JP2015109960A - 超音波診断装置、超音波診断装置の制御器及び超音波診断装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｃモード画像中のノイズ画像の発生をより抑制することができる技術を提供する。
【解決手段】超音波探触子を駆動し、超音波を送信する送信部と、反射超音波に基づき受信信号を生成する受信部と、Ｂモード画像を生成するＢモード画像生成部と、第１のＣモード画像を生成するＣモード画像生成部と、Ｂモード画像にＣモード画像を重畳表示した合成画像を生成し、合成画像を表示器に出力する表示処理部とを、備え、Ｃモード画像生成部は、第１のＣモード画像データと、第１のＣモード画像データより前に生成された第２のＣモード画像データとを比較し、比較結果に基づき第１のＣモード画像データ中にノイズ部分が存するか否かを判定し、第１のＣモード画像データ中にノイズ部分が存すればそのノイズ部分を除去し、ノイズ部分を除去した第１のＣモード画像データに基づき第１のＣモード画像を生成する。
【選択図】図１

Description

本願は、超音波診断装置、超音波診断装置の制御器及び超音波診断装置の制御方法に関する。

超音波診断装置は、超音波探触子を介して被検体内部に向けて超音波を送受信することで得られる反射超音波に基づき、被検体内部情報を超音波画像として画像化するものである。この超音波画像には、Ｂ（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）モード画像とこのＢモード画像上に重畳表示されるＣ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｌｏｗ）モード画像とがある。

Ｂモード画像は、反射超音波の振幅強度を輝度で表示することで被検体の内部組織を画像化した画像である。

一方、Ｃモード画像は、Ｂモード画像中に指定した関心領域（以下、関心領域（Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）を「ＲＯＩ」と称する。）内において、血流情報をカラー（色）表示した画像である。このＣモード画像は、ＲＯＩ内の血流情報を、例えば、超音波探触子に近づく方向の血流を赤色成分で、遠ざかる方向の血流を青色成分に割当てて表示された画像であって、Ｂモード画像上に重畳表示される。

Ｃモード画像を生成する際、得られた反射超音波の中に血流成分に係る情報以外の情報が含まれ、表示したＣモード画像に血流成分由来の画像に加え、ノイズ成分由来の画像（以下、「ノイズ画像」とする。）が現れる場合がある。このため、複数の画像フレームのＣモード画像の情報に基づき所定のフレーム間の平均値の算出、最大値の算出或いは変化速度計算の処理を行い、閾値処理によりＣモード画像中のノイズ画像を表示しない処理を行う超音波診断装置が提案されている。（例えば、特許文献１を参照。）。

特開平０５−２７７１１１号公報 特開２０００−１０７１８７号公報

上述した従来の技術では、Ｃモード画像中のノイズ画像の発生をより抑制することができる技術が求められていた。本願の限定的ではない例示的な実施形態は、Ｃモード画像中のノイズ画像の発生をより効果的に抑制する超音波診断装置、超音波診断装置の制御器及び超音波診断装置の制御方法を提供する。

本願の一態様に係る超音波診断装置は、超音波探触子及び表示器と接続可能に構成された超音波診断装置であって、前記超音波探触子を駆動し、被検体に対し超音波を送信する送信処理を行うように構成された送信部と、前記超音波探触子によって受信された前記被検体からの反射超音波に基づき受信信号を生成する受信処理を行うように構成された受信部と、前記受信信号に基づきＢモード画像を生成するように構成されたＢモード画像生成部と、前記受信信号に基づき第１のＣモード画像を生成するように構成されたＣモード画像生成部と、前記Ｂモード画像に前記Ｃモード画像を重畳表示した合成画像を生成し、前記合成画像を前記表示器に出力するように構成された表示処理部とを、備え、前記Ｃモード画像生成部は、前記第１のＣモード画像データと、前記第１のＣモード画像データより前に生成された第２のＣモード画像データとを比較し、前記比較結果に基づき前記第１のＣモード画像データ中にノイズ部分が存するか否かを判定し、前記第１のＣモード画像データ中にノイズ部分が存すればそのノイズ部分を除去し、前記ノイズ部分を除去した前記第１のＣモード画像データに基づき第１のＣモード画像を生成する。

本願の一態様に係る超音波診断装置、超音波診断装置の制御器及び超音波診断装置の制御方法によれば、Ｃモード画像中のノイズ画像の発生をより効果的に抑制することができる。

本願の実施の形態１による超音波診断装置の機能ブロック図の一例である。 本願の実施の形態１による超音波診断装置のハードウエアの構成図の一例である。 本願の実施の形態１による超音波診断装置のノイズカット部の詳細機能ブロック図の一例である。 本願の実施の形態１による超音波診断装置の動作フローチャートの一例を示す図である。 本願の実施の形態１による超音波診断装置のノイズ判定部を説明するための補助図である。

