JP6488771B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波診断装置に関する。

超音波診断は、超音波探触子を体表から当てるだけの簡単な操作で心臓の拍動や胎児の動きの様子がリアルタイム表示で得られ、かつ安全性が高いため繰り返して検査を行うことができる。

超音波画像診断装置は、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（エコー）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。この反射超音波の受信信号にノイズが乗るおそれがあるため、ノイズを除去する機能を有する超音波画像診断装置が知られている。

例えば、ノイズを除去する機能を有する超音波画像診断装置として、断層画像データの各画素の輝度変化量から血流動態画像の各画素を評価し、当該評価に基づいて血流導体画像のノイズ成分に該当する画素を除去する超音波診断装置が知られている（特許文献１参照）。

また、ノイズを除去する機能を有する超音波画像診断装置として、振動子に接続され当該振動子からエコー信号を受信する第１の受信回路と、振動子に接続されエコー信号を受信していない状態で混入するノイズ信号を出力する第２の受信回路と、を備え、第１の受信回路の出力から第２の受信回路の出力を減算し、減算した信号に増幅、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換、信号処理を順に施す超音波診断装置が知られている（特許文献２参照）。

また、ノイズを除去する機能を有する超音波画像診断装置として、第１ボリュームデータに含まれるボクセル各々に対して、ボクセルの３次元的な方向性に応じたフィルタリング特性で３次元フィルタリングを適用し、第２ボリュームデータを発生し、第２ボリュームデータに基づいて２次元の超音波画像のデータを発生する超音波診断装置が知られている（特許文献３）。

特開２０１２−６５９３６号公報 特開２０１０−２４０１３１号公報 特開２０１０−２２７５５４号公報

しかし、特許文献１、３の超音波診断装置では、各画素に対する処理や、ボリュームデータへのフィルタリング処理を行うため、演算量が膨大になっていた。また、特許文献２の超音波診断装置では、第２の受信回路に接続される振動子が、他の振動子から出力された送信超音波に対応する反射超音波を受信するため、第２の受信回路のノイズ信号にエコー信号が混入し、第１の受信回路のエコー信号からノイズ信号のみを除去できないおそれがあった。

本発明の課題は、反射超音波の受信信号に混入するノイズ成分を容易且つ効果的に除去することである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明の超音波診断装置は、
送信信号に応じて送信超音波を発生し、反射超音波を受信して受信信号を出力する複数の振動子と、
前記反射超音波によらずに、外部からのノイズが混入したノイズ信号を出力するダミー負荷と、を備える超音波探触子と、
複数の前記振動子に対応する複数の前記受信信号を整相加算する整相加算部と、
前記整相加算する受信信号の個数を、前記ダミー負荷から出力された１つのノイズ信号に乗算し、前記整相加算された受信信号から当該乗算されたノイズ信号を減算して、前記受信信号に含まれるノイズ成分を抑制する演算部と、
前記演算部によってノイズ成分が抑制された前記受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像生成部と、を備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記ダミー負荷と前記振動子とは、前記振動子の送受信帯域の中心周波数におけるインピーダンスが同等である。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の超音波診断装置において、
前記ダミー負荷と前記振動子とは、前記受信信号のうち超音波画像データの生成に用いる帯域の中心周波数におけるインピーダンスが同等である。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の超音波診断装置において、
前記振動子から出力されたアナログの前記受信信号をデジタルの受信信号に変換する第１の変換部と、
前記ダミー負荷から出力されたアナログの前記ノイズ信号をデジタルのノイズ信号に変換する第２の変換部と、を備え、
前記演算部は、前記デジタルの受信信号から前記デジタルのノイズ信号を減算する。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の超音波診断装置において、
前記ノイズ信号のデータを記憶する記憶部を備え、
前記演算部は、新たな受信信号が入力された場合に、前記ノイズ信号を前記記憶部から読み出し、当該新たな受信信号から当該読み出されたノイズ信号を減算する。

本発明によれば、反射超音波の受信信号に混入するノイズ成分を容易且つ効果的に除去できる。

第１の実施の形態の超音波画像診断装置の外観構成を示す図である。 超音波画像診断装置の概略構成を示すブロック図である。 （ａ）は、ダミー負荷の第１の回路構成を示す図である。（ｂ）は、ダミー負荷の第２の回路構成を示す図である。 第１の実施の形態の送受信部の構成を示すブロック図である。 第２の実施の形態の送受信部の構成を示すブロック図である。 第３の実施の形態の送受信部の構成を示すブロック図である。 第４の実施の形態の送受信部の構成を示すブロック図である。

