JPWO2005065547A1 - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

超音波受信信号から形成した受信ビームをディジタル変換して得られる受信ビームデータを格納する第１の記憶手段（３）と、第１の記憶手段に対するデータの読み出しおよび書き込みを制御する第１の制御手段（２）と、受信ビームに関する送信ビームとの位置関係を含む情報に基づきフィルタ係数を演算するフィルタ係数演算部（５）と、同一の送信ビームから得られる並列受信ビームを含む複数本の受信ビームデータに対して、フィルタ係数に基づき、隣り合うビーム間の画質差を緩和するためのフィルタリング処理を施す第１の空間フィルタ演算部（４）とを備え、第１の空間フィルタ演算部から出力された画像データを表示用モニタ（８）の走査に変換して画像を表示する。並列受信機能を有する超音波診断装置において、音響線の配列方向における縞の発生を抑制し、細部まで表現できる画質の良好な超音波画像を表示することができる。

Description

本発明は、同一の送信ビームから複数の受信ビームを生成する並列受信機能を有する超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は、図１３に示すように、被検体に対して超音波の送受信を行う超音波探触子３０により超音波ビームを走査して得られる２次元情報にもとづき、超音波画像を表示するものである。超音波探触子３０により受信された信号は、信号処理部３１を介して空間フィルタ処理回路３２に供給される。空間フィルタ処理回路３２は、画像表示変換部３３の前段に配置され、受信信号に対してノイズを低減するための空間フィルタで構成されている。制御回路３４は、空間フィルタ処理回路３２のフィルタ係数を、音響データの振動子面近傍から、遠点方向にかけて変化させるように制御する。つまり、従来の超音波診断装置では、座標変換前の音響データに対し空間フィルタ処理を行う際に、音響線データ上の距離に応じてフィルタ係数を変化させている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００１−３４０３３８号公報（第１図）

上記従来の超音波診断装置においては、並列受信機能における、同一の送信ビームから得られる複数の受信ビーム間の信号差は、異なる送信ビームから得られる受信ビーム間の信号差と比較すると小さい。このため、隣り合うビーム間の画質差を緩和するためのフィルタ係数が固定されていることにより、以下のような問題を生じていた。すなわち、同一の送信ビームから得られた受信ビーム信号間では、フィルタが効きすぎて、スムージング効果により画像が均一化して、画像の細部が表示できなくなる。一方、異なる送信ビームから得られる受信ビーム信号間では、フィルタが効き難く、エッジ強調効果により、受信ビーム間の境界が表示されてしまう。

特に、二次元ドプラでは、同一音響線上で送受信を１０回程度繰り返すことによって時間変化を検出するため、異なる送信ビーム間での時間経過が大きい。そのため、受信ビームが同一送信ビームから得られたか、異なる送信ビームから得られたかによる変化が著しく、画像の均一化や受信ビーム間の境界の表示が顕著になり、音響線の配列方向に縞が発生し易い。また、二次元ドプラにおいて、時間変化を色付表示する場合は、変化がゼロで色表示をしない時と変化があって色付けされる境界が歴然とするため、データの有無による音響線方向の縞が発生し易い。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、その目的は、同一の送信ビームから得られた複数の受信ビーム間での信号に対するフィルタリング処理を最適化することで、音響線の配列方向における縞の発生を抑制し、細部まで表現できる画質の良好な超音波画像を表示することが可能な超音波診断装置を提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明に係る超音波診断装置は、超音波受信信号から形成した受信ビームをディジタル変換して得られる受信ビームデータを格納する第１の記憶手段（メモリ）と、第１の記憶手段に対するデータの読み出しおよび書き込みを制御する第１の制御手段（メモリ制御部、第１のメモリ制御部）と、受信ビームに関する送信ビームとの位置関係を含む情報に基づきフィルタ係数を演算するフィルタ係数演算部と、同一の送信ビームから得られる並列受信ビームを含む複数本の受信ビームデータに対して、フィルタ係数に基づき、隣り合うビーム間の画質差を緩和するためのフィルタリング処理を施す第１の空間フィルタ演算部とを備え、第１の空間フィルタ演算部から出力された画像データを表示用モニタの走査に変換して画像を表示する構成を有する。

この構成により、同一の送信ビームから得られる並列受信ビームを含む複数の受信ビーム間の信号に対して、送信ビームに対する受信ビームの位置に応じてフィルタ係数を最適に制御することができ、それにより、音響線の配列方向における縞の発生を抑制し、細部まで表現できる画質の良好な超音波画像を表示することができる。

また、上記構成の超音波診断装置において更に、超音波受信データ処理部からの受信ビームデータに対して二次元ドプラ処理を施す二次元ドプラ信号処理部と、二次元ドプラ信号処理部から出力される二次元ドプラデータを格納する第２の記憶手段（二次元ドプラメモリ）と、第２の記憶手段に対するデータの読み出しおよび書き込みを制御する第２の制御手段（第２のメモリ制御部）と、フィルタ係数演算部から供給されるフィルタ係数に従って、同一の送信ビームから得られる並列受信ビームを含む複数本の受信二次元ドプラデータに対して、隣り合うビーム間の画質差を緩和するためのフィルタリング処理を施す第２の空間フィルタ演算部とを備えた構成とすることができる。

この構成により、二次元ドプラ（カラードプラ）機能を有する超音波診断装置において、同一の送信ビームから得られる並列受信ビームを含む複数の受信ビーム間の信号に対して、送信ビームに対する受信ビームの位置に応じてフィルタ係数を最適に制御することができ、それにより、二次元ドプラにおいて顕著な音響線の配列方向における縞の発生を抑制し、細部まで表現できる画質の良好な超音波画像を表示することができる。

また、上記構成の超音波診断装置において、フィルタ係数演算部は、フィルタ係数を受信深度に応じて制御可能である構成とすることができる。

この構成により、深度によって音響線間隔に差の生じる場合、浅い部分ではより相関の強いフィルタ係数、深い部分では相関の弱いフィルタ係数とすることができ、それにより、横流れの少ない画質の良好な超音波画像を表示することが可能になる。

また、上記構成の超音波診断装置において、フィルタ係数演算部は、フィルタ係数を受信ビーム角度に応じて制御可能である構成とすることができる。

この構成により、音響線に角度をつけて送受信する場合、同一深度間での相関の弱いフィルタ係数とするなどフィルタ係数を最適化することができ、それにより、横流れの少ない画質の良好な超音波画像を表示することが可能になる。また、音響線によって偏向角度に差がある場合、フィルタ係数を最適化することで、ビームの歪みを補正することが可能になる。

また、上記構成の超音波診断装置において、フィルタ係数演算部は、フィルタ係数を送信ビームの焦点位置に応じて制御可能である構成とすることができる。

この構成により、送信ビームの焦点位置近くでは相関の弱いフィルタ係数とし、送信ビームの焦点位置から離れると相関の強いフィルタ係数とするなど、フィルタ係数を最適化することができ、それにより、送信ビームの焦点位置によらず均質な画質の良好な超音波画像を表示することが可能になる。

