JP4956210B2

JP4956210B2 - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP4956210B2
Application number: JP2007025922A
Authority: JP
Inventors: 武史佐藤
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2007-02-05
Filing date: 2007-02-05
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2027-02-05
Also published as: US8992429B2; US20080188751A1; JP2008188235A

Description

本発明は、超音波を送受して収集したドプラ信号を利用して血流を可視化するカラードプラ超音波診断装置に係り、特に組織の動きによりスペックルパターンが変動することに起因するモーションアーティファクトを低減することが可能な超音波診断装置に関する。

超音波カラードプラ法は、被検体に超音波を送信し、被検体内において発生した超音波エコー信号に含まれる血流からのドプラ信号を２次元的に表示する画像表示法である。被検体からの超音波エコー信号には血流からのドプラ信号である血流信号に組織からの信号が重畳されている。このため、組織からのドプラ信号であるクラッタ信号は、組織の動き速度が遅いことを利用したMTI (moving target indication)フィルタ（wall filterともいう）によって抑圧される。

しかしながら、組織が呼吸や心拍動によって大きく移動した場合には、超音波のランダムな干渉によって生じる粒状性のパターンであるスペックルパターンの振幅が変動する。このため、抑圧対象となる信号について固定特性を有するMTIフィルタによる信号の抑圧のみでは、クラッタ信号を完全に抑圧することができない。この結果、モーションアーティファクトと呼ばれるカラーアーティファクトが表示されてしまうという問題がある。

そこで、モーションアーティファクトを低減するために、組織（クラッタ）の移動速度を計算し、原信号のドプラ信号に対して位相補正を行う方法やMTIフィルタの特性を変化させる方法が考案されている（例えば特許文献１、特許文献２および特許文献３参照）。

このクラッタの速度を計算して原信号に対して位相補正を行う方法は有効な方法であり、心臓や大きな血管からのドプラ信号に対する位相補正でない限り問題となる悪影響は生じない。しかし、ドプラ信号に対する位相補正のみではモーションアーティファクトの低減効果が十分に得られないという問題がある。そこで、付加的にMTIフィルタのカットオフ周波数を変化させる処理を行う技術が考案されている。

さらに、超音波診断装置の受信回路において生成されるベースバンド（ＩＱ）信号とその振幅を利用することで、クラッタの瞬時速度の補正処理と等価な処理を行う技術も考案されている（例えば特許文献４参照）。
特開平１０−９９３３３号公報特開平１１−２６７１２５号公報米国特許第５，３４９，５２４号明細書特開２００５−３１２７７３号公報

しかしながら、クラッタ速度が大きい場合にMTIフィルタのカットオフ周波数を上げるという上述した従来の処理では、モーションアーティファクトの低減効果が確実に得られるように条件設定すると血流信号が除去されてしまう場合があるという問題がある。このため、MTIフィルタのカットオフ周波数を変化させる処理は、積極的には用いられていない。従って、超音波カラードプラ法において、組織の動きによるモーションアーティファクトを完全に除去するのが困難な状況となっている。

本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、血流信号が除去されるというような悪影響の発生を回避しつつ、組織の動きによりスペックルが変動することに起因するモーションアーティファクトを低減することが可能な超音波診断装置を提供することを目的とする。

本発明に係る超音波診断装置は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、互いに異なる干渉条件で複数の超音波受信IQ信号を取得するIQ信号取得手段と、前記複数の超音波受信IQ信号を加算した加算信号および前記複数の超音波受信IQ信号の振幅を加算した振幅加算信号を生成する信号生成手段と、前記加算信号から動きのある第１のドプラ信号を抽出する第１のドプラ信号抽出手段と、前記振幅加算信号から前記第１のドプラ信号とは異なる特性を有する第２のドプラ信号を抽出する第２のドプラ信号抽出手段とを備え、前記第１のドプラ信号抽出手段および第２のドプラ信号抽出手段は、それぞれ組織の動きに起因するアーティファクトが低減されるように前記第１のドプラ信号および前記第２のドプラ信号を抽出するように構成されることを特徴とするものである。

また、本発明に係る超音波診断装置は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、互いに異なる干渉条件で複数の超音波受信IQ信号を取得するIQ信号取得手段と、前記複数の超音波受信IQ信号からそれぞれ対応する複数のドプラ信号を検出するドプラ信号検出手段と、前記複数のドプラ信号からそれぞれ対応する複数の自己相関関数、複数の血流の速度および複数の血流の分散の少なくとも１つ並びにそれぞれ対応する複数の血流のパワー信号を計算し、計算結果の加算または重み付け加算を伴って単一の血流の速度、単一の血流の分散および単一の血流のパワー信号の少なくとも１つを推定する推定手段とを備えることを特徴とするものである。

また、本発明に係る超音波診断装置は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、互いに異なる干渉条件で複数の超音波受信IQ信号を取得するIQ信号取得手段と、前記複数の超音波受信IQ信号から複数のドプラ信号を検出するドプラ信号検出手段と、前記複数のドプラ信号から出力用の血流信号を推定する推定手段とを備えることを特徴とするものである。

本発明に係る超音波診断装置においては、血流信号が除去されるというような悪影響の発生を回避しつつ、組織の動きによりスペックルが変動することに起因するモーションアーティファクトを低減することができる。

本発明に係る超音波診断装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。

図１は本発明に係る超音波診断装置の第１の実施形態を示すブロック構成図である。

超音波診断装置１は、プローブ２、送信回路３、受信回路４、Bモード処理系５、カラードプラ処理系６、画像表示系７、モニタ８および制御系９を備えている。

送信回路３は、プローブ２に内蔵される複数の超音波振動子に送信信号を、超音波送信ビームを形成するための所定の遅延時間を伴って印加する機能を有する。

プローブ２は、複数の超音波振動子を備え、送信回路３から印加された送信信号を各超音波振動子から超音波信号として図示しない被検体内に送信する一方、被検体内で発生した超音波エコー信号を受信し、電気信号である受信信号として受信回路４に出力する機能を有する。

受信回路４は、超音波振動子に対応するNチャンネルの受信信号の整相加算を行うディジタルビームフォーマを備え、ディジタルビームフォーマを用いて複数の超音波振動子に対応する受信信号の整相加算を行うことによって、ベースバンド帯域のベースバンド（ＩＱ）信号を生成する機能と、生成したＩＱ信号をBモード処理系５およびカラードプラ処理系６に出力する機能を有する。ここで、受信回路４は、Nチャンネルの整相加算を行う際に、１チャンネルからN/2チャンネルまでの第１のブロックと、N/2+1チャンネルからNチャンネルまでの第２のブロックの２つのブロックに分割し、各ブロックについてそれぞれ整相加算を行うように構成される。このため、１チャンネルからN/2チャンネルまでの第１のブロックに属する受信信号について整相加算を行うことにより得られるＩＱ信号ＩＱ１と、N/2+1チャンネルからNチャンネルまでの第２のブロックに属する受信信号について整相加算を行うことにより得られるＩＱ信号ＩＱ２とがそれぞれ受信回路４から出力される。

Bモード処理系５は、受信回路４から取得したＩＱ信号からＢモードデータを生成する機能と、生成したＢモードデータを画像表示系７に出力する機能とを有する。カラードプラ処理系６は、受信回路４から取得したＩＱ信号からカラードプラデータを生成する機能と、生成したカラードプラデータを画像表示系７に出力する機能とを有する。

