JPH0810257A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 システムノイズによる画像表示を補正して超
音波画像信号を正確なものとする。 【構成】 超音波診断装置は、送受波手段と、信号処理
手段と、表示手段と、ノイズ検出手段と、ノイズ処理手
段と備えている。送受波手段が超音波信号を送波してい
ない状態で受信する信号はドプラー信号処理系５によっ
てドプラー信号処理され、ノイズ検出手段３３によって
システムノイズが検出される。システムノイズの平均パ
ワーはＲＡＭ３２に格納される。実際の測定時には、ノ
イズ処理手段３４によってＲＡＭ３２に格納されたノイ
ズの平均パワーが読み出され、表示を行うスペクトルド
プラ画像に応じたダイナミックレンジが選択される。ま
た、カラードプラモードにおいては、カラーフローデー
タのパワー値を、ノイズの平均パワーによって補正を行
ってＤＳＣ１９に入力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置、特
に、被検体に超音波信号を送波し、被検体からの超音波
エコー信号を受波して超音波画像を表示する超音波診断
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】医用分野で用いられる超音波診断装置で
は、例えば心臓部の断層データをリアルタイムでモニタ
に表示したり、またパルスドプラ法により特定部位の血
流速度を測定し、この分布をモニタに表示することが行
われている。このような超音波診断装置において、血流
速度を二次元的に把握するために、二次元血流断層方式
が採用されている。この二次元血流断層方式は、断層デ
ータに血流速度を合成し、血流速度を二次元で、しかも
リアルタイムに表現するものである。すなわち断層情報
及び血流情報が、それぞれディジタル化されて合成さ
れ、Ｒ，Ｇ，Ｂのテレビジョン信号に変換されて通常の
断層像の上に血流速度が重ねて表示される。またこれと
とともに、検出された血流の平均速度プロフィールがカ
ラー表示されるようになっている。

【０００３】このような超音波診断装置において、例え
ば電源や回路部品のスイッチング、その他の要因による
装置固有のノイズが発生する可能性がある。通常の断層
画像（Ｂモード像）の場合には、発射した超音波パルス
の反射エコーをログ圧縮し、これを検波してＣＲＴに表
示するといった単純なものであるため、前述したような
装置のシステムノイズが発生していても、画像から判断
することが比較的簡単であり、またＢモード用のファン
トムを用いて充分なＳ／Ｎであるか否かの判断が可能で
ある。

【０００４】これに対して血流速度を検出するドプラー
モード又はカラードプラーモードでは、血液からの反射
エコー信号を検出するため、得られる信号のレベルが比
較的小さい。このため、ダイナミックレンジを変更する
等してＳ／Ｎを向上させる必要がある。Ｓ／Ｎが充分か
否かの判断を行うためには、超音波の送波レベル，サン
プルボリューム，参照周波数，ドプラーゲイン等の条件
を様々に設定し同じ条件で測定する必要がある。また、
Ｂモード用のファントムとしては被検体の組織と等価な
減衰量及び反射強度を持つものが存在しているが、血流
に関しては等価なファントムがないためファントムを使
っての感度評価は困難である。

【０００５】スペクトルドプラーモードの場合、反射エ
コー信号から検出されるドプラーシフト信号を高速フー
リエ変換（ＦＦＴ）して、得られるスペクトルを信号の
強さに応じて表示する。このとき、装置のシステムノイ
ズを考慮していない場合には、こノイズの影響で実際の
血流情報とは異なる表示を行うおそれがある。このた
め、操作者はサンプルボリュームを関心部位に当てなが
らシステムノイズの表示が出ないようにレベル調整を行
う必要があり、操作が煩雑である。

【０００６】カラードプラーモードでは、通常血流から
の反射エコー信号の強度が所定のレベル以上の時、血流
によるドプラシフト信号の平均速度値を色で表示するこ
とが行われる。感度の低い血流部分を詳細に観察する場
合には、カラーゲインを上げることによって表示させる
ことが可能である。しかしながらシステムノイズのパワ
ー値も増幅されるため、ノイズのパワーがスレッシュホ
ールド値を超えてノイズの平均値を画面に表示すること
となる。カラードプラーモードの場合も血流分解能に逆
比例してノイズレベルが変化するため、プローブを関心
部位に当てながらシステムノイズの影響を除去するよう
にカラーゲインの調整を行うには煩雑な作業を伴うこと
となる。