本発明によれば、同一の送信ビームから得られた複数の受信ビーム間での信号に対するフィルタリング処理を最適化することで、音響線の配列方向における縞の発生を抑制し、細部まで表現できる画質の良好な超音波画像を表示することができる超音波診断装置を提供することが可能になる、という格別な効果を奏する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す機能ブロック図である。 図２Ａは、第１の実施の形態における、一送信ビームから一受信ビームを生成する場合で、ラテラルフィルタを用いた場合の任意の深さの画像データを示す模式図である。 図２Ｂは、図２Ａの画像データに対応するフィルタ係数を示す模式図である。 図３Ａは、第１の実施の形態における、一送信ビームから一受信ビームを生成する場合で、ダイアモンド形状のフィルタを用いた場合の任意の深さの画像データを示す模式図である。 図３Ｂは、図３Ａの画像データに対応するフィルタ係数を示す模式図である。 図４Ａは、第１の実施の形態における、一送信ビームから二本の受信ビームを生成する場合で、ラテラルフィルタを用いた場合の任意の深さの画像データを示す模式図である。 図４Ｂは、図４Ａの画像データに対して、受信ビームＲＸ１Ｌ上の任意のサンプリング点のデータＯｕｔＬを生成する場合のフィルタ係数を示す模式図である。 図４Ｃは、図４Ａの画像データに対して、受信ビームＲＸ１Ｒ上の任意のサンプリング点のデータＯｕｔＲを生成する場合のフィルタ係数を示す模式図である。 図５Ａは、第１の実施の形態における、一送信ビームから二本の受信ビームを生成する場合で、ダイアモンド形状のフィルタを用いた場合の任意の深さの画像データを示す模式図である。 図５Ｂは、図５Ａの画像データに対して、受信ビームＲＸ１Ｌ上の任意のサンプリング点のデータＯｕｔＬを生成する場合のフィルタ係数を示す模式図である。 図５Ｃは、図５Ａの画像データに対して、受信ビームＲＸ１Ｒ上の任意のサンプリング点のデータＯｕｔＲを生成する場合のフィルタ係数を示す模式図である。 図６は、本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す機能ブロック図である。 図７は、本発明の第３の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す機能ブロック図である。 図８は、第３の実施の形態における、深度によって音響線間隔に差の生じる場合のフィルタ係数制御機能を説明するための模式図である。 図９は、本発明の第４の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す機能ブロック図である。 図１０Ａは、第４の実施の形態における、音響線に角度をつけて送受信する場合のフィルタ係数制御機能を説明するための模式図である。 図１０Ｂは、第４の実施の形態における、音響線によって偏向角度に差がある場合のフィルタ係数制御機能を説明するための模式図である。 図１１は、本発明の第５の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す機能ブロック図である。 図１２は、第５の実施の形態における、送信ビームの焦点位置によるフィルタ係数制御機能を説明するための模式図である。 図１３は、従来の超音波診断装置の一構成例を示す機能ブロック図である。

符号の説明

１ 超音波受信データ処理部
２ メモリ（第１の記憶手段）
３ メモリ制御部、第１のメモリ制御部（第１の制御手段）
４ 空間フィルタ演算部、第１の空間フィルタ演算部
５、１６、１９、２３ フィルタ係数演算部
６ 音響ビーム制御部
７ 走査変換部
８ モニタ（表示手段）
９、１５、１６ 空間フィルタ
１０ ブライトネス信号処理部
１１ 二次元ドプラ信号処理部
１２ 二次元ドプラメモリ（第２の記憶手段）
１３ 第２のメモリ制御部（第２の制御手段）
１４ 第２の空間フィルタ演算部
１７ 深度情報生成部
１８、２１、２２ 音響線
２０ ビーム角度情報生成部
２４ 送信ビーム焦点位置情報生成部

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す機能ブロック図である。

この超音波診断装置は、超音波受信信号の受信ビームを形成し、受信ビームを受信ビームデータにディジタル変換する超音波受信データ処理部１と、空間フィルタ９と、受信ビームに関する情報を超音波受信データ処理部１に供給する音響ビーム制御部６と、空間フィルタ９からの出力データを画像データに変換する走査変換部７と、画像データを表示するモニタ８（表示手段）とから構成される。

空間フィルタ９は、超音波受信データ処理部１から供給される受信ビームデータを格納するメモリ３（第１の記憶手段）と、メモリ３に対するデータの読み出しおよび書き込みを制御するメモリ制御部２（第１の制御手段）と、メモリ制御部２により読み出されたデータに対してフィルタリング処理を施す空間フィルタ演算部４（第１の空間フィルタ演算部）と、フィルタ係数を演算して空間フィルタ演算部４に供給するフィルタ係数演算部５とから構成される。

フィルタ係数演算部５は、受信ビームに関する送信ビームとの位置関係を含む情報に基づきフィルタ係数を演算するように構成される。送信ビームとの位置関係とは、例えば、受信ビームが同一の送信ビームから生成されたものであるか否かに関する情報である。空間フィルタ演算部４は、フィルタ係数演算部５から供給されるフィルタ係数に基づき、複数本の受信ビームデータに対し、隣り合うビーム間の画質差を緩和するためのフィルタリング処理を施して、その出力データを走査変換部７に供給する。なお、受信ビームに関する情報は、メモリ制御部２およびフィルタ係数演算部５に直接供給されてもよい。

次に、以上のように構成された超音波診断装置の動作について、図２Ａ、２Ｂ、図３Ａ、３Ｂ、図４Ａ〜４Ｃ、および図５Ａ〜５Ｃを参照して説明する。特に本発明の主要部である空間フィルタ９に重点を置いて説明する。

本実施の形態においては、同一の送信ビームから複数の受信ビームを生成する場合のフィルタ係数は、値を左右対称にはせずに、画像データ間の相関の差異を打ち消す値に設定する。つまり、同一送信ビームから生成される複数の受信ビーム上の画像データは互いに相関が強いため、掛けられるフィルタ係数は小さくし、異なる受信ビームから生成される受信ビーム上の画像データに掛けられるフィルタ係数は大きくする。それにより、隣り合うビーム間で発生する可能性のある画質差を緩和する。以下の説明は、このようなフィルタリング処理に関するものである。

まず、一送信ビームから一受信ビームを生成する場合の、隣り合うビーム間の画質差を緩和するためのフィルタリング処理について、ラテラルフィルタを例に挙げ、図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明する。この処理は、従来技術と同様である。図２Ａは、ラテラルフィルタを用いた場合における、任意の深さの画像データを示す模式図である。図２Ｂは、図２Ａの画像データに対応するフィルタ係数を示す模式図である。

図２Ａおよび図２Ｂには、送信ビームＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３、ＴＸ４およびＴＸ５から、受信ビームＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４およびＲＸ５がそれぞれ生成される様子が示される。図２Ａにおいて、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４およびＤ５はそれぞれ受信ビームＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４およびＲＸ５上の任意の深さの画像データを示す。ここでは、ラテラルフィルタが、５つの受信ビームから１つのビームを生成する場合を例として説明する。図２Ｂに示すように、受信ビームＲＸ３上の任意のサンプリング点のデータを生成するフィルタの係数をＣ１とする。同様に、受信ビームＲＸ２に対応するフィルタの係数をＣ２１、受信ビームＲＸ４に対応するフィルタの係数をＣ２２、受信ビームＲＸ１に対応するフィルタの係数をＣ３１、および受信ビームＲＸ５に対応するフィルタの係数をＣ３２とする。この場合、フィルタリング結果の出力データＯｕｔは、以下の式（１）、式（２）で表される。

Ｏｕｔ＝（Ｄ１×Ｃ３１＋Ｄ２×Ｃ２１＋Ｄ３×Ｃ１＋Ｄ４×Ｃ２２
＋Ｄ５×Ｃ３２） …式（１）
Ｃ３１＋Ｃ２１＋Ｃ１＋Ｃ２２＋Ｃ３２＝１ …式（２）

隣り合うビーム間の画質差を緩和するためのフィルタリング処理におけるフィルタ係数は、一般に図２Ｂに示すように、任意のサンプリング点（Ｏｕｔ）と同じ位置でのフィルタ係数Ｃ１の値が最大に設定され、他のフィルタ係数はＣ１に対して左右対称な値に設定される。つまり、フィルタ係数Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ３１、Ｃ３２は、以下の関係を有する式（３）で表せる。

