JP2004033617A - 超音波診断装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】同時受信の超音波診断装置において、同一送信超音波に対する同時受信超音波ビーム同士の相関による縞状のアーティファクトを除去する。
【解決手段】送信部１の駆動信号により超音波プローブ２から超音波パルスを発生して被検体に送出する。超音波パルスのエコーを、超音波プローブ２で受信信号に変換する。１回の超音波送信に対し、２方向の受信ビームを同時に形成する。受信部３、４で、受信信号を増幅して遅延加算し、受信ビームデータを形成する。Ｂｍｏｄｅ処理部５で、受信ビームデータを濃淡データに変換する。係数制御部９で、超音波ビームの相関関係を考慮したフィルタ係数を指定し、ビーム間フィルタ８で、２ライン分の濃淡データをフィルタ処理する。ＤＳＣ６で幾何学変換を行い、画像信号に変換し、モニタ７に表示する。
【選択図】 図１
【解決手段】送信部１の駆動信号により超音波プローブ２から超音波パルスを発生して被検体に送出する。超音波パルスのエコーを、超音波プローブ２で受信信号に変換する。１回の超音波送信に対し、２方向の受信ビームを同時に形成する。受信部３、４で、受信信号を増幅して遅延加算し、受信ビームデータを形成する。Ｂｍｏｄｅ処理部５で、受信ビームデータを濃淡データに変換する。係数制御部９で、超音波ビームの相関関係を考慮したフィルタ係数を指定し、ビーム間フィルタ８で、２ライン分の濃淡データをフィルタ処理する。ＤＳＣ６で幾何学変換を行い、画像信号に変換し、モニタ７に表示する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に、１回の超音波パルス送信に対して２方向以上の受信ビームを形成して、体内情報を画像化する同時受信方式の超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置１００は、超音波パルスを送受信し、生体中の組織形状および血流動態の表示を行う装置である。図１１は、従来の超音波診断装置の概要構成を示すブロック図である。この超音波診断装置は、１回の送信に対し２方向の受信ビームを同時に形成する超音波診断装置である。送信部１０１は、複数の微小エレメント（超音波振動子）で構成された超音波プローブ２を介して、超音波パルスを被検体に照射する。照射された超音波パルスの反射エコーは、同じく超音波プローブ２により電気信号に変換される。プローブ２の各微小エレメントで受信されたエコー信号は、受信部１０３及び受信部１０４に入力される。受信部１０３及び受信部１０４では、信号を増幅し、遅延加算により、それぞれ異なる方向の受信ビームＡ、Ｂを形成する。
【０００３】
受信ビームＡ、Ｂは、Ｂｍｏｄｅ処理部１０５に入力される。それぞれのビームデータは、振幅検波により白黒の濃淡データに変換された後、ディジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）１０６に送出される。ＤＳＣ１０６では、同時に受信された受信ビームＡ、Ｂから生成された濃淡データを、受信部１０３、１０４にて形成された受信ビーム位置応じたメモリアドレスに配置する。超音波プローブ２での超音波走査に応じた幾何学変換行い、テレビ信号に変換する。モニタ１０７は、ＤＳＣ１０６からのテレビ信号を受け、画像表示を行う。
【０００４】
このような超音波診断装置では、１回の送信で２方向の受信ビームが形成できるため、１回の送信で１方向の受信ビーム形成する超音波診断装置に比べて、同じ受信ビーム密度の画像データを得るために必用な超音波送信回数が、半分となる。そのため、フレームレートを倍にできるという利点がある。１回の送信で１方向の受信ビーム形成する超音波診断装置に比べて、同じ送信ビームの密度で送信した場合、受信ビームの密度を倍にでき、高精細な画像が得られるという利点がある。
【０００５】
実際は、図１２に示す様に、同じ送信ビームから得られる受信ビーム同士で強い相関を持ち、隣接するビーム同士の相関の強さが交互に現れるため、表示画像上、超音波走査方向に縞状のアーティファクトが現れるという欠点があった。この欠点を補うものとして、特開平１０−１１８０６３号公報に開示された超音波診断装置がある。この超音波診断装置では、走査フレーム毎に走査位置をシフトし、画像フレーム間での平均を計算することにより、縞状のアーティファクトを除去する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の同時受信方式の超音波診断装置では、完結した画像を得るためには、少なくとも２フレーム以上の平均化処理が必要となり、高フレームレート画像が得られるという同時受信方式の特長が大きく損なわれてしまうという問題がある。
【０００７】
また、同時受信方式の超音波診断装置のもつ原理的な欠点として、送信ビームと受信ビームが異なる方向で形成されるために、受信ビームに対する感度が低下してしまうという問題がある。この感度低下の解決策の一つとして、受信ビームを送信ビームになるべく近い位置に形成するという方法があるが、このようにすると、さらに同時受信のビーム同士の相関が強くなり、縞状のアーティファクトが強くなってしまうという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、上記の従来の問題を解決して、同時に受信する超音波ビームの相関関係を考慮したフィルタ処理により、縞状のアーティファクトを除去するとともに、受信ビームに対する感度を高めることができる同時受信方式の超音波診断装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では、超音波診断装置を、送信超音波信号を生成する送信部と、送信超音波信号により駆動されて被検生体中に超音波パルスを送信するとともに反射超音波を受信してエコー信号に変換するプローブと、エコー信号から受信信号を生成する複数の受信部と、複数の受信信号をフィルタ係数に従ってフィルタ処理して１つの合成受信信号とするフィルタ手段と、各受信信号の送信信号に対しての相対的な位置関係に応じてフィルタ係数を選択するフィルタ係数制御部と、合成受信信号から被検体の組織情報の画像を生成する画像化手段とを具備し、複数の受信部がそれぞれ方向が異なる受信ビームに対する複数の受信信号を生成する構成とした。このように構成したことにより、隣接する受信ビーム間の相関度の強さに応じてフィルタ係数を切り替えることができ、縞状のアーティファクトを除去して高精細な画像を表示できる。
【００１０】
また、送信超音波信号を生成する送信部と、送信超音波信号により駆動されて被検生体中に超音波パルスを送信するとともに反射超音波を受信してエコー信号に変換するプローブと、エコー信号から第１受信信号を生成する第１受信部と、同じエコー信号から第２受信信号を生成する第２受信部と、複数の受信信号をフィルタ係数に従ってフィルタ処理して１つの合成受信信号とするフィルタ手段と、各受信信号の相対的な位置関係に応じてフィルタ係数を選択するフィルタ係数制御部と、合成受信信号から被検体の組織情報の画像を生成する画像化手段とを具備する構成とした。このように構成したことにより、隣接する受信ビーム間の相関度の強さに応じてフィルタ係数を切り替えることができ、縞状のアーティファクトを除去して高精細な画像を表示できる。
【００１１】
また、第１受信信号と第２受信信号の振幅情報を画像輝度に変換するＢｍｏｄｅ処理手段を備え、フィルタ手段に、Ｂｍｏｄｅ処理手段の出力信号をフィルタ処理する手段を設けた。このように構成したことにより、Ｂｍｏｄｅ画像表示において、縞状のアーティファクトを除去して高精細な画像表示ができる。
【００１２】
また、フィルタ手段の出力信号の振幅情報を画像輝度に変換するＢｍｏｄｅ処理手段を備えた。このように構成したことにより、Ｂｍｏｄｅ画像表示において、縞状のアーティファクトを除去して高精細な画像表示ができる。
【００１３】
また、第１受信信号と第２受信信号から被検体中の血流情報を算出する血流情報算出手段を備え、フィルタ手段に、血流情報算出手段の出力信号をフィルタ処理する手段を設けた。このように構成したことにより、血流情報画像表示において、縞状のアーティファクトを除去して高精細な画像表示ができる。
【００１４】
また、フィルタ手段に、血流速度と血流エコー強度と血流速度分散の各データに対して独立にフィルタ特性を設定する手段を設けた。このように構成したことにより、各血流情報毎にフィルタ係数を変化させることができ、血流情報画像表示において、縞状のアーティファクトを除去して、血流情報毎に最適な画像表示ができる。
【００１５】
また、フィルタ手段の出力信号から被検体中の血流情報を算出する血流情報算出手段を備えた。このように構成したことにより、血流情報画像表示において、縞状のアーティファクトを除去して、高精細な画像表示ができる。
【００１６】
