(57)【要約】【課題】実際に回路に混入するノイズ信号を用いてアナログ信号に混入したノイズを除去する超音波診断装置を提供する。【解決手段】振動子００２からエコー信号を受信する複数の受信回路１０２と、振動子００２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受信回路１０２と、受信回路１０２がエコー信号を受信したとき、受信回路１０２の出力から受信回路１０２の出力を減算する減算器１０３と、ノイズ信号が減算された信号を増幅する増幅部１０４と、増幅された信号をディジタル信号に変更するＡ／Ｄコンバータ１０５と、ディジタル信号に変換された信号に対し信号処理を施す信号処理部００３と、信号処理を施された信号に対し画像処理を施し画像データを生成する画像処理部００４と、画像データを基に超音波画像を表示部００７に表示させる表示制御部００５と、を備えた。【選択図】図１
2010240131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動子と、
前記振動子にパルス信号を送信する送信手段と、
前記振動子それぞれに接続され前記振動子からエコー信号を受信する複数の第１の受信回路と、
前記振動子に接続され、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、
前記第１の受信回路がエコー信号を受信したとき、該エコー信号を受信した第１の受信回路の出力から前記第２の受信回路の出力を減算する減算手段と、
前記減算手段から出力された信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅された信号をディジタル信号に変更するＡ／Ｄ変換手段と、
前記ディジタル信号に変換された信号に対し信号処理を施す信号処理手段と、
前記信号処理を施された信号に対し画像処理を施し画像データを生成する画像処理手段と、
前記画像データを基に超音波画像を表示手段に表示させる表示制御手段と、
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記第２の受信回路は、所定数の前記第１の受信回路に対応するように１つずつ配置され、前記第２の受信回路の出力は、前記対応する第１の受信回路のうちの前記エコー信号を受信する前記第１の受信回路に接続されたそれぞれの前記減算手段に順次切り替えて入力されることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記切り替えは、各前記第１の受信回路が受信する前記エコー信号のそれぞれの遅延時間に合わせたタイミングで行われることを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
複数の振動子と、
前記振動子にパルス信号を送信する送信手段と、
前記振動子にそれぞれ接続され前記振動子からエコー信号を受信する複数の受信回路と、
入力された信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅された信号をディジタル信号に変更するＡ／Ｄ変換手段と、
前記ディジタル信号に変換された信号に対し信号処理を施す信号処理手段と、
前記信号処理を施された信号に対し画像処理を施し画像データを生成する画像処理手段と、
前記画像データを基に超音波画像を表示手段に表示させる表示制御手段と、
を備えた超音波診断装置であって、
前記複数の受信回路と前記増幅手段との間に配置され、前記増幅手段に信号を出力する減算手段をさらに備え、
減算器調整モードと信号受信モードとを有し、
前記減算器調整モードでは、前記受信回路のうちの特定の前記受信回路は、前記エコー信号を受信しない状態で、前記エコー信号を受信した他の前記受信回路に接続されている前記減算手段にノイズ信号を出力し、
前記他の受信回路は、前記振動子からエコー信号を受信して前記減算手段へ出力し、
前記減算手段は、前記他の受信回路の出力から前記特定の受信回路の出力を減算し、
前記信号受信モードでは、全ての前記受信回路で、前記超音波プローブからエコー信号を受信して前記減算手段へ出力する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
前記特定の受信回路は、所定数の前記他の受信回路に対応するように１つずつ配置され、前記特定の受信回路の出力は、前記対応する他の受信回路のうちの前記エコー信号を受信する前記他の受信回路に接続されたそれぞれの前記減算手段に順次切り替えて入力されることを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記切り替えは、各前記他の受信回路が受信する前記エコー信号のそれぞれの遅延時間に合わせたタイミングで行われることを特徴とする請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