Ｃ２１＝Ｃ２２＝Ｃ２、Ｃ３１＝Ｃ３２＝Ｃ３ …式（３）

ここで、フィルタ係数を正の値とした場合、フィルタリング結果の出力データＯｕｔは、以下の式（４）、式（５）、式（６）で表される。

Ｏｕｔ＝（Ｄ１×Ｃ３＋Ｄ２×Ｃ２＋Ｄ３×Ｃ１＋Ｄ４×Ｃ２＋Ｄ５×Ｃ３）
…式（４）
Ｃ３＋Ｃ２＋Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＝１ …式（５）
Ｃ１＞Ｃ２＞Ｃ３ …式（６）

ラテラルフィルタに代えて、ダイアモンド形状のフィルタを用いた場合におけるフィルタ係数の設定について、図３Ａおよび図３Ｂに示す。図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ、ダイアモンド形状のフィルタを用いた場合における任意の深さの画像データ、および対応するフィルタ係数を示す模式図である。

ダイアモンド形状のフィルタにおいても、フィルタ係数は、前記ラテラルフィルタと同様に、任意のサンプリング点（Ｏｕｔ）と同じ位置でのフィルタ係数Ｃ１の値が最大に設定され、他のフィルタ係数はフィルタ係数Ｃ１に対して左右対称および上下対称な値に設定される。ここで、受信ビームＲＸ３上の任意のサンプリング点のデータを生成するものとし、フィルタ係数を正の値とした場合、フィルタリング結果の出力データＯｕｔは、以下の式（７）、式（８）、式（９）で表される。

Ｏｕｔ＝（Ｄ１×Ｃ３＋Ｄ２×Ｃ２＋Ｄ３×Ｃ１＋Ｄ４×Ｃ２＋Ｄ５×Ｃ３）
＋（Ｄ２ａ×Ｃ４＋Ｄ３ａ×Ｃ５＋Ｄ４ａ×Ｃ４）
＋（Ｄ２１×Ｃ４＋Ｄ３１×Ｃ５＋Ｄ４１×Ｃ４）
＋Ｄ３ｂ×Ｃ６＋Ｄ３２×Ｃ６ …式（７）
Ｃ１＋２×Ｃ２＋２×Ｃ３＋４×Ｃ４＋２×Ｃ５＋２×Ｃ６＝１
…式（８）
Ｃ１＞Ｃ２＞Ｃ３かつＣ１＞Ｃ５＞Ｃ６かつＣ５＞Ｃ４かつＣ２＞Ｃ４
…式（９）

次に、同一の送信ビームから複数の受信ビームを生成する場合の、隣り合うビーム間の画質差を緩和するためのフィルタリング処理について、ラテラルフィルタにより二本の受信ビームを生成する場合を例に挙げ、図４Ａ〜４Ｃを参照して説明する。この処理は、本実施の形態に特有の条件で行われる。

図４Ａは、任意の深さの画像データを示す模式図である。図４Ｂおよび図４Ｃは、それぞれ、ラテラルフィルタを用いた場合における、受信ビームＲＸ１Ｌ上の任意のサンプリング点のデータＯｕｔＬを生成する場合のフィルタ係数、および受信ビームＲＸ１Ｒ上の任意のサンプリング点のデータＯｕｔＲを生成する場合のフィルタ係数を示す模式図である。

図４Ａ〜４Ｃに示されるように、送信ビームＴＸ０からニ本の受信ビームＲＸ０Ｌ、ＲＸ０Ｒが生成され、送信ビームＴＸ１からニ本の受信ビームＲＸ１Ｌ、ＲＸ１Ｒが生成され、また送信ビームＴＸ２からニ本の受信ビームＲＸ２Ｌ、ＲＸ２Ｒが生成される。

図４Ａにおいて、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５およびＤ６はそれぞれ、受信ビームＲＸ０Ｌ、ＲＸ０Ｒ、ＲＸ１Ｌ、ＲＸ１Ｒ、ＲＸ２ＬおよびＲＸ２Ｒ上の任意の深さの画像データを示す。画像データＤ１とＤ２は、同一の送信ビームＴＸ０から得られた画像データであるため相関が強く、Ｄ２とＤ３よりも近い値となることが多い。この関係は以下の式（１０）で表される。また、Ｄ３とＤ４、Ｄ５とＤ６も同様に相関が強い。

｜Ｄ１−Ｄ２｜＜｜Ｄ３−Ｄ２｜ …式（１０）

５つの受信ビームから１つのビームを生成するものとし、図４Ｂに示されるように、受信ビームＲＸ１Ｌ上の任意のサンプリング点のデータＯｕｔＬを生成するフィルタの係数をＣ１、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ３１およびＣ３２とした場合、フィルタリング結果の出力データＯｕｔＬは、以下の式（１１）、式（１２）で表される。

ＯｕｔＬ＝（Ｄ１×Ｃ３１＋Ｄ２×Ｃ２１＋Ｄ３×Ｃ１＋Ｄ４×Ｃ２２
＋Ｄ５×Ｃ３２） …式（１１）
Ｃ３１＋Ｃ２１＋Ｃ１＋Ｃ２２＋Ｃ３２＝１ …式（１２）

ここで、フィルタ係数の値は左右対称ではなく、上述のように、同一送信ビームから得られる画像データ間の相関と、異なる送信ビームから得られる画像データ間の相関の間の差異を打ち消すように非対称に設定される。例えば、フィルタ係数を正の値とした場合、フィルタ係数は、以下の関係式（１３）を満たすように設定される。

Ｃ２２＜Ｃ２１ …式（１３）

この結果、隣り合うビーム間の画質差を緩和するためのフィルタリング処理が最適化され、音響線の配列方向における縞の発生を抑制した画質の良好な超音波画像を表示することができる。

同様に、図４Ｃに示されるように、受信ビームＲＸ１Ｒ上の任意のサンプリング点のデータＯｕｔＲを生成するフィルタの係数をＣ１、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ３１およびＣ３２とし、フィルタ係数を正の値とした場合、フィルタリング結果の出力データＯｕｔＲは、以下の式（１４）、式（１５）、式（１６）で表される。

ＯｕｔＲ＝（Ｄ２×Ｃ３２＋Ｄ３×Ｃ２２＋Ｄ４×Ｃ１＋Ｄ５×Ｃ２１
＋Ｄ６×Ｃ３１） …式（１４）
Ｃ３２＋Ｃ２２＋Ｃ１＋Ｃ２１＋Ｃ３１＝１ …式（１５）
Ｃ２２＜Ｃ２１ …式（１６）

ラテラルフィルタに代えて、ダイアモンド形状のフィルタを用いた場合におけるフィルタ係数の設定について、図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃに示す。図５Ａは、任意の深さの画像データを示す模式図である。図５Ｂおよび図５Ｃは、それぞれ、ダイアモンド形状のフィルタを用いた場合における、受信ビームＲＸ１Ｌ上の任意のサンプリング点のデータを生成する場合のフィルタ係数、および受信ビームＲＸ１Ｒ上の任意のサンプリング点のデータを生成する場合のフィルタ係数を示す模式図である。

ダイアモンド形状のフィルタにおいても、フィルタ係数は、前記ラテラルフィルタと同様に、任意のサンプリング点（ＯｕｔＬまたはＯｕｔＲ）を中心に、左右非対称および上下非対称にして、同一送信ビームから得られる画像データ間の相関と、異なる送信ビームから得られる画像データ間の相関の間の差異を打ち消すように設定される。例えば、フィルタ係数を正の値とした場合、フィルタリング結果の出力データＯｕｔＬは、図５Ｂに示されるフィルタ係数を用いて、出力データＯｕｔＲは、図５Ｃに示されるフィルタ係数を用いて、以下の式（１７）、式（１８）、式（１９）および式（２０）で表される。

