JP2024027625A - 超音波診断装置、画像処理装置、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】クランプ処理によって発生する高調波成分による高調波イメージングへの影響を低減すること。【解決手段】実施形態に係る超音波診断装置は、信号処理部と、検出部と、生成部とを備える。信号処理部は、所定値を超える信号入力に対し信号レベルを前記所定値に抑えるクランプ処理を実行する。検出部は、クランプ処理によって生じる信号飽和の影響を受けた飽和領域を検出する。検出部で飽和領域が検出された場合、当該飽和領域における、奇数次高調波成分を含む第１信号を、偶数次高調波に基づく第２信号と置換した出力信号を生成する。【選択図】図１

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、超音波診断装置、画像処理装置、及びプログラムに関する。

超音波診断装置は超音波パルス反射法により、体表から生体内の軟組織の断層像を無侵襲に得る医療用画像機器である。超音波診断装置は、他の医療用画像機器に比べ、小型で安価、Ｘ線などの被曝がなく安全性が高い、血流イメージングが可能等の利点を有し、心臓、腹部、泌尿器、及び産婦人科などで広く利用されている。

また、近年では、生体内の超音波伝搬の非線形現象により生じた高調波成分を映像化する組織ハーモニックイメージング（ＴＨＩ（Ｔｉｓｓｕｅ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ））等の高調波イメージングが診断で使用されている。高調波イメージングで使用する高調波は、基本波と比較してサイドローブレベルが小さい。このため、高調波イメージングでは、基本波を用いる従来技術と比べて超音波画像の画質を向上することができる。例えば、高調波イメージングでは、画像における血管などの抜けが少なく、方位分解能、コントラスト分解能に優れた画像を得ることができる。このような高調波イメージングとしては、例えば、３次の高調波を利用した３次高調波映像法が知られている。

ところで、超音波診断装置の超音波受信回路は、過大な信号から回路を保護するクランプ回路を有する場合がある。この場合、クランプ回路は、一定値を超える信号出力を一定値にクリップ（固定）するクランプ処理を行うが、クランプ処理の実行により奇数次の高調波が発生することがある。

しかしながら、クランプ処理により発生する奇数次の高調波は、上述した高調波イメージングで使用する高調波成分と同じ次数に生じる可能性がある。したがって、高調波イメージングを用いた診断において、クランプ処理の実行により同次（例えば３次）の高調波成分（飽和影響成分ともいう）が発生すると、飽和影響成分の影響を受けた画像を取得する可能性がある。この場合、飽和影響成分は、画像に過剰なコントラストを発生させることになり、画質劣化の原因となる可能性がある。

特開２０１６－１１２４００号公報 特開２００４－２７５４９１号公報

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、クランプ処理によって発生する高調波成分による高調波イメージングへの影響を低減することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

実施形態に係る超音波診断装置は、信号処理部と、検出部と、生成部とを備える。信号処理部は、所定値を超える信号入力に対し信号レベルを前記所定値に抑えるクランプ処理を実行する。検出部は、クランプ処理によって生じる信号飽和の影響を受けた飽和領域を検出する。検出部で飽和領域が検出された場合、当該飽和領域における、奇数次高調波成分を含む第１信号を、偶数次高調波に基づく第２信号と置換した出力信号を生成する。

図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成の一例を示すブロック図である。 図２は、第１の実施形態に係るクランプ回路の動作と飽和現象との関係の一例について説明する図である。 図３は、第１の実施形態に係るクランプ回路の動作と飽和現象との関係の一例について説明する図である。 図４は、第１の実施形態に係る３次高調波映像法で生成された超音波画像の一例を示す図である。 図５は、第１の実施形態に係る置換処理を含む処理の流れの一例について説明する図である。 図６は、第１の実施形態に係る信号値オフセットの算出処理を含む処理の一例について説明するための図である。 図７は、第１の実施形態に係る飽和対策処理済の３次高調波画像の一例を示す図である。 図８は、第１の実施形態に係る超音波診断装置が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 図９は、第２の実施形態に係る超音波診断装置の構成の一例を示すブロック図である。 図１０は、第２の実施形態に係るブレンド反射データに基づいて生成された超音波画像の一例を示す図である。 図１１は、第２の実施形態に係るブレンド処理を含む処理の流れの一例について説明する図である。 図１２は、第２の実施形態に係るブレンド処理を含む処理の一例を説明するための図である。 図１３は、第２の実施形態に係る飽和対策処理済のブレンド超音波画像の一例を示す図である。 図１４は、第２の実施形態に係る超音波診断装置が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、超音波診断装置、画像処理装置、及びプログラムの実施形態について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の一例を示すブロック図である。図１に示すように、超音波診断装置１は、装置本体１００と、超音波プローブ２１と、入力装置２２と、ディスプレイ２３とを備える。また、装置本体１００は、ネットワークＮＷを介して外部装置３０と接続されている。

超音波プローブ２１は、例えば、圧電振動子等の複数の素子を有する。これら複数の素子は、装置本体１００の超音波送信回路１０１から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。

また、超音波プローブ２１は、被検体Ｐからの反射波を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ２１は、例えば、圧電振動子に設けられる整合層と、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有する。なお、超音波プローブ２１は、装置本体１００と着脱自在に接続される。

超音波プローブ２１から被検体Ｐに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ２１が有する複数の素子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。

なお、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。そして、超音波プローブ２１は、反射波信号を装置本体１００の超音波受信回路１０２に出力する。

本実施形態においては、超音波プローブ２１は、複数の超音波振動子が所定の方向に沿って配列された一次元アレイプローブであるとする。しかしながら、超音波プローブ２１は、一次元アレイプローブに限定されない。

例えば、超音波プローブ２１は、ボリュームデータを取得可能なものとして、二次元アレイプローブ（複数の超音波振動子が二次元マトリックス状に配列されたプローブ）、又はメカニカル４Ｄプローブ（超音波振動子列をその配列方向と直交する方向に機械的に煽りながら超音波走査を実行可能なプローブ）であってもよい。

入力装置２２は、例えば、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボール、ジョイスティック等の入力手段により実現される。入力装置２２は、超音波診断装置１の操作者からの各種設定要求を受け付け、受け付けた各種設定要求を装置本体１００に転送する。

ディスプレイ２３は、例えば、超音波診断装置１の操作者が入力装置２２を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したり、装置本体１００において生成された超音波画像データにより示される超音波画像等を表示したりする。ディスプレイ２３は、液晶モニタやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）モニタ等によって実現される。

装置本体１００は、超音波プローブ２１が受信した反射波信号に基づいて超音波画像データを生成する。装置本体１００は、超音波プローブ２１が受信した被検体Ｐの２次元領域に対応する反射波データに基づいて２次元の超音波画像データを生成可能である。また、装置本体１００は、超音波プローブ２１が受信した被検体Ｐの３次元領域に対応する反射波データに基づいて３次元の超音波画像データを生成可能である。