本願発明者らは、特許文献１に開示された方法の特性を詳細に検討した。その結果、特許文献１に開示された技術では、ノイズ画像を十分に排除できていないことが分かった。特に、超音波探触子の動き等により現れるノイズ（以下、「クラッタノイズ」とする。）は、弱い血流と同レベルの信号強度を有するため、特許文献１に開示された方法では、クラッタノイズの影響を十分に排除できていなかった。このため、特に関節リウマチ患者の手指等の超音波画像診断のように、超音波探触子を動かしながら超音波画像の診断を行う場合、表示されるＣモード画像は、クラッタノイズの影響が顕著に現れた画像となっていた。

本願発明者らは、上記のような場合でも、Ｃモード画像中のノイズ画像の発生をより効果的に抑制することができる技術について鋭意検討を行い、新規な超音波診断装置、超音波診断装置の制御器及び超音波診断装置の制御方法を想到するに至った。本願の一態様に係る超音波診断装置、超音波診断装置の制御器及び超音波診断装置の制御方法の概要は、以下の通りである。

本願の一態様に係る超音波診断装置は、超音波探触子及び表示器と接続可能に構成された超音波診断装置であって、前記超音波探触子を駆動し、被検体に対し超音波を送信する送信処理を行うように構成された送信部と、前記超音波探触子によって受信された前記被検体からの反射超音波に基づき受信信号を生成する受信処理を行うように構成された受信部と、前記受信信号に基づきＢモード画像を生成するように構成されたＢモード画像生成部と、前記受信信号に基づき第１のＣモード画像を生成するように構成されたＣモード画像生成部と、前記Ｂモード画像に前記Ｃモード画像を重畳表示した合成画像を生成し、前記合成画像を前記表示器に出力するように構成された表示処理部とを、備え、前記Ｃモード画像生成部は、前記第１のＣモード画像データと、前記第１のＣモード画像データより前に生成された第２のＣモード画像データとを比較し、前記比較結果に基づき前記第１のＣモード画像データ中にノイズ部分が存するか否かを判定し、前記第１のＣモード画像データ中にノイズ部分が存すればそのノイズ部分を除去し、前記ノイズ部分を除去した前記第１のＣモード画像データに基づき第１のＣモード画像を生成する。

本願の一態様に係る超音波診断装置の制御器は、超音波探触子及び表示器と接続可能に構成された超音波診断装置の制御器であって、前記超音波探触子を駆動し、被検体に対し超音波を送信する送信処理を行うように構成された送信部と、前記超音波探触子によって受信された前記被検体からの反射超音波に基づき受信信号を生成する受信処理を行うように構成された受信部と、前記受信信号に基づきＢモード画像を生成するように構成されたＢモード画像生成部と、前記受信信号に基づき第１のＣモード画像を生成するように構成されたＣモード画像生成部と、前記Ｂモード画像に前記Ｃモード画像を重畳表示した合成画像を生成し、前記合成画像を前記表示器に出力するように構成された表示処理部とを、備え、前記Ｃモード画像生成部は、前記第１のＣモード画像データと、前記第１のＣモード画像データより前に生成された第２のＣモード画像データとを比較し、前記比較結果に基づき前記第１のＣモード画像データ中にノイズ部分が存するか否かを判定し、前記第１のＣモード画像データ中にノイズ部分が存すればそのノイズ部分を除去し、前記ノイズ部分を除去した前記第１のＣモード画像データに基づき第１のＣモード画像を生成する。

本願の一態様に係る超音波診断装置の制御方法は、超音波探触子及び表示器と接続可能に構成された超音波診断装置の制御方法であって、前記超音波探触子を駆動し、被検体に対し超音波を送信する送信処理を行う工程Ａと、前記超音波探触子によって受信された前記被検体からの反射超音波に基づき受信信号を生成する受信処理を行う工程Ｂと、前記受信信号に基づきＢモード画像を生成する工程Ｃと、前記受信信号に基づき第１のＣモード画像を生成する工程Ｄと、前記Ｂモード画像に前記Ｃモード画像を重畳表示した合成画像を生成し、前記合成画像を前記表示器に出力する工程Ｅとを、含み、前記工程Ｄは、前記第１のＣモード画像データと、前記第１のＣモード画像データより前に生成された第２のＣモード画像データとを比較し、前記比較結果に基づき前記第１のＣモード画像データ中にノイズ部分が存するか否かを判定し、前記第１のＣモード画像データ中にノイズ部分が存すればそのノイズ部分を除去し、前記ノイズ部分を除去した前記第１のＣモード画像データに基づき第１のＣモード画像を生成する工程を含む。

以下に、本願の実施の形態の一態様に係る超音波診断装置、超音波診断装置の制御器及び超音波診断装置の制御方法について、図面と共に説明する。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１による超音波診断装置、超音波診断装置の制御器及び超音波診断装置の制御方法について、図面を参照しながら説明する。

図１は、実施の形態１による超音波診断装置の構成を示す概略ブロック図である。図１の超音波診断装置１００は、超音波探触子１０１及び表示器１０２が接続された状態を示している。

図１に示す超音波診断装置１００は、制御器１及び操作部２を備える。制御器１は、送信部３、受信部４、Ｂモード画像生成部５、ＲＯＩ設定部６、Ｃモード画像生成部７、表示処理部８及び制御部９を含んでいる。

