JP2005288021A - 超音波診断装置及びその診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波画像診断にて取得される画像のちらつきを低減できると共に、画像のぼやけを低減すること。
【解決手段】被検体の検査部位内に超音波を送信し反射して戻ってくるエコーを受信する超音波探触子３２と、この超音波探触子３２からの電気信号を受信して受信回路出力信号ｓ１に変換する受信回路３３と、この受信回路３２からの信号の高周波成分を通過させてフィルタ出力信号ｓ２に変換するフレーム間フィルタ３４と、所要合成比率を設定する係数設定手段４３と、受信回路出力信号ｓ１とフィルタ出力信号ｓ２とを所要合成比率にて合成して合成出力信号ｓ３に変換する合成手段３５と、この合成手段３５からの合成出力信号の振幅を検波する検波器３６、及び検波器３６からの受信信号から画像データを作成する対数圧縮器３８を有する画像生成手段３９と、画像データから画像を表示する表示ユニット４０とを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被検体の断面を超音波で走査して得られる受信信号に含まれる位相情報と振幅情報に基づいて、超音波画像を生成・表示する超音波診断装置及びその診断方法に関するものである。

特定の超音波画像診断では、胸壁、肋骨及び心筋等の運動又は移動速度が比較的遅い部位を抑制し、心臓壁等の運動又は移動速度が比較的早い部位のみを強調することが望まれていた。

図８は、従来の超音波診断装置の構成を示すブロック図である。

図８は、従来の超音波診断装置１を示し、この超音波診断装置１には、送信回路２と、反射して戻ってくるエコーを受信する超音波探触子（プローブ）３と、この超音波探触子３からの電気信号を受信する受信回路４と、この受信回路４からの電気信号を受信するフレーム間フィルタ回路５と、受信回路４又はフレーム間フィルタ回路５からの電気信号の振幅を検波器６と、Ｂモード像の画像データを作成する対数圧縮器７と、画像を表示する表示ユニット８とが備えられる。

検波器６は、システムコントローラ１１の指令によるＳＷ（スイッチ）の切替えによって、電気信号を、受信回路４から受信したりフレーム間フィルタ回路５から受信したりできるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

フレーム間フィルタ回路５では、二次元断層画像（フレーム）を断続的に生成・表示する際、振幅情報と位相情報の両方を含む受信信号を用いて、ＨＰＦ（High Pass Filter：高域通過フィルタ）によりフレーム間のフィルタリングを行なう。

フレーム間フィルタ回路５を用いることで、運動又は移動速度が比較的遅い検査部位を抑制して、運動又は移動速度が比較的速い検査部位を強調して表示することができる。また、超音波診断装置１では、フレーム間フィルタ回路５のフィルタ特性が、検査部位の運動又は移動速度に応じて選択可能となる。

また、対数圧縮器７における信号処理後、振幅信号に対してフレーム間のＬＰＦ（Low Pass Filter：低域通過フィルタ）によってフィルタリングを行ない、生成画像のスムージングも行なっている。

さらに、関心領域（ＲＯＩ：Region of Interest）の指定により、ＲＯＩ内では、運動又は移動速度が比較的速い検査部位が強調され、ＲＯＩ外では通常のデータを出力することで、運動又は移動速度が比較的遅い検査部位の観察が可能となっている。
特開平８−１０７８９６号公報（第３頁−第６頁、図１，図８）

しかしながら、ＲＯＩ内では、運動又は移動速度が比較的速い検査部位を強調する代わりに、本来有るべきである運動又は移動速度が比較的遅い検査部位も同時に消えてしまう。よって、拍動の時相に応じてフィルタ特性を経時的に変化させた場合でも、画像中の運動又は移動速度が比較的遅い検査部位付近にちらつきが発生してしまう。画像のちらつきは、オペレータにとって負担となる。

また、検波・対数圧縮後のフレーム間スムージングによって、画像中の運動又は移動速度が比較的遅い検査部位付近のちらつきはある程度低減できるが、逆に、運動又は移動速度が比較的速い検査部位の画像がぼやけてしまう。

さらに、運動又は移動速度が比較的速い検査部位、運動又は移動速度が比較的遅い検査部位に応じて、オペレータがＲＯＩの位置を設定という操作が必要である。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、画像のちらつきを低減できると共に、画像のぼやけを低減できる超音波診断装置及びその診断方法を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、診断事前に関心領域を設定する必要がなく、操作性を向上することができる超音波診断装置及びその診断方法を提供することにある。

本発明に係る超音波診断装置は、上述した課題を解決するために、超音波の送信信号を出力する送信回路と、前記送信信号を入力して被検体の検査部位内に超音波を送信し反射して戻ってくるエコーを受信する超音波探触子と、前記超音波探触子からの電気信号を受信して受信回路出力信号に変換する受信回路と、前記受信回路からの信号の高周波成分を通過させてフィルタ出力信号に変換するフレーム間フィルタと、所要合成比率を設定する係数設定手段と、前記受信回路出力信号と前記フィルタ出力信号とを前記所要合成比率にて合成して合成出力信号に変換する合成手段と、前記合成手段からの合成出力信号からＢモード像の画像データを生成する画像生成手段と、前記画像データからＢモード像の画像を表示する表示ユニットとを備えた。