以下、本発明に係る第１〜第４の実施の形態を、図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有するものについては、同一の符号を付し、その説明を省略する。

（第１の実施の形態）
図１〜図４を参照して、本発明の第１の実施の形態を説明する。先ず、図１〜図４を参照して、本実施の形態の装置構成を説明する。図１は、本実施の形態の超音波画像診断装置Ｓの外観構成を示す図である。図２は、超音波画像診断装置Ｓの概略構成を示すブロック図である。

本実施の形態の超音波診断装置としての超音波画像診断装置Ｓは、図１及び図２に示すように、超音波画像診断装置本体１と、超音波探触子２と、を備えている。超音波探触子２は、図示しない生体等の被検体に対して超音波（送信超音波）を送信するとともに、この被検体で反射した超音波の反射波（反射超音波：エコー）を受信する。超音波画像診断装置本体１は、超音波探触子２と接続され、超音波探触子２に電気信号の駆動信号を送信することによって超音波探触子２に被検体に対して送信超音波を送信させるとともに、超音波探触子２にて受信した被検体内からの反射超音波に応じて超音波探触子２で生成された電気信号である受信信号に基づいて被検体内の内部状態を超音波画像として画像化する。

超音波探触子２は、超音波探触子本体部２１と、ケーブル２２と、コネクタ部２３と、を備える。超音波探触子本体部２１は、例えば、バッキング層、圧電層、音響整合層及び音響レンズ等を備えてこれらが積層されることにより構成されている。また、圧電層には、圧電素子を有する複数の振動子２ａが備えられており、この振動子２ａは、例えば、方位方向に一次元アレイ状に複数配列されている。超音波画像診断装置本体１に接続される超音波探触子２のチャンネル数をｎ（ｎ：正の整数）個とする。ｎは、例えば、１９２である。

ケーブル２２は、各振動子２ａと、送受信部１２Ａと、を有線接続するためのケーブルである。コネクタ部２３は、ケーブル２２を超音波画像診断装置本体１に接続させるためのコネクタ部であり、コネクタ（図示略）及び基板（図示略）からなる。この基板上には、反射超音波によらずにノイズ信号を出力する少なくとも一つのダミー負荷２ｂが設けられている。本実施の形態では、ｍ個（ｍ：ｎ未満の正の整数）の振動子２ａと、（ｎ−ｍ）個（ｎ−ｍ：１以上の整数）のダミー負荷２ｂと、を備えた超音波探触子２を用いている。

なお、本実施の形態では、超音波探触子２において、超音波探触子本体部２１がケーブル２２を介してコネクタ部２３と有線通信を行う構成とするが、これに限定されるものではない。例えば、超音波探触子２において、超音波探触子本体部２１が、電磁波、赤外線等を介してコネクタ部２３と無線通信する構成としてもよい。
また、本実施の形態では、超音波探触子２において、コネクタ部２３がダミー負荷２ｂを備える構成とするが、これに限定されるものではない。例えば、超音波探触子２において、超音波探触子本体部２１が振動子２ａ及びダミー負荷２ｂを備える構成としてもよい。

図３（ａ）は、ダミー負荷２ｂの第１の回路構成を示す図である。図３（ｂ）は、ダミー負荷２ｂの第２の回路構成を示す図である。

ダミー負荷２ｂは、振動子２ａの送受信帯域の中心周波数、または、受信信号のうち超音波画像データの生成に用いる帯域の中心周波数において、振動子２ａと同等のインピーダンスを有する負荷回路であり、反射超音波によらずに、外部からのノイズが混入したノイズ信号を出力する。

図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、ダミー負荷２ｂは、抵抗とコンデンサとの並列回路や、抵抗とコンデンサとの直列回路のように、簡単且つ安価な回路構成で実現される。しかし、ダミー負荷２ｂは、上記の構成に限定されるものではない。振動子２ａは、実際には、帯域毎にインピーダンスが異なる特性を有する。このため、ダミー負荷２ｂは、帯域毎のインピーダンスが振動子２ａと同じになる回路構成としてもよい。但し、この構成では、ダミー負荷２ｂの回路構成も複雑となる。そこで、ダミー負荷２ｂは、少なくとも、振動子２ａの送受信帯域の中心周波数、または、受信信号のうち超音波画像データの生成に用いる帯域の中心周波数で、インピーダンスが振動子２ａと同等になる回路構成とするのが好ましい。振動子とダミー負荷のインピーダンスを同等とすることにより、受信信号に混入するノイズと同等のノイズがダミー負荷から出力されることとなるため、受信信号に含まれるノイズ成分を効果的に抑制することができる。かかる観点から、振動子２ａとダミー負荷２ｂのインピーダンスの差は±１０％以下とすることが好ましく、±２％以下とすることがより好ましい。