ＯｕｔＬ＝（Ｄ１×Ｃ３１＋Ｄ２×Ｃ２１＋Ｄ３×Ｃ１＋Ｄ４×Ｃ２２
＋Ｄ５×Ｃ３２）
＋（Ｄ２ａ×Ｃ４１＋Ｄ３ａ×Ｃ５＋Ｄ４ａ×Ｃ４２）
＋（Ｄ２１×Ｃ４１＋Ｄ３１×Ｃ５＋Ｄ４１×Ｃ４２）
＋Ｄ３ｂ×Ｃ６＋Ｄ３２×Ｃ６ …式（１７）
ＯｕｔＲ＝（Ｄ２×Ｃ３２＋Ｄ３×Ｃ２２＋Ｄ４×Ｃ１＋Ｄ５×Ｃ２１
＋Ｄ６×Ｃ３１）
＋（Ｄ３ａ×Ｃ４２＋Ｄ４ａ×Ｃ５＋Ｄ５ａ×Ｃ４１）
＋（Ｄ３１×Ｃ４２＋Ｄ４１×Ｃ５＋Ｄ５１×Ｃ４１）
＋Ｄ４ｂ×Ｃ６＋Ｄ４２×Ｃ６ …式（１８）
Ｃ１＋Ｃ２１＋Ｃ２２＋Ｃ３１＋Ｃ３２＋２×Ｃ４１＋２×Ｃ４２＋２×Ｃ５
＋２×Ｃ６＝１ …式（１９）
Ｃ２１＞Ｃ２２かつＣ４１＞Ｃ４２ …式（２０）

以上のように、本実施の形態によれば、同一の送信ビームから得られる並列受信ビームを含む複数の受信ビーム間の信号に対して、送信ビームに対する受信ビームの位置に応じてフィルタ係数を最適に制御することができる。それにより、音響線の配列方向における縞の発生を抑制し、細部まで表現できる画質の良好な超音波画像を表示することが可能となる。またフィルタ係数の最適化により、ビームの歪みも補正することが可能となる。

（第２の実施の形態）
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す機能ブロック図である。本実施の形態は、二次元ドプラ（カラードプラ）機能を有する超音波診断装置に関する。この超音波診断装置は、第１の実施の形態の構成に対して、二次元ドプラ機能ための要素を加えたものである。なお、以下の説明では、図１のメモリ制御部２を第１のメモリ制御部２と称し、図１の空間フィルタ演算部４を第１の空間フィルタ演算部４と称する。

本実施の形態により追加される要素に関して、以下に説明する。まず、超音波受信データ処理部１と空間フィルタ１５との間に介在する要素として、ブライトネス信号処理部１０および二次元ドプラ信号処理部１１が設けられる。空間フィルタ１５は、第１の実施の形態の空間フィルタ９と同様の、第１のメモリ制御部２、メモリ３、第１の空間フィルタ演算部４、およびフィルタ係数演算部５からなる構成に加えて、二次元ドプラメモリ１３（第２の記憶手段）と、第２のメモリ制御部１２（第２の制御手段）と、第２の空間フィルタ演算部１４とが設けられる。

ブライトネス信号処理部１０を介して供給されるデータは、第１のメモリ制御部２、メモリ３、第１の空間フィルタ演算部４により第１の実施の形態の構成と同様の処理を施されて、走査変換部７に供給される。

二次元ドプラ信号処理部１１は、超音波受信データ処理部１からの受信ビームデータに対して二次元ドプラ処理を施す。二次元ドプラメモリ１３は、二次元ドプラ信号処理部１１から出力される二次元ドプラデータを格納する。第２のメモリ制御部１２は、二次元ドプラメモリ１３に対するデータの読み出しおよび書き込みを制御する。第２の空間フィルタ演算部１４は、フィルタ係数演算部５からのフィルタ係数に従って、第２のメモリ制御部１２により読み出される受信二次元ドプラデータに対してフィルタリング処理を施し、走査変換部７に出力データを供給する。フィルタリング処理は、複数本の受信二次元ドプラデータに対して隣り合うビーム間の画質差を緩和するように施される。

このように構成することにより、二次元ドプラ（カラードプラ）機能を有する超音波診断装置において、同一の送信ビームから得られる並列受信ビームを含む複数の受信ビーム間の信号に対して、送信ビームに対する受信ビームの位置に応じてフィルタ係数を最適に制御することができる。それにより、二次元ドプラにおいて顕著な音響線の配列方向における縞の発生を抑制し、細部まで表現できる画質の良好な超音波画像を表示すること可能になる。また、フィルタ係数の最適化により、ビームの歪みを補正することも可能になる。

（第３の実施の形態）
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す機能ブロック図である。本実施の形態は、受信深度に応じたフィルタ係数制御機能を有する超音波診断装置に関する。この超音波診断装置は、第１の実施の形態の構成に加えて、フィルタ係数演算部１６に受信深度情報を供給する深度情報生成部１７を設けたものである。

この構成によれば、画像データの深度に応じてフィルタ係数を異ならせる設定が可能である。例えば、図８に示すように深度によって音響線１８の間隔に差が生じ、従って、隣り合う音響線１８上の画像データＤの間隔が深度によって異なる場合に、深度によって異なる相関の程度を緩和することが可能である。そのためには、浅い部分ではより相関の強いフィルタ係数、深い部分では相関の弱いフィルタ係数に設定する。その結果、横流れの少ない画質の良好な超音波画像を表示することが可能になる。

（第４の実施の形態）
図９は、本発明の第４の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す機能ブロック図である。本実施の形態は、受信ビーム角度に応じたフィルタ係数制御機能を有する超音波診断装置に関する。この超音波診断装置は、第１の実施の形態の構成に加えて、フィルタ係数演算部１９に受信ビーム角度情報を供給するビーム角度情報生成部２０を設けたものである。

この構成によれば、受信ビーム角度に応じてフィルタ係数を異ならせる設定が可能である。例えば、図１０Ａに示すように、音響線２１に角度をつけて送受信する場合、同一深度間での相関の弱いフィルタ係数とするなど、フィルタ係数を最適化することで、横流れの少ない画質の良好な超音波画像を表示することが可能になる。また、図１０Ｂに示すように、音響線２２によって偏向角度に差がある場合、フィルタ係数を最適化することで、ビームの歪みを補正することが可能になる。

（第５の実施の形態）
図１１は、本発明の第５の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す機能ブロック図である。本実施の形態は、送信ビームの焦点位置に応じたフィルタ係数制御機能を有する超音波診断装置に関する。この超音波診断装置は、第１の実施の形態の構成に加えて、フィルタ係数演算部２３に送信ビームの焦点位置情報を供給する送信ビーム焦点位置情報生成部２４を設けたものである。

この構成によれば、送信ビームの焦点位置に応じてフィルタ係数を制御することが可能である。例えば、図１２に示す焦点位置Ｆに、送信ビームの焦点が絞られている場合に、送信ビームの焦点位置Ｆの近くでは相関の弱いフィルタ係数とし、送信ビームの焦点位置Ｆから離れた位置では相関の強いフィルタ係数に設定する。そのようにフィルタ係数を最適化することで、送信ビームの焦点位置によらず均質で画質の良好な超音波画像を表示することが可能になる。

本発明の超音波診断装置は、同一の送信ビームから得られる複数の受信ビーム間の信号に対して、二次元ドプラにおいて顕著な音響線の配列方向における縞の発生を抑制し、細部まで表現できる画質の良好な超音波画像を表示するために有用である。

本発明は、同一の送信ビームから複数の受信ビームを生成する並列受信機能を有する超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は、図１３に示すように、被検体に対して超音波の送受信を行う超音波探触子３０により超音波ビームを走査して得られる２次元情報にもとづき、超音波画像を表示するものである。超音波探触子３０により受信された信号は、信号処理部３１を介して空間フィルタ処理回路３２に供給される。空間フィルタ処理回路３２は、画像表示変換部３３の前段に配置され、受信信号に対してノイズを低減するための空間フィルタで構成されている。制御回路３４は、空間フィルタ処理回路３２のフィルタ係数を、音響データの振動子面近傍から、遠点方向にかけて変化させるように制御する。つまり、従来の超音波診断装置では、座標変換前の音響データに対し空間フィルタ処理を行う際に、音響線データ上の距離に応じてフィルタ係数を変化させている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００１−３４０３３８号公報（第１図）

