專利名稱：超聲波診斷裝置、超聲波診斷方法以及超聲波診斷裝置的數(shù)據(jù)處理程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過發(fā)送接收超聲波而生成并顯示作為被檢體的組
織信息的B模式像以及作為血流或組織的運動信息的彩色多普勒像 的超聲波診斷裝置、超聲波診斷方法以及超聲波診斷裝置的數(shù)據(jù)處理 程序，特別涉及對彩色多普勒像中的速度的混疊進行校正的超聲波診 斷裝置、超聲波診斷方法以及超聲波診斷裝置的數(shù)據(jù)處理程序。
背景技術(shù)：
超聲波診斷裝置中的彩色多普勒法是向生物體沿著同一方向照 射多次超聲波，而通過多普勒效應(yīng)抽取血流的速度、能量、分散這樣 的血流信息的方法。
在彩色多普勒法中，通過對來自同 一地點的多個超聲波的接收信 號，最初施力—皮稱為MTI ( moving target indication,運動目標(biāo)檢測) 濾波器的高通濾波器(HPF: high pass filter)從而抑制來自組織的運 動延遲的信號。但是，在對不是血流而是組織的移動速度進行觀測的 情況下，不需要MTI濾波器。接下來，通過了 MTI濾波器的接收信 號被提供給自相關(guān)器。然后，根據(jù)自相關(guān)器的輸出信號，計算出血流 等的移動的能量、分散、速度。
此處，在速度超過混疊速度時，產(chǎn)生混疊現(xiàn)象。這是由來于，在 計算能量、分散、速度時求出的相位僅限于-冗~ +冗的范圍的值。即， 在速度超過混疊速度時，相位從+ 7T混疊到-;t。其是采樣定理的界限。 在彩色多普勒圖像中，在速度超過混疊速度時，顏色發(fā)生變化。因此， 觀察變得困難，而有可能錯誤地判斷血流方向。
在以往的彩色多普勒超聲波診斷裝置中，有零位漂移這樣的功能。在該功能中，使相位-7t~ +71的范圍成為0~ +271的范圍。由此， 可以觀測直到朝向超聲波束而來的方向的血流速度為混疊速度的兩 倍為止的血流速度。但是，該功能僅可以在沒有遠離超聲波束的方向 的血流這樣的條件下利用。即，即使進行了零位漂移，可以觀測的速
度范圍是2;r這一點是不變的。
作為打破采樣定理的界限而測定超過2;r的相位的方法，有交錯 脈沖(stagger pulse )法(例如參照專利文獻l、專利文獻2或?qū)＠?獻3)。交錯脈沖法在雷達的領(lǐng)域中已得到了實用化，但在超聲波診 斷裝置的領(lǐng)域中尚未得到實用化。其理由在于，在超聲波反射回波中 產(chǎn)生被稱為散斑的相位干擾，而無法穩(wěn)定地觀測相位的二次的差分。
另外，還考慮了通過提高低流速檢測能力而將相位檢測范圍維持 為2tt，并且擴展速度動態(tài)范圍(混疊速度/可檢測的低流速)的技術(shù) (例如參照專利文獻4)。但是，該技術(shù)并非用于提高混疊速度的技 術(shù)。
另一方面，作為假設(shè)相位變化的連續(xù)性，而檢測超過27T的相位
的手法，有展開(unwrap)這樣的手法。
圖l是說明以往的超聲波診斷裝置中的展開處理的圖。 在圖1 (a) 、 (b)中，橫軸表示位置，縱軸表示信號的相位。 在展開中，在當(dāng)前的地點的相位為正的相位且相鄰的地點的相位 為負的相位且兩者之差接近2;r的情況下判斷為發(fā)生了混疊，將對相 鄰的地點的相位加上2tt而得到的值設(shè)為相鄰的地點的新的相位值。
因此，如圖1 (a)所示相位在-tt +兀的范圍混疊的觀測信號 通過展開處理而被校正成如圖1 (b)所示那樣的具有連續(xù)性的信號。 但是，展開處理基本上僅可以作為一維處理來進行。因此，在距 離方向的線上進行展開處理的情況下，有可能出現(xiàn)以噪聲為原因而執(zhí) 行錯誤的混疊校正的地點。在這樣執(zhí)行錯誤的混疊校正的情況下，從
進行了錯誤的混疊校正的地點，相位產(chǎn)生27T偏移。因此，有時生成
帶有條紋那樣的二維圖像。
作為針對這樣的問題的對策，考慮了利用二維速度分布來二維地進行局部的展開處理的手法(例如參照專利文獻5)。在該進行局部 的展開處理的手法中，將包括二維空間的某點的相位的斜率的周圍積 分值并非0的地點定義成留數(shù)(residue)，選擇路徑以避開留數(shù)。
但是，在以往的二維地進行局部的展開處理的手法中，由于處理 復(fù)雜而存在需要運算時間這樣的問題。另外，存在當(dāng)留數(shù)變多的情況 下避開留數(shù)的地點變成看起來不自然的圖像這樣的問題。而且，在魯 棒(robust)性上存在問題，還存在有時無法進行展開這樣的問題。