複数の第１の受信回路に接続されているそれぞれの振動子にパルス信号を送信する送信段階と、
前記複数の第１の受信回路が、それぞれに接続されている振動子からエコー信号を順次受信する受信段階と、
第２の受信回路が、前記エコー信号を受信していない状態で、前記エコー信号を受信した前記第１の受信回路に接続されている減算器にノイズ信号を出力するノイズ出力段階と、
前記減算器が前記第１の受信回路の出力から前記第２の受信回路の出力を減算する減算段階と、
前記減算が施された信号を増幅する増幅段階と、
前記増幅された信号をディジタル信号に変更するＡ／Ｄ変換段階と、
前記ディジタル信号に変換された信号に対し信号処理を施す信号処理段階と、
前記信号処理を施された信号に対し画像処理を施し画像データを生成する画像処理段階と、
前記画像データを基に超音波画像を表示手段に表示させる表示制御段階と、
を有することを特徴とする超音波診断装置制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体に対して超音波を送受信し、受信した超音波に基づくエコー信号を用いて診断部位についての超音波断層像を生成する超音波診断装置及びその制御方法に関する。さらに詳しくは、エコー信号に混入するノイズの除去を行う超音波診断装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、被検体内に向けて超音波を送信し、該被検体の臓器などから反射した超音波（以下では、この反射した超音波を「超音波エコー」という。）を受信し、その超音波エコーを電気信号（以下では、この電気信号を「エコー信号」という。）に変換し、そのエコー信号に対して、対数圧縮、包絡線検波、や遅延加算処理などを施し、さらに座標変換などを行うなどして、被検体内の断面の画像である超音波断層像を生成する超音波診断装置が広く普及している。
【０００３】
しかし、エコー信号は極めて小さい信号である。そのため、増幅器を通してエコー信号を増幅した後に信号処理を行う。そして、信号処理としては、エコー信号に対して遅延加算処理などを施すことで整相し、それぞれの信号を加算することで加算信号を得ている。この様にして得られた加算信号に対し画像処理を施すことで、超音波画像を得ている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
そして近年、超音波診断装置の小型化や軽量化が進められている。この小型化や軽量化に伴い、上述した処理を行うためのアナログ回路とディジタル回路が混在するハードウェアが用いられてきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−５９８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１などに記載された従来の超音波診断装置では、以下の問題点がある。まず、電気系統やディジタル回路などで発生するノイズがアナログ信号に混入した場合、その後遅延加算などを行うとノイズが増大するために、Ｓ／Ｎが低下してしまい、取得される超音波画像の感度が劣化してしまう。また、ノイズ成分が混入した場合、ノイズに対応してダイナミックレンジを大きくとならければならなくなり、処理のために必要なビット数が増加する。そのため、Ａ／Ｄコンバータのコストが上がってしまう。
【０００７】
また、ノイズ信号などを記憶しておき、その記憶したノイズ信号を読み出して出力信号から除去する構成では、構成が複雑になり、小型化することが困難となる。
【０００８】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、実際に回路に混入するノイズ信号を用いてエコー信号に混入したノイズを、信号処理を施す前のアナログ信号の状態で除去する超音波診断装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数の振動子と、前記振動子にパルス信号を送信する送信手段と、前記振動子それぞれに接続され前記振動子からエコー信号を受信する複数の第１の受信回路と、前記振動子に接続され、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、前記第１の受信回路がエコー信号を受信したとき、該エコー信号を受信した