存在大小關(guān)系的情況下，可以推定成亮度值變化為圖 15的信號強(qiáng)度C所示的形態(tài)，所以作為差分圖像的關(guān)于該像素的值， 采用小的差分值。另外，即使在將參照圖像32設(shè)定成二張以上的情 況下，各參照圖像的選擇基準(zhǔn)也如上所述。另外，為了可以更適當(dāng)?shù)?提取出微小結(jié)構(gòu)物，優(yōu)選相對于對象圖像對稱地選擇參照圖像。 (差分圖像的顯示方式)
接下來，對利用微小結(jié)構(gòu)物提取處理得到的微小結(jié)構(gòu)物提取圖像 的顯示方式進(jìn)行說明。另外，可以單獨(dú)或組合多個(gè)來使用以下敘述的 各實(shí)施例的顯示方式。 (實(shí)施例1)
在本實(shí)施例的顯示方式中，將作為微小結(jié)構(gòu)物提取圖像的差分圖 像與表示取得在該差分圖像的生成中使用的對象圖像時(shí)的超聲波探 測器位置的信息一起顯示。表示超聲波探測器位置的信息只要是發(fā)揮 其目的的信息，則可以是任意信息，但作為典型例子，可以舉出如圖 17A所示那樣的、在體位標(biāo)志上設(shè)定的超聲波探測器12的示意圖。 這樣的表示超聲波探測器位置的信息可以根據(jù)由例如圖12所示的位 置檢測裝置16檢測出的探測器位置信息來生成。在圖17A的體位標(biāo) 志的情況下，圖像合成部27按照控制處理器28的控制，來生成表示 了探測器位置的體位標(biāo)志，并與差分圖像合成而送到監(jiān)視器14。由此， 可以以圖17A所示的方式，與表示超聲波探測器位置的信息一起顯示 差分圖像。另外，也可以根據(jù)需要，根據(jù)構(gòu)成圖像組數(shù)據(jù)的二維圖像 的所有探測器位置信息，將超聲波探測器12的掃描范圍或已經(jīng)顯示 完畢的區(qū)域作為"軌跡"，在體位標(biāo)志上利用不同顏色來顯示。 (實(shí)施例2 )
在本實(shí)施例的顯示方式中，如圖17B所示，使用利用微小結(jié)構(gòu) 物提取處理得到的多個(gè)差分圖像(例如與圖像組數(shù)據(jù)對應(yīng)的差分圖 像)來執(zhí)行MIP處理(Maximum Intensity Projection:最大值投影 處理)，將由此得到的MIP圖像作為微小結(jié)構(gòu)物提取圖像進(jìn)行顯示。 由此，可以將多個(gè)差分圖像中包含的微小結(jié)構(gòu)物的信息凝縮在1張 MIP圖像上。通過將該MIP圖像利用成電子病歷卡等的附加數(shù)據(jù)， 可以實(shí)現(xiàn)管理數(shù)據(jù)尺寸的縮減。 (實(shí)施例3)
在本實(shí)施例的顯示方式中，使用定量解析從圖像組數(shù)據(jù)提取出具 有一定的可靠性的差分圖像，并使用其來執(zhí)行上述實(shí)施例2的MIP 處理。即，針對與圖像組數(shù)據(jù)對應(yīng)的差分圖像的各像素，生成亮度曲 線，使用其而計(jì)算出某期間(例如幀間隔)內(nèi)的時(shí)間上的變化量及其 標(biāo)準(zhǔn)偏差。與所得到的結(jié)果中的表示顯著地不同的值的標(biāo)準(zhǔn)偏差(例 如具有規(guī)定的閾值以上的標(biāo)準(zhǔn)偏差)對應(yīng)的像素可以說是微小結(jié)構(gòu)物 的可能性高。因此，通過提取出具有該圖像的差分圖像，并進(jìn)行使用 這些的MIP處理，可以提高微小結(jié)構(gòu)物的提取精度。 (實(shí)施例4 )
在本實(shí)施例的顯示方式中，可以以重疊顯示、Dual顯示、Triplex 顯示中的任一個(gè)方式來顯示通過使用了微小結(jié)構(gòu)物提取處理前的B 模式圖像、微小結(jié)構(gòu)物提取圖像、差分圖像的MIP處理所得到的MIP 圖像。在重疊顯示的情況下，斑點(diǎn)圖案去除前的B模式圖像和去除后 的新的圖像可以通過分別改變基本顏色并重疊來進(jìn)行兩者的識別。另 外，在Dual顯示那樣的并列顯示中，在同時(shí)顯示不同種類的圖像的 各顯示方式下，在各圖像中光標(biāo)被配置成對應(yīng)于同一位置。因此，醫(yī)
生等觀察者可以根據(jù)目的以期望的顯示方式、期望的定時(shí)來顯示微小 結(jié)構(gòu)物提取圖像，并且可以利用多種圖像迅速且筒單地確定并觀察微 小結(jié)構(gòu)物。
(動作)
圖18是示出本實(shí)施方式的微小結(jié)構(gòu)物提取處理的流程的流程 圖。另外，為具體說明，在圖18的例子中，采用上述實(shí)施例1的顯 示方式。如該圖所示，首先，伴隨體掃描開始而接收向微小結(jié)構(gòu)物提 取處理遷移的指令，讀入必要的參數(shù)組(步驟S31、 S32)。此處，微 小結(jié)構(gòu)物提取處理所需的參數(shù)組是指，參照圖像的數(shù)量、與對象圖像 的距離、平滑處理(最大值運(yùn)算)的區(qū)域等。