上記従来の超音波診断装置においては、並列受信機能における、同一の送信ビームから得られる複数の受信ビーム間の信号差は、異なる送信ビームから得られる受信ビーム間の信号差と比較すると小さい。このため、隣り合うビーム間の画質差を緩和するためのフィルタ係数が固定されていることにより、以下のような問題を生じていた。すなわち、同一の送信ビームから得られた受信ビーム信号間では、フィルタが効きすぎて、スムージング効果により画像が均一化して、画像の細部が表示できなくなる。一方、異なる送信ビームから得られる受信ビーム信号間では、フィルタが効き難く、エッジ強調効果により、受信ビーム間の境界が表示されてしまう。

特に、二次元ドプラでは、同一音響線上で送受信を１０回程度繰り返すことによって時間変化を検出するため、異なる送信ビーム間での時間経過が大きい。そのため、受信ビームが同一送信ビームから得られたか、異なる送信ビームから得られたかによる変化が著しく、画像の均一化や受信ビーム間の境界の表示が顕著になり、音響線の配列方向に縞が発生し易い。また、二次元ドプラにおいて、時間変化を色付表示する場合は、変化がゼロで色表示をしない時と変化があって色付けされる境界が歴然とするため、データの有無による音響線方向の縞が発生し易い。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、その目的は、同一の送信ビームから得られた複数の受信ビーム間での信号に対するフィルタリング処理を最適化することで、音響線の配列方向における縞の発生を抑制し、細部まで表現できる画質の良好な超音波画像を表示することが可能な超音波診断装置を提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明に係る超音波診断装置は、超音波受信信号から形成した受信ビームをディジタル変換して得られる受信ビームデータを格納する第１の記憶手段（メモリ）と、第１の記憶手段に対するデータの読み出しおよび書き込みを制御する第１の制御手段（メモリ制御部、第１のメモリ制御部）と、受信ビームに関する送信ビームとの位置関係を含む情報に基づきフィルタ係数を演算するフィルタ係数演算部と、同一の送信ビームから得られる並列受信ビームを含む複数本の受信ビームデータに対して、フィルタ係数に基づき、隣り合うビーム間の画質差を緩和するためのフィルタリング処理を施す第１の空間フィルタ演算部とを備え、第１の空間フィルタ演算部から出力された画像データを表示用モニタの走査に変換して画像を表示する構成を有する。

この構成により、同一の送信ビームから得られる並列受信ビームを含む複数の受信ビーム間の信号に対して、送信ビームに対する受信ビームの位置に応じてフィルタ係数を最適に制御することができ、それにより、音響線の配列方向における縞の発生を抑制し、細部まで表現できる画質の良好な超音波画像を表示することができる。

また、上記構成の超音波診断装置において更に、超音波受信データ処理部からの受信ビームデータに対して二次元ドプラ処理を施す二次元ドプラ信号処理部と、二次元ドプラ信号処理部から出力される二次元ドプラデータを格納する第２の記憶手段（二次元ドプラメモリ）と、第２の記憶手段に対するデータの読み出しおよび書き込みを制御する第２の制御手段（第２のメモリ制御部）と、フィルタ係数演算部から供給されるフィルタ係数に従って、同一の送信ビームから得られる並列受信ビームを含む複数本の受信二次元ドプラデータに対して、隣り合うビーム間の画質差を緩和するためのフィルタリング処理を施す第２の空間フィルタ演算部とを備えた構成とすることができる。

この構成により、二次元ドプラ（カラードプラ）機能を有する超音波診断装置において、同一の送信ビームから得られる並列受信ビームを含む複数の受信ビーム間の信号に対して、送信ビームに対する受信ビームの位置に応じてフィルタ係数を最適に制御することができ、それにより、二次元ドプラにおいて顕著な音響線の配列方向における縞の発生を抑制し、細部まで表現できる画質の良好な超音波画像を表示することができる。

また、上記構成の超音波診断装置において、フィルタ係数演算部は、フィルタ係数を受信深度に応じて制御可能である構成とすることができる。

この構成により、深度によって音響線間隔に差の生じる場合、浅い部分ではより相関の強いフィルタ係数、深い部分では相関の弱いフィルタ係数とすることができ、それにより、横流れの少ない画質の良好な超音波画像を表示することが可能になる。

また、上記構成の超音波診断装置において、フィルタ係数演算部は、フィルタ係数を受信ビーム角度に応じて制御可能である構成とすることができる。

この構成により、音響線に角度をつけて送受信する場合、同一深度間での相関の弱いフィルタ係数とするなどフィルタ係数を最適化することができ、それにより、横流れの少ない画質の良好な超音波画像を表示することが可能になる。また、音響線によって偏向角度に差がある場合、フィルタ係数を最適化することで、ビームの歪みを補正することが可能になる。

また、上記構成の超音波診断装置において、フィルタ係数演算部は、フィルタ係数を送信ビームの焦点位置に応じて制御可能である構成とすることができる。

この構成により、送信ビームの焦点位置近くでは相関の弱いフィルタ係数とし、送信ビームの焦点位置から離れると相関の強いフィルタ係数とするなど、フィルタ係数を最適化することができ、それにより、送信ビームの焦点位置によらず均質な画質の良好な超音波画像を表示することが可能になる。

本発明によれば、同一の送信ビームから得られた複数の受信ビーム間での信号に対するフィルタリング処理を最適化することで、音響線の配列方向における縞の発生を抑制し、細部まで表現できる画質の良好な超音波画像を表示することができる超音波診断装置を提供することが可能になる、という格別な効果を奏する。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す機能ブロッ
ク図である。

この超音波診断装置は、超音波受信信号の受信ビームを形成し、受信ビームを受信ビームデータにディジタル変換する超音波受信データ処理部１と、空間フィルタ９と、受信ビームに関する情報を超音波受信データ処理部１に供給する音響ビーム制御部６と、空間フィルタ９からの出力データを画像データに変換する走査変換部７と、画像データを表示するモニタ８（表示手段）とから構成される。

空間フィルタ９は、超音波受信データ処理部１から供給される受信ビームデータを格納するメモリ３（第１の記憶手段）と、メモリ３に対するデータの読み出しおよび書き込みを制御するメモリ制御部２（第１の制御手段）と、メモリ制御部２により読み出されたデータに対してフィルタリング処理を施す空間フィルタ演算部４（第１の空間フィルタ演算部）と、フィルタ係数を演算して空間フィルタ演算部４に供給するフィルタ係数演算部５とから構成される。

フィルタ係数演算部５は、受信ビームに関する送信ビームとの位置関係を含む情報に基づきフィルタ係数を演算するように構成される。送信ビームとの位置関係とは、例えば、受信ビームが同一の送信ビームから生成されたものであるか否かに関する情報である。空間フィルタ演算部４は、フィルタ係数演算部５から供給されるフィルタ係数に基づき、複数本の受信ビームデータに対し、隣り合うビーム間の画質差を緩和するためのフィルタリング処理を施して、その出力データを走査変換部７に供給する。なお、受信ビームに関する情報は、メモリ制御部２およびフィルタ係数演算部５に直接供給されてもよい。

次に、以上のように構成された超音波診断装置の動作について、図２Ａ、２Ｂ、図３Ａ、３Ｂ、図４Ａ〜４Ｃ、および図５Ａ〜５Ｃを参照して説明する。特に本発明の主要部である空間フィルタ９に重点を置いて説明する。

