JP2002209889A

JP2002209889A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP2002209889A
Application number: JP2001005995A
Authority: JP
Inventors: Eiji Ogawa; 英二小川
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2001-01-15
Filing date: 2001-01-15
Publication date: 2002-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】画面中の関心領域において画像を最適にする
送受信条件や画像処理条件を、被検体のそれぞれの部位
等について簡単に設定できる超音波診断装置を提供す
る。【解決手段】超音波送受信部１１〜６２と、画像表示
部に表示された画像上で所望の領域を設定するために用
いられる領域設定部４と、領域設定部を用いて設定され
た所望の領域について画像データを解析する画像解析部
６５と、画像処理部６６と、被検体の部位に関する部位
情報等を入力するための情報入力部３と、送受信条件又
は画像処理条件に関するパラメータを部位情報等に対応
して記憶するパラメータ記憶部２と、画像解析部におけ
る解析結果と部位情報等に対応するパラメータとに従っ
て送受信動作又は画像処理動作を制御する制御部１０
と、画像表示部７０とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体に超音波を
送信して被検体から反射された超音波を受信し、受信し
た超音波が有する情報から得られる画像に基づいて医療
診断を行うための超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、超音波診断画像の画質や品質
を決定する要因としては、超音波の送受信条件や画像処
理条件等がある。超音波の送受信条件としては、超音波
の送信中心周波数、送信周波数帯域、送信フォーカス位
置、送信パワー、受信感度等が挙げられる。また、画像
処理条件としては、画像表示装置に表示するためのブラ
イトネスやコントラストが挙げられる。これらの条件に
おいては、被検体の部位ごとに適切な値が存在すると思
われる。

【０００３】従来、超音波の送受信条件や画像処理条件
等のパラメータは、超音波診断装置に搭載されているオ
ペレーションパネルからマニュアル入力し、画像を取得
して表示する度に設定し直して最適化していた。このよ
うなパラメータの最適化のための調整は、超音波プロー
ブを走査させながら行わなければならず、超音波診断装
置を操作する医者等にとっては非常に面倒で煩雑であっ
た。

【０００４】これを解決する手法として、被検体の部位
ごとにある程度適切な条件を定め、その条件と画像から
得られた解析情報とに基づいて送受信条件や画像処理条
件を定めることも考えられる。この手法によれば、画像
ごとに適切な送受信条件や画像処理条件を用いて超音波
画像を表示することができる。しかしながら、画像の解
析は一定の画像範囲において行われるので、観察したい
範囲と解析範囲とが若干ずれた場合には、最適な条件か
らずれてしまう可能性がある。

【０００５】一方、日本国特許出願公開（特開）平５−
２４０９１９号公報には、放射線画像を表す画像信号に
画像処理を施して再生する放射線画像再生装置におい
て、放射線画像上に所望の関心領域（ＲＯＩ：ｒｅｇｉ
ｏｎｏｆｉｎｔｅｒｅｓｔ）を設定した場合に、こ
の領域内の放射線画像の画像処理を簡単な操作により行
うことができるようにする手法が記載されている。しか
しながら、放射線画像再生装置は、既に取得された静止
画像データに対して画像処理を行うものであり、この手
法は、超音波診断装置のように動画像を取得して表示す
るシステムに対応するものではない。

【０００６】また、特開平６−２０５７８０号公報に
は、注目する領域のコントラストの度合いを検索し、そ
の領域に適したコントラスト強化を常時行うことができ
る超音波画像処理装置が記載されている。しかしなが
ら、注目する領域において一律にコントラスト強化処理
を行うだけでは、それぞれの部位等に合った階調処理を
行うことはできない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、上記の点に鑑
み、本発明は、画面中の関心領域において画像を最適に
する送受信条件や画像処理条件を、被検体のそれぞれの
部位等について簡単に設定できる超音波診断装置を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、本発明に係る超音波診断装置は、被検体に超音波を
送信して被検体から反射された超音波を受信する超音波
送受信部と、画像表示部に表示された画像上で所望の領
域を設定するために用いられる領域設定部と、超音波送
受信部が受信した超音波に基づいて得られた画像データ
を、領域設定部を用いて設定された所望の領域について
解析する画像解析部と、超音波送受信部が受信した超音
波に基づいて得られた画像データについて画像処理を行
う画像処理部と、被検体の部位に関する部位情報又は画
像処理のルールに関する画像処理ルール情報を入力する
ための情報入力部と、超音波の送受信において用いる送
受信条件又は画像処理において用いる画像処理条件に関
するパラメータを部位情報又は画像処理ルール情報に対
応して記憶するパラメータ記憶部と、画像解析部におけ
る解析結果と情報入力部に入力された部位情報又は画像
処理ルール情報に対応するパラメータとに従って、超音
波送受信部の送受信動作又は画像処理部の画像処理動作
を制御する制御部と、画像処理部において画像処理され
た画像データに基づいて画像を表示する画像表示部とを
具備する。

