JPH07111992A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像ノイズを可及的に低減する。 【構成】 超音波診断装置は、超音波信号を生体に送信
し、生体からの超音波反射信号から得られた断層画像デ
ータを表示する際に、送信波形情報と受信波形情報との
ＦＦＴによる相関演算処理により断層画像データを生成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置、特
に、超音波送信信号を生体に送信し、生体からの超音波
反射信号から得た断層画像データを表示する超音波診断
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】医用分野で用いられる超音波診断装置で
は、生体の断層データをリアルタイムでモニタに表示す
ることが一般に行われている。この種の超音波診断装置
は、超音波を送受信するプローブと、プローブに駆動パ
ルスを与える送信回路と、プローブで受信した生体から
の超音波反射信号を受信処理して断層データを得る受信
回路と、得られた断層データをＴＶ同期信号に同期して
出力するためのＤＳＣ（ディジタル・スキャン・コンバ
ータ）と、モニタとを備えている。

【０００３】この超音波診断装置では、送信回路から駆
動パルスをプローブに与え、プローブから生体内を走査
する超音波送信信号を発射する。そして生体からの超音
波反射信号をプローブで受けて、それに所定の受信処理
を施して断層データを得る。得られた断層データは、Ｄ
ＳＣ内のフレームメモリに書き込まれ、ＴＶ同期信号に
同期してモニタに出力されて表示される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の超音
波診断装置では、画像のノイズを可及的に少なくする必
要がある。画像にノイズが混在すると、画像が見にくい
ものになる。このため、受信回路には、対数圧縮処理回
路や、ローパスフィルター等のノイズ除去手段が設けら
れている。しかしこれらのノイズ除去手段を用いても、
充分にノイズを除去できない。

【０００５】本発明の目的は、ノイズを可及的に除去で
きるようにすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波診断
装置は、超音波送信信号を生体に送信し、生体からの超
音波反射信号から得られた断層画像データを表示する装
置であって、送信手段と受信手段と記憶手段と相関演算
手段と断層画像データ生成手段と表示手段とを備えてい
る。

【０００７】送信手段は、超音波送信信号を生体に送信
する。受信手段は、生体からの超音波反射信号を受信す
る。記憶手段は、超音波送信信号の送信波形情報を記憶
する。相関演算手段は、記憶手段に格納された送信波形
情報と受信手段で受信した超音波反射信号の受信波形情
報との相関演算を行う。断層画像データ生成手段は、相
関演算手段の演算結果により断層画像データを生成す
る。表示手段は、断層画像データ生成手段で生成された
断層画像データを表示する。

【０００８】

【作用】本発明に係る超音波診断装置では、送信手段が
超音波送信信号を生体に送信する。そして受信手段が生
体からの超音波反射信号を受信する。また記憶手段に
は、予め超音波送信信号の送信波形情報が記憶されてい
る。そして受信手段が受信した超音波反射信号の受信波
形情報と記憶手段に格納された送信波形情報とが相関演
算手段により相関演算される。この相関演算処理によ
り、送信波形情報に関連した受信波形情報だけが取り出
される。そして相関演算手段の演算結果により、断層画
像データ生成手段が断層画像データを生成し、それが表
示手段に表示される。

【０００９】ここでは、相関演算手段により送信波形情
報と受信波形情報との相関演算処理がなされるので、受
信波形情報に含まれるノイズ等の送信波形情報に関連の
ない情報が除去される。このためノイズ等を可及的に除
去できる。

【００１０】

【実施例】実施例１ 図１は、本発明の一実施例による超音波診断装置の概略
構成を示している。図において、プローブ１は複数の微
小振動子から構成されており、送信回路２及びセレクタ
３に接続されている。送信回路２は、超音波ビームを送
波するための高周波パルス発振器を有している。セレク
タ３には、受信回路４及び送信波形処理部５が接続され
ている。セレクタ３は、プローブ１が受信した超音波反
射信号を受信回路４及び送信波形処理部５に選択的に出
力するものであり、通常は、超音波反射信号を受信回路
４側に出力する。

【００１１】受信回路４は、反射エコーを受信処理する
受信器、電子走査を行うための遅延回路、断層情報を得
るための対数圧縮回路やローパスフィルターを含む波形
整形回路等を備えている。受信回路４にはＡ／Ｄ変換回
路６が接続されている。Ａ／Ｄ変換回路６は、波形整形
して得られた断層データをディジタルの断層データに変
換する。Ａ／Ｄ変換回路６には、ＤＳＣ７が接続されて
いる。ＤＳＣ７にはモニタ８が接続されている。

【００１２】ＤＳＣ７は、ラインバッファ９、フレーム
メモリ１０及び読出回路１１を有している。ＤＳＣ７で
は、ラインバッファ９に１走査線毎に断層データを書き
込み、得られた断層データをフレームメモリ１０にモニ
タ８の表示形態で配置する。そして読出回路１１がＴＶ
同期信号に同期してフレームメモリ１０に格納された断
層データを読み出し、モニタ８に出力する。