專利文獻l:日本特開平4 - 197249號公報
專利文獻2:日本特開平4 - 197250號^^才艮
專利文獻3:日本特開平4 - 278864號/>才艮
專利文獻4:日本特開2005 - 176997號7>才艮
專利文獻5:美國專利申請乂^開第2007/0066896號說明書

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述以往的情況而完成的，其目的在于提供一 種超聲波診斷裝置、超聲波診斷方法以及超聲波診斷裝置的數(shù)據(jù)處理 程序，在利用彩色多普勒法的攝影中，通過降低噪聲的影響，可以更 良好且穩(wěn)定地進行針對所收集的速度數(shù)據(jù)的混疊校正。
為了達成上述目的，本發(fā)明提供一種超聲波診斷裝置，其特征在 于，具有數(shù)據(jù)收集單元，通過向被檢體發(fā)送接收超聲波而從上述被 檢體內(nèi)的移動體收集相位信號作為多普勒數(shù)據(jù)；校正單元，對上述相 位信號根據(jù)二維的相位變化的連續(xù)性實施全局的混疊校正處理；以及 顯示單元，顯示上述混疊校正處理后的相位信號。
另外，本發(fā)明提供一種超聲波診斷方法，其特征在于，具有如下 步驟通過向被檢體發(fā)送接收超聲波而從上述被檢體內(nèi)的移動體收集 相位信號作為多普勒數(shù)據(jù)的步驟；對上述相位信號根據(jù)二維的相位變 化的連續(xù)性實施全局的混疊校正處理的步驟；以及顯示上述混疊校正 處理后的相位信號的步驟。
另夕卜，為了達成上述目的，本發(fā)明提供一種超聲波診斷裝置的數(shù)
6據(jù)處理程序，其特征在于，使計算機作為如下單元發(fā)揮功能校正單
集的相位信號，根據(jù)二維的相位變化的連續(xù)性實施全局的混疊校正處 理；以及圖像數(shù)據(jù)生成單元，使用上述混疊校正處理后的相位信號， 生成顯示用的圖像數(shù)據(jù)。
在這樣的本發(fā)明的超聲波診斷裝置、超聲波診斷方法以及超聲波 診斷裝置的數(shù)據(jù)處理程序中，在利用彩色多普勒法的攝影中，通過降 低噪聲的影響，可以更良好且穩(wěn)定地進行針對所收集的速度數(shù)據(jù)的混 疊校正。


圖l是說明以往的超聲波診斷裝置中的展開處理的圖。
圖2是示出本發(fā)明的超聲波診斷裝置的實施方式的方框結(jié)構(gòu)圖。
圖3是示出圖2所示的混疊校正部中的相位信號的混疊校正處理
的步驟的一個例子的流程圖。
圖4是對圖2所示的混疊校正部中的相位信號的混疊校正處理的
原理進行說明的圖。
圖5是將根據(jù)由圖2所示的超聲波診斷裝置進行了混疊校正的相
位信號制成的彩色多普勒像與根據(jù)混疊校正前的相位信號制成的彩
色多普勒像進行比較的圖。
具體實施例方式
參照附圖對本發(fā)明的超聲波診斷裝置、超聲波診斷方法以及超聲 波診斷裝置的數(shù)據(jù)處理程序的實施方式進行說明。 (結(jié)構(gòu)以及功能)
圖2是示出本發(fā)明的超聲波診斷裝置的實施方式的方框結(jié)構(gòu)圖。 超聲波診斷裝置1是通過對生物體等被檢體進行超聲波的發(fā)送 接收而利用相位變化測定在被檢體內(nèi)移動的紅血球、組織等移動體的 移動速度，并顯示所測定出的物體的二維速度分布的彩色多普勒超聲波診斷裝置。
為此，超聲波診斷裝置1具備發(fā)送電路2、超聲波探測器3、接 收電路4、 B模式處理系統(tǒng)5、彩色多普勒處理系統(tǒng)6、混疊校正部7、 坐標(biāo)變換部8、圖像合成部9、監(jiān)視器10以及控制系統(tǒng)11。超聲波診 斷裝置1的各結(jié)構(gòu)要素可以由電路、或讀入了程序的計算機來構(gòu)筑。 例如，通過使計算機讀入超聲波診斷裝置的數(shù)據(jù)處理程序，將來自B 模式處理系統(tǒng)5以及彩色多普勒處理系統(tǒng)6的輸出數(shù)據(jù)分別作為處理 對象數(shù)據(jù)而生成圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)已得到了實用化。在該情況 下，由讀入數(shù)據(jù)處理程序的計算機構(gòu)筑混疊校正部7、坐標(biāo)變換部8 以及圖像合成部9。