画像表示系７は、Bモード処理系５から取得したＢモードデータおよびカラードプラ処理系６から取得したカラードプラデータに対してそれぞれ座標変換を行った後に合成することにより表示画像データを生成する機能と、生成した表示画像データをモニタ８に出力させる機能とを有する。

制御系９は、送信回路３、受信回路４、Bモード処理系５、カラードプラ処理系６、画像表示系７に制御信号を与えて統括的に制御する機能を有する。

図２は、図１に示すカラードプラ処理系６の詳細を示すブロック構成図である。

カラードプラ処理系６は、バッファ回路１０、第１の振幅取得回路１１、第２の振幅取得回路１２、第３の振幅取得回路１３、第１の加算器１４、第２の加算器１５、第３の加算器１６、第４の加算器１７、２つの第１のMTIフィルタ(WF1a, WF1b)１８A、１８B、第２のMTIフィルタ(WF2)１９、第３のMTIフィルタ(WF3)２０、速度パワー推定回路２１を備えている。

バッファ回路１０は、受信回路４の出力側と接続される。バッファ回路１０の出力側には、第１の振幅取得回路１１、第２の振幅取得回路１２、第１の加算器１４および第２の加算器１５が接続される。第１の振幅取得回路１１および第２の振幅取得回路１２の出力側には共通の第３の加算器１６が接続される。第１の加算器１４および第２の加算器１５の出力側には、それぞれ対応する一方の第１のMTIフィルタ(WF1a, WF1b)１８A、１８Bが接続される。また、第１の加算器１４および第２の加算器１５の出力側には、第３の振幅取得回路１３が接続される。第３の振幅取得回路１３の出力側には、第２のMTIフィルタ(WF2)１９が接続され、第３の加算器１６の出力側には、第３のMTIフィルタ(WF3)２０が接続される。また、第１の加算器１４の出力側に接続された第１のMTIフィルタ(WF1a)１８A、第２のMTIフィルタ(WF2)１９および第３のMTIフィルタ(WF3)２０の出力側には、第４の加算器１７が接続される。第２の加算器１５の出力側に接続された第１のMTIフィルタ(WF1b)１８Bおよび第４の加算器１７の出力側には、共通の速度パワー推定回路２１が接続される。また、速度パワー推定回路２１の出力側は、後段の画像表示系７と接続される。

バッファ回路１０は、受信回路４から順次取得した複数のＩＱ信号ＩＱ１，ＩＱ２を深さ（距離）方向に書き込んで保存する機能と、保存された複数のＩＱ信号ＩＱ１，ＩＱ２のうち同じ深さ（位置）のＩＱ信号ＩＱ１，ＩＱ２をパケット方向に読み出して第１の振幅取得回路１１、第２の振幅取得回路１２、第１の加算器１４または第２の加算器１５に出力する機能を有する。

図３は、図１に示すプローブ２の受信開口を１チャンネルからN/2チャンネルまでの第１のブロックと、N/2+1チャンネルからNチャンネルまでの第２のブロックに分割した場合のＩＱ信号の対応関係を示す図である。

図３に示すように、プローブ２の第１のブロックRx-Lにおいて受信された受信信号から１チャンネルからN/2チャンネルに対応するＩＱ信号ＩＱ１が生成される。また、プローブ２の第２のブロックRx-Rにおいて受信された受信信号からN/2+1チャンネルからNチャンネルに対応するＩＱ信号ＩＱ２が生成される。そして、１チャンネルからN/2チャンネルに対応するＩＱ信号ＩＱ１が第１の振幅取得回路１１に、N/2+1チャンネルからNチャンネルに対応するＩＱ信号ＩＱ２が第２の振幅取得回路１２にそれぞれ出力される。

また、１チャンネルからNチャンネルまでのＩ(real)信号、すなわち１チャンネルからN/2チャンネルに対応するＩＱ信号ＩＱ１のうちのＩ信号Ｉ１およびN/2+1チャンネルからNチャンネルに対応するＩＱ信号ＩＱ２のうちのＩ信号Ｉ２が第１の加算器１４に出力される。一方、１チャンネルからNチャンネルまでのＱ(imag)信号、すなわち１チャンネルからN/2チャンネルに対応するＩＱ信号ＩＱ１のうちのＱ信号Ｑ１およびN/2+1チャンネルからNチャンネルに対応するＩＱ信号ＩＱ２のうちのＱ信号Ｑ２が第２の加算器１５に出力される。

第１の振幅取得回路１１、第２の振幅取得回路１２および第３の振幅取得回路１３は、それぞれ入力信号の振幅を取得して振幅信号として出力する機能を有する。また、第１の加算器１４、第２の加算器１５、第３の加算器１６、第４の加算器１７は、複数の入力信号を加算して出力する機能を有する。

第３のMTIフィルタ(WF3)２０の特性は、入力信号のうちある周波数f1から周波数f1よりも高い周波数f2までの信号成分を出力するように設定される。第２のMTIフィルタ(WF2)１９の特性は、入力信号のうち周波数f2よりも高い周波数f3までの信号成分を出力するように設定される。第１のMTIフィルタ(WF1a, WF1b)１８A、１８Bの特性は、入力信号のうち周波数f3以上の信号成分を出力するように設定される。従って、入力信号のうちある周波数f1以下の信号成分は、第１のMTIフィルタ(WF1a, WF1b)１８A、１８B、第２のMTIフィルタ(WF2)１９および第３のMTIフィルタ(WF3)２０のいずれにおいても遮断される。

速度パワー推定回路２１は、入力信号に基づいて血流の速度・分散・パワーを推定する機能と、推定して得られた血流の速度・分散・パワーをそれぞれ速度信号V、分散信号T、パワー信号Pとして後段の画像表示系７に出力する機能を有する。

次に超音波診断装置１の動作および作用について説明する。

制御系９から送信信号の印加指示が送信回路３に与えられると、送信回路３は超音波送信ビームの焦点位置の深さおよび送信方向に応じた所定の遅延時間をそれぞれ伴う送信信号をプローブ２内の対応する複数の超音波振動子に繰返し印加する。各超音波振動子を送信回路３から順次印加された送信信号を超音波信号として被検体内に送信する。これにより被検体内の各位置において発生した超音波エコー信号は、再びNチャンネル分の各超音波振動子により順次受信され、電気信号である受信信号として受信回路４に出力される。

このようにして、被検体の断層像を表示させるためのＢモードデータ生成用の受信信号と、被検体の血流情報を表示させるためのカラードプラデータ用の受信信号がそれぞれ所定の順序で複数回に亘って受信回路４に順次出力される。すなわち、超音波送信ビームの焦点位置を変化させることによって、被検体内の各送信方向および深さにおける受信信号が順次取得されて受信回路４に出力される。また、カラードプラデータ用の受信信号は、同一の送信方向および深さの点からアンサンブル数に相当する回数だけ取得される。