【０００９】上記構成によれば、関心領域における画像
データの解析結果と、入力された部位情報又は画像処理
ルール情報に対応するパラメータとに従って超音波の送
受信又は画像処理を行うので、画面中の関心領域におい
て画像を最適にする送受信条件や画像処理条件を被検体
のそれぞれの部位等について簡単に設定でき、効率良く
診断に適した画像が得られる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基いて本発明の実施
の形態について説明する。なお、同一の構成要素には同
一の参照番号を付して、説明を省略する。図１は、本発
明の一実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロ
ック図である。図１に示すように、この超音波診断装置
は、システム全体を制御するシステム制御部１０と、シ
ステム制御部１０の制御の下で超音波送受信部における
超音波の送受信条件の制御を行う送信周波数制御回路１
１、送信遅延制御回路１２、送信パワー制御回路１３、
受信感度制御回路１４、受信遅延制御回路１５とを含ん
でいる。

【００１１】また、システム制御部１０には、パラメー
タ設定部１が接続されたパラメータ記憶部２と、情報入
力部３と、領域設定部４とが接続されている。パラメー
タ設定部１を用いることにより、超音波の送受信条件や
画像処理条件を定めるパラメータが、被検体の部位に対
応して予め設定される。これにより、パラメータ記憶部
２には、被検体の部位ごとに最適なパラメータセット
が、その部位を表す部位情報に対応して記憶される。ま
た、パラメータ記憶部２には、画像処理のルールを表す
画像処理ルール情報に対応してパラメータセットを記憶
しても良い。

【００１２】さらに、領域設定部４を用いることによ
り、画面における所望の関心領域（ＲＯＩ：ｒｅｇｉｏ
ｎｏｆｉｎｔｅｒｅｓｔ）を設定することが可能で
ある。この関心領域は、画像データの解析を行う画像領
域を規定している。システム制御部１０は、この解析結
果と情報入力部３に入力された部位情報又は画像処理ル
ール情報に対応するパラメータとに従って、超音波の送
受信条件又は画像処理条件を決定する。

【００１３】超音波を送受信するために、本実施形態に
係る超音波診断装置は、送信のために用いる信号を発生
する信号発生器２０と、この信号を増幅及び遅延するこ
とにより駆動信号を出力する複数の送信駆動回路３０
と、これらの駆動信号に基づいて超音波を被検体に送信
し、被検体から反射された超音波を受信して検出信号を
出力する探触子４０と、これらの検出信号を増幅する複
数のアンプ５０と、検出信号に所望の遅延を与える受信
遅延回路６０と、検出信号の対数変換を行うログ（ｌｏ
ｇ）変換回路６１と、検出信号の検波を行う検波回路６
２とを含んでいる。

【００１４】探触子４０は、複数の超音波トランスデュ
ーサにより構成される１次元又は２次元の超音波トラン
スデューサアレイを含んでいる。超音波トランスデュー
サとしては、ＰＺＴやＰＶＤＦ等の圧電素子を用いても
良いし、受信用に光検出方式の２次元センサアレイを用
いても良い。なお、光検出方式の２次元センサアレイに
ついては後で詳しく説明する。

【００１５】送信系回路において、送信周波数制御回路
１１は、信号発生器２０から出力される信号の中心周波
数と周波数帯域とを制御する。また、送信遅延制御回路
１２は、複数の送信駆動回路３０から出力される駆動信
号の遅延時間を制御する。これにより、探触子４０に含
まれている複数の超音波トランスデューサが、駆動信号
の時間差に対応した位相差を持つ超音波を、被検体に向
けてそれぞれ送信する。このような複数の超音波の波面
合成により、特定の送信フォーカスを有する超音波ビー
ムが形成される。さらに、送信パワー制御回路１３が、
複数の送信駆動回路３０から出力される駆動信号の振幅
を制御することにより、超音波の送信パワーが制御され
る。

