JPWO2011021362A1

JPWO2011021362A1 - 超音波診断装置

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Publication number: JPWO2011021362A1
Application number: JP2011527568A
Authority: JP
Inventors: 右田　学; 学右田; 一也高木
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2010-08-09
Publication date: 2013-01-17
Anticipated expiration: 2030-08-09
Also published as: CN102245108B; CN102245108A; US20120035480A1; WO2011021362A1; JP5692075B2

Abstract

本発明の超音波診断装置は、被検体へ向けて超音波を送受信し、被検体で反射した超音波により被検体の断層画像を生成する超音波診断装置であって、被検体で反射した超音波を検出することにより得られた検出信号に基づき、同一音響線に属する受信感度の異なる複数の受信信号を生成する受信部２１４と、音響線上の領域を超音波の反射の強度によって分類し、分類に応じて複数の受信信号を用いた合成受信信号を生成する合成処理部２０６と、合成受信信号の信号強度に基づく諧調または色調を用いて被検体の断層画像を生成する画像形成部２０７とを備える。

Description

本発明は、超音波診断装置に関し、特に断層画像を表示する超音診断装置に関する。

超音波診断装置は、超音波を被検体に送信し、その反射エコーに含まれる情報を解析することにより、被検体内の画像を作成する。送信する超音波の駆動方法や、反射エコーの解析方法によって、種々の情報を得ることが可能である。例えば、Ｂモードと呼ばれる体内の組織構造を画像化する方法や、カラーフローモードと呼ばれる血流の動きを画像化する方法が一般的である。これら２つの方法では、超音波の駆動方法が異なるため、２つの方法による画像の表示を同時に行うことは一般に困難である。

これに対し、近年、２つの特徴を併せ持つＢフローモードと呼ばれる表示方法が開発されている（特許文献１、非特許文献１）。このＢフローモードは、強反射体が存在しない血流を画像化するために受信感度を上げていることが特徴であり、受信感度の高いＢモードともいえる。

図１６は、Ｂモード表示を行う従来の超音波診断装置の一例を示すブロック図である。図１６に示すように、従来の超音波診断装置は、送信部１１０と、受信部１１１と、遅延加算部１０３と、検波部１０４と、対数圧縮部１０５と、走査変換部１０６と、減衰補正制御部１０７と送受信制御部１０８とを備える。

送信部１１０は、送受信制御部１０８の制御に基づき、送信信号をプローブ１０９へ出力する。これにより、プローブ１０９から被検体へ向けて超音波が送信される。被検体において反射した超音波は、反射エコーとしてプローブ１０９によって検出され、検出信号が受信部１１１に入力される。

受信部１１１は、増幅部１０１およびＡＤ変換部１０２を含み、増幅部１０１は検出信号を増幅し、受信信号を生成する。増幅の程度は、減衰補正制御部１０７より指定された増幅率により決まる。深い位置の反射エコーほど減衰の影響が大きいので、減衰補正制御部１０７は、被検体の浅い位置からの反射エコーの強度と深い位置からの反射エコーの強度とが見かけ上等しくなるようにするため、受信時刻からの経過とともに増幅率を上げる。ＡＤ変換部１０２は、生成した受信信号をデジタル信号に変換する。

遅延加算部１０３は、デジタルの受信信号のフォーカス制御を行う。検波部１０４は、フォーカス制御された受信信号の包絡線検波を行う。対数圧縮部１０５は、ダイナミックレンジを圧縮するために、検波された受信信号を対数圧縮する。画像形成部１０６は、対数圧縮された受信信号から表示画像データを生成する。表示部１１２は、生成した画像データを表示する。

特開２００４−１２９９６７号公報

ＧＥヘルスケア、超音波診断装置、［online］、［平成２１年７月１４日検索］、インターネット＜URL:http://japan.gehealthcare.com/cwcjapan/static/rad/us/msujbflw.html＞ウィキペディア、［online］、［平成２１年７月１４日検索］、インターネット＜http://jp.wikipedia.org/wiki/ハイダイナミックレンジ合成＞

図１７および図１８は、従来の超音波診断装置のＢモード表示方法により、血管を撮像した場合の血管の画像を模式的に示している。図１７では受信感度が低めに設定されている。このため、強反射体の存在しない血流領域１５０は黒くつぶれ、血流の流れを確認することができない。図１８では受信感度が高めに設定されている。この場合、血流領域１５０の可視性は向上するものの、強反射体である血管壁１５１で白飛びが生じている。このように、従来Ｂモード表示が可能な超音波診断装置において、受信感度を高める設定を行うだけでは、血流部分と血管壁などの対組織部分とを適切な諧調表示で画像化することはできない。つまり、Ｂフローモードを実現することはできない。

非特許文献１では、公知のＣｏｄｅｄＥｘｃｉｔａｔｉｏｎと呼ばれる符号変調方法により、受信感度を上げ、Ｂフローモードを実現している。しかし、受信部のダイナミックレンジが不足している場合、強反射体の存在する領域で白飛びが発生し得る。

本発明はこのような従来技術の課題を解決し、受信部のダイナミックレンジが不足している場合においても、暗部における黒つぶれや明部における白飛びのない、超音波画像生成方法を提供することを目的とする。

本発明の超音波診断装置は、被検体へ向けて超音波を送受信し、前記被検体で反射した超音波により被検体の断層画像を生成する超音波診断装置であって、被検体で反射した超音波を検出することにより得られた検出信号に基づき、同一音響線に属する受信感度の異なる複数の受信信号を生成する受信部と、前記音響線上の領域を前記超音波の反射の強度によって分類し、前記分類に応じて前記複数の受信信号を用いた合成受信信号を生成する合成処理部と、前記合成受信信号の信号強度に基づく諧調または色調を用いて前記被検体の断層画像を生成する画像形成部とを備える。これにより、受信部のダイナミックレンジが不足している場合においても、暗部における黒つぶれや明部における白飛びのない、適正な階調や色調で断層画像を表示することができる。

ある好ましい実施形態において前記受信感度の異なる複数の受信信号は、相対的に受信感度の高い受信信号と相対的に受信感度の低い受信信号を含み、前記合成処理部は、前記音響線上おいて、前記超音波の反射が相対的に弱い領域に前記受信感度の高い受信信号を用い、前記超音波の反射が相対的に強い領域に前記受信感度の低い受信信号を用いた合成受信信号を生成する。

ある好ましい実施形態において、前記受信部は、前記検出信号を異なる増幅率で増幅することにより、前記相対的に受信感度の高い受信信号と前記相対的に受信感度の低い受信信号とを生成する。これにより、受信感度の異なる信号を得ることができる。

ある好ましい実施形態において、超音波診断装置は、パルス信号および符号化されたパルス信号をそれぞれ生成し、超音波を送信するプローブを駆動する送信部をさらに備え、前記受信部は、前記プローブによって、前記符号化されたパルス信号による超音波を検出し、復調することにより、前記相対的に受信感度の高い受信信号を生成し、前記プローブによって、前記パルス信号による超音波を受信し、前記相対的に受信感度の低い受信信号を生成する。これにより、受信感度の高い信号を得ることができる。