第１の受信回路の出力から前記第２の受信回路の出力を減算する減算手段と、前記減算手段から出力された信号を増幅する増幅手段と、前記増幅された信号をディジタル信号に変更するＡ／Ｄ変換手段と、前記ディジタル信号に変換された信号に対し信号処理を施す信号処理手段と、前記信号処理を施された信号に対し画像処理を施し画像データを生成する画像処理手段と、前記画像データを基に超音波画像を表示手段に表示させる表示制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に記載の超音波診断装置は、複数の振動子と、前記振動子にパルス信号を送信する送信手段と、前記振動子にそれぞれ接続され前記振動子からエコー信号を受信する複数の受信回路と、入力された信号を増幅する増幅手段と、前記増幅された信号をディジタル信号に変更するＡ／Ｄ変換手段と、前記ディジタル信号に変換された信号に対し信号処理を施す信号処理手段と、前記信号処理を施された信号に対し画像処理を施し画像データを生成する画像処理手段と、前記画像データを基に超音波画像を表示手段に表示させる表示制御手段と、を備えた超音波診断装置であって、前記複数の受信回路と前記増幅手段との間に配置され、前記増幅手段に信号を出力する減算手段をさらに備え、減算器調整モードと信号受信モードとを有し、前記減算器調整モードでは、前記受信回路のうちの特定の前記受信回路は、前記エコー信号を受信しない状態で、前記エコー信号を受信した他の前記受信回路に接続されている前記減算手段にノイズ信号を出力し、前記他の受信回路は、前記振動子からエコー信号を受信して前記減算手段へ出力し、前記減算手段は、前記他の受信回路の出力から前記特定の受信回路の出力を減算し、前記信号受信モードでは、全ての前記受信回路で、前記超音波プローブからエコー信号を受信して前記減算手段へ出力する、ことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項７に記載の超音波診断装置制御方法は、複数の第１の受信回路に接続されているそれぞれの振動子にパルス信号を送信する送信段階と、前記複数の第１の受信回路が、それぞれに接続されている振動子からエコー信号を順次受信する受信段階と、第２の受信回路が、前記エコー信号を受信していない状態で、前記エコー信号を受信した前記第１の受信回路に接続されている減算器にノイズ信号を出力するノイズ出力段階と、前記減算器が前記第１の受信回路の出力から前記第２の受信回路の出力を減算する減算段階と、前記減算が施された信号を増幅する増幅段階と、前記増幅された信号をディジタル信号に変更するＡ／Ｄ変換段階と、前記ディジタル信号に変換された信号に対し信号処理を施す信号処理段階と、前記信号処理を施された信号に対し画像処理を施し画像データを生成する画像処理段階と、前記画像データを基に超音波画像を表示手段に表示させる表示制御段階と、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る超音波診断装置及び超音波診断装置制御方法は、受信回路に混入するノイズ信号の入力を基に、超音波プローブから受信回路にエコー信号が入力された段階でその受信回路の出力からノイズ信号を除去する構成である。これにより、簡単な構成でノイズ成分の除去を行うことが可能となり、装置の小型化に対応できる。
【００１３】
また、信号処理を行う前のアナログ信号の状態で、さらに増幅よりも前の段階でノイズ成分が除去されるため、Ｓ／Ｎ比を改善することができ、超音波画像の感度の劣化を抑えることが可能となる。また、ノイズ成分を除去できるため、ダイナミックレンジを小さくでき、処理のために必要なビット数が少なくてすみ、Ａ／Ｄコンバータのコストを抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る超音波診断装置のブロック図
【図２】第１の実施形態に係る送受信部のエコー信号の受信の機能を説明するための模式図
【図３】送受信を行わない振動子の位置を説明するための模式図
【図４】第１の実施形態に係る超音波診断装置での減算器調整モードにおける減算器の調整及び画像生成のフローチャート
【図５】第２の実施形態に係る超音波診断装置のエコー信号の受信の機能を説明するための構成を表す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
〔第１の実施形態〕