發(fā)送電路2具有向超聲波探測器3施加發(fā)送信號的功能。超聲波 探測器3具備多個超聲波振子，具有將使用各超聲波振子從發(fā)送電路 2施加的發(fā)送信號變換成超聲波信號并發(fā)送給未圖示的被檢體，另一 方面接收在被檢體內(nèi)生成的超聲波反射信號，并將所接收到的超聲波 反射信號變換成接收信號并輸出給接收電路4的功能。接收電路4具 有針對從超聲波探測器3取得的接收信號進行調(diào)整相位相加處理等期 望的信號處理而向B模式處理系統(tǒng)5輸出B模式像的生成用的接收信 號，另 一方面向彩色多普勒處理系統(tǒng)6輸出表示二維血流速度的彩色 多普勒像的生成用的接收信號的功能。B模式處理系統(tǒng)5具有通過對 從接收電路4取得的B模式像的生成用的接收信號實施B模式像的生 成處理而生成B模式像數(shù)據(jù)的功能、和向坐標(biāo)變換部8輸出所生成的 B模式像數(shù)據(jù)的功能。
彩色多普勒處理系統(tǒng)6具備通過對從接收電路4取得的彩色多普 勒像的生成用的接收信號實施彩色多普勒像的生成處理而生成血流 等有運動的分量的速度信號、相位信號、能量信號以及分散信號等彩 色多普勒像數(shù)據(jù)的功能、和向混疊校正部7輸出所生成的彩色多普勒 像數(shù)據(jù)的功能。
彩色多普勒處理系統(tǒng)6具備被稱為MTI濾波器的HPF、自相關(guān)
器以及速度/分散/能量計算器。但是，在觀測并非是血流而是組織的移動速度的情況下，不需要MTI濾波器。彩色多普勒處理系6的MTI 濾波器具有通過對從接收電路4取得的彩色多普勒像的生成用的接收 信號施加HPF而抑制來自組織的運動延遲的信號，抽取作為來自運 動分量的接收信號的運動信號的功能。另外，彩色多普勒處理系統(tǒng)6 的自相關(guān)器具有根據(jù)利用MTI濾波器抽取的運動信號來計算用于求 出血流等有運動的分量的能量信號P、分散信號T、速度信號V以及 相位信號0)作為彩色多普勒像數(shù)據(jù)的中間信號的功能。
在自相關(guān)器中，進行式(l-l)以及式(l-2)所示那樣的處理。
即，在將MTI濾波器的輸出信號列設(shè)為x(l)、x(2)、x(3).....
x (n)時，從自相關(guān)器輸出信號c0、 cl。其中，在式(1-1)以及式 (1-2)中*表示共軛復(fù)數(shù)。
<formula>formula see original document page 9</formula>式(l-l)
式(l-2)
彩色多普勒處理系統(tǒng)6的速度/分散/能量計算器具有通過式(2 -l)、式(2-2)、式(2-3)、式(2-4)以及式(2 - 5 )計算 有運動的分量的能量信號P、分散信號T、速度信號V以及相位信號 ①的功能。其中，m是基準(zhǔn)值，C是音速，PRF是向同一方向的脈沖 反復(fù)頻率，f。是接收頻率，Re ()是抽取實部的函數(shù)，Im ()是抽取 虛部的函數(shù)，atan2 ()是計算-;t +兀的角度的函數(shù)。
<formula>formula see original document page 9</formula>
c0 式(2 - 2 )
l 式(2-3) 其中
—atan2(Im(cl),Re(c1)) 式(2 - 4 )VNyq時， 產(chǎn)生混疊現(xiàn)象。因此，在混疊校正部7中，具備從彩色多普勒處理系統(tǒng)6取得 彩色多普勒像數(shù)據(jù)，通過根據(jù)二維的相位變化的連續(xù)性對按照式(2 -4)求出的相位信號<D實施全局、即并非局部的展開處理從而進行 混疊校正的功能；以及向坐標(biāo)變換部8輸出混疊校正處理后的彩色多 普勒像數(shù)據(jù)的功能。另外， 一般多數(shù)情況下將"速度"這樣的語言用作顯示為彩色多普 勒《象的信息。但是，"速度"準(zhǔn)確地是指由式(2-3)示出的部分，通 常被顯示為彩色多普勒像的信息是由式(2-4)表示的"相位"。因 此，此處將被顯示為彩色多普勒像的信息設(shè)為"相位"而進行說明?