図２は、超音波診断装置１００のハードウエアの主要な構成を示す図である。ハードウエアの観点では、超音波診断装置１００は、例えば、パルサー５２、ＡＤコンバーター５４、増幅器５３、送信ビームフォーマー５５、受信ビームフォーマー５６、画像処理器５７、Ｂモード画像処理器５８、Ｃモード画像処理器５９、メモリ６０及び演算処理器６１によって構成される。超音波探触子１０１は超音波を送受信する複数の圧電変換素子５１を含み、パルサー５２、ＡＤコンバーター５４及び増幅器５３は、圧電変換素子５１の数に対応して複数用意される。メモリ６０には、図１に示す各構成要素の機能を実現するための手順を規定したプログラム、及び、各構成要素を所定の手順で動作させることにより、超音波診断装置１００、超音波探触子１０１及び表示器１０２を制御し、以下のＢモード画像及びＣモード画像の生成及び表示するための手順を規定したプログラムが記憶されている。これらのプログラムがメモリ６０から逐次読み出され、演算処理器６１により実行される。

図１に示す各構成要素は、図２に示すハードウエアを用いて構成される。

送信部３は、パルサー５２及び送信ビームフォーマー５５によって構成される。受信部４は、増幅器５３及びＡＤコンバーター５４及び受信ビームフォーマー５６によって構成される。Ｂモード画像生成部５は、画像処理器５７及びＢモード画像処理器５８によって構成され、Ｃモード画像生成部７は、Ｃモード画像処理器５８によって構成され、表示処理部８は、画像処理器５７、Ｂモード画像処理器５８及びＣモード画像処理器５９によって構成される。

ＲＯＩ設定部６の機能は、ソフトウエアによって実現される。具体的には、メモリ６０に記憶されたプログラムを演算処理器６１が実行することにより、ＲＯＩ設定部６の機能が実現される。つまり、ＲＯＩ設定部６は、プログラムによって構成されているともいえる。

上述したハードウエアの構成は一例であって種々の改変が可能である。例えば、Ｂモード画像生成部５やＣモード画像生成部７の機能は、ソフトウエアにより実現してもよい。また、送信ビームフォーマー５５及び受信ビームフォーマー５６の機能をソフトウエアにより実現してもよい。演算処理器６１、メモリ６０及び画像処理器５７を含むパソコンをこれらのハードウエアの代わりに用いてもよい。

また、制御器１の各機能ブロックについて、各々の機能ブロックの一部又は全部の機能を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現することもできる。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。なお、ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサー（ＲｅＣｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。

上述したように、超音波探触子１０１は、一次元方向に配列された複数の圧電変換素子５１を有し、この圧電変換素子５１それぞれが後述する送信部３からの送信電気信号を超音波へと変換し、超音波ビームを生成する。従って、操作者は、被計測物である被検体表面に超音波探触子１０１を配置することで、被検体内部に超音波ビームを照射することができる。そして、超音波探触子１０１は、被検体内部からの反射超音波を受信し、複数の圧電変換素子５１でその反射超音波を受信電気信号へと変換して後述する受信部４に供給する。

なお、実施の形態１においては、超音波探触子１０１は、複数の圧電変換素子５１が一次元方向に配列された超音波探触子１０１を例に説明するが、これに限定されるものではない。例えば、複数の圧電変換素子５１が２次元に配列された超音波探触子１０１や一次元方向に配列された複数の圧電変換素子５１が揺動する超音波探触子１０１などを用いることも可能である。また、制御部９の制御に基づき、送信部３は、超音波探触子１０１が使用する圧電変換素子５１を選択し、圧電変換素子５１に電圧を与えるタイミングや電圧の値を個々に変化させることによって、超音波探触子１０１が送信する超音波ビームの照射位置や照射方向を制御することができる。

また、超音波探触子１０１は、後述する送信部３や受信部４の一部の機能を含んでいてもよい。例えば、超音波探触子１０１は、送信部３から出力された送信電気信号を生成するための制御信号（以下、「送信信号」とする。）に基づき、超音波探触子１０１内で送信電気信号を生成し、この送信信号を圧電変換素子５１により超音波に変換するとともに、受信した反射超音波を受信電気信号に変換し、超音波探触子１０１内で受信電気信号に基づき後述する受信信号を生成する構成が挙げられる。

さらに、超音波探触子１０１は、超音波診断装置１００とケーブルを介して電気的に接続された構成が一般的であるが、これに限定されるものではなく、例えば、超音波探触子１０１は、超音波診断装置１００との間で、送信信号や受信信号の送受信を無線通信により行う構成であってもよい。ただし、係る構成の場合は、超音波診断装置１００及び超音波探触子１０１に無線通信可能な通信部を備える構成となることは言うまでもない。

表示器１０２は、超音波診断装置１００（後述する表示処理部８）から出力された画像を表示する、いわゆるモニタである。なお、実施の形態１においては、表示器１０２が、超音波診断装置１００に接続される構成を示しているが、例えば、表示器１０２と後述の操作部２が一体として構成され、操作部２の操作が表示器１０２をタッチ操作することにより行われる、いわゆるタッチパネル式の超音波診断装置の場合には、超音波診断装置１００と表示器１０２とを一体として構成されることになる。ただし、本願においては、超音波診断装置１００と表示器１０２とを一体として構成される場合も、「表示器１０２が超音波診断装置１００に接続されている」とすることにする。