【０００７】本発明の目的は、装置のシステムノイズを
容易に検出でき、このシステムノイズの影響を除去する
ためのゲインの設定を自動的に行うことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波診断
装置は、送受波手段と、信号処理手段と、表示手段と、
ノイズ検出手段と、ノイズ処理手段とを備える。送受波
手段は、被検体に超音波信号を送波し、被検体からの超
音波エコー信号を受波する。信号処理手段は、超音波エ
コー信号に基づいて超音波画像信号を生成する。表示手
段は、超音波画像信号に基づいて画像表示を行う。ノイ
ズ検出手段は、超音波信号を送波していない状態で送受
波手段が受波する信号に基づいてノイズ信号を検出す
る。ノイズ処理手段は、ノイズ信号に基づいて超音波画
像信号を補正する。

【０００９】

【作用】本発明に係る超音波診断装置は、送受波手段に
より、被検体に超音波信号を送波し、被検体からの超音
波エコー信号を受波する。この受波した超音波エコー信
号に基づいて超音波画像信号を生成し、表示手段に画像
表示を行うものである。この時、ノイズ検出手段は、送
受波手段により超音波信号を送波していない状態で、送
受波手段が受信する信号に基づいてノイズ信号を検出す
る。ノイズ処理手段は、このノイズ信号に基づいて、表
示手段に表示する超音波画像信号を補正する。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明の一実施例による超音波診断
装置の概略構成を示すブロック図である。プローブ１
は、複数の微小振動子から構成されており、送受波回路
２に接続されている。送受波回路２は、超音波ビームを
送波するための高周波パルス発振器、反射エコーを受信
処理する受信器、電子走査を行うための遅延回路及び遅
延量選択回路により構成されている。

【００１１】送受波回路２には、基準となる参照波信号
を発生する発振器（ＯＳＣ）３が接続されている。また
送受波回路２の出力信号は、波形成形回路４に入力され
ている。波形成形回路４の出力信号は、ドプラー信号処
理系５及び断層用信号処理部６に入力されている。

【００１２】ドプラー信号処理系５は、ミキサー８，９
を有しており、波形成形回路４の出力信号が血流ゲイン
調整器７を介して入力されている。ミキサー８には、血
流ゲイン調整器７の出力と発振器３の出力とが入力され
ており、ミキサー９には、血流ゲイン調整器７の出力と
発振器３の出力を９０°移相する９０°移相器１０の出
力とが入力されている。ミキサー８，９は、これらのミ
キシングを行い、ミキシング出力を９０°検波し、ドプ
ラー信号を得るものである。

【００１３】ミキサー８，９には、それぞれ積分器１
１，１２と、Ａ／Ｄ変換回路１３，１４とが接続されて
いる。積分器１１，１２は、ミキサー８，９の出力を、
それぞれ深さ方向の数点で積分し、１つのデータとする
ものである。Ａ／Ｄ変換回路１３，１４は、積分器１
１，１２から出力される実部及び虚部をディジタル信号
に変換するものである。

【００１４】Ａ／Ｄ変換回路１３，１４は、それぞれＭ
ＴＩフィルター１５，１６に接続されている。ＭＴＩフ
ィルター１５，１６は、ＦＩＲ型のディジタルフィルタ
ーを用いており、入力されたデータの低周波成分を除去
し、高周波成分を通すことによりクラッターを除去する
ものである。各ＭＴＩフィルター１５，１６の出力はカ
ラーフローマッピング処理部１７及びスペクトル処理部
１８に入力される。カラーフローマッピング処理部１７
では、高速演算処理により血流データの平均流速値，パ
ワー値，分散値で構成されるカラーフローデータが算出
される。スペクトル処理部１８は、主に高速フーリエ変
換（ＦＦＴ）処理を行うためのＦＦＴ回路で構成されて
おり、ＭＴＩフィルター１５，１６から出力されるドプ
ラー信号のスペクトラム分析を行う。

【００１５】カラーフローマッピング処理部１７及びス
ペクトル処理部１８の出力はディジタルスキャンコンバ
ータ（ＤＳＣ）１９に与えられる。また、ＤＳＣ１９に
は断層用信号処理部６からの信号がＡ／Ｄ変換回路２０
を介して入力されている。ＤＳＣ１９は読み出し処理部
２１に接続されている。読み出し処理部２１では、ＤＳ
Ｃ１９内のフレームメモリに格納された画像データをＴ
Ｖ信号に同期して読み出して出力する。読み出し処理部
２１にはＤＳＣ１９からの画像データに色付け処理を行
うためのカラーパレット部を有し、各画像データがＲＧ
ＢＴＶ信号として出力される。読み出し処理部２１には
Ｄ／Ａ変換部２２が接続されている。このＤ／Ａ変換部
２２は、各画像データを表示装置２３にカラー画像とし
て表示する。