本実施の形態においては、同一の送信ビームから複数の受信ビームを生成する場合のフィルタ係数は、値を左右対称にはせずに、画像データ間の相関の差異を打ち消す値に設定する。つまり、同一送信ビームから生成される複数の受信ビーム上の画像データは互いに相関が強いため、掛けられるフィルタ係数は小さくし、異なる受信ビームから生成される受信ビーム上の画像データに掛けられるフィルタ係数は大きくする。それにより、隣り合うビーム間で発生する可能性のある画質差を緩和する。以下の説明は、このようなフィルタリング処理に関するものである。

まず、一送信ビームから一受信ビームを生成する場合の、隣り合うビーム間の画質差を緩和するためのフィルタリング処理について、ラテラルフィルタを例に挙げ、図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明する。この処理は、従来技術と同様である。図２Ａは、ラテラルフィルタを用いた場合における、任意の深さの画像データを示す模式図である。図２Ｂは、図２Ａの画像データに対応するフィルタ係数を示す模式図である。

図２Ａおよび図２Ｂには、送信ビームＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３、ＴＸ４およびＴＸ５から、受信ビームＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４およびＲＸ５がそれぞれ生成される様子が示される。図２Ａにおいて、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４およびＤ５はそれぞれ受信ビームＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４およびＲＸ５上の任意の深さの画像データを示す。ここでは、ラテラルフィルタが、５つの受信ビームから１つのビームを生成する場合を例として説明する。図２Ｂに示すように、受信ビームＲＸ３上の任意のサンプリング点のデータを生成するフィルタの係数をＣ１とする。同様に、受信ビームＲＸ２に対応するフィルタの係数をＣ２１、受信ビームＲＸ４に対応するフィルタの係数をＣ２２、受信ビームＲＸ１に対応するフィルタの係数をＣ３１、および受信ビームＲＸ５に対応するフィルタの係数をＣ３２とする。この場合、フィルタリング結果の出力データＯｕｔは、以下の式（１）、式（２）で表される。

Ｏｕｔ＝（Ｄ１×Ｃ３１＋Ｄ２×Ｃ２１＋Ｄ３×Ｃ１＋Ｄ４×Ｃ２２
＋Ｄ５×Ｃ３２） …式（１）
Ｃ３１＋Ｃ２１＋Ｃ１＋Ｃ２２＋Ｃ３２＝１ …式（２）
隣り合うビーム間の画質差を緩和するためのフィルタリング処理におけるフィルタ係数は、一般に図２Ｂに示すように、任意のサンプリング点（Ｏｕｔ）と同じ位置でのフィルタ係数Ｃ１の値が最大に設定され、他のフィルタ係数はＣ１に対して左右対称な値に設定される。つまり、フィルタ係数Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ３１、Ｃ３２は、以下の関係を有する式（３）で表せる。

Ｃ２１＝Ｃ２２＝Ｃ２、Ｃ３１＝Ｃ３２＝Ｃ３ …式（３）
ここで、フィルタ係数を正の値とした場合、フィルタリング結果の出力データＯｕｔは、以下の式（４）、式（５）、式（６）で表される。

Ｏｕｔ＝（Ｄ１×Ｃ３＋Ｄ２×Ｃ２＋Ｄ３×Ｃ１＋Ｄ４×Ｃ２＋Ｄ５×Ｃ３）
…式（４）
Ｃ３＋Ｃ２＋Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＝１ …式（５）
Ｃ１＞Ｃ２＞Ｃ３ …式（６）
ラテラルフィルタに代えて、ダイアモンド形状のフィルタを用いた場合におけるフィルタ係数の設定について、図３Ａおよび図３Ｂに示す。図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ、ダイアモンド形状のフィルタを用いた場合における任意の深さの画像データ、および対応するフィルタ係数を示す模式図である。

ダイアモンド形状のフィルタにおいても、フィルタ係数は、前記ラテラルフィルタと同様に、任意のサンプリング点（Ｏｕｔ）と同じ位置でのフィルタ係数Ｃ１の値が最大に設定され、他のフィルタ係数はフィルタ係数Ｃ１に対して左右対称および上下対称な値に設定される。ここで、受信ビームＲＸ３上の任意のサンプリング点のデータを生成するものとし、フィルタ係数を正の値とした場合、フィルタリング結果の出力データＯｕｔは、以下の式（７）、式（８）、式（９）で表される。

Ｏｕｔ＝（Ｄ１×Ｃ３＋Ｄ２×Ｃ２＋Ｄ３×Ｃ１＋Ｄ４×Ｃ２＋Ｄ５×Ｃ３）
＋（Ｄ２ａ×Ｃ４＋Ｄ３ａ×Ｃ５＋Ｄ４ａ×Ｃ４）
＋（Ｄ２１×Ｃ４＋Ｄ３１×Ｃ５＋Ｄ４１×Ｃ４）
＋Ｄ３ｂ×Ｃ６＋Ｄ３２×Ｃ６ …式（７）
Ｃ１＋２×Ｃ２＋２×Ｃ３＋４×Ｃ４＋２×Ｃ５＋２×Ｃ６＝１
…式（８）
Ｃ１＞Ｃ２＞Ｃ３かつＣ１＞Ｃ５＞Ｃ６かつＣ５＞Ｃ４かつＣ２＞Ｃ４
…式（９）
次に、同一の送信ビームから複数の受信ビームを生成する場合の、隣り合うビーム間の画質差を緩和するためのフィルタリング処理について、ラテラルフィルタにより二本の受信ビームを生成する場合を例に挙げ、図４Ａ〜４Ｃを参照して説明する。この処理は、本実施の形態に特有の条件で行われる。

図４Ａは、任意の深さの画像データを示す模式図である。図４Ｂおよび図４Ｃは、それぞれ、ラテラルフィルタを用いた場合における、受信ビームＲＸ１Ｌ上の任意のサンプリング点のデータＯｕｔＬを生成する場合のフィルタ係数、および受信ビームＲＸ１Ｒ上の任意のサンプリング点のデータＯｕｔＲを生成する場合のフィルタ係数を示す模式図である。

図４Ａ〜４Ｃに示されるように、送信ビームＴＸ０からニ本の受信ビームＲＸ０Ｌ、ＲＸ０Ｒが生成され、送信ビームＴＸ１からニ本の受信ビームＲＸ１Ｌ、ＲＸ１Ｒが生成され、また送信ビームＴＸ２からニ本の受信ビームＲＸ２Ｌ、ＲＸ２Ｒが生成される。

図４Ａにおいて、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５およびＤ６はそれぞれ、受信ビームＲＸ０Ｌ、ＲＸ０Ｒ、ＲＸ１Ｌ、ＲＸ１Ｒ、ＲＸ２ＬおよびＲＸ２Ｒ上の任意の深さの画像データを示す。画像データＤ１とＤ２は、同一の送信ビームＴＸ０から得られた画像データであるため相関が強く、Ｄ２とＤ３よりも近い値となることが多い。この関係は以下の式（１０）で表される。また、Ｄ３とＤ４、Ｄ５とＤ６も同様に相関が強い。

｜Ｄ１−Ｄ２｜＜|Ｄ３−Ｄ２｜ …式（１０）
５つの受信ビームから１つのビームを生成するものとし、図４Ｂに示されるように、受信ビームＲＸ１Ｌ上の任意のサンプリング点のデータＯｕｔＬを生成するフィルタの係数をＣ１、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ３１およびＣ３２とした場合、フィルタリング結果の出力データＯｕｔＬは、以下の式（１１）、式（１２）で表される。