操作部２は、操作者から入力を受け取り、操作者の入力に基づく指令を超音波診断装置１００、具体的には制御器１の制御部９に出力する。操作部２は、Ｂモード画像のみを表示させるモード（以下、「Ｂモード」とする。）か、Ｂモード画像上にＣモード画像を重畳表示させるモード（以下、「Ｃモード」とする。）を、操作者が選択することできる機能を備える。そして、操作部２は、操作者がＢモード画像上のＣモード画像を表示させるＲＯＩの位置を指定する機能も含まれる。

送信部３は、少なくとも送信部３で送信信号を生成し、超音波探触子１０１に超音波ビームを送信させる送信処理を行う。一例として、送信部３は、圧電変換素子５１を有する超音波探触子１０１から超音波ビームを送信するための送信信号を生成する送信処理を行い、この送信信号に基づき超音波探触子１０１に対して所定のタイミングで発生する高圧の送信電気信号を供給することで、超音波探触子１０１の圧電変換素子５１を駆動させる。これにより、超音波探触子１０１は、送信電気信号を超音波へと変換することで、被計測物である被検体に超音波ビームを照射することができる。

送信部３は、Ｃモード画像を表示させる場合には、Ｂモード画像を表示させるための送信処理に加え、Ｃモード画像を表示させるための送信処理が行われる。例えば、Ｂモード画像を表示させるための送信電信号を供給した後に、ＲＯＩ設定部６で設定されたＲＯＩの方向にＣモード画像を表示させるための送信電気信号を複数回供給する。また、送信部３は、送信処理時にＢモード画像用の送信処理或いはＣモード画像用の送信処理の付加情報を指定しておき、この付加情報を受信部４に供給する。

なお、上述のＣモード画像を表示させるための送信部３の送信処理は、公知の技術であって、上記の送信処理はあくまで一例であり、これに限定されるものではない。

受信部４は、少なくとも反射超音波に基づく受信信号を生成する受信処理を行う。受信部４は、例えば、超音波探触子１０１で反射超音波を受信し、その反射超音波に基づき変換された受信電気信号に対し、受信電気信号を増幅してＡ／Ｄ変換を行うことで受信信号を生成する。そして、送信部３による送信処理及び受信部４による受信処理を行うことで１枚の画像フレームに対応する複数の受信信号を取得し、これを繰り返し連続して行うことで受信部４は、複数の画像フレームに対応する複数の受信信号を取得する。

受信部４は、送信部３から付加情報を取得し、取得した付加情報がＢモード画像用の付加情報であれば受信信号をＢモード画像生成部５に供給し、取得した付加情報がＣモード画像用の付加情報であれば受信信号をＣモード画像生成部７に供給する。以下、Ｂモード画像生成用の受信信号を「Ｂモード受信信号」、Ｃモード画像生成用の受信信号を「Ｃモード受信信号」と称することとする。

なお、実施の形態１においては、生成した画像フレームに係る受信信号を、受信部４が、Ｂモード画像用かＣモード画像用かを選別して各ブロックに供給する構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば、生成した画像フレームに係る受信信号を、Ｂモード画像生成部５及びＣモード画像生成部７のそれぞれで選別する構成であってもよい。

Ｂモード画像生成部５は、一般的な超音波診断装置と同様の構造を備え、主にＢモード受信信号の振幅を解析して、被検体の内部構造が画像化されたデータ（以下、「Ｂモード画像データ」とする。）を生成する。このＢモード画像データは、表示器１０２に表示するためのデータであって、主に受信信号の信号強度に応じて輝度信号へと変換され、その輝度信号を直交座標系に対応するように座標変換が施された画像信号である。Ｂモード画像生成部５で生成されたＢモード画像データは、表示処理部８に供給される。

ＲＯＩ設定部６は、操作者が操作部２の操作により指定したＢモード画像上の所望の位置にＲＯＩを設定する。そして、ＲＯＩ設定部６は、Ｂモード画上像の所望の位置に設定されたＲＯＩに係る情報を送信部３及び表示処理部８に供給する。送信部３は、このＲＯＩに係る情報を用いて、ＲＯＩが指定された範囲内の被検体に対してＣモードに対応した送信処理を行うことができる。

Ｃモード画像生成部７は、受信部４で取得したＣモード受信信号に基づきＣモード画像を生成する。具体的には、Ｃモード画像生成部７は、Ｃモード信号処理部７１、ノイズカット部７２及びＣモード画像変換部７３を含み、それぞれ以下の機能を実行する。

Ｃモード信号処理部７１は、直交検波することにより、取得したＣモード受信信号と、参照信号との位相差を算出し、複素ドプラ信号を取得する。ここで参照信号とは、直交検波においてＣモード受信信号と掛け合わせられる信号のことである。そして、Ｃモード信号処理部７１は、超音波の送受信の繰り返しにより複素ドプラ信号の系列を取得する。