【００１６】受信系回路において、受信感度制御回路１
４が複数のアンプ５０のゲインを制御することにより、
受信感度が制御される。また、受信遅延制御回路１５
は、受信遅延回路６０における検出信号の遅延時間を制
御する。受信遅延回路６０の出力信号は、ログ変換回路
６１によって対数変換され、検波回路６２によって検波
された後、Ａ／Ｄ変換回路６３によってディジタル画像
データに変換されて画像メモリ６４に記憶される。

【００１７】このようにして得られた画像データは、画
像解析部６５によって解析される。この解析は、超音波
の送受信で得られた画像データによって表される画面の
内で、領域設定部４を用いて設定された所望の関心領域
（ＲＯＩ）に含まれている画像データのみに対して行わ
れる。具体的には、ＲＯＩに含まれている画像データを
規格化するために用いる規格化パラメータの算出や、受
信した超音波が被検体において反射された位置（深さ）
の認識等の内の、少なくとも１つの解析を行う。システ
ム制御部１０は、画像解析部６５の解析結果と、情報入
力部３に入力された部位情報又は画像処理ルール情報に
対応するパラメータとに基づいて、超音波送受信部の送
受信動作と画像処理部６６の画像処理動作との内の少な
くとも一方を制御する。

【００１８】次に、画像処理部６６において、画像デー
タに対して画像処理が施される。画像処理としては、規
格化処理、非線型階調処理、レスポンス強調処理、拡大
・縮小・補間処理等が該当する。３次元画像を表示する
場合には、３次元画像構成部６７において、画像メモリ
６４に蓄積された複数枚の断層データから、ある体積に
ついてのデータであるボクセルデータ（ｖｏｘｅｌｄ
ａｔａ）を生成する。

【００１９】さらに、ＤＳＣ（ディジタル・スキャンコ
ンバータ）６８において、セクタスキャンやリニアスキ
ャン等の様々な走査方式によって得られた画像データを
ＴＶ（テレビジョン）信号の走査に用いる画像データに
変換して、一般のモニタで観察できるようにする。ま
た、ＤＳＣ６８において、フレームレートの調整も行わ
れる。ＤＳＣ６８によって変換された画像データは、Ｄ
／Ａ変換回路６９においてアナログ信号に変換され、画
像表示部７０に表示される。画像表示部７０は、カラー
画像の表示が可能なものであることが望ましい。なお、
本実施形態においては、画像メモリ６４、画像解析部６
５、画像処理部６６をＡ／Ｄ変換回路６３とＤＳＣ６８
との間に設けることにより規格化段階におけるデータ量
を低減しているが、これらをＤＳＣ６８とＤ／Ａ変換回
路６９との間に設けても良い。

【００２０】次に、本発明の一実施形態に係る超音波診
断装置の動作について、図１及び図２を参照しながら説
明する。図２に示すステップＳ１１において、オペレー
タが被検体の部位に関する部位情報又は画像処理のルー
ルに関する画像処理ルール情報を情報入力部３に入力す
ると、予め部位情報又は画像処理ルール情報に対応して
記憶部２に記憶されている送受信条件パラメータや画像
処理条件パラメータが、システム制御部１０によって読
み出される（ステップＳ１２）。

【００２１】読み出された送受信条件パラメータに従っ
て、送信周波数制御回路１１が、信号発生器２０が発生
する信号の中心周波数及び周波数帯域を制御し、送信遅
延制御回路１２が、送信駆動回路３０における駆動信号
の遅延時間を制御し、送信パワー制御回路１３が、送信
駆動回路３０が出力する駆動信号の振幅を制御する。ま
た、受信感度制御回路１４が、アンプ５０のゲインを制
御し、受信遅延制御回路１５が、受信遅延回路６０にお
ける検出信号の遅延時間を制御する。このように、送受
信条件パラメータに従って、超音波の送信中心周波数、
送信周波数帯域、送信フォーカス位置、送信パワー、受
信感度等の送受信条件が設定され、その送受信条件の下
で超音波の送受信が行われる（ステップＳ１３）。

【００２２】検出信号をＡ／Ｄ変換することにより得ら
れた画像データは、フレーム単位で画像メモリ６４に蓄
積される（ステップＳ１４）。さらに、画像データは、
ＤＳＣ６８によって走査フォーマットの変換及びフレー
ムレートの調整が行われ、Ｄ／Ａ変換回路６９において
アナログ信号に変換されて、画像表示部７０に表示され
る（ステップＳ１５）。