ＯｕｔＬ＝（Ｄ１×Ｃ３１＋Ｄ２×Ｃ２１＋Ｄ３×Ｃ１＋Ｄ４×Ｃ２２
＋Ｄ５×Ｃ３２） …式（１１）
Ｃ３１＋Ｃ２１＋Ｃ１＋Ｃ２２＋Ｃ３２＝１ …式（１２）
ここで、フィルタ係数の値は左右対称ではなく、上述のように、同一送信ビームから得られる画像データ間の相関と、異なる送信ビームから得られる画像データ間の相関の間の差異を打ち消すように非対称に設定される。例えば、フィルタ係数を正の値とした場合、フィルタ係数は、以下の関係式（１３）を満たすように設定される。

Ｃ２２＜Ｃ２１ …式（１３）
この結果、隣り合うビーム間の画質差を緩和するためのフィルタリング処理が最適化され、音響線の配列方向における縞の発生を抑制した画質の良好な超音波画像を表示することができる。

同様に、図４Ｃに示されるように、受信ビームＲＸ１Ｒ上の任意のサンプリング点のデータＯｕｔＲを生成するフィルタの係数をＣ１、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ３１およびＣ３２とし、フィルタ係数を正の値とした場合、フィルタリング結果の出力データＯｕｔＲは、以下の式（１４）、式（１５）、式（１６）で表される。

ＯｕｔＲ＝（Ｄ２×Ｃ３２＋Ｄ３×Ｃ２２＋Ｄ４×Ｃ１＋Ｄ５×Ｃ２１
＋Ｄ６×Ｃ３１） …式（１４）
Ｃ３２＋Ｃ２２＋Ｃ１＋Ｃ２１＋Ｃ３１＝１ …式（１５）
Ｃ２２＜Ｃ２１ …式（１６）
ラテラルフィルタに代えて、ダイアモンド形状のフィルタを用いた場合におけるフィルタ係数の設定について、図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃに示す。図５Ａは、任意の深さの画像データを示す模式図である。図５Ｂおよび図５Ｃは、それぞれ、ダイアモンド形状のフィルタを用いた場合における、受信ビームＲＸ１Ｌ上の任意のサンプリング点のデータを生成する場合のフィルタ係数、および受信ビームＲＸ１Ｒ上の任意のサンプリング点のデータを生成する場合のフィルタ係数を示す模式図である。

ダイアモンド形状のフィルタにおいても、フィルタ係数は、前記ラテラルフィルタと同様に、任意のサンプリング点（ＯｕｔＬまたはＯｕｔＲ）を中心に、左右非対称および上下非対称にして、同一送信ビームから得られる画像データ間の相関と、異なる送信ビームから得られる画像データ間の相関の間の差異を打ち消すように設定される。例えば、フィルタ係数を正の値とした場合、フィルタリング結果の出力データＯｕｔＬは、図５Ｂに示されるフィルタ係数を用いて、出力データＯｕｔＲは、図５Ｃに示されるフィルタ係数を用いて、以下の式（１７）、式（１８）、式（１９）および式（２０）で表される。

ＯｕｔＬ＝（Ｄ１×Ｃ３１＋Ｄ２×Ｃ２１＋Ｄ３×Ｃ１＋Ｄ４×Ｃ２２
＋Ｄ５×Ｃ３２）
＋（Ｄ２ａ×Ｃ４１＋Ｄ３ａ×Ｃ５＋Ｄ４ａ×Ｃ４２）
＋（Ｄ２１×Ｃ４１＋Ｄ３１×Ｃ５＋Ｄ４１×Ｃ４２）
＋Ｄ３ｂ×Ｃ６＋Ｄ３２×Ｃ６ …式（１７）
ＯｕｔＲ＝（Ｄ２×Ｃ３２＋Ｄ３×Ｃ２２＋Ｄ４×Ｃ１＋Ｄ５×Ｃ２１
＋Ｄ６×Ｃ３１）
＋（Ｄ３ａ×Ｃ４２＋Ｄ４ａ×Ｃ５＋Ｄ５ａ×Ｃ４１）
＋（Ｄ３１×Ｃ４２＋Ｄ４１×Ｃ５＋Ｄ５１×Ｃ４１）
＋Ｄ４ｂ×Ｃ６＋Ｄ４２×Ｃ６ …式（１８）
Ｃ１＋Ｃ２１＋Ｃ２２＋Ｃ３１＋Ｃ３２＋２×Ｃ４１＋２×Ｃ４２＋２×Ｃ５
＋２×Ｃ６＝１ …式（１９）
Ｃ２１＞Ｃ２２かつＣ４１＞Ｃ４２ …式（２０）
以上のように、本実施の形態によれば、同一の送信ビームから得られる並列受信ビームを含む複数の受信ビーム間の信号に対して、送信ビームに対する受信ビームの位置に応じてフィルタ係数を最適に制御することができる。それにより、音響線の配列方向における縞の発生を抑制し、細部まで表現できる画質の良好な超音波画像を表示することが可能となる。またフィルタ係数の最適化により、ビームの歪みも補正することが可能となる。

（第２の実施の形態）
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す機能ブロック図である。本実施の形態は、二次元ドプラ（カラードプラ）機能を有する超音波診断装置に関する。この超音波診断装置は、第１の実施の形態の構成に対して、二次元ドプラ機能ための要素を加えたものである。なお、以下の説明では、図１のメモリ制御部２を第１のメモリ制御部２と称し、図１の空間フィルタ演算部４を第１の空間フィルタ演算部４と称する。

本実施の形態により追加される要素に関して、以下に説明する。まず、超音波受信データ処理部１と空間フィルタ１５との間に介在する要素として、ブライトネス信号処理部１０および二次元ドプラ信号処理部１１が設けられる。空間フィルタ１５は、第１の実施の形態の空間フィルタ９と同様の、第１のメモリ制御部２、メモリ３、第１の空間フィルタ演算部４、およびフィルタ係数演算部５からなる構成に加えて、二次元ドプラメモリ１３（第２の記憶手段）と、第２のメモリ制御部１２（第２の制御手段）と、第２の空間フィルタ演算部１４とが設けられる。

ブライトネス信号処理部１０を介して供給されるデータは、第１のメモリ制御部２、メモリ３、第１の空間フィルタ演算部４により第１の実施の形態の構成と同様の処理を施されて、走査変換部７に供給される。

二次元ドプラ信号処理部１１は、超音波受信データ処理部１からの受信ビームデータに対して二次元ドプラ処理を施す。二次元ドプラメモリ１３は、二次元ドプラ信号処理部１１から出力される二次元ドプラデータを格納する。第２のメモリ制御部１２は、二次元ドプラメモリ１３に対するデータの読み出しおよび書き込みを制御する。第２の空間フィルタ演算部１４は、フィルタ係数演算部５からのフィルタ係数に従って、第２のメモリ制御部１２により読み出される受信二次元ドプラデータに対してフィルタリング処理を施し、走査変換部７に出力データを供給する。フィルタリング処理は、複数本の受信二次元ドプラデータに対して隣り合うビーム間の画質差を緩和するように施される。

このように構成することにより、二次元ドプラ（カラードプラ）機能を有する超音波診断装置において、同一の送信ビームから得られる並列受信ビームを含む複数の受信ビーム間の信号に対して、送信ビームに対する受信ビームの位置に応じてフィルタ係数を最適に制御することができる。それにより、二次元ドプラにおいて顕著な音響線の配列方向における縞の発生を抑制し、細部まで表現できる画質の良好な超音波画像を表示すること可能になる。また、フィルタ係数の最適化により、ビームの歪みを補正することも可能になる。

（第３の実施の形態）
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す機能ブロック図である。本実施の形態は、受信深度に応じたフィルタ係数制御機能を有する超音波診断装置に関する。この超音波診断装置は、第１の実施の形態の構成に加えて、フィルタ係数演算部１６に受信深度情報を供給する深度情報生成部１７を設けたものである。