受信回路４のディジタルビームフォーマでは、１チャンネルからN/2チャンネルまでの第１のブロックに属する超音波振動子により受信されたカラードプラデータ用の受信信号について整相加算が行われ、ＩＱ信号ＩＱ１が生成される。また、N/2+1チャンネルからNチャンネルまでの第２のブロックに属する超音波振動子により受信されたカラードプラデータ用の受信信号について整相加算が行われ、ＩＱ信号ＩＱ２が生成される。そして、被検体内の各位置に対応する２種類のＩＱ信号ＩＱ１，ＩＱ２がカラードプラ処理系６に出力される。さらに、ディジタルビームフォーマでは、Ｂモードデータ生成用の受信信号に対しては、１チャンネルからNチャンネルまでに対応する全ての受信信号の整相加算を行い、生成されたＩＱ信号をBモード処理系５に出力する。

Bモード処理系５では、Ｂモードデータ生成用のＩＱ信号に対してデータ処理が行われ、Ｂモードデータが生成される。生成されたＢモードデータは、画像表示系７に出力される。

一方、カラードプラ処理系６では、２種類のＩＱ信号ＩＱ１，ＩＱ２からカラードプラデータが生成され、画像表示系７に出力される。具体的には、各送信方向および深さにおける時系列の２種類のＩＱ信号ＩＱ１，ＩＱ２は、一旦バッファ回路１０に保存される。そして、同一の送信方向で同一の深さの１チャンネルからN/2チャンネルまでに対応するアンサンブル数のＩＱ信号ＩＱ１がパケット方向に読み出されて順次第１の振幅取得回路１１に出力される。また、同一の送信方向で同一の深さのN/2+1チャンネルからNチャンネルまでに対応するアンサンブル数のＩＱ信号ＩＱ２がパケット方向に読み出されて順次第２の振幅取得回路１２に出力される。

第１の振幅取得回路１１では、ＩＱ信号ＩＱ１の振幅が取得され、振幅信号Ａ１として第３の加算器１６に出力される。第２の振幅取得回路１２では、ＩＱ信号ＩＱ２の振幅が取得され、振幅信号Ａ２として第３の加算器１６に出力される。第３の加算器１６では、２つの振幅信号Ａ１，Ａ２が加算されることにより、加算信号Ａ１２が生成される。生成された加算信号Ａ１２は、第３のMTIフィルタ(WF3)２０に出力される。

一方、１チャンネルからN/2チャンネルまでに対応するＩＱ信号ＩＱ１に含まれるＩ信号Ｉ１およびN/2+1チャンネルからNチャンネルまでに対応するＩＱ信号ＩＱ２に含まれるＩ信号Ｉ２が第１の加算器１４に出力される。また、１チャンネルからN/2チャンネルまでに対応するＩＱ信号ＩＱ１に含まれるＱ信号Ｑ１およびN/2+1チャンネルからNチャンネルまでに対応するＩＱ信号ＩＱ２に含まれるＱ信号Ｑ２が第２の加算器１５に出力される。

第１の加算器１４では、２つのＩ信号Ｉ１，Ｉ２が加算され、Ｉ信号Ｉ３が生成される。生成されたＩ信号Ｉ３は、第３の振幅取得回路１３および一方の第１のMTIフィルタ(WF1a)１８Aに出力される。第２の加算器１５では、２つのＱ信号Ｑ１，Ｑ２が加算され、Ｑ信号Ｑ３が生成される。生成されたＱ信号Ｑ３は、第３の振幅取得回路１３および他方の第１のMTIフィルタ(WF1b)１８Bに出力される。

第１のMTIフィルタ(WF1a)１８Aに入力されるＩ信号Ｉ３は、１チャンネルからN/2チャンネルまでに対応するＩ信号Ｉ１とN/2+1チャンネルからNチャンネルまでに対応するＩ信号Ｉ２とを加算した信号であるため、１チャンネルからNチャンネル、すなわち全開口を使用して得られる通常のＩ信号と等価である。同様に、第１のMTIフィルタ(WF1b)１８Bに出力されるＱ信号Ｑ３も全開口を使用して得られる通常のＱ信号と等価である。

第３の振幅取得回路１３では、第１の加算器１４および第２の加算器１５から取得したＩ信号Ｉ３とＱ信号Ｑ３で構成されるＩＱ信号ＩＱ３の振幅が取得され、振幅信号Ａ３として第２のMTIフィルタ(WF2)１９に出力される。ＩＱ信号ＩＱ３は、全開口を使用して得られる通常のＩＱ信号ＩＱと等価であるため、第２のMTIフィルタ(WF2)１９に入力される振幅信号Ａ３も、全開口を使用して得られる通常のＩＱ信号ＩＱの振幅信号Ａと等価である。

つまり、受信開口を２分割してそれぞれ整相加算した２組のＩＱ信号ＩＱ１，ＩＱ２をそのまま加算して得られるＩ信号Ｉ３、Ｑ信号Ｑ３およびＩＱ信号ＩＱ３の振幅信号Ａ３並びに２組のＩＱ信号ＩＱ１，ＩＱ２の各振幅信号Ａ１，Ａ２を加算した加算信号Ａ１２の計４種類の信号に対して、それぞれ２つの第１のMTIフィルタ(WF1a, WF1b)１８A、１８B、第２のMTIフィルタ(WF2)１９および第３のMTIフィルタ(WF3)２０が掛けられる。

前述のように第１のMTIフィルタ(WF1a, WF1b)１８A、１８B、第２のMTIフィルタ(WF2)１９および第３のMTIフィルタ(WF3)２０の特性は、それぞれ入力信号のうち周波数f3以上の信号成分、周波数f2から周波数f3までの信号成分、周波数f1から周波数f2までの信号成分を出力するように設定される。ここで、周波数とは、一般的なフーリエ理論による周波数に限らず、多項式直交変換した結果を含む広義の周波数と解釈することもできる。

そこで、例えば、第１のMTIフィルタ(WF1a, WF1b)１８A、１８B、第２のMTIフィルタ(WF2)１９および第３のMTIフィルタ(WF3)２０に入力される入力信号の数、すなわちアンサンブル数が１６の場合には、第１のMTIフィルタ(WF1a, WF1b)１８A、１８Bの多項式直交空間における重みE1、第２のMTIフィルタ(WF2)１９の多項式直交空間における重みE2、第３のMTIフィルタ(WF3)２０の多項式直交空間における重みE3をそれぞれ式(1-1)、式(1-2)、式(1-3)のように設定することができる。
［数１］
E1=[0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1] (1-1)
E2=[0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0] (1-2)
E3=[0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0] (1-3)

尚、式(1-1)、式(1-2)、式(1-3)において、[]内の左端の値は０次(DC: Direct Current)の係数を示しており、右側に進むにつれて次数が１ずつ高くなっている。

そして、このような特性を有するＩ信号Ｉ３用の第１のMTIフィルタ(WF1a)１８A、第２のMTIフィルタ(WF2)１９および第３のMTIフィルタ(WF3)２０の出力信号が第４の加算器１７において互いに加算される。第４の加算器１７の出力信号およびＱ信号Ｑ３用の第１のMTIフィルタ(WF1b)１８Bの出力信号は、速度パワー推定回路２１に与えられる。

