超声波摄像装置、信号处理方法以及信号处理程序制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能够在短时间内高精度地提取微细的血管的血流的超声波摄像装置、信号处理方法以及信号处理程序。利用多个振动器接收由被检体反射的超声波，由此生成N张帧数据。根据将帧数据的对应位置的数据排列了N帧量的矢量生成相关矩阵，计算个N个等级的每个等级的特异值以及特异矢量。将阈值等级k以上的特异矢量分别乘以多个帧数据，基于得到的多个血流分量帧数据所对应的位置zx的数据间的方差来计算第一滤波器要素。将等级1的特异矢量乘以帧数据，得到组织分量帧数据，基于此计算第二滤波器要素。通过第一和/或第二滤波器要素，对帧数据进行加权而生成杂波抑制图像。对帧数据进行加权而生成杂波抑制图像。对帧数据进行加权而生成杂波抑制图像。

【技术实现步骤摘要】
超声波摄像装置、信号处理方法以及信号处理程序


[0001]本专利技术涉及超声波摄像装置，涉及在利用奇异值分解来取得生物体内的血流图像的技术中，抑制来自组织的杂波分量的技术。

技术介绍

[0002]超声波摄像装置被广泛用作以数值或者图像的方式提示无法目视的生物体内的信息的医疗用检查装置。作为基本的影像法，向生物体内的摄像对象发送超声波信号(回波信号)，利用通过反射而得到的接收信号的振幅信息来显示组织的形态。另一方面，通过测量基于多普勒效应的相位变化，对血流的位置、速度进行影像化的技术也广为人知。
[0003]近年来，如专利文献1以及2那样，开发了基于主分量分析的血流影像化技术，将微细的血管网作为图像信息进行显示的技术受到关注。主分量分析是基于特异值分解、固有值分解的解析方法的统计分析的方法。在将主分量分析应用于超声波信号的情况下，将更良好地再现原始图像的信息(例如，组织的边界、实质等亮度比较高的分量)分类为上位的主分量，相反，作为信息支配率较低的信息(例如，反射率比组织低，动态的血流分量)被分类为下位的主分量。提出了利用该特性从超声波信号特异性地提取血流分量并进行影像化的方案。
[0004]专利文献1所公开的技术是对所取得的超声波信号(多普勒信号)执行主分量分析，抑制因体位的变化、呼吸、心脏的搏动等引起的组织的移动的分量(杂波分量)，提高血流图像的品质的方法。例如，计算主滤波器矩阵，使得除去从与杂波分量对应的第一主分量到第三主分量，并维持与血流分量对应的第四主分量到第六主分量。通过对多普勒信号应用主滤波器矩阵，生成抑制杂波分量的图像。进而，从多普勒信号中提取第一主分量和第六主分量，将该比作为指标，对血流的功率信号进行加权。由此，适当地抑制残留的杂波分量。
[0005]此外，专利文献2所公开的技术是基于对超声波信号进行主分量分析而得到的信息，通过调整显示图像的信号强度来抑制杂波分量的方法。
[0006]在先技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开2019
‑
54938号公报
[0009]专利文献2：日本特开2020
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185122号公报