接下來，利用使用了規(guī)定的手法的體掃描，取得與乳房相關(guān)的圖 像組數(shù)據(jù)，并存儲到存儲器(步驟S33)。之后，圖像生成單元25 通過計(jì)算出每個(gè)參照圖像的參照區(qū)域的代表值(步驟S34)，并使用 該代表值來執(zhí)行上述的微小結(jié)構(gòu)物提取處理，來生成與圖像組數(shù)據(jù)對 應(yīng)的多個(gè)差分圖像(步驟S35)。所得到的差分圖像例如與具有探測 器位置信息的體位標(biāo)志一起顯示在監(jiān)視器14上，并被自動地保存(步 驟S36)。
之后，直到進(jìn)行結(jié)束圖像固定或本發(fā)明的影像模式的指令，診斷 裝置重復(fù)執(zhí)行本微小結(jié)構(gòu)物提取處理。 (效果)
根據(jù)以上敘述的結(jié)構(gòu)，可以得到以下的效果。
根據(jù)本超聲波診斷裝置，例如在乳房、肝臟、胰腺等的診斷中， 還使用與該圖像實(shí)質(zhì)上正交的方向(深度方向)所涉及的信息，來提 取出不連續(xù)地存在的微小結(jié)構(gòu)物。特別，在微小結(jié)構(gòu)物提取處理中的 最大值平均化中，還可以有效地去除無法使用對象圖像與參照圖像的 簡單的差分來完全去除的、由于斑點(diǎn)圖案的變動或結(jié)構(gòu)物的斷面方向 的位置偏移而引起的殘存。
圖17C上段是示出通常的B模式圖像的圖，圖17C下段是示出 微小結(jié)構(gòu)物提取圖像的圖。在對雙方進(jìn)行比較的情況下，在圖17C上 段示出的通常的B模式圖像中，除了微鈣化部位以外，組織的一部分 也被影像化，而分散存在多個(gè)點(diǎn)狀的高亮度部位。因此，無法以肉眼 識別哪個(gè)點(diǎn)對應(yīng)于微鉤化部位。另一方面，在圖17C下段所示的微小 結(jié)構(gòu)物提取圖像中，僅提取出微鈣化部位，而被影像化成點(diǎn)狀的高亮 度部位。
因此，可以辨別三維地連續(xù)分布的連續(xù)結(jié)構(gòu)物和局部存在的微小 結(jié)構(gòu)物，而實(shí)時(shí)生成并顯示提取出微小結(jié)構(gòu)物的微小結(jié)構(gòu)物提取圖 像。醫(yī)生等通過觀察該微小結(jié)構(gòu)物提取圖像，可以在短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)難 以通過目視與斑點(diǎn)圖案分辨且僅在某特定的斷面像中顯現(xiàn)的那樣的 微小結(jié)構(gòu)物。
另外，在本超聲波診斷裝置中，可以任意地選擇成為微小結(jié)構(gòu)物 提取處理中使用的參照圖像的幀以及參照區(qū)域的尺寸。因此，通過設(shè) 定成為與檢查目的或個(gè)體差對應(yīng)的參照圖像的幀以及參照區(qū)域的尺 寸，可以進(jìn)行與各個(gè)狀況對應(yīng)的微小結(jié)構(gòu)物的適當(dāng)?shù)挠跋窕?br> 另外，在本超聲波診斷裝置中，可以采用與設(shè)定了對象圖像取得 時(shí)的探測器位置以及掃描范圍的體位標(biāo)志 一起顯示微小結(jié)構(gòu)物提取 圖像、以規(guī)定的方式顯示使用通過微小結(jié)構(gòu)物提取處理得到的差分圖 像而生成的MIP圖像、以規(guī)定的方式顯示微小結(jié)構(gòu)物提取前后的圖 像等各種顯示方式。因此，醫(yī)生等通過以期望的顯示方式對微小結(jié)構(gòu)
物提取圖像進(jìn)行觀察、或?qū)诟鞣N顯示方式的微小結(jié)構(gòu)物提取圖像 進(jìn)行比較，可以在短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)難以通過目視與斑點(diǎn)圖案分辨且僅在
某特定的斷面像中顯現(xiàn)的那樣的微小結(jié)構(gòu)物。
另外，在本實(shí)施方式中，以在MIP圖像的生成中使用多個(gè)差分 圖像的情況為例子。但是，不限于此，也可以使用通常的圖像來生成 MIP圖像。
(第5實(shí)施方式)
在本實(shí)施方式的超聲波診斷裝置1中，在對圖像組數(shù)據(jù)實(shí)施了規(guī) 定的斑點(diǎn)減少處理(前級斑點(diǎn)減少處理)之后，執(zhí)行在第1實(shí)施方式 中敘述的微小結(jié)構(gòu)物提取處理。前級斑點(diǎn)減少處理只要以去除連續(xù)結(jié)
構(gòu)物以及斑點(diǎn)圖案(還包括隨機(jī)的部分)中的至少一方為目的，則可
以是任意處理。作為具體例，可以舉出使用了圖像組數(shù)據(jù)的三維CFAR (Contrast False Alarm Rate)處理、針對構(gòu)成圖^f象組數(shù)據(jù)的各二維 圖像的二維CFAR處理、重疊來自不同方向的發(fā)送接收信號而對斑點(diǎn) 圖案進(jìn)行平滑化的空間復(fù)合法、利用統(tǒng)計(jì)性質(zhì)來去除斑點(diǎn)圖案的類似 度濾波法等。