本発明に係る超音波診断方法は、上述した課題を解決するために、超音波探触子からの電気信号を受信して受信回路出力信号に変換する一方、前記受信回路出力信号をフィルタ出力信号に変換し、前記受信回路出力信号又は前記フィルタ出力信号からＢモード像の画像データを生成して、Ｂモード像の画像を表示する超音波診断方法において、診断事前に、診断時における前記受信回路出力信号と前記フィルタ出力信号との合成比率が設定される診断事前合成比率設定工程と、診断事前に、前記合成比率設定工程にて設定された複数の合成比率が保存される診断事前合成比率保存工程と、診断時に、前記受信回路出力信号が受信される受信回路出力信号受信工程と、前記フィルタ出力信号が受信されるフィルタ出力信号受信工程と、前記複数の合成比率から、所要合成比率が選択され設定される所要合成比率設定工程と、前記所要合成比率選択工程にて選択された前記所要合成比率で、前記受信回路出力信号と前記フィルタ出力信号とがそれぞれ重み付けされる重み付け工程と、前記重み付け工程にて重み付けられたそれぞれの出力信号が合成され、合成出力信号に変換される合成工程と、前記合成出力信号を基に画像データが取得され、画像が表示される画像表示工程とを有する。

また、本発明に係る超音波診断方法は、超音波探触子からの電気信号を受信して受信回路出力信号に変換する一方、前記受信回路出力信号をフィルタ出力信号に変換し、前記受信回路出力信号又は前記フィルタ出力信号からＢモード像の画像データを生成して、Ｂモード像の画像を表示する超音波診断方法において、診断時における前記受信回路出力信号と前記フィルタ出力信号との所要合成比率が入力される所要係数入力工程と、前記所要合成比率が設定される所要係数設定工程と、診断時に、前記受信回路出力信号が受信される受信回路出力信号受信工程と、前記フィルタ出力信号が受信されるフィルタ出力信号受信工程と、前記所要係数設定工程にて設定された前記所要合成比率で、前記受信回路出力信号と前記フィルタ出力信号とがそれぞれ重み付けされる重み付け工程と、前記重み付け工程にて重み付けられたそれぞれの出力信号が合成され、合成出力信号に変換される合成工程と、前記合成出力信号を基に画像データが取得され、画像が表示される画像表示工程とを有する。

本発明に係る超音波診断装置及びその診断方法によると、画像のちらつきを低減できると共に、画像のぼやけを低減できる。

また、本発明に係る超音波診断装置及びその診断方法によると、診断事前に関心領域を設定する必要がなく、操作性を向上することができる。

本発明に係る超音波診断装置及びその診断方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る超音波診断装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。

図１は、超音波診断装置２０を示し、この超音波診断装置２０には、超音波の送信信号を出力する送信回路３１と、送信信号を入力して被検体の検査部位内に超音波を送信し反射して戻ってくるエコーを受信する超音波探触子（プローブ）３２と、超音波探触子３２からの電気信号を受信して受信回路出力信号ｓ１に変換する受信回路３３と、この受信回路３３からのデジタルの受信回路出力信号ｓ１を時間変化（時間信号）から低周波成分を減衰させ高周波成分を通過させてフィルタ出力信号ｓ２に変換するフレーム間フィルタ３４と、受信回路出力信号ｓ１とフィルタ出力信号ｓ２とを所要合成比率で合成して合成出力信号ｓ３に変換する合成手段３５と、合成出力信号ｓ３の振幅を検波する検波手段としての検波器３６、及びこの検波器３６からの受信信号からＢモード像の画像データを作成する対数圧縮手段としての対数圧縮器３８を有する画像生成手段３９と、画像データから組織分布の断層像であるＢモード像の画像を表示する表示ユニット４０とが備えられる。

送信回路３１には、図示しないが、クロックパルスを発生させるクロック発信器と、このクロック発信器にて発生されたクロックパルスを所定の周波数、例えば６ｋＨｚのレートパルスに分周する分周器と、レートパルスをチャンネル数分に分配する分配器と、チャンネル毎のレートパルスに異なる遅延時間を与える送信遅延回路と、レートパルスを受けたタイミングで各々対応するチャンネルの圧電素子にパルス電圧を印加するパルサとが設けられる。

超音波探触子３２の先端には、機械振動と電気信号とを可逆的に変換する複数の圧電素子（図示しない）が一元的に配置され、装備される。超音波探触子３２は、送信時には送信回路３１に接続される一方、受信時には受信回路３３に接続される。

