(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内に延びる複数の走査線それぞれについて、走査線上の各点で反射した超音波を受信して該走査線に対応する受信信号を得る超音波受信手段と、所定の減算信号を作成する減算信号生成手段と、前記受信信号と前記減算信号との差分を演算することにより差分信号を生成する差分信号生成手段と、該差分信号をＡ／Ｄ変換することによりディジタル差分信号を得る第１のＡ／Ｄ変換手段と、該ディジタル差分信号に基づいて被検体内の動きを表わす情報を算出する動き情報算出手段と、該情報に基づく画像を表示する表示手段とを備え、
前記減算信号生成手段が、前記受信信号をＡ／Ｄ変換する第２のＡ／Ｄ変換手段と、該第２のＡ／Ｄ変換手段の出力を記憶するメモリを有しディジタルの減算信号を生成するディジタル減算信号生成手段と、該ディジタル減算信号生成手段で生成されたディジタルの減算信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換手段とを備えたものであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記差分信号生成手段が、検波後の前記受信信号と前記減算信号との差分を演算するものであることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記減算信号生成手段が、所定の走査線に対応する受信信号との差分を演算するための減算信号を、該所定の走査線に対応する受信信号に基づいて作成するものであることを特徴とする請求項１又は２記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記減算信号生成手段が、所定の走査線に対応する受信信号との差分を演算するための減算信号を、該所定の走査線とは異なる走査線に対応する受信信号に基づいて作成するものであることを特徴とする請求項１又は２記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記減算信号生成手段が、各走査線に対応する受信信号との差分を演算するための各減算信号を、各走査線毎に、複数回の超音波受信により得られる複数の受信信号に基づいて作成するものであることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記減算信号生成手段が、各走査線に対応する受信信号との差分を演算するための各減算信号を、各走査線毎に、１回の超音波受信により得られる１つの受信信号に基づいて作成するものであることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、被検体内で反射した超音波を受信して得た受信信号に基づいて被検体内の情報を表示する超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被検体内、特に人体内に超音波を送信し、人体内の組織で反射して戻ってきた超音波を受信して受信信号を得、この受信信号に基づく人体内の超音波画像を表示することにより人体の内蔵等の疾患の診断を容易ならしめる超音波診断装置が知られており、この超音波診断装置の一態様として、もしくはＢモード像（断層像）表示を行なう超音波診断装置のオプションとして、体内を流れる血液中の血球等で反射して戻ってきた超音波を受信して血流の速度、分散、パワー等の血流情報を得る超音波ドプラ診断装置が用いられている。
【０００３】
図３は、超音波診断装置の一例を示す概略構成図である。
超音波診断装置の一般的構成については既に広く知られているため、ここでは本発明に関連する、被検体内の動き、特に血流を表わす情報を抽出する構成（超音波ドプラ診断装置）に絞って説明する。
図３にブロックで示す超音波探触子１には、複数の超音波振動子（図示せず）が配列されており、それらの各超音波振動子に向けて、送受信回路２から、各所定のタイミングでパルス信号が送信され、これにより超音波探触子１から被検体（図示せず）内に超音波パルスビームが送信される。ここでは例えばセクタ走査がなされ、各走査線方向に例えば８回ずつ超音波パルスビームが送信される。被検体内に送信された超音波パルスビームは、被検体内を流れる血球やその他の組織で反射され、超音波探触子１内の複数の超音波探触子で受信される。各超音波探触子で受信された受信信号は送受信回路２に入力されて、所定の走査線に沿う情報を担持した受信信号が得られるように遅延加算される。この遅延加算後の受信信号は直交検波回路３に入力され、超音波の中心周波数を参照周波数とする正弦信号、余弦信号を参照信号として直交検波される。直交検波後の受信信号は、Ａ／Ｄ変換回路４に入力されてディジタル信号に変換された後、ＭＴＩ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｔａｒｇｅｔ  Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）フィルタ５に入力される。このＭＴＩフィルタ５は、レーダにおけるＭＴＩフィルタと同様のものであり、通常は、パルス信号の繰り返し周期に相当する遅延時間をもつ遅延回路と積和器とで構成される、低周波信号を遮断するディジタルハイパスフィルタであって、超音波診断装置の分野において広く用いられているものである。このＭＴＩフィルタ５では、入力された信号の低周波成分、即ち、被検体内の比較的低速度の組織の動きの情報がカットされ、比較的高速度の血流の情報（血流情報）を担持する信号が抽出される。