【００１６】この超音波診断装置では、図２に示すよう
にさらに制御部３０を備えている。制御部３０はマイク
ロコンピュータ等で構成されており装置全体を制御する
ものである。制御部３０にはドプラー信号処理系５，断
層用信号処理部６，ディジタルスキャンコンバータ１
９，読み出し処理部２１及び表示装置２３等が接続され
ている。制御部３０にはさらに、装置の制御プログラム
や各種パラメータ等が格納されているＲＯＭ３１及び測
定値の各種パラメータ等を一時的に格納するＲＡＭ３２
が接続されている。さらに制御部３０には送受波回路２
からの超音波信号の送波を行わない状態で受波した信号
に基づいてノイズ信号を検出するためのノイズ検出手段
３３が接続されている。ノイズ検出手段３３は、装置の
システムノイズを検出し、スペクトルドプラーモード及
びカラードプラーモードにおける補正値としてＲＡＭ３
２にノイズの平均値を格納する。また制御部３にはノイ
ズ検出手段３３によって検出されたノイズの平均値に基
づいて表示画像を補正するノイズ処理手段３４が接続さ
れている。

【００１７】次にこのように構成された本発明の超音波
診断装置における制御手順について説明する。図３はス
ペクトルドプラーモードにおけるノイズ検出時の制御手
順を示すフローチャートである。スペクトルドプラーモ
ードにおける装置のノイズレベルを検出する場合には、
ステップＳ１において送受波回路２の超音波信号の送波
を停止する。ステップＳ２では、送受波回路２によって
受信されるノイズ信号をドプラー信号処理系５によって
処理する。ステップＳ３では、ドプラー信号処理系５に
よって検出されたドプラーシフト信号をスペクトル処理
部１８でＦＦＴ処理を行う。ステップＳ４ではステップ
Ｓ３で処理されたドプラー信号の各スペクトル成分のパ
ワーを求める。ステップＳ５では、各スペクトル成分の
平均パワーを求める。ステップＳ６では、さらに複数回
のＦＦＴ処理を行い各スペクトル成分の平均パワーを求
める。ステップＳ７では、ステップＳ６で求めた平均パ
ワーとＲＯＭ３１又はＲＡＭ３２に格納されている設定
値と比較する。ステップＳ７において、平均パワー値が
設定値よりも大きい場合にはステップＳ８に移行する。
ステップＳ８では、ノイズ平均値が異常に高い旨の表示
を行う。平均パワー値が許容範囲である場合には、ステ
ップＳ９に移行し、ステップＳ６で求めた平均パワー値
をＲＡＭ３２に格納する。

【００１８】例えば、ステップＳ６で求めたシステムノ
イズの平均パワーが１０ｄＢμｖであり、スペクトルド
プラー表示のダイナミックレンジが３０ｄＢμｖに設定
している場合には、血流信号のパワー値が４０ｄＢμｖ
以上であれば図４に示すように血流スペクトルのみを表
示してノイズ部分の表示を行わないようにすることが可
能である。しかしながら図５に示すように、血流スペク
トルが３０ｄＢμｖであれば３０ｄＢμｖのダイナミッ
クレンジではシステムノイズによるノイズレベルを表示
することとなる。このような場合には、表示を行う血流
スペクトルのゲインとステップＳ６で求めたノイズの平
均パワー値に基づいて、自動的に表示するダイナミック
レンジを２０ｄＢμｖとする。この処理は、ノイズ処理
手段３４によって実行され、ノイズレベルの表示をカッ
トすることが可能となる。

【００１９】図６はカラードプラーモードにおけるシス
テムノイズのパワー値を検出する制御手順を示すフロー
チャートである。この検出モードに入った場合、ステッ
プＳ１１において送受波回路２による超音波信号の送波
を停止する。ステップＳ１２では送受波回路２の受信部
で受波のスキャンを行う。ステップＳ１３では、通常の
超音波エコー信号の処理と同様にしてドプラー信号によ
る音線データを求めカラーフローマッピング処理部１７
によるカラーフローデータの生成を行う。ステップＳ１
４では、各音線上の平均パワーを算出する。ステップＳ
１５では、１フレーム分のカラーフローデータの平均パ
ワー値を求める。ステップＳ１６では、さらに所定数の
フレーム分の平均パワーを算出する。

【００２０】ステップＳ１７では、ステップＳ１６で求
めた平均パワー値をＲＯＭ３１又はＲＡＭ３２に格納さ
れている設定値と比較する。平均パワー値が許容範囲を
超えている場合にはステップＳ１８に移行し、異常であ
る旨の警告表示を行う。平均パワー値が許容範囲内であ
ればステップＳ１９に移行する。ステップＳ１９では、
ステップＳ１６で求めた平均パワー値をＲＡＭ３２に格
納する。