【００２３】オペレータは、表示された画像を見なが
ら、領域設定部４を用いて所望の関心領域（ＲＯＩ）を
設定する（ステップＳ１６）。この設定は、例えば、ポ
インタ等を用いて領域の中心を指定したり、閉領域を指
定することにより行うことができる。画像解析部６５
は、設定されたＲＯＩに対応する画像領域の画像データ
を解析して、輝度の最大値、最小値、平均値等の所定の
特徴量を求める（ステップＳ１７）。システム制御部１
０は、画像解析部６５における解析結果と、情報入力部
３に入力された部位情報又は画像処理ルール情報に対応
するパラメータとに従って、超音波の送受信条件と画像
処理条件との内の一方又は両方を決定し、必要な場合に
はこれらを変更する（ステップＳ１８ａ、Ｓ１８ｄ）。

【００２４】ステップＳ１８ａにおいて超音波の送受信
条件が変更された場合には、再び超音波の送受信を行い
（ステップＳ１８ｂ）、得られた画像データは、フレー
ム単位で画像メモリ６４に蓄積される（ステップＳ１８
ｃ）。その後、ステップＳ１９において、画像処理部６
６による画像処理が行われる。一方、ステップＳ１８ｄ
において画像処理条件が変更され、超音波の送受信条件
が変更されなかった場合には、ステップＳ１８ｄの次
に、ステップＳ１９において画像処理が行われる。

【００２５】画像処理としては、システム制御部１０が
決定した画像処理条件に従って、少なくとも規格化処理
が行われる。これ以外に、非線型階調処理、レスポンス
強調処理、拡大・縮小・補間処理等を行うようにしても
良い。

【００２６】次に、ステップＳ２０において画像が再び
表示される。ここで、画面全体を表示しても良いし、Ｒ
ＯＩ内の画面のみを表示しても良い。オペレータは、表
示された画像を見ながら判定を行う（ステップＳ２
１）。オペレータは、表示された画像が不満であれば、
ステップＳ１１に戻って、部位情報又は画像処理ルール
情報を入力し直せば良い。一方、オペレータが表示され
た画像に満足すれば、条件を固定して、次のフレーム以
降は連続的に画像を表示させることができる。

【００２７】次に、各種のパラメータによって設定可能
な条件について詳しく説明する。超音波の送受信条件と
して、まず、送信中心周波数及び送信周波数帯域につい
て説明する。診断すべき被検体の部位が被検体表面から
近い場合には、例えば、周波数１０ＭＨｚ程度の超音波
を用いても減衰はそれ程生じない。一方、診断すべき被
検体の部位が被検体表面から遠い場合には、周波数１０
ＭＨｚ程度の超音波は大幅に減衰してしまうので、例え
ば、送信中心周波数を３．５ＭＨｚ程度とし、送信周波
数帯域を５〜６ＭＨｚ程度とする。

【００２８】次に、送信フォーカス位置について説明す
る。被検体の部位によって被検体表面からの距離が異な
るので、探触子（プローブ）から垂直方向にどの程度深
い位置で送信ビームをフォーカスさせるかを部位によっ
て変化させる必要がある。フェーズドアレイトランスデ
ューサを用いれば、送信する素子の数や遅延時間を制御
して、フォーカス位置を設定することができる。パラメ
ータとしては、浅、中、深のように数段階に分けても良
いし、５ｃｍ以内、５〜１０ｃｍ、１０〜２０ｃｍのよ
うに実際の寸法で指定しても良い。

【００２９】送信パワーは、トランスデューサに印加す
る駆動信号の電圧値によって設定することができる。パ
ラメータとしては、弱、中、強のように数段階に分けて
も良いし、若しくは１０段階に分けても良いし、％表示
のように、与える電圧の規格化値で指定しても良い。

【００３０】また、受信感度は、受信系回路のアンプの
ゲインを制御することによって変更することができる。
アンプのゲインは、被検体表面から診断すべき部位まで
の距離に応じて設定することができる。パラメータとし
ては、観察したい部位を、浅、中、深のように数段階に
分けても良いし、５ｃｍ以内、５〜１０ｃｍ、１０〜２
０ｃｍのように実際の寸法で指定しても良い。これに基
づき、指定された領域に対応する検出信号の処理時のゲ
インを高めるようにする。