圖19是示出本實(shí)施方式的微小結(jié)構(gòu)物提取處理的流程的流程 圖。如該圖所示，首先，伴隨體掃描開始而接收向微小結(jié)構(gòu)物提取處 理遷移的指令，讀入必要的參數(shù)組，利用掃描取得與乳房相關(guān)的圖像 組數(shù)據(jù)，并存儲到存儲器(步驟S31、 S32、 S33)。接下來，圖像生 成單元25在對圖像組數(shù)據(jù)實(shí)施了前級斑點(diǎn)減少處理之后(步驟S33，)， 通過計(jì)算出每個(gè)參照圖像的參照區(qū)域的代表值(步驟S34)，并使用 該代表值來執(zhí)行上述的微小結(jié)構(gòu)物提取處理，來生成與圖像組數(shù)據(jù)對 應(yīng)的多個(gè)差分圖像(步驟S35)。所得到的差分圖像例如與具有探測 器位置信息的體位標(biāo)志一起顯示在監(jiān)視器14上，并被自動地保存(步 驟S36)。
通過以上敘述的結(jié)構(gòu)，也可以得到與第1實(shí)施方式同樣的效果。 (第6實(shí)施方式)
接下來，在第3實(shí)施方式的超聲波診斷裝置1中，并非三維圖像 用的搖動探測器或三維圖像用二維振子探測器，而使用由一維排列元 件構(gòu)成的二維圖像用探測器來執(zhí)行第1實(shí)施方式的微小結(jié)構(gòu)物提取處 理或第2實(shí)施方式的微小結(jié)構(gòu)物提取處理。本實(shí)施方式的超聲波診斷 裝置的結(jié)構(gòu)除了超聲波探測器12為二維圖像用探測器這一點(diǎn)以外， 與圖1所示的結(jié)構(gòu)大致相同。另外，以下為了具體說明，以進(jìn)行第1 實(shí)施方式的微小結(jié)構(gòu)物提取處理的情況為例子。
圖20是示出本實(shí)施方式的微小結(jié)構(gòu)物提取處理的流程的流程 圖。如該圖所示，首先，進(jìn)行被檢體的掃描(步驟S41)。此時(shí)，操 作者一邊一點(diǎn)一點(diǎn)改變掃描斷層面， 一邊取得不同的斷層像成為前 提。這些圖像被逐次記錄到裝置內(nèi)存儲器(或裝置內(nèi)硬盤等)(步驟
S42)。
如果圖像取得結(jié)束，則按照來自輸入裝置13的指示而遷移到微 小結(jié)構(gòu)物提取處理，此時(shí)，調(diào)出所記錄的多個(gè)圖像，執(zhí)行上述的(在 第1實(shí)施方式中敘述)的各處理，其結(jié)果作為微小結(jié)構(gòu)圖提取圖像而 顯示在監(jiān)視器14上(步驟S43、 S44)。操作者如果觀察該新的圖像 而進(jìn)行讀影，并進(jìn)行了適當(dāng)?shù)脑\斷，則結(jié)束本流程(步驟S45)。另 一方面，在沒有得到適當(dāng)?shù)脑\斷信息的情況下，進(jìn)行變更用于微小結(jié) 構(gòu)物提取處理的參數(shù)等(步驟S45、 46),根據(jù)新的參數(shù)再次重復(fù)步 驟S43、 S44的各處理。
在本實(shí)施方式的超聲波診斷裝置中，構(gòu)成為一邊使用二維圖像用 探測器逐次少量變更掃描位置一邊取得超聲波圖像，并將其臨時(shí)存儲 到存儲器。之后，讀出所存儲的超聲波圖像，使用該超聲波圖像來執(zhí) 行微小結(jié)構(gòu)物提取處理。因此，即使在超聲波探測器12無法利用電 子控制或機(jī)械控制對三維區(qū)域進(jìn)行掃描的情況下，也可以實(shí)現(xiàn)微小結(jié) 構(gòu)物提取功能。另外，微小結(jié)構(gòu)物提取圖像雖然無法實(shí)時(shí)地得到，但 可以使用夾著對象圖像幀的兩側(cè)的參照圖像的信息等優(yōu)點(diǎn)很大。 (第7實(shí)施方式)
在本實(shí)施方式中，對使用事先取得的圖像組數(shù)據(jù)，來執(zhí)行第4 實(shí)施方式的微小結(jié)構(gòu)物提取處理或第5實(shí)施方式的微小結(jié)構(gòu)物提取處 理的圖像處理裝置進(jìn)行說明。這樣的圖像處理裝置還可以通過將執(zhí)行 與微小結(jié)構(gòu)物提取功能相關(guān)的各處理的程序(微小結(jié)構(gòu)物提取程序) 安裝到工作站等計(jì)算機(jī)，并將這些在存儲器上展開來實(shí)現(xiàn)。此時(shí)，微 小結(jié)構(gòu)物提取程序還可以存儲在磁盤、光盤、半導(dǎo)體存儲器等記錄介 質(zhì)中而發(fā)布。
圖21是示出第7實(shí)施方式的圖像處理裝置5的結(jié)構(gòu)的框圖。如 該圖所示，本圖像處理裝置5具備操作部51、微小結(jié)構(gòu)物提取處理專 用設(shè)備52、顯示部53、控制部55、存儲部57、圖像處理部58、發(fā)送 接收部59。