また、フィルタ手段は、奇数個の入力信号をフィルタ係数に従ってフィルタ処理して１つの合成受信信号を出力する手段を備え、フィルタ係数制御部は、フィルタ手段の中心タップに入力する受信信号と同一の送信信号により得られた受信信号に対する係数より、異なる送信信号により得られた受信信号に対する係数を大きな値に設定する手段を備えた。このように構成したことにより、相関度の強い受信信号には小さな係数を割り当て、相関度の強い受信信号には大きな係数を割り当てることになり、超音波画像表示において、縞状のアーティファクトを除去して高精細な画像表示ができる。
【００１７】
また、第１受信部と第２受信部は、送信ビーム強度分布と受信ビーム強度分布とをあわせた送受信ビーム指向性が均等配置位置よりも送信ビーム位置に近くなるように、エコー信号から受信信号を形成する手段を備えた。このように構成したことにより、縞状のアーティファクトを抑制しながら、感度を上げることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図１０を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態は、Ｂｍｏｄｅ処理した複数の受信信号を、各受信信号の相対的な位置関係に応じて選択したフィルタ係数に従ってフィルタ処理して、１つの合成受信信号とする超音波診断装置である。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施の形態における超音波診断装置の機能ブロック図である。本発明の第１の実施の形態の超音波診断装置においては、複数の受信部が２個としたものである。図１において、送信部１は、振動子を駆動する超音波パルス信号を生成する手段である。プローブ２は、超音波を送信するとともに、反射超音波を受信する手段である。受信部３と受信部４は、受信信号を増幅して加算し、受信ビーム信号を生成する手段である。Ｂｍｏｄｅ処理部５は、受信ビーム信号を振幅検波して、白黒の濃淡データに変換する手段である。ＤＳＣ６は、濃淡データをメモリに記憶し、走査に対応した画像信号に変換する手段である。モニタ７は、画像を表示する手段である。ビーム間フィルタ８は、２ライン分の濃淡データをフィルタ処理する手段である。係数制御部９は、フィルタ係数を指定する手段である。従来例と同一のブロックについては同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。なお、図１において、受信部の数がさらに増えた場合、２点鎖線で示したようになる。
【００２１】
図２は、本発明の第１の実施の形態における超音波診断装置のビーム間フィルタおよび係数制御部の詳細ブロック図である。図２において、ラインメモリ１１，１２は、１ライン分の受信データを保持するメモリである。セレクタ１３は、ラインメモリ１１，１２の出力を交互に選択する手段である。ラインメモリ１４，１５，１６は、遅延用のメモリである。乗算器１７，１８，１９は、受信信号と係数を乗算する手段である。加算器２０は、３つの乗算結果を加算する手段である。係数レジスタ２１，２２，２３，２４，２５，２６は、フィルタ係数を保持する手段である。セレクタ２７，２８，２９は、係数を選択する手段である。コントローラ３０は、ビーム間フィルタを制御する手段である。図３（ａ）は、超音波診断装置の送信ビームの配置と各受信ビームデータの配置を説明する図である。なお、受信部が２個よりも多く、例えば４つにした場合は、図３（ｂ）のようになる。
【００２２】
上記のように構成された本発明の第１の実施の形態における超音波診断装置の動作を説明する。最初に、図１を参照しながら、超音波診断装置の機能の概略を説明する。送信部１で超音波プローブ２を駆動する信号を生成して、超音波パルスを被検体に送出する。超音波パルスのエコーは、超音波プローブ２により受信信号に変換される。１回の超音波送信に対し、２方向の受信ビームを同時に形成する。受信部３と受信部４で、受信信号を増幅して遅延加算し、受信ビームデータを形成する。Ｂｍｏｄｅ処理部５で、受信ビームデータを振幅検波して、白黒の濃淡データに変換する。係数制御部９でフィルタ係数を指定し、ビーム間フィルタ８で、２ライン分の濃淡データをフィルタ処理する。ＤＳＣ６で、フィルタ処理された濃淡データをメモリに記憶し、超音波走査に対応した幾何学変換を行い、画像信号に変換する。その画像を、モニタ７に表示する。
【００２３】
次に、図２を参照しながら、ビーム間フィルタ８と係数制御部９について、詳しく説明する。ビーム間フィルタ８では、受信部３、４からの受信ビームデータは、ラインメモリ１１、１２に入力される。ラインメモリ１１、１２の出力は、セレクタ１３により交互に選択され、受信部３、４からのデータ入力レートの２倍のレートで読み出される。セレクタ１３の切換信号は、コントローラ３０より出力される。これにより、並列に入力された２方向のラインデータは、交互にセレクタ１３から出力される。
【００２４】
ラインメモリ１４、１５、１６は、ビーム間のデータをフィルタリングするための遅延要素として動作する。乗算器１７、１８、１９と加算器２０により、３タップのＦＩＲ型フィルタを構成している。加算器２０の出力は、ＤＳＣ６に出力される。ＤＳＣ６では、ラインメモリ１５から出力されている受信ビームに相当するビーム位置に書き込まれる。
【００２５】
フィルタの係数は、係数レジスタ２１、２２、２３、２４、２５、２６に設定された値を、セレクタ２７、２８、２９が選択することで切り替えられる。セレクタ２７、２８、２９の制御は、コントローラ３０で行う。コントローラ３０は、図示はしていないが、ラインメモリ１１、１２、１４、１５、１６のリード・ライト制御も行う。
【００２６】
ラインメモリ１４、１５、１６から乗算器１７、１８、１９に入力されるラインデータと、係数制御部９で選択される係数について説明する。乗算器１７に受信部３からのラインデータが入力されるタイミングでは、係数レジスタ２１の出力がセレクタ２７により選択され、乗算器１７に入力される。乗算器１８に受信部４からのラインデータが入力されるタイミングでは、係数レジスタ２３の出力がセレクタ２８により選択され、乗算器１８に入力される。乗算器１９に受信部３からのラインデータが入力されるタイミングでは、係数レジスタ２５の出力がセレクタ２９により選択され、乗算器１９に入力される。
【００２７】
また、乗算器１７に受信部４からのラインデータが入力されるタイミングでは、係数レジスタ２２の出力が、セレクタ２７により選択され、乗算器１７に入力される。乗算器１８に受信部３からのラインデータが入力されるタイミングでは、係数レジスタ２４の出力が、セレクタ２８により選択され、乗算器１８に入力される。乗算器１９に受信部４からのラインデータが入力されるタイミングでは、係数レジスタ２６の出力が、セレクタ２９により選択され、乗算器１９に入力される。
【００２８】
第３に、図３を参照しながら、送信ビームの配置と各受信ビームデータの配置を説明する。送信ビーム４３による受信ビームは、受信ビーム３１、３２である。送信ビーム４４による受信ビームは、受信ビーム３３、３４である。送信ビーム４５による受信ビームは、受信ビーム３５、３６である。受信ビーム３１、３３、３５は、受信部３により形成されたビームである。受信ビーム３２、３４、３６は、受信部４により形成されたビームである。この場合、同一の送信から形成された受信ビームのデータ、すなわち、データ３７とデータ３８は相関が強い。同様に、データ３９とデータ４０、データ４１とデータ４２が、相関が強いペアである。
【００２９】
第４に、フィルタ処理について説明する。図２に示す係数レジスタ２１、２３、２５に設定する値としては、順に１／７、４／７、２／７とする。係数レジスタ２２、２４、２６に設定する値としては、順に２／７、４／７、１／７とする。このような非線形位相の係数を用いて、対称係数のフィルタ係数に比べ、相関の弱いデータに係る係数を大きくする。フィルタから出力される値を考えると、図３に示すデータ３９の位置の画素値は、
（データ３８）×（２／７）＋（データ３９）×（４／７）＋（データ４０）×（１／７）
となる。中心データ３９に対して、相関の弱いデータ３８の係数（２／７）が、相関の強いデータ４０の係数（１／７）より大きくなる。データ４０の位置の画素値は、
（データ３９）×（１／７）＋（データ４０）×（４／７）＋（データ４１）×（２／７）
となる。中心データ４０に対して、相関の弱いデータ４１の係数（２／７）が、相関の強いデータ３９の係数（１／７）より大きくなる。
【００３０】
このように、隣接データとの相関度が高い受信ラインデータに対し、相関度の高さをうち消すように、フィルタ係数を切り替えることで、Ｂｍｏｄｅ画像での縞状のアーティファクトを除去できる。フィルタを、ビーム間方向の１次元とした例を説明したが、ビーム深さ方向の係数も有する２次元のフィルタ構成としてもよい。この場合は、ビーム深さ方向のフィルタ処理も行うことで、さらに高精細な画像が表示できる。