図１に示すように、装置本体１００は、超音波送信回路１０１と、超音波受信回路１０２と、バッファメモリ１０３と、ＲＡＷデータメモリ１０４と、記憶回路１０５と、画像メモリ１０６と、通信インタフェース１０７と、処理回路１０８と、入力インタフェース１３０と、出力インタフェース１４０とを備える。

超音波送信回路１０１は、処理回路１０８による制御を受けて、超音波プローブ２１に超音波を送信させる。超音波送信回路１０１は、例えば、図示しないトリガ発生回路、遅延回路及びパルサ回路等を有している。トリガ発生回路では、所定のレート周波数ｆｒ Ｈｚ（周期；１／ｆｒ秒）で、送信超音波を形成するためのトリガパルスが繰り返し発生される。

また、遅延回路では、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間が、各トリガパルスに与えられる。パルサ回路は、このトリガパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ２１に駆動パルスを印加する。

超音波受信回路１０２は、超音波プローブ２１が受信した反射波信号に基づいて反射波データを生成する。そして、超音波受信回路１０２は、生成した反射波データをバッファメモリ１０３に格納する。

より詳細には、超音波プローブ２１により送信された超音波の反射波は、超音波プローブ２１内部の圧電振動子まで到達した後、圧電振動子において、機械的振動から電気的信号（反射波信号）に変換され、超音波受信回路１０２に入力される。

超音波受信回路１０２は、例えば、プリアンプと、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器と、直交検波回路等を有し、超音波プローブ２１が受信した反射波信号に対して各種処理を行なって反射波データを生成する。

プリアンプは、反射波信号をチャンネルごとに増幅してゲイン調整（ゲイン補正）を行なう。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換することでゲイン補正された反射波信号をデジタル信号に変換する。直交検波回路は、Ａ／Ｄ変換された反射波信号をベースバンド帯域の同相信号（Ｉ信号、Ｉ：In-phase）と直交信号（Ｑ信号、Ｑ：Quadrature-phase）とに変換する。

そして、直交検波回路は、Ｉ信号及びＱ信号を、反射波データとしてバッファメモリ１０３に格納する。以下、Ｉ信号及びＱ信号を総称する場合、ＩＱ信号という。また、ＩＱ信号はＡ／Ｄ変換されたデジタルデータであるため、ＩＱデータともいう。ＩＱデータは、振幅情報と位相情報とを有する複素信号データである。

超音波受信回路１０２は、超音波プローブ２１が受信した２次元の反射波信号から２次元の反射波データを生成する。また、超音波受信回路１０２は、超音波プローブ２１が受信した３次元の反射波信号から３次元の反射波データを生成してもよい。

また、超音波受信回路１０２は、クランプ回路１０２ａを有する。クランプ回路１０２ａは、過大な振幅の反射波信号から、超音波受信回路１０２を保護する。クランプ回路１０２ａは、信号処理部の一例である。

クランプ回路１０２ａは、例えば、反射波信号が流れる伝送路にアノードが接続されるとともにカソードが接地されたダイオードと、反射波信号が流れる伝送路にカソードが接続されるとともにアノードが接地されたダイオードとで構成される回路である。クランプ回路１０２ａは、一定値を超える反射波信号が入力されると、超音波受信回路１０２を保護するため、一定値を超えた信号部分を一定値にクリップ（固定）するクランプ処理を行う。

ところで、クランプ回路１０２ａが動作すると、反射波信号の飽和現象が発生することが知られている。以下、図２及び図３を用いて、クランプ回路１０２ａの動作と飽和現象との関係について説明する。

図２及び図３は、クランプ回路１０２ａの動作と飽和現象との関係の一例について説明する図である。図２に示すように、クランプ回路１０２ａは、信号許容範囲を超える反射波信号（過大な反射波信号）の出力を、所定値の振幅にクリップする。反射波信号がクリップされると、反射波信号の出力が、実際の出力強度を反映していない状態になるため、飽和現象が発生する。

また、図３の右側に示すように、反射波信号がクリップされると、所定値の振幅を超える部分について、反射波の波形が直線状になる。つまり、反射波信号がクリップされると、反射波信号の波形は、矩形状を示すことになる。したがって、反射波信号がクリップされることは、矩形波の畳み込みと等価であると言える。矩形波は、奇数次成分の重ね合わせで表現される。つまり、反射波信号がクリップされると、奇数次の高調波が発生することになる。

ところで、本実施形態に係る超音波診断装置１は、高調波イメージングに３次高調波成分を用いる。しかしながら、上述したクランプ処理の実行により発生する奇数次の高調波は、３次の高調波（以下、飽和影響成分ともいう）を含んでいる。このため、飽和影響成分が発生すると、飽和影響成分の影響を受けた超音波画像が生成される可能性がある。この場合、飽和影響成分は、超音波画像に過剰なコントラストを発生させることになり、画質劣化の原因となる可能性がある。

ここで、図４は、３次高調波映像法で生成された超音波画像ＴＩ１の一例を示す図である。図４の矢印は、反射波データ由来の３次高調波成分と、飽和影響成分とが重なった領域である飽和領域を表している。図４に示すように、超音波画像ＴＩ１の飽和領域は、輝度値が非常に高くなるため、明るい領域が白飛びし、過剰なコントラストを生じる場合がある。つまり、超音波画像上に飽和領域が存在すると、画質が劣化する可能性がある。

そこで、本実施形態に係る超音波診断装置１は、飽和影響成分による画質劣化を好適に低減するため、３次高調波成分を含む反射波データを、飽和影響成分の影響のない２次高調波の反射波データと置換して映像化する置換処理を実行する。反射波データの置換処理については後述する。

図１に戻り、説明を続ける。バッファメモリ１０３は、超音波受信回路１０２により生成された反射波データ（ＩＱデータ）を少なくとも一時的に記憶する。例えば、バッファメモリ１０３は、数フレーム分の反射波データ、又は、数ボリューム分の反射波データを記憶する。例えば、バッファメモリ１０３は、超音波受信回路１０２の制御により、所定数のフレーム分の反射波データを記憶する。

そして、バッファメモリ１０３は、所定数のフレーム分の反射波データを記憶している状態で、新たに１フレーム分の反射波データが超音波受信回路１０２により生成された場合、超音波受信回路１０２による制御を受けて、生成された時間が最も古い１フレーム分の反射波データを破棄し、新たに生成された１フレーム分の反射波データを記憶する。

例えば、バッファメモリ１０３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子によって実現される。なお、超音波受信回路１０２により生成される１フレーム分の反射波データとは、１収集フレーム分の反射波データである。バッファメモリ１０３は、本実施形態における記憶部の一例である。なお、バッファメモリ１０３を一時記憶部と称してもよい。