【００３１】次に、画像処理条件として、まず、階調処
理について説明する。出力データと入力データとの関係
を規定するルックアップテーブル（ＬＵＴ）を用いてデ
ータの変換を行うことにより、非線形変換を含む様々な
階調処理を行うことができる。また、様々な種類のＬＵ
Ｔを準備し、部位に応じて使い分けることにより、診断
に効果的な画像を提供することができる。

【００３２】ＬＵＴとしては、例えば、図３に示すよう
な基準ＬＵＴを用いることができる。図３の（ａ）は、
入出力の値が等しくなる線形変換を示している。図３の
（ｂ）は、中間輝度領域におけるコントラストを強調す
る非線形変換を示しており、ここでは、中間輝度領域に
おける入出力のコントラストが約３倍に拡大されてい
る。図３の（ｃ）は、低輝度領域におけるコントラスト
を強調する非線形変換を示している。

【００３３】さらに、図４に示すように、基準ＬＵＴに
おける基準線を回転又は平行移動させたものを用いても
良い。図３の（ａ）は、基準線を回転させる例を示して
おり、その変換特性は、階調タイプ（ＧＴ）、回転中心
（ＧＣ）、回転量（ＧＡ）のパラメータによって決定さ
れる。図３の（ｂ）は、基準線を平行移動させる例を示
しており、その変換特性は、階調タイプ（ＧＴ）及び階
調シフト量（ＧＳ）のパラメータによって決定される。

【００３４】次に、レスポンス強調処理について説明す
る。レスポンス強調処理には、非鮮鋭マスク処理や微分
処理が含まれる。また、多重解像度にデータを分解して
から処理して再合成したり、濃度ごとの非線形テーブル
を組み合わせた処理を行うことが可能である。

【００３５】非鮮鋭マスク処理は、次式で表される。ＱＬ（ｘ，ｙ）＝Ｑ（ｘ，ｙ）＋Ｋ（Ｑ（ｘ，ｙ））×
［Ｑ（ｘ，ｙ）−Ｑｕｓ（ｘ，ｙ）］ここで、Ｑ、Ｑｕｓ、ＱＬは、超音波の送受信によって
得られた原画像、非鮮鋭画像、処理画像を表し、Ｋは強
調の度合いを決める重み係数を表している。

【００３６】これらの画像の周波数特性を、図５の
（ａ）に示す。画像の周波数成分の内で最も強調される
成分の周波数は、非鮮鋭マスクのサイズによって決ま
る。即ち、大きいサイズのマスクを用いれば、非鮮鋭画
像の応答がより低い周波数側から小さくなり、（Ｑ−Ｑ
ｕｓ）及びＱＬの応答ピークが低周波数側へ移動して、
低い周波数がより強調される。逆に、小さいサイズのマ
スクを用いれば、高い周波数がより強調される。このよ
うに、非鮮鋭マスクのサイズを変化させることにより、
診断に重要な周波数帯域を強調し、診断目的に適した超
音波画像を得ることができる。図５の（ｂ）に示すよう
に、重み係数Ｋは、定数でも原画像Ｑの関数でも良い。
重み係数Ｋを原画像Ｑの関数とする場合には、データ値
に依存したレスポンス強調処理を行うことができるの
で、偽画像や雑音の発生を抑圧することができる。

【００３７】次に、データ解析と規格化について説明す
る。被写体の差などによる画像ごとのバラツキは部位情
報のみでは特定できないので、予め設定したパラメータ
を用いるだけでは最適な条件とならず、所望の画像が得
られない場合もある。そこで、取得した画像データの可
視化範囲を規定するため、階調処理及びレスポンス強調
処理の前段で、データの規格化を行うことが効率的であ
る。規格化を行うためには、図１に示す画像解析部６５
において、超音波の送受信によって得られた画像データ
を解析して規格化パラメータを算出し、画像処理部６６
において、算出された規格化パラメータと部位ごとの規
格化ルールとに基づいて線形規格化処理を行う。

【００３８】画像解析部６５において解析する領域は、
予め部位ごとに規定した所定の領域である。情報入力部
３から入力された部位情報に基づいて、解析領域が設定
される。例えば、画像全体とか、画像の中心付近１０ｃ
ｍ四方とか、画像の深さ５ｃｍを中心に５ｃｍ四方の領
域と画像の深さ１５ｃｍを中心に５ｃｍ四方の領域との
解析結果を複合することもあり得る。