また、本実施の形態では、超音波探触子２について、セクタ走査方式あるいはコンベックス走査方式の電子スキャンプローブを採用するものとするが、リニア走査方式の電子スキャンプローブを採用してもよく、電子走査方式ではなく機械操作方式のスキャンプローブを採用してもよい。なお、振動子２ａは、二次元アレイ状に配列されたものであってもよい。

超音波画像診断装置本体１は、例えば、図２に示すように、操作入力部１１と、送受信部１２Ａと、画像生成部１４と、画像処理部１５と、ＤＳＣ（Digital Scan Converter）１６と、表示部１７と、制御部１８と、を備える。

操作入力部１１は、例えば、診断開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータの入力等を行うための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を備えており、操作信号を制御部１８に出力する。

送受信部１２Ａは、制御部１８の制御に従って、超音波探触子２に電気信号である駆動信号を供給して超音波探触子２に送信超音波を発生させ、反射超音波を受信した超音波探触子２から電気信号の受信信号を受信する回路である。

図４は、送受信部１２Ａの構成を示すブロック図である。
図４に示すように、送受信部１２Ａは、例えば、送受信ビームフォーマー１２１、パルサー１２２と、送受信スイッチ１２３と、アンプ１２４と、第１、第２の変換部としてのＡＤコンバーター１２５，１２６と、演算部１２７と、を備える。また、送受信部１２Ａのチャンネルのそれぞれは、振動子２ａ又はダミー負荷２ｂにそれぞれ任意に接続できるように構成されている。

送受信ビームフォーマー１２１は、制御部１８の制御に従って、超音波探触子２への駆動信号の送信タイミング、パルス波形を含む送信制御信号を生成して出力し、また、超音波探触子２からの受信信号に対して、振動子２ａ毎に対応した個別経路毎に遅延時間を与えて位相を調整して加算（整相加算）する回路である。パルサー１２２は、送受信ビームフォーマー１２１から出力された送信制御信号に基づいて所定の周期で駆動信号としてのパルス信号を発生させるための回路である。
送受信スイッチ１２３は、制御部１８の制御に従って、超音波の送信の際には振動子２ａに接続されたｍ個のチャンネルとパルサー１２２を接続し、超音波の受信の際には振動子２ａに接続されたｍ個の信号受信チャンネルとダミー負荷２ｂに接続されたｎ−ｍ個のノイズ受信チャンネルとアンプ１２４を接続して、ｎ個のチャンネルの送受信を切り替えるスイッチである。

送受信ビームフォーマー１２１、パルサー１２２、送受信スイッチ１２３は、制御部１８の制御に従って、駆動信号を供給する複数の振動子２ａを、超音波の送受信毎に所定数ずらしながら順次切り替え、出力の選択された複数の振動子２ａに対して駆動信号を供給することによりスキャンを行う。そして、送受信スイッチ１２３は、チャンネルの選択及び送受信切替により、被検体で反射された反射超音波を受信した振動子２ａからの電気アナログ信号としての受信信号と、ダミー負荷２ｂからの電気アナログ信号としてのノイズ信号と、をアンプ１２４に出力する。この受信信号には、ノイズ信号が混入されているものとする。

受信信号に混入するノイズ信号には、超音波画像診断装置本体１内の送受信タイミングに同期した同期ノイズと、超音波画像診断装置Ｓの外部から又は内部の部品からの、送受信タイミングに同期しないランダムノイズと、の少なくとも一方のノイズ信号が含まれる。

アンプ１２４は、送受信スイッチ１２３から出力された受信信号及びノイズ信号を所定の増幅率で増幅する回路である。ＡＤコンバーター１２５は、アンプ１２４で増幅されたアナログの受信信号をデジタルの受信信号に変換する回路である。ＡＤコンバーター１２６は、アンプ１２４で増幅されたアナログのノイズ信号をデジタルのノイズ信号に変換する回路である。

演算部１２７は、ＡＤコンバーター１２５で変換されたデジタルの受信信号から、ＡＤコンバーター１２６で変換されたデジタルのノイズ信号を減算する回路である。演算部１２７は、減算前のデジタルの受信信号から、当該受信信号に対応する振動子２ａのチャンネルが一番近いダミー負荷２ｂのノイズ信号を減算することが好ましい。というのは、位置的に近いチャンネルほど、ノイズ信号もより似たものになるためである。なお、演算部１２７が送受信ビームフォーマー１２１に含まれる構成としてもよい。