以下、この発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置について説明する。図１は本発明に係る超音波診断装置の機能を表すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブ００１、送受信部１００、信号処理部００３、画像処理部００４、及びユーザインタフェース００６で構成されている。以下では、まず送受信部１００の構成を説明し、その後超音波診断装置全体の構成を説明する。
【００１６】
本実施形態に係る超音波診断装置における送受信部１００は減算器調整モード及び信号受信モードの２つの動作モードを有している。この、２つの動作モードは後述する受信回路１０２ｂの動作が異なるものである。この動作モードの選択は操作者によりユーザインタフェース００６を用いて行われる。
【００１７】
図２は、送受信部１００のエコー信号の受信の機能を説明するための模式図である。ここで、図２には送受信部１００における送信部１０１は図示していない。送受信部１００は、図１及び図２に示すように、送信部１０１、受信回路１０２、減算器１０３、増幅部１０４、Ａ／Ｄコンバータ１０５、及び制御部１０６で構成されている。また、本実施形態に係る受信回路１０２には、図２に示すように受信回路１０２ａ及び受信回路１０２ｂという２つの種類の受信回路が存在する。以下の説明では、受信回路１０２ａ及び受信回路１０２ｂを区別しない時には単に「受信回路１０２」という。また、受信回路１０２ｂとその受信回路１０２ｂに対応する減算器１０３（以下では、この減算器１０３を「受信回路１０２ｂに接続された減算器１０３」という。）との間に、スイッチ２００が配置されている。そして、スイッチ２００は、切り替えにより各受信回路１０２ａに接続されている減算器１０３に、受信回路１０２ｂの接続を切り替える。
【００１８】
制御部１０６は、ＣＰＵ及びメモリで構成されている。制御部１０６は、送受信部１００に含まれる各機能部の動作やそのタイミング及び情報の受け渡しを行う。ただし、実際には制御部１０６を介して行われる情報の受け渡しを、以下の説明では説明の都合上、各機能部が直接行っているように説明する場合がある。
【００１９】
減算器調整モードでは、制御部１０６は、受信回路１０２ａに接続されている振動子００２へパルス信号を送信するよう送信部１０１を制御する。さらに、制御部１０６は、受信回路１０２ｂに接続されている振動子００２へパルス信号を送信しないように、送信部１０１を制御する。すなわち、減算器調整モードでは、受信回路１０２ｂに接続されている振動子００２には超音波の送受信を行わせない。
【００２０】
また、それぞれの振動子００２から被検体に向けた超音波の送信には、送信超音波を所定の深さに集束し、且つ所定の方向に送信するために遅延時間が与えられており、各振動子００２からの超音波の送信にはずれがある。そのため、振動子００２から受信回路１０２ａへのエコー信号の出力も遅延時間に基づくタイミングのずれを有している。そこで、制御部１０６は、減算器調整モードの場合、図２に示す受信回路１０２ｂと対応する減算器１０３との間にあるスイッチ２００を、最初にエコー信号を受信する受信回路１０２ａに接続されている減算器１０３への接続に切り替える。そして、制御部１０６は、該受信回路１０２ａへのエコー信号の入力が終了すると、次にエコー信号を受信する受信回路１０２ａに接続されている減算器１０３への接続に切り替える。この様に制御部１０６は、エコー信号の受信を行う受信回路１０２ａに接続されている減算器１０３に接続するようにスイッチ２００を順次切り替えていく。そして、制御部１０６は、すべての減算器１０３へのノイズ信号の送信が終了するとスイッチ２００を受信回路１０２ｂに対応する減算器１０３への接続に切り替える。
【００２１】
信号受信モードでは、制御部１０６は、全ての振動子００２（受信回路１０２ｂに接続されている振動子００２を含む。）へパルス信号を送信するように送信部１０１を制御する。
【００２２】
ここで、送受信部１００と超音波プローブ００１との間ではテスト信号の送受信や超音波プローブ００１の接続確認のための信号の送受信が必要であり、制御部１０６は、実際に撮像を行わない状態であっても送信部１０１及び受信回路１０２と振動子００２との間の信号の送受信を常に行わせている。
【００２３】
送信部１０１は、パルス信号を発生する。そして、送信部１０１は、送信超音波を所定の深さに集束するための遅延時間と所定の方向に送信するための遅延時間とを前記パルス信号に与える。そして、送信部１０１は、遅延時間を与えた該パルス信号を後述する超音波プローブ００１の振動子００２へ送信することで、振動子００２に超音波を発生させる。ただし、減算器調整モードの場合、送信部１０１は、受信回路１０２ｂに接続されている振動子００２に対してはパルス信号を送信しない。この送信部１０１が本発明における「送信手段」にあたる。