ある好ましい実施形態において、超音波診断装置は、超音波を送信するプローブを駆動する送信部をさらに備え、前記送信部は同一音響線上において超音波をｎ回ずつ（ｎは２以上の整数）送信しながら、走査するように前記プローブを駆動し、前記受信部は、前記プローブによって、検出した超音波による検出信号を、相対的に高い増幅率および相対的に低い増幅率で交互に増幅する。これにより、受信感度の異なる信号を時系列に得ることができ、受信感度の高い受信信号と低い受信信号をペアとし、相対的にダイナミックレンジの広い信号を生成できる。

ある好ましい実施形態において、前記受信部は、前記超音波による検出信号を、相対的に高い増幅率および相対的に低い増幅率で並列的に増幅することにより、前記受信感度の高い受信信号と前記受信感度の低い受信信号を生成する。これにより、フレームレートを低下させることなく、受信感度の異なる２つの受信信号を得ることができる。

ある好ましい実施形態において、超音波診断装置は、前記受信部は、同一音響線に対する超音波の送信間中、増幅率を時間経過とともに増大させながら、前記検出信号を増幅する。これにより、減衰補正のための増幅とダイナミックレンジを広げるための増幅を同時に行うことができる。

ある好ましい実施形態において、前記合成処理部は、前記検出信号の信号強度の統計解析結果に基づき、自動的に前記信号強度が相対的に弱い領域および前記信号強度が相対的に強い領域を決定する。これにより、装置やシステムが持つ固有の感度に依存しない判定が可能になる。

本発明によれば、受信感度の異なる複数の受信信号を合成し、合成受信信号を用いて、信号強度に基づく諧調または諧調を用いて断層画像を生成することにより、暗部から明部にわたる全域において、良好な諧調または諧調で表示される断層画像を得ることができる。

ハイダイナミックレンジ合成方法によって受信信号を処理する概念を説明する図である。本発明による超音波診断装置の第１の実施形態を示すブロック図である。図２の超音波診断装置の動作を説明するフローチャートである。図２の超音波診断装置における超音波の送信シーケンスを説明する模式図である。図２の超音波診断装置における増幅率の制御シーケンスを説明する模式図である。図２の超音波診断装置における増幅率の他の制御シーケンスを説明する模式図である。図２の超音波診断装置における超音波の他の送信シーケンスを説明する模式図である。図２の超音波診断装置における合成処理部の構成を示すブロック図である。合成処理部の動作を説明するフローチャートである。図２の超音波診断装置によって得られる断層画像の一例を示す模式図である。本発明による超音波診断装置の第２の実施形態を示すブロック図である。図１１の超音波診断装置の動作を説明するフローチャートである。本発明による超音波診断装置の第３の実施形態を示すブロック図である。図１３の超音波診断装置の動作を説明するフローチャートである。受信感度が異なる３つの受信信号を用いて合成受信信号を生成する例を説明する図である。従来の超音波診断装置を示すブロック図である。従来の超音波診断装置によって得られる断層画像の一例を示す模式図である。従来の超音波診断装置によって得られる断層画像の他の例を示す模式図である。

本発明の超音波診断装置は、諧調表示された断層画像の暗部において黒つぶれや明部にいて白飛びが生じないようにするため、ハイダイナミックレンジ合成方法を用いて、被検体の断層画像を生成する。ハイダイナミックレンジ合成方法を用いることにより、超音波診断装置の受信部のダイナミックレンジが狭い場合でも、暗部から明部にわたる全域において、良好な諧調で断層画像を表示することができる。

図１は、ハイダイナミックレンジ合成の概念を説明する模式的な図である。横軸は被検体から得られる反射エコーをプローブにより検出した検出信号の強度を示している。また、縦軸は、受信部において検出信号を増幅することによって得られた受信信号の強度を示している。

横軸において、検出信号の強度が相対的に弱い領域は断層画像を生成した場合に暗部となる領域であり、反射エコーが弱い領域である。検出信号の強度が相対的に強い領域は断層画像を生成した場合に明部となる領域であり、反射エコーが強い領域である。これらは、例えば、図１において、暗部６０２および明部６０３で示される。

本発明では、同一音響線上で得られた検出信号から、相対的に受信感度の高い受信信号と相対的に受信感度の低い受信信号とを生成する。図１では、例えば、検出信号を小さい増幅率で増幅することよって得られた受信感度の低い受信信号６０１と、検出信号を大きい増幅率で増幅することよって得られた受信感度の高い受信信号６００とが示されている。

暗部６０２は、血流のような強反射体の存在しない領域に相当する。この領域では、受信感度の高い受信信号６００の部分６０４を用いる。これにより、暗部６０２において、受信感度の高い受信信号６００を用いることにより暗部での諧調を多くとり、黒つぶれを回避することができる。

一方、明部６０３は、血管壁のような強反射体の存在する領域に相当する。この領域では、受信感度の低い受信信号６０１の部分６０５を用いる。これにより、明部６０３において、受信感度が高すぎることによる白つぶれを抑制することができる。

これら２つの領域における受信信号を合成する際、図１から分かるように、暗部６０２と明部６０３との境界において、２つの受信信号の増幅率が異なるために、受信信号の強度に差異が生じる。この差異を解消するため、受信感度の低い受信信号６０１の部分６０５に定数６０６を乗じ、受信感度の高い受信信号６００の部分６０４と受信感度の低い受信信号６０１の部分６０５とを連続させる。定数６０６を乗じる替わりに、定数を加算してもよい。

また、図１から分かるように、暗部６０２および暗部６０３は、各音響線上において、検出信号の強度に基づいて分類あるいは決定することもできるし、受信感度の低い受信信号６０１の信号強度あるは受信感度の高い受信信号６００の信号強度に基づいて分類あるいは決定することもできる。受信感度の高い受信信号６００を用いる場合、閾値Ａ１によって、受信感度の低い受信信号６０１を用いる場合には、閾値Ａ２を用いることによって、暗部６０２および暗部６０３を規定することができる。

このように、２つの受信感度の受信信号を合成し、合成受信信号を用いて、信号強度に基づく諧調を用いて断層画像を生成することにより、暗部から明部にわたる全域において、良好な諧調で表示される断層画像を得ることができる。なお、以下の実施形態では、２つの異なる受信感度の受信信号を合成する例を説明するが、受信感度の異なる３つ以上の受信信号を用いてもよい。

（第１の実施形態）
以下、本発明による超音波診断装置の第１の実施形態を説明する。

図２は、超音波診断装置２５１の構成を示すブロック図である。超音波診断装置２５１は、送信部２１２と、送受信制御部２１１と、バイアス制御部２１０と、減衰補正制御部２０９と、受信部２１４と、遅延加算部２０３と、検波部２０４と、バッファ部２０５と、合成処理部２０６と、画像形成部２０７とを備える。また、超音波を送受信するためのプローブ２１３が送信部２１２および受信部２１４に接続され、生成した画像を表示するための表示部２１５が画像形成部２０７に接続される。プローブ２１３および表示部２１５は、超音波診断装置２５１が備えていてもよく、汎用的なプローブ２１３および表示部２１５を用いてもよい。プローブ２１３は、一次元に配列された複数の振動子を含む。振動子は例えば圧電体によって構成され、圧電体を駆動することにより、超音波を送信し、また、超音波を圧電体が受けることによって超音波を電気信号に変換する。