取得したＣモード受信信号には、血流情報だけでなく血管壁や生体組織に係る信号も混在している。そのため、Ｃモード信号処理部７１に備えたＭＴＩフィルタにより、複素ドプラ信号の系列の中から血流成分である高周波、小振幅の複素ドプラ信号を抽出する。

そして、Ｃモード信号処理部７１は、抽出された複素ドプラ信号の系列に対して自己相関演算等の処理を施すことにより、血流の速度・パワー・分散といった、血流の状態を示す信号（以下、「血流信号」とする。）を算出する。

ノイズカット部７２は、抽出した血流信号からクラッタノイズを除去する。

クラッタノイズは、組織の移動（超音波探触子１０１の移動に伴う相対的な移動も含む。）によって生じるものであるから、一般的に静止した組織の信号成分と比べて相対的に高い周波数成分を含む。そのため、前述のＣモード信号処理部７１に備えたＭＴＩフィルタでは、複素ドプラ信号の系列に含まれるクラッタノイズを十分除去できないため、本願の超音波診断装置１００ではノイズカット部７２を備えている。

ノイズカット部７２は、図３に示すように、超音波探触子移動判定部７４、フレーム一時保存部７５、ノイズ判定部７６及びノイズカット実行部７７を含み、それぞれ以下の機能を実行する。

超音波探触子移動判定部７４は、超音波探触子１０１が移動しているか否かを判定する構成である。超音波探触子移動判定部７４は、予め所定の閾値を備え、この所定の閾値を用いて、超音波探触子１０１の移動判定量に基づき超音波探触子１０１が移動しているか否かを判定する。なお、超音波探触子１０１の移動判定量とは、超音波探触子１０１が移動しているか否かを示す情報であり、超音波探触子１０１の単位時間当たりの移動速度、加速度、或いはその他の超音波探触子の移動に伴い変化する情報である。

超音波探触子移動判定部７４で、超音波探触子１０１が移動していると判定された場合は、後述のノイズ判定部７６及びノイズカット実行部７７によって、ノイズ除去が行われる。移動していないと判定された場合は、ノイズ判定部７６及びノイズカット実行部７７の処理はスキップされる。

なお、実施の形態１においては、超音波探触子１０１を動かしながら超音波画像診断を行う場合に顕著に現れるクラッタノイズを除去する構成を示しているため、超音波探触子移動判定部７４を有する構成を示しているが、特に超音波探触子１０１を固定して超音波画像診断を行う場合等にあっては、本機能ブロックを有さない構成であってもよい。

超音波探触子移動判定部７４は、ＭＴＩフィルタ適用前の複素ドプラ信号の系列に対し、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）解析によりドプラ偏移周波数を検出し、ドプラ偏移周波数からドプラ偏移の広がり量を計算する。そして、超音波探触子移動判定部７４は、この広がり量に基づき超音波の進行方向に直交する方向の速度を検出し、これにより超音波探触子１０１の移動速度を算出する。超音波探触子移動判定部７４は、算出した超音波探触子１０１の移動速度に対し、予め備えた所定の閾値を用いて閾値処理を行い、超音波探触子１０１が移動しているか否かを判定する。

なお、複素ドプラ信号の系列に基づき超音波探触子の移動速度を算出する方法は、特許文献２に記載された技術に基づく。

また、特許文献２においては、ドプラ偏移周波数に基づき超音波探触子１０１の移動速度を算出しているが本願はこれに限定されるものではない。例えば、１つの画像フレームのＣモード画像を取得するにあたり、被検体に向けて複数回の超音波の送受信を行うが、その複数回の送受信により得られる複素ドプラ信号の系列から算出される血流信号（例えば、平均速度情報）に基づき、平均速度を所定の閾値と比較することによって超音波探触子１０１が移動しているか否かを判定する構成であってもよい。すなわち、本願においては、Ｃモード受信信号に基づき超音波探触子１０１が移動しているか否かを判定する構成であれば、特に限定されるものではない。

さらに、超音波探触子１０１の移動判定量の算出は、Ｃモード受信信号に基づく手法に限定されるものではなく、例えば、超音波探触子１０１に内蔵され、又は、超音波探触子１０１外部に別途設けた、センサにより行ってもよい。この際用いられるセンサは、移動判定量を算出できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、加速度センサ、ジャイロセンサ又は光学センサが挙げられる。この場合、超音波探触子移動判定部７４は、図３のように抽出した血流成分の複素ドプラ信号の系列に基づき超音波探触子１０１の移動判定を行う構成ではなく、超音波探触子１０１の内部或いは外部に設けられたセンサからの出力情報に基づいて移動判定を行う構成となる。

フレーム一時保存部７５は、Ｃモード信号処理部７１から供給された画像フレームの血流信号を逐次記憶するものであって、１乃至複数の所定数の画像フレームの血流信号を一時的に記憶する。フレーム一時保存部７５は、Ｃモード信号処理部７１から新たな画像フレームの血流信号が供給される都度、最も古い画像フレームに係る血流信号を除去し、供給された新たな画像フレームの血流信号を記憶する。