受信回路３３には、図示しないが、電気信号をチャンネル毎に増幅するプリアンプと、増幅された各チャンネルのアナログの電気信号を１本の走査線に対して所要間隔、例えば０．５ｍｍ間隔に相当するサンプリング周波数でサンプリングしサンプル点毎にデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、チャンネル毎のデジタル信号に異なる遅延時間を与える受信遅延回路と、各チャンネルのデジタル信号を加算する加算器とが全て線形回路として設けられる。

フレーム間フィルタ３４は、高域通過型のデジタルフィルタであるＦＩＲ（Finite Impulse Response）型又はＩＩＲ（Infinite Impulse Response）型のＨＰＦ（High Pass Filter）で構成され、フィルタコントローラを備えている。

図２は、合成手段３５の構成を示すブロック図である。

図２に示された合成手段３５には、受信回路３３から直接受信する受信回路出力信号ｓ１と受信回路３３からフレーム間フィルタ３４を介して受信するフィルタ出力信号ｓ２とを所要合成比率で重み付けする重み付け手段としての重み付け部３５ａと、この重み付け手段３５ａにて重み付けされたそれぞれの出力信号を合成する合成部３５ｂとが設けられる。

また、図１に示された検波器３６としては、非線形の２乗検波方式のものが採用される。

対数圧縮器３８は、例えば２^２０の受信信号のダイナミックレンジを比較的狭い回路上のダイナミックレンジ、実質的には表示ユニット４０が扱える比較的狭いダイナミックレンジに圧縮して、組織分布に反映したＢモード像の画像データを作成する。

さらに、超音波診断装置２０には、ＥＣＧ（Electro Cardio Gram）センサ４１で計測された被検体に関するＥＣＧ同期信号ｓ４を入力するシステムコントローラ４２と、所要合成比率を設定する係数設定手段４３と、オペレータの入力情報をシステムコントローラ４２を介してフレーム間フィルタ４３及び係数設定手段４３に入力するコンソール４５とが備えられる。

コンソール４５には、フレーム間フィルタ３４のフィルタ特性をオペレータが選択するためのフィルタ選択特性スイッチや、所要合成比率を手動的に入力できるようなボタン等の合成比率入力手段４５ａを設ける。

フレーム間フィルタ３４に備えるフィルタコントローラ（図示しない）は、ＥＣＧ同期信号ｓ４を検出する。フィルタコントローラは、Ｒ波の間隔から、検査部位の運動又は移動速度が比較的速い収縮期では高いカットオフ周波数を選択する一方、検査部位の運動又は移動速度が比較的遅い拡張期では低いカットオフ周波数を選択する。

なお、対数圧縮器３８と表示ユニット４０との間又は検波器３６と対数圧縮器３８との間に低域通過型フィルタ（ＬＰＦ：High Pass Filter）を設けてもよい。その場合、低域通過型フィルタにて、非線形処理後の画像データがフレーム間でフィルタ処理される。

次いで、超音波診断装置２０を用いた超音波診断方法について、図３に示されたフローチャートを用いて説明する。

診断時には超音波診断装置２０の合成手段３５にて、受信回路出力信号ｓ１及びフィルタ出力信号ｓ２がそれぞれ受信されて合成されるが、まず、診断事前に、受信回路出力信号ｓ１及びフィルタ出力信号ｓ２の合成比率（重み付け係数Ｃ：重み付け係数Ｄ）が設定され（ステップＳ１）、係数設定手段４３に、複数の合成比率が保存される（ステップＳ２）。

例えば、合成比率のうち、受信回路出力信号ｓ１に重み付けられる重み付け係数Ｃは、二次元断層像の深さ（距離）方向の位置単位の係数ｃ_１、走査線方向の位置単位の係数ｃ_２、及び時間単位の係数ｃ_３の少なくとも１つの所要係数ｃによって演算されて設定される。一方、例えば、フィルタ出力信号ｓ２に重み付けられる重み付け係数Ｄは、二次元断層像の深さ方向の位置単位の係数ｄ_１、走査線方向の位置単位の係数ｄ_２、及び時間単位の係数ｄ_３の少なくとも１つの所要係数ｄによって演算されて設定される。以下、二次元断層像の深さ方向の位置、走査線方向の位置、及び時間全ての合算によって合成比率を演算する方法について説明する。

図４は、二次元断層像の深さ方向の位置における係数ｃ_１，ｄ_１の一例を示すグラフである。

図４の上段は、重み付け係数Ｃを演算するための、二次元断層像の深さ方向の位置に対する係数ｃ_１（ｃ_１＜１）をグラフとして示す一方、下段は、重み付け係数Ｄを演算するための、二次元断層像の深さ方向に対する係数ｄ_１（ｄ_１＝１−ｃ_１）をグラフとして示すものである。

図４の上下段に示されたグラフでは、二次元断層像の深さが比較的浅い位置では、例えば「ｃ_１＝0.1」及び「ｄ_１＝0.9」と設定される一方、二次元断層像の深さが比較的深い位置では、例えば「ｃ_１＝0.9」及び「ｄ_１＝0.1」と設定される。さらに、二次元断層像の深さが比較的浅い位置から深い位置に挟まれた位置の係数ｃ_１，ｄ_１は、例えば、浅い位置の係数ｃ_１，ｄ_１と深い位置の係数ｃ_１，ｄ_１とをそれぞれ結ぶように設定される。