速度パワー推定回路２１では、第４の加算器１７の出力信号およびＱ信号Ｑ３用の第１のMTIフィルタ(WF1b)１８Bの出力信号のパワーを加算することによってパワー信号Pを求める。さらに、速度パワー推定回路２１は、自己相関法から速度信号Vおよび分散信号Tを推定する。そして、パワー信号P、速度信号Vおよび分散信号Tがカラードプラデータとして速度パワー推定回路２１から画像表示系７に出力される。

画像表示系７では、Ｂモードデータとカラードプラデータの合成処理や座標変換等の必要な処置が行われ、最終的に生成された画像データがモニタ８に与えられて表示される。これにより、Bモード像とカラードプラ像がモニタ８に重畳表示される。

次に、上述したように第１のMTIフィルタ(WF1a, WF1b)１８A、１８B、第２のMTIフィルタ(WF2)１９および第３のMTIフィルタ(WF3)２０の特性を設定することにより得られる効果について説明する。そのためにまずモーションアーティファクトの発生原因について考える。

特開２００５−３１２７７３号公報には、ＩＱ信号およびＩＱ信号の振幅信号を利用することで、モーションアーティファクトを抑圧するためにクラッタの瞬時速度を補正することと等価な処理を行えることが示されている。すなわち、ＩＱ信号およびＩＱ信号の振幅信号から周波数の低い成分を除去することにより、クラッタの瞬時速度を補正することができる。そこで、クラッタの瞬時位相補正の物理的な意味について考える。

仮にドプラ信号を取得するために超音波を複数回に亘って送受信する時間（以下、パケット時間と呼ぶ）の範囲内では組織が一定の振幅で一定の速度で移動していると仮定する。そうすると、組織からのクラッタ信号の振幅信号は直流信号となり、MTIフィルタで除去することができることになる。一方、血流からの血流信号は、速度と振幅がパケット時間内で変化する。従って、血流信号の振幅信号はMTIフィルタで除去されずに残ることになる。従って、ＩＱ信号およびＩＱ信号の振幅信号から周波数の低い成分を除去する瞬時位相補正処理を行うと、心臓や大きな血管内の血流信号は、除去されてしまうことになる。このため、速度の遅い信号に対してのみ瞬時位相補正処理が行われる。

しかし、現実には瞬時位相補正処理を行ってもモーションアーティファクトが完全に除去できない。このことからパケット時間の範囲内で組織が一定の振幅で一定の速度で移動しているという仮定は成立していないことが分かる。しかし、組織からのエコーを反射体と考えた場合には辻褄があわない。

腹部の組織の動きは最大でも6mm/s程度である。ここで、中心周波数f0、パルス繰返し周波数PRF、音速C、反射体の移動速度vのドプラ規格化周波数（折り返し周波数を0.5とした周波数）fdnormは、式(2)のように表される。
［数２］
fdnorm = 2vf0/(C・PRF) = 2v/(PRF・λ) (2)
但し、式(2)においてλは波長である。式(2)において、反射体である組織の移動速度v=6mm/s, 中心周波数f0=2.5MHz, パルス繰返し周波数PRF=1kHz, 音速C=1540m/sの場合には、ドプラ規格化周波数fdnorm=0.02となる。従って、組織の動きには、波長λの2%の位相変化がある。超音波の繰返し送信回数をN=10とすると、パケット時間では0.2λの位相変化となる。カラードプラデータの収集時における送信超音波パルスの波連長は通常２〜４であるので、0.2λだけ位相が変化したとしても包絡線は殆ど変化しないとみなせる。従って、組織からのエコーを反射体として考えた場合には、パケット時間内で同一位置でのドプラ信号の位相および振幅は一定であるはずである。

図４は、点反射体に１回超音波を送信して得られる高周波(RF: radio frequency)受信信号の例を示す図、図５は、図４に示す点反射体からのRF受信信号のＩＱ信号を示す図、図６は、図４の時間t=0μsの位置における規格化ドプラ周波数が0.02の場合における点反射体からのRFドプラ信号を示す図、図７は、図５に示すＩＱ信号から得られる点反射体からのＩＱドプラ信号を示す図である。

図７によれば、ＩＱドプラ信号の振幅がほとんど変化していないのが分かる。しかし実際には、組織からのエコーは反射体からのエコーではなく散乱体からのエコーである。散乱体からのエコーはスペックルパターンと呼ばれる斑紋状の画像として示される。スペックルパターンは位相干渉によって生じるもので、距離方向の信号で観察すると位相はリニアに変化せず、振幅も大小を繰り返している。スペックルパターンは微小な位置変化によっても変化するので、組織の動きによって位相と振幅が変化する。散乱体からのエコーを同じ位置でのドプラ信号として観察すると、実際の組織の移動量よりも細かな周期で位相と振幅が変化することになる。

図８は、散乱体に１回超音波を送信して得られるRF受信信号の例を示す図、図９は、図８に示す散乱体からのRF受信信号のＩＱ信号を示す図、図１０は、図８の時間t=0μsの位置における規格化ドプラ周波数が0.02の場合における散乱体からのRFドプラ信号を示す図、図１１は、図９に示すＩＱ信号から得られる散乱体からのＩＱドプラ信号を示す図である。

図１１によれば、I信号(real) 、Ｑ信号(imag)および振幅(abs)の値が変化していることが分かる。クラッタ信号の位相が変化するのみであれば瞬時位相補正あるいは振幅信号を取得することでクラッタ信号を抑圧することができるが、クラッタ信号の振幅に変化があると瞬時位相補正あるいは振幅信号の取得ではクラッタ信号を十分に抑圧することが対処できなくなる。何故ならば、クラッタ信号の位相を補正しても、クラッタ信号の振幅が変化すると、MTIフィルタを通過してしまう信号が発生するからである。これが、モーションアーティファクトが発生する真の原因であると考えられる。

これに対し、従来Ｂモード像に現れるスペックルパターンを除去する手法として、空間コンパウンドや周波数コンパウンドと呼ばれるものが知られている。スペックルパターンの出現は前述のように位相干渉が原因であり、超音波がコヒーレントであることに起因する。そこで、プローブ２の受信開口を２分割し、２つの受信信号の振幅信号をそれぞれ取得して加算するというインコヒーレントな処理を行うことでスペックルパターンを低減するのが空間コンパウンドである。また、プローブ２からの単一の受信信号を周波数フィルタで２つの帯域の受信信号に分割し、２つの帯域の受信信号の振幅信号をそれぞれ取得して加算するというインコヒーレントな処理を行うことでスペックルパターンを低減するのが周波数コンパウンドである。

図１２は、散乱体に１回超音波を送信して得られる２種類の互いに独立したRF受信信号RF1, RF2を示す図、図１３は、図１２に示す一方のRF受信信号RF2のＩＱ信号を示す図、図１４は、図１２に示す２種類のRF受信信号RF1, RF2の各ＩＱ信号ＩＱ１，ＩＱ２のそれぞれの振幅信号abs(ＩＱ１), abs(ＩＱ２)並びに各振幅信号abs(ＩＱ１), abs(ＩＱ２)の加算信号abs(ＩＱ１)+abs(ＩＱ２)を示す図、図１５は、図１４に示す図１２に示す２種類のRF受信信号RF1, RF2からコンパウンドを伴って得られたドプラ信号を示す図である。