そして、フレーム一時保存部７５は、後述するノイズ判定部７６で判定対象となった画像フレームより前の１乃至２以上の所定数の画像フレームの血流信号を、ノイズ判定部７６に供給する。

ノイズ判定部７６は、Ｃモード信号処理部７１から供給された画像フレームの血流信号に対し、フレーム一時保存部７５から供給された画像フレームの血流信号と比較して、画像フレーム中のノイズ部分を判定する。

ノイズカット実行部７７は、ノイズ判定部７６からの出力情報に基づき、対象となるフレームからノイズ部分の血流信号を除去する。

具体的には、ノイズカット実行部７７は、超音波探触子移動判定部７４において超音波探触子１０１が移動していると判定された画像フレームをノイズの除去の対象とし、その画像フレームにおいてノイズ判定部７６でノイズと判定された部分を血流情報として表示しない処理を行う。

なお、上でも述べたが、実施の形態１では、特に関節リウマチ患者の手指等の超音波診断のように、超音波探触子１０１を動かしながら超音波画像を診断する場合を想定し、より精度よくノイズを除去するために、超音波探触子移動判定部７４の判定結果に基づきノイズ除去の処理を行う画像フレームを選別する構成としているが、これに限定されるものではない。すなわち、超音波探触子１０１を被検体表面に固定して診断する場合においては、超音波探触子移動判定部７４の構成がなくてもよい（すなわち、超音波探触子１０１の移動に応じてノイズ除去の対象となる画像フレームを選別しない構成のことを指す）。

Ｃモード画像変換部７３は、ノイズカット部７２で処理された画像フレームにおける血流信号に対し、Ｃモード画像を生成する。

表示処理部８は、表示器１０２に表示させる表示画像データを構築し、表示器１０２にその表示画像データを表示させる処理を行う。特に、Ｂモードが選択されている場合は、超音波画像として、Ｂモード画像生成部５で生成したＢモード画像を表示画面データ中に表示させる処理を行う。また、Ｃモードが選択されている場合は、超音波画像として、Ｂモード画像生成部５で生成したＢモード画像上に選択されたＲＯＩの位置に、Ｃモード画像生成部７で生成したＣモード画像を重畳させた合成画像データを生成し、これを表示画面データ中に表示させる処理を行う。

以上の構成からなる、超音波診断装置１００の具体的な動作について、操作者の操作も踏まえて、図４の動作フローチャートを用いて説明する。ここでは、Ｃモード画像のノイズ除去の処理に係る動作（すなわち、Ｃモード画像の生成）を中心に説明し、その他の動作については、一般的な超音波診断装置と同様であるため説明を省略する。

ステップ１（Ｓ００１）では、操作者が操作部２を操作することでＢモードを選択し、Ｂモード画像を取得するための各種設定を行う。

ステップ２（Ｓ００２）では、送信部３が、操作部２の設定に基づき、Ｂモードに対応した送信処理を行うことで超音波探触子１０１を介して被検体内部に向けて超音波を送信する。そして、受信部４が、超音波探触子１０１を介してその反射超音波を受信し、Ｂモード受信信号を生成する受信処理を行う。この送信処理及び受信処理を繰り返し行うことで、画像フレーム毎の受信信号を複数生成する。

ステップ３（Ｓ００３）では、Ｂモード画像生成部５が、画像フレーム毎に、Ｂモード受信信号の信号強度に応じた輝度信号へと変換し、その輝度信号を直交座標系に対応するように座標変換を施すことによりＢモード画像データを生成する。そして、表示処理部８が、Ｂモード画像生成部５で生成したＢモード画像データに基づき、表示画面データを生成し、表示器１０２に出力する。これにより、生成したＢモード画像を含む画像が表示器１０２に表示される。

ステップ４（Ｓ００４）では、操作者が操作部２によってＣモードを選択する。そして、操作者は、表示器１０２に表示されたＢモード画像を確認しながら、操作部２を操作し、表示器１０２に表示されたＢモード画像にＲＯＩを設定することで、Ｃモード画像を表示させる範囲を指定する。

ステップ５（Ｓ００５）では、送信部３が、１つの画像フレームの受信信号を取得するために、Ｂモード画像を生成するための送信処理と、ＲＯＩ内のＣモード画像を生成するための送信処理とを行う。そして、受信部４は、送信部３における送信処理により、１つの画像フレームにおいて、Ｂモード受信信号とＣモード受信信号を生成し、それぞれに付加情報を付与する。

ステップ６（Ｓ００６）では、Ｃモード信号処理部７１が、受信部４で付加された付加情報に基づき、Ｃモード受信信号を取得する。

ステップ７（Ｓ００７）では、Ｃモード信号処理部７１が、１つの画像フレームにおいて、直交検波することにより、取得したＣモード受信信号と、参照信号との位相差を検出することにより複素ドプラ信号を取得する。そして、Ｃモード信号処理部７１は、超音波の送受信の繰り返しにより複素ドプラ信号の系列を取得し、ＭＴＩフィルタにより、複素ドプラ信号の系列の中から血流成分である高周波、小振幅の複素ドプラ信号を抽出する。