図５は、走査線方向の位置における係数ｃ_２，ｄ_２の一例を示すグラフである。

図５の上段は、重み付け係数Ｃを演算するための、走査線方向に対する係数ｃ_２（ｃ_２＜１）をグラフとして示す一方、下段は、重み付け係数Ｄを演算するための、走査線方向に対する係数ｄ_２（ｄ_２＝１−ｃ_２）をグラフとして示すものである。

図５の上下段に示されたグラフでは、走査線中央の位置では、例えば「ｃ_２＝0.1」及び「ｄ_２＝0.9」と設定される一方、走査線両端の位置では、例えば「ｃ_２＝0.9」及び「ｄ_２＝0.1」と設定される。さらに、走査線中央の位置から両端の位置に挟まれた位置の係数ｃ_２，ｄ_２は、例えば、走査線中央の位置の係数ｃ_２，ｄ_２と走査線両端の位置の係数ｃ_２，ｄ_２とをそれぞれ結ぶように設定される。

図６は、時間における係数ｃ_３，ｄ_３の一例を示すグラフである。

図６の上段は、重み付け係数Ｃを演算するための、時間に対する係数ｃ_３（ｃ_３＜１）をグラフとして示す一方、下段は、重み付け係数Ｄを演算するための、時系列に対する係数ｄ_３（ｄ_３＝１−ｃ_３）をグラフとして示すものである。

図６の上下段に示されたグラフでは、収縮期の一部では、例えば「ｃ_３＝0.1」及び「ｄ_３＝0.9」と設定される一方、拡張期の一分では、例えば「ｃ_３＝0.9」及び「ｄ_３＝0.1」と設定される。さらに、収縮期の一部から拡張期の一分に挟まれた係数ｃ_３，ｄ_３は、収縮期の係数ｃ_３，ｄ_３と拡張期の係数ｃ_３，ｄ_３とをそれぞれ結ぶように設定される。

なお、図４、図５及び図６に示されたグラフでは、深さ方向の位置、走査線方向の位置及び時間に対する係数ｃ_１〜ｃ_３，係数ｄ_１〜ｄ_３が直線的に設定されているが、曲線的に設定することも可能である。

そして、受信回路出力信号ｓ１に重み付けされる重み付け係数Ｃが、
［数１］
重み付け係数Ｃ＝（ｃ_１＋ｃ_２＋ｃ_３）／（ｃ_１＋ｃ_２＋ｃ_３＋ｄ_１＋ｄ_２＋ｄ_３）
……（１）
によって演算される一方、フィルタ出力信号ｓ２に重み付けされる重み付け係数Ｄが、
［数２］
重み付け係数Ｄ＝（ｄ_１＋ｄ_２＋ｄ_３）／（ｃ_１＋ｃ_２＋ｃ_３＋ｄ_１＋ｄ_２＋ｄ_３）
……（２）
によって演算される。

図４の上下段に示されたグラフのように、比較的低周波の固定エコーが現れる比較的浅い位置が「ｃ_１＝0.1」及び「ｄ_１＝0.9」と設定されることで、式（１）及び（２）から、重み付け係数Ｄが大きくなり、低周波成分が除去されたフィルタ出力信号ｓ２が強調される。一方、運動又は移動速度が比較的遅い心筋等の検査部位が現れる比較的深い位置が「ｃ_１＝0.1」及び「ｄ_１＝0.9」と設定されることで、重み付け係数Ｃが大きくなり、低周波成分を含む受信回路出力信号ｓ１が強調される。

図５の上下段に示されたグラフのように、運動又は移動速度が比較的速い心臓壁等の検査部位が現れる走査線中央の位置が「ｃ_２＝0.1」及び「ｄ_２＝0.9」と設定されることで、式（１）及び（２）から、重み付け係数Ｄが大きくなり、低周波成分が除去されたフィルタ出力信号ｓ２が強調される。一方、運動又は移動速度が比較的遅い心筋等の検査部位が現れる走査線両端の位置が「ｃ_２＝0.1」及び「ｄ_２＝0.9」と設定されることで、重み付け係数Ｃが大きくなり、低周波成分を含む受信回路出力信号ｓ１が強調される。

図６の上下段に示されたグラフのように、運動又は移動速度が比較的速い収縮期が「ｃ_３＝0.1」及び「ｄ_３＝0.9」と設定されることで、式（１）及び（２）から、重み付け係数Ｄが大きくなり、低周波成分が除去されたフィルタ出力信号ｓ２が強調される。一方、運動又は移動速度が比較的遅い拡張期が「ｃ_３＝0.1」及び「ｃ_３＝0.9」と設定されることで、重み付け係数Ｃが大きくなり、低周波成分を含む受信回路出力信号ｓ１が強調される。