【００３１】
上記のように、本発明の第１の実施の形態では、超音波診断装置を、Ｂｍｏｄｅ処理した複数の受信信号を、各受信信号の相対的な位置関係に応じて選択したフィルタ係数に従ってフィルタ処理して、１つの合成受信信号とする構成としたので、縞状のアーティファクトを除去して、感度を上げることができる。
【００３２】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態は、複数の受信信号を、各受信信号の相対的な位置関係に応じて選択したフィルタ係数に従ってフィルタ処理して１つの合成受信信号とし、合成受信信号をＢｍｏｄｅ処理する超音波診断装置である。
【００３３】
図４は、本発明の第２の実施の形態における超音波診断装置の構成図である。図４において、ＲＦビーム間フィルタ５０は、超音波周波数の２ライン分の受信信号をフィルタ処理する手段である。係数制御部５１は、フィルタ係数を指定する手段である。第１の実施の形態と同一のブロックについては同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００３４】
上記のように構成された本発明の第２の実施の形態における超音波診断装置の動作を説明する。受信部３、４からの受信ビームは、ＲＦビーム間フィルタ５０に入力され、ビーム補間処理がされた後、Ｂｍｏｄｅ処理部５に入力される。ＲＦビーム間フィルタ５０は、受信信号をＲＦ信号のままフィルタリングするフィルタである。第１の実施の形態と比べると、ＲＦビーム間フィルタ５０は、高速なフィルタハードウェアが必要となるが、より高精度なフィルタ処理が可能となる。
【００３５】
隣接データのとの相関度が高い受信ラインデータに対し、相関度の高さをうち消すようにフィルタ係数を切り替えるフィルタ手段を設け、さらに、ＲＦ信号に対してフィルタ処理を施すことで、高精度なフィルタ処理が可能となり、高精細なＢｍｏｄｅ画像を表示することができる。
【００３６】
上記のように、本発明の第２の実施の形態では、超音波診断装置を、複数の受信信号を、各受信信号の相対的な位置関係に応じて選択したフィルタ係数に従ってフィルタ処理して１つの合成受信信号とし、合成受信信号をＢｍｏｄｅ処理する構成としたので、高精度なフィルタ処理が可能となり、高精細なＢｍｏｄｅ画像を表示することができる。
【００３７】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態は、フィルタ処理したＢｍｏｄｅデータと、フィルタ処理した血流情報を重畳する超音波診断装置である。
【００３８】
図５は、本発明の第３の実施の形態における超音波診断装置の構成図である。図５において、位相検波部５２は、受信信号を位相検波する手段である。相関・パワー演算部５３は、位相検波出力を、複素相関データとパワーデータに変換する手段である。ａｔａｎ・分散演算部５４は、アークタンジェント（ａｔａｎと表示）演算により、血流速度を算出するとともに、分散データの算出とパワーデータの平方根演算を行う手段である。ビーム間フィルタ５５は、２ライン分のデータをフィルタ処理する手段である。係数制御部５６は、フィルタ係数を指定する手段である。第１の実施の形態の図１と同一のブロックについては同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００３９】
図６は、本発明の第３の実施の形態における超音波診断装置の血流情報用のビーム間フィルタ５５と係数制御部５６の構成図である。第１の実施の形態の図２と同一のブロックについては同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００４０】
上記のように構成された本発明の第３の実施の形態における超音波診断装置の動作を説明する。受信部３、４は、Ｂｍｏｄｅ処理部５へ接続されるとともに、位相検波部５２にも接続される。受信部３、４からの受信データは、位相検波部５２により位相検波される。相関・パワー演算部５３で、複素相関データおよびパワーデータに変換される。ａｔａｎ・分散演算部５４では、血流速度の算出および分散データの算出およびパワーデータの平方根演算を行い、血流情報（血流速度・エコー強度・血流速度分散）を算出する。血流情報は、血流情報用のビーム間フィルタ５５により、ビーム間のフィルタ処理が行われた後、ＤＳＣ６に送出され、ビーム間フィルタ８からのＢｍｏｄｅデータと重畳され、モニタ７に表示される。係数制御部５６は、係数制御部９と同様に、フィルタ処理するビーム間の相関度合いの強さによって、係数を切り替える。
【００４１】
血流情報用のビーム間フィルタ５５および係数制御部５６は、速度データ用、分散データ用、パワーデータ用として３系統独立して動作する。この構成によると、速度データ用、分散データ用、パワーデータ用のフィルタ係数を独立して設定できる。一般に、分散データは速度データに比べ、より分解能が高い表示が好まれるため、分散データ用フィルタの特性は、比較的広帯域の通過域をもつローパスフィルタとする。また、パワーデータは、速度データの輪郭決定データとして使われるため、比較的狭帯域のローパスフィルタとする。
【００４２】
フィルタ係数の具体的な数値例を示す。速度用係数レジスタ２１、２３、２５に設定する値は、順に１／７、４／７、２／７である。速度用係数レジスタ２２、２４、２６に設定する値は、順に２／７、４／７、１／７である。分散用係数レジスタ２１，２３，２５に設定する値は、順に１／９、６／９、２／９である。分散用係数レジスタ２２、２４、２６に設定する値は、順に２／９、６／９、１／９である。パワー用係数レジスタ２１、２３、２５に設定する値は、順に１／６、３／６、２／６である。パワー用係数レジスタ２２、２４、２６に設定する値は、順に２／６、３／６、１／６である。
【００４３】
このように、隣接データとの相関度が高いＢｍｏｄｅラインデータと血流情報ラインデータに対し、相関度の高さをうち消すように、フィルタ係数を切り替えるフィルタ手段を設けることで、Ｂｍｏｄｅ画像および血流情報画像での縞状のアーティファクトを除去できる。また、ビーム間フィルタのフィルタ係数を、速度データ用、分散データ用、パワーデータ用で独立して設定することができ、各血流情報に適した平滑化処理ができる。
【００４４】
上記のように、本発明の第３の実施の形態では、超音波診断装置を、フィルタ処理したＢｍｏｄｅデータと、フィルタ処理した血流情報を重畳する構成としたので、Ｂｍｏｄｅ画像および血流情報画像での縞状のアーティファクトを除去できる。
【００４５】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態は、複素相関データとパワーデータをフィルタ処理した結果から分散データとパワーデータ平方根を求めて血流情報として、フィルタ処理したＢｍｏｄｅデータに重畳する超音波診断装置である。
【００４６】
図７は、本発明の第４の実施の形態における超音波診断装置の構成図である。第３の実施の形態の図５と同一のブロックについては同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００４７】
上記のように構成された本発明の第４の実施の形態における超音波診断装置の動作を説明する。ビーム間フィルタ５５は、相関・パワー演算部５３とａｔａｎ・分散演算部５４の間に設置される。相関・パワー演算部５３の出力データである複素相関データとパワーデータのフィルタリングを行う。係数制御部５６は、第３の実施の形態と同様に、フィルタ処理するビーム間の相関度合いの強さによって、フィルタ係数を切り替える。複素相関データに対してフィルタ処理を行うため、表示される速度データの分解能の劣化を抑えた平滑化処理ができる。
【００４８】
このように、隣接データとの相関度が高い血流情報ラインデータに対し、相関度の高さをうち消すように、複素相関データの状態でフィルタ処理を行うことで、血流情報の速度データの分解能劣化を抑えながら、縞状のアーティファクトを除去できる。
【００４９】
上記のように、本発明の第４の実施の形態では、超音波診断装置を、複素相関データとパワーデータをフィルタ処理した結果から分散データとパワーデータ平方根を求めて血流情報として、フィルタ処理したＢｍｏｄｅデータに重畳する構成としたので、Ｂｍｏｄｅ画像および血流情報画像での縞状のアーティファクトを除去できる。
【００５０】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態は、位相検波出力をフィルタ処理した結果から複素相関データとパワーデータを求め、分散データとパワーデータ平方根を求めて血流情報として、フィルタ処理したＢｍｏｄｅデータに重畳する超音波診断装置である。
【００５１】