尚、図１２に示す一方のRF受信信号RF1は、図８に示すRF受信信号RFと同一であるため、RF受信信号RF1のＩＱ信号も図８に示すＩＱ信号と同一である。

図１５によれば、コンパウンドによりクラッタ信号が抑圧され、加算信号abs(ＩＱ１)+abs(ＩＱ２)として得られるドプラ信号の値が概ね一定となっているのが分かる。

しかしながら、従来Bモードデータに対してはこのようなインコヒーレントな加算を伴うコンパウンド処理が行われるものの、カラードプラデータに対しては行われていななかった。何故ならば、カラードプラデータは受信信号の位相差を検出して速度を推定することによって得られるものであるため、インコヒーレントな処理をカラードプラデータに対して行うことができないと従来考えられていたためである。換言すれば、血流信号を得るためにはＩＱ信号を使用することが必要であると従来考えられていたためである。

これに対し、前述のように特開２００５−３１２７７３号公報には、血流信号を得るために振幅信号も利用できることが示唆されている。従って、血流信号を得るために振幅信号が利用できるのであれば、従来不可能であると考えられていたカラードプラデータに対するコンパウンド処理が可能であると考えることができる。

そこで、図３に示すように、プローブ２の受信開口を２分割し、空間コンパウンド処理を行うことによりカラードプラデータにおけるスペックルパターンを低減できるように、それぞれ第１の振幅取得回路１１および第２の振幅取得回路１２並びに共通の第３の加算器１６が設けられている。従って、第３の加算器１６から第３のMTIフィルタ(WF3)２０に入力される加算信号Ａ１２は、空間コンパウンド処理された振幅信号に相当する。

また、特定の周波数のＩＱ信号に対してのみ空間コンパウンド処理が施されるように第１のMTIフィルタ(WF1a, WF1b)１８A、１８B、第２のMTIフィルタ(WF2)１９および第３のMTIフィルタ(WF3)２０の特性が設定される。そして、そのように設定された第１のMTIフィルタ(WF1a, WF1b)１８A、１８B、第２のMTIフィルタ(WF2)１９および第３のMTIフィルタ(WF3)２０の特性の一例が式(1-1)、式(1-2)、式(1-3)で表される特性である。

尚、特定の周波数のＩＱ信号に対してのみ空間コンパウンド処理を行うための第１のMTIフィルタ(WF1a, WF1b)１８A、１８B、第２のMTIフィルタ(WF2)１９および第３のMTIフィルタ(WF3)２０の特性の設定方法の詳細については、特開２００５−３１２７７３号公報に記載されている。

第１のMTIフィルタ(WF1a, WF1b)１８A、１８B、第２のMTIフィルタ(WF2)１９および第３のMTIフィルタ(WF3)２０の特性を式(1-1)、式(1-2)、式(1-3)で表される特性に設定すると、次のような信号のフィルタリングが行われる。すなわち、第１のMTIフィルタ(WF1a, WF1b)１８A、１８Bからは、２組のＩＱ信号ＩＱ１，ＩＱ２を加算して得られる通常のＩＱ信号ＩＱ３のうち周波数f3以上の高い周波数成分がそのまま出力される。第２のMTIフィルタ(WF2)１９からは、ＩＱ信号ＩＱ１，ＩＱ２を加算して得られる通常のＩＱ信号ＩＱ３の振幅信号Ａ３のうち周波数f2から周波数f3までの中程度の周波数成分が出力される。第３のMTIフィルタ(WF3)２０からは、空間コンパウンド処理をした振幅信号に相当する加算信号Ａ１のうち周波数f1から周波数f2までの低い周波数成分が出力される。

換言すれば、カラードプラ処理系６では、入力されるＩＱ信号ＩＱの高い周波数成分に対しては、通常のＩＱ信号ＩＱ３が第１のMTIフィルタ(WF1a, WF1b)１８A、１８Bから出力され、中程度の周波数成分に対しては、ＩＱ信号ＩＱ３の振幅信号Ａ３が第２のMTIフィルタ(WF2)１９から出力される。また、ＩＱ信号ＩＱの低い周波数成分に対しては、空間コンパウンド処理をした加算信号Ａ１が第３のMTIフィルタ(WF3)２０から出力される。さらに、周波数f1以下の最も低いＩＱ信号ＩＱの周波数成分は、第１のMTIフィルタ(WF1a, WF1b)１８A、１８B、第２のMTIフィルタ(WF2)１９および第３のMTIフィルタ(WF3)２０によって遮断される。

このようなフィルタ処理により、血流信号を除去することなくスペックルパターンの振幅変動に起因するモーションアーティファクトを低減することができる。すなわち、速度が速い血流信号は、分布を持って高速で移動する散乱体であるため、コンパウンド処理を行っても振幅に変化が生じる。このためコンパウンド処理の意義が小さい。そこで、速度が速い血流信号には、血流信号が低減されないようにＩＱ信号ＩＱ３が使用される。

逆に速度が遅いＩＱ信号に対しては、空間コンパウンド処理によってスペックルパターンが低減される。このため、空間コンパウンド処理された加算信号Ａ１２からは、モーションアーティファクトの影響が低減される。

また、速度が中程度のＩＱ信号に対しては位相情報を破棄した振幅信号Ａ３を出力することによって、空間コンパウンド処理によるスペックルパターンの低減効果程ではないが、空間コンパウンドによる速度が遅い血流信号の除去を伴うことなくモーションアーティファクトの影響を低減させることができる。

このように、組織の動きの速度が遅いにも拘らず、スペックルパターンの振幅が変動することによって高い周波数側に広がったクラッタ信号の周波数を、ＩＱ信号の振幅変動を抑えることによって、実際の組織の動きの速度に即した遅い周波数に戻すことができる。そしてクラッタ信号をMTIフィルタにより効果的に除去することが可能になる。

また、殆どのクラッタ信号およびクラッタ信号の振幅信号はＤＣまたは低い周波数帯に分布している。従って、モーションアーティファクトが出現する恐れの少ない低い周波数の血流信号を検出することが可能である。つまり、速度の遅い血流をクラッタ信号の影響を少なくしつつ検出することが可能となる。

尚、カラードプラ処理系６の構成を、ＩＱ信号ＩＱ３の振幅信号Ａ３の生成および第２のMTIフィルタ(WF2)１９によるフィルタ処理を行わない構成としても、少なくとも空間コンパウンド処理によるモーションアーティファクトの低減効果を得ることができる。

また、図３には、受信開口の分割による空間コンパウンド処理をカラードプラデータに対して行うカラードプラ処理系６の構成を示したが、前述のように周波数コンパウンド処理や微小角コンパウンド処理等のコンパウンド処理をカラードプラデータに対して行うこともできる。また、送信開口の分割による空間コンパウンド処理をカラードプラデータに対して行うこともできる。加えて、これら複数の種類のコンパウンド処理を組合わせてコンパウンド処理をカラードプラデータに対して行うこともできる。

微小角コンパウンド処理は、超音波ビームの偏向角を分解能以下で微小に変化させることにより２種類のＩＱ信号ＩＱ１，ＩＱ２を収集し、収集した２種類のＩＱ信号ＩＱ１，ＩＱ２の振幅信号Ａ１，Ａ２を加算するコンパウンド処理である。微小角コンパウンド処理は、空間的に異なる干渉条件から２種類のＩＱ信号ＩＱ１，ＩＱ２を収集することから空間コンパウンド処理の一種ということもできる。また、分解能を犠牲にして隣接するラスタデータを２種類のＩＱ信号ＩＱ１，ＩＱ２として流用することによっても空間コンパウンド処理を行うことができる。