【０００４】
このＭＴＩフィルタ５から出力された信号は、流速演算回路６に入力されて血流速度が求められる。この血流速度を表わす情報はスキャンコンバータ７に入力されて表示用の信号に変換され、ＣＲＴ８の表示画面上に、例えば図示しないＢモード像生成回路により生成されたＢモード像に重畳されて、例えばカラーで表示される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
超音波受信信号には、上述のように組織で反射した超音波を受信して得た成分（以下、「クラッタ情報」と称する）と血球で反射した超音波を受信して得た成分（血流情報）が含まれており、通常、クラッタ情報は血流情報と比べはるかに大きなパワー（例えば強度比が２０ｄＢ〜５０ｄＢ程度）を有している。したがって、Ａ／Ｄ変換回路４が例えば１０ビットのディジタル信号を生成するものである場合、血流情報はその１０ビットのうち２〜３ビット程度で表わされていることになる。このＡ／Ｄ変換回路４から出力されたディジタル信号はＭＴＩフィルタ５に入力されてクラッタ情報がカットされ、結局２〜３ビット程度で表わされる血流情報が抽出される。このため、血流情報の分解能が悪く、したがって流速演算回路６で求められる血流速度の精度が極めて悪いという問題がある。この精度が悪いと、特に受信信号レベルの小さい末梢血管などにおいて、実際には血流が存在するにも拘らず血流として抽出されず、ＣＲＴ８にその血流が表示されない場合が生じることになる。
【０００６】
この精度を向上するためにＡ／Ｄ変換回路４におけるビット長を大きくすることが考えられるが、そうするとＡ／Ｄ変換回路４の規模やその後段のＭＴＩフィルタ５、流速演算回路６等の規模が大きくなり、大幅なコストアップが避けられないという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑み、Ａ／Ｄ変換のビット長を大きくすることなく、被検体内の動きの情報を高精度に抽出することのできる超音波診断装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の超音波診断装置は、
（１）被検体内に延びる複数の走査線それぞれについて、走査線上の各点で反射した超音波を受信して該走査線に対応する受信信号を得る超音波受信手段
（２）所定の減算信号を作成する減算信号生成手段
（３）上記受信信号と上記減算信号との差分を演算することにより差分信号を生成する差分信号生成手段
（４）該差分信号をＡ／Ｄ変換することによりディジタル差分信号を得る第１のＡ／Ｄ変換手段
（５）該ディジタル差分信号に基づいて被検体内の動きを表わす情報を算出する動き情報算出手段
（６）該情報に基づく画像を表示する表示手段
を備え、
上記（２）の減算信号生成手段が、
（２ａ）受信信号をＡ／Ｄ変換する第２のＡ／Ｄ変換手段
（２ｂ）第２のＡ／Ｄ変換手段の出力を記憶するメモリを有しディジタルの減算信号を生成するディジタル減算信号生成手段
（２ｃ）ディジタル減算信号生成手段で生成されたディジタルの減算信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換手段
を備えたものであることを特徴とする。
【０００８】
ここで、上記差分信号生成手段が、検波後の受信信号と減算信号との差分を演算するものであることが好ましい。
また上記減算信号生成手段は、所定の走査線に対応する受信信号との差分を演算するための減算信号を、その所定の走査線に対応する受信信号に基づいて作成するものであってもよく、あるいは上記減算信号生成手段は、所定の走査線に対応する受信信号との差分を演算するための減算信号を、その所定の走査線とは異なる走査線に対応する受信信号に基づいて作成するものであってもよい。
【０００９】
さらに、上記減算信号生成手段は、各走査線に対応する受信信号との差分を演算するための各減算信号を、各走査線毎に、複数回の超音波受信により得られる複数の受信信号に基づいて作成するものであってもよく、あるいは、上記減算信号生成手段は、各走査線に対応する受信信号との差分を演算するための各減算信号を、各走査線毎に、１回の超音波受信により得られる１つの受信信号に基づいて作成するものであってもよい。