技术实现思路

[0010]‑
专利技术所要解决的课题
‑
[0011]近年来，期望能够高精度地提取微细的血管的血流的超声波摄像装置。因此，专利技术者们着眼于需要将背景图像的杂波、容易成为高亮度的血管壁的像素抑制为现有技术以上。基于特异值分解、固有值分解的主分量分析是在提取微细的血管构造方面有效的方法，但根据组织、血流的移动速度或者亮度的大小，可能产生杂波分量的抑制不充分的情况。在该情况下，杂波分量残留在显示图像中，无法视觉辨认正确的血管构造，结果导致诊断精度
的降低、读影的压力增加。
[0012]专利文献1所记载的技术通过主分量分析，从多普勒信号中提取第一特定主分量(例如第一主分量)以及第二特定主分量(例如第六主分量)，以该比为指标进行亮度的调整(加权)。例如，在以第六主分量相对于第一主分量的比率为指标的情况下，如果是位于血管内的像素，则指标接近1，如果是位于脏器组织的像素，则指标接近0。
[0013]但是，例如在脏器组织中包含高亮度分量的情况下、脏器组织剧烈移动、组织和血流的信息分散到大范围的主分量的情况下，即使是位于脏器组织的像素，上述指标也不是0而是比较高的数值。结果有可能无法完全抑制残留杂波。
[0014]另一方面，专利文献2所记载的技术对所取得的时间序列的超声波信号执行主分量分析，基于其结果计算亮度调整量，调整显示图像的亮度。即，是根据所取得的超声波信号的数据来计算残留杂波分量的方法。然而，由于超声波信号中还包含血流分量，因此，不仅有残留杂波，还存在过剩地抑制血流分量的可能性，结果有可能损害血管视觉辨认性。
[0015]通常，在通过主分量分析进行杂波抑制的情况下，通过执行多次的发送接收而得到多个超声波信号(多普勒信号)并执行主分量分析，能够提高杂波抑制的效果，但发送接收耗费时间，实时性降低。
[0016]本专利技术的目的在于提供一种能够在短时间内高精度地提取微细的血管的血流的超声波摄像装置。
[0017]‑
用于解决课题的手段
‑
[0018]根据本专利技术，提供以下那样的超声波摄像装置。
[0019]即，本专利技术的超声波摄像装置具有数据收集部、矩阵变换部、矩阵分析部、滤波器要素生成部以及图像处理部。数据收集部在发送了超声波的被检体的深度z方向上，接收通过利用在x方向上排列了多个振动器的阵列分别接收被依次反射的超声波而得到的多个接收信号。数据收集部反复进行将接收到的接收信号排列在zx平面上而生成帧数据的处理，生成N帧量的帧数据。矩阵变换部根据将帧数据的对应的位置zx的数据排列为N帧量的矢量生成相关矩阵。矩阵分析部对相关矩阵进行特异值分解，计算接收信号的N个等级的每个等级的特异值以及特异矢量。滤波器要素生成部生成第一滤波器要素以及第二滤波器要素中的至少一方作为滤波器要素。图像处理部根据滤波器要素生成部生成的滤波器要素，对帧数据或者根据帧数据生成的图像的像素值进行加权而生成杂波抑制图像。第一滤波器要素是基于将预先决定的阈值等级k以上的给定的等级范围的多个特异矢量分别乘以多个帧数据而得到的多个血流分量帧数据所对应的位置zx的数据间的方差而计算出的。第二滤波器要素是基于通过将小于阈值等级k的给定的等级的特异矢量乘以1以上的所述帧数据而得到的组织分量帧数据而计算出的。
[0020]‑
专利技术效果
‑
[0021]根据本专利技术，能够通过主分量分析在短时间有效地抑制来自组织的杂波分量，能够高精度地提取微细的血管的血流。
附图说明
[0022]图1是实施方式1所涉及的超声波摄像装置的框图。
[0023]图2是表示实施方式1的超声波摄像装置的血流图像生成部30的处理工序的流程
图。
[0024]图3是利用图、图表对图2的各工序进行说明的流程图。
[0025]图4是表示实施方式1的超声波摄像装置的显示画面例的说明图。
[0026]图5是表示实施方式2的超声波摄像装置计算出的多个帧数据的相关值(类似性)与第二滤波器要素的系数α的关系的图表。
[0027]图6是表示实施方式2的超声波摄像装置的血流图像生成部30的处理工序的流程图。
[0028]图7的(a)以及(b)是表示实施方式2的超声波摄像装置的显示画面例的说明图。
[0029]图8是表示实施方式2的超声波摄像装置的血流图像生成部30的处理工序的另一例的流程图。
[0030]图9是表示实施方式3的超声波摄像装置的血流图像生成部30的处理工序的流程图。
[0031]图10是表示实施方式3的超声波摄像装置计算出的多个帧数据的相关值(类似性)与收集的帧数据的张数的关系的图表。
[0032]‑
符号说明
‑
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波摄像装置，其特征在于，具有：数据收集部，在发送了超声波的被检体的深度z方向上，接收通过利用在x方向上排列了多个振动器的阵列分别接收被依次反射的超声波而得到的多个接收信号，并反复在zx平面上排列所述接收信号来生成帧数据的处理，生成N帧量的帧数据；矩阵变换部，根据将所述帧数据的对应的位置zx的数据排列了N帧量而得到的矢量来生成相关矩阵；矩阵分析部，对所述相关矩阵进行特异值分解，计算所述接收信号的N个等级的每个等级的特异值以及特异矢量；滤波器要素生成部，生成第一滤波器要素以及第二滤波器要素中的至少一方作为滤波器要素；以及图像处理部，使用所述滤波器要素生成部生成的滤波器要素，对所述帧数据或者根据所述帧数据生成的图像的像素值进行加权而生成杂波抑制图像，第一滤波器要素是基于通过将预先决定的阈值等级k以上的给定的等级范围的多个特异矢量分别乘以多个所述帧数据而得到的多个血流分量帧数据所对应的位置zx的数据间的方差而计算出的，所述第二滤波器要素是基于通过将小于所述阈值等级k的给定的等级的特异矢量乘以1以上的所述帧数据而得到的组织分量帧数据而计算出的。2.根据权利要求1所述的超声波摄像装置，其特征在于，所述第一滤波器要素是所述方差的值的倒数。3.根据权利要求1所述的超声波摄像装置，其特征在于，所述超声波摄像装置还具有图像重构部，所述图像重构部重构提取了血流分量的血流图像，所述图像重构部将从所述阈值等级k到N中的给定的等级范围的多个特异矢量作为血流提取滤波器来乘以多个所述帧数据而得到多个血流分量帧数据，生成将得到的多个血流分量帧数据按每个位置zx进行了平均而得到的数据作为像素值的所述血流图像，所述图像处理部通过所述第一滤波器要素以及第二滤波器要素中的至少一方对所述血流图像的像素值进行加权来生成所述杂波抑制图像。4.根据权利要求3所述的超声波摄像装置，其特征在于，所述图像处理部按每个所述位置zx生成将所述第一滤波器要素和所述第二滤波器要素分别乘以权重系数并相加平均而得到的值作为像素值的掩模图像，将与所述血流图像的像素值对应的位置的所述掩模图像的像素值相乘，由此生成所述杂波抑制图像。5.根据权利要求1所述的超声波摄像装置，其特征在于，所述滤波器要素生成部使用从所述阈值等级k到等级N的等级范围的多个特异矢量作为血流分量滤波器，计算第一滤波器要素。6.根据权利要求1所述的超声波摄像装置，其特征在于，所述滤波器要素生成部使用等级1的特异矢量作为小于所述阈值等级k的给定等级的特异矢量来生成第二滤波器要素。7.根据权利要求1所述的超声波摄像装置，其特征在于，所述矩阵变换部针对多个位置zx分别求出所述相关矩阵，并求出对所述相关矩阵进行
了平均的相关矩阵，所述矩阵分析部根据所述矩阵变换部求出的平均的相关矩阵来计算所述特异值和特异矢量。8.根据权利要求4所述的超声波摄像装置，其特征在于，所述第一滤波器要素的权重系数与所述第二滤波器要素的权重系数之和为1。9.根据权利要求1所述的超声波摄像装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉川秀树，
申请(专利权)人：富士胶片医疗健康株式会社，
类型：发明
国别省市：