ＲＡＷデータメモリ１０４は、後述の処理回路１０８により生成されたＢモードデータやドプラデータ等の各種データを記憶する。ＲＡＷデータメモリ１０４は、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、または光ディスク等により実現される。

記憶回路１０５は、例えば、磁気的若しくは光学的記憶媒体、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、または光ディスク等のプロセッサにより読み取り可能な記憶媒体等により実現される。記憶回路１０５は、超音波送受信を実現するためのプログラム、各種データ等を記憶している。

プログラム、及び各種データは、例えば、記憶回路１０５に予め記憶されていてもよい。また、例えば、非一過性の記憶媒体に記憶されて配布され、非一過性の記憶媒体から読み出されて記憶回路１０５にインストールされてもよい。

画像メモリ１０６は、処理回路１０８により生成された各種の画像データを記憶する。例えば、画像メモリ１０６は、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、または光ディスク等により実現される。なお、ＲＡＷデータメモリ１０４と画像メモリ１０６とが１つのメモリとして統合されてもよい。

通信インタフェース１０７は、例えばネットワークＮＷを介して外部装置３０と接続され、外部装置３０との間でデータ通信を行う。

外部装置３０は、例えば、超音波診断装置１で生成された各種データの後処理、及び超音波画像データの表示等の処理を実行するワークステーションである。外部装置３０は、例えば、プロセッサ等の処理回路、記憶装置、及びディスプレイを備える。また、外部装置３０は、タブレット端末等であってもよい。

入力インタフェース１３０は、入力装置２２を介し、操作者からの各種指示を受け付ける。入力インタフェース１３０は、例えばバスを介して処理回路１０８に接続され、操作者から入力される操作指示を電気信号へ変換し、電気信号を処理回路１０８へ出力する。

なお、入力インタフェース１３０は、マウス及びキーボード等の物理的な操作部品と接続するものだけに限られない。例えば、超音波診断装置１とは別体に設けられた外部の入力機器から入力される操作指示に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路１０８へ出力する回路も入力インタフェースの例に含まれる。

出力インタフェース１４０は、例えば処理回路１０８からの電気信号を外部へ出力する。出力インタフェース１４０は、例えばバスを介して処理回路１０８に接続され、処理回路１０８からの電気信号をディスプレイ２３に出力する。

処理回路１０８は、記憶回路１０５からプログラムを読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。本実施形態の処理回路１０８は、抽出機能１１０と、Ｂモード処理機能１１１と、ドプラ処理機能１１２と、画像生成機能１１３と、飽和検出機能１１４と、算出機能１１５、表示制御機能１１６と、システム制御機能１１７とを備える。

飽和検出機能１１４は、検出部の一例である。Ｂモード処理機能１１１は、生成部の一例である。

ここで、例えば、処理回路１０８の構成要素である、抽出機能１１０、Ｂモード処理機能１１１、ドプラ処理機能１１２、画像生成機能１１３、飽和検出機能１１４、算出機能１１５、表示制御機能１１６、及びシステム制御機能１１７の各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路１０５に記憶されている。

例えば、処理回路１０８は、プログラムを記憶回路１０５から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路１０８は、図１の処理回路１０８内に示された各機能を有することとなる。

なお、図１においては単一のプロセッサにより、抽出機能１１０、Ｂモード処理機能１１１、ドプラ処理機能１１２、画像生成機能１１３、飽和検出機能１１４、算出機能１１５、表示制御機能１１６、及びシステム制御機能１１７にて行われる処理機能が実現されるものとして説明したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路１０８を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。

また、図１においては単一の記憶回路１０５が各処理機能に対応するプログラムを記憶するものとして説明したが、複数の記憶回路を分散して配置して、処理回路１０８は個別の記憶回路から対応するプログラムを読み出す構成としても構わない。

上記説明では、「プロセッサ」が各機能に対応するプログラムを記憶回路から読み出して実行する例を説明したが、実施形態はこれに限定されない。「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。

プロセッサが例えばＣＰＵである場合、プロセッサは記憶回路１０５に保存されたプログラムを読み出して実行することで機能を実現する。一方、プロセッサがＡＳＩＣである場合、記憶回路１０５にプログラムを保存する代わりに、当該機能がプロセッサの回路内に論理回路として直接組み込まれる。

なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

抽出機能１１０は、複数の反射波データに対して処理を実行することで、任意の次数の高調波成分を抽出する。例えば、抽出機能１１０は、複数の反射波データから、２次高調波成分及び３次高調波成分を抽出する。２次高調波成分は、第２信号の一例である。また、３次高調波成分は、第１信号の一例である。

なお、高調波成分の抽出方法については、公知の方法（例えば、特開２０１６－１１２４００号公報等に記載の２次高調波、３次高調波の抽出方法等を参照）を採用することが可能である。

２次高調波成分を抽出する場合の一例として、超音波送信回路１０１は、送信する超音波の位相（超音波に含まれる単一の中心周波数の位相）を１８０度ずらした２回の超音波送信（例えば、位相が０度、１８０度の超音波送信）を超音波プローブ２１に実行させる。

この場合、超音波受信回路１０２は、２回の超音波送信によって得られた２つの反射波信号を基に、共通の受信走査線に関する反射波データを生成する。次いで、抽出機能１１０は、１８０度異なる２つの反射波データを加算して、２次高調波成分を抽出する。

なお、２次高調波の抽出法は上記に限定されない。例えば、抽出機能１１０は、０度、１２０度、２４０度の反射波データの位相を回転した後に加算することにより２次高調波成分を抽出してもよい。

また、３次高調波成分を抽出する場合の一例として、超音波送信回路１０１は、送信する超音波の位相を１２０度ずらした３回の超音波送信（例えば、位相が０度、１２０度、２４０度の超音波送信）を超音波プローブ２１に実行させる。

この場合、超音波受信回路１０２は、３回の超音波送信によって得られた３つの反射波信号を基に、共通の受信走査線に関する反射波データを生成する。抽出機能１１０は、１２０度異なる３つの信号を加算して、３次高調波成分を抽出する。

なお、３次高調波の抽出法は上記に限定されない。例えば、抽出機能１１０は、０度、１８０度の反射波データを減算した後、フィルタにより３次高調波成分を抽出してもよい。

Ｂモード処理機能１１１は、反射波データからＢモードデータを生成する。

Ｂモード処理機能１１１は、例えば、反射波データから抽出した高調波成分に対して対数圧縮処理等を施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。Ｂモード処理機能１１１は、生成したＢモードデータを、２次元的な超音波走査線（ラスタ）上のＢモードＲＡＷデータとしてＲＡＷデータメモリ１０４に記憶させる。なお、ＢモードＲＡＷデータは、３次元的な音波走査線上のＢモードデータであってもよい。

