(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波信号を生体内へ送受信する超音波探触子と、前記超音波探触子が受信したエコー信号から歪み成分を抽出する第１のフィルタ手段と、前記超音波探触子が受信したエコー信号から基本波成分を抽出する第２のフィルタ手段と、前記第１と第２のフィルタ手段からの振幅を検出する第１と第２のＡＭ検波器と、前記第１と第２のＡＭ検波器から出力される基本波と高調波の振幅レベルによって参照され表示色データを記憶するルックアップテーブルと、ディスプレイとを備え、前記ルックアップテーブルが出力する振幅データと色データで前記ディスプレイに診断画像を表示することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記ルックアップテーブルは、前記第１のＡＭ検波器からの出力と前記第２のＡＭ検波器からの出力とによって二次元的に参照されるよう色データが書きこまれた請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記ルックアップテーブルは、前記第１または第２のＡＭ検波器からの出力と、前記第１と第２のＡＭ検波器からの出力の比率とによって二次元的に参照されるよう色データが書きこまれた請求項１記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、医用分野において、超音波を送受信して生体内の画像を得る超音波診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、超音波診断装置は、特開平１１−７６２３１号公報に記載されたものが知られている。
図４は、従来の超音波診断装置の構成を示す。この装置は、生体中へ超音波信号を送受信するプローブ１を備える。スイッチ回路２により、プローブ１の複数個の微小振動子から超音波を送受信するいくつかの振動子を選択する。ＴＸビームフォーマ４が、ドライバ３をトリガするトリガパルスに遅延時間を与えて、送信する超音波を偏向・収束出来るようにし、ドライバ３が、ＴＸビームフォーマ４からのトリガパルスに応答して、プローブ１をパルス信号で駆動する。
【０００３】
プローブ１が受信した生体からのエコー信号は、プリアンプ５により増幅され、増幅されたエコー信号は、ＲＸビームフォーマ６により遅延時間を与えて、受信ビームを偏向・収束する。基本波フィルタ７により、ビームフォーマ６から出力たエコー信号の基本波成分を取り出し、高調波フィルタ９により、ビームフォーマ６から出力たエコー信号の高調波成分を取り出す。スイッチ１６により、基本波フィルタ７と高調波フィルタ９の出力を切り切り換えることができるようになっている。ＡＭ検波器８は、スイッチ１６で選択されたエコー信号の振幅を検波し、走査変換器（デジタルスキャンコンバータ、ＤＳＣ）１２が、エコー信号の振幅の大小を書き込み、テレビ等のディスプレイの走査方式の画像データに変換する。画像データは、ディスプレイ１３により、被検体の画像として表示される。
【０００４】
また、同期信号発生回路１４が、超音波パルスの発生タイミングとディスプレイ１３の表示方式にあわせた同期信号を発生し、この同期信号はＴＸビームフォーマ４と、ディスプレイ１３とに入力される。走査線アドレス発生装置１５が、ＴＸビームフォーマ４と、ＲＸビームフォーマ６と、ＤＳＣ１２とに超音波ビームの走査線アドレスを指示する。
【０００５】
図４の構成において、走査線アドレス発生回路１５が示す超音波ビームの走査線アドレスに対し、ドライバ３がパルスを発生しプローブ１から被検体に超音波パルスが送信される。超音波パルスは被検体内を伝搬し反射体で反射するが、生体中を伝搬する超音波は伝搬媒体の非線形特性の影響により超音波パルスの波形に歪みが発生する。この歪みはエコー信号に含まれており、波形が歪むことによって発生した高調波成分は高調波フィルタ９で基本波成分を取り除くことによって抽出できる。エコー信号波形の歪みを取り出した高調波成分はＡＭ検波器８でＡＭ検波されＤＳＣ１２で超音波ビームの走査形状に合わせた幾何学的形状に変換されディスプレイ１３に表示される。