；殳B校正部7中具備的功能可以根據(jù)通過使CPU (Central Processing Unit,中央處理單元)、DSP ( Digital Signal Processor, 數(shù)字信號處理器)、GPU (Graphics Processing Unit,圖形處理單元) 等裝置讀入程序而實現(xiàn)的軟件處理；通過使用了 ASIC (Application Specific Integrated Circuit, 專用集成電路)、FPGA ( Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)或通用(Integrated Circuit)的電路等的硬件而實現(xiàn)的處理、組合了軟件處理與硬件處理 的處理來實現(xiàn)。混疊校正部7具體而言具備通過以下步驟進行從有混疊的相位 信號①i、 jj計算無混疊的相位信號i、 j的處理的功能。圖3是示出圖2所示的混疊校正部7中的相位信號的混疊校正處 理的步驟的一個例子的流程圖，在圖中對S添加了數(shù)字的標(biāo)號表示流 程的各步驟。首先，在步驟S1中，將通過觀測按照式(2-4)求出的相位信 號0>[i、 j作為輸入信號，通過式(3)計算出相位信號O[i、 j的x 方向的斜率Ax[i、 j以及y方向的斜率Ay[i、 j。其中，在式(3)中 W (①)是4吏相位信號<D在-7t~ +7T的范圍混疊的包裝(wrap)函數(shù)。另外，此處，將使相位在-7T +7t的范圍混疊的處理稱為包裝
(wrap )。
1o， 其他
,一l 0, 其他 式(3)
接下來，在步驟S2中，根據(jù)相位信號①[i、j的x方向的斜率Ax[i、 j以及y方向的斜率Ay[i、 j通過式(4)計算出二維拉普拉斯算子d[i、j。
外》]-(Ax卩,刀—M''-W'〗)+(Av["/l-Ay[''J—1]) 式(4 )
接下來，在步驟S3中，如式(5)所示對二維拉普拉斯算子d[i、 jl進行離散的二維余弦變換，從而計算出D[k、 p。
|_2A/ J UW J 式(5 )
接下來，在步驟S4中，通過式(6)所示的運算對D[k、 p進行 濾波而計算出D，[k、 p。
<formula>formula see original document page 11</formula>
接下來，在步驟S5中，如式(7)所示，對D，[k、 pj進行離散 的二維反余弦變換，從而可以求出被展開的相位信號0[i、 j作為輸出 信號。另外，此處，將使在-;r +3T的范圍被包裝的相位信號①恢 復(fù)成原來的相位信號0的處理稱為展開。
<formula>formula see original document page 11</formula>
式(7)
<formula>formula see original document page 11</formula>
其中，
接下來，對上述處理的效果進行說明。
圖4是對圖2所示的混疊校正部7中的相位信號的混疊校正處理 的原理進行說明的圖。
在圖4(a) 、 (b)中，橫軸表示位置，縱軸表示相位。另外，圖4 (a)示出具有混疊的被包裝的相位信號①，圖4 (b)是使對圖4 U)所示的被包裝的相位信號①在空間上進行微分的結(jié)果在-7T + 7T的范圍包裝而得到的信號。
在如圖4(a)所示數(shù)據(jù)A的相位為7t-Ax、數(shù)據(jù)B的相位為tt、 數(shù)據(jù)C的相位為；r + Ax時，數(shù)據(jù)C被混疊到相位為-7T + Ax的數(shù)據(jù)C，。 這樣，即使在所觀測的相位信號<D中發(fā)生了混疊，如圖4 (b)所示，
使對相位信號①在空間上進行微分了的結(jié)果在-7t +71的范圍包裝
而得到的值也等于對無混疊的被展開的相位信號0在空間上進行微 分了的值。
即，如式(8)所示，實際觀測的數(shù)據(jù)B的相位7T與所混疊的數(shù)
據(jù)C，的相位-7T +Ax的差分值A(chǔ)①通過包裝函數(shù)W而得到的包裝值 W ( AO>)成為Ax。
W(A * )-Wl(-兀+A x)一7t }=W(-2jc+厶x)-A x 式
從式(8 )可知，實際觀測的數(shù)據(jù)B的相位7t與所混疊的數(shù)據(jù)C，
的相位-tt + Ax的差分值A(chǔ)①通過包裝函數(shù)W而得到的包裝值W (A①)等于實際觀測的數(shù)據(jù)B的相位；r與數(shù)據(jù)C的相位tt + Ax的差 分值。
因此，如式(3)所示計算出被包裝的相位信號O[i、 j。另夕卜，
式(4)是空間性的拉普拉斯算子。由此，通過式(9)所示的偏微分
方程式表示的泊爭》方禾呈式成立。 a2 a2 」
—--j~ = d
& * 式(9)
