(57)【要約】【課題】エコーデータからより効果的にノイズ成分の除去し、Ｓ／Ｎをより改善する。【解決手段】プローブ１１によって受波したエコー信号の受信信号は送受信ビームフォーマ１２を経、さらにバンドパスフィルタ１３を通った後、直交検波器１５に入力されて検波される。これらバンドパスフィルタ１３および直交検波器１５は、信号到来時間に応じてダイナミックに特性が変化させられるものとなっており、バンドパスフィルタ１３の通過帯域中心周波数および直交検波器１５における検波周波数は合致させられており、信号到来時間に応じてともに低くなっていく。またバンドパスフィルタ１３の通過周波数帯域は、信号到来時間に応じて広げられていく。【選択図】図１
2006230919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内に超音波を入射するとともに被検体内からの反射波を受波して受信信号を生じるプローブと、該プローブからの受信信号が通される、通過帯域中心周波数が信号到来時間に応じて低くなるバンドパスフィルタ特性を有するフィルタと、該フィルタを経た受信信号を検波する、検波周波数が上記フィルタの通過帯域中心周波数と合致しかつその低下と同じに信号到来時間に応じて低くなる検波器とを有することを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波ビームを被検体内に入射しその反射波（エコー）を受波することによって被検体内部のエコーデータ（反射波データ）を得る超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置では、一般に５〜１０ＭＨｚ程度の超音波を用い、これをパルス状に被検体内に入射し、被検体内の組織などで反射した反射波を受波する。受波したエコー信号からキャリア成分（超音波周波数成分）を除去して直流成分を取り出せば、反射の大きさを表す信号を得ることができる。エコー信号は、被検体の浅い部分からは早く戻って来、深い部分になればなるほど戻って来る時間が遅くなる。そこで、エコー信号の時間軸方向の各部で直流成分を取り出すことにより、深さ方向各部でのエコーの大きさを表すデータを得ることができる。
【０００３】
ところで、超音波が被検体内を伝達するときの減衰特性が周波数によって異なることに起因して、受波したエコー信号の中心周波数が浅い部分では高く、深い部分ほど低くなる。そこで、従来の超音波診断装置においても、たとえば下記の特許文献１で知られているように、この周波数変化に対応して、エコー信号の到来時間（深さ）ごとに検波周波数をダイナミックに変化させるようにしている。
【特許文献１】特開２０００−２１７８２５号公報
【０００４】
しかしながら、この特許文献１に記載された超音波診断装置では、検波前のエコー信号から直流成分やノイズ成分などを除くためのフィルタとして、通過帯域中心周波数がキャリア成分の周波数に固定されたバンドパスフィルタ特性を有するフィルタを用いており、この部分でＳ／Ｎの劣化が見られ、そのためノイズ成分の除去という点では不十分なものである、という問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、上記に鑑み、より効果的にノイズ成分の除去しＳ／Ｎをより改善した超音波診断装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、請求項１記載の発明による超音波診断装置においては、被検体内に超音波を入射するとともに被検体内からの反射波を受波して受信信号を生じるプローブと、該プローブからの受信信号が通される、通過帯域中心周波数が信号到来時間に応じて低くなるバンドパスフィルタ特性を有するフィルタと、該フィルタを経た受信信号を検波する、検波周波数が上記フィルタの通過帯域中心周波数と合致しかつその低下と同じに信号到来時間に応じて低くなる検波器とが備えられることが特徴となっている。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１記載の超音波診断装置によれば、エコー信号の受信信号は、バンドパスフィルタを経た後、検波器で検波されることになるが、これらバンドパスフィルタおよび検波器は、信号到来時間に応じてダイナミックに特性が変化させられるものとなっている。