【００１３】送信波形処理部５は、送信波形情報を生成
するためのものである。送信波形処理部５では、セレク
タ３で選択された後述する特別の超音波送信信号を波形
処理して送信波形ｇ（ｔ）を生成し、これを高速フーリ
エ変換（以下、ＦＦＴという）処理して、そのＦＦＴ結
果の共役複素数データＧ^* （ω）を求める。このデータ
Ｇ^* （ω）が送信波形情報である。

【００１４】送信波形処理部５には送信波形メモリ１２
が接続されている。送信波形メモリ１２は、送信波形処
理部５で生成された送信波形情報Ｇ^* （ω）を格納す
る。送信波形メモリ１２には、演算回路１３が接続され
ている。演算回路１３は、送信波形メモリ１２から送信
波形情報Ｇ^* （ω）を読み出し、それと、ラインバッフ
ァ９に格納された断層データの受信波形ｆ（ｔ）から得
られた受信波形情報Ｆ（ω）との相関演算を行う。この
相関演算結果は、ＤＳＣ７内のフレームメモリ１０に表
示形態で格納される。

【００１５】演算回路１３は、図２に示すように、ＦＦ
Ｔ回路１４と、乗算回路１５とを有している。ＦＦＴ回
路１４は、ラインバッファ９に格納された１ライン分の
受信波形に対してＦＦＴ処理を施し、変換結果Ｆ（ω）
と、送信波形メモリ１２に格納された送信波形のＦＦＴ
結果の共益複素数データＧ^* （ω）との乗算を行う。こ
の乗算結果Ｈ（ω）は、ＦＦＴ回路１４に再度与えら
れ、逆フーリエ変換されてＤＳＣ７のフレームメモリ１
０に出力される。すなわち、演算回路１３では、ＦＦＴ
を行った後に、 Ｈ（ω）＝Ｆ（ω）×Ｇ^* （ω） の演算を行うとともに、この演算結果を逆フーリエ変換
する演算を行う。

【００１６】ｈ（ｔ）＝Ｆ^-1｛Ｈ（ω）｝＝Ｆ^-1｛Ｆ
（ω）×Ｇ^* （ω）｝ 次に、上述の実施例の動作について説明する。この超音
波診断装置では、診断の前に、送信波形メモリ１２に送
信波形情報を格納する。この送信波形情報の格納の際に
は、セレクタ３を下側（送信波形処理部５側）に切り換
えておく。この状態で、たとえばプローブ１を水を充満
した標準供試体に配置し、送信回路２から所定の駆動パ
ルスを発振し、プローブ１から標準供試体に向けて超音
波を発振する。そしてその超音波反射信号をセレクタ３
を介して送信波形処理部５に与える。送信波形処理部５
では、そこから図３（ｂ）に示す送信波形ｇ（ｔ）を抽
出し、さらにＦＦＴ処理を行い、共役複素数データの送
信波形情報Ｇ^* を求める。そして求めた送信波形情報が
送信波形メモリ１２に格納される。

【００１７】超音波診断の際には、装置が起動される
と、送信回路２から駆動パルスがプローブ１に与えられ
る。プローブ１は、その駆動パルスで生体に超音波を照
射する。そして生体からの超音波反射信号がプローブ１
で受波され、セレクタ３を介して受信回路４に与えられ
る。受信回路４で超音波反射信号は、受波整形処理され
て、断層データが得られる。得られた断層データはＡ／
Ｄ変換回路６でディジタルデータに変換されて、ＤＳＣ
７のラインバッファ９に与えられる。そしてラインバッ
ファ９から図３（ａ）に示すノイズが重畳した受信波形
ｆ（ｔ）が演算回路１３に与えられる。

【００１８】演算回路１３では、前述した演算式によ
り、送信波形メモリ１２に格納された送信波形情報Ｇ^*
（ω）とラインバッファ９に格納された断層データから
得られた受信波形情報Ｆ（ω）との相関演算（Ｈ（ω）
＝Ｆ（ω）×Ｇ^* （ω））がなされる。そして、図３
（ｃ）に示すような、その演算結果を逆フーリエ変換し
た断層データｈ（ｔ）がフレームメモリ１０に格納され
る。なお、フレームメモリ１０では、得られた断層デー
タが表示モードに応じた表示形態で格納される。このと
きに、格納された断層データが足りない場合には補間処
理等により断層データが作成される。そして読出回路１
１からＴＶ同期信号に同期してフレームメモリ１０に格
納された断層データが読み出されモニタ８に表示され
る。

【００１９】ここでは、相関演算処理を行っているの
で、受信波形情報に含まれる送信波形情報に関連がない
ノイズ情報が除去されＳ／Ｎ比が向上する。また、ＦＦ
Ｔ処理によって相関演算処理を行っているので、専用の
ハードウェアによって相関演算処理を行え、処理速度が
速くなる。実施例２ 実施例１では、プローブ１は周期が一定の超音波送信信
号を生体に出射したが、ここでは、プローブ１は、たと
えばチャープ信号のように周期が時間経過に応じて変動
する超音波送信信号を送信する。この場合には、相関演
算処理により、ノイズの除去だけではなく、分解能の向
上を図ることもできる。すなわち、チャープ信号を用い
ると、相関演算を行えば、信号の圧縮が効率良く行わ
れ、比較的周波数が低い超音波送信信号でも深さ方向の
分解能が向上する。