ここで、例えば、図４にて深さ方向が浅い「ｃ_１＝0.1」の場合、かつ図５にて走査線方向が左端の「ｃ_２＝0.9」の場合、かつ図６にて収縮期「ｃ_３＝0.1」の場合、受信回路出力信号ｓ１に重み付けされる重み付け係数Ｃは、式（１）から、
［数３］
重み付け係数Ｃ＝（0.1＋0.9＋0.1）／（0.1＋0.9＋0.1＋0.9＋0.1＋0.9）
＝0.55 ……（１Ａ）
と演算される。

また、例えば、図４にて深さ方向が浅い「ｃ_１＝0.9」の場合、かつ図５にて走査線方向が左端の「ｃ_２＝0.1」の場合、かつ図６にて収縮期「ｃ_３＝0.9」の場合、フィルタ出力信号ｓ２に重み付けされる重み付け係数Ｄは、式（２）から、
［数４］
重み付け係数Ｄ＝（0.9＋0.1＋0.9）／（0.1＋0.9＋0.1＋0.9＋0.1＋0.9）
＝0.45 ……（２Ａ）
と演算される。よって、合成比率（重み付け係数Ｃ：重み付け係数Ｄ＝0.55：0.45）が演算される。

なお、重み付け係数Ｃ，Ｄは、式（１）及び（２）にて、その総和が「1」になるように演算されているが、重み付け係数Ｃ，Ｄの総和は、「1」となる場合に限定されるものではない。

続いて、診断時、図１に示された超音波診断装置２０の送信回路３１は超音波探触子３２を走査させ、超音波探触子３２から被検体の検査部位内に超音波が送信される。超音波探触子３２の圧電素子（図示しない）にて、検査部位内から反射して戻ってくるエコー信号が受信され、電気信号（電圧信号）に変換される。圧電素子の電気信号はチャンネル毎に受信回路３３に受信される。

受信回路３３では、電気信号がプリアンプ（図示しない）にてチャンネル毎に増幅され、増幅された各チャンネルのアナログの電気信号がＡ／Ｄ変換器（図示しない）にてデジタル変換され、チャンネル毎のデジタル信号が受信遅延回路（図示しない）にてチャンネル毎に異なる遅延時間を与えられ、加算器（図示しない）にて加算される。これにより特定方向からの反射成分が強調された受信信号が得られる。この受信信号には、組織間の音響インピーダンスの差を反映した振幅情報と、検査部位の動き（運動又は移動速度）を反映した位相情報とが含まれる。

振幅情報と位相情報とが含まれる受信信号は受信回路出力信号ｓ１として、受信回路３３から合成手段３５に受信される（ステップＳ３）。

一方、受信回路３３から出力される、振幅情報と位相情報とが含まれる受信回路出力信号ｓ１は、ＦＩＲ型又はＩＩＲ型の高域通過型のフィルタで構成されるフレーム間フィルタ３４に受信される。フレーム間フィルタ３４では、複数の二次元断層画像（フレーム）間の同一座標に関する時間変化から低周波部分を減衰させる。

ここで、フレーム間フィルタ３４では、ＥＣＧセンサ４１からのＥＣＧ同期信号ｓ４をシステムコントローラ４２を介して検出する。フレーム間フィルタ３４のフィルタコントローラでは、Ｒ波の間隔から、検査部位の運動又は移動速度が比較的速い収縮期ではカットオフ周波数を高く、比較的遅い拡張期ではカットオフ周波数が低くなるように、フィルタ係数が選択される。なお、フレーム間フィルタ３４のフィルタコントローラでは、検査部位の運動速度に応じてフレーム間フィルタ３４のフィルタ係数が選択されてもよい。

振幅情報と位相情報とが含まれる信号はフィルタ出力信号ｓ２として、フレーム間フィルタ３４から合成手段３５に受信される（ステップＳ４）。

合成手段３５では、ステップＳ２にて診断事前に予め係数設定手段４３に保存された複数の合成比率から、所要合成比率が各サンプル毎に選択され設定される（ステップＳ５）。ステップＳ５による所要合成比率の選択は、ハートレート及び検査部位の大きさ等のパラメータによって自動的に行なわれる。

ステップＳ５にて選択された所要合成比率で、受信回路出力信号ｓ１とフィルタ出力信号ｓ２とがそれぞれ重み付けされる（ステップＳ６）。

すなわち、図２に示された合成手段３５の重み付け部３５ａにて、受信回路３３から直接受信される受信回路出力信号ｓ１が重み付け係数Ｃ、例えば式（１Ａ）にて演算された「0.55」で重み付けられる。一方、受信回路３３からフレーム間フィルタ３４を介して受信されるフィルタ出力信号ｓ２が重み付け係数Ｄ、例えば式（２Ａ）にて演算された「0.45」で重み付けられる。なお、ステップＳ６による重み付けは、各サンプル毎に独立して行なわれる。