送信部２１２は、送受信制御部２１１の制御に基づき、送信信号をプローブ２１３へ出力する。これによりプローブ２１３が駆動され、プローブ２１３から被検体へ向けて超音波が送信される。被検体において反射した超音波は、反射エコーとしてプローブ２１３によって検出され、検出信号が受信部２１４に入力される。本実施形態では、同一音響線上で受信感度の異なる２つの受信信号、具体的には、相対的に受信感度の高い受信信号および相対的に受信感度の低い受信信号を得るために、同一音響線上において、２回超音波が送受信される。

受信部２１４は、増幅部２０１およびＡＤ変換部２０２を含む。増幅部２０１およびＡＤ変換部２０２は、プローブ２１３に含まれる振動子の数に対応して複数設けられていることが好ましい。増幅部２０１は、プローブ２１３の各振動子で検出された検出信号を増幅し、受信信号を生成する。この際、送受信制御部２１１の制御に基づくタイミングで、減衰補正制御部２０９とバイアス制御部２１０とから出力される増幅率が加算器２０８によって加算され、得られた増幅率で検出信号の増幅を行う。受信感度の異なる２つの受信信号を得るために、送受信制御部１０８の制御に基づくタイミングで、異なる値の増幅率値が加算器２０８から出力される。ＡＤ変換部２０２は、得られた受信信号をデジタル信号に変換する。遅延加算部は２０３は、デジタルの受信信号のフォーカス制御を行う。検波部２０４は、フォーカス制御された受信信号の包絡線検波を行い、検波した受信信号がバッファ部２０５に格納される。相対的に受信感度の高い受信信号および相対的に受信感度の低い受信信号のデータが格納される。

合成処理部２０６は、バッファ部２０５からデータを読み出し、図１を参照して説明したように、フレームごとに、ハイダイナミックレンジ合成法により、音響線上おいて、反射エコーが相対的に弱い領域に受信感度の高い受信信号を用い、反射エコーが相対的に強い領域に受信感度の低い受信信号を用いた合成受信信号を生成する。画像形成部２０７は、合成受信信号の信号強度に基づいた諧調または色調で被検体の断層画像を生成する。これにより表示部２１５に被検体の断層画像が表示される。

次に図２および図３を参照しながら、超音波診断装置２５１の動作を詳細に説明する。図３は、超音波診断装置２５１の動作を説明するフローチャートである。図３に示すように、超音波診断装置２５１は測定開始後、ステップ群３００Ａおよび３００Ｂを実行する。各ステップ群は超音波の１送受信に対する処理であり、ともに、同一音響線に属する処理である。これにより、同一音響線上において、相対的に受信感度の高い受信信号および相対的に受信感度の低い受信信号が得られる。

＜ステップ３０１＞
１回目の超音波の送受信を行う。送信部２１２によってプローブ２１３を駆動し、被検体に向けて超音波を送信し、プローブ２１３によって反射エコーを検出し、検出信号を生成する。

図４は、プローブ２１３から送信される超音波の順序を模式的に示している。図４に示すように、同一の音響線２６１に対して、２回超音波の送信を行った後、隣接する音響線上において２回送信を行う。このように、同一の音響線上において超音波を２回ずつ送信しながら、被検体を走査するようにプローブ２１３を駆動する。

同一の音響線２６１上における１回目の超音波の送信および受信がステップ群３００Ａに対応し、２回目の超音波の送信および受信がステップ群３００Ｂに対応する。

＜ステップ３０２＞
検出信号を増幅部２０１において増幅し、受信信号を生成する。受信信号の増幅率は加算器２０８から出力される。バイアス制御部２１０は、送受信制御部２１１から受け取る超音波の送信に関するタイミングをトリガとし、次の送信まで、一定の増幅率を加算器２０８へ出力値として設定する。同一の音響線上で２回送信される超音波に基づき、相対的に受信感度の高い受信信号および相対的に受信感度の低い受信信号のいずれを先に生成してもよい。

図５は、増幅率の制御シーケンスの一例を示している。送信トリガ２７０は、送受信制御部２１１から出力される超音波の送信タイミングを示す。送信トリガ２７０の送信間隔で規定される期間２７１において、超音波が送受信され、受信信号が生成される。図５に示す増幅率の制御シーケンスでは、増幅率２７３は一定である。この場合、被検体の深い位置から得られる反射エコーによる検出信号も一定の増幅率で増幅される。増幅率２７３は相対的に受信感度の高い受信信号を生成するため、高い値に設定されている。

図６は、増幅率の制御シーケンスの他の例を示している。図６に示す例では、送受信制御部２１１から出力される送信トリガ２７０のタイミングに基づき、減衰補正制御部２０９が、反射エコーを受信中、徐々に増幅率を上げる信号を加算器２０８に出力する。加算器２０８は、減衰補正制御部２０９とバイアス制御部２１０から出力される増幅率の和を増幅部２０１に対して設定する。これにより、図６に示すように、期間２７１の間、増幅率２７３’は時間の経過とともに増大する。

＜ステップ３０３＞
ＡＤ変換部２０２は、増幅部２０１で増幅した受信信号をデジタル信号に変換する。遅延加算部は２０３は、デジタルの受信信号のフォーカス制御を行う。検波部１０４は、フォーカス制御された受信信号の包絡線検波を行い、検波した受信信号がバッファ部２０５に格納される。

＜ステップ３０４＞
２回目の超音波の送受信を行う。送信部２１２によってプローブ２１３を駆動し、被検体に向けて超音波を送信し、プローブ２１３によって反射エコーを検出し、検出信号を生成する。

＜ステップ３０５＞
ステップ３０２と同様、検出信号を増幅部２０１において増幅し、受信信号を生成する。ただし、図５に示すように、２回目の超音波の送受信では、増幅率２７４は相対的に受信感度の低い受信信号を生成するため、低い値に設定されている。増幅率２７３および増幅率２７４が出力される期間２７２に、一本の音響線上における送受信が完了する。減衰補正制御部２０９が、反射エコーを受信中、徐々に増幅率を上げる信号を加算器２０８に出力する場合には、バイアス制御部２１０から出力される増幅率の値が小さく設定されることにより、増幅率２７３’よりも小さい増幅率２７４’が加算器２０８から出力され、２回目の検出信号の増幅に用いられる。これより２回目の受信信号が生成する。

＜ステップ３０６＞
ステップ３０３と同様、受信信号はデジタル信号に変換され、フォーカス制御がなされた後、検波部１０４によって包絡線検波され、検波された受信信号がバッファ部２０５に格納される。

＜ステップ３０７＞
合成部２０６は、格納された相対的に受信感度の高い１回目の受信信号および相対的に受信感度の低い２回目の受信信号を合成し、合成受信信号を生成する。図８は、合成処理部２０６の構成を示すブロック図である。

合成処理部２０６は、乗算器２０６ａと、切替部２０６ｂと、切換判定部２０６ｃとを含む。図９は、合成処理部２０６の動作を示すフローチャートである。合成処理は、すべての音響線上の受信信号に対して行われる。１音響線ごとに合成受信信号を生成してもよいし、１フレーム分の受信信号がバッファ部２０５に蓄積された場合に１フレーム分まとめて合成受信信号を生成してもよい。