送受信ビームフォーマー１２１は、演算部１２７でノイズ信号が減算されたデジタル受信信号を整相加算して音線データを生成して出力する。

図２に戻り、画像生成部１４は、送受信部１２Ａの送受信ビームフォーマー１２１からの音線データに対して、フィルタリング処理、包絡線検波処理や対数増幅等を実施し、ゲインの調整等を行って輝度変換することにより、Ｂ（Brightness：輝度）モード画像データを生成する。すなわち、Ｂモード画像データは、受信信号の強さを輝度によって表したものである。画像生成部１４にて生成されたＢモード画像データは、画像処理部１５に出力される。

画像処理部１５は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの半導体メモリーによって構成された画像メモリー部１５ａを備えている。画像処理部１５は、画像生成部１４から出力されたＢモード画像データをフレーム単位で画像メモリー部１５ａに記憶する。フレーム単位での画像データを超音波画像データ、あるいはフレーム画像データということがある。画像処理部１５は、画像メモリー部１５ａに記憶した超音波画像データを適宜読み出してＤＳＣ１６に出力する。

ＤＳＣ１６は、画像処理部１５から受信した超音波画像データをテレビジョン信号の走査方式による画像信号に変換し、表示部１７に出力する。

表示部１７は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）ディスプレイ、有機ＥＬ（Electronic Luminescence）ディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ
及びプラズマディスプレイ等の表示装置が適用可能である。表示部１７は、ＤＳＣ１６から出力された画像信号に従って表示画面上に超音波画像の表示を行う。

制御部１８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備えて構成され、ＲＯＭに記憶されているシステムプログラム等の各種処理プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開したプログラムに従って超音波画像診断装置Ｓの各部の動作を集中制御する。
ＲＯＭは、半導体等の不揮発メモリー等により構成され、超音波画像診断装置Ｓに対応するシステムプログラム及び該システムプログラム上で実行可能な各種処理プログラムや、各種データ等を記憶する。これらのプログラムは、コンピューターが読み取り可能なプログラムコードの形態で格納され、ＣＰＵは、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。
ＲＡＭは、ＣＰＵにより実行される各種プログラム及びこれらプログラムに係るデータを一時的に記憶するワークエリアを形成する。

ここで、送受信部１２Ａの動作を説明する。送受信部１２Ａの動作は、超音波の送信工程と、受信工程と、からなる。超音波の送信工程において、送受信ビームフォーマー１２１により、超音波探触子２への駆動信号の送信制御信号が生成され、パルサー１２２により、送信制御信号に応じた駆動信号が生成され、送受信スイッチ１２３のチャンネルの選択及び送受信切替により、複数の振動子２ａのそれぞれに順に当該駆動信号が入力され、これらの振動子２ａから送信超音波が被検体に送信される。

超音波の受信工程において、送受信スイッチ１２３により、受信信号の受信用のチャンネルの受信期間と、当該受信信号に対応するノイズ信号の受信用のチャンネルの受信期間と、を同じにするようにチャンネルの選択及び送受信切替がなされ、反射超音波が複数の振動子２ａで受信されて受信信号が生成され、整相加算する複数の振動子２ａの受信信号と、各受信信号に対応するダミー負荷２ｂからのノイズ信号とが、アンプ１２４に入力される。アナログの受信信号及びノイズ信号は、アンプ１２４により増幅され、ＡＤコンバーター１２５，１２６によりデジタルの受信信号及びノイズ信号に変換される。そして、演算部１２７により、変換後のデジタルの受信信号からデジタルのノイズ信号が減算され、デジタルの受信信号として出力される。減算後のデジタルの受信信号は、送受信ビームフォーマー１２１により、整相加算され、ノイズ信号が除去された音線データとして画像生成部１４に送信される。

振動子２ａのチャンネルとダミー負荷２ｂのチャンネルとがより近い位置にあると、当該振動子２ａの受信信号に混入するノイズ信号と、当該ダミー負荷２ｂのノイズ信号とが、より似た波形及び振幅の信号となる。このため、理想的には、ｍ＝（ｎ−ｍ）とし、振動子２ａのチャンネルとダミー負荷２ｂのチャンネルとを１個ずつ交互に配置する構成とし、ある振動子２ａの受信信号を受信する場合に、これとともに、当該振動子２ａのチャンネルに隣接するチャンネルのダミー負荷２ｂからノイズ信号を受信して、当該受信信号から当該ノイズ信号を減算することが好ましい。