【００３９】画像解析部６５は、ヒストグラム解析によ
り、ピークの検出や、輝度の最大値、最小値、平均値等
の規格化パラメータの算出を行う。図６においては、規
格化のために用いられる２種類の最大値ｍａｘ１及びｍ
ａｘ２と、２種類の最小値ｍｉｎ１及びｍｉｎ２とが示
されている。部位ごとの規格化ルールに従い、例えば、
肝臓の画像データに対しては、最大値ｍａｘ１と最小値
ｍｉｎ２との間の領域が出力レンジいっぱいとなるよう
に線型変換が行われ、心臓の画像データに対しては、最
大値ｍａｘ２と最小値ｍｉｎ２との間の領域が出力レン
ジいっぱいとなるように線型変換が行われる。ここで、
ｍａｘ１、ｍａｘ２等は、ヒストグラムの最大値から一
定のデータ量のみシフトさせた値としても良いし、ヒス
トグラムの形状を解析し、最大値から最小値側に向けて
２つ目の山の位置の値とすること等によっても決定でき
る。

【００４０】画像解析に用いるフレームを選択するに当
っては、例えば、次の３通りのやり方が考えられる。（１）探触子（プローブ）を置く位置にかかわらず、定
期的に所定の時間間隔で得たフレームを解析し、規格化
処理を行うという作業を繰り返す。この場合には、トリ
ガ信号発生器が必要になる。（２）解析用のデータ取得スキャンである旨を認識させ
る。そのための信号は、パネルや探触子から入力する。
この場合には、信号入力器が必要になる。（３）探触子の動きを検出し、探触子が停止した際のス
キャンデータを画像解析用データとして解析する。その
ための信号は、パネルや探触子から入力する。この場合
には、探触子の動きを検出するためのセンサが必要にな
る。

【００４１】次に、非検体の部位ごとのパラメータ設定
例について説明する。肝臓は、深さ２〜３ｃｍから１５
ｃｍ位までに存在する部位であり、超音波の送信フォー
カス位置も受信感度も中深度領域に合わせる。肝臓の実
質的な領域の画像データが低輝度領域に多く存在するの
で、低輝度領域の階調を高める。超音波エコー信号のレ
ベルが大きい浅い領域の情報は不要なので、高輝度領域
の階調特性は寝かせる方が良い。肝臓の超音波診断にお
いては、主に、太い血管の様子やしゅ瘤の有無を判断す
るので、レスポンス強調処理において高周波の強調は不
要である。従って、パラメータは次のように設定する。
送信フォーカス位置は中深度、送信パワーは中、受信感
度は中深度のゲインを大きくし、階調処理は低輝度領域
で階調特性を立たせて高輝度領域の階調特性は寝かせ、
レスポンス強調処理は低周波領域のみを強調する。

【００４２】一方、四肢血管は、非常に浅いところにあ
り、細い血管等の走行を観察する必要がある。即ち、浅
い領域の高周波信号に注目する必要がある。従って、パ
ラメータは次のように設定する。送信フォーカス位置は
浅深度、送信パワーは小、受信感度は浅深度のゲインを
大きくし、階調処理は全体的に寝かせ、レスポンス強調
処理は低周波から高周波までを強調する。

【００４３】次に、超音波の受信に光検出方式の２次元
センサアレイを用いる場合の構成について説明する。光
検出方式の２次元センサアレイとして、以下に４つの例
を述べる。（１）光ファイバーアレイを用いた例図７に、先端に超音波検出素子を設けた光ファイバーア
レイを用いた２次元センサアレイを含む超音波診断装置
の一部を原理的に表す。図７において、光ファイバーア
レイ１１３は、微細な光ファイバー１１３ａ、１１３
ｂ、１１３ｃ・・・の断面を２次元マトリックス状に配
列させたものである。また、先端に設けられた超音波検
出素子１１４は、例えば、各々の光ファイバーの先端に
それぞれ形成されたファブリーペロー共振器（ＦＰＲと
略称）１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ・・・又はファイ
バーブラッググレーティングにより構成される。

【００４４】光源１１１から発生した光は、分光器１１
２を通過し、光ファイバーアレイ１１３に入射する。そ
れぞれの光ファイバーに入射した光は、ＦＰＲの両端に
形成されたハーフミラー（図中右端）及び全反射ミラー
（図中左端）により反射される。この全反射面は、超音
波検出素子１１４に印加される超音波により幾何学的変
位を受けるので、反射光はこれにより変調されて、再び
分光器１１２に入射する。分光器１１２に入射された反
射光は、直接あるいは光ファイバー等を通して、又はレ
ンズ等の結像系１１５を介して、光検出器１１６に結像
する。