ステップ８（Ｓ００８）では、超音波探触子移動判定部７４が、ステップ７（Ｓ００７）の処理の対象となった画像フレームに対応する時に、超音波探触子１０１が移動しているか否かを所定の閾値を用いて判定する。超音波探触子１０１が移動していると判定された画像フレームについては（図４中の「Ｙｅｓ」）、ステップ９（Ｓ００９）に移行し、超音波探触子１０１が移動していないと判定された画像フレームについては（図４中の「Ｎｏ」）、ステップ１１（Ｓ０１１）に移行する。

ステップ９（Ｓ００９）では、ノイズ判定部７６が、判定の対象となった画像フレームと、フレーム一時保存部７５に記憶されている判定の対象となった画像フレームより前に生成された画像フレームの複素ドプラ信号を比較し、ノイズ部分の判定を行う。この点を、図５を用いて具体的に説明する。

図５（ａ）は、ノイズ判定部７６で判定の対象と成っている画像フレームを示しており、図５（ｂ）は、フレーム一時保存部７５に記憶されている画像フレームを示している。図５（ａ）、（ｂ）において、塗り潰された部分は血流情報が存在することを表す。ここで血流情報が存在するとは、血流信号の速度および／またはパワーがそれぞれ所定の閾値を超える場合をいう。

図５（ｂ）の画像フレームは、判定の対象となった画像フレームより前に生成された画像フレームである必要があるが、好ましくは、判定の対象となった画像フレームの直前に生成された画像フレームであることが望ましい。

ノイズ判定部７６は、判定の対象となった画像フレームと、フレーム一時保存部７５に記憶されている画像フレームとを比較し、ノイズ部分を抽出する。例えば、図５の例で説明すると、図５（ａ）中の破線丸印で囲んだ部分は血流情報が存在するが、図５（ｂ）のフレーム一時保存部７５に記憶されている画像フレームの対応する部分には血流情報が存在しない。このため、ノイズ判定部７６は、図５（ａ）中の破線丸印で囲んだ部分をノイズ部分と判定する。

ステップ１０（Ｓ０１０）では、ノイズカット実行部７７が、ステップ９（Ｓ００９）のノイズ判定の結果に基づき、ノイズ除去の処理を行う。

すなわち、ノイズカット実行部７７は、ステップ９（Ｓ００９）において図５に示すようにノイズが存すると判定された場合、ノイズと判定された部分の除去を行い、その後、ステップ１１（Ｓ０１１）に移行する。

ステップ１１（Ｓ０１１）では、Ｃモード画像変換部７３が、画像フレーム中の複素ドプラ信号に基づき、Ｃモード画像を生成する。

ステップ１２（Ｓ０１２）では、Ｂモード画像生成部５が、受信部４で付加された付加情報に基づき、Ｂモード受信信号を取得する。

ステップ１３（Ｓ０１３）では、Ｂモード画像生成部５が、画像フレーム毎に、Ｂモード受信信号の信号強度に応じた輝度信号へと変換し、その輝度信号を直交座標系に対応するように座標変換が施すことによりＢモード画像データを生成する。

ステップ１４（Ｓ０１４）では、表示処理部８が、ステップ１３（Ｓ０１３）で生成したＢモード画像データ上のＲＯＩが設定された位置に、ステップ１１（Ｓ０１１）で生成したＣモード画像データを重畳した合成画像データを生成する。そして、表示処理部８が、係る合成画像データを含む表示画面データを生成し、表示器１０２に出力することで、生成したＢモード画像及びＣモード画像を含む画像が、表示器１０２に表示される。

以上のように、実施の形態１で示した超音波診断装置、超音波診断装置の制御器及び超音波診断装置の制御方法によれば、Ｃモード画像中のノイズ画像の発生をより効果的に抑制することができる。

特に、超音波探触子の移動を判定し、超音波探触子が移動していると判定されたときのみノイズ除去を行うように構成した場合には、超音波探触子の移動によって生じるクラッタノイズをより精度よく除去することができ、超音波探触子を被検体表面に固定して診断する際に、拍動性で画像フレーム上に現れたり消えたりする血流を、誤ってノイズとして除去するのを防ぐことができる。

本願の一態様に係る超音波診断装置、超音波診断装置の制御器及び超音波診断装置の制御方法によれば、Ｃモード画像中のノイズ画像の発生をより効果的に抑制するができる。特に、関節リウマチの超音波画像診断のように、超音波探触子を移動させながら診断するような、クラッタノイズの発生しやすい診断において、有用である。

１ 制御器
２ 操作部
３ 送信部
４ 受信部
５ Ｂモード画像生成部
６ ＲＯＩ設定部
７ Ｃモード画像生成部
８ 表示処理部
９ 制御部
５１ 圧電変換素子
５２ パルサー
５３ ＡＤコンバーター
５４ 増幅器
５５ 送信ビームフォーマー
５６ 受信ビームフォーマー
５７ 画像処理器
５８ Ｂモード画像処理器
５９ Ｃモード画像処理器
６０ メモリ
６１ 演算処理器
７１ Ｃモード画像処理部
７２ ノイズカット部
７３ Ｃモード画像変換部
７４ 超音波探触子移動判定部
７５ フレーム一時保存部
７６ ノイズ判定部
７７ ノイズカット実行部
１００ 超音波診断装置
１０１ 超音波探触子
１０２ 表示器