図８は、本発明の第５の実施の形態における超音波診断装置の構成図である。第３の実施の形態の図５と同一のブロックについては同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００５２】
上記のように構成された本発明の第５の実施の形態における超音波診断装置の動作を説明する。ビーム間フィルタ５５は、位相検波部５２と相関・パワー演算部５３との間に設置される。位相検波部５２の出力データであるベースバンド信号に対してのフィルタリングを行う。係数制御部５６は、第３の実施の形態と同様に、フィルタ処理するビーム間の相関度合いの強さによって、フィルタ係数を切り替える。ベースバンド信号に対してフィルタ処理を行うため、高精度なフィルタ処理が可能となり、高精細な血流情報画像を表示できる。
【００５３】
このように、隣接データのとの相関度が高い血流情報ラインデータに対し、相関度の高さをうち消すように、ベースバンド信号に対してフィルタ処理を行うことで、高精細な血流情報画像を表示できる。
【００５４】
上記のように、本発明の第５の実施の形態では、超音波診断装置を、位相検波出力をフィルタ処理した結果から複素相関データとパワーデータを求め、分散データとパワーデータ平方根を求めて血流情報として、フィルタ処理したＢｍｏｄｅデータに重畳する構成としたので、Ｂｍｏｄｅ画像および血流情報画像での縞状のアーティファクトを除去できる。
【００５５】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態は、受信信号をフィルタ処理した結果を位相検波し、複素相関データとパワーデータを求め、分散データとパワーデータ平方根を求めて血流情報として、フィルタ処理したＢｍｏｄｅデータに重畳する超音波診断装置である。
【００５６】
図９は、本発明の第７の実施の形態における超音波診断装置の構成図である。第３の実施の形態の図５と同一のブロックについては同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００５７】
上記のように構成された本発明の第６の実施の形態における超音波診断装置の動作を説明する。ビーム間フィルタ５５は、受信部３、４と位相検波部５２との間に設置される。ＲＦ信号についてのフィルタリングを行う。係数制御部５６は、第３の実施の形態と同様に、フィルタ処理するビーム間の相関度合いの強さによって、フィルタ係数を切り替える。ＲＦ信号についてフィルタ処理を行うため、表示される速度データの分解能の劣化を抑えた平滑化処理ができる。ＲＦビーム間フィルタ５５は、高速なフィルタハードウェアが必要となるが、より高精度なフィルタ処理ができる。
【００５８】
このように、隣接データのとの相関度が高い受信ラインデータに対し、相関度の高さをうち消すように、フィルタ係数を切り替えるフィルタ手段を設け、さらに、ＲＦ信号に対してフィルタ処理を施すことで、高精度なフィルタ処理ができ、高精細なＢｍｏｄｅ画像を表示できる。
【００５９】
上記のように、本発明の第６の実施の形態では、超音波診断装置を、受信信号をフィルタ処理した結果を位相検波し、複素相関データとパワーデータを求め、分散データとパワーデータ平方根を求めて血流情報として、フィルタ処理したＢｍｏｄｅデータに重畳する構成としたので、Ｂｍｏｄｅ画像および血流情報画像での縞状のアーティファクトを除去できる。
【００６０】
（第７の実施の形態）
本発明の第７の実施の形態は、受信ビームの均等配置位置よりも送信ビーム位置に近くなるように、エコー信号から受信信号を形成する超音波診断装置である。
【００６１】
図１０は、本発明の第７の実施の形態における超音波診断装置で生成される超音波ビームのビーム強度と感度のグラフである。図１０において、横軸は、ビームスキャン方向の距離を示し、縦軸は、超音波ビームのビーム強度と感度を表している。送信ビーム６０は、送信ビームのビームプロファイルである。受信ビーム６１は、受信ビームのビームプロファイルである。超音波診断装置の構成は、第１〜６の実施の形態で示したもののいずれかと同じでよいので、図示と説明は省略する。
【００６２】
上記のように構成された本発明の第７の実施の形態における超音波診断装置の動作を説明する。ビーム位置６２は、送信ビーム強度分布と受信ビーム強度分布とをあわせた送受信ビーム指向性が均等な配置となるために受信ビームが本来位置すべき場所であるが、本実施の形態では、送信ビームに近い位置６３を中心とする受信ビーム６１を形成するように、受信部を制御する。図１０では、送信ビーム６０の左側の受信ビームのみを示しているが、実際は、送信ビーム６０の右側の対称な位置にも、同時に受信ビームを形成している。受信ビーム６１を送信ビーム６０の近くに形成することにより、同一の送信ビーム６０から生成される２本の受信ビームは、より相関が強くなるが、送信と受信のビーム位置が近づくため、受信ビームに対する感度を向上させることができる。
【００６３】
このように、隣接データとの相関度が高い受信ラインデータに対し、相関度の高さをうち消すようにフィルタ係数を切り替えるフィルタ手段を設け、かつ、受信ビーム位置を送信ビームに近くなるように受信部を制御することで、同時受信方式の超音波診断装置でも、縞状のアーティファクトを除去して感度を上げることができる。
【００６４】
上記のように、本発明の第７の実施の形態では、超音波診断装置を、受信ビームの均等配置位置よりも送信ビーム位置に近くなるように、エコー信号から受信信号を形成する構成としたので、縞状のアーティファクトを除去して、感度を上げることができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では、同時受信方式の超音波診断装置において、隣接データとの相関度が高い受信ラインデータに対し、相関度の高さをうち消すようにフィルタ係数を切り替えるフィルタ手段を設けたので、画像上の縞状のアーティファクトを除去でき、画質を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における超音波診断装置の機能ブロック図、
【図２】本発明の第１の実施の形態における超音波診断装置のビーム間フィルタおよび係数制御部の詳細ブロック図、
【図３】本発明の第１の実施の形態における超音波診断装置の送信ビームの配置と各受信ビームデータの配置を説明する図、
【図４】本発明の第２の実施の形態における超音波診断装置の機能ブロック図、
【図５】本発明の第３の実施の形態における超音波診断装置の機能ブロック図、
【図６】本発明の第３の実施の形態における超音波診断装置のビーム間フィルタおよび係数制御部の詳細ブロック図、
【図７】本発明の第４の実施の形態における超音波診断装置のブロック図、
【図８】本発明の第５の実施の形態における超音波診断装置のブロック図、
【図９】本発明の第６の実施の形態における超音波診断装置のブロック図、
【図１０】本発明の第７の実施の形態における超音波診断装置で、受信ビームの位置を送信ビームの位置に近づけた状態を示す図、
【図１１】従来の超音波診断装置の機能ブロック図、
【図１２】従来の超音波診断装置における送信ビームの配置と各受信ビームデータの配置を説明する図である。
【符号の説明】
１ 送信部
２ プローブ
３，４ 受信部
５ Ｂｍｏｄｅ処理部
６ ＤＳＣ
７ モニタ
８，５５ ビーム間フィルタ
９，５１，５６ 係数制御部
１１，１２，１４，１５，１６ ラインメモリ
１３ セレクタ
１７，１８，１９ 乗算器
２０ 加算器
２１，２２，２３，２４，２５，２６ 係数レジスタ
２７，２８，２９ セレクタ
３０ コントローラ
３１，３２，３３，３４，３５，３６ 受信ビーム
３７，３８，３９，４０，４１，４２ 受信データ
４３，４４，４５ 送信ビーム
５０ ＲＦビーム間フィルタ
５２ 位相検波部
５３ 相関・パワー演算部
５４ ａｔａｎ・分散演算部
１００ 超音波診断装置
１０１ 送信部
１０３，１０４ 受信部
１０５ Ｂｍｏｄｅ処理部
１０６ ＤＳＣ
１０７ モニタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に、１回の超音波パルス送信に対して２方向以上の受信ビームを形成して、体内情報を画像化する同時受信方式の超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置１００は、超音波パルスを送受信し、生体中の組織形状および血流動態の表示を行う装置である。図１１は、従来の超音波診断装置の概要構成を示すブロック図である。この超音波診断装置は、１回の送信に対し２方向の受信ビームを同時に形成する超音波診断装置である。送信部１０１は、複数の微小エレメント（超音波振動子）で構成された超音波プローブ２を介して、超音波パルスを被検体に照射する。照射された超音波パルスの反射エコーは、同じく超音波プローブ２により電気信号に変換される。プローブ２の各微小エレメントで受信されたエコー信号は、受信部１０３及び受信部１０４に入力される。受信部１０３及び受信部１０４では、信号を増幅し、遅延加算により、それぞれ異なる方向の受信ビームＡ、Ｂを形成する。