＜ステップ３１０＞
合成部２０６は、格納された相対的に受信感度の高い１回目の受信信号および相対的に受信感度の低い２回目の受信信号をバッファ部２０５から読み出す。切替判定部６００は、バッファから読み出した相対的に受信感度の高い受信信号（増幅率：高）を参照し、閾値判定を行う。参照する受信信号は相対的に受信感度の低い受信信号（増幅率：小）であてもよい。ここで、閾値の設定は任意である。閾値はあらかじめ設定された所定の値であってもよいし、受信信号の信号強度を統計解析し、解析結果に基づき、動的かつ自動的に閾値を決定してもよい。例えば信号強度をヒストグラム解析し、ヒストグラムの中央値を自動的に閾値と決定してもよい。閾値より小さい場合は、ステップ３１１へ、大きい場合は、ステップ３１２へ進む。閾値より小さい受信信号は信号強度が相対的に弱い領域であり、閾値以上である受信信号は信号強度が相対的に強い領域である。

＜ステップ３１１＞
切替判定部５０１は、切替部５０２が相対的に受信感度の高い受信信号（増幅率：高）を出力するように制御する。

＜ステップ３１２＞
切替判定部５０１は、切替部５０２が相対的に受信感度の低い受信信号（増幅率：小）を出力するように制御する。このとき、受信信号（増幅率：小）には、乗算器５０３にて定数を乗じる。

例えば図１に示すように、受信感度の高い受信信号を参照して閾値を決定する場合には、閾値Ａ２を用い、受信感度の低い受信信号６０１を参照して閾値を決定する場合には、閾値Ａ１を用いる。これにより、音響線上の領域の反射エコーが相対的に弱い領域および強い領域に分類できる。反射エコーが相対的に弱い領域であり、断層画像を生成した場合に暗部となる領域６０２には受信感度の高い受信信号６００の部分６０４を用い、反射エコーが相対的に強い領域であり、断層画像を生成した場合に明部となる領域６０１には受信感度の低い受信信号６０１の部分６０５を用いた合成受信信号が生成できる。

画像形成部２０７は、このようにして得られた合成受信信号の信号強度に基づいた諧調または色調で被検体の断層画像を生成する。これにより暗部から明部にわたる全域において、良好な諧調で断層画像を表示部２１５に表示することができる。

図１０は超音波診断装置２５１により血管を撮像した場合の血管の画像を模式的に示している。図１０に示すように、強反射体の存在しない血流の領域１５０が黒くつぶれることなく、複数の諧調で示される。また、強反射体である血管壁１５１でも白飛びが生じることなく、諧調表示される。

このように、本実施形態の超音波診断装置によれば、２つの受信感度の受信信号を合成し、合成受信信号を用いて、信号強度に基づく諧調または諧調を用いて断層画像を生成することにより、暗部から明部にわたる全域において、良好な諧調または色調で表示される断層画像を得ることができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明による超音波診断装置の第２の実施形態を説明する。図１１は、超音波診断装置２５２の構成を示すブロック図である。第１の実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付している。

超音波診断装置２５２は、２つの受信部２１４Ａ、２１４Ｂを備えている点で第１の実施形態と異なる。これにより、異なる増幅率で増幅した受信感度の異なる２つの受信信号を生成するために、超音波を２回の送信しなくてよい。つまり、フレームレートを落とさずに、ハイダイナミックレンジ合成に必要な受信感度の異なる２つの受信信号を得ることができる。また、超音波の送信タイミングごとに、増幅率のバイアスを制御する必要もない。

図１２は、超音波診断装置２５２の動作を示すフローチャートである。図１１および図１２を参照しながら、超音波診断装置２５２の動作を説明する。

＜ステップ３２０＞
超音波の送受信を行う。送信部２１２によってプローブ２１３を駆動し、被検体に向けて超音波を送信し、プローブ２１３によって反射エコーを検出し、検出信号を生成する。

２つの受信信号を生成する動作は、ステップ群３２１Ａ、３２１Ｂによって実行され、これらは並列処理される。

＜ステップ３２２Ａ、３２２Ｂ（並列処理）＞
送受信制御部２１１から与えられる送信タイミングに基づき、減衰補正制御部２０９は、減衰補正制御のための増幅率を決定し、バイアス制御部２１０は、ハイダイナミックレンジ合成のための２つの異なる増幅率をそれぞれ決定し、加算器２０８へ出力する。増幅部２０１Ａ、２０１Ｂは、それぞれの増幅率の和で検出信号を増幅し、相対的に受信感度の高い受信信号（増幅率：高）および相対的に受信感度の低い受信信号（増幅率：小）を生成する。

＜ステップ３２３Ａ、３２３Ｂ（並列処理）＞
ＡＤ変換部２０２Ａ、２０２Ｂは、相対的に受信感度の高い受信信号（増幅率：高）および相対的に受信感度の低い受信信号（増幅率：小）をそれぞれデジタル信号に変換する。遅延加算部２０３Ａ、２０３Ｂによって、デジタル信号に変換した２つの受信信号のフォーカシングを行う。その後、検波部２０４Ａ、２０４Ｂによって、フォーカシングした受信信号に対して包絡線検波を行い、検波した信号をバッファ５０５へ格納する。

＜ステップ３２４＞
第１の実施形態と同様、合成処理部２０６は、バッファ部２０５からデータを読み出し、ハイダイナミックレンジ合成法により、音響線上おいて、反射エコーが相対的に弱い領域に、受信感度の高い受信信号を用い、反射エコーが相対的に強い領域に受信感度の低い受信信号を用いた合成受信信号を生成する。画像形成部２０７は、合成受信信号の信号強度に基づいた諧調または色調で被検体の断層画像を生成する。これにより表示部２１５に被検体の断層画像が表示される。

本実施形態によれば、増幅処理を並列処理できるため、受信感度の異なる受信信号を同時に２つ生成できる。このため、同一音響線上において超音波を２回送信する必要がなく、フレームレートを落とさずに、相対的にダイナミックレンジの広い信号を生成することができる。

（第３の実施形態）
以下、本発明による超音波診断装置の第３の実施形態を説明する。図１４は、超音波診断装置２５３の構成を示すブロック図である。第１の実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付している。

超音波診断装置２５３は、受信感度の高い受信信号を得るために、符号化されたパルス信号によって超音波を送受信し、受信感度の低い受信信号を得るために符号化されていないパルス信号によって超音波を送受信する。

このために超音波診断装置２５３は、送信部２１１’とＡＤ変換部２５４、切換器２５５および復調部２５６を備える。また、送信部２１１’は、パルス生成部２５０、変調部２５１、切換器２５２およびＤＡ変換部２５３を含む。

パルス生成部４００は、デジタルパルス信号を生成する。変調部４０１は、生成されたパルス信号を符号変調し、符号化パルス信号を出力する。切換器２５２は、符号化パルス信号または符号変調されていないパルス信号を選択する。ＤＡ変換部２５３は切換器２５２によって選択された符号化パルス信号または符号変調されていないパルス信号をアナログ信号に変換し、変換された信号によってプローブ２１３が駆動され、超音波を被検体に向けて送信する。

プローブ２１３で検出された検出信号は、第１の実施形態と同様、図１３には示していない増幅部によって増幅され、受信信号が生成する。ここで、増幅部は、超音波が、符号化パルス信号によるか符号変調されていないパルス信号によるかに関わらず、一定の増幅率で検出信号を増幅する。