すなわち、検波器における検波周波数は、信号到来時間に応じて低くなるので、エコー信号自体の周波数特性が到来時刻に応じて低くなることに対応することができる。そして、バンドパスフィルタの通過帯域中心周波数は、この上記の検波周波数に合致させられており、検波周波数の低下と同じに、信号到来時間に応じて低くなるので、検波前のエコー信号自体の周波数特性が到来時刻に応じて低くなることに対応することができる。このように、検波器および検波前のフィルタにおける周波数特性の両者をともに、エコー信号自体の周波数変化に合わせて変化させることができるので、不要なノイズ成分を効果的に除去し、Ｓ／Ｎの優れた反射データを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
つぎに、この発明を実施した超音波診断装置について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は、この発明の一実施例にかかる超音波診断装置を示すブロック図である。この図において、プローブ１１は、被検体の表面に接触させて被検体内に超音波ビームを入射するとともにその反射超音波ビームを受波するもので、多数の超音波振動子（圧電素子）が配列されている。送受信ビームフォーマ１２は、各振動子を５Ｍｚ程度の中心周波数の駆動信号でパルス状に駆動するとともにそのパルスタイミングを制御し、かつ各振動子からの受信信号の遅延時間を制御する。
【００１０】
各振動子ごとに駆動パルスの遅延時間をコントロールすることによって、各振動子からの超音波発生タイミングが少しずつずれるようにし、それらの合成波が所望の方向と焦点とを持つような一つの超音波ビームを形成する。また、これらの振動子は反射波の受波によって電気的な受信信号を生じ、これら各受信信号を送波時と同様に各振動子ごとにコントロールされた遅延時間で遅延した上で合成することによって、所望の方向および焦点を持つような一つのビーム状の超音波が受波されたときに相当する受信信号を得る。このような送受波超音波ビームの制御によりたとえば超音波ビームでセクタ面をスキャンするＢモードスキャンを行うことなどができる。受信信号は、この送受信ビームフォーマ１２内に備えられたＡ／Ｄ変換器（図示しない）でデジタル信号に変換される。
【００１１】
このデジタル化受信信号はバンドパスフィルタ１３を経ることによって直流成分および不要な高周波成分などのノイズが除去された後、ゲイン調整器１４を経てゲイン調整され、その後、直交検波器１５で検波され、３〜８ＭＨｚ程度の高周波から直流が中心周波数となるよう低周波へと周波数変換される。直交検波器１５の検波出力はローパスフィルタ１６に通されることにより、倍周波数成分などの不要な周波数成分（ノイズ成分）が除去され、つぎにＬｏｇ変換器１７、ダイナミックレンジ調整器１８およびエンハンス調整器１９を順次経て表示データ生成器２０に送られる。表示データ生成器２０では、たとえばＢモードスキャンにおいて超音波ビームで一つのセクタ面をスキャンした場合の各ビームごとのデータからそのセクタ面でのデータ分布像を作成し、これを画像表示装置２１に送って、そのスキャン平面でのＢモード画像（超音波断層像）として表示する。
【００１２】
ここで、バンドパスフィルタ１３は、一つの超音波ビームについての受信信号ごとに、その信号到来時間に応じて周波数特性が、たとえば早い到来時間では図３のＡのようになっているが遅い到来時間では図３のＢのようになるというように、変化させられるよう構成されている。このバンドパスフィルタ１３は、具体的にはたとえば図２のようなデジタルＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ回路で構成される。
【００１３】
図２において、受信信号がたとえばフリップフロップ３１、３２、…、３ｎからなるｎ段の遅延素子に入力され、その各々の遅延出力について乗算器４１、４２、…、４ｎにおいて係数Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｎがそれぞれ乗算された後、これらが加算器５１で加算されて出力される。これらの係数Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｎは、係数発生器５２から発生させられる。この係数発生器５２は係数Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｎの多数のセットが格納されたメモリなどからなり、カウンタ５３の出力によりその一つのセットが読み出されるようになっている。カウンタ５３は、受信信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器のサンプリングクロックに応じてカウントアップするもので、受信信号の到来時間に応じてカウントアップする出力を生じる。