【００４５】（２）光ヘテロダイン干渉光学系を用いた
例図８に、光路差長を有する光ヘテロダイン干渉光学系を
用いた２次元センサアレイを含む超音波診断装置の一部
を原理的に表す。超音波が入射すると、レーザ共振器１
５０の全反射ミラー１５１が変位し、全反射ミラー１５
１と透過ミラー１５３との間隔が変化する。このとき、
レーザ活性物質１５２の両脇に設置された２枚のミラー
間で生じる定常波の振動数即ち共振周波数が変化し、レ
ーザの発振周波数も偏移する。このレーザ光が干渉光学
系１６０に入射すると、分光器１６１を透過し、部分反
射ミラー１６２及び分光器１６１で反射し、レンズ１６
５を介して光検出器１６６に入る光ビームＬ２と、部分
反射ミラー１６２を透過し、周波数シフター１６３及び
プリズム１６４を通過し、再び部分反射ミラー１６２を
透過し、分光器１６１で反射し、レンズ１６５を介して
光検出器１６６に入る光ビームＬ３との間で光路差長が
生じる。

【００４６】ここで、時間的に発振周波数が偏移する光
ビームが光路差長のある光ヘテロダイン干渉光学系に入
ると、元の光ヘテロダイン干渉信号の周波数を中心とし
て、時間遅延分に相当する発振周波数の変化分だけシフ
トした周波数のビート信号が生じる。この周波数変調さ
れたビート信号をアンプ１７１で増幅し、復調手段１７
２で復調し、得られた復調信号を積分処理手段１７３で
積分処理すれば、周波数の変化即ち超音波の波形を再現
できる。この波形は波形表示部１７４に表示され、同時
に波形記憶部１７５に記憶される。

【００４７】（３）エバネセント場を用いた例図９に、反射界面近傍のエバネセント場に存在する物体
が超音波を受けて振動することによりエバネセント光の
光量が変化することを利用した超音波トランスデューサ
を含む超音波診断装置の一部を原理的に表す。図９にお
いて、超音波トランスデューサは、プリズム１３３、間
隙部１３４、オプティカルフラット１３５、及び間隙を
作るためのスペーサ１３６より構成される。超音波がオ
プティカルフラット下面より入射すると、プリズム底面
の全反射光の光量が超音波の音圧強度に依存して変化す
る。従って、レーザ共振器１３１とビーム拡大器１３２
とから構成される光源１３０より出射される拡大された
レーザ光でプリズム底面を照射し、その全反射光強度分
布を光検出器１４０で読み出すことにより、超音波の空
間分布及び時間変化を計測する。

【００４８】（４）光検出方式の２次元センサアレイと
超音波送信部とを一体化した例光検出方式の２次元センサアレイは超音波を発信する機
能を持たないため、圧電素子等を用いた超音波送信部と
一体化させることにより、１つの探触子（プローブ）に
おいて超音波送受信部を形成することも考えられる。図
１０に、そのような探触子の一例を示す。図１０におい
ては、反射界面近傍のエバネセント光の光量がエバネセ
ント場に存在する物体が超音波を受けて振動することに
より変化することを利用した超音波トランスデューサ
に、超音波送信部として圧電素子（ＰＺＴ）を取り付け
てある。オプティカルフラット１３５に吸音層１４２を
介して圧電素子（ＰＺＴ）１４１を取り付け、音響レン
ズ１４３により集束ビームを形成する。

【００４９】再び図１を参照すると、システム制御部１
０は、超音波の送信から一定時間経過後に検出信号を取
り込むように制御する。この過程を、データ取り込み開
始時間をずらして繰り返し、複数回データを取得するこ
とで、複数枚の２次元フレームデータ（面データ）を取
得できる。取得した複数枚の２次元フレームデータは画
像メモリ６４に蓄積され、それらのデータをもとに、３
Ｄ画像構成部９０において３次元データが構成される。

【００５０】

【発明の効果】以上述べた様に、本発明に係る超音波診
断装置によれば、画面中の関心領域において画像を最適
にする送受信条件や画像処理条件を被検体のそれぞれの
部位等について簡単に設定でき、効率良く診断に適した
画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の動
作の例を示すフローチャートである。