【０００６】
エコー信号の歪みは、超音波信号が強いほど大きくなるため超音波ビーム中心付近で特に歪みが増加する。よって高調波フィルタ９で抽出された高調波成分により得られる診断画像は方位分解能が良好でコントラストが明瞭な画像が得られる。しかし、エコー信号の高調波成分は周波数が高いため減衰が大きく基本波で得られる画像よりペネトレーションが低下するため深い部位が観察出来ない。このため、スイッチ１６を設けて診断の状況に応じて基本波と高調波を切り換える。または、基本波で得られる画像と高調波で得られる画像を合成して表示し、ペネトレーションの低下を補うことが出来る。
【０００７】
また、これとは別の従来技術のエコー信号から基本波成分を取り除き歪み成分を抽出する方法として、特開平９−２２４９３９号公報には、励起レベルの異なる送信パルスを複数回送信し、各々の送信ごとに得られたエコー信号を減算することによって歪み成分を抽出する方法が記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の超音波診断装置においては、診断の状況に応じて検者が基本波成分と高調波成分との画像を切り換える必要がある。また、基本波成分と高調波成分を合成した画像では、高調波成分によるコントラストの改善効果が薄められるという問題があった。
本発明はこのような問題を解決するためなされたもので、高調波画像と基本波画像を異なる表示色で重ねて表示することにより、コントラスト低下とペネトレーションの低下を視覚的に緩和する超音波診断装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波診断装置は、超音波信号を生体内へ送受信する超音波探触子と、前記超音波探触子が受信したエコー信号から歪み成分を抽出する第１のフィルタ手段と、前記超音波探触子が受信したエコー信号から基本波成分を抽出する第２のフィルタ手段と、前記第１と第２のフィルタ手段からの振幅を検出する第１と第２のＡＭ検波器と、前記第１と第２のＡＭ検波器から出力される振幅レベルによって参照され表示色データを記憶するルックアップテーブルと、ディスプレイとを備え、前記ルックアップテーブルが出力する振幅データと色データで前記ディスプレイに診断画像を表示する構成を有している。
この構成により、基本波成分と高調波成分とでＡＭ検波された信号によりルックアップテーブルを参照し、信号に対応する表示色を決定し、ディスプレイに画像を表示することができる。
【００１０】
また、本発明の超音波診断装置は、前記ルックアップテーブルが、前記第１のＡＭ検波器からの出力と前記第２のＡＭ検波器からの出力とによって二次元的に参照されるよう色データが書きこまれた構成を有している。
この構成により、基本波成分のＡＭ検波信号の振幅による画像の表示色と高調波成分のＡＭ検波信号の振幅による画像の表示色を異なる色で重ねて表示することができる。
【００１１】
また、前記ルックアップテーブルが、前記第１または第２のＡＭ検波器からの出力と、前記第１と第２のＡＭ検波器からの出力の比率とによって二次元的に参照されるよう色データが書きこまれた構成を有している。
この構成により、基本波成分又は高調波成分の画像に、基本波と高調波の比率の大小による画像を重ねて表示することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態による超音波診断装置である。図４に示す従来の技術の構成要素と同一の構成要素には同一の参照番号を付して示す。
第１の実施の形態では、基本波フィルタ７に対応するＡＭ検波器８と、高調波フィルタ８に対応するＡＭ検波器１０との２つのＡＭ検波器が設けられている。また、２つのＡＭ検波器からの振幅信号ＦとＨとは、共にルックアップテーブル（ＬＵＴ）１１に入力されるようになっている。