【０００３】
受信ビームＡ、Ｂは、Ｂｍｏｄｅ処理部１０５に入力される。それぞれのビームデータは、振幅検波により白黒の濃淡データに変換された後、ディジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）１０６に送出される。ＤＳＣ１０６では、同時に受信された受信ビームＡ、Ｂから生成された濃淡データを、受信部１０３、１０４にて形成された受信ビーム位置応じたメモリアドレスに配置する。超音波プローブ２での超音波走査に応じた幾何学変換行い、テレビ信号に変換する。モニタ１０７は、ＤＳＣ１０６からのテレビ信号を受け、画像表示を行う。
【０００４】
このような超音波診断装置では、１回の送信で２方向の受信ビームが形成できるため、１回の送信で１方向の受信ビーム形成する超音波診断装置に比べて、同じ受信ビーム密度の画像データを得るために必用な超音波送信回数が、半分となる。そのため、フレームレートを倍にできるという利点がある。１回の送信で１方向の受信ビーム形成する超音波診断装置に比べて、同じ送信ビームの密度で送信した場合、受信ビームの密度を倍にでき、高精細な画像が得られるという利点がある。
【０００５】
実際は、図１２に示す様に、同じ送信ビームから得られる受信ビーム同士で強い相関を持ち、隣接するビーム同士の相関の強さが交互に現れるため、表示画像上、超音波走査方向に縞状のアーティファクトが現れるという欠点があった。この欠点を補うものとして、特開平１０−１１８０６３号公報に開示された超音波診断装置がある。この超音波診断装置では、走査フレーム毎に走査位置をシフトし、画像フレーム間での平均を計算することにより、縞状のアーティファクトを除去する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の同時受信方式の超音波診断装置では、完結した画像を得るためには、少なくとも２フレーム以上の平均化処理が必要となり、高フレームレート画像が得られるという同時受信方式の特長が大きく損なわれてしまうという問題がある。
【０００７】
また、同時受信方式の超音波診断装置のもつ原理的な欠点として、送信ビームと受信ビームが異なる方向で形成されるために、受信ビームに対する感度が低下してしまうという問題がある。この感度低下の解決策の一つとして、受信ビームを送信ビームになるべく近い位置に形成するという方法があるが、このようにすると、さらに同時受信のビーム同士の相関が強くなり、縞状のアーティファクトが強くなってしまうという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、上記の従来の問題を解決して、同時に受信する超音波ビームの相関関係を考慮したフィルタ処理により、縞状のアーティファクトを除去するとともに、受信ビームに対する感度を高めることができる同時受信方式の超音波診断装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では、超音波診断装置を、送信超音波信号を生成する送信部と、送信超音波信号により駆動されて被検生体中に超音波パルスを送信するとともに反射超音波を受信してエコー信号に変換するプローブと、エコー信号から受信信号を生成する複数の受信部と、複数の受信信号をフィルタ係数に従ってフィルタ処理して１つの合成受信信号とするフィルタ手段と、各受信信号の送信信号に対しての相対的な位置関係に応じてフィルタ係数を選択するフィルタ係数制御部と、合成受信信号から被検体の組織情報の画像を生成する画像化手段とを具備し、複数の受信部がそれぞれ方向が異なる受信ビームに対する複数の受信信号を生成する構成とした。このように構成したことにより、隣接する受信ビーム間の相関度の強さに応じてフィルタ係数を切り替えることができ、縞状のアーティファクトを除去して高精細な画像を表示できる。
【００１０】
また、送信超音波信号を生成する送信部と、送信超音波信号により駆動されて被検生体中に超音波パルスを送信するとともに反射超音波を受信してエコー信号に変換するプローブと、エコー信号から第１受信信号を生成する第１受信部と、同じエコー信号から第２受信信号を生成する第２受信部と、複数の受信信号をフィルタ係数に従ってフィルタ処理して１つの合成受信信号とするフィルタ手段と、各受信信号の相対的な位置関係に応じてフィルタ係数を選択するフィルタ係数制御部と、合成受信信号から被検体の組織情報の画像を生成する画像化手段とを具備する構成とした。このように構成したことにより、隣接する受信ビーム間の相関度の強さに応じてフィルタ係数を切り替えることができ、縞状のアーティファクトを除去して高精細な画像を表示できる。
【００１１】
また、第１受信信号と第２受信信号の振幅情報を画像輝度に変換するＢｍｏｄｅ処理手段を備え、フィルタ手段に、Ｂｍｏｄｅ処理手段の出力信号をフィルタ処理する手段を設けた。このように構成したことにより、Ｂｍｏｄｅ画像表示において、縞状のアーティファクトを除去して高精細な画像表示ができる。
【００１２】
また、フィルタ手段の出力信号の振幅情報を画像輝度に変換するＢｍｏｄｅ処理手段を備えた。このように構成したことにより、Ｂｍｏｄｅ画像表示において、縞状のアーティファクトを除去して高精細な画像表示ができる。
【００１３】
また、第１受信信号と第２受信信号から被検体中の血流情報を算出する血流情報算出手段を備え、フィルタ手段に、血流情報算出手段の出力信号をフィルタ処理する手段を設けた。このように構成したことにより、血流情報画像表示において、縞状のアーティファクトを除去して高精細な画像表示ができる。
【００１４】
また、フィルタ手段に、血流速度と血流エコー強度と血流速度分散の各データに対して独立にフィルタ特性を設定する手段を設けた。このように構成したことにより、各血流情報毎にフィルタ係数を変化させることができ、血流情報画像表示において、縞状のアーティファクトを除去して、血流情報毎に最適な画像表示ができる。
【００１５】
また、フィルタ手段の出力信号から被検体中の血流情報を算出する血流情報算出手段を備えた。このように構成したことにより、血流情報画像表示において、縞状のアーティファクトを除去して、高精細な画像表示ができる。
【００１６】
また、フィルタ手段は、奇数個の入力信号をフィルタ係数に従ってフィルタ処理して１つの合成受信信号を出力する手段を備え、フィルタ係数制御部は、フィルタ手段の中心タップに入力する受信信号と同一の送信信号により得られた受信信号に対する係数より、異なる送信信号により得られた受信信号に対する係数を大きな値に設定する手段を備えた。このように構成したことにより、相関度の強い受信信号には小さな係数を割り当て、相関度の強い受信信号には大きな係数を割り当てることになり、超音波画像表示において、縞状のアーティファクトを除去して高精細な画像表示ができる。
【００１７】
また、第１受信部と第２受信部は、送信ビーム強度分布と受信ビーム強度分布とをあわせた送受信ビーム指向性が均等配置位置よりも送信ビーム位置に近くなるように、エコー信号から受信信号を形成する手段を備えた。このように構成したことにより、縞状のアーティファクトを抑制しながら、感度を上げることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図１０を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態は、Ｂｍｏｄｅ処理した複数の受信信号を、各受信信号の相対的な位置関係に応じて選択したフィルタ係数に従ってフィルタ処理して、１つの合成受信信号とする超音波診断装置である。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施の形態における超音波診断装置の機能ブロック図である。本発明の第１の実施の形態の超音波診断装置においては、複数の受信部が２個としたものである。図１において、送信部１は、振動子を駆動する超音波パルス信号を生成する手段である。プローブ２は、超音波を送信するとともに、反射超音波を受信する手段である。受信部３と受信部４は、受信信号を増幅して加算し、受信ビーム信号を生成する手段である。Ｂｍｏｄｅ処理部５は、受信ビーム信号を振幅検波して、白黒の濃淡データに変換する手段である。ＤＳＣ６は、濃淡データをメモリに記憶し、走査に対応した画像信号に変換する手段である。モニタ７は、画像を表示する手段である。ビーム間フィルタ８は、２ライン分の濃淡データをフィルタ処理する手段である。係数制御部９は、フィルタ係数を指定する手段である。従来例と同一のブロックについては同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。なお、図１において、受信部の数がさらに増えた場合、２点鎖線で示したようになる。
【００２１】