このように、合成手段３５の重み付け部３５ａでは、二次元断層像の深さ方向の位置、走査線方向の位置、及び時間全ての合算によって演算された所要合成比率で、受信回路出力信号ｓ１とフィルタ出力信号ｓ２とがそれぞれ重み付けられる。

重み付け部３５ａにて重み付けられたそれぞれの出力信号は合成部３５ｂにて受信され、この合成部３５ｂにて合成される（ステップＳ７）。

合成部３５ｂにて合成された信号は合成出力信号ｓ３として、合成部３５ｂから図１に示された検波器３６に受信される。この検波器３６では、受信信号の振幅が検波され、対数圧縮器３８に送られる。

対数圧縮器３８では、受信信号のダイナミックレンジが比較的狭い回路上のダイナミックレンジに、実質的には表示ユニット４０が扱える比較的狭いダイナミックレンジに圧縮される。そして、組織分布を反映したＢモード像の画像データが生成される。この画像データは、表示ユニット４０に送られる。

表示ユニット４０には、画像データから、Ｂモード像としてビジュアルに濃淡表示される（ステップＳ８）。

なお、対数圧縮器３８と表示ユニット４０との間に低域通過型フィルタを設けた場合、低域通過型フィルタにて、非線形処理後の画像データがフレーム間でフィルタ処理される。よって、フレーム間フィルタ３による比較的低周波の固定エコー成分の減衰と、低域通過型フィルタによる画像のスムージングとを同時に達成することができる。

さらに、検波器３６と対数圧縮器３８との間に低域通過型フィルタを設けた場合、フレーム間フィルタ３４の出力にて発生する振幅情報のノイズが抑えられ、画像のちらつきが抑えられる。

本発明に係る超音波診断装置２０及び超音波診断方法によると、予め設定された所要合成比率で受信回路出力信号ｓ１とフィルタ出力信号ｓ２とを合成することによって、目的である運動又は移動速度が比較的速い検査部位を強調できると共に、運動又は移動速度が比較的遅い固定的なノイズデータを抑制できるので、画像のちらつきを低減できると共に、画像のぼやけを低減できる。

また、本発明に係る超音波診断装置２０及び超音波診断方法によると、所要合成比率の選択が自動的に行なわれることよって、診断事前に関心領域を設定する必要がなく、操作性を向上することができる。

次いで、超音波診断装置２０を用いた超音波診断方法の変形例について、図７に示されたフローチャートを用いて説明する。

なお、本変形例の装置構成は、図１に示された超音波診断装置２０と同様とし説明を省略する。

まず、オペレータによって、コンソール４５の合成比率入力手段４５ａに、各サンプル毎の所要合成比率が入力され（ステップＳ１１）、係数設定手段４３にて、所要合成比率が設定される（ステップＳ１２）。

例えば、所要合成比率のうち、受信回路出力信号ｓ１に重み付けられる重み付け係数Ｃを演算するために、ステップＳ１にて説明した二次元断層像の深さ（距離）方向の位置単位の係数ｃ_１、走査線方向の位置単位の係数ｃ_２、及び時間単位の係数ｃ_３の少なくとも１つの所要係数ｃが入力される。

一方、例えば、フィルタ出力信号ｓ２に重み付けられる重み付け係数Ｄを演算するために、二次元断層像の深さ方向の位置単位の係数ｄ_１、走査線方向の位置単位の係数ｄ_２、及び時間単位の係数ｄ_３の少なくとも１つの所要係数ｃが入力される。以下、二次元断層像の深さ方向の位置、走査線方向の位置、及び時間全てを入力した場合について説明する。

係数設定手段４３では、ステップＳ１１にて入力された係数ｃ_１〜ｃ_３，ｄ_１〜ｄ_３を基にして、式（１）及び（２）から、ほぼリアルタイムに所要合成比率が演算され設定される。

なお、ステップＳ１１による所要係数ｃの入力、ステップＳ１２による合成比率の設定は、診断事前に行なわれてもよく、また、診断時に行なわれてもよい。

続いて、診断時、図１に示された超音波診断装置２０の送信回路３１は超音波探触子３２を走査させ、超音波探触子３２から被検体の検査部位内に超音波が送信される。超音波探触子３２の圧電素子（図示しない）にて、検査部位内から反射して戻ってくるエコー信号が受信され、電気信号（電圧信号）に変換される。圧電素子の電気信号はチャンネル毎に受信回路３３に受信される。

受信回路３３では、電気信号がプリアンプ（図示しない）にてチャンネル毎に増幅され、増幅された各チャンネルのアナログの電気信号がＡ／Ｄ変換器（図示しない）にてデジタル変換され、チャンネル毎のデジタル信号が受信遅延回路（図示しない）にてチャンネル毎に異なる遅延時間を与えられ、加算器（図示しない）にて加算される。これにより特定方向からの反射成分が強調された受信信号が得られる。この受信信号には、組織間の音響インピーダンスの差を反映した振幅情報と、検査部位の動き（運動又は移動速度）を反映した位相情報とが含まれる。