操作部51具有用于向該裝置1取入來自操作者的各種指示、條件等的軌跡球、各種開關(guān)、鼠標(biāo)、鍵盤等。
顯示部53以規(guī)定的方式顯示超聲波圖像(B模式圖像、微小結(jié) 構(gòu)物提取圖像等)、用于進(jìn)行規(guī)定的操作的輸入畫面等。
控制部55對構(gòu)成該圖像處理裝置5的各單元?jiǎng)討B(tài)或靜態(tài)地進(jìn)行 控制。特別，控制部5將存儲在存儲部57中的微小結(jié)構(gòu)物提取程序 展開在本身的存儲器上，而按照其對顯示部53、圖像處理部58等進(jìn) 行總體控制。
存儲部57存儲微小結(jié)構(gòu)物提取程序。另外，存儲部57存儲發(fā)送 接收部59經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)取得的圖像組數(shù)據(jù)、或者經(jīng)由可以裝卸的存儲介 質(zhì)取得的圖像數(shù)據(jù)等。
圖像處理部58根據(jù)控制部55的控制，執(zhí)行上述的微小結(jié)構(gòu)物提 取處理。
發(fā)送接收部59經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)與超聲波診斷裝置或PACS (Picture Archiving and Communication System,影4象歸檔及通信系統(tǒng))月良務(wù) 器進(jìn)行包括圖像數(shù)據(jù)的信息的發(fā)送接收。
另外，本圖像處理裝置5具備微小結(jié)構(gòu)物提取處理專用設(shè)備52。 該設(shè)備并非在該圖像處理裝置5中進(jìn)行微小結(jié)構(gòu)物處理時(shí)必須的部 分，但在事后進(jìn)行微小結(jié)構(gòu)物處理的情況下，該設(shè)備用于實(shí)現(xiàn)更良好 的操作性。作為具體例，可以舉出具有以下的結(jié)構(gòu)的例子。
圖22是示出微小結(jié)構(gòu)物提取處理專用設(shè)備52的一個(gè)例子的圖。 如該圖所示，微小結(jié)構(gòu)物提取處理專用設(shè)備52除了附屬于一般的個(gè) 人計(jì)算機(jī)的鍵盤520以外，還包括超聲波探測器型操縱桿521、讀影 用專用按鈕522、以及軌跡球523。操縱桿521是至少可以前后移動 的桿型的操作器具，可以針對診斷對象的圖像數(shù)據(jù)，控制所顯示的幀 位置。具體而言，使運(yùn)動圖像的再現(xiàn)、逆再現(xiàn)、向前(frame advance) 再現(xiàn)、快進(jìn)再現(xiàn)等與操作者所移動的操縱桿521的位置等連動。該操 縱桿521優(yōu)選具有與超聲波探測器同樣的形狀。由此，操作者在再現(xiàn) 運(yùn)動圖像幀而發(fā)現(xiàn)了診斷中所需的微小結(jié)構(gòu)物時(shí)(通常，由于人類在 識別時(shí)需要一定時(shí)間，所以無法與發(fā)現(xiàn)的同時(shí)停止幀)，對于返回幾
個(gè)幀而再次確認(rèn)的動作，即使是基于計(jì)算機(jī)的事后讀影診斷，也可以 以與實(shí)際上對被檢體進(jìn)行掃描的情況同樣的感覺，停止探測器的移 動、或者改變掃描方向。
另外，讀影用專用按鈕522分配有用于有效地進(jìn)行將微小結(jié)構(gòu)物 提取處理組合的讀影的各種功能。例如，顯示在監(jiān)視器上的圖像可以 利用按鈕輸入來切換微小結(jié)構(gòu)物提取處理前后的圖像。另外，指示將 期望的圖像幀作為靜態(tài)圖像另外保存的按鈕、圖像中輸入注釋文字或 箭頭等與診斷裝置上同樣的操作。另外，軌跡球523是監(jiān)視器上的指
示器。當(dāng)然，也可以用鼠標(biāo)來代用。
另外，在由本圖像處理裝置5執(zhí)行第1微小結(jié)構(gòu)物提取處理的情 況下，對存儲在存儲部57中的圖像組數(shù)據(jù)執(zhí)行圖18所示的步驟S34 ~ S36的處理，另外，在執(zhí)行第2微小結(jié)構(gòu)物提取處理的情況下，相同 地對存儲在存儲部57中的圖像組數(shù)據(jù)執(zhí)行圖示的步驟S33， S36的 處理。
根據(jù)本實(shí)施方式的圖像處理裝置，例如可以事后在醫(yī)用工作站等 終端中執(zhí)行第l或第2微小結(jié)構(gòu)物提取處理。另外，此時(shí)，通過使用 微小結(jié)構(gòu)物提取處理專用設(shè)備，不論是否為攝影事后中的圖像觀察， 都可以以與實(shí)際上在對被檢體進(jìn)行掃描的過程中停止探測器的移動、 或改變掃描方向的狀況同樣的感覺，來顯示微小結(jié)構(gòu)物提取圖像。其 結(jié)果，可以以高的操作性有效地觀察適當(dāng)?shù)奈⑿〗Y(jié)構(gòu)物提取圖像，可 以減輕醫(yī)生等的作業(yè)負(fù)擔(dān)。