從式(9)求出被包裝的真的相位信號0的分布的過程歸結(jié)于， 求解被離散化的泊松方程式中的諾依曼的邊界條件。在該解法中存在 利用頻i普法的高速化手法。利用該頻語法的高速化手法相當(dāng)于上述圖 3中的步驟S3、步驟S4以及步驟S5的處理。
通過在式(6)所示的利用分母的除法中示出的頻率軸上的濾波 操作，得到在空間軸中進行了積分的效果。因此，如果對式(6)的 除法處理后的信號進行式(7)所示那樣的反余弦變換，則可以得到
12被展開的相位信號0。
這樣，利用將使相位信號0>的二維分布的斜率Ax、 Ay混疊而得 到的數(shù)據(jù)與混疊校正處理后的相位信號0的二維分布的斜率之間的 平方誤差設(shè)為最小的最小二乘法的混疊校正(展開)處理是并非局部 地進行展開，而全局地進行展開的處理。因此，通過圖3所示的展開 處理，輸出以平方誤差成為最小的方式在空間整體中被最佳化的相位 信號0。
另外，在作為式(9)的偏微分方程式的解法的頻譜法中，除了 上述方法以外，還有使用離散的傅立葉變換以及離散的傅立葉變換的 逆變換的方法、使用離散的正弦變換以及離散的正弦變換的反變換的 方法。因此，也可以利用這些方法來求出被展開的相位信號0。
另外，通過上述式(3) ~式(7)計算被展開的相位信號O的 相位信號0>的展開處理是將所觀測到的各相位信號分布的全部點中 的相位信號0>的權(quán)重設(shè)為等同而進行計算的處理，但還可以附加任意 的權(quán)重而進行展開處理?？梢酝ㄟ^以下步驟進行對利用最小二乘法的 運算附加權(quán)重的利用帶權(quán)重的最小二乘法的展開處理。
在將展開后的相位矢量設(shè)為尺寸MN的0，將所觀測到的相位信 號0)的差分值矢量設(shè)為尺寸2MN的b，使用2MN行、MN列的矩陣 A而將拉普拉斯算子矩陣設(shè)為P-ATA,將權(quán)重矩陣設(shè)為2MN行、 2MN列的W時，可以表現(xiàn)為式(IO)。
*r, = ,fF^ 式(IO)
雖然無法直接求解式(10)，但可以通過反復(fù)運算式(11)而求
尸6"i"f附-。r『^-力)《 式(11 )
另外，在式(11)中，所觀測到的相位信號①的差分值矢量b
相當(dāng)于在式(3)中將相位信號0)的x方向的斜率Ax以及y方向的 斜率Ay作為一維矢量而排列的部分。因此，差分值矢量b的尺寸成 為2MN，而可以通過式(12)計算。Ax[f，幾= mod(fc， A/)， y -力oor(先/ A0， 0 S ifc <淑
幾- mod(it， A/)， _/ - ,oor((ife - , / W)，認"< 2淑式(12 )
另外，在式(11)中，權(quán)重矩陣W是針對所觀測到的相位信號 ①的差分值矢量b的各要素的權(quán)重。因此，權(quán)重矩陣W成為2MN行、 2MN列的矩陣。權(quán)重矩陣W的各要素可以通過任意手法根據(jù)成為加 權(quán)的對象的數(shù)據(jù)的狀況而設(shè)定成期望的值。
例如，權(quán)重矩陣W可以利用通過式(2-1)計算出的能量信號 P而設(shè)定值。 一般在能量信號P的值小的情況下受到噪聲的影響的可 能性高。因此，在能量信號P的值小的位置處將權(quán)重矩陣W的值設(shè) 定得較小。由此，可以將所對應(yīng)的能量信號P的值小的相位信號① 的權(quán)重設(shè)定得相對小，而降低所對應(yīng)的能量信號P的值小的相位信號 ①對展開處理造成的影響。于是，可以將受到噪聲的影響的可能性高 的位置處的數(shù)據(jù)的權(quán)重設(shè)定得相對小而降低噪聲的影響。
在根據(jù)能量信號P的值來決定權(quán)重矩陣W的情況下，對能量信 號P設(shè)定某閾值Pth。而且，權(quán)重矩陣W被設(shè)為對角矩陣，對角要素 以外的各要素的值被設(shè)為0。另外，可以使用能量信號P的閾值Pth 如式(13)所示決定權(quán)重矩陣W的第k個對角要素的值Wk。
i， 戶o，/〗》iv;i
p(尸[i'，y]), 其他
在式(13)中，0SQ(p)Sl， Q (p)是單調(diào)增加而取任意的曲 線的函數(shù)。在如式(13)所示決定權(quán)重矩陣W時，權(quán)重矩陣W成為 在能量信號P為閾值Pth以上的情況下將權(quán)重設(shè)為1，另一方面在能 量信號P小于閾值Pth的情況下根據(jù)能量信號P的值設(shè)定小的權(quán)重系 數(shù)的矩陣。