【００２４】
受信回路１０２ａは、振動子００２から入力される超音波が被検体で反射したエコー信号の入力を受ける。このエコー信号は、前述したように送信部１０１により送信超音波毎に遅延時間が与えられているため、それぞれずれて受信回路１０２ａに入力される。さらに、エコー信号の入力を受けた受信回路１０２ａは、接続されている減算器１０３へ信号の出力を行う。ここで、受信回路１０２ａへ入力されるエコー信号にはディジタル回路や電源供給ラインなどから混入しており、さらに受信回路１０２ａを通過中にも該エコー信号にノイズが混入してしまう。すなわち、受信回路１０２ａから出力される信号はエコー信号にノイズ成分が混入した状態となっている。この受信回路１０２ａが本発明における「第１の受信回路」にあたる。
【００２５】
減算器調整モードの場合、受信回路１０２ｂは、エコー信号の入力を受けないため、ディジタル回路や電源供給ラインなどから混入するノイズ信号のみが入力される。各受信回路１０２ａ及び受信回路１０２はほぼ同じ位置に配置されており、外部からのノイズの混入などの影響はほぼ同程度となるので、各受信回路１０２ａ及び受信回路１０２ｂの何れにおいてもほぼ同程度の強度を持ったノイズが入力される。そして、受信回路１０２ｂは、入力されたノイズ信号を出力する。そして、制御部１０６によりスイッチ２００が順次各受信回路１０２ａに接続された減算器１０３への接続に切り替えられるため、受信回路１０２ｂから出力されたノイズ信号は、各減算器１０３へ順次入力される。そして、すべての減算器１０３への入力が終わると、受信回路１０２ｂから出力されたノイズ信号は受信回路１０２ｂに接続されている減算器１０３に入力される。この各減算器１０３へのノイズ信号の入力は受信回路１０２ａからの信号の出力と並行して行われる。
【００２６】
信号受信モードの場合、受信回路１０２ｂは、振動子００２から入力される超音波が被検体で反射したエコー信号の入力を受ける。そして、エコー信号の入力を受けた受信回路１０２ｂは、信号を対応する減算器１０３に出力する。この受信回路１０２ｂが本発明における「第２の受信回路」にあたる。
【００２７】
減算器１０３は、メモリなどの記憶領域を有している。減算器調整モードの場合、減算器１０３は、受信回路１０２ａから信号の入力を受けるとともに、受信回路１０２ｂからノイズ信号の入力を受ける。そして、減算器１０３は、接続されている受信回路１０２ａから受けたエコー信号にノイズ信号が混入した信号の入力を受け、該入力された信号からノイズ信号を減算する。これによりエコー信号からノイズ成分が除去される。そして、減算器１０３は、ノイズ成分を除去した信号を増幅部１０４へ出力する。
【００２８】
信号受信モードの場合、減算器１０３は、受信回路１０２から入力された信号からのノイズ信号の減算を行わない。そして、減算器１０３は、入力されたままの信号を増幅部１０４へ出力する。
【００２９】
ここで、本実施形態では、医師や操作技師などの操作者（以下では、単に「操作者」という。）がノイズの除去が不要と考えた場合に信号受信モードを使用すると想定しているため、信号受信モードでは減算器１０３によるエコー信号からの信号の減算を行っていないが、減算を行う構成でもよい。例えば、減算器１０３は、所定の強度の信号を予め記憶しておき、その記憶している信号を入力されたエコー信号から減算する構成でもよい。他の構成としては、減算器１０３は、前回の撮像のときに使用したノイズ信号を記憶しておき、そのノイズ信号を入力されたエコー信号から減算する構成でもよい。
【００３０】
増幅部１０４は、アンプなどで構成されている。減算器１０３から信号の入力を受ける。増幅部１０４は、入力された信号を増幅する。そして、増幅部１０４は、増幅した信号をＡ／Ｄコンバータ１０５へ出力する。この増幅部１０４が本発明における「増幅手段」にあたる。
【００３１】
Ａ／Ｄコンバータ１０５は、増幅部１０４から信号の入力を受ける。この入力される信号はアナログ信号である。Ａ／Ｄコンバータ１０５は、入力された信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。そして、Ａ／Ｄコンバータ１０５は、ディジタル信号に変換した信号を信号処理部００３へ出力する。このＡ／Ｄコンバータ１０５が本発明における「Ａ／Ｄ変換手段」にあたる。
【００３２】
次に、超音波診断装置全体の構成について説明する。
【００３３】