また、ｍ＞（ｎ−ｍ）の場合に、所定の複数の振動子２ａのチャンネルと１つのダミー負荷２ｂのチャンネルとを交互に配置する構成とし、ある振動子２ａの受信信号を受信する場合に、これとともに、当該振動子２ａのチャンネルに最も近い位置のチャンネルのダミー負荷２ｂからノイズ信号を受信して、当該受信信号から当該ノイズ信号を減算することが好ましい。また、演算部１２７では振動子２ａとダミー負荷２ｂのノイズレベルを補正するため、演算部１２７に微調整のための乗算回路を含めても良い。

以上、本実施の形態によれば、超音波探触子２は、送信信号に応じて送信超音波を発生し、反射超音波を受信して受信信号を出力する複数の振動子２ａと、反射超音波によらずに、外部からのノイズが混入したノイズ信号を出力するダミー負荷２ｂと、を備える。このため、反射超音波に基づく受信信号からノイズ信号を減算することにより、反射超音波の受信信号に混入するノイズ成分を容易且つ効果的に除去できる。

また、ダミー負荷２ｂと振動子２ａとは、振動子２ａの送受信帯域の中心周波数におけるインピーダンスが同等である。このため、受信信号に混入するノイズ信号と同等のノイズ信号をダミー負荷２ｂから取得でき、反射超音波の受信信号に混入するノイズ成分をより効果的に除去できる。

また、超音波画像診断装置Ｓは、振動子２ａから出力された受信信号から、ダミー負荷２ｂから出力されたノイズ信号を減算して、当該受信信号に含まれるノイズ成分を抑制する演算部１２７と、演算部１２７によってノイズ成分が抑制された前記受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像生成部１４と、を備える。このため、反射超音波に基づく受信信号からノイズ信号を減算でき、反射超音波の受信信号に混入するノイズ成分を容易且つ効果的に除去でき、ノイズ成分を除去した超音波画像データを生成できる。

また、ダミー負荷２ｂと振動子２ａとは、受信信号のうち超音波画像データの生成に用いる帯域の中心周波数におけるインピーダンスが同等である。このため、生成する超音波画像データに対応するノイズ信号をダミー負荷２ｂから取得でき、反射超音波の受信信号に混入するノイズ成分をより効果的に除去できる。

また、上記従来の技術としての特許文献２に記載の超音波診断装置では、アナログの受信信号としてのエコー信号からアナログのノイズ信号を減算している。が、ノイズ信号は振動子からの出力により構成されているため、特許文献２に記載の構成ではノイズ信号にエコー信号も含まれており、減算を行うとエコー信号も減衰する可能性がある。特許文献２には、ノイズ信号を抽出する振動子には送信を行わないとあるが、送信を行わなくても、エコー信号は入力される。また、振動子と受信回路間にスイッチを設けて受信を行わない構成にしても、エコー信号が入力される回路とインピーダンスが大きく変わってしまうため、適切にノイズを除去できない可能性がある。また、アナログでの減算は差動回路で構成するため、回路規模もより大きく、且つ複雑になってしまう。

これに対し、超音波画像診断装置Ｓは、振動子２ａから出力されたアナログの受信信号をデジタルの受信信号に変換するＡＤコンバーター１２５と、ダミー負荷２ｂから出力されたアナログのノイズ信号をデジタルのノイズ信号に変換するＡＤコンバーター１２６と、を備え、演算部１２７は、デジタルの受信信号からデジタルのノイズ信号を減算する。このため、反射超音波の受信信号に混入するノイズ成分をより効果的に除去できるとともに、回路規模が大きくなり且つ複雑になることを防ぐことができる。

（第２の実施の形態）
図５を参照して、本発明に係る第２の実施の形態を説明する。図５は、送受信部１２Ｂの構成を示す図である。

上記第１の実施の形態では、送受信部１２Ａにおいて、整相加算する複数の振動子２ａからの各受信信号の受信毎（超音波の送受信毎）に、ダミー負荷２ｂからノイズ信号を取得する構成であった。これに対して、本実施の形態では、受信信号を一度に整相加算する複数の振動子２ａからの受信信号の受信を１サイクルとして、複数サイクル毎に、ダミー負荷２ｂからノイズ信号を取得する構成である。

本実施の形態の装置構成として、上記第１の実施の形態と同様に超音波画像診断装置Ｓを用いるが、送受信部１２Ａを送受信部１２Ｂに代えたものを用いるものとする。図５に示すように、送受信部１２Ｂは、送受信ビームフォーマー１２１と、パルサー１２２と、送受信スイッチ１２３と、アンプ１２４と、ＡＤコンバーター１２５，１２６と、演算部１２７Ｂと、記憶部としてのメモリー１２８と、を備える。