また、周波数コンパウンド処理は、受信周波数の違いを異なる干渉条件とするコンパウンド処理である。

図１６は、図１に示すカラードプラ処理系６において周波数コンパウンド処理を行う場合における超音波診断装置１の構成を示す図である。

カラードプラ処理系６において周波数コンパウンド処理を行う場合には、図１６に示すように、受信回路４に２つのバンドパスフィルタ１８A、１８Bが設けられる。各バンドパスフィルタ１８A、１８Bが通過させる信号の中心周波数は互いに異なる周波数に設定される。そして、プローブ２から受信回路４に与えられたRF受信信号が２つのバンドパスフィルタ１８A、１８Bに入力される。さらに、２つのバンドパスフィルタ１８A、１８Bからそれぞれ出力される２つのＩＱ信号ＩＱ１，ＩＱ２がカラードプラ処理系６に与えられる。カラードプラ処理系６では、２つのＩＱ信号ＩＱ１，ＩＱ２の振幅信号Ａ１，Ａ２を加算することによって周波数コンパウンド処理を行うことができる。

つまり以上のような超音波診断装置１は、空間的あるいは周波数的に干渉条件の異なる２組のＩＱ信号を取得し、２組のＩＱ信号の和の信号および２組のＩＱ信号の振幅を加算した信号に対して互いに特性の異なるMTIフィルタを掛けてMTIフィルタからドプラ信号として出力された信号を加算することにより、組織のスペックルパターンの振幅変化に起因するモーションアーティファクトを低減したドプラ信号を生成するものである。さらに、超音波診断装置１は、必要に応じて、２組のＩＱ信号の和の信号の振幅信号に対して、さらに特性の異なるMTIフィルタを掛けて特定の動きの速度に対応するドプラ信号をモーションアーティファクトを低減させて抽出できるようにしたものである。

換言すれば、特定の速度のカラードプラデータに対してコンパウンド処理を行い、必要に応じて振幅信号をもドプラ信号として利用するものである。

このような超音波診断装置１においては、比較的簡易な回路構成で、コンパウンド処理によりスペックルパターンの振幅の変動を低減させることができる。このため、振幅信号の利用では除去が困難なモーションアーティファクトを低減させることができる。そして、低いドプラ周波数のドプラ信号としてコンパウンド処理された信号成分を用いることにより、全体としてモーションアーティファクトを低減しつつ、低い周波数帯域の血流信号を得ることができる。

図１７は本発明に係る超音波診断装置の第２の実施形態を示すブロック構成図である。

図１７に示された、超音波診断装置１Aでは、第１のMTIフィルタ(WF1a, WF1b)１８A、１８B、第２のMTIフィルタ(WF2)１９および第３のMTIフィルタ(WF3)２０の出力側の回路構成が図１に示す超音波診断装置１と相違する。他の構成および作用については図１に示す超音波診断装置１と実質的に異ならないため、カラードプラ処理系６Aの回路構成のみ図示し、同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

すなわち超音波診断装置１Aのカラードプラ処理系６Aでは、第１のMTIフィルタ(WF1a, WF1b)１８A、１８Bの出力側に共通の第１の速度パワー推定回路４０が接続される。また、第２のMTIフィルタ(WF2)１９および第３のMTIフィルタ(WF3)２０の出力側には、それぞれ第１のパワー推定回路４１および第２のパワー推定回路４２が接続される。さらに、第１の速度パワー推定回路４０、第１のパワー推定回路４１および第２のパワー推定回路４２の各出力側は、共通の第２の速度パワー推定回路４３と接続される。そして、第２の速度パワー推定回路４３の出力側が後段の画像表示系７と接続される。

第１の速度パワー推定回路４０は、第１のMTIフィルタ(WF1a, WF1b)１８A、１８Bの出力信号から速度信号V1、分散信号T1、パワー信号P1を推定する。第１のパワー推定回路４１は、第２のMTIフィルタ(WF2)１９の出力信号からパワー信号P2を推定する。第２のパワー推定回路４２は、第３のMTIフィルタ(WF3)２０の出力信号からパワー信号P3を推定する。

そして、第２の速度パワー推定回路４３は、第１の速度パワー推定回路４０において推定された速度信号V1、分散信号T1、パワー信号P1、第１のパワー推定回路４１において推定されたパワー信号P2、第２のパワー推定回路４２において推定されたパワー信号P3からカラードプラ処理系６Aの出力信号とされる最終的な速度信号V、分散信号T、パワー信号Pを推定する。

第２の速度パワー推定回路４３における速度信号V、分散信号T、パワー信号Pの推定は以下の方法で行われる。すなわち第１の速度パワー推定回路４０において推定された速度信号V1、分散信号T1を最終的な速度信号V、分散信号Tとする。また、３つのパワー信号P1, P2, P3の値に大きさ差がなければ、つまりパワー信号P1, P2, P3の差が一定の値以下であれば、第１の速度パワー推定回路４０において推定されたパワー信号P1を最終的なパワー信号Pとする。一方、３つのパワー信号P1, P2, P3の値が高い周波数成分に対応するパワー信号P1, P2, P3ほど大きい場合、つまりP1>P2>P3である場合には、式(3)に示すように３つのパワー信号P1, P2, P3の重み付け加算によって得られたパワー信号Pを出力する。
［数３］
P=aP1+bP2+cP3 (3)
ただし、a,b,cは、それぞれ重み係数でありa<b<cである。

このように、３つのパワー信号P1, P2, P3間の値の関係に基づく任意のパワー信号P1, P2, P3の重み付け加算を伴って速度信号V、分散信号T、パワー信号Pが第２の速度パワー推定回路４３の出力とされる。重み係数a,b,cは、それぞれカラードプラ像からモーションアーティファクトを効果的に低減できるような値に設定される。

画像表示系７ではカラードプラ像を異なる表示形態でモニタ８に表示させることができる。一般的なカラードプラ像の表示形態としては、パワー信号Pのみを表示させる表示形態、速度信号Vのみを表示させる表示形態、速度信号Vおよび分散信号Tの双方を表示させる表示形態がある。カラードプラ像の表示形態がパワー信号Pのみを表示させる表示形態である場合には、パワー信号Pがそのまま表示されるか或いはパワー信号Pの下限にスレッショルドを設定し、スレッショルド処理によってノイズレベルをカットしたパワー信号Pが表示される。また、カラードプラ像の表示形態が速度信号Vのみを表示させる表示形態である場合または速度信号Vおよび分散信号Tの双方を表示させる表示形態である場合には、パワー信号Pの下限および速度信号Vの下限にそれぞれスレッショルドを設定し、パワー信号Pおよび速度信号Vのいずれかが対応する下限値以下である場合には、カラー表示が行われない。

そこで、３つのパワー信号P1, P2, P3の値に応じてカラードプラ像からモーションアーティファクトを効果的に低減できるような重み係数a,b,cを用いてパワー信号P1, P2, P3を重み付け加算することができる。