また、Ｂモード処理機能１１１は、飽和領域が検出された場合、飽和領域の３次高調波成分を、信号強度をシフトさせた２次高調波成分に置換する処理（以下、置換処理ともいう）を行う。この場合、Ｂモード処理機能１１１は、置換処理を施した３次高調波成分に対数圧縮処理等を施し、Ｂモードデータを生成する。

ここで、信号強度をシフトさせた２次高調波成分は、第２信号に基づく信号の一例である。なお、Ｂモード処理機能１１１は、信号強度をシフトさせる処理を実行せず、飽和領域の３次高調波成分を、単純に２次高調波成分に置換してもよい。

ドプラ処理機能１１２は、バッファメモリ１０３に記憶されたＩＱデータを周波数解析することで、スキャン領域に設定されるＲＯＩ（Region Of Interest：関心領域）内にある移動体のドプラ効果に基づく運動情報を抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。

例えば、ドプラ処理機能１１２は、カラーフローマッピング（ＣＦＭ：Color Flow Mapping）法とも呼ばれるカラードプラ法を実行可能である。ドプラ処理機能１１２は、生成したドプラデータを、２次元的な超音波走査線上のドプラＲＡＷデータとしてＲＡＷデータメモリ１０４に記憶させる。なお、ドプラＲＡＷデータは、３次元的な音波走査線上のドプラデータであってもよい。

画像生成機能１１３は、Ｂモード処理機能１１１により生成されたＢモードＲＡＷデータに基づいて、Ｂモード画像データを生成する。また、画像生成機能１１３は、ドプラ処理機能１１２により生成されたドプラＲＡＷデータに基づいて、ドプラ画像データを生成する。

例えば、画像生成機能１１３は、ＢモードＲＡＷデータ及びドプラＲＡＷデータにＲＡＷ－ピクセル変換を実行することで、ピクセルから構成される２次元の超音波画像データを生成する。超音波画像データは、例えば、Ｂモード画像データ、カラードプラ画像データ、ドプラ波形画像データ等である。

また、画像生成機能１１３は、ＲＡＷデータメモリに記憶されているＢモードＲＡＷデータに対し、空間的な位置情報を加味した補間処理を含むＲＡＷ－ボクセル変換を実行することで、ボリュームデータを生成してもよい。

また、画像生成機能１１３は、例えば各種ボリュームデータに対してレンダリング処理や多断面変換再構成（Multi Planar Reconstruction：ＭＰＲ）処理等を施し、レンダリング画像データやＭＰＲ画像データを生成してもよい。画像生成機能１１３は、生成した超音波画像データを、画像メモリ１０６に記憶させる。

飽和検出機能１１４は、飽和領域を検出する。例えば、飽和検出機能１１４は、３次高調波成分の反射波データから生成されたＢモードデータに基づく超音波画像データ（以下、３次高調波画像データともいう）上において、信号強度（輝度値）が予め定めた閾値を超える領域を飽和領域として検出する。

なお、飽和検出機能１１４は、既存の機械学習技術（深層学習を含む）により生成された学習済モデルを用いて飽和領域を検出してもよい。

この場合、例えば、飽和検出機能１１４は、３次高調波画像データの入力に対して、当該３次高調波画像データ上の飽和領域を表す情報を出力するように機能付けられた学習済モデルに、３次高調波画像データを入力する。そして、飽和検出機能１１４は、当該学習済モデルの出力結果に基づいて、飽和領域を検出する。

この場合の学習済モデルは、例えば、３次高調波画像データを入力側教師データ、当該３次高調波画像データ上の飽和領域を表す情報（例えば、飽和領域の座標）を出力側教師データとしたデータセットを用いて両者の関係を学習した学習済モデルである。この場合、学習済モデルは、例えば、外部装置３０の記憶装置等に記憶される。

算出機能１１５は、飽和領域が検出された場合、統計量に基づき、置換処理に用いる２次高調波成分について、超音波画像の過剰なコントラストを抑制するための信号値オフセットを算出する。例えば、算出機能１１５は、２次高調波画像データ及び３次高調波画像データについて、信号強度（輝度値）のヒストグラムを生成する。

そして、算出機能１１５は、両者のヒストグラムを比較し、２次高調波画像データの各画素の信号強度（輝度値）の平均値と、３次高調波データの各画素の信号強度（輝度値）の平均値とを一致させるために必要な２次高調波画像データの各画素の信号強度（輝度値）の平均値のシフト量を算出する。

次いで、Ｂモード処理機能１１１は、３次高調波画像データ上の飽和領域に対応する信号を、算出機能１１５で算出された信号強度（輝度値）の平均値のシフト量を、信号値オフセットとして与えた、２次高調波成分上の飽和領域に相当する領域に対応する信号と置換する。なお、上記では統計量として平均値を用いて信号値オフセットを算出しているが、例えば、中央値等の平均値以外の統計量を用いて信号値オフセットを算出してもよい。

また、上記では、単純に算出した平均値を用いて、信号値オフセットを算出しているが、算出機能１１５は、さらに標準偏差等を加味して算出した統計値を用いて、信号値オフセットを算出してもよい。例えば、標準偏差をＳＤとした場合に、－２ＳＤ～＋２ＳＤの範囲に存在する値のみを用いて算出した平均値を用いて、信号値オフセットを算出してもよい。

ここで、上記のように、統計量に基づく信号値オフセットを与えた上で、置換処理を実行する理由について説明する。まず、２次高調波成分の反射波データから生成されたＢモードデータに基づく超音波画像データ（以下、２次高調波画像データともいう）上の各画素の信号強度（輝度値）の平均値は、一般的に３次高調波画像データ上の各画素の信号強度（輝度値）の平均値よりも高くなる。つまり、２次高調波画像は、一般的に、３次高調波画像よりも全体的に輝度値が高い画像となる。

また、３次高調波画像上の飽和領域に対応する、２次高調波画像上の領域は、輝度値が高くなっている場合が多い。このため、飽和領域について、単純に、３次高調波成分を、２次高調波成分に置換するだけでは、飽和領域の画素が、輝度値が高い画素に置き換えられることになるので、過剰なコントラストを十分に抑制できない場合がある。

これに対し、統計量に基づく信号値オフセットを与えた上で、飽和領域について、３次高調波成分を、２次高調波成分に置換することで、置き換える画素の輝度値を下げることができ、単純に置き換える場合よりも過剰なコントラストを抑制できる。

なお、上記では、Ｂモード処理機能１１１が置換処理を実行しているが、画像生成機能１１３が置換処理に相当する処理を行っても良い。例えば、画像生成機能１１３は、３次高調波画像データにおける飽和領域に対応する画素を、シフト後の２次高調波画像データにおける飽和領域に相当する領域の画素に置換した超音波画像データを生成してもよい。