図２は、本発明の第１の実施の形態における超音波診断装置のビーム間フィルタおよび係数制御部の詳細ブロック図である。図２において、ラインメモリ１１，１２は、１ライン分の受信データを保持するメモリである。セレクタ１３は、ラインメモリ１１，１２の出力を交互に選択する手段である。ラインメモリ１４，１５，１６は、遅延用のメモリである。乗算器１７，１８，１９は、受信信号と係数を乗算する手段である。加算器２０は、３つの乗算結果を加算する手段である。係数レジスタ２１，２２，２３，２４，２５，２６は、フィルタ係数を保持する手段である。セレクタ２７，２８，２９は、係数を選択する手段である。コントローラ３０は、ビーム間フィルタを制御する手段である。図３（ａ）は、超音波診断装置の送信ビームの配置と各受信ビームデータの配置を説明する図である。なお、受信部が２個よりも多く、例えば４つにした場合は、図３（ｂ）のようになる。
【００２２】
上記のように構成された本発明の第１の実施の形態における超音波診断装置の動作を説明する。最初に、図１を参照しながら、超音波診断装置の機能の概略を説明する。送信部１で超音波プローブ２を駆動する信号を生成して、超音波パルスを被検体に送出する。超音波パルスのエコーは、超音波プローブ２により受信信号に変換される。１回の超音波送信に対し、２方向の受信ビームを同時に形成する。受信部３と受信部４で、受信信号を増幅して遅延加算し、受信ビームデータを形成する。Ｂｍｏｄｅ処理部５で、受信ビームデータを振幅検波して、白黒の濃淡データに変換する。係数制御部９でフィルタ係数を指定し、ビーム間フィルタ８で、２ライン分の濃淡データをフィルタ処理する。ＤＳＣ６で、フィルタ処理された濃淡データをメモリに記憶し、超音波走査に対応した幾何学変換を行い、画像信号に変換する。その画像を、モニタ７に表示する。
【００２３】
次に、図２を参照しながら、ビーム間フィルタ８と係数制御部９について、詳しく説明する。ビーム間フィルタ８では、受信部３、４からの受信ビームデータは、ラインメモリ１１、１２に入力される。ラインメモリ１１、１２の出力は、セレクタ１３により交互に選択され、受信部３、４からのデータ入力レートの２倍のレートで読み出される。セレクタ１３の切換信号は、コントローラ３０より出力される。これにより、並列に入力された２方向のラインデータは、交互にセレクタ１３から出力される。
【００２４】
ラインメモリ１４、１５、１６は、ビーム間のデータをフィルタリングするための遅延要素として動作する。乗算器１７、１８、１９と加算器２０により、３タップのＦＩＲ型フィルタを構成している。加算器２０の出力は、ＤＳＣ６に出力される。ＤＳＣ６では、ラインメモリ１５から出力されている受信ビームに相当するビーム位置に書き込まれる。
【００２５】
フィルタの係数は、係数レジスタ２１、２２、２３、２４、２５、２６に設定された値を、セレクタ２７、２８、２９が選択することで切り替えられる。セレクタ２７、２８、２９の制御は、コントローラ３０で行う。コントローラ３０は、図示はしていないが、ラインメモリ１１、１２、１４、１５、１６のリード・ライト制御も行う。
【００２６】
ラインメモリ１４、１５、１６から乗算器１７、１８、１９に入力されるラインデータと、係数制御部９で選択される係数について説明する。乗算器１７に受信部３からのラインデータが入力されるタイミングでは、係数レジスタ２１の出力がセレクタ２７により選択され、乗算器１７に入力される。乗算器１８に受信部４からのラインデータが入力されるタイミングでは、係数レジスタ２３の出力がセレクタ２８により選択され、乗算器１８に入力される。乗算器１９に受信部３からのラインデータが入力されるタイミングでは、係数レジスタ２５の出力がセレクタ２９により選択され、乗算器１９に入力される。
【００２７】
また、乗算器１７に受信部４からのラインデータが入力されるタイミングでは、係数レジスタ２２の出力が、セレクタ２７により選択され、乗算器１７に入力される。乗算器１８に受信部３からのラインデータが入力されるタイミングでは、係数レジスタ２４の出力が、セレクタ２８により選択され、乗算器１８に入力される。乗算器１９に受信部４からのラインデータが入力されるタイミングでは、係数レジスタ２６の出力が、セレクタ２９により選択され、乗算器１９に入力される。
【００２８】
第３に、図３を参照しながら、送信ビームの配置と各受信ビームデータの配置を説明する。送信ビーム４３による受信ビームは、受信ビーム３１、３２である。送信ビーム４４による受信ビームは、受信ビーム３３、３４である。送信ビーム４５による受信ビームは、受信ビーム３５、３６である。受信ビーム３１、３３、３５は、受信部３により形成されたビームである。受信ビーム３２、３４、３６は、受信部４により形成されたビームである。この場合、同一の送信から形成された受信ビームのデータ、すなわち、データ３７とデータ３８は相関が強い。同様に、データ３９とデータ４０、データ４１とデータ４２が、相関が強いペアである。
【００２９】
第４に、フィルタ処理について説明する。図２に示す係数レジスタ２１、２３、２５に設定する値としては、順に１／７、４／７、２／７とする。係数レジスタ２２、２４、２６に設定する値としては、順に２／７、４／７、１／７とする。このような非線形位相の係数を用いて、対称係数のフィルタ係数に比べ、相関の弱いデータに係る係数を大きくする。フィルタから出力される値を考えると、図３に示すデータ３９の位置の画素値は、
（データ３８）×（２／７）＋（データ３９）×（４／７）＋（データ４０）×（１／７）
となる。中心データ３９に対して、相関の弱いデータ３８の係数（２／７）が、相関の強いデータ４０の係数（１／７）より大きくなる。データ４０の位置の画素値は、
（データ３９）×（１／７）＋（データ４０）×（４／７）＋（データ４１）×（２／７）
となる。中心データ４０に対して、相関の弱いデータ４１の係数（２／７）が、相関の強いデータ３９の係数（１／７）より大きくなる。
【００３０】
このように、隣接データとの相関度が高い受信ラインデータに対し、相関度の高さをうち消すように、フィルタ係数を切り替えることで、Ｂｍｏｄｅ画像での縞状のアーティファクトを除去できる。フィルタを、ビーム間方向の１次元とした例を説明したが、ビーム深さ方向の係数も有する２次元のフィルタ構成としてもよい。この場合は、ビーム深さ方向のフィルタ処理も行うことで、さらに高精細な画像が表示できる。
【００３１】
上記のように、本発明の第１の実施の形態では、超音波診断装置を、Ｂｍｏｄｅ処理した複数の受信信号を、各受信信号の相対的な位置関係に応じて選択したフィルタ係数に従ってフィルタ処理して、１つの合成受信信号とする構成としたので、縞状のアーティファクトを除去して、感度を上げることができる。
【００３２】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態は、複数の受信信号を、各受信信号の相対的な位置関係に応じて選択したフィルタ係数に従ってフィルタ処理して１つの合成受信信号とし、合成受信信号をＢｍｏｄｅ処理する超音波診断装置である。
【００３３】
図４は、本発明の第２の実施の形態における超音波診断装置の構成図である。図４において、ＲＦビーム間フィルタ５０は、超音波周波数の２ライン分の受信信号をフィルタ処理する手段である。係数制御部５１は、フィルタ係数を指定する手段である。第１の実施の形態と同一のブロックについては同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００３４】
上記のように構成された本発明の第２の実施の形態における超音波診断装置の動作を説明する。受信部３、４からの受信ビームは、ＲＦビーム間フィルタ５０に入力され、ビーム補間処理がされた後、Ｂｍｏｄｅ処理部５に入力される。ＲＦビーム間フィルタ５０は、受信信号をＲＦ信号のままフィルタリングするフィルタである。第１の実施の形態と比べると、ＲＦビーム間フィルタ５０は、高速なフィルタハードウェアが必要となるが、より高精度なフィルタ処理が可能となる。
【００３５】
隣接データのとの相関度が高い受信ラインデータに対し、相関度の高さをうち消すようにフィルタ係数を切り替えるフィルタ手段を設け、さらに、ＲＦ信号に対してフィルタ処理を施すことで、高精度なフィルタ処理が可能となり、高精細なＢｍｏｄｅ画像を表示することができる。
【００３６】
上記のように、本発明の第２の実施の形態では、超音波診断装置を、複数の受信信号を、各受信信号の相対的な位置関係に応じて選択したフィルタ係数に従ってフィルタ処理して１つの合成受信信号とし、合成受信信号をＢｍｏｄｅ処理する構成としたので、高精度なフィルタ処理が可能となり、高精細なＢｍｏｄｅ画像を表示することができる。
【００３７】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態は、フィルタ処理したＢｍｏｄｅデータと、フィルタ処理した血流情報を重畳する超音波診断装置である。
【００３８】