振幅情報と位相情報とが含まれる受信信号は受信回路出力信号ｓ１として、受信回路３３から合成手段３５に受信される（ステップＳ３）。

一方、受信回路３３から出力される、振幅情報と位相情報とが含まれる受信回路出力信号ｓ１は、ＦＩＲ型又はＩＩＲ型の高域通過型のフィルタで構成されるフレーム間フィルタ３４に受信される。フレーム間フィルタ３４では、複数の二次元断層画像（フレーム）間の同一座標に関する時間変化から低周波部分を減衰させる。

ここで、フレーム間フィルタ３４では、ＥＣＧセンサ４１からのＥＣＧ同期信号ｓ４をシステムコントローラ４２を介して検出する。フレーム間フィルタ３４のフィルタコントローラでは、Ｒ波の間隔から、検査部位の運動又は移動速度が比較的速い収縮期ではカットオフ周波数を高く、比較的遅い拡張期ではカットオフ周波数が低くなるように、フィルタ係数が選択される。なお、フレーム間フィルタ３４のフィルタコントローラでは、検査部位の運動速度に応じてフレーム間フィルタ３４のフィルタ係数が選択されてもよい。

振幅情報と位相情報とが含まれる信号はフィルタ出力信号ｓ２として、フレーム間フィルタ３４から合成手段３５に受信される（ステップＳ４）。

ステップＳ１２にて設定された所要合成比率で、受信回路出力信号ｓ１とフィルタ出力信号ｓ２とがそれぞれ重み付けされる（ステップＳ６）。

すなわち、図２に示された合成手段３５の重み付け部３５ａにて、受信回路３３から直接受信される受信回路出力信号ｓ１が重み付け係数Ｃ、例えば式（１Ａ）にて演算された「0.55」で重み付けられる。一方、受信回路３３からフレーム間フィルタ３４を介して受信されるフィルタ出力信号ｓ２が重み付け係数Ｄ、例えば式（２Ａ）にて演算された「0.45」で重み付けられる。なお、ステップＳ６による重み付けは、各サンプル毎に独立して行なわれる。

このように、合成手段３５の重み付け部３５ａでは、二次元断層像の深さ方向の位置、走査線方向の位置、及び時間の合算によって演算された所要合成比率で、受信回路出力信号ｓ１とフィルタ出力信号ｓ２とがそれぞれ重み付けられる。

重み付け部３５ａにて重み付けられたそれぞれの出力信号は合成部３５ｂにて受信され、この合成部３５ｂにて合成される（ステップＳ７）。

合成部３５ｂにて合成された信号は合成出力信号ｓ３として、合成部３５ｂから図１に示された検波器３６に受信される。この検波器３６では、受信信号の振幅が検波され、対数圧縮器３８に送られる。

対数圧縮器３８では、受信信号のダイナミックレンジが比較的狭い回路上のダイナミックレンジに、実質的には表示ユニット４０が扱える比較的狭いダイナミックレンジに圧縮される。そして、組織分布を反映したＢモード像の画像データが生成される。この画像データは、表示ユニット４０に送られる。

表示ユニット４０には、画像データから、Ｂモード像としてビジュアルに濃淡表示される（ステップＳ８）。

なお、対数圧縮器３８と表示ユニット４０との間に低域通過型フィルタを設けた場合、低域通過型フィルタにて、非線形処理後の画像データがフレーム間でフィルタ処理される。よって、フレーム間フィルタ３４による比較的低周波の固定エコー成分の減衰と、低域通過型フィルタによる画像のスムージングとを同時に達成することができる。

さらに、検波器３６と対数圧縮器３８との間に低域通過型フィルタを設けた場合、フレーム間フィルタ３４の出力にて発生する振幅情報のノイズが抑えられ、画像のちらつきが抑えられる。

本発明に係る超音波診断装置２０及び超音波診断方法の変形例によると、入力された所要係数によってほぼリアルタイムに演算・設定された所要合成比率で受信回路出力信号ｓ１とフィルタ出力信号ｓ２とを合成することによって、目的である運動又は移動速度が比較的速い検査部位を強調できると共に、運動又は移動速度が比較的遅い固定的なノイズデータを抑制できるので、画像のちらつきを低減できると共に、画像のぼやけを低減できる。

また、本発明に係る超音波診断装置２０及び超音波診断方法の変形例によると、所要合成比率の入力・変更が比較的簡易な操作にて行なわれ、診断事前に関心領域を設定する必要がなく、操作性を向上することができる。

本発明に係る超音波診断装置の実施の形態の構成を示すブロック図。 合成手段の構成を示すブロック図。 本発明に係る超音波診断方法を示すフローチャート。 二次元断層像の深さ方向の位置における係数の一例を示すグラフ。 走査線方向の位置における係数の一例を示すグラフ。 時間における係数の一例を示すグラフ。 本発明に係る超音波診断方法の変形例を示すフローチャート。 従来の超音波診断装置の構成を示すブロック図。