ＡＤ変換部２５４は、受信信号をデジタル信号に変換する。デジタル化された受信信号は第１の実施形態と同様、図１３には示していない遅延加算部によって受信信号のフォーカシングが行われる。切替器２５５は、フォーカシング後の受信信号を復調部２５６またはバッファ部２０５へ出力する。切替器２５５は、送受信制御部２１１の指令に基づく感度切替部２６０からの信号に基づき、符号化パルス信号によって超音波を送信した場合には、受信信号が復調部２５６に入力されるように出力を切り替える。復調部２５６は、デジタル化された検出信号を復調し、復調されたバッファ４０７へ出力される。これらの受信信号はバッファ４０７へ出力される前に、第１の実施形態と同様、図１３には示していない検波部によって包絡線検波される。

合成処理部２０６は、バッファ部２０５からデータを読み出し、ハイダイナミックレンジ合成法により、音響線上おいて、反射エコーが相対的に弱い領域に、受信感度の高い受信信号を用い、反射エコーが相対的に強い領域に受信感度の低い受信信号を用いた合成受信信号を生成する。画像形成部２０７は、合成受信信号の信号強度に基づいた諧調または色調で被検体の断層画像を生成する。これにより表示部２１５に被検体の断層画像が表示される。

次に、超音波診断装置２５３の動作を説明する。

図１４は、超音波診断装置２５３の動作を説明するフローチャートである。ステップ群３３０Ａは受信感度の高い受信信号を生成し、ステップ群３３０Ｂは受信感度の低い受信信号を生成する。

＜ステップ３３１＞
まず受信感度の高い受信信号を生成する。感度切替部２６０は、送受信制御部２１１から出力される送信タイミングをトリガに、切替器２５２が変調部４０１とＤＡ変換４０１とを接続し、切替器２５５がＡＤ変換部２５４と復調部４０６と接続するように、２５２および切替器２５５に信号を出力する。

＜ステップ３３２＞
パルス生成部４００が、デジタル信号のパルスを生成する。変調部４０１は、生成したパルスに対してバーカー符号等を用いて符号変調を行い、符号化パルス信号を生成する。

＜ステップ３３３、３３４＞
ＤＡ変換部２５３は符号化パルス信号をアナログ信号に変換する。プローブ２１３がこの信号により駆動され超音波を被検体に向けて送信する。被検体から得られる反射エコーをプローブ２１３が検出し、検出信号を図示しない増幅部が増幅することにより、受信信号を得る。ＡＤ変換部２５４が受信信号をデジタル化し、復調部２５６が、受信信号を復号する。復号された受信信号がバッファ４０７に格納される。

＜ステップ３３５＞
次に、受信感度の低い受信信号を生成する。感度切替部２６０は、送受信制御部４１１から出力される送信タイミングをトリガに、切替器４０１が、パルス生成部４０１とＤＡ変換４０１とを接続し、切替器４０５がＡＤ変換４０４とバッファ部４０６とを接続するように、２５２および切替器２５５に信号を出力する。

＜ステップ３３６＞
符号化しないパルス信号により、同一の音響線上において、超音波を送受信する。プローブ２１３で検出した反射エコーによる検出信号をから受信信号が生成され、バッファ４０７に格納する。

＜ステップ３３７＞
第１の実施形態で詳細に説明したように、合成処理部２０６は、バッファ部２０５からデータを読み出し、ハイダイナミックレンジ合成法により、音響線上おいて、検出信号の信号強度が相対的に弱い領域に、受信感度の高い受信信号を用い、受信した超音波による検出信号の信号強度が強い領域に受信感度の低い受信信号を用いた合成受信信号を生成する。

本実施形態によれば、受信感度の高い受信信号を生成するために、符号化パルス信号を用いて超音波を送受信する。プローブ２１３を駆動する信号が符号化されているため、ノイズの影響を受けにくく、反射エコーの信号強度が低い場合でも、反射エコーを高いＳＮ比で検出することができる。したがって、反射強度の低い血流部分においても断層画像が黒つぶれすることなく、反射強度の差異に基づく諧調表示が可能となる。

上記第１から第３の実施形態では、受信感度が異なる２種の受信信号を用いて合成受信信号を生成していた。しかし受信感度が異なる３種以上の受信信号を用いて合成受信信号を生成してもよい。

図１５は、受信感度が異なる３つの受信信号を用いて合成受信信号を生成する形態の例を説明する図である。受信感度が異なる３つの受信信号を用いる場合、例えば、第１の実施形態において、各同一音響線上において、送信部２１２が３回超音波を送受信し、検出信号を３回得る。得られた検出信号を３つの異なる増幅率で増幅することにより、相対的に受信感度の高い受信信号６００、相対的に受信感度の低い受信信号６０１および受信感度が中間の値である受信信号の６０１’を得る。

合成処理部２０６において、例えば、閾値Ａ１および閾値Ａ２と受信信号の６０１’とを用いて、音響線上の領域を超音波の反射の強度によって分類する。例えば、受信信号の６０１’のうち、閾値Ａ１よりも出力が小さい部分を暗部６０２、閾値Ａ１以上であり、閾値Ａ２よりも出力が小さい部分を中間部６０３’、閾値Ａ２以上の出力の部分を明部６０３として、音響線上の領域を分類する。分類にしたがって、暗部６０２、中間部６０３’および明部６０３に、それぞれ、受信信号６０４の部分６０４、受信信号６０１’の部分６０５’および受信信号６０１の部分６０５を用い、部分６０５’および部分６０５にそれぞれ定数を乗算または加算した値と部分６０４とを合成することによって、合成受信信号を生成する。

このようにして、合成した受信信号を用いることにより、黒つぶれや白飛びのない、より滑らかな諧調で表示される断層画像を得ることができる。第１の実施形態を例として、受信感度が異なる３種以上の受信信号を用いる形態を説明したが、第２、第３の実施形態においても、受信感度が異なる３種以上の受信信号を用いて合成受信信号を生成することが可能である。

また、受信感度の異なる４以上の複数の受信信号を用いて、合成受信信号を生成してもよい。具体的には、受信感度が異なるｎ個（ｎは２以上の整数）の受信信号を用いる場合、各音響上の領域を超音波の反射の強度によってｎ種に分類する。例えば、第１の領域は一番反射強度が弱く、第ｎの領域は一番反射強度が強い領域とする。この場合、受信感度が異なるｎ種の受信信号を、反射強度の大きさと受信感度の大きさとが逆になるように、ｎ種の受信信号とｎ個の領域とを対応させる。具体的には、一番受信感度の高い受信信号（一番大きな増幅率で増幅された受信信号）を第１の領域に対応させ、一番受信感度の低い受信信号（一番小さい増幅率で増幅された受信信号）を第ｎの領域に対応させる。

また、上記実施形態では、合成受信信号の信号強度に基づいて諧調表示を行う例を説明したが、諧調表示に替えて色調表示を行ってもよい。また、合成受信信号の信号強度に応じて、諧調および色調を変化させる表示を行ってもよい。

本発明の超音波診断装置は、血流の流れから血管壁まで適正な階調で表現することができる。このため、例えば、頸動脈診断のように、血流の流れおよび血管壁の厚さの両方の確認を行うことが要望される診断領域に有用である。