Claims (8)

1. 超音波探触子及び表示器と接続可能に構成された超音波診断装置であって、
   前記超音波探触子を駆動し、被検体に対し超音波を送信する送信処理を行うように構成された送信部と、
   前記超音波探触子によって受信された前記被検体からの反射超音波に基づき受信信号を生成する受信処理を行うように構成された受信部と、
   前記受信信号に基づきＢモード画像を生成するように構成されたＢモード画像生成部と、
   前記受信信号に基づき第１のＣモード画像を生成するように構成されたＣモード画像生成部と、
   前記Ｂモード画像に前記Ｃモード画像を重畳表示した合成画像を生成し、前記合成画像を前記表示器に出力するように構成された表示処理部とを、備え、
   前記Ｃモード画像生成部は、前記第１のＣモード画像データと、前記第１のＣモード画像データより前に生成された第２のＣモード画像データとを比較し、前記比較結果に基づき前記第１のＣモード画像データ中にノイズ部分が存するか否かを判定し、前記第１のＣモード画像データ中にノイズ部分が存すればそのノイズ部分を除去し、前記ノイズ部分を除去した前記第１のＣモード画像データに基づき第１のＣモード画像を生成する、超音波診断装置。
2. 前記Ｃモード画像生成部は、前記第１のＣモード画像データと、前記第１のＣモード画像データより前に生成された第２のＣモード画像データとを比較し、前記第１のＣモード画像データのうち、前記第２のＣモード画像データには血流情報が存在せず、前記第１のＣモード画像データには血流情報が存在する部分を前記ノイズ部分と判定する、請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記第２のＣモード画像データは、前記第１のＣモード画像データの直前に生成されたＣモード画像データである、請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
4. 超音波探触子の移動の有無を判定する超音波探触子移動判定部を備え、
   前記Ｃモード画像生成部は、前記超音波探触子移動判定部において、超音波探触子が移動していると判定された前記第１のＣモード画像データに対して前記ノイズ部分を除去する処理を行う、請求項１〜３のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
5. 前記超音波探触子移動判定部は、前記受信信号に基づき抽出した複素ドプラ信号の系列、あるいは前記複素ドプラ信号の系列から算出された血流信号に基づき、前記超音波探触子の移動の有無を判定する、請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記超音波探触子移動判定部は、前記超音波探触子に内蔵或いは外部に備えた、前記超音波探触子の移動判定量を算出するセンサからの出力情報に基づき、前記超音波探触子の移動の有無を判定する、請求項４に記載の超音波診断装置。
7. 超音波探触子及び表示器と接続可能に構成された超音波診断装置の制御器であって、
   前記超音波探触子を駆動し、被検体に対し超音波を送信する送信処理を行うように構成された送信部と、
   前記超音波探触子によって受信された前記被検体からの反射超音波に基づき受信信号を生成する受信処理を行うように構成された受信部と、
   前記受信信号に基づきＢモード画像を生成するように構成されたＢモード画像生成部と、
   前記受信信号に基づき第１のＣモード画像を生成するように構成されたＣモード画像生成部と、
   前記Ｂモード画像に前記Ｃモード画像を重畳表示した合成画像を生成し、前記合成画像を前記表示器に出力するように構成された表示処理部とを、備え、
   前記Ｃモード画像生成部は、前記第１のＣモード画像データと、前記第１のＣモード画像データより前に生成された第２のＣモード画像データとを比較し、前記比較結果に基づき前記第１のＣモード画像データ中にノイズ部分が存するか否かを判定し、前記第１のＣモード画像データ中にノイズ部分が存すればそのノイズ部分を除去し、前記ノイズ部分を除去した前記第１のＣモード画像データに基づき第１のＣモード画像を生成する、超音波診断装置の制御器。
8. 超音波探触子及び表示器と接続可能に構成された超音波診断装置の制御方法であって、
   前記超音波探触子を駆動し、被検体に対し超音波を送信する送信処理を行う工程Ａと、前記超音波探触子によって受信された前記被検体からの反射超音波に基づき受信信号を生成する受信処理を行う工程Ｂと、
   前記受信信号に基づきＢモード画像を生成する工程Ｃと、
   前記受信信号に基づき第１のＣモード画像を生成する工程Ｄと、
   前記Ｂモード画像に前記Ｃモード画像を重畳表示した合成画像を生成し、前記合成画像を前記表示器に出力する工程Ｅとを、含み、
   前記工程Ｄは、前記第１のＣモード画像データと、前記第１のＣモード画像データより前に生成された第２のＣモード画像データとを比較し、前記比較結果に基づき前記第１のＣモード画像データ中にノイズ部分が存するか否かを判定し、前記第１のＣモード画像データ中にノイズ部分が存すればそのノイズ部分を除去し、前記ノイズ部分を除去した前記第１のＣモード画像データに基づき第１のＣモード画像を生成する工程を含む、超音波診断装置の制御方法。