【図３】本発明の一実施形態に係る超音波診断装置にお
いて用いる基準ルックアップテーブルの例を示す図であ
る。

【図４】基準ルックアップテーブルにおける基準線の回
転及び平行移動を示す図である。

【図５】本発明の一実施形態において用いる非鮮鋭マス
ク処理について説明するための図である。

【図６】本発明の一実施形態において用いる規格化処理
について説明するための図である。

【図７】本発明の一実施形態において用いることができ
る光検出方式の第１の例を示す図である。

【図８】本発明の一実施形態において用いることができ
る光検出方式の第２の例を示す図である。

【図９】本発明の一実施形態において用いることができ
る光検出方式の第３の例を示す図である。

【図１０】本発明の一実施形態において用いることがで
きる光検出方式の第４の例を示す図である。

【符号の説明】

１パラメータ設定部２パラメータ記憶部３情報入力部４領域設定部１０システム制御部１１送信周波数制御回路１２送信遅延制御回路１３送信パワー制御回路１４受信感度制御回路１５受信遅延制御回路２０信号発生器３０送信駆動回路４０探触子（プローブ）５０アンプ６０受信遅延回路６１ログ変換回路６２検波回路６３Ａ／Ｄ変換回路６４画像メモリ６５画像解析部６６画像処理部６７３Ｄ画像構成部６８ＤＳＣ６９Ｄ／Ａ変換回路７０画像表示部１１１、１３０光源１１２、１６１分光器１１３光ファイバーアレイ１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、… 光ファイバー１１４超音波検出素子１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、… ファブリーペロー
共振器（ＦＰＲ）１１５結像系１１６、１４０、１６６光検出器１３１、１５０レーザ共振器１３２ビーム拡大器１３３、１６４プリズム１３４間隙部１３５オプティカルフラット１３６スペーサ１４１圧電素子１４２吸音層１４３音響レンズ１５１全反射ミラー１５２レーザ活性物質１５３透過ミラー１６０干渉光学系１６２部分反射ミラー１６３周波数シフター１６５レンズ１７１アンプ１７２復調手段１７３積分処理手段１７４波形表示部１７５波形記憶部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体に超音波を送信して被検体から反
射された超音波を受信する超音波送受信部と、画像表示部に表示された画像上で所望の領域を設定する
ために用いられる領域設定部と、前記超音波送受信部が受信した超音波に基づいて得られ
た画像データを、前記領域設定部を用いて設定された所
望の領域について解析する画像解析部と、前記超音波送受信部が受信した超音波に基づいて得られ
た画像データについて画像処理を行う画像処理部と、被検体の部位に関する部位情報又は画像処理のルールに
関する画像処理ルール情報を入力するための情報入力部
と、超音波の送受信において用いる送受信条件又は画像処理
において用いる画像処理条件に関するパラメータを部位
情報又は画像処理ルール情報に対応して記憶するパラメ
ータ記憶部と、前記画像解析部における解析結果と前記情報入力部に入
力された部位情報又は画像処理ルール情報に対応するパ
ラメータとに従って、前記超音波送受信部の送受信動作
又は前記画像処理部の画像処理動作を制御する制御部
と、前記画像処理部において画像処理された画像データに基
づいて画像を表示する画像表示部と、を具備する超音波
診断装置。
【請求項２】前記画像処理部において画像処理された
画像データに基づいて３次元画像データを構成して前記
画像表示部に出力する３次元画像構成部をさらに具備す
る請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】前記超音波送受信部において用いる送受
信条件が、送信中心周波数と、送信周波数帯域と、超音
波の送信フォーカス位置と、送信パワーと、受信感度と
の内の少なくとも１つの制御を規定することを特徴とす
る請求項１又は２記載の超音波診断装置。
【請求項４】前記画像処理部において用いる画像処理
条件が、画像データの階調処理と、レスポンス強調処理
と、拡大又は縮小処理と、補間処理との内の少なくとも
１つの制御を規定することを特徴とする請求項１〜３の
いずれか１項記載の超音波診断装置。
【請求項５】前記超音波送受信部が、２次元状に配列
された複数の超音波検出素子であって、印加される超音
波に基づいて、光源から入射された光を変調する前記複
数の超音波検出素子を含むことを特徴とする請求項１〜
４のいずれか１項記載の超音波診断装置。