超音波プローブ００１は、複数の振動子００２を有している。各振動子００２はそれぞれ対応する１つの受信回路１０２に接続されている。振動子００２は、送信部１０１から入力されたパルス信号を超音波に変換し被検体に向けて送信する。さらに、振動子００２は、被検体で反射した超音波エコーを受信し電気信号であるエコー信号に変換して受信回路１０２に出力する。ただし、減算器調整モードの場合、受信回路１０２ｂに接続されている振動子００２は超音波の送受信は行わず、また信号を受信回路１０２ｂに出力することもしない。ここで、本実施形態で超音波プローブ００１として、２次元アレイプローブを使用するとする。すなわち、図３のように超音波プローブ００１に振動子００２が配置されているとする。図３は、送受信を行わない振動子００２の位置を説明するための模式図である。振動子００２は、図２における一つ一つの格子それぞれにあたる。そして、この様な２次元アレイプローブでは、一般的な撮像においては、グレーで示す領域３０１の情報が重要であり、領域３０１の外側、すなわち２次元的に配置された振動子００２のうちの端の方の部分にあたる領域３０２の情報の重要度は低い。そのため、受信回路１０２ｂに接続されている振動子００２は、２次元的に配置されている振動子００２の中でなるべく端にあたる部分に配置されていることが好ましい。本実施形態では、受信回路１０２ｂに接続された振動子００２は、領域３０２に含まれるように配置されているものとする。
【００３４】
信号処理部００３は、送受信部１００から信号の入力を受ける。信号処理部００３は、入力された信号にバンドパスフィルタ処理を施す。さらに、信号処理部００３は、バンドパスフィルタ処理を施した信号に対し遅延加算、包絡線検波、及び対数圧縮といった処理を施す。そして、信号処理部００３は、前述の処理を施した信号を画像処理部００４へ出力する。ここで、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換後に信号処理部００３においてバンドパスフィルタ処理を行っているが、これは、Ａ／Ｄ変換前に行ってもよい。この場合、例えば、増幅部１０４とＡ／Ｄコンバータ１０５との間にバンドパスフィルタを配置してそこでバンドパスフィルタ処理を実施する構成などがある。この信号処理部００３が本発明における「信号処理手段」にあたる。
【００３５】
画像処理部００４は、信号処理部００３から信号の入力を受ける。そして、画像処理部００４は、入力された信号に対し走査線の座標からモニタ上の座標への座標変換などを実施して画像データを生成する。画像処理部００４は生成した画像データを表示制御部００５へ出力する。この画像処理部００４が本発明における「画像処理手段」にあたる。
【００３６】
表示制御部００５は、画像処理部００４から画像データの入力を受ける。表示制御部００５は、入力された画像データを基に表示部００７に超音波画像を表示させる。この表示制御部００５が本発明における「表示制御手段」にあたる。
【００３７】
ユーザインタフェース００６は、表示部００７と入力部００８を有しており、操作者は、ユーザインタフェース００６を用いて撮像開始の命令やモード選択の指示を入力する。この表示部００７が本発明における「表示手段」にあたる。
【００３８】
次に、図４を参照して本実施形態に係る超音波診断装置での減算器調整モードにおける減算器の調整及び画像生成の動作を説明する。図４は、本実施形態に係る超音波診断装置での減算器調整モードにおける減算器１０３の調整及び画像生成のフローチャートの図である。
【００３９】
ステップＳ００１：操作者からの入力部００８を用いた減算器調整モードを使用する指示を受けて、制御部１０６は、送信部１０１、受信回路１０２、及び減算器１０３、のモードを減算器調整モードに切り替える。
【００４０】
ステップＳ００２：操作者から撮像開始の入力を受けて、超音波画像の撮像を開始する。
【００４１】
ステップＳ００３：送信部１０１は、超音波プローブ００１に配置された受信回路１０２ａに接続されている各振動子００２に遅延時間を与えたパルス信号を送信する。
【００４２】
ステップＳ００４：制御部１０６は、受信回路１０２ｂの出力がノイズ信号の入力が行われる受信回路１０２ａに接続された減算器１０３に入力するように、スイッチ２００を切り替える。ここで、各受信回路１０２ａに入力されるエコー信号はそれぞれ遅延時間が与えられているため、各受信回路１０２ａがエコー信号を受信するタイミングにずれが発生する。そのため、エコー信号の入力が行われる受信回路１０２ａは順次変更されていくことになる。
【００４３】
ステップＳ００５：受信回路１０２ａは、接続されている各振動子００２からエコー信号を受信し、接続されている各減算器１０３へ出力する。上述したように、各受信回路１０２ａがエコー信号を受信するタイミングにはずれがある。
【００４４】