【００１３】
基本波フィルタ７は、ＲＸビームフォーマ６からのエコー信号から基本波成分を抽出する。この基本波成分は、ＡＭ検波器８によって振幅信号Ｆを検出され、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）１１に入力される。高調波フィルタ９は、ＲＸビームフォーマ６からのエコー信号から高調波成分を抽出する。この高調波成分は、ＡＭ検波器１０によって振幅信号Ｈを検出され、ＬＵＴ１１に入力される。ＬＵＴ１１は振幅信号Ｆと振幅信号Ｈのレベルから参照できるテーブルであり、振幅信号Ｆと振幅信号Ｈとで参照されたテーブル中のデータのＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の値に応じてＬＵＴ１１からＤＳＣ１２へ、振幅信号Ｆと振幅信号Ｈとに対応するＲ、Ｇ、Ｂの出力を行う。ＤＳＣ１２は、ＬＵＴ１１からの出力を走査変換し、画像データとしてディスプレイ１３に出力する。ディスプレイ１３は、診断のため被検体の画像を表示する。
【００１４】
以上のように、本発明の第１の実施の形態による超音波診断装置は、基本波成分でＡＭ検波された信号と、高調波成分でＡＭ検波された信号との２つの信号でＬＵＴ１１を参照し、２つの信号に対応する表示色を決定し、２つの表示色により画像を表示する。そのため、基本波成分と高調波成分との振幅信号による２つの画像を同時に表示出来る。高調波成分による画像は、コントラストが改善されているが、画像のペネトレーションが不足している。本発明では、高調波成分による画像と、基本波による画像とを異なる表示色で重ねて表示するので、診断の状況により両画像を切り換えて使い分ける操作が不要となり、また、両画像を異なる表示色で表示するため、視覚的にコントラストの低下を補えるという効果を有する。
【００１５】
なお、第１の実施の形態において、エコー信号から波形の歪み成分（高調波成分）を抽出する方法として、高調波フィルタ９により高調波成分を抽出する方法を記載したが、この方法に代えて、特開平９−２２４９３９号公報に記載されている方法で行うことも可能である。
【００１６】
図２は本発明の第１の実施の形態において、ＬＵＴ１１に書き込まれたデータについて、入力される振幅信号Ｈと振幅信号Ｆ、そこから出力される表示色出力Ｃ１、Ｃ２について説明したものである。
図２（ａ）は基本波成分をＡＭ検波して得られる振幅信号Ｆと表示出力Ｃ１の関係を示している。Ｃ１はＲ、Ｇ、Ｂを任意の比率で混ぜた１色、または、Ｒ、Ｇ、Ｂのうちの一色で、ルックアップテーブルに任意の関数で書き込んだものである。また。図２（ｂ）は高調波波成分をＡＭ検波して得られる振幅信号Ｈと表示出力Ｃ２の関係を示している。Ｃ２はＲ、Ｇ、ＢをＣ１と異なる任意の比率で混ぜた１色、または、Ｃ１と異なるＲ、Ｇ、Ｂのうちの一色で、ルックアップテーブルに任意の関数で書き込んだものである。ＬＵＴ１１のＲ、Ｇ、Ｂ出力にはＣ１とＣ２出力のＲ、Ｇ、Ｂ出力を加算して出力する。Ｃ１とＣ２の表示色や関数は任意であり、例えばＣ１を青、Ｃ２を白にすることにより二つの表示画像は２色で重なって表示される。白で表示される高調波成分で画像を観察する場合には、遠距離部分のペネトレーションが不足するが、青で表示される基本波画像を参照できるので、余分な操作を検者に強いることなく、診断を効率的に進めることが出来る。
【００１７】
図３は本発明の第２の実施の形態において、ＬＵＴ１１に書き込まれたデータについて、入力される振幅信号Ｈ又は振幅信号Ｆと、そこから出力される表示色出力Ｃ１、Ｃ２について説明したものである。図３に示す第２の実施の形態が図２に示す第１の実施の形態と異なる点は、ＬＵＴ１１の入力の一方が振幅信号ＦとＨの比率となっていることである。