図５は、本発明の第３の実施の形態における超音波診断装置の構成図である。図５において、位相検波部５２は、受信信号を位相検波する手段である。相関・パワー演算部５３は、位相検波出力を、複素相関データとパワーデータに変換する手段である。ａｔａｎ・分散演算部５４は、アークタンジェント（ａｔａｎと表示）演算により、血流速度を算出するとともに、分散データの算出とパワーデータの平方根演算を行う手段である。ビーム間フィルタ５５は、２ライン分のデータをフィルタ処理する手段である。係数制御部５６は、フィルタ係数を指定する手段である。第１の実施の形態の図１と同一のブロックについては同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００３９】
図６は、本発明の第３の実施の形態における超音波診断装置の血流情報用のビーム間フィルタ５５と係数制御部５６の構成図である。第１の実施の形態の図２と同一のブロックについては同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００４０】
上記のように構成された本発明の第３の実施の形態における超音波診断装置の動作を説明する。受信部３、４は、Ｂｍｏｄｅ処理部５へ接続されるとともに、位相検波部５２にも接続される。受信部３、４からの受信データは、位相検波部５２により位相検波される。相関・パワー演算部５３で、複素相関データおよびパワーデータに変換される。ａｔａｎ・分散演算部５４では、血流速度の算出および分散データの算出およびパワーデータの平方根演算を行い、血流情報（血流速度・エコー強度・血流速度分散）を算出する。血流情報は、血流情報用のビーム間フィルタ５５により、ビーム間のフィルタ処理が行われた後、ＤＳＣ６に送出され、ビーム間フィルタ８からのＢｍｏｄｅデータと重畳され、モニタ７に表示される。係数制御部５６は、係数制御部９と同様に、フィルタ処理するビーム間の相関度合いの強さによって、係数を切り替える。
【００４１】
血流情報用のビーム間フィルタ５５および係数制御部５６は、速度データ用、分散データ用、パワーデータ用として３系統独立して動作する。この構成によると、速度データ用、分散データ用、パワーデータ用のフィルタ係数を独立して設定できる。一般に、分散データは速度データに比べ、より分解能が高い表示が好まれるため、分散データ用フィルタの特性は、比較的広帯域の通過域をもつローパスフィルタとする。また、パワーデータは、速度データの輪郭決定データとして使われるため、比較的狭帯域のローパスフィルタとする。
【００４２】
フィルタ係数の具体的な数値例を示す。速度用係数レジスタ２１、２３、２５に設定する値は、順に１／７、４／７、２／７である。速度用係数レジスタ２２、２４、２６に設定する値は、順に２／７、４／７、１／７である。分散用係数レジスタ２１，２３，２５に設定する値は、順に１／９、６／９、２／９である。分散用係数レジスタ２２、２４、２６に設定する値は、順に２／９、６／９、１／９である。パワー用係数レジスタ２１、２３、２５に設定する値は、順に１／６、３／６、２／６である。パワー用係数レジスタ２２、２４、２６に設定する値は、順に２／６、３／６、１／６である。
【００４３】
このように、隣接データとの相関度が高いＢｍｏｄｅラインデータと血流情報ラインデータに対し、相関度の高さをうち消すように、フィルタ係数を切り替えるフィルタ手段を設けることで、Ｂｍｏｄｅ画像および血流情報画像での縞状のアーティファクトを除去できる。また、ビーム間フィルタのフィルタ係数を、速度データ用、分散データ用、パワーデータ用で独立して設定することができ、各血流情報に適した平滑化処理ができる。
【００４４】
上記のように、本発明の第３の実施の形態では、超音波診断装置を、フィルタ処理したＢｍｏｄｅデータと、フィルタ処理した血流情報を重畳する構成としたので、Ｂｍｏｄｅ画像および血流情報画像での縞状のアーティファクトを除去できる。
【００４５】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態は、複素相関データとパワーデータをフィルタ処理した結果から分散データとパワーデータ平方根を求めて血流情報として、フィルタ処理したＢｍｏｄｅデータに重畳する超音波診断装置である。
【００４６】
図７は、本発明の第４の実施の形態における超音波診断装置の構成図である。第３の実施の形態の図５と同一のブロックについては同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００４７】
上記のように構成された本発明の第４の実施の形態における超音波診断装置の動作を説明する。ビーム間フィルタ５５は、相関・パワー演算部５３とａｔａｎ・分散演算部５４の間に設置される。相関・パワー演算部５３の出力データである複素相関データとパワーデータのフィルタリングを行う。係数制御部５６は、第３の実施の形態と同様に、フィルタ処理するビーム間の相関度合いの強さによって、フィルタ係数を切り替える。複素相関データに対してフィルタ処理を行うため、表示される速度データの分解能の劣化を抑えた平滑化処理ができる。
【００４８】
このように、隣接データとの相関度が高い血流情報ラインデータに対し、相関度の高さをうち消すように、複素相関データの状態でフィルタ処理を行うことで、血流情報の速度データの分解能劣化を抑えながら、縞状のアーティファクトを除去できる。
【００４９】
上記のように、本発明の第４の実施の形態では、超音波診断装置を、複素相関データとパワーデータをフィルタ処理した結果から分散データとパワーデータ平方根を求めて血流情報として、フィルタ処理したＢｍｏｄｅデータに重畳する構成としたので、Ｂｍｏｄｅ画像および血流情報画像での縞状のアーティファクトを除去できる。
【００５０】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態は、位相検波出力をフィルタ処理した結果から複素相関データとパワーデータを求め、分散データとパワーデータ平方根を求めて血流情報として、フィルタ処理したＢｍｏｄｅデータに重畳する超音波診断装置である。
【００５１】
図８は、本発明の第５の実施の形態における超音波診断装置の構成図である。第３の実施の形態の図５と同一のブロックについては同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００５２】
上記のように構成された本発明の第５の実施の形態における超音波診断装置の動作を説明する。ビーム間フィルタ５５は、位相検波部５２と相関・パワー演算部５３との間に設置される。位相検波部５２の出力データであるベースバンド信号に対してのフィルタリングを行う。係数制御部５６は、第３の実施の形態と同様に、フィルタ処理するビーム間の相関度合いの強さによって、フィルタ係数を切り替える。ベースバンド信号に対してフィルタ処理を行うため、高精度なフィルタ処理が可能となり、高精細な血流情報画像を表示できる。
【００５３】
このように、隣接データのとの相関度が高い血流情報ラインデータに対し、相関度の高さをうち消すように、ベースバンド信号に対してフィルタ処理を行うことで、高精細な血流情報画像を表示できる。
【００５４】
上記のように、本発明の第５の実施の形態では、超音波診断装置を、位相検波出力をフィルタ処理した結果から複素相関データとパワーデータを求め、分散データとパワーデータ平方根を求めて血流情報として、フィルタ処理したＢｍｏｄｅデータに重畳する構成としたので、Ｂｍｏｄｅ画像および血流情報画像での縞状のアーティファクトを除去できる。
【００５５】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態は、受信信号をフィルタ処理した結果を位相検波し、複素相関データとパワーデータを求め、分散データとパワーデータ平方根を求めて血流情報として、フィルタ処理したＢｍｏｄｅデータに重畳する超音波診断装置である。
【００５６】
図９は、本発明の第７の実施の形態における超音波診断装置の構成図である。第３の実施の形態の図５と同一のブロックについては同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００５７】
上記のように構成された本発明の第６の実施の形態における超音波診断装置の動作を説明する。ビーム間フィルタ５５は、受信部３、４と位相検波部５２との間に設置される。ＲＦ信号についてのフィルタリングを行う。係数制御部５６は、第３の実施の形態と同様に、フィルタ処理するビーム間の相関度合いの強さによって、フィルタ係数を切り替える。ＲＦ信号についてフィルタ処理を行うため、表示される速度データの分解能の劣化を抑えた平滑化処理ができる。ＲＦビーム間フィルタ５５は、高速なフィルタハードウェアが必要となるが、より高精度なフィルタ処理ができる。
【００５８】