表示制御機能１１６は、画像生成機能１１３によって生成された各種の超音波画像データに基づく超音波画像を、ディスプレイ２３に表示させる。

例えば、表示制御機能１１６は、置換処理を施した３次高調波成分に基づくＢモードデータから生成された超音波画像データ（以下、飽和対策処理済画像データともいう）に基づく超音波画像を、ディスプレイ２３に表示させる。また、表示制御機能１１６は、操作者が入力装置２２を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩをディスプレイ２３に表示させてもよい。

システム制御機能１１７は、超音波診断装置１全体の動作を統括して制御する。例えば、システム制御機能１１７は、超音波送信回路１０１を介して超音波プローブ２１を制御することで、超音波走査の制御を行なう。

以下、図５乃至図７を用いて、第１の実施形態に係る置換処理を含む処理の流れについて説明する。図５は、置換処理を含む処理の流れの一例について説明するための図である。

図５に示す反射波データ（１８０度）５１ａは、位相を１８０度に設定して送信された超音波の反射波信号に基づいて、生成された反射波データである。また、反射波データ（０度）５１ｂは、位相を０度に設定して送信された超音波の反射波信号に基づいて、生成された反射波データである。

また、反射波データ（１２０度）５１ｃは、位相を１２０度に設定して送信された超音波の反射波信号に基づいて、生成された反射波データである。また、反射波データ（２４０度）５１ｄは、位相を２４０度に設定して送信された超音波の反射波信号に基づいて、生成された反射波データである。

抽出機能１１０は、反射波データ（１８０度）５１ａと、反射波データ（０度）５１ｂとを加算して反射波データ（２次高調波成分）６１ａを生成する。また、同様に、抽出機能１１０は、反射波データ（０度）５１ｂと、反射波データ（１２０度）５１ｃと、反射波データ（２４０度）５１ｄとを加算して反射波データ（３次高調波成分）６１ｂを生成する。

Ｂモード処理機能１１１は、反射波データ（２次高調波成分）６１ａに対数圧縮処理等を施し、反射波データ（２次高調波成分）６１ａに基づくＢモードデータを生成する。また、同様に、Ｂモード処理機能１１１は、反射波データ（３次高調波成分）６１ｂに対数圧縮処理等を施し、反射波データ（３次高調波成分）６１ｂに基づくＢモードデータを生成する。

画像生成機能１１３は、反射波データ（２次高調波成分）６１ａに基づくＢモードデータから２次高調波画像データを生成する。また、同様に、画像生成機能１１３は、反射波データ（３次高調波成分）６１ｂに基づくＢモードデータから３次高調波画像データを生成する。

そして、飽和検出機能１１４は、画像生成機能１１３で生成された３次高調波画像データ上において、閾値を超える輝度値を示す画素が存在する領域を飽和領域として検出する。

飽和領域が検出された場合、算出機能１１５は、反射波データ（２次高調波成分）６１ａ及び反射波データ（３次高調波成分）６１ｂについて、信号強度（輝度値）のヒストグラムを生成する。算出機能１１５は、生成した両者の信号強度（輝度値）のヒストグラムと、反射波データ（２次高調波成分）６１ａの信号強度（輝度値）の平均値及び反射波データ（２次高調波成分）６１ａの信号強度（輝度値）の平均値に基づいて、信号値オフセットを算出する。

ここで、図６は、信号値オフセットの算出処理を含む処理の一例について説明するための図である。図６に示す３次高調波画像ＴＩ１は、反射波データ（３次高調波成分）６１ｂに基づいて生成される３次高調波画像データに基づく超音波画像である。３次高調波画像ＴＩ１は、図４に示したように、飽和領域において過剰なコントラストが生じている。

なお、以下では、反射波データ（３次高調波成分）６１ｂに基づいて生成される３次高周波画像ＴＩ１のデータのことを、３次高調波画像データＴＩ１と呼ぶことがあるものとする。

また、２次高調波画像ＳＩ１は、反射波データ（２次高調波成分）６１ａに基づいて生成される２次高周波画像データに基づく超音波画像である。上述したように、２次高調波画像ＳＩ１は、全体的に輝度値が高く、白みがかった画像である。また、２次高調波画像ＳＩ１の３次高調波画像ＴＩ１における飽和領域に相当する領域は、特に輝度値が高くなっている。

なお、以下では、反射波データ（２次高調波成分）６１ａに基づいて生成される２次高周波画像ＳＩ１のデータのことを、２次高調波画像データＳＩ１と呼ぶことがあるものとする。

算出機能１１５は、３次高調波画像データＴＩ１を構成する各画像の信号強度（輝度値）を取得する。算出機能１１５は、取得した各画像の信号強度（輝度値）に基づき、縦軸に頻度、横軸に信号強度（輝度値）をとって、３次高調波画像データＴＩ１のヒストグラムＨ１を生成する。

また、同様に、算出機能１１５は、２次高調波画像データＳＩ１を構成する各画像の信号強度（輝度値）を取得する。算出機能１１５は、取得した各画像の信号強度（輝度値）に基づき、縦軸に頻度、横軸に信号強度（輝度値）をとって、２次高調波画像データＳＩ１のヒストグラムＨ２を生成する。

算出機能１１５は、３次高調波画像データＴＩ１を構成する各画像の信号強度（輝度値）の平均値ＴＡを算出する。また、算出機能１１５は、２次高調波画像データＳＩ１を構成する各画像の信号強度（輝度値）の平均値ＳＡを算出する。そして、算出機能１１５は、３次高調波成分ＴＣ１の平均値ＴＡと、２次高調波成分ＳＣの平均値ＳＡとを一致させるための２次高調波成分ＳＣの平均値のシフト量、すなわち、平均値ＳＡと平均値ＴＡとの差を信号値オフセットＯＦとして算出する。

Ｂモード処理機能１１１は、信号強度をシフトさせた２次高調波成分ＳＣ２に基づいて、反射波データ（２次高調波成分）６１ａに、算出機能１１５で算出された信号値オフセットＯＦを与えた、反射波データ（信号強度シフト２次高調波成分）７１ａを生成する。

図６に示す信号強度シフト２次高調波画像ＳＩ２は、反射波データ（信号強度シフト２次高調波成分）７１ａに基づく超音波画像である。信号強度シフト２次高調波画像ＳＩ２は、２次高調波画像ＳＩ１と比較すると、全体的に輝度値が低い画像となる。また、信号強度シフト２次高調波画像ＳＩ２の３次高調波画像ＴＩ１における飽和領域に相当する領域の輝度値も、２次高調波画像ＳＩ１と比較して低くなっている。

また、Ｂモード処理機能１１１は、反射波データ（３次高調波成分）６１ｂの飽和領域に対応する信号を、反射波データ（信号強度シフト２次高調波成分）７１ａの信号に置換し、反射波データ（飽和対策処理済３次高調波成分）８１ａを生成する。