接下來，對本發(fā)明的第8實(shí)施方式進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中， 由于取得"薄切片聲場，，和"基于三維掃描的多個(gè)斷層像"是必要條件， 所以首先對超聲波探測器12進(jìn)行詳細(xì)說明。
超聲波探測器12可以根據(jù)陣列轉(zhuǎn)換器的方式主要分類成以下的種類。
(1) 1D陣列(僅方位角操縱的單一行)
(2) 1.25D陣列(仰角維數(shù)的無電子對焦的多重行)
(3) 1.5D陣列(雖被電子對焦，但沒有在仰角維數(shù)進(jìn)行操縱)(4) 1.75D陣列(伴隨被限制的三維操縱的大的間距陣列)
(5) 2D陣列(伴隨廣泛的三維操縱的微細(xì)間距陣列)
另外，"D"表示"維數(shù)，，，(2)至(5)的陣列全部被二維狀地排 列，所以被稱為1.5D等，但該表述與數(shù)學(xué)上的定義不同，而是超聲 波診斷裝置領(lǐng)域中的慣用表述。上述陣列中的、可以形成薄切片聲場 的陣列為(2)至(5)的陣列。
在使用上述那樣的陣列來取得多個(gè)斷層像的情況下，用于使斷層 面的位置微小地變化而在短時(shí)間內(nèi)取得多個(gè)斷層像的方式可以通過 使用上述陣列中的(4)以及(5)的陣列來直接實(shí)現(xiàn)，但除此以外， 還有使用(1) ~ (5)的陣列并使振子機(jī)械地?fù)u動來得到三維信息的 方法，將該陣列稱為帶機(jī)械搖動功能的陣列。在本實(shí)施方式中，作為 適當(dāng)?shù)年嚵校瑑?yōu)選使用"帶機(jī)械搖動功能的1.25D陣列"、或者"帶機(jī) 械搖動功能的1.5D陣列"。1.25D陣列的詳細(xì)情況如前所述。
對使用了上述陣列的圖像的取得方法進(jìn)行說明。首先，利用基于 超聲波探測器12的超聲波的發(fā)送接收，通過與通常的B模式同樣的 手法來取得l張斷層像。接下來，利用電子偏轉(zhuǎn)或機(jī)械搖動，取得與 上述斷層像不同的斷面的斷層像。重復(fù)同樣的操作，如圖23所示， 取得具有三維區(qū)域的信息的斷層像組40。另外，圖23是夸張地進(jìn)行 表示，而實(shí)際的各斷層像的距離是微小的。另外，在實(shí)際的搖動中， 各斷層像的斷面嚴(yán)密地講并不平行，但在扇角微小的情況下，可以視 為大致平行。另外，所取得的圖像的張數(shù)在圖23中設(shè)為5張，但優(yōu) 選為3~10張左右。
在超聲波診斷裝置的結(jié)構(gòu)圖中的圖像合成部27中，對上述取得 的斷層像組進(jìn)行圖像合成而成為1張圖像，將結(jié)果作為1張斷層像顯 示在顯示部上。關(guān)于該圖像合成方法，例如有下述的2個(gè)方法。 (第l合成方法最大亮度投影法)
在該方法中，圖像合成部27通過針對圖像組的所有斷層像，將 與在空間上同 一位置的像素對應(yīng)的最大亮度提供給所對應(yīng)的位置的 像素，而作為最終的1張斷層像進(jìn)行圖像合成。
根據(jù)該第1合成方法，除了通過體復(fù)合而得到的斑點(diǎn)降低和組織 結(jié)構(gòu)平滑化的效果以外，還利用薄切片聲場(即薄切片厚度)的效果， 無論在成為運(yùn)算對象的斷面組的哪個(gè)斷面中包含有微小結(jié)構(gòu)物，其回 波信號也被非常高地被檢測出。進(jìn)而，由于捕捉鈣化的斷面為多個(gè)，
所以即使超聲波探測器12或被檢體發(fā)生了稍微的運(yùn)動，也可以減輕 微小結(jié)構(gòu)物的檢測遺漏。
(第2合成方法代表亮度值法)
在該方法中，圖像合成部27首先如圖24所示，對各斷層面的對 應(yīng)的坐標(biāo)位置的像素進(jìn)行亮度解析。在該情況下，如果檢測到應(yīng)被判 定成異常點(diǎn)的亮度(以下稱為"異常亮度"，在后面進(jìn)行詳述)，則對 于該像素的亮度，將該異常亮度設(shè)為代表亮度值。在沒有檢測到異常 亮度的情況下，將所有像素的平均亮度設(shè)為該像素的代表亮度值，或 者將多個(gè)斷層像中的任一個(gè)亮度設(shè)為代表亮度值。
圖25A是示出本方法的一個(gè)例子的圖，對象斷層像假設(shè)為5張。 圖25A是示出檢測到異常亮度的情況的圖，圖25B是示出沒有檢測到 異常亮度的情況的圖。如圖25A所示，在檢測到異常亮度的情況下， 使圖中虛線箭頭所表示的代表亮度值的亮度水平與異常亮度一致。如 圖25B所示，在沒有檢測到異常亮度的情況下，使圖中虛線箭頭所表 示的代表亮度值的亮度水平與所有像素的平均亮度水平 一致。
在上述的異常亮度的檢測方法中，可以考慮多種方式，以下舉出 幾個(gè)例子。
(1) 有僅使用亮度的閾值來判斷的方法。預(yù)先確定異常點(diǎn)的亮 度水平，通常，灰度圖像為256灰度等級，所以在將最大亮度設(shè)為256 的情況下，例如將亮度水平為200以上的像素的亮度設(shè)為異常亮度。 并且，在觀察到多個(gè)異常亮度的情況下，采用最大的異常亮度。