図３（ａ）は振幅信号ＦまたはＨと表示出力Ｃ１の関係を示している。振幅信号としてＦを用いることが出来、または、振幅信号としてＨを用いることが出来る。Ｃ１はＲ、Ｇ、Ｂを任意の比率で混ぜた１色、または、Ｒ、Ｇ、Ｂのうちの一色で、ルックアップテーブルに任意の関数で書き込んだものである。また、同図（ｂ）は振幅信号Ｈと振幅信号Ｆとの比率と表示出力Ｃ２の関係を示している。比率としてＨ／Ｆを用いることが出来、または比率として、Ｆ／Ｈを用いることが出来る。Ｃ２はＲ、Ｇ、ＢをＣ１と異なる任意の比率で混ぜた１色、または、Ｃ１と異なるＲ、Ｇ、Ｂのうちの一色で、ルックアップテーブルに任意の関数で書き込んだものである。
【００１８】
なお、振幅信号ＨとＦの比率を求めるための構成を別途に設ける必要はなく、図１と同様の構成でＬＵＴ１１に入力される振幅信号ＨとＦから計算で求めたＨ／Ｆの値またはＦ／Ｈの値でルックアップテーブルの内容が参照できる形式であり、この値をＬＵＴ１１に記憶しておく。ＬＵＴ１１のＲ、Ｇ、Ｂ出力にはＣ１とＣ２出力のＲ、Ｇ、Ｂ出力を加算して出力する。
このように、ＬＵＴ１１の一方を振幅信号ＨとＦとの比率とすることにより超音波伝搬媒体中の音響的な非線形特性の差異を診断画像上で表示色の違いで表現することが可能となり、振幅信号ＦやＨのみでは表現できなかった、生体組織の特性差異を画像上に表示し診断に提供することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の超音波診断装置によれば、超音波信号を生体内へ送受信する超音波探触子と、前記超音波探触子が受信したエコー信号から歪み成分を抽出する第１のフィルタ手段と、前記超音波探触子が受信したエコー信号から基本波成分を抽出する第２のフィルタ手段と、前記第１と第２のフィルタ手段からの振幅を検出する第１と第２のＡＭ検波器と、前記第１と第２のＡＭ検波器から出力される振幅レベルによって参照され表示色を記憶するルックアップテーブルと、ディスプレイとを備え、前記ルックアップテーブルが出力する振幅と色で前記ディスプレイに診断画像を表示することにより、診断の状況により両画像を切り換えて使い分ける操作が不要となり、また、両画像を異なる表示色で表示するため、視覚的にコントラストの低下を補えるという効果を有する。
【００２０】
また、ルックアップテーブルの一方を振幅信号ＨとＦとの比率とすることにより、超音波伝搬媒体中の音響的な非線形特性の差異を診断画像上で表示色の違いにより表現することが可能となり、振幅信号ＦとＨのみでは表現できなかった、生体組織の特性差異を画像上に表示し、診断に提供できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における超音波診断装置のブロック図
【図２】（ａ）は、本発明の第1の実施の形態における振幅信号Ｆと表示出力Ｃ１との関係を示す図
（ｂ）は、本発明の第1の実施の形態における振幅信号Ｈと表示出力Ｃ２との関係を示す図
【図３】（ａ）は、本発明の第２の実施の形態における振幅信号Ｆ又はＨと表示出力Ｃ１との関係を示す図
（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態における振幅信号ＦとＨの比率と表示出力Ｃ２との関係を示す図
【図４】従来の超音波診断装置のブロック図
【符号の説明】
１  プローブ
２  スイッチ回路
３  ドライバ
４  ＴＸビームフォーマ
５  プリアンプ
６  ＲＸビームフォーマ
７  基本波フィルタ
８  ＡＭ検波器
９  高調波フィルタ
１０  ＡＭ検波器
１１  ＬＵＴ
１２  ＤＳＣ
１３  ディスプレイ
１４  同期信号発生回路
１５  走査線アドレス発生回路
【図１】
0003692278.tif 000002
【図２】
0003692278.tif 000003
【図３】
0003692278.tif 000004
【図４】
0003692278.tif 000005