そして、Ｂモード処理機能１１１は、反射波データ（飽和対策処理済３次高調波成分）８１ａに対数圧縮処理等を施し、反射波データ（飽和対策処理済３次高調波成分）８１ａに基づくＢモードデータを生成する。画像生成機能１１３は、反射波データ（飽和対策処理済３次高調波成分）８１ａに基づく飽和対策処理済３次高調波画像データを生成する。

ここで、図７は、飽和対策処理済３次高調波画像ＲＩ１の一例を示す図である。図７に示すように、飽和対策処理済３次高調波画像ＲＩ１は、３次高調波画像ＴＩ１と比較して、飽和領域の輝度値が低く抑えられ、過剰なコントラストも抑制されている。つまり、飽和対策処理済３次高調波画像ＲＩ１は、３次高調波画像ＴＩ１と比較して、画質が向上していると言える。

次いで、本実施形態に係る超音波診断装置１が実行する処理について説明する。図８は、本実施形態に係る超音波診断装置１が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

まず、システム制御機能１１７は、超音波送信回路１０１を制御し、超音波プローブ２１に、複数回の超音波を送信させる（ステップＳ１）。例えば、システム制御機能１１７は、超音波送信回路１０１に、位相を０度、１２０度、１８０度、２４０度に設定して超音波を送信させる。超音波受信回路１０２は、位相を０度、１２０度、１８０度、２４０度に設定して送信された超音波の反射波を反射波信号として受信し、夫々について反射波データを生成する。

次いで、抽出機能１１０は、複数の反射波データから複数の高調波信号を抽出する（ステップＳ２）。例えば、抽出機能１１０は、位相を０度に設定して送信された超音波に基づく反射波データと、位相を１８０度に設定して送信された超音波に基づく反射波データとを加算して、２次高調波成分を抽出する。

また、例えば、抽出機能１１０は、位相を０度に設定して送信された超音波に基づく反射波データと、位相を１２０度に設定して送信された超音波に基づく反射波データと、位相を２４０度に設定して送信された超音波に基づく反射波データとを加算して、３次高調波成分を抽出する。

次いで、Ｂモード処理機能１１１は、ステップＳ２で抽出された２次高調波成分及び３次高調波成分に、対数圧縮処理等を施し、２次高調波成分及び３次高調波成分に基づくＢモードデータを生成する。また、画像生成機能１１３は、２次高調波成分及び３次高調波成分に基づくＢモードデータから、２次高調波画像データ及び３次高調波画像データを生成する。

次いで、飽和検出機能１１４は、３次高調波画像データ上の飽和領域の検出処理を実行し、飽和領域の有無を確認する（ステップＳ３）。例えば、飽和検出機能１１４は、３次高調波画像データ上において、閾値を超える信号強度（輝度値）を示す画素を飽和領域として検出する。

飽和領域を検出しなかった場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、ステップＳ８の処理に移行する。一方、飽和領域を検出した場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、算出機能１１５は、２次高調波画像データ及び３次高調波画像データの信号強度（輝度値）のヒストグラムを生成する（ステップＳ４）。

次いで、算出機能１１５は、信号値オフセットを算出する（ステップＳ５）。例えば、算出機能１１５は、２次高調波画像データのヒストグラムと、３次高調波画像データのヒストグラムとを比較する。そして、算出機能１１５は、２次高調波画像データの各画素の信号強度（輝度値）の平均値と、３次高調波画像データの各画素の信号強度（輝度値）の平均値とを一致させるために必要な２次高調波画像データの各画素の信号強度（輝度値）の平均値のシフト量を信号値オフセットとして算出する。

次いで、Ｂモード処理機能１１１は、飽和領域に対応する信号の置換処理を行う（ステップＳ６）。例えば、Ｂモード処理機能１１１は、３次高調波成分の反射波データの飽和領域に対応する信号を、２次高調波成分の反射波データに、ステップＳ５で算出した信号値オフセットを与えた信号に置換する。そして、Ｂモード処理機能１１１は、置換処理を実行した３次高調波成分の反射波データに、対数圧縮処理等を施し、Ｂモードデータを生成する。

次いで、画像生成機能１１３は、飽和対策処理済超音波画像データを生成する（ステップＳ７）。例えば、画像生成機能１１３は、ステップＳ６で置換処理を実行した３次高調波成分の反射波データに基づいて生成されたＢモードデータから飽和対策処理済画像データを生成する。

次いで、表示制御機能１１６は、超音波画像を表示させる（ステップＳ８）。例えば、表示制御機能１１６は、画像生成機能１１３で生成された３次高調波画像データを超音波画像としてディスプレイ２３に表示させる制御を行う。

次いで、システム制御機能１１７は、スキャンを継続するか否かを判断する（ステップＳ９）。例えば、システム制御機能１１７は、所定時間を超えて、ユーザから超音波送信を指示する入力を受付けない状態が継続した場合、スキャンを継続しないと判断する。スキャンを継続すると判断した場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、ステップＳ１の処理に移行する。一方、スキャンを継続しないと判断した場合（ステップＳ９：Ｎｏ）、本処理を終了する。

以上のように、本実施形態の超音波診断装置１は、クランプ処理によって生じる飽和領域を検出し、飽和領域が検出された場合、当該飽和領域における、３次高調波成分の反射波データを、２次高調波成分の反射波データと置換した３次高調波成分を生成する。

ここで、クランプ処理により発生する飽和現象によって生じる奇数次の高調波によって、過剰なコントラストを生じ、３次高調波画像データの画質は劣化するが、２次高調波画像データは、奇数次の高調波の影響をキャンセルすることができる。したがって、飽和領域における、３次高調波成分の反射波データを、２次高調波成分の反射波データと置換することで、３次高調波画像の画質の劣化を抑えることができる。

また、本実施形態の超音波診断装置１は、２次高調波成分の反射波データに、２次高調波画像データの各画素の信号強度（輝度値）の平均値のシフト量を信号値オフセットとして与えた上で、飽和領域における、３次高調波成分の反射波データを、２次高調波成分の反射波データと置換した３次高調波成分を生成する。

一般に、２次高調波画像データは、３次高調波画像データと比較して信号強度が全体的に高いことが多い。また、２次高調波画像データにおける、３次高調波画像データの飽和領域に相当する領域は、信号強度が高い場合が多い。したがって、２次高調波画像データの各画素の信号強度（輝度値）の平均値のシフト量を信号値オフセットとして与えた上で置換処理を行うことで、より好適に過剰なコントラストの発生を抑えることができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、３次高調波成分の反射波データに対して、置換処理等の処理を実行する形態について説明した。第２の実施形態では、２次高調波成分と３次高調波成分をブレンドした反射波データに対して、置換処理等の処理を実行する。

なお、以下では、上述した実施形態と異なる点を主に説明することとし、既に説明した内容と共通する点については詳細な説明を省略する。また、以下で説明する各実施形態は、個別に実施されてもよいし、適宜に組み合わせて実施されてもよい。