(2) 最初求出成為對象的像素的亮度值的平均值n和標(biāo)準(zhǔn)偏差 o,將統(tǒng)計(jì)學(xué)上溢出的亮度設(shè)為異常亮度。例如，將亮度為p + 3o以 上的明亮度的像素的亮度設(shè)為異常亮度。
此處，對斷層像的全部或一部分進(jìn)行使用異常亮度或平均值來重
新生成新的亮度的圖像處理，其結(jié)果，重構(gòu)出新的斷層像，并顯示在 顯示部上。
由于作為干涉條紋的斑點(diǎn)圖案具有隨機(jī)的振幅，所以在第1合成 方法那樣的最大亮度檢測中，即使在斑點(diǎn)圖案中，也總是檢測到相當(dāng) 于峰的最大值。因此，損失描繪性。本方法解決該問題，并且還進(jìn)一 步改善與微釣化的對比度比。
在上述的說明中，進(jìn)行了對所顯示的圖像的整個(gè)區(qū)域?qū)嵤┥鲜龅?br> 處理那樣的說明，但不限于此。例如，如圖26所示，在診斷圖像上 設(shè)定有關(guān)心區(qū)域(ROI) 41的情況下，可以僅對該ROI應(yīng)用本實(shí)施 方式。由此，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)算處理時(shí)間的縮短。另外，操作者可以從輸 入裝置變更ROI的尺寸和位置。另外，在ROI外的區(qū)域42中，原樣 顯示出上述多個(gè)得到的斷層像中的、任意1張圖像(例如最初(或最 后)取得的圖像)即可。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，能夠?qū)崿F(xiàn)可以適當(dāng)?shù)赜^察例 如在乳癌診斷中容易被遺漏的微鉤化等微小結(jié)構(gòu)物的超聲波診斷裝 置。
另外，本發(fā)明不限于上述各實(shí)施方式，在實(shí)施階段中可以在不脫 離其宗旨的范圍內(nèi)將結(jié)構(gòu)要素變形而具體化。作為具體的變形例，例 如存在如下的例子。
本實(shí)施方式的各功能還可以通過將執(zhí)行該處理的程序安裝到工 作站等計(jì)算機(jī)，并將這些在存儲器上展開來實(shí)現(xiàn)。此時(shí)，可以使計(jì)算 機(jī)執(zhí)行該手法的程序還可以存儲在磁盤(軟(注冊商標(biāo))盤、硬盤等)、 光盤(CD-ROM、 DVD等)、半導(dǎo)體存儲器等記錄介質(zhì)中而發(fā)布。
另外，利用上述實(shí)施方式中公開的多個(gè)結(jié)構(gòu)要素的適當(dāng)組合，可 以形成多種發(fā)明。例如，也可以從實(shí)施方式中示出的所有結(jié)構(gòu)要素刪 除若干結(jié)構(gòu)要素。進(jìn)而，也可以適當(dāng)組合不同的實(shí)施方式涉及的結(jié)構(gòu) 要素。
(產(chǎn)業(yè)上的可利用性)
如上述說明，根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)可以正確地區(qū)別例如乳腺等
連續(xù)結(jié)構(gòu)物和微鈣化部分等微小結(jié)構(gòu)物，并提取出微小結(jié)構(gòu)物的超聲 波診斷裝置以及超聲波診斷裝置控制方法。
權(quán)利要求
1. 一種超聲波診斷裝置，具備:超聲波發(fā)送接收單元，對被檢體發(fā)送超聲波，接收來自該超聲波的反射波，根據(jù)所接收到的反射波來發(fā)生多個(gè)幀的回波信號；圖像數(shù)據(jù)發(fā)生單元，根據(jù)上述多個(gè)幀的回波信號，發(fā)生由多個(gè)二維圖像構(gòu)成的三維圖像數(shù)據(jù)；圖像生成單元，通過進(jìn)行強(qiáng)調(diào)上述三維圖像數(shù)據(jù)中包含的微小結(jié)構(gòu)物的處理，生成第1圖像；以及顯示單元，顯示上述第1圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，強(qiáng)調(diào) 上述三維圖像數(shù)據(jù)中包含的微小結(jié)構(gòu)物的處理是減輕上述三維圖像 數(shù)據(jù)中包含的斑點(diǎn)圖案成分的信號處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，上述圖像生成單元利用構(gòu)成在上述三維圖像數(shù)據(jù)中包含的規(guī)定的二維圖 像的像素與構(gòu)成在上述三維圖像數(shù)據(jù)中包含的其他二維圖像的像素之間的關(guān)系來執(zhí)行減輕上述斑點(diǎn)圖案成分的信號處理，從而提取出上 述規(guī)定的二維圖像中包含的微小結(jié)構(gòu)物，生成上述微小結(jié)構(gòu)物被影像化的上述第1圖像。