このように、隣接データのとの相関度が高い受信ラインデータに対し、相関度の高さをうち消すように、フィルタ係数を切り替えるフィルタ手段を設け、さらに、ＲＦ信号に対してフィルタ処理を施すことで、高精度なフィルタ処理ができ、高精細なＢｍｏｄｅ画像を表示できる。
【００５９】
上記のように、本発明の第６の実施の形態では、超音波診断装置を、受信信号をフィルタ処理した結果を位相検波し、複素相関データとパワーデータを求め、分散データとパワーデータ平方根を求めて血流情報として、フィルタ処理したＢｍｏｄｅデータに重畳する構成としたので、Ｂｍｏｄｅ画像および血流情報画像での縞状のアーティファクトを除去できる。
【００６０】
（第７の実施の形態）
本発明の第７の実施の形態は、受信ビームの均等配置位置よりも送信ビーム位置に近くなるように、エコー信号から受信信号を形成する超音波診断装置である。
【００６１】
図１０は、本発明の第７の実施の形態における超音波診断装置で生成される超音波ビームのビーム強度と感度のグラフである。図１０において、横軸は、ビームスキャン方向の距離を示し、縦軸は、超音波ビームのビーム強度と感度を表している。送信ビーム６０は、送信ビームのビームプロファイルである。受信ビーム６１は、受信ビームのビームプロファイルである。超音波診断装置の構成は、第１〜６の実施の形態で示したもののいずれかと同じでよいので、図示と説明は省略する。
【００６２】
上記のように構成された本発明の第７の実施の形態における超音波診断装置の動作を説明する。ビーム位置６２は、送信ビーム強度分布と受信ビーム強度分布とをあわせた送受信ビーム指向性が均等な配置となるために受信ビームが本来位置すべき場所であるが、本実施の形態では、送信ビームに近い位置６３を中心とする受信ビーム６１を形成するように、受信部を制御する。図１０では、送信ビーム６０の左側の受信ビームのみを示しているが、実際は、送信ビーム６０の右側の対称な位置にも、同時に受信ビームを形成している。受信ビーム６１を送信ビーム６０の近くに形成することにより、同一の送信ビーム６０から生成される２本の受信ビームは、より相関が強くなるが、送信と受信のビーム位置が近づくため、受信ビームに対する感度を向上させることができる。
【００６３】
このように、隣接データとの相関度が高い受信ラインデータに対し、相関度の高さをうち消すようにフィルタ係数を切り替えるフィルタ手段を設け、かつ、受信ビーム位置を送信ビームに近くなるように受信部を制御することで、同時受信方式の超音波診断装置でも、縞状のアーティファクトを除去して感度を上げることができる。
【００６４】
上記のように、本発明の第７の実施の形態では、超音波診断装置を、受信ビームの均等配置位置よりも送信ビーム位置に近くなるように、エコー信号から受信信号を形成する構成としたので、縞状のアーティファクトを除去して、感度を上げることができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では、同時受信方式の超音波診断装置において、隣接データとの相関度が高い受信ラインデータに対し、相関度の高さをうち消すようにフィルタ係数を切り替えるフィルタ手段を設けたので、画像上の縞状のアーティファクトを除去でき、画質を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における超音波診断装置の機能ブロック図、
【図２】本発明の第１の実施の形態における超音波診断装置のビーム間フィルタおよび係数制御部の詳細ブロック図、
【図３】本発明の第１の実施の形態における超音波診断装置の送信ビームの配置と各受信ビームデータの配置を説明する図、
【図４】本発明の第２の実施の形態における超音波診断装置の機能ブロック図、
【図５】本発明の第３の実施の形態における超音波診断装置の機能ブロック図、
【図６】本発明の第３の実施の形態における超音波診断装置のビーム間フィルタおよび係数制御部の詳細ブロック図、
【図７】本発明の第４の実施の形態における超音波診断装置のブロック図、
【図８】本発明の第５の実施の形態における超音波診断装置のブロック図、
【図９】本発明の第６の実施の形態における超音波診断装置のブロック図、
【図１０】本発明の第７の実施の形態における超音波診断装置で、受信ビームの位置を送信ビームの位置に近づけた状態を示す図、
【図１１】従来の超音波診断装置の機能ブロック図、
【図１２】従来の超音波診断装置における送信ビームの配置と各受信ビームデータの配置を説明する図である。
【符号の説明】
１ 送信部
２ プローブ
３，４ 受信部
５ Ｂｍｏｄｅ処理部
６ ＤＳＣ
７ モニタ
８，５５ ビーム間フィルタ
９，５１，５６ 係数制御部
１１，１２，１４，１５，１６ ラインメモリ
１３ セレクタ
１７，１８，１９ 乗算器
２０ 加算器
２１，２２，２３，２４，２５，２６ 係数レジスタ
２７，２８，２９ セレクタ
３０ コントローラ
３１，３２，３３，３４，３５，３６ 受信ビーム
３７，３８，３９，４０，４１，４２ 受信データ
４３，４４，４５ 送信ビーム
５０ ＲＦビーム間フィルタ
５２ 位相検波部
５３ 相関・パワー演算部
５４ ａｔａｎ・分散演算部
１００ 超音波診断装置
１０１ 送信部
１０３，１０４ 受信部
１０５ Ｂｍｏｄｅ処理部
１０６ ＤＳＣ
１０７ モニタ
Claims (9)
- 送信超音波信号を生成する送信部と、前記送信超音波信号により駆動されて被検生体中に超音波パルスを送信するとともに反射超音波を受信してエコー信号に変換するプローブと、前記エコー信号から受信信号を生成する複数の受信部と、複数の受信信号をフィルタ係数に従ってフィルタ処理して１つの合成受信信号とするフィルタ手段と、前記各受信信号の送信信号に対しての相対的な位置関係に応じて前記フィルタ係数を選択するフィルタ係数制御部と、前記合成受信信号から被検体の組織情報の画像を生成する画像化手段とを具備し、前記複数の受信部がそれぞれ方向が異なる受信ビームに対する複数の受信信号を生成することを特徴とする超音波診断装置。
- 送信超音波信号を生成する送信部と、前記送信超音波信号により駆動されて被検生体中に超音波パルスを送信するとともに反射超音波を受信してエコー信号に変換するプローブと、前記エコー信号から第１受信信号を生成する第１受信部と、前記エコー信号から第２受信信号を生成する第２受信部と、複数の受信信号をフィルタ係数に従ってフィルタ処理して１つの合成受信信号とするフィルタ手段と、前記各受信信号の送信信号に対しての相対的な位置関係に応じて前記フィルタ係数を選択するフィルタ係数制御部と、前記合成受信信号から被検体の組織情報の画像を生成する画像化手段とを具備することを特徴とする超音波診断装置。
- 前記第１受信信号と前記第２受信信号の振幅情報を画像輝度に変換するＢｍｏｄｅ処理手段を備え、前記フィルタ手段に、前記Ｂｍｏｄｅ処理手段の出力信号をフィルタ処理する手段を設けたことを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
- 前記フィルタ手段の出力信号の振幅情報を画像輝度に変換するＢｍｏｄｅ処理手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
- 前記第１受信信号と前記第２受信信号から被検体中の血流情報を算出する血流情報算出手段を備え、前記フィルタ手段に、前記血流情報算出手段の出力信号をフィルタ処理する手段を設けたことを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
- 前記フィルタ手段に、血流速度と血流エコー強度と血流速度分散の各データに対して独立にフィルタ特性を設定する手段を設けたことを特徴とする請求項５記載の超音波診断装置。
- 前記フィルタ手段の出力信号から被検体中の血流情報を算出する血流情報算出手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
- 前記フィルタ手段は、奇数個の入力信号をフィルタ係数に従ってフィルタ処理して１つの合成受信信号を出力する手段を備え、前記フィルタ係数制御部は、前記フィルタ手段の中心タップに入力する受信信号と同一の送信信号により得られた受信信号に対する係数より、異なる送信信号により得られた受信信号に対する係数を大きな値に設定する手段を備えたことを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の超音波診断装置。
- 前記第１受信部と前記第２受信部は、送信ビーム強度分布と受信ビーム強度分布とをあわせた送受信ビーム指向性が均等配置位置よりも送信ビーム位置に近くなるように、前記エコー信号から受信信号を形成する手段を備えたことを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の超音波診断装置。
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