図９は、第２の実施形態に係る超音波診断装置１ａの構成の一例を示すブロック図である。本実施形態に係る超音波診断装置１ａは、装置本体１００ａを備える。装置本体１００ａは、処理回路１０８ａを備える。処理回路１０８ａは、抽出機能１１０と、Ｂモード処理機能１１１ａと、ドプラ処理機能１１２と、画像生成機能１１３と、飽和検出機能１１４と、算出機能１１５、表示制御機能１１６と、システム制御機能１１７と、ブレンド機能１１８とを備える。

抽出機能１１０、ドプラ処理機能１１２、画像生成機能１１３、飽和検出機能１１４、算出機能１１５、表示制御機能１１６と、及びシステム制御機能１１７については、第１の実施形態と同様のため、説明を省略する。

まず、ブレンド機能１１８について説明する。ブレンド機能１１８は、異なる次数の高調波成分をブレンドしたブレンド反射波データを生成する。例えば、ブレンド機能１１８は、２次高調波成分と３次高調波成分とを、超音波プローブ２１からの距離（以下、深度ともいう）に対応する夫々の重みに基づいて、ブレンドする。

ここで、３次高調波成分のほうが、２次高調波成分に比べ、指向性が高い（サイドローブの影響が少ない）ため、３次高調波成分を用いた方が、２次高調波成分を用いるより、高い画質（分解能）を得ることができる。一方、深度が大きい場合、３次高調波成分は、深度が小さい場合に比べて、長い距離を進むことになるので、反射波強度が減衰することになる。そして、３次高調波成分の減衰の度合いは、２次高調波成分に比べて深刻になる。

そこで、ブレンド機能１１８は、深度が小さいときには、３次高調波成分の重みを大きくし、深度が大きいときには、２次高調波成分の重みを小さくしてブレンドを行う。これにより、３次高調波成分の深部感度の低さを補償しつつ、高画質の超音波画像を生成することができる。

ただし、ブレンド反射波データは、３次高調波成分を含むため、ブレンド反射波データに基づいて生成されたブレンド画像データについても、３次高調波画像データと同様に、クランプ処理が実行された場合は、画質が劣化してしまう。

ここで、図１０は、第２の実施形態に係るブレンド反射データに基づいて生成された超音波画像の一例を示す図である。図１０に矢印で示すように、ブレンド反射波データＢ１１についても、飽和領域では過剰なコントラストが生じている。このため、本実施形態では、ブレンド反射波データに対して第１の実施形態と同様の置換処理を実行する。

次いで、Ｂモード処理機能１１１ａについて説明する。Ｂモード処理機能１１１ａは、ブレンド画像データ上の飽和領域に対応する信号を、算出機能１１５で算出された信号強度の平均値のシフト量を、信号値オフセットとして与えた、２次高調波成分の反射波データ上の飽和領域に対応する信号と置換する。

以下、図１１乃至図１３を用いて、第２の実施形態に係るブレンド処理を含む処理の流れについて説明する。図１１は、ブレンド処理を含む処理の流れの一例について説明するための図である。なお、図５と同様の処理については、説明を省略する。

ブレンド機能１１８は、反射波データ（２次高調波成分）６１ａと反射波データ（３次高調波成分）６１ｂとをブレンドして、ブレンド反射波データ７１ｂを生成する。

ここで、図１２は、ブレンド処理を含む処理の一例を説明するための図である。図１２に示すグラフＧ１は、３次高調波成分の重みを、深度の関数として、描いたグラフである。また、グラフＧ２は、２次高調波成分の重みを、深度の関数として、描いたグラフである。ブレンド機能１１８は、グラフＧ１及びＧ２を参照し、深度に応じて、３次高調波成分の重み及び２次高調波成分の重みを特定し、３次高調波成分と２次高調波成分とのブレンド割合を決定する。

ブレンド機能１１８は、決定したブレンド割合に応じて、３次高調波成分と２次高調波成分とをブレンドし、ブレンド反射波データ７１ｂを生成する。Ｂモード処理機能１１１ａは、ブレンド反射波データ７１ｂに基づいてＢモードデータを生成する。画像生成機能１１３は、当該Ｂモードデータに基づいて、ブレンド画像データを生成する。ブレンド画像ＢＩ１は、図１０に示したように、飽和領域において過剰なコントラストが生じている。

Ｂモード処理機能１１１ａは、ブレンド反射波データ７１ｂの飽和領域に対応する信号を、反射波データ（信号強度シフト２次高調波成分）７１ａの信号に置換し、ブレンド反射波データ（飽和対策処理済）８１ｂを生成する。

そして、Ｂモード処理機能１１１は、ブレンド反射波データ（飽和対策処理済）８１ｂに対数圧縮処理等を施し、ブレンド反射波データ（飽和対策処理済）８１ｂに基づくＢモードデータを生成する。画像生成機能１１３は、ブレンド反射波データ（飽和対策処理済）８１ｂに基づく飽和対策処理済ブレンド画像データを生成する。

ここで、図１３は、飽和対策処理済ブレンド画像ＲＩ２の一例を示す図である。図１３に示すように、飽和対策処理済ブレンド画像ＲＩ２は、ブレンド画像ＢＩ１と比較して、飽和領域の輝度値が低く抑えられ、過剰なコントラストも抑制されている。つまり、飽和対策処理済ブレンド画像ＲＩ２は、ブレンド画像ＢＩ１と比較して、画質が向上していると言える。

次いで、本実施形態に係る超音波診断装置１ａが実行する処理について説明する。図１４は、本実施形態に係る超音波診断装置１ａが実行する処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１１及びＳ１２については、図８と同様のため、説明を省略する。

ステップＳ１２で２次高調波信号及び３次高調波信号を抽出した後、ブレンド機能１１８は、２次高調波信号及び３次高調波信号のブレンド処理を実行する（ステップＳ１３）。例えば、ブレンド機能１１８は、深度に応じて、２次高調波信号と３次高調波信号とのブレンド割合を決定し、ステップＳ１２で抽出された２次高調波信号と、３次高調波信号とをブレンドしてブレンド反射波データを生成する。

ステップＳ１４乃至２０は、置換処理の対象が３次高調波成分ではなく、ブレンド反射波データになるのみで、図８のステップＳ３乃至９の処理と略同様のため、説明を省略する。

以上のように、本実施形態の超音波診断装置１ａは、深度に応じて、２次高調波成分と３次高調波成分とのブレンド割合を決定し、２次高調波成分と３次高調波成分とをブレンドしたブレンド反射波データを生成する。また、本実施形態の超音波診断装置１ａは、ブレンド反射波データに対して、第１の実施形態と同様の処理を実行する。