演算部１２７Ｂは、ＡＤコンバーター１２５から入力された振動子２ａに対応するデジタルの受信信号から、ＡＤコンバーター１２６から入力されたダミー負荷２ｂに対応するデジタルのノイズ信号を減算する回路であり、メモリー１２８にノイズデータを書き込み及び読み出す機能を有する。メモリー１２８は、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等で構成され、ノイズ信号の波形データを一時的に記憶するメモリーである。

送受信部１２Ｂの動作における超音波の送信工程は、第１の実施の形態の送受信部１２Ａの動作における超音波の送信工程と同様である。送受信部１２Ｂの動作における超音波の受信工程として、第１の実施の形態の送受信部１２Ａの動作における超音波の受信工程と異なる部分を説明する。ここで、例えば、３サイクルごとに、ダミー負荷２ｂからノイズ信号を取得する構成とする。整相加算する複数の振動子２ａからの受信信号の受信の第１サイクル目に、送受信スイッチ１２３等により、各振動子２ａから受信信号が取得され、ダミー負荷２ｂからノイズ信号が取得され、演算部１２７Ｂにより各受信信号からノイズ信号が減算されるとともに、演算部１２７Ｂにより、受信信号の振動子２ａの識別情報と、これに対応するノイズ信号のデータと、が対応付けられてメモリー１２８に記憶される。

同じく第２サイクル目、第３サイクル目には、送受信スイッチ１２３等により、各振動子２ａから受信信号が取得され、当該受信信号の受信とともに、演算部１２７Ｂによりメモリー１２８から整相加算する複数の振動子２ａの識別情報に対応するノイズ信号のデータが読み出され、当該各振動子２ａに対応する受信信号から、読み出された各振動子２ａに対応するノイズ信号のデータが減算される。このとき、送受信スイッチ１２３等により、ダミー負荷２ｂからノイズ信号が取得されない。そして、上記第１サイクル目に戻る。

以上、本実施の形態によれば、超音波画像診断装置Ｓは、ノイズ信号のデータを記憶するメモリー１２８を備え、演算部１２７Ｂは、減算したノイズ信号をメモリー１２８に記憶し、新たな受信信号が入力された場合に、当該新たな受信信号に対応するノイズ信号をメモリー１２８から読み出し、当該新たな受信信号から当該読み出されたノイズ信号を減算する。このため、反射超音波の受信信号に混入する同期ノイズのノイズ成分を容易且つ効果的に除去できるとともに、ダミー負荷２ｂからノイズ信号を受信する頻度を低減でき、処理負担を低減できる。

なお、超音波画像診断装置Ｓの工場出荷前に、各振動子２ａからの受信信号に含まれるノイズ成分のデータを予め計測し、デフォルトのデータとしてメモリー１２８に記憶させておき、最初の起動時以降にメモリー１２８に記憶されているノイズ成分のデータを読み出して受信信号からの減算に用いる構成としてもよい。この構成では、メモリー１２８は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリにされる。また、この場合はダミー負荷２ｂを必要としない。つまり、超音波画像診断装置Ｓが、送信信号に応じて送信超音波を発生し、反射超音波を受信して受信信号を出力する複数の振動子２ａを備える超音波探触子と、前記受信信号に含まれるノイズ成分のデータを記憶するメモリー１２８と、新たな受信信号が入力された場合に、前記ノイズ成分のデータをメモリー１２８から読み出し、当該新たな受信信号から当該読み出されたノイズ成分のデータを減算して、当該新たな受信信号に含まれるノイズ成分を抑制する演算部と、を有する。このため、反射超音波の受信信号に混入するノイズ成分を容易且つ効果的に除去できるとともに、ダミー負荷２ｂを設けないので、装置構成を簡単にできる。

（第３の実施の形態）
図６を参照して、本発明に係る第３実施の形態を説明する。図６は、送受信部１２Ｃの構成を示す図である。

上記第１の実施の形態では、送受信ビームフォーマー１２１により複数の振動子２ａからの受信信号を整相加算する前に、演算部１２７において、当該受信信号からノイズ信号を減算する構成であった。これに対して、本実施の形態では、送受信ビームフォーマー１２１により複数の振動子２ａからの受信信号を整相加算した後に、当該整相加算後の音線データからノイズ信号をまとめて減算する構成である。本実施の形態では、例えば、ｎ−ｍ＝１とする。

本実施の形態の装置構成として、上記第１の実施の形態と同様に超音波画像診断装置Ｓを用いるが、送受信部１２Ａを送受信部１２Ｃに代えたものを用いるものとする。図６に示すように、送受信部１２Ｃは、送受信ビームフォーマー１２１、パルサー１２２、送受信スイッチ１２３、アンプ１２４、ＡＤコンバーター１２５，１２６及び演算部１２７Ｃを備える。