ステップＳ００６：受信回路１０２ｂは、スイッチ２００によって接続されている減算器１０３へノイズ信号を出力する。ここで、説明の都合上、ステップＳ００５及びステップＳ００６は順番に説明しているがこの２つのステップは、実際には同時に行われている。
【００４５】
ステップＳ００７：減算器１０３は、受信回路１０２ａより出力された信号（エコー信号とノイズ信号とが混ざった信号）から受信回路１０２ｂから出力されたノイズ信号を減算する。
【００４６】
ステップＳ００８：制御部１０６は、受信回路１０２ａに接続されている全ての減算器１０３にノイズ信号を送信したか否かを判断する。受信回路１０２ａに接続されている全ての減算器１０３にノイズ信号を送信している場合にはステップＳ００９へ進む、ノイズ信号を送信していない受信回路１０２ａに接続されている減算器１０３がある場合には、ステップＳ００４に戻る。
【００４７】
ステップＳ００９：増幅部１０４は、減算器１０３から信号の入力を受けて、該信号を増幅する。
【００４８】
ステップＳ０１０：Ａ／Ｄコンバータ１０５は、増幅部１０４から信号の入力を受けて、該エコー信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。
【００４９】
ステップＳ０１１：信号処理部００３は、送受信部１００から入力された信号にバンドパスフィルタ処理、遅延加算、対数圧縮、及び包絡線検波などの処理を施す。
【００５０】
ステップＳ０１２：画像処理部００４は、信号処理部００３から信号の入力を受けて、該信号に対し座標変換などの処理を施して超音波画像の画像データに変換する。
【００５１】
ステップＳ０１３：表示制御部００５は、画像処理部００４から画像データの入力を受けて、該画像データを基に、表示部００７に超音波画像を表示させる。
【００５２】
ここで、本実施形態では、ノイズ信号検出のための部品を増やさないために、信号受信モードと減算器調整モードという２つのモードを用いて、信号受信モードでは受信回路１０２ｂもエコー信号を受信し、該信号を画像生成に用いることが可能な構成にしている。ただし、ある程度の大きさの増加を許容できるといった部品が増加してもよい場合には、ノイズ信号の検出に特化した受信回路１０２ｂを特別に設けてもよい。その場合には、常に減算器調整モードで動作する、もしくは、減算器を用いないモードとして信号受信モードを使用するなどとなる。
【００５３】
以上で説明したように、本実施形態に係る超音波診断装置は、受信回路に混入するノイズ信号を減算器に送り、送られてくる信号からそのノイズ信号を減算することでノイズ成分を取り除く構成である。これにより、容易な構成で、電気系統やディジタル回路などといった外部から混入するノイズ成分を取り除くことができる。
【００５４】
また、振動子から送られてきてすぐに信号からノイズ成分を取り除くため、Ｓ／Ｎ比を改善できる。さらに、ノイズ成分を取り除くことで信号処理のためのダイナミックレンジを小さくすることができ、Ａ／Ｄコンバータに必要とされるビット数を減らすことができ、超音波診断装置の製造コストを削減することが可能となる。
【００５５】
さらに、信号受信モードでは画像生成に使用できる受信回路をノイズ信号の検出に用いるため、ノイズ信号検出のための部品を増やす必要がなく、超音波診断装置のサイズを小さく抑えることが可能となる。
【００５６】
〔第２の実施形態〕
以下、この発明の第２の実施形態に係る超音波診断装置について説明する。本実施形態に係る超音波診断装置は減算器に対してノイズ信号の入力を行うための受信回路が複数配置されている構成が第１の実施形態と異なるものである。そこで、受信回路の配置及び減算器の調整の動作について主に説明する。以下の説明では、第１の実施形態と同一の符号を付された機能部は特に説明のない限り同じ機能を有するものとする。
【００５７】
本実施形態に係る超音波診断装置のブロック図も図１で示すものと同様である。ただし、送受信部１００の内部の構成が図５のような構成になっている。ここで、図５は本実施形態に係る超音波診断装置のエコー信号の受信の機能を説明するための構成を表す模式図である。
【００５８】