このように超音波診断装置１Aによれば、図１に示す超音波診断装置１の効果と同様な効果に加え、可変パラメータである重み係数a,b,cの値を調整することによって、複雑な信号処理を行うことが可能となる。

図１８は本発明に係る超音波診断装置の第３の実施形態を示すブロック構成図である。

図１８に示された、超音波診断装置１Bでは、カラードプラ処理系６Bの回路構成が図１に示す超音波診断装置１と相違する。他の構成および作用については図１に示す超音波診断装置１と実質的に異ならないため、カラードプラ処理系６Bの回路構成のみ図示し、同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

超音波診断装置１Bのカラードプラ処理系６Bには、バッファ回路１０、第１の加算器１４、第２の加算器１５に加え、６つの第４のMTIフィルタ(WF4a, WF4b, WF4c, WF4d, WF4e, WF4f)５０A、５０B、５０C、５０D、５０E、５０F、第３の速度パワー推定回路５１、第４の速度パワー推定回路５２、第５の速度パワー推定回路５３および重み付け加算回路５４が備えられる。バッファ回路１０の出力側には、第１の加算器１４、第２の加算器１５および４つの第４のMTIフィルタ(WF4a, WF4b, WF4c, WF4d)５０A、５０B、５０C、５０Dが接続される。

ただし、バッファ回路１０から１つの第４のMTIフィルタ(WF4a)５０Aに１チャンネルからN/2チャンネルまでに対応する開口１からのＩ信号Ｉ１が、別の第４のMTIフィルタ(WF4b)５０Bに１チャンネルからN/2チャンネルまでに対応する開口２からのＱ信号Ｑ１が、さらに別の第４のMTIフィルタ(WF4c)５０CにN/2+1チャンネルからNチャンネルまでに対応する開口１からのＩ信号Ｉ２が、さらに別の第４のMTIフィルタ(WF4d)５０DにN/2+1チャンネルからNチャンネルまでに対応する開口２からのＱ信号Ｑ２が入力される。また、バッファ回路１０から第１の加算器１４に１チャンネルからN/2チャンネルまでに対応する開口１からのＩ信号Ｉ１およびN/2+1チャンネルからNチャンネルまでに対応する開口２からのＩ信号Ｉ２が入力される。さらに、バッファ回路１０から第２の加算器１５に１チャンネルからN/2チャンネルまでに対応するＱ信号Ｑ１およびN/2+1チャンネルからNチャンネルまでに対応するＱ信号Ｑ２が入力される。

第１の加算器１４では、それぞれ開口１および開口２からのＩ信号Ｉ１，Ｉ２が加算されるため、出力信号は、全開口からのＩ信号Ｉ３となる。同様に、第２の加算器１５では、それぞれ開口１および開口２からのＱ信号Ｑ１，Ｑ２が加算されるため、出力信号は、全開口からのＱ信号Ｑ３となる。また、第１の加算器１４および第２の加算器１５の出力側には、それぞれ対応する第４のMTIフィルタ(WF4e, WF4f)５０E、５０Fが接続される。従って、２つの第４のMTIフィルタ(WF4e, WF4f)５０E、５０Fには、それぞれ全開口からのＩ信号Ｉ３およびＱ信号Ｑ３が入力される。

つまり、第４のMTIフィルタ(WF4a, WF4b)５０A、５０Bは開口１に、第４のMTIフィルタ(WF4c, WF4d)５０C、５０Dは開口２に、第４のMTIフィルタ(WF4e, WF4f)５０E、５０Fは全開口にそれぞれ対応している。各第４のMTIフィルタ(WF4a, WF4b, WF4c, WF4d, WF4e, WF4f)５０A、５０B、５０C、５０D、５０E、５０Fは、それぞれ従来用いられるMTIフィルタと同様な特性を有する。すなわち各第４のMTIフィルタ(WF4a, WF4b, WF4c, WF4d, WF4e, WF4f)５０A、５０B、５０C、５０D、５０E、５０Fは、入力信号の所定の値以下の周波数成分をクラッタ信号として除去し、血流信号を抽出する特性を有する。

また開口１に対応する２つの第４のMTIフィルタ(WF4a, WF4b)５０A、５０Bの出力側には、共通の第５の速度パワー推定回路５３が、開口２に対応する対応する２つの第４のMTIフィルタ(WF4c, WF4d)５０C、５０Dの出力側には、共通の第４の速度パワー推定回路５２が、全開口に対応する２つの第４のMTIフィルタ(WF4e, WF4f)５０E、５０Fの出力側には、共通の第３の速度パワー推定回路５１がそれぞれ接続される。

第３の速度パワー推定回路５１、第４の速度パワー推定回路５２、第５の速度パワー推定回路５３は、それぞれ入力される血流信号から速度信号V1, V2, V3、分散信号T1, T2, T3、パワー信号P1, P2, P3を推定し、重み付け加算回路５４に出力する。

すなわち、超音波診断装置１Bのカラードプラ処理系６Bでは、開口１、開口２、全開口からのＩＱ信号ＩＱ１，ＩＱ２，ＩＱ３に対してそれぞれ第４のMTIフィルタ(WF4a, WF4b, WF4c, WF4d, WF4e, WF4f)５０A、５０B、５０C、５０D、５０E、５０Fを掛けて得られる血流信号から速度信号V1, V2, V3、分散信号T1, T2, T3、パワー信号P1, P2, P3が推定される。

重み付け加算回路５４では、式(4-1)、式(4-2)、式(4-3)に示すように開口１、開口２、全開口にそれぞれ対応する速度信号V1, V2, V3、分散信号T1, T2, T3、パワー信号P1, P2, P3の重み付け加算が行われ、最終的にカラードプラ像として表示させる速度信号V、分散信号T、パワー信号Pが求められる。
［数４］
P=a1P1+b1P2+c1P3 (4-1)
V=a2V1+b2V2+c2V3 (4-2)
T=a3T1+b3T2+c3T3 (4-3)

重み付け加算に用いる重み係数a1, b1, c1, a2, b2, c2, a3, b3, c3は、図１７に示す第２の実施形態の超音波診断装置１Aで用いられる重み係数a,b,cと同様に求めることができる。すなわち、重み係数a1, b1, c1, a2, b2, c2, a3, b3, c3は、速度信号V1, V2, V3、分散信号T1, T2, T3、パワー信号P1, P2, P3の値に応じてカラードプラ像からモーションアーティファクトを効果的に低減できるような値に設定される。

図１に示す第１の実施形態の超音波診断装置１および図１７に示す第２の実施形態の超音波診断装置１Aでは、MTIフィルタの入力前の一部のＩＱ信号の振幅を加算することによってコンパウンド処理を行ったが、図１８に示す超音波診断装置１Bのように、開口１、開口２、全開口からのＩＱ信号ＩＱ１，ＩＱ２，ＩＱ３に対してそれぞれ従来のMTIフィルタを単に掛けて速度信号V1, V2, V3、分散信号T1, T2, T3、パワー信号P1, P2, P3の推定を行い、推定した各速度信号V1, V2, V3、分散信号T1, T2, T3、パワー信号P1, P2, P3の平均値や重み付け加算値をモニタ８に表示させる速度信号V、分散信号T、パワー信号Pとして用いることができる。つまり、速度信号V1, V2, V3、分散信号T1, T2, T3、パワー信号P1, P2, P3の加算は、インコヒーレントな計算であるからスペックルパターンの低減効果を得ることができる。