【００２１】カラードプラーモードでは、ＭＴＩフィル
タ１５，１６によって組織から得られるクラッタ成分が
除去され、血流からの反射エコー信号がカラーフローマ
ッピング処理部１７に入力される。カラーフローマッピ
ング処理部１７では、ＭＴＩフィルタ１５，１６からの
出力データに対して、平均血流，分散，パワーの演算を
行う。このカラーデータはＤＳＣ１９に入力され、断層
用信号処理部６からの断層画像データとともに格納され
ている。読み出し処理部２１では、各ピクセル毎にカラ
ーフローデータのパワー値とパワーしきい値とを比較
し、この比較結果に基づいて断層画像データとカラーフ
ローデータのいずれかを選択的に出力する。

【００２２】例えばカラーフローデータを表示させる場
合には断層画像データを０（断層画像データが存在しな
い）という値に置き換え、断層画像データを表示させる
場合にはカラーフローデータを０（カラーフローデータ
が存在しない）という値に置き換える。読み出し処理部
１２には、スレッシュホールド処理された画像データを
色付け処理するカラーパレット部を有し、各画像データ
をＲＧＢＴＶ信号として出力する。

【００２３】ＭＴＩフィルタ１５，１６から出力される
データの中にはシステムのノイズ成分が含まれており、
このままカラーフローマッピング処理を行うと実際の血
流パワー値と異なる値となり、読み出し処理部２１にお
けるしきい値処理が正確に行うことができない。したが
ってノイズ処理手段３４はステップＳ１６で演算したノ
イズの平均パワー値に基づいて、カラーフローマッピン
グ処理部１７で演算される血流のパワー値を補正する。
分散の演算にもパワー値が用いられるため、補正された
パワー値に基づいて正確な分散の演算が可能となる。 〔他の実施例〕 （ａ） 図３及び図６で示したスペクトルドプラーモー
ド及びカラードプラーモードにおけるシステムノイズの
レベル測定は、電源投入時に行うように設定することが
可能である。各モードにおけるシステムノイズの平均パ
ワー値はＲＡＭ３２に格納することによって測定時の補
正値として用いることができる。操作者によってパラメ
ータが変更された場合には、最初に測定したノイズレベ
ルから使用時に予測されるノイズの平均パワー値を計算
で求めることも可能である。

【００２４】操作者がパラメータの変更を行った場合
に、自動的にシステムノイズの測定を行うようにするこ
とも可能である。 （ｂ） スペクトルドプラーモードにおいて、システム
ノイズの全スペクトル成分の平均値を演算し、これをノ
イズの平均パワー値とすることもできる。 （ｃ） ステップＳ１４において各レンジゲートのパワ
ー演算結果を求めることも可能である。

【００２５】ステップＳ１５において各点のノイズのパ
ワー値をバッファ等によって記憶しておくことも可能で
ある。

【００２６】

【発明の効果】本発明に係る超音波診断装置では、超音
波信号を送波していない状態で送受波手段が受信する信
号に基づいてノイズ信号を検出し、これに基づいて超音
波画像信号を補正しているため、スペクトルドプラー又
はカラードプラー等の血流データを表示する際に、シス
テムノイズの表示をカットすることが可能となり、正確
な血流情報の表示が可能となる。また、超音波信号を受
波していない時のノイズを検出することによって、装置
のシステムノイズを知ることができ、これを装置異常の
１つの有無判断とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例が採用される超音波診断装置
のブロック構成図。

【図２】本発明の一実施例が採用される超音波診断装置
の制御ブロック図。

【図３】実施例の制御フローチャート。

【図４】スペクトルドプラーモードにおける表示例を示
す図。

【図５】スペクトルドプラーモードにおける表示例を示
す図。

【図６】実施例の制御フローチャート。

【符号の説明】 ５ ドプラー信号処理系 ６ 断層用信号処理部 １９ ＤＳＣ ２１ 読み出し処理部 ２３ 表示装置 ３０ 制御部 ３１ ＲＯＭ ３２ ＲＡＭ ３３ ノイズ検出手段 ３４ ノイズ処理手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検体に超音波信号を送波し、前記被検体
   からの超音波エコー信号を受波する送受波手段と、 前記超音波エコー信号に基づいて、超音波画像信号を生
   成する信号処理手段と、 前記超音波画像信号に基づいて画像表示を行う表示手段
   と、 超音波信号を送波していない状態で前記送受波手段が受
   波する信号に基づいてノイズ信号を検出するノイズ検出
   手段と、 前記ノイズ信号に基づいて前記超音波画像信号を補正す
   るノイズ処理手段と、を備える超音波診断装置。