図５に示すように、本実施形態に係る送受信部１００には、減算器１０３にノイズ信号を送るための受信回路１０２ｂが複数配置されている。この受信回路１０２ｂは、本実施形態では受信回路１０２ａが９個毎に１つずつ配置されている。この９個毎の受信回路１０２ａに受信回路１０２ｂが１つ配置される状態が、本発明における「所定数の第１の（他の）受信回路毎に１つずつ配置」にあたる。そして、図５における各受信回路１０２ｂは、図面に向かってその受信回路１０２ｂの上の９個の受信回路１０２ａと対応している。この対応する９個の受信回路１０２ａ及び１つの受信回路１０２ｂ、並びにそれらに接続されている減算器１０３、増幅部１０４、及びＡ／Ｄコンバータ１０５の組み合わせを受信回路群５００という。この受信回路１０２ａと受信回路１０２ｂとの組み合わせは、送受信部１００の中の基板上でそれぞれなるべく近いところに配置され、かつなるべく近いところに配置された振動子００２に接続しているものがよい。そのような組み合わせを選ぶことで、受信回路群５００に含まれる受信回路１０２ａ及び受信回路１０２ｂに混入するノイズ信号が近似する。
【００５９】
そして、各受信回路群５００は、その受信回路群５００の受信回路１０２ｂからその受信回路群５００の各受信回路１０２ａに接続されている各減算器１０３へ接続できるように、受信回路１０２ｂと減算器１０３との間にスイッチ２００を有している。すなわち、各受信回路群５００は、図２に示す第１の実施形態の構成において、受信回路１０２ａの個数が減ったものであり、他の構成は同様の構成を有している。
【００６０】
制御部１０６は、操作者より減算器調整モードが選択された場合、各受信回路群５００の各受信回路１０２ａに接続されている減算器１０３へ受信回路１０２ｂが接続するようにその受信回路群５００のスイッチ２００を順次切り替え、９つの受信回路１０２ａに接続されているすべての減算器１０３にノイズ信号の入力が行われるように制御する。
【００６１】
各受信回路群５００の受信回路１０２ｂは、制御部１０６によるスイッチ２００の切り替えにより、その受信回路群５００の受信回路１０２ａに接続されている減算器１０３にノイズを出力する。
【００６２】
各受信回路群５００の減算器１０３は、その受信回路群５００の受信回路１０２ｂから入力されたノイズ信号を、受信回路１０２ａから出力された信号から減算する。
【００６３】
ここで、本実施形態では、スイッチ２００を設けることによる余分なノイズの発生とノイズ成分の除去の信頼性の向上とを考慮して、受信回路１０２ａが９個に対し受信回路１０２ｂを一つ設けたが、この比率は他の値を採用してもよい。具体的には、受信回路１０２ｂを多く設ければスイッチ２００が増えるため切り替え等によるノイズの発生が増加するが、より近くの受信回路１０２ｂに混入するノイズ信号を使用して受信回路１０２ａのエコー信号からノイズ成分を除去することで、ノイズ成分の除去の信頼性が向上するとともに、時間も短縮することが可能となる。
【００６４】
そして、それぞれの受信回路１０２ｂに接続されている各振動子００２は図３における領域３０２に配置されている。これにより、あまり超音波画像生成に重要でない振動子からの信号を使用しない構成にすることができ、超音波画像の画質の低下を軽減することが可能となる。
【００６５】
以上で説明したように、本実施形態に係る超音波診断装置では、受信回路１０２ｂを複数設け、各受信回路１０２ｂに対応する受信回路１０２ａを設けて、受信回路１０２ａに接続された減算器１０３の調整を対応する受信回路１０２ｂによって行う構成である。
【００６６】
これにより、受信回路１０２ｂから減算器１０３へのノイズ信号の入力の時間を短縮することができるとともに、いずれかのスイッチ２００又は受信回路１０２ｂが故障した場合でも、他のスイッチ２００又は受信回路１０２ｂに対応している減算器１０３の調整を行うことが可能である。
【００６７】
さらに、受信回路１０２ａと受信回路１０２ｂとを基板長の近い位置に配置し、かつそれぞれに接続されている振動子００２も近い位置に配置することにより、より受信回路１０２ａ及び受信回路１０２ｂに混入するノイズ信号が近似することになり、そのようなノイズ信号をノイズ成分の除去に使用することで、信号からのノイズ成分の除去の信頼性を向上することが可能となる。
【符号の説明】
【００６８】
００１  超音波プローブ
００２  振動子
００３  信号処理部
００４  画像処理部
００５  表示制御部
００６  ユーザインタフェース
００７  表示部
００８  入力部
１００  送受信部
１０１  送信部
１０２  受信回路
１０３  減算器
１０４  増幅部
１０５  Ａ／Ｄコンバータ
１０６  制御部
２００  スイッチ
【図１】
2010240131.tif 000003
【図２】
2010240131.tif 000004
【図４】
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【図５】
2010240131.tif 000006
【図３】
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