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，減輕 上述斑點(diǎn)圖案成分的信號處理是三維地定義了內(nèi)核圖案的CFAR處 理、使用了統(tǒng)計(jì)類似度濾波的處理、使用了空間高通濾波的處理中的 任一個(gè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，上述 圖像生成單元通過對上述多個(gè)二維圖像分別進(jìn)行減輕上述斑點(diǎn)圖案 成分的信號處理，在上述各二維圖像中提取出具有規(guī)定的閾值以上的 值的像素，通過針對上述提取出的像素進(jìn)行用于判定上述多個(gè)二維圖像間 的關(guān)系的深度運(yùn)算，提取出在上述三維圖像數(shù)據(jù)中包含的規(guī)定的二維 圖像所包含的微小結(jié)構(gòu)物，生成上述微小結(jié)構(gòu)物被影像化的上述第1圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，減輕 上述斑點(diǎn)圖案成分的信號處理是二維地定義了內(nèi)核圖案的CFAR處 理、使用了統(tǒng)計(jì)類似度濾波的處理、使用了空間高通濾波的處理中的 任一個(gè)。
7，根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，上述 圖像生成單元在對上述多個(gè)二維圖像分別進(jìn)行了減輕上述斑點(diǎn)圖案 成分的信號處理之后，針對上述各二維圖像上的像素，執(zhí)行將該像素 的值以及位于其附近的像素的值中的最大值設(shè)為該像素的新的值的 圖像處理，在上述圖像處理之后，執(zhí)行上述深度運(yùn)算處理。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，上述 圖像生成單元計(jì)算出上述多個(gè)二維圖像間的移動向量，根據(jù)上述計(jì)算出的移動向量，執(zhí)行對上述多個(gè)二維圖像間的位置 偏移進(jìn)行校正的校正處理，在上述校正處理之后，執(zhí)行上述深度運(yùn)算處理。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，上述 三維圖像數(shù)據(jù)是使用具有搖動用于對上述被檢體發(fā)送超聲波的多個(gè) 超聲波振子的機(jī)構(gòu)的超聲波探測器、或二維地配置有上述多個(gè)超聲波 振子的超聲波探測器來取得的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，強(qiáng)調(diào) 上述三維圖像數(shù)據(jù)中包含的微小結(jié)構(gòu)物的處理是，使用上述三維圖像 數(shù)據(jù)中包含的第l超聲波圖像以及根據(jù)該第l超聲波圖像的位置決定 的第2超聲波圖像來提取出微小結(jié)構(gòu)物的圖像處理，是如下的處理， 執(zhí)行針對上述第l超聲波圖像上的各像素，與包括上述第2圖像中空 間上對應(yīng)的像素的參照區(qū)域內(nèi)的最大像素值進(jìn)行差分的微小結(jié)構(gòu)物 提取處理，從而生成微小結(jié)構(gòu)物提取圖像。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，還 具備指定單元，用于從多個(gè)超聲波圖像中指定上述第2超聲波圖像。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，還 具備指定單元，使用多個(gè)超聲波圖像的各個(gè)和上述第l超聲波圖像來 執(zhí)行上述微小結(jié)構(gòu)物提取處理，從而生成多個(gè)上述第1圖像，根據(jù)與 上述多個(gè)第1圖像分別有關(guān)的像素值的總和，指定上述第2超聲波圖 像。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，還 具備指定單元，用于指定上述參照區(qū)域的尺寸。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，上 述第2超聲波圖像是關(guān)于上述第l超聲波圖像處于對稱的位置的二個(gè) 超聲波圖像，上述圖像處理單元根據(jù)針對上述第2超聲波圖像分別執(zhí)行了上 述微小結(jié)構(gòu)物提取處理的結(jié)果，生成上述微小結(jié)構(gòu)物提取圖像。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，上 述圖像處理單元通過針對多個(gè)上述第l超聲波圖像執(zhí)行上述微小結(jié)構(gòu) 物提取處理，生成多個(gè)上述微小結(jié)構(gòu)物提取圖像，通過執(zhí)行使用了上述多個(gè)微小結(jié)構(gòu)物提取圖像的最大值投影處 理，生成最大值投影圖像，上述顯示單元以規(guī)定的方式來顯示上述最大值投影圖像。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，上 述圖像處理單元針對上述第l超聲波圖像，執(zhí)行用于去除斑點(diǎn)圖案成 分的規(guī)定的處理，使用上述規(guī)定的處理后的上述第1超聲波圖像，執(zhí)行上述微小結(jié) 構(gòu)物提取處理。
17. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，上 述顯示單元根據(jù)對上述第1超聲波圖像附加的與超聲波探測器的位置 有關(guān)的信息，顯示示出了超聲波探測器的位置的體位標(biāo)志。
18. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，還 具備指定單元，在執(zhí)行上述微小結(jié)構(gòu)物提取處理的情況下，與其空間動作連動地指定上述第l超聲波圖像的位置。
19. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，上 述圖像生成單元通過執(zhí)行對上述三維圖像數(shù)據(jù)中包含的多個(gè)位置所 對應(yīng)的多個(gè)像素，分別與離開規(guī)定距離的參照區(qū)域內(nèi)的最大像素值進(jìn) 行差分的微小結(jié)構(gòu)物提取處理，生成微小結(jié)構(gòu)物提取圖像，上述顯示單元以規(guī)定的方式顯示上述微小結(jié)構(gòu)物提取圖像。
20. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，上述 超聲波發(fā)送接收單元一邊使用二維地排列的振動元件來形成在與斷 層像垂直的方向上厚度薄的聲場， 一邊對被檢體進(jìn)行三維掃描，從而 對與上述厚度薄的聲場大致平行的方向發(fā)生上述多個(gè)幀的回波信號，上述圖像生成單元使用基于上述多個(gè)幀的回波信號的上述多個(gè) 斷層像的亮度信息，重構(gòu)二維斷層像。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，上 迷超聲波發(fā)送接收單元通過電子延遲電路或機(jī)械式搖動機(jī)構(gòu)，利用上 迷振動元件，對上述被檢體進(jìn)行三維掃描。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，上 迷顯示單元顯示所重構(gòu)的上述二維斷層像。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，上 述圖像生成單元針對上述多個(gè)斷層像利用最大亮度投影法來生成上 述二維斷層像。
24. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，上 述圖像生成單元通過關(guān)于上述多個(gè)斷層像針對所對應(yīng)的各像素的亮 度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，并將根據(jù)其結(jié)果決定的代表亮度值作為像素值來進(jìn) 行構(gòu)成，生成上述二維斷層像。
25. —種超聲波診斷裝置的控制方法， 使超聲波診斷裝置執(zhí)行如下步驟 對被檢體發(fā)送超聲波，接收來自上述超聲波的反射波，根據(jù)上述接收到的反射波來發(fā)生多個(gè)幀的回波信號，根據(jù)上述多個(gè)幀的回波信號，發(fā)生由多個(gè)二維圖像構(gòu)成的三維圖 像數(shù)據(jù)，通過進(jìn)行強(qiáng)調(diào)上述三維圖像數(shù)據(jù)中包含的微小結(jié)構(gòu)物的處理，生 成第1圖像，顯示上述第1圖像。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超聲波診斷裝置以及超聲波診斷裝置控制方法。還使用與三維圖像數(shù)據(jù)中包含的多個(gè)超聲波圖像實(shí)質(zhì)上正交的方向(深度方向)所涉及的信息，來去除斑點(diǎn)圖案。例如，執(zhí)行三維CFAR處理、或者二維CFAR處理以及深度運(yùn)算處理。由此，辨別三維地連續(xù)分布的連續(xù)結(jié)構(gòu)物和局部存在的微小結(jié)構(gòu)物而生成微小結(jié)構(gòu)物提取圖像。
文檔編號A61B8/08GK101378700SQ20078000453
公開日2009年3月4日 申請日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者岡村陽子, 神山直久 申請人:株式會社東芝;東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會社