【００２０】図４は、実施例２による超音波診断装置の
概略構成を示している。図において、符号１から符号１
３までは実施例１と共通であり説明を省略する。なお送
信波形メモリ１２は、２種の格納エリアを有している。
１つは送信波形処理部５で生成された送信波形情報を格
納する領域である。他の１つは、後述するウィナフィル
ター処理部での処理結果を格納する領域である。

【００２１】送信波形メモリ１２には、ウィナフィルタ
ー処理部１６が接続されている。ウィナフィルター処理
部１６は、下記ウィナフィルター処理を行う。

【００２２】

【数１】 このウィナフィルター処理部１６では、係数αが「１」
のときには、マッチドフィルターとして動作し、また係
数αが「０」のときには、逆フィルターとして動作す
る。そして係数αが「０」〜「１」の間のときには、近
似ウィナフィルターとして動作する。ここで係数αは、
外部からたとえばオペレーターにより適宜入力される。
なお係数αが「１」のときのマッチドフィルターでは、
分解能はあまり向上しないが、ノイズの除去性能が高く
なる。また、係数αが「０」のときには逆フィルターと
なり、高分解能を得られるが雑音には弱くなる。オペレ
ーターは、表示画像を観察しながら係数αを調整するこ
とにより、高分解能かつノイズを低減した画像を得られ
る。

【００２３】送信波形メモリ１２では、送信波形情報と
してＧ^* （ω）と、そのウィナー処理結果である、Ｇ’
（ω）とが格納される。そしてこのウィナフィルター処
理部１６の出力Ｇ’（ω）が演算回路１３に与えられ
て、ラインバッファ９に格納された受信波形ｆ（ｔ）の
フーリエ変換結果Ｆ（ω）と乗算され、その逆変換結果
ｈ（ｔ）がフレームメモリ１０に格納される。

【００２４】ここでの動作は、ウィナ処理部１６での処
理が実施例１に加えられるだけであり、詳細な説明は省
略する。この送信波形情報の格納の際には、図５（ｂ）
に示す周波数が変動する送信波形ｈ（ｔ）が与えられる
と、そのＦＦＴ処理結果をウィナフィルター処理したが
Ｇ’（ω）が送信波形情報として送信波形メモリ１２に
格納される。

【００２５】そして超音波診断時に、演算回路１３で
は、前述した演算式により、送信波形メモリ１２に格納
された送信波形情報Ｇ’（ω）と、図５（ａ）に示すラ
インバッファ９に格納された断層データの受信波形ｆ
（ｔ）から得られた受信波形情報Ｆ（ω）との相関演算
（Ｈ（ω）＝Ｆ（ω）×Ｇ’（ω））がなされる。そし
て、図５（ｃ）に示すように、その演算結果を逆フーリ
エ変換した断層データｈ（ｔ）がフレームメモリ１０に
格納される。ここでは、係数αを適正な値にすることに
より、より効率的に圧縮処理を行うことができ、より高
分解能な画像が得られる。

【００２６】〔他の実施例〕 （ａ） ウィナフィルター処理に代えて他のフィルター
処理を行ってもよい。 （ｂ） チャープ信号に代えて、左右非対称の超音波を
プローブ１から発射してもよい。 （ｃ） 実施例１において、チャープ信号を送信しても
よい。この場合には、ノイズの低減に加えて高分解能化
を図れる。

【００２７】

【発明の効果】本発明に係る超音波診断装置では、送信
波形情報と受信波形情報との相関処理を行っているの
で、ノイズを低減でき、Ｓ／Ｎ比を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による超音波診断装置の概略
ブロック図。

【図２】演算回路の概略ブロック図。

【図３】信号波形を示す図。

【図４】他の実施例の超音波診断装置の概略ブロック
図。

【図５】チャープ信号を用いた場合の信号波形を示す
図。

【符号の説明】

１ プローブ ２ 送信回路 ４ 受信回路 ７ ＤＳＣ ８ モニタ １２ 送信波形メモリ １３ 演算回路 １４ 高速フーリエ変換回路 １５ 乗算回路 １６ ウィナフィルター処理部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波送信信号を生体に送信し、前記生体
   からの超音波反射信号から得た断層画像データを表示す
   る超音波診断装置であって、 前記超音波送信信号を前記生体に送信する送信手段と、 前記生体からの前記超音波反射信号を受信する受信手段
   と、 前記超音波送信信号の送信波形情報を記憶する記憶手段
   と、 前記記憶手段に格納された送信波形情報と前記受信手段
   で受信した超音波反射信号の受信波形情報との相関演算
   を行う相関演算手段と、 前記相関演算手段の演算結果により断層画像データを生
   成する断層画像データ生成手段と、 前記断層画像データ生成手段で生成された断層画像デー
   タを表示する表示手段と、を備えた超音波診断装置。