送受信ビームフォーマー１２１は、ＡＤコンバーター１２５から入力された振動子２ａに対応するデジタルの受信信号を整相加算し、音線データを出力する。演算部１２７Ｃは、ＡＤコンバーター１２５から入力されたデジタルのノイズ信号に、整相加算する振動子２ａの個数を乗算して出力し、送受信ビームフォーマー１２１から入力された整相加算後の音線データから、当該乗算後のデジタルのノイズデータを減算する回路である。

送受信部１２Ｃの動作における超音波の送信工程は、送受信部１２Ａの動作における超音波の送信工程と同様である。送受信部１２Ｃの動作における超音波の受信工程において、複数の振動子２ａによる反射超音波の受信から、ＡＤコンバーター１２５，１２６によるデジタルの受信信号及びノイズ信号への変換までの工程は、送受信部１２Ａの動作における超音波の受信工程と同様であるが、整相加算する複数の振動子２ａによる反射超音波の受信において、１つのダミー負荷２ｂから、１つのノイズ信号が取得される。整相加算前の各受信信号には、同じ同期ノイズのノイズ信号が含まれているものと仮定している。

ＡＤコンバーター１２５により変換された複数のデジタルの受信信号は、送受信ビームフォーマー１２１により整相加算され、音線データとして出力される。ＡＤコンバーター１２６により変換された１つのデジタルのノイズ信号は、演算部１２７Ｃにより整相加算する振動子２ａの個数（例えば、ｍ）で乗算される。そして、演算部１２７Ｃにより、整相加算後の音線データから、乗算後のデジタルのノイズ信号が減算され、ノイズ除去された音線データとして画像生成部１４に出力される。

以上、本実施の形態によれば、超音波画像診断装置Ｓは、複数の振動子２ａに対応する複数の受信信号を整相加算する送受信ビームフォーマー１２１と、整相加算する受信信号の個数を１つのノイズ信号に乗算し、整相加算された受信信号から乗算されたノイズ信号を減算する演算部１２７Ｃと、を備える。このため、反射超音波の受信信号に混入する同期ノイズのノイズ成分を容易且つ効果的に除去できるとともに、ダミー負荷２ｂの個数を低減できる。

（第４の実施の形態）
図７を参照して、本発明に係る第４の実施の形態を説明する。図７は、送受信部１２Ｃの構成を示す図である。

上記第１の実施の形態では、送受信部１２Ａの全チャンネルのそれぞれは、振動子２ａ又はダミー負荷２ｂにそれぞれ任意に接続される構成であった。これに対して、本実施の形態では、超音波探触子及び送受信部が、振動子２ａ専用のチャンネルと、ダミー負荷２ｂ専用のチャンネルと、を有する構成である。

本実施の形態の装置構成として、上記第１の実施の形態と同様に超音波画像診断装置Ｓを用いるが、送受信部１２Ａを送受信部１２Ｄに代え、超音波探触子２を超音波探触子２Ｄに代えたものを用いるものとする。図７に示すように、送受信部１２Ｄは、送受信ビームフォーマー１２１、パルサー１２２、送受信スイッチ１２３Ｄ、アンプ１２４、ＡＤコンバーター１２５，１２６及び演算部１２７を備える。超音波探触子２Ｄは、ｍ個の振動子２ａと、（ｎ−ｍ）個のダミー負荷２ｂと、を備える。

送受信スイッチ１２３Ｄは、制御部１８の制御に従って、ｎ個のチャンネルのうち、超音波の送信のために、パルサー１２２と振動子２ａとの間に接続される送信用のチャンネルを選択し、受信信号の取得のために、振動子２ａとアンプ１２４との間に接続される受信信号の専用チャンネルを選択し、ノイズ信号の取得のために、ダミー負荷２ｂとアンプ１２４との間に接続されるノイズ信号の専用チャンネルを選択して、それらのチャンネルの送受信を切り替えるスイッチである。

つまり、送受信スイッチ１２３Ｄは、ｎ個のチャンネルを有し、そのｎ個のチャンネルのうち、ｍ個のチャンネルが、振動子２ａ専用のチャンネルであり、同じく（ｎ−ｍ）個のチャンネルが、ダミー負荷２ｂ専用のチャンネルである。超音波探触子２Ｄは、送受信スイッチ１２３Ｄに対応して、送受信スイッチ１２３Ｄのチャンネルに接続するためのｍ個の振動子２ａ専用のチャンネルと、（ｎ−ｍ）個のダミー負荷２ｂ専用のチャンネルと、を有する。