符号の説明

２０ 超音波診断装置
３１ 送信回路
３２ 超音波探触子
３３ 送信回路
３４ フレーム間フィルタ
３５ 合成手段
３５ａ 重み付け部
３５ｂ 合成部
３６ 検波器
３８ 対数圧縮器
３９ 画像生成手段
４０ 表示ユニット
４３ 係数設定手段
４５ コンソール
４５ａ 合成比率入力手段

Claims (9)

1. 超音波の送信信号を出力する送信回路と、
   前記送信信号を入力して被検体の検査部位内に超音波を送信し反射して戻ってくるエコーを受信する超音波探触子と、
   前記超音波探触子からの電気信号を受信して受信回路出力信号に変換する受信回路と、
   前記受信回路からの信号の高周波成分を通過させてフィルタ出力信号に変換するフレーム間フィルタと、
   所要合成比率を設定する係数設定手段と、
   前記受信回路出力信号と前記フィルタ出力信号とを前記所要合成比率にて合成して合成出力信号に変換する合成手段と、
   前記合成手段からの合成出力信号からＢモード像の画像データを生成する画像生成手段と、
   前記画像データからＢモード像の画像を表示する表示ユニットとを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記合成手段は、前記受信回路出力信号と前記フィルタ出力信号とを前記所要合成比率にてそれぞれ重み付けする重み付け手段を備え、この重み付け手段からの出力信号を合成して合成出力信号に変換することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記画像生成手段は、前記合成手段からの合成出力信号の振幅を検波する検波手段、及び前記検波手段からの受信信号からＢモード像の画像データを作成する対数圧縮手段を備え、前記検波手段と前記対数圧縮手段との間、又は前記対数圧縮手段と前記表示ユニットの間に低域通過型フィルタを設けたことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
4. オペレータの入力情報を前記係数設定手段に入力するコンソールに、前記所要合成比率を入力する合成比率入力手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
5. 超音波探触子からの電気信号を受信して受信回路出力信号に変換する一方、前記受信回路出力信号をフィルタ出力信号に変換し、前記受信回路出力信号又は前記フィルタ出力信号からＢモード像の画像データを生成して、Ｂモード像の画像を表示する超音波診断方法において、
   診断事前に、診断時における前記受信回路出力信号と前記フィルタ出力信号との合成比率が設定される診断事前合成比率設定工程と、
   診断事前に、前記合成比率設定工程にて設定された複数の合成比率が保存される診断事前合成比率保存工程と、
   診断時に、前記受信回路出力信号が受信される受信回路出力信号受信工程と、
   前記フィルタ出力信号が受信されるフィルタ出力信号受信工程と、
   前記複数の合成比率から、所要合成比率が選択され設定される所要合成比率設定工程と、
   前記所要合成比率選択工程にて選択された前記所要合成比率で、前記受信回路出力信号と前記フィルタ出力信号とがそれぞれ重み付けされる重み付け工程と、
   前記重み付け工程にて重み付けられたそれぞれの出力信号が合成され、合成出力信号に変換される合成工程と、
   前記合成出力信号を基に画像データが取得され、画像が表示される画像表示工程とを有することを特徴とする超音波診断方法。
6. 前記合成比率は、二次元断層像の深さ方向の位置単位の係数、走査線方向の位置単位の係数、及び時間単位の係数のうち少なくとも１つの所要係数に応じて設定されることを特徴とする請求項５に記載の超音波診断方法。
7. 前記所要合成比率設定工程による所要合成比率の選択は、ハートレート及び検査部位の大きさ等のパラメータによって自動的に行なわれることを特徴とする請求項５に記載の超音波診断方法。
8. 超音波探触子からの電気信号を受信して受信回路出力信号に変換する一方、前記受信回路出力信号をフィルタ出力信号に変換し、前記受信回路出力信号又は前記フィルタ出力信号からＢモード像の画像データを生成して、Ｂモード像の画像を表示する超音波診断方法において、
   診断時における前記受信回路出力信号と前記フィルタ出力信号との所要合成比率が入力される所要係数入力工程と、
   前記所要合成比率が設定される所要係数設定工程と、
   診断時に、前記受信回路出力信号が受信される受信回路出力信号受信工程と、
   前記フィルタ出力信号が受信されるフィルタ出力信号受信工程と、
   前記所要係数設定工程にて設定された前記所要合成比率で、前記受信回路出力信号と前記フィルタ出力信号とがそれぞれ重み付けされる重み付け工程と、
   前記重み付け工程にて重み付けられたそれぞれの出力信号が合成され、合成出力信号に変換される合成工程と、
   前記合成出力信号を基に画像データが取得され、画像が表示される画像表示工程とを有することを特徴とする超音波診断方法。
9. 前記所要合成比率は、二次元断層像の深さ方向の位置単位の係数、走査線方向の位置単位の係数、及び時間単位の係数のうち少なくとも１つの所要係数に応じて設定されることを特徴とする請求項８に記載の超音波診断方法。

Images