これにより、２次高調波成分を利用した場合に、２次高調波の指向性が、３次高調波の指向性よりも低いために起こる画質の低下、及び、深度が大きい場合に、３次高調波成分の減衰が大きくなるために起こる深部感度の低下の両方を抑えることができる。つまり、本実施形態に係る超音波診断装置１ａは、第１実施形態と同様の効果に加えて、３次高調波成分の深部感度の低さを補償しつつ、高画質の超音波画像を生成することができる。

なお、上述した実施形態は、各装置が有する構成又は機能の一部を変更することで、適宜に変形して実施することも可能である。そこで、以下では、上述した実施形態に係るいくつかの変形例を他の実施形態として説明する。なお、以下では、上述した実施形態と異なる点を主に説明することとし、既に説明した内容と共通する点については詳細な説明を省略する。また、以下で説明する変形例は、個別に実施されてもよいし、適宜組み合わせて実施されてもよい。

（変形例１）
上述の第１の実施形態及び第２実施形態では、飽和領域における、３次高調波成分の信号、又はブレンド反射波データの信号を、２次高調波成分に基づく信号に置換する処理を実行する形態について説明した。しかしながら、置換する信号は、２次高調波成分以外の偶数次高調波成分であってもよい。例えば、置換する信号は、４次高調波成分であってもよい。

（変形例２）
上述の第１の実施形態及び第２実施形態では、飽和領域における、３次高調波成分の信号、又はブレンド反射波データの信号を、２次高調波成分に基づく信号に置換する処理を実行する形態について説明した。しかしながら、置換する信号は、偶数次高調波成分と、当該偶数次高調波成分とは異なる次数の高調波成分とを合成した信号に基づく信号であってもよい。

例えば、Ｂモード処理機能１１１（１１１ａ）は、置換の対象となる信号を３次高調波成分とし、置換する信号をブレンド反射データとして置換処理を実行してもよい。また、Ｂモード処理機能１１１（１１１ａ）は、置換の対象となる信号を、ブレンド反射波データとし、置換する信号を置換の対象となる信号とは異なる比率でブレンドされたブレンド反射データとして置換処理を実行してもよい。

本変形例によれば、例えば、置換する信号に、偶数次高調波成分と奇数次高調波成分との比率を調整してブレンドした信号を用いることで、より好適に飽和影響成分による画質劣化を低減することができる。

なお、本明細書において扱う各種データは、典型的にはデジタルデータである。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によればクランプ処理によって発生する高調波成分による高調波イメージングへの影響を低減することができる。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 超音波診断装置
２１ 超音波プローブ
２２ 入力装置
２３ ディスプレイ
１００ 装置本体
１０１ 超音波送信回路
１０２ 超音波受信回路
１０３ バッファメモリ
１０４ ＲＡＷデータメモリ
１０５ 記憶回路
１０６ 画像メモリ
１０７ 通信インタフェース
１０８ 処理回路
１１０ 抽出機能
１１１ Ｂモード処理機能
１１２ ドプラ処理機能
１１３ 画像生成機能
１１４ 飽和検出機能
１１５ 算出機能
１１６ 表示制御機能
１１７ システム制御機能
１１８ ブレンド機能
１３０ 入力インタフェース
１４０ 出力インタフェース

Claims (12)

1. 所定値を超える信号入力に対し信号レベルを前記所定値に抑えるクランプ処理を実行する信号処理部と、
   前記クランプ処理によって生じる信号飽和の影響を受けた飽和領域を検出する検出部と、
   前記検出部で前記飽和領域が検出された場合、当該飽和領域における、奇数次高調波成分を含む第１信号を、偶数次高調波に基づく第２信号と置換した出力信号を生成する生成部と、
   を備える超音波診断装置。
2. 前記第１信号は、第１奇数次高調波成分と、第１奇数次高調波成分とは異なる次数の高調波成分とを合成した信号である、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記第２信号は、第１偶数次高調波成分と、第１偶数次高調波成分とは異なる次数の高調波成分とを合成した信号である、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
4. 前記第１信号は、第１奇数次高調波成分と、第１奇数次高調波成分とは異なる次数の高調波成分とを合成した信号であり、
   前記第２信号は、第１偶数次高調波成分と、第１偶数次高調波成分とは異なる次数の高調波成分とを合成した信号である、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
5. 前記第１信号の第１奇数次高調波の次数と前記第２信号の第１偶数次高調波の次数が連続する自然数である、
   請求項１乃至４の何れか１項に記載の超音波診断装置。
6. 前記第１信号の統計情報と前記第２信号の統計情報とに基づいて、前記第２信号を調整するための信号値オフセットを算出する算出部を更に備え、
   前記生成部は、前記飽和領域における前記第１信号を、前記第２信号に対して、前記信号値オフセットを与えた信号と置換した出力信号を生成する、
   請求項１乃至４の何れか１項に記載の超音波診断装置。
7. 前記統計情報は、超音波の反射信号の信号強度に基づく信号値のヒストグラムであり、
   前記算出部は、前記第１信号のヒストグラムの平均値と前記第２信号のヒストグラムの平均値とが一致するように前記信号値オフセットを算出する、
   請求項６に記載の超音波診断装置。
8. 前記統計情報は、超音波の反射信号の信号強度に基づく信号値のヒストグラムであり
   前記算出部は、前記第１信号のヒストグラムの平均値及び標準偏差、並びに、前記第２信号のヒストグラムの平均値及び標準偏差に基づいて、前記信号値オフセットを算出する、
   請求項６に記載の超音波診断装置。
9. 前記検出部は、前記第１信号に基づいて生成した超音波画像上において、超音波の反射信号の信号強度に基づく信号値が閾値を超える領域を、前記飽和領域として検出する、
   請求項１乃至４の何れか１項に記載の超音波診断装置。
10. 前記検出部は、機械学習又は深層学習により、前記第１信号に基づいて生成した超音波画像と、前記飽和領域を表す情報との関係を学習した学習済モデルを用いて、前記飽和領域を検出する、
    請求項１乃至４の何れか１項に記載の超音波診断装置。
11. 所定値を超える信号入力に対し信号レベルを前記所定値に抑えるクランプ処理を実行する信号処理部と、
    前記クランプ処理によって生じる信号飽和の影響を受けた飽和領域を検出する検出部と、
    前記検出部で前記飽和領域が検出された場合、当該飽和領域における、奇数次高調波成分を含む第１信号を、偶数次高調波に基づく第２信号と置換した出力信号を生成する生成部と、
    を備える画像処理装置。
12. 所定値を超える信号入力に対し信号レベルを前記所定値に抑えるクランプ処理を実行する信号処理ステップと、
    前記クランプ処理によって生じる信号飽和の影響を受けた飽和領域を検出する検出ステップと、
    前記検出ステップで前記飽和領域が検出された場合、当該飽和領域における、奇数次高調波成分を含む第１信号を、偶数次高調波に基づく第２信号と置換した出力信号を生成する生成ステップと、
    をコンピュータに実行させるプログラム。

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