例えば、超音波探触子２Ｄとして、ｎ＝１９３、ｍ＝１９２であるリニア走査方式の電子スキャンプローブを用いる。この場合に、超音波探触子２Ｄ、送受信スイッチ１２３Ｄは、ダミー負荷２ｂ専用の１個のチャンネルを有する。

送受信部１２Ｄの動作は、第１の実施の形態の送受信部１２Ａの動作と同様であるが、超音波の受信工程のダミー負荷２ｂからのノイズ信号の取得において、送受信スイッチ１２３Ｄは、ダミー負荷２ｂ専用の１個のチャンネルに接続を切り替えるようスイッチングされる。

以上、本実施の形態によれば、超音波探触子２Ｄ及び送受信スイッチ１２３Ｄは、振動子２ａ専用のチャンネルと、ダミー負荷２ｂ専用のチャンネルと、を有する。このため、反射超音波の受信信号に混入するノイズ成分を容易且つ効果的に除去できるとともに、送受信スイッチ１２３Ｄの切り替えの処理負担を低減できる。

なお、上記実施の形態における記述は、本発明に係る好適な超音波診断装置の一例であり、これに限定されるものではない。

上記実施の形態の構成のうち、少なくとも２つを組み合わせることとしてもよい。例えば、第３の実施の形態の演算部１２７Ｃに第２の実施の形態のメモリー１２８が接続され、乗算後のノイズ信号のデータがメモリー１２８に記憶される構成としてもよい。また、第３の実施の形態、第４の実施の形態の超音波画像診断装置Ｓを組み合わせた構成としてもよい。

また、上記各実施の形態において、超音波診断装置としての超音波画像診断装置Ｓが、Ｂモード画像を生成及び表示する構成としたが、これに限定されるものではない。超音波画像診断装置Ｓは、カラードップラーモード、パルスドップラーモード等、他の超音波画像モードの超音波画像又はグラフを生成及び表示する構成としてもよい。

また、以上の実施の形態における超音波画像診断装置Ｓを構成する各部の細部構成及び細部動作に関して本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

Ｓ 超音波画像診断装置
１ 超音波画像診断装置本体
２，２Ｄ 超音波探触子
２１ 超音波探触子本体部
２ａ 振動子
２ｂ ダミー負荷
２２ ケーブル
２３ コネクタ部
１１ 操作入力部
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ 送受信部
１２１ 送受信ビームフォーマー
１２２ パルサー
１２３，１２３Ｄ 送受信スイッチ
１２４ アンプ
１２５，１２６ ＡＤコンバーター
１２７，１２７Ｂ，１２７Ｃ 演算部
１２８ メモリー
１４ 画像生成部
１５ 画像処理部
１５ａ 画像メモリー部
１６ ＤＳＣ
１７ 表示部
１８ 制御部

Claims (5)

1. 送信信号に応じて送信超音波を発生し、反射超音波を受信して受信信号を出力する複数の振動子と、
   前記反射超音波によらずに、外部からのノイズが混入したノイズ信号を出力するダミー負荷と、を備える超音波探触子と、
   複数の前記振動子に対応する複数の前記受信信号を整相加算する整相加算部と、
   前記整相加算する受信信号の個数を、前記ダミー負荷から出力された１つのノイズ信号に乗算し、前記整相加算された受信信号から当該乗算されたノイズ信号を減算して、前記受信信号に含まれるノイズ成分を抑制する演算部と、
   前記演算部によってノイズ成分が抑制された前記受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像生成部と、を備える超音波診断装置。
2. 前記ダミー負荷と前記振動子とは、前記振動子の送受信帯域の中心周波数におけるインピーダンスが同等である請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記ダミー負荷と前記振動子とは、前記受信信号のうち超音波画像データの生成に用いる帯域の中心周波数におけるインピーダンスが同等である請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
4. 前記振動子から出力されたアナログの前記受信信号をデジタルの受信信号に変換する第１の変換部と、
   前記ダミー負荷から出力されたアナログの前記ノイズ信号をデジタルのノイズ信号に変換する第２の変換部と、を備え、
   前記演算部は、前記デジタルの受信信号から前記デジタルのノイズ信号を減算する請求項１から３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
5. 前記ノイズ信号のデータを記憶する記憶部を備え、
   前記演算部は、新たな受信信号が入力された場合に、前記ノイズ信号を前記記憶部から読み出し、当該新たな受信信号から当該読み出されたノイズ信号を減算する請求項１から４のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

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