このような超音波診断装置１Bでは、可変パラメータである重み付け係数を、パワー信号P1, P2, P3のみならず、速度信号V1, V2, V3や分散信号T1, T2, T3に対しても設定することが可能であるため、より細かな制御を行うことが可能である。例えば、P1>P2>P3の場合に、全開口に対応するパワー信号P3、速度信号V3、分散信号T3の重みを大きくするといった制御を行うことができる。

図１８に示す超音波診断装置１Bの変形例としては、開口１、開口２、全開口の全てについて速度信号V1, V2, V3および分散信号T1, T2, T3を計算せずに、パワー信号P1, P2, P3および自己相関関数を計算し、パワー信号P1, P2, P3の値に応じて決定した重み係数を用いて重み付け加算した自己相関関数から最終的な速度信号V、分散信号Tを計算する構成が挙げられる。この場合、パワー信号Pもパワー信号P1, P2, P3の重み付け加算により求められる。

本発明に係る超音波診断装置の第１の実施形態を示すブロック構成図。図１に示すカラードプラ処理系の詳細を示すブロック構成図。図１に示すプローブの受信開口を１チャンネルからN/2チャンネルまでの第１のブロックと、N/2+1チャンネルからNチャンネルまでの第２のブロックに分割した場合のＩＱ信号の対応関係を示す図。点反射体に１回超音波を送信して得られる高周波(RF: radio frequency)受信信号の例を示す図。図４に示す点反射体からのRF受信信号のＩＱ信号を示す図。図４の時間t=0μsの位置における規格化ドプラ周波数が0.02の場合における点反射体からのRFドプラ信号を示す図。図５に示すＩＱ信号から得られる点反射体からのＩＱドプラ信号を示す図。散乱体に１回超音波を送信して得られるRF受信信号の例を示す図。図８に示す散乱体からのRF受信信号のＩＱ信号を示す図。図８の時間t=0μsの位置における規格化ドプラ周波数が0.02の場合における散乱体からのRFドプラ信号を示す図。図９に示すＩＱ信号から得られる散乱体からのＩＱドプラ信号を示す図。散乱体に１回超音波を送信して得られる２種類の互いに独立したRF受信信号RF1, RF2を示す図。図１２に示す一方のRF受信信号RF2のＩＱ信号を示す図。図１２に示す２種類のRF受信信号RF1, RF2の各ＩＱ信号ＩＱ１，ＩＱ２のそれぞれの振幅信号abs(ＩＱ１), abs(ＩＱ２)並びに各振幅信号abs(ＩＱ１), abs(ＩＱ２)の加算信号abs(ＩＱ１)+abs(ＩＱ２)を示す図。図１４に示す図１２に示す２種類のRF受信信号RF1, RF2からコンパウンドを伴って得られたドプラ信号を示す図。図１に示すカラードプラ処理系において周波数コンパウンド処理を行う場合における超音波診断装置の構成を示す図。本発明に係る超音波診断装置の第２の実施形態を示すブロック構成図。本発明に係る超音波診断装置の第３の実施形態を示すブロック構成図。

符号の説明

１超音波診断装置
２プローブ
３送信回路
４受信回路
５ Bモード処理系
６カラードプラ処理系
７画像表示系
８モニタ
９制御系
１０バッファ回路
１１第１の振幅取得回路
１２第２の振幅取得回路
１３第３の振幅取得回路
１４第１の加算器
１５第２の加算器
１６第３の加算器
１７第４の加算器
１８A、１８B 第１のMTIフィルタ(WF1a, WF1b)
１９第２のMTIフィルタ(WF2)
２０第３のMTIフィルタ(WF3)
２１速度パワー推定回路
３０A、３０B バンドパスフィルタ
４０第１の速度パワー推定回路
４１第１のパワー推定回路
４２第２のパワー推定回路
４３第２の速度パワー推定回路
５０A、５０B、５０C、５０D、５０E、５０F 第４のMTIフィルタ(WF4a, WF4b, WF4c, WF4d, WF4e, WF4f)
５１第３の速度パワー推定回路
５２第４の速度パワー推定回路
５３第５の速度パワー推定回路
５４重み付け加算回路

Claims

互いに異なる干渉条件で複数の超音波受信IQ信号を取得するIQ信号取得手段と、
前記複数の超音波受信IQ信号を加算した加算信号および前記複数の超音波受信IQ信号の振幅を加算した振幅加算信号を生成する信号生成手段と、
前記加算信号から動きのある第１のドプラ信号を抽出する第１のドプラ信号抽出手段と、
前記振幅加算信号から前記第１のドプラ信号とは異なる特性を有する第２のドプラ信号を抽出する第２のドプラ信号抽出手段とを備え、
前記第１のドプラ信号抽出手段および第２のドプラ信号抽出手段は、それぞれ組織の動きに起因するアーティファクトが低減されるように前記第１のドプラ信号および前記第２のドプラ信号を抽出するように構成されることを特徴とする超音波診断装置。
前記第２のドプラ信号抽出手段は、前記振幅加算信号を入力信号として静止していないが動き速度が所定の速度よりも小さい信号を通過させる特性を有するフィルタを用いて前記第２のドプラ信号を抽出するように構成される一方、前記第１のドプラ信号抽出手段は、前記加算信号を入力信号として動き速度が前記所定の速度よりも大きい信号を通過させる特性を有するフィルタを用いて前記第１のドプラ信号を抽出するように構成されることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
前記第１のドプラ信号抽出手段および第２のドプラ信号抽出手段は、それぞれ前記第１のドプラ信号のパワー信号および前記第２のドプラ信号のパワー信号の値を比較した結果に応じて決定した重みを用いて前記第１のドプラ信号のパワー信号および前記第２のドプラ信号のパワー信号を重み付け加算するように構成されることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
互いに異なる干渉条件で複数の超音波受信IQ信号を取得するIQ信号取得手段と、
前記複数の超音波受信IQ信号からそれぞれ対応する複数のドプラ信号を検出するドプラ信号検出手段と、
前記複数のドプラ信号からそれぞれ対応する複数の自己相関関数、複数の血流の速度および複数の血流の分散の少なくとも１つ並びにそれぞれ対応する複数の血流のパワー信号を計算し、計算結果の加算または重み付け加算を伴って単一の血流の速度、単一の血流の分散および単一の血流のパワー信号の少なくとも１つを推定する推定手段と、
を備えることを特徴とする超音波診断装置。
互いに異なる干渉条件で複数の超音波受信IQ信号を取得するIQ信号取得手段と、
前記複数の超音波受信IQ信号から複数のドプラ信号を検出するドプラ信号検出手段と、
前記複数のドプラ信号から出力用の血流信号を推定する推定手段と、
を備えることを特徴とする超音波診断装置。
前記IQ信号取得手段は、互いに異なる複数の送信開口、互いに異なる複数の受信開口、走査位置の変更手段、互いに異なる複数の周波数特性を有する受信フィルタの少なくとも１つを用いて前記複数の超音波受信IQ信号を取得するように構成されることを特徴とする請求項１、４および５のいずれか１項に記載の超音波診断装置。