另一方面，即使在式(3)中的相位信號①的x方向的斜率Ax 以及y方向的斜率Ay大的情況下也有可能受到噪聲的影響，所以優(yōu) 選將針對所對應(yīng)的位置處的數(shù)據(jù)權(quán)重矩陣W的值設(shè)定得較小而降低 噪聲。而且，即使在式(2-2)中的分散信號T大的情況、式(2-3)
", 井怖 式(13)
7 = mod(Jk, M)， / = y oo/"(ifc / W), 0 " <淑
j. - mod(jfe, M), _/ - ,oor—爆)/ W), W " < 2層
其中，中的速度信號V小的情況下也有可能分別受到噪聲的影響，所以優(yōu)選
將針對所對應(yīng)的數(shù)據(jù)的權(quán)重w的值設(shè)定得較小而降低噪聲。
這樣，可以利用相位信號0)的x方向的斜率Ax以及y方向的斜 率Ay、能量信號P、分散信號T、速度信號V、其他表示移動體的信 息的參數(shù)，任意地改變而設(shè)定權(quán)重矩陣W的值。在將多個參數(shù)作為 輸入而決定權(quán)重矩陣W的值的多維輸入的情況下，例如，可以如式 (14 )所示決定權(quán)重矩陣W的值。
H^ "c(P/,/],0,J],7U_/],M''，</]，Av[U']) 式(14 )
其中，在式(14)中，func ()是取0至1的值的函數(shù)。該函數(shù) func ()是具有定性地在能量信號P小的情況、被展開的相位信號0 小的情況、分散信號T大的情況、相位信號0>的x方向的斜率Ax大 的情況、相位信號①的y方向的斜率Ay大的情況下，其值分別變小 這樣的性質(zhì)的函數(shù)。其中，在函數(shù)func()中，在上述各參數(shù)中的多 個參數(shù)相互關(guān)聯(lián)地變化的情況下，其值未必變小。
然后，通過上述展開處理進行了混疊校正的相位信號0、能量信 號P以及分散信號T從混疊校正部7被輸出給坐標(biāo)變換部8中。
坐標(biāo)變換部 8具有將從混疊校正部7取得的混疊校正后的相位信 號0、能量信號P、分散信號T等彩色多普勒像數(shù)據(jù)以及從B模式處 理系統(tǒng)5取得的B模式像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)軸，從掃描軸坐標(biāo)變換成顯示圖 像用的直角坐標(biāo)軸的功能。
圖像合成部9具有通過從坐標(biāo)變換部8取得并合成被變換成直 角坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)的混疊校正后的彩色多普勒像數(shù)據(jù)以及B模式像數(shù) 據(jù)，而生成用于重疊顯示彩色多普勒像與B模式像的圖像合成信號的 功能；以及通過向監(jiān)視器10提供所生成的圖像合成信號而使彩色多 普勒像與B模式像的合成圖像顯示在監(jiān)視器10中的功能。
控制系統(tǒng)ll是用于對超聲波診斷裝置1的各結(jié)構(gòu)要素進行總體 控制的電路。
(動作以及作用)
接下來對超聲波診斷裝置1的動作以及作用進行說明。在從發(fā)送電路2向超聲波探測器3的各超聲波振子施加了發(fā)送信 號時，在各超聲波振子中作為電信號的發(fā)送信號被分別變換成超聲波 信號而向被檢體進行相發(fā)送。由此，由各超聲波振子接收在被檢體內(nèi) 生成的超聲波反射信號，所接收到的超聲波反射信號被變換成作為電 信號的接收信號并輸出給接收電路4中。由此，接收電路4進行針對 接收信號的調(diào)整相位相加處理等期望的信號處理而向B模式處理系 統(tǒng)5輸出B模式像的生成用的接收信號，另一方面向彩色多普勒處理 系統(tǒng)6輸出彩色多普勒像的生成用的接收信號。
因此，在B模式處理系統(tǒng)5中，對B模式像的生成用的接收信 號進行B模式像數(shù)據(jù)的生成處理，向坐標(biāo)變換部8輸出所生成的B模 式像數(shù)據(jù)。
另一方面，在彩色多普勒處理系統(tǒng)6中，通過MTI濾波器對彩 色多普勒像的生成用的接收信號施加HPF。由此，來自組織的運動延 遲的信號被抑制而抽取運動信號。接下來，彩色多普勒處理系統(tǒng)6的 自相關(guān)器通過對運動信號進行式(1-1)以及式(1-2)所示的計算 處理而求出中間信號c0、 cl。接下來，彩色多普勒處理系統(tǒng)6的速度 /分散/能量計算器通過式(2-1)、式(2-2)、式(2-3)、式(2 -4 )以及式(2 - 5 )計算出有運動的分量的能量信號P、分散信號T、 速度信號V以及相位信號O。