２０１、２０１Ａ、２０１Ｂ増幅部
２０２、２０２Ａ、２０２ＢＡＤ変換部
２０３、２０３Ａ、２０３Ｂ遅延加算部
２０４、２０４Ａ、２０４Ｂ検波部
２０５バッファ部
２０６合成処理部
２０７画像形成部
２０８加算器
２０９減衰補正制御部
２１０バイアス制御部
２１１送受信制御部
２１２送信部
２１３プローブ
２１４、２１４Ａ、２１４Ｂ受信部
２１５表示部

特開２００４−１２９９６７号公報

図１７および図１８は、従来の超音波診断装置のＢモード表示方法により、血管を撮像した場合の血管の画像を模式的に示している。図１７では受信感度が低めに設定されている。このため、強反射体の存在しない血流領域１５０は黒くつぶれ、血流の流れを確認することができない。図１８では受信感度が高めに設定されている。この場合、血流領域１５０の可視性は向上するものの、強反射体である血管壁１５１で白飛びが生じている。このように、従来Ｂモード表示が可能な超音波診断装置において、受信感度を高める設定を行うだけでは、血流部分と血管壁などの対組織部分とを適切な階調表示で画像化することはできない。つまり、Ｂフローモードを実現することはできない。

本発明の超音波診断装置は、被検体へ向けて超音波を送受信し、前記被検体で反射した超音波により被検体の断層画像を生成する超音波診断装置であって、被検体で反射した超音波を検出することにより得られた検出信号に基づき、同一音響線に属する受信感度の異なる複数の受信信号を生成する受信部と、前記音響線上の領域を前記超音波の反射の強度によって分類し、前記分類に応じて前記複数の受信信号を用いた合成受信信号を生成する合成処理部と、前記合成受信信号の信号強度に基づく階調または色調を用いて前記被検体の断層画像を生成する画像形成部とを備える。これにより、受信部のダイナミックレンジが不足している場合においても、暗部における黒つぶれや明部における白飛びのない、適正な階調や色調で断層画像を表示することができる。

本発明によれば、受信感度の異なる複数の受信信号を合成し、合成受信信号を用いて、信号強度に基づく階調または色調を用いて断層画像を生成することにより、暗部から明部にわたる全域において、良好な階調または色調で表示される断層画像を得ることができる。

本発明の超音波診断装置は、階調表示された断層画像の暗部において黒つぶれや明部にいて白飛びが生じないようにするため、ハイダイナミックレンジ合成方法を用いて、被検体の断層画像を生成する。ハイダイナミックレンジ合成方法を用いることにより、超音波診断装置の受信部のダイナミックレンジが狭い場合でも、暗部から明部にわたる全域において、良好な階調で断層画像を表示することができる。

暗部６０２は、血流のような強反射体の存在しない領域に相当する。この領域では、受信感度の高い受信信号６００の部分６０４を用いる。これにより、暗部６０２において、受信感度の高い受信信号６００を用いることにより暗部での階調を多くとり、黒つぶれを回避することができる。

また、図１から分かるように、暗部６０２および明部６０３は、各音響線上において、検出信号の強度に基づいて分類あるいは決定することもできるし、受信感度の低い受信信号６０１の信号強度あるは受信感度の高い受信信号６００の信号強度に基づいて分類あるいは決定することもできる。受信感度の高い受信信号６００を用いる場合、閾値Ａ１によって、受信感度の低い受信信号６０１を用いる場合には、閾値Ａ２を用いることによって、暗部６０２および明部６０３を規定することができる。

このように、２つの受信感度の受信信号を合成し、合成受信信号を用いて、信号強度に基づく階調を用いて断層画像を生成することにより、暗部から明部にわたる全域において、良好な階調で表示される断層画像を得ることができる。なお、以下の実施形態では、２つの異なる受信感度の受信信号を合成する例を説明するが、受信感度の異なる３つ以上の受信信号を用いてもよい。

図２は、超音波診断装置３５１の構成を示すブロック図である。超音波診断装置３５１は、送信部２１２と、送受信制御部２１１と、バイアス制御部２１０と、減衰補正制御部２０９と、受信部２１４と、遅延加算部２０３と、検波部２０４と、バッファ部２０５と、合成処理部２０６と、画像形成部２０７とを備える。また、超音波を送受信するためのプローブ２１３が送信部２１２および受信部２１４に接続され、生成した画像を表示するための表示部２１５が画像形成部２０７に接続される。プローブ２１３および表示部２１５は、超音波診断装置３５１が備えていてもよく、汎用的なプローブ２１３および表示部２１５を用いてもよい。プローブ２１３は、一次元に配列された複数の振動子を含む。振動子は例えば圧電体によって構成され、圧電体を駆動することにより、超音波を送信し、また、超音波を圧電体が受けることによって超音波を電気信号に変換する。

受信部２１４は、増幅部２０１およびＡＤ変換部２０２を含む。増幅部２０１およびＡＤ変換部２０２は、プローブ２１３に含まれる振動子の数に対応して複数設けられていることが好ましい。増幅部２０１は、プローブ２１３の各振動子で検出された検出信号を増幅し、受信信号を生成する。この際、送受信制御部２１１の制御に基づくタイミングで、減衰補正制御部２０９とバイアス制御部２１０とから出力される増幅率が加算器２０８によって加算され、得られた増幅率で検出信号の増幅を行う。受信感度の異なる２つの受信信号を得るために、送受信制御部２１１の制御に基づくタイミングで、異なる値の増幅率値が加算器２０８から出力される。ＡＤ変換部２０２は、得られた受信信号をデジタル信号に変換する。遅延加算部は２０３は、デジタルの受信信号のフォーカス制御を行う。検波部２０４は、フォーカス制御された受信信号の包絡線検波を行い、検波した受信信号がバッファ部２０５に格納される。相対的に受信感度の高い受信信号および相対的に受信感度の低い受信信号のデータが格納される。

合成処理部２０６は、バッファ部２０５からデータを読み出し、図１を参照して説明したように、フレームごとに、ハイダイナミックレンジ合成法により、音響線上おいて、反射エコーが相対的に弱い領域に受信感度の高い受信信号を用い、反射エコーが相対的に強い領域に受信感度の低い受信信号を用いた合成受信信号を生成する。画像形成部２０７は、合成受信信号の信号強度に基づいた階調または色調で被検体の断層画像を生成する。これにより表示部２１５に被検体の断層画像が表示される。

次に図２および図３を参照しながら、超音波診断装置３５１の動作を詳細に説明する。図３は、超音波診断装置３５１の動作を説明するフローチャートである。図３に示すように、超音波診断装置３５１は測定開始後、ステップ群３００Ａおよび３００Ｂを実行する。各ステップ群は超音波の１送受信に対する処理であり、ともに、同一音響線に属する処理である。これにより、同一音響線上において、相対的に受信感度の高い受信信号および相対的に受信感度の低い受信信号が得られる。

＜ステップ３０３＞
ＡＤ変換部２０２は、増幅部２０１で増幅した受信信号をデジタル信号に変換する。遅延加算部は２０３は、デジタルの受信信号のフォーカス制御を行う。検波部２０４は、フォーカス制御された受信信号の包絡線検波を行い、検波した受信信号がバッファ部２０５に格納される。

＜ステップ３０６＞
ステップ３０３と同様、受信信号はデジタル信号に変換され、フォーカス制御がなされた後、検波部２０４によって包絡線検波され、検波された受信信号がバッファ部２０５に格納される。