この構成によれば、画像データの深度に応じてフィルタ係数を異ならせる設定が可能である。例えば、図８に示すように深度によって音響線１８の間隔に差が生じ、従って、隣り合う音響線１８上の画像データＤの間隔が深度によって異なる場合に、深度によって異なる相関の程度を緩和することが可能である。そのためには、浅い部分ではより相関の強いフィルタ係数、深い部分では相関の弱いフィルタ係数に設定する。その結果、横流れの少ない画質の良好な超音波画像を表示することが可能になる。

（第４の実施の形態）
図９は、本発明の第４の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す機能ブロック図である。本実施の形態は、受信ビーム角度に応じたフィルタ係数制御機能を有する超音波診断装置に関する。この超音波診断装置は、第１の実施の形態の構成に加えて、フィルタ係数演算部１９に受信ビーム角度情報を供給するビーム角度情報生成部２０を設けたものである。

この構成によれば、受信ビーム角度に応じてフィルタ係数を異ならせる設定が可能である。例えば、図１０Ａに示すように、音響線２１に角度をつけて送受信する場合、同一深度間での相関の弱いフィルタ係数とするなど、フィルタ係数を最適化することで、横流れの少ない画質の良好な超音波画像を表示することが可能になる。また、図１０Ｂに示すように、音響線２２によって偏向角度に差がある場合、フィルタ係数を最適化することで、ビームの歪みを補正することが可能になる。

（第５の実施の形態）
図１１は、本発明の第５の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す機能ブロック図である。本実施の形態は、送信ビームの焦点位置に応じたフィルタ係数制御機能を有する超音波診断装置に関する。この超音波診断装置は、第１の実施の形態の構成に加えて、フィルタ係数演算部２３に送信ビームの焦点位置情報を供給する送信ビーム焦点位置情報生成部２４を設けたものである。

この構成によれば、送信ビームの焦点位置に応じてフィルタ係数を制御することが可能である。例えば、図１２に示す焦点位置Ｆに、送信ビームの焦点が絞られている場合に、送信ビームの焦点位置Ｆの近くでは相関の弱いフィルタ係数とし、送信ビームの焦点位置Ｆから離れた位置では相関の強いフィルタ係数に設定する。そのようにフィルタ係数を最適化することで、送信ビームの焦点位置によらず均質で画質の良好な超音波画像を表示することが可能になる。

本発明の超音波診断装置は、同一の送信ビームから得られる複数の受信ビーム間の信号に対して、二次元ドプラにおいて顕著な音響線の配列方向における縞の発生を抑制し、細部まで表現できる画質の良好な超音波画像を表示するために有用である。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す機能ブロック図である。 図２Ａは、第１の実施の形態における、一送信ビームから一受信ビームを生成する場合で、ラテラルフィルタを用いた場合の任意の深さの画像データを示す模式図である。 図２Ｂは、図２Ａの画像データに対応するフィルタ係数を示す模式図である。 図３Ａは、第１の実施の形態における、一送信ビームから一受信ビームを生成する場合で、ダイアモンド形状のフィルタを用いた場合の任意の深さの画像データを示す模式図である。 図３Ｂは、図３Ａの画像データに対応するフィルタ係数を示す模式図である。 図４Ａは、第１の実施の形態における、一送信ビームから二本の受信ビームを生成する場合で、ラテラルフィルタを用いた場合の任意の深さの画像データを示す模式図である。 図４Ｂは、図４Ａの画像データに対して、受信ビームＲＸ１Ｌ上の任意のサンプリング点のデータＯｕｔＬを生成する場合のフィルタ係数を示す模式図である。 図４Ｃは、図４Ａの画像データに対して、受信ビームＲＸ１Ｒ上の任意のサンプリング点のデータＯｕｔＲを生成する場合のフィルタ係数を示す模式図である。 図５Ａは、第１の実施の形態における、一送信ビームから二本の受信ビームを生成する場合で、ダイアモンド形状のフィルタを用いた場合の任意の深さの画像データを示す模式図である。 図５Ｂは、図５Ａの画像データに対して、受信ビームＲＸ１Ｌ上の任意のサンプリング点のデータＯｕｔＬを生成する場合のフィルタ係数を示す模式図である。 図５Ｃは、図５Ａの画像データに対して、受信ビームＲＸ１Ｒ上の任意のサンプリング点のデータＯｕｔＲを生成する場合のフィルタ係数を示す模式図である。 図６は、本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す機能ブロック図である。 図７は、本発明の第３の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す機能ブロック図である。 図８は、第３の実施の形態における、深度によって音響線間隔に差の生じる場合のフィルタ係数制御機能を説明するための模式図である。 図９は、本発明の第４の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す機能ブロック図である。 図１０Ａは、第４の実施の形態における、音響線に角度をつけて送受信する場合のフィルタ係数制御機能を説明するための模式図である。 図１０Ｂは、第４の実施の形態における、音響線によって偏向角度に差がある場合のフィルタ係数制御機能を説明するための模式図である。 図１１は、本発明の第５の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示す機能ブロック図である。 図１２は、第５の実施の形態における、送信ビームの焦点位置によるフィルタ係数制御機能を説明するための模式図である。 図１３は、従来の超音波診断装置の一構成例を示す機能ブロック図である。

符号の説明

１ 超音波受信データ処理部
２ メモリ（第１の記憶手段）
３ メモリ制御部、第１のメモリ制御部（第１の制御手段）
４ 空間フィルタ演算部、第１の空間フィルタ演算部
５、１６、１９、２３ フィルタ係数演算部
６ 音響ビーム制御部
７ 走査変換部
８ モニタ（表示手段）
９、１５、１６ 空間フィルタ
１０ ブライトネス信号処理部
１１ 二次元ドプラ信号処理部
１２ 二次元ドプラメモリ（第２の記憶手段）
１３ 第２のメモリ制御部（第２の制御手段）
１４ 第２の空間フィルタ演算部
１７ 深度情報生成部
１８、２１、２２ 音響線
２０ ビーム角度情報生成部
２４ 送信ビーム焦点位置情報生成部

Claims (5)

1. 超音波受信信号から形成した受信ビームをディジタル変換して得られる受信ビームデータを格納する第１の記憶手段と、
   前記第１の記憶手段に対するデータの読み出しおよび書き込みを制御する第１の制御手段と、
   前記受信ビームに関する送信ビームとの位置関係を含む情報に基づきフィルタ係数を演算するフィルタ係数演算部と、
   同一の送信ビームから得られる並列受信ビームを含む複数本の前記受信ビームデータに対して、前記フィルタ係数に基づき、隣り合うビーム間の画質差を緩和するためのフィルタリング処理を施す第１の空間フィルタ演算部とを備え、
   前記第１の空間フィルタ演算部から出力された画像データを表示用モニタの走査に変換して画像を表示することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記超音波受信データ処理部からの受信ビームデータに対して二次元ドプラ処理を施す二次元ドプラ信号処理部と、
   前記二次元ドプラ信号処理部から出力される二次元ドプラデータを格納する第２の記憶手段と、
   前記第２の記憶手段に対するデータの読み出しおよび書き込みを制御する第２の制御手段と、
   前記フィルタ係数演算部から供給されるフィルタ係数に従って、同一の送信ビームから得られる並列受信ビームを含む複数本の前記受信二次元ドプラデータに対して、隣り合うビーム間の画質差を緩和するためのフィルタリング処理を施す第２の空間フィルタ演算部とを更に備えた請求項１記載の超音波診断装置。
3. 前記フィルタ係数演算部は、前記フィルタ係数を受信深度に応じて制御可能である請求項１または２記載の超音波診断装置。
4. 前記フィルタ係数演算部は、前記フィルタ係数を受信ビーム角度に応じて制御可能である請求項１または２記載の超音波診断装置。
5. 前記フィルタ係数演算部は、前記フィルタ係数を送信ビームの焦点位置に応じて制御可能である請求項１または２記載の超音波診断装置。

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