接下來，包括能量信號P、分散信號T、速度信號V以及相位信 號①的彩色多普勒像數(shù)據(jù)被輸出給混疊校正部7。這樣一來，混疊校 正部7通過根據(jù)上述的手法對相位信號0)實施全局的展開處理，而進 行混疊校正。然后，包括展開處理后的被混疊校正了的相位信號0的 彩色多普勒像數(shù)據(jù)被輸出給坐標(biāo)變換部8中。
接下來，坐標(biāo)變換部8將從混疊校正部7取得的混疊校正后的相 位信號0、能量信號P、分散信號T等彩色多普勒像數(shù)據(jù)以及從B模 式處理系統(tǒng)5取得的B模式像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)軸，從掃描軸坐標(biāo)變換成顯 示圖像用的直角坐標(biāo)軸。接下來，圖像合成部9通過從坐標(biāo)變換部8 取得并合成被變換成直角坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)的混疊校正后的彩色多普勒像數(shù)據(jù)以及B模式像數(shù)據(jù)，而生成用于重疊顯示彩色多普勒像與B模 式像的圖像合成信號。所生成的圖像合成信號被提供給監(jiān)視器10，重 疊了彩色多普勒像與B模式像的合成圖像被顯示在監(jiān)視器10中。
圖5是將根據(jù)由圖2所示的超聲波診斷裝置1進行了混疊校正的/ 相位信號制成的彩色多普勒像與根據(jù)混疊校正前的相位信號制成的
彩色多普勒像進行比較的圖。
圖5 (a)示出根據(jù)混疊校正前的相位信號制成的原圖像，圖5 (b )示出根據(jù)通過混疊校正展開的相位信號而制成的彩色多普勒像。 如圖5 (a) 、 (b)所示，根據(jù)通過全局的混疊校正良好且穩(wěn)定地被 校正了的相位信號生成彩色多普勒像，從而可以以更佳的畫質(zhì)顯示彩 色多普勒像。
即、以上那樣的超聲波診斷裝置1通過全局的二維相位展開處 理，對作為彩色多普勒像數(shù)據(jù)的相位信號的混疊進行校正，從包括混 疊校正后的相位信號的彩色多普勒像數(shù)據(jù)，生成并顯示顯示用的彩色 多普勒像。更具體而言，可以通過二維相位分布的斜率的計算、離散 的余弦變換、頻率軸上的濾波操作以及反余弦變換這樣的一連串的處 理，計算出被展開的相位信號。在進行利用這樣的一連串處理的展開 法時，可以得到將二維且全局的平方誤差設(shè)為最小的解作為輸出。而 且，還可以通過根據(jù)彩色多普勒像數(shù)據(jù)中的能量信號值等參數(shù)值對相 位分布進行加權(quán)的最小二乘法，按照依次的方法得到被展開的相位信 號。
(效果)
這樣的超聲波診斷裝置1構(gòu)成為可以在整個空間中通過最小二 乘法進行展開處理，所以相對噪聲具有魯棒性。即、根據(jù)超聲波診斷 裝置1,由于展開處理并非如以往那樣是局部的處理而是全局的處理， 所以即使在鄰接的相位的變化由于噪聲的影響而較大的情況、存在多 個留數(shù)的情況下也可以具有魯棒地進行展開處理。另外，通過利用根 據(jù)相位的變化量、能量值、分散值、速度值等參數(shù)決定的權(quán)重進行加 權(quán)，可以降低由于噪聲的影響而使得相位值、速度值不正確的位置處的數(shù)據(jù)的影響。由此，即使存在混疊速度以上的速度范圍的值的速度信號，也可以顯示無混疊的彩色多普勒像。(變形例子)
另外，即使在測定超聲波的三維血流速度分布的情況下，也可以
通過根據(jù)表示三維血流相位分布的相位信號0)進行二維或三維的相
位展開處理從而進行混疊校正處理。由此，可以在乃至混疊速度以上的流速范圍，顯示三維血流速度分布。
權(quán)利要求