＜ステップ３０７＞
合成処理部２０６は、格納された相対的に受信感度の高い１回目の受信信号および相対的に受信感度の低い２回目の受信信号を合成し、合成受信信号を生成する。図８は、合成処理部２０６の構成を示すブロック図である。

合成処理部２０６は、乗算器２０６ａと、切替部２０６ｂと、切替判定部２０６ｃとを含む。図９は、合成処理部２０６の動作を示すフローチャートである。合成処理は、すべての音響線上の受信信号に対して行われる。１音響線ごとに合成受信信号を生成してもよいし、１フレーム分の受信信号がバッファ部２０５に蓄積された場合に１フレーム分まとめて合成受信信号を生成してもよい。

＜ステップ３１０＞
合成処理部２０６は、格納された相対的に受信感度の高い１回目の受信信号および相対的に受信感度の低い２回目の受信信号をバッファ部２０５から読み出す。切替判定部２０６ｃは、バッファ部２０５から読み出した相対的に受信感度の高い受信信号（増幅率：高）を参照し、閾値判定を行う。参照する受信信号は相対的に受信感度の低い受信信号（増幅率：小）であてもよい。ここで、閾値の設定は任意である。閾値はあらかじめ設定された所定の値であってもよいし、受信信号の信号強度を統計解析し、解析結果に基づき、動的かつ自動的に閾値を決定してもよい。例えば信号強度をヒストグラム解析し、ヒストグラムの中央値を自動的に閾値と決定してもよい。閾値より小さい場合は、ステップ３１１へ、大きい場合は、ステップ３１２へ進む。閾値より小さい受信信号は信号強度が相対的に弱い領域であり、閾値以上である受信信号は信号強度が相対的に強い領域である。

＜ステップ３１１＞
切替判定部２０６ｃは、切替部２０６ｂが相対的に受信感度の高い受信信号（増幅率：高）を出力するように制御する。

＜ステップ３１２＞
切替判定部２０６ｃは、切替部２０６ｂが相対的に受信感度の低い受信信号（増幅率：小）を出力するように制御する。このとき、受信信号（増幅率：小）には、乗算器２０６ａにて定数を乗じる。

例えば図１に示すように、受信感度の高い受信信号を参照して閾値を決定する場合には、閾値Ａ２を用い、受信感度の低い受信信号６０１を参照して閾値を決定する場合には、閾値Ａ１を用いる。これにより、音響線上の領域の反射エコーが相対的に弱い領域および強い領域に分類できる。反射エコーが相対的に弱い領域であり、断層画像を生成した場合に暗部となる領域６０２には受信感度の高い受信信号６００の部分６０４を用い、反射エコーが相対的に強い領域であり、断層画像を生成した場合に明部となる領域６０３には受信感度の低い受信信号６０１の部分６０５を用いた合成受信信号が生成できる。

画像形成部２０７は、このようにして得られた合成受信信号の信号強度に基づいた階調または色調で被検体の断層画像を生成する。これにより暗部から明部にわたる全域において、良好な階調で断層画像を表示部２１５に表示することができる。

図１０は超音波診断装置３５１により血管を撮像した場合の血管の画像を模式的に示している。図１０に示すように、強反射体の存在しない血流の領域１５０が黒くつぶれることなく、複数の階調で示される。また、強反射体である血管壁１５１でも白飛びが生じることなく、階調表示される。

このように、本実施形態の超音波診断装置によれば、２つの受信感度の受信信号を合成し、合成受信信号を用いて、信号強度に基づく階調または色調を用いて断層画像を生成することにより、暗部から明部にわたる全域において、良好な階調または色調で表示される断層画像を得ることができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明による超音波診断装置の第２の実施形態を説明する。図１１は、超音波診断装置３５２の構成を示すブロック図である。第１の実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付している。

超音波診断装置３５２は、２つの受信部２１４Ａ、２１４Ｂを備えている点で第１の実施形態と異なる。これにより、異なる増幅率で増幅した受信感度の異なる２つの受信信号を生成するために、超音波を２回の送信しなくてよい。つまり、フレームレートを落とさずに、ハイダイナミックレンジ合成に必要な受信感度の異なる２つの受信信号を得ることができる。また、超音波の送信タイミングごとに、増幅率のバイアスを制御する必要もない。

図１２は、超音波診断装置３５２の動作を示すフローチャートである。図１１および図１２を参照しながら、超音波診断装置３５２の動作を説明する。

＜ステップ３２３Ａ、３２３Ｂ（並列処理）＞
ＡＤ変換部２０２Ａ、２０２Ｂは、相対的に受信感度の高い受信信号（増幅率：高）および相対的に受信感度の低い受信信号（増幅率：小）をそれぞれデジタル信号に変換する。遅延加算部２０３Ａ、２０３Ｂによって、デジタル信号に変換した２つの受信信号のフォーカシングを行う。その後、検波部２０４Ａ、２０４Ｂによって、フォーカシングした受信信号に対して包絡線検波を行い、検波した信号をバッファ部２０５へ格納する。

＜ステップ３２４＞
第１の実施形態と同様、合成処理部２０６は、バッファ部２０５からデータを読み出し、ハイダイナミックレンジ合成法により、音響線上おいて、反射エコーが相対的に弱い領域に、受信感度の高い受信信号を用い、反射エコーが相対的に強い領域に受信感度の低い受信信号を用いた合成受信信号を生成する。画像形成部２０７は、合成受信信号の信号強度に基づいた階調または色調で被検体の断層画像を生成する。これにより表示部２１５に被検体の断層画像が表示される。

（第３の実施形態）
以下、本発明による超音波診断装置の第３の実施形態を説明する。図１３は、超音波診断装置３５３の構成を示すブロック図である。第１の実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付している。

超音波診断装置３５３は、受信感度の高い受信信号を得るために、符号化されたパルス信号によって超音波を送受信し、受信感度の低い受信信号を得るために符号化されていないパルス信号によって超音波を送受信する。

このために超音波診断装置３５３は、送信部２１１’とＡＤ変換部２５４、切替器２５５および復調部２５６を備える。また、送信部２１１’は、パルス生成部２５０、変調部２５１、切替器２５２およびＤＡ変換部２５３を含む。

パルス生成部２５０は、デジタルパルス信号を生成する。変調部２５１は、生成されたパルス信号を符号変調し、符号化パルス信号を出力する。切替器２５２は、符号化パルス信号または符号変調されていないパルス信号を選択する。ＤＡ変換部２５３は切替器２５２によって選択された符号化パルス信号または符号変調されていないパルス信号をアナログ信号に変換し、変換された信号によってプローブ２１３が駆動され、超音波を被検体に向けて送信する。

ＡＤ変換部２５４は、受信信号をデジタル信号に変換する。デジタル化された受信信号は第１の実施形態と同様、図１３には示していない遅延加算部によって受信信号のフォーカシングが行われる。切替器２５５は、フォーカシング後の受信信号を復調部２５６またはバッファ部２０５へ出力する。切替器２５５は、送受信制御部２１１の指令に基づく感度切替部２６０からの信号に基づき、符号化パルス信号によって超音波を送信した場合には、受信信号が復調部２５６に入力されるように出力を切り替える。復調部２５６は、デジタル化された検出信号を復調し、復調されたバッファ部２０５へ出力される。これらの受信信号はバッファ部２０５へ出力される前に、第１の実施形態と同様、図１３には示していない検波部によって包絡線検波される。