【００１０】
【作用】
クラッタ情報を除去するには、前述したように、例えばＭＴＩフィルタにより低周波信号成分をカットすることにより行われる。受信信号から所定の減算信号を引き算して差分信号を求めると、その差分信号は、いわば、受信信号の直流成分がカットされた信号である。この直流成分は、ＭＴＩフィルタ等によりクラッタ情報をカットする際にカットされてしまう成分であり、この差分信号に基づいて演算を行なっても何ら差し支えない。また、この直流成分にはクラッタ情報の大部分が集まっており、したがって差分信号には、直流成分をカットする前の受信信号と比べ血流情報が凝集されておりクラッタ情報に対する血流情報の強度比が格段に高く、したがってこの差分信号をＡ／Ｄ変換に適切な信号レベルにまで増幅してＡ／Ｄ変換を行なうことにより血流情報分解能が高まり、血流速度等の血流情報を高精度に求めることができる。
【００１１】
ここで、上記差分信号生成手段は、検波前の受信信号とそれに対応する減算信号との差分を演算するものであってもよいが、検波後の受信信号の方が演算に向いており、したがって検波後の受信信号とそれに対応する減算信号との差分を演算する差分信号生成手段を備えることにより、差分信号生成手段の構成が簡単になる。
【００１２】
また、上記差分信号生成手段が、所定の走査線に対応する受信信号との差分を演算するための減算信号を、その所定の走査線に対応する受信信号に基づいて作成するものである場合、直流成分がより正確にカットされた差分信号を生成することができる。ただしこの場合、減算信号を得るために少なくとも１回余計に超音波送受信を行なう必要があり、フレームレートの低下につながる恐れがある。
【００１３】
一方、上記差分信号生成手段が、所定の走査線に対応する受信信号との差分を演算するための減算信号を、その走査線とは異なる走査線、例えば典型的には、その走査線に隣接する走査線に対応する受信信号に基づいて作成するものである場合、フレームレートの低下は避けられるが、直流成分が多少残存する可能性がある。ただし直流成分が多少残っても、その後クラッタ成分を除去する過程で残存する直流成分がカットされるため、Ａ／Ｄ変換の分解能に影響しなければ直流成分が残存すること自体は問題とはならない。
【００１４】
尚、各走査線に対応する受信信号との差分を演算するための各減算信号を作成するにあたっては、各走査線毎に、複数回の超音波受信により得られる複数の受信信号に基づいて作成してもよく、あるいは、１回の超音波受信により得られる１つの受信信号に基づいて作成してもよい。各減算信号を複数の受信信号に基づいて作成すると、ノイズ等が低減された減算信号を作成することができ好ましいが、所定の走査線に対応する受信信号との差分を演算するための減算信号を、その所定の走査線の受信信号に基づいて作成する場合、その減算信号を複数の受信信号に基づいて作成するとその分フレームレートの低下を招くこととなる。したがっていくつの受信信号に基づいて減算信号を作成するかは、フレームレートや必要な精度を考慮して選択される。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
図１は、本発明の超音波診断装置の第１実施例の部分ブロック図である。この図１において、前述した従来の超音波診断装置（図３参照）の各構成要素に対応する構成要素は、図示を省略し、あるいは図３に付した符号と同一の符号を付して示し、相違点のみについて説明する。
【００１６】
この超音波診断装置では、ある１本の走査線について超音波送受信を８回行ない、次に隣接する走査線に移ってその走査線について超音波送受信を８回行なうというシーケンスが繰り返される。
直交検波回路３から出力された直交検波後の受信信号は、一回目信号検出回路１１と減算器１５に入力される。一回目信号検出回路１１では、同一の走査線について行なった、例えば８回の超音波送受信のうちの一回目の超音波送受信により得られた受信信号（以下これを「一回目受信信号」と称する）であるか２回目以降の超音波送受信により得られた受信信号であるかが識別され、一回目の場合、その一回目受信信号がＡ／Ｄ変換器１２に向けて出力される。このＡ／Ｄ変換器１２は、本発明にいうＡ／Ｄ変換手段とは異なり、一回目信号検出回路１１、および後述するメモリ１３，Ｄ／Ａ変換器１４とともに、本発明にいう減算信号作成手段の一例を成すものである。Ａ／Ｄ変換器１２から出力されたディジタルの一回目受信信号は、メモリ１３に格納される。このディジタルの一回目受信信号は、本発明にいう減算信号の一例に対応する。
【００１７】