1.一種超聲波診斷裝置，其特征在于，具有數(shù)據(jù)收集單元，通過向被檢體發(fā)送接收超聲波而從上述被檢體內(nèi)的移動體收集相位信號作為多普勒數(shù)據(jù)；校正單元，對上述相位信號根據(jù)二維的相位變化的連續(xù)性實施全局的混疊校正處理；以及顯示單元，顯示上述混疊校正處理后的相位信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述 校正單元構(gòu)成為，通過將使上述相位信號的二維分布的斜率混疊而得 到的信號與上述混疊校正處理后的上述相位信號的二維分布的斜率 之間的平方誤差設(shè)為最小的最小二乘法，進行上述混疊校正處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述 校正單元構(gòu)成為，根據(jù)通過計算上述相位信號的二維分布的斜率而求 出第一數(shù)據(jù)的處理、通過對上述第一數(shù)據(jù)進行離散的二維余弦變換或 離散的二維傅立葉變換或離散的二維正弦變換的處理而求出第二數(shù)據(jù)的處理、通過對上述第二數(shù)據(jù)在頻率軸上進行濾波操作而求出第三 數(shù)據(jù)的處理、以及對上述第三數(shù)據(jù)進行離散的二維反余弦變換或離散 的二維逆傅立葉變換或離散的二維反正弦變換的處理，進行上述混疊校正處理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述 校正單元構(gòu)成為，通過帶權(quán)重的最小二乘法進行上述混疊校正處理， 該帶權(quán)重的最小二乘法是使用根據(jù)上述移動體的能量信號、分散信 號、速度信號以及上述相位信號的斜率中的至少一個的值決定的權(quán) 重，將使上述相位信號的二維分布的斜率混疊而得到的信號與上述混 疊校正處理后的上述相位信號的二維分布的斜率之間的平方誤差設(shè) 為最小的帶權(quán)重的最小二乘法。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述 數(shù)據(jù)收集單元構(gòu)成為收集三維的相位信號，另一方面上述校正單元構(gòu)成為對上述三維的相位信號根據(jù)二維或三維的相位變化的連續(xù)性實 施全局的混疊校正處理。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述 校正單元構(gòu)成為，利用使上述相位信號的二維分布的斜率混疊而得到 的信號與上述混疊校正處理后的上述相位信號的二維分布的斜率相 互相等這樣的性質(zhì)，進行上述混疊校正處理。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于上述 校正單元構(gòu)成為，通過求解在利用求出使上述相位信號的二維分布的 斜率混疊而得到的信號的斜率而計算出的拉普拉斯算子與上述混疊 校正處理后的上述相位信號的二維分布之間成立的泊松方程式，從而 利用將使上述相位信號的二維分布的斜率混疊而得到的信號與上述 混疊校正處理后的上述相位信號的二維分布的斜率之間的平方誤差 設(shè)為最小的最小二乘法，進行上述混疊校正處理。
8. —種超聲波診斷裝置的數(shù)據(jù)處理程序，其特征在于，使計算 機作為如下單元發(fā)揮功能校正單元，取得通過向被檢體發(fā)送接收超聲波而從上述被檢體內(nèi) 的移動體收集的相位信號，根據(jù)二維的相位變化的連續(xù)性實施全局的 混疊校正處理；以及圖像數(shù)據(jù)生成單元，使用上述混疊校正處理后的相位信號，生成 顯示用的圖像數(shù)據(jù)。
9. 一種超聲波診斷方法，其特征在于，具有如下步驟 通過向被檢體發(fā)送接收超聲波而從上述被檢體內(nèi)的移動體收集相位信號作為多普勒數(shù)據(jù)的步驟；對上述相位信號根據(jù)二維的相位變化的連續(xù)性實施全局的混疊 校正處理的步驟；以及顯示上述混疊校正處理后的相位信號的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超聲波診斷裝置，具有數(shù)據(jù)收集單元，通過向被檢體發(fā)送接收超聲波而從上述被檢體內(nèi)的移動體收集相位信號作為多普勒數(shù)據(jù)；校正單元，對上述相位信號根據(jù)二維的相位變化的連續(xù)性實施全局的混疊校正處理；以及顯示單元，顯示上述混疊校正處理后的相位信號。
文檔編號A61B8/06GK101677808SQ200980000032
公開日2010年3月24日 申請日期2009年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月3日
發(fā)明者佐藤武史 申請人:株式會社東芝;東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會社