合成処理部２０６は、バッファ部２０５からデータを読み出し、ハイダイナミックレンジ合成法により、音響線上おいて、反射エコーが相対的に弱い領域に、受信感度の高い受信信号を用い、反射エコーが相対的に強い領域に受信感度の低い受信信号を用いた合成受信信号を生成する。画像形成部２０７は、合成受信信号の信号強度に基づいた階調または色調で被検体の断層画像を生成する。これにより表示部２１５に被検体の断層画像が表示される。

次に、超音波診断装置３５３の動作を説明する。

図１４は、超音波診断装置３５３の動作を説明するフローチャートである。ステップ群３３０Ａは受信感度の高い受信信号を生成し、ステップ群３３０Ｂは受信感度の低い受信信号を生成する。

＜ステップ３３１＞
まず受信感度の高い受信信号を生成する。感度切替部２６０は、送受信制御部２１１から出力される送信タイミングをトリガに、切替器２５２が変調部２５１とＤＡ変換部２５３とを接続し、切替器２５５がＡＤ変換部２５４と復調部２５６と接続するように、切替器２５２および切替器２５５に信号を出力する。

＜ステップ３３２＞
パルス生成部２５０が、デジタル信号のパルスを生成する。変調部２５１は、生成したパルスに対してバーカー符号等を用いて符号変調を行い、符号化パルス信号を生成する。

＜ステップ３３３、３３４＞
ＤＡ変換部２５３は符号化パルス信号をアナログ信号に変換する。プローブ２１３がこの信号により駆動され超音波を被検体に向けて送信する。被検体から得られる反射エコーをプローブ２１３が検出し、検出信号を図示しない増幅部が増幅することにより、受信信号を得る。ＡＤ変換部２５４が受信信号をデジタル化し、復調部２５６が、受信信号を復号する。復号された受信信号がバッファ部２０５に格納される。

＜ステップ３３５＞
次に、受信感度の低い受信信号を生成する。感度切替部２６０は、送受信制御部２１１から出力される送信タイミングをトリガに、切替器２５２が、パルス生成部２５０とＤＡ変換部２５３とを接続し、切替器２５５がＡＤ変換部２５４とバッファ部２０５とを接続するように、切替器２５２および切替器２５５に信号を出力する。

＜ステップ３３６＞
符号化しないパルス信号により、同一の音響線上において、超音波を送受信する。プローブ２１３で検出した反射エコーによる検出信号をから受信信号が生成され、バッファ部２０５に格納する。

本実施形態によれば、受信感度の高い受信信号を生成するために、符号化パルス信号を用いて超音波を送受信する。プローブ２１３を駆動する信号が符号化されているため、ノイズの影響を受けにくく、反射エコーの信号強度が低い場合でも、反射エコーを高いＳＮ比で検出することができる。したがって、反射強度の低い血流部分においても断層画像が黒つぶれすることなく、反射強度の差異に基づく階調表示が可能となる。

合成処理部２０６において、例えば、閾値Ａ１および閾値Ａ２と受信信号の６０１’とを用いて、音響線上の領域を超音波の反射の強度によって分類する。例えば、受信信号の６０１’のうち、閾値Ａ１よりも出力が小さい部分を暗部６０２、閾値Ａ１以上であり、閾値Ａ２よりも出力が小さい部分を中間部６０３’、閾値Ａ２以上の出力の部分を明部６０３として、音響線上の領域を分類する。分類にしたがって、暗部６０２、中間部６０３’および明部６０３に、それぞれ、受信信号６００の部分６０４、受信信号６０１’の部分６０５’および受信信号６０１の部分６０５を用い、部分６０５’および部分６０５にそれぞれ定数を乗算または加算した値と部分６０４とを合成することによって、合成受信信号を生成する。

このようにして、合成した受信信号を用いることにより、黒つぶれや白飛びのない、より滑らかな階調で表示される断層画像を得ることができる。第１の実施形態を例として、受信感度が異なる３種以上の受信信号を用いる形態を説明したが、第２、第３の実施形態においても、受信感度が異なる３種以上の受信信号を用いて合成受信信号を生成することが可能である。

また、上記実施形態では、合成受信信号の信号強度に基づいて階調表示を行う例を説明したが、階調表示に替えて色調表示を行ってもよい。また、合成受信信号の信号強度に応じて、階調および色調を変化させる表示を行ってもよい。

Claims

被検体へ向けて超音波を送受信し、前記被検体で反射した超音波により被検体の断層画像を生成する超音波診断装置であって、
被検体で反射した超音波を検出することにより得られた検出信号に基づき、同一音響線に属する受信感度の異なる複数の受信信号を生成する受信部と、
前記音響線上の領域を前記超音波の反射の強度によって分類し、前記分類に応じて前記複数の受信信号を用いた合成受信信号を生成する合成処理部と、
前記合成受信信号の信号強度に基づく諧調または色調を用いて前記被検体の断層画像を生成する画像形成部と、
を備える超音波診断装置。
前記受信感度の異なる複数の受信信号は、相対的に受信感度の高い受信信号と相対的に受信感度の低い受信信号を含み、
前記合成処理部は、前記音響線上おいて、前記超音波の反射が相対的に弱い領域に前記受信感度の高い受信信号を用い、前記超音波の反射が相対的に強い領域に前記受信感度の低い受信信号を用いた合成受信信号を生成する請求項１に記載の超音波診断装置。
前記受信部は、前記検出信号を異なる増幅率で増幅することにより、前記相対的に受信感度の高い受信信号と前記相対的に受信感度の低い受信信号とを生成する請求項２に記載の超音波診断装置。
前記受信部は、前記超音波による検出信号を、相対的に高い増幅率および相対的に低い増幅率で並列的に増幅することにより、前記受信感度の高い受信信号と前記受信感度の低い受信信号を生成する請求項２に記載の超音波診断装置。
パルス信号および符号化されたパルス信号をそれぞれ生成し、超音波を送信するプローブを駆動する送信部をさらに備え、
前記受信部は、前記プローブによって、前記符号化されたパルス信号による超音波を検出し、復調することにより、前記相対的に受信感度の高い受信信号を生成し、前記プローブによって、前記パルス信号による超音波を受信し、前記相対的に受信感度の低い受信信号を生成する請求項２に記載の超音波診断装置。
前記受信部は、同一音響線に対する超音波の送信間中、増幅率を時間経過とともに増大させながら、前記検出信号を増幅する請求項２に記載の超音波診断装置。
前記合成処理部は、前記検出信号の信号強度の統計解析結果に基づき、自動的に前記信号強度が相対的に弱い領域および前記信号強度が相対的に強い領域を決定する請求項２に記載の超音波診断装置。
超音波を送信するプローブを駆動する送信部をさらに備え、
前記送信部は同一音響線上において超音波をｎ回ずつ（ｎは２以上の整数）送信しながら、走査するように前記プローブを駆動し、
前記受信部は、前記プローブによって、検出した超音波による検出信号を、相対的に高い増幅率および相対的に低い増幅率で交互に増幅する請求項１に記載の超音波診断装置。