同一走査線に沿う２回目以降の超音波送受信により得られた受信信号が直交検波回路３で検波されて減算器１５に入力されるタイミングで、これと同期して、同一走査線上の同一深さの受信信号と減算信号が同時に減算器１５に入力されるようにタイミング調整されて、メモリ１３からディジタルの１回目受信信号、すなわち減算信号が読み出されＤ／Ａ変換器１４によりアナログの減算信号に変換されて減算器１５に入力される。この減算器１５は、本発明にいう差分信号生成手段に相当するものであり、この減算器１５では、同一走査線上の同一深さの点の受信信号から減算信号が減算されて差分信号が求められる。この差分信号は、必要に応じて適宜増幅された後Ａ／Ｄ変換器４に入力され、ディジタルの差分信号に変換される。このディジタルの差分信号は、図３に示すように、ＭＴＩフィルタ５に入力されてクラッタ成分の除去が行なわれ、流速演算回路６により血流速度が求められ、スキャンコンバータ７により表示用の信号に変換され、ＣＲＴ８に、血流速度が、例えばカラーで表示される。尚、本実施例では、Ａ／Ｄ変換器４が、本発明にいうＡ／Ｄ変換手段に相当する。
【００１８】
図２は、本発明の超音波診断装置の第２実施例の部分ブロック図である。
この図においても、図１の場合と同様、前述した従来の超音波診断装置（図３参照）の各構成要素に対応する構成要素は、図示を省略し、あるいは図３に付した符号と同一の符号を付して示し、相違点のみについて説明する。
直交検波回路３から出力された直交検波後の受信信号は、Ａ／Ｄ変換器２１と減算器１５に入力される。Ａ／Ｄ変換器２１では入力された受信信号がディジタルの受信信号に変換され、そのディジタルの受信信号はメモリ２２に格納される。このようにして、ある１本の走査線に沿う８回の超音波送受信が終了し、次に隣接する走査線に沿う超音波送受信に移った状態を考える。このとき、メモリ２２には、隣接する走査線に沿う超音波送受信に移る前の、直前に超音波送受信を行なったときに得た８つのディジタルの受信信号が格納されている。
【００１９】
直交検波回路３で、隣接する走査線に対応する受信信号が検波されて出力されると、その受信信号は、上述と同様に、Ａ／Ｄ変換器２１に入力されるとともに減算器１５に入力される。これと同期して、メモリ２２からは既に入力されている一本前の走査線に対応する８つのディジタル受信信号が読み出されてその走査線の各深さ毎に平均値が求められ、これにより、それら８つのディジタル受信信号の平均値からなる減算信号が作成される。さらに、この作成された減算信号はＤ／Ａ変換器２４によりアナログの減算信号に変換されて減算器１５に入力される。この減算器１５では、同一深さの点の受信信号から減算信号が減算されて差分信号が求められる。この差分信号は、上述のように、ある走査線に対応する受信信号から、一本前の走査線に対応する８つの受信信号の平均値を減算した信号である。この差分信号は、必要に応じて適宜増幅された後、Ａ／Ｄ変換器４に入力されディジタルの差分信号に変換される。このディジタルの差分信号は、図３に示すように、ＭＴＩフィルタ５に入力されてクラッタ成分の除去が行なわれ、流速演算回路６により血流速度が求められ、スキャンコンバータ７により表示用の信号に変換され、ＣＲＴ８に血流速度が表示される。
【００２０】
尚、この第２実施例では、Ａ／Ｄ変換器２１，メモリ２２，平均値演算回路２３，およびＤ／Ａ変換器２４の組合せが、本発明にいう減算信号生成手段の一例であると観念される。
尚、同一の走査線に対応する受信信号を減算信号として用いる第１実施例の場合は１つの受信信号のみに基づいて減算信号が作成され、隣接する走査線に対応する受信信号を減算信号として用いて第２実施例の場合は複数の受信信号に基づいて減算信号が作成されたが、同一の走査線に対応する受信信号を減算信号として用いる場合であっても複数の受信信号に基づいて減算信号を作成してもよく、隣接する、あるいは異なる走査線に対応する受信信号を減算信号として用いる場合であっても、１つの受信信号のみに基づいて減算信号を作成してもよい。
【００２１】
【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は、受信信号と減算信号との差分を演算することにより差分信号を得、この差分信号をＡ／Ｄ変換するものであるため、被検体内の動きの情報の分解能が高まり、その動きの情報を高精度に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超音波診断装置の第１実施例の部分ブロック図である。
【図２】本発明の超音波診断装置の第２実施例の部分ブロック図である。
【図３】超音波診断装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１    超音波探触子
２    受信回路
３    直交検波回路
４    Ａ／Ｄ変換器
５    ＭＴＩフィルタ
６    流速演算回路
７    スキャンコンバータ
８    ＣＲＴ
１１  一回目信号検出回路
１２，２１  Ａ／Ｄ変換器
１３，２２  メモリ
１４，２４  Ｄ／Ａ変換器
２３  平均値演算回路
【図１】
0003569330.tif 000002
【図２】
0003569330.tif 000003
【図３】
0003569330.tif 000004