【００１４】
これにより、エコー信号の深さごとに係数セットが指定されてバンドパスフィルタ特性が変化させられる。たとえば図３に示すように、時間的に早く到来する深さ１ｃｍ以内の浅い部分からのエコー信号については同図Ａのような中心周波数７ＭＨｚ、帯域幅８００ＫＨｚ〜１ＭＨｚのバンドパス特性とされ、引き続いて到来するものについては徐々に中心周波数が低くされるとともに帯域幅が広げられ、遅く到来する深さ１５ｃｍ程度の部分からのエコー信号については同図Ｂのような中心周波数３ＭＨｚ、帯域幅２ＭＨｚのバンドパス特性とされる。
【００１５】
この通過帯域中心周波数は、一般的には、送波超音波周波数の１．５倍〜０．６倍程度の間で変化させられる。１．５倍の通過帯域中心周波数とするときは、受波超音波信号の帯域の高周波側の縁部分を通過させることになる。この通過帯域中心周波数はたとえば６４通りに設定できるよう、係数発生器５２において対応する係数が格納される。また、通過帯域幅については、たとえば８通りに変化させることができるように係数発生器５２において対応する係数が格納される。すなわち、この例では６４×８＝２５６通りのフィルタ特性を選択することができ、時間経過に応じてそのフィルタ特性が順次選択され、フィルタ特性がステップ的に変化ていくことになる。
【００１６】
このバンドパスフィルタ１３において、フィルタ特性をどのように変化させるか、つまりどのような中心周波数・帯域幅を選ぶか、どのように変化させていくかは、図示しないＣＰＵにより指示される。すなわち、送波超音波の周波数（キャリア周波数）についての情報に基づき、その周波数の１．３倍とか１．５倍という中心周波数が選ばれ、これから時間経過に応じて中心周波数がステップ的に低下していき、たとえば０．７５倍あるいは０．６倍まで低下していく。すなわち、係数発生器５２が、カウンタ５３の出力に応じて、どの係数セットＣ１〜Ｃｎを初期値として発生し、どのように変化させて、どの係数セットＣ１〜Ｃｎまでとするか、がＣＰＵによって定められる。
【００１７】
このように、浅い部分からのエコー信号については、通過帯域中心周波数を高くかつ帯域幅を狭くし、深くなるほど周波数が低くなるとともに帯域幅が広くなるようにしているため、エコー信号の周波数特性に対応した適切なフィルタリングを行うことができるので、不要な周波数成分のノイズを効果的に除去することができる。とくに帯域幅が、深くなるにつれて徐々に拡大されているため、深い部分での超音波のペネトレーション劣化を補うことができる。
【００１８】
こうしてフィルタ処理された受信信号は直交検波器１５に入力されて周波数変換される。ここで、検波周波数は上記のバンドパスフィルタ１３の通過帯域中心周波数と同じものとなっており、エコー信号の到来時間に応じた周波数変化に応じて、バンドパスフィルタ１３の通過帯域中心周波数変化と同じに変化させられている。つまり、この検波周波数は、受信信号の到来開始時には送波超音波周波数の１．５倍などとされ、最終的にはたとえば０．６倍となるように、時間経過とともにステップ的に変化させられ、この初期値・最終値・その間の変化度等は、バンドパスフィルタ１３におけるものと合致させられる。
【００１９】
このように、直交検波器１５および検波前のフィルタ１３における周波数特性を、エコー信号自体の周波数変化に合わせてダイナミックに変化させることができるので、必要十分なペネトレーションを確保しつつ浅い部分から深い部分に至るまで不要なノイズ成分を効果的に除去し、Ｓ／Ｎの優れた反射データを得ることができる。これによりたとえばノイズのない、Ｓ／Ｎの優れたＢモード画像などを得てこれを画像表示装置２１において表示することができる。
【００２０】
とくに、バンドパスフィルタ１３の通過帯域中心周波数および直交検波器１５の検波周波数を、受信信号の到来初期に、送波超音波周波数の１．３〜１．５倍等と高める場合には、受信信号の時間軸方向の分解能を高めることができ、表示画像の超音波ビーム方向での空間分解能を高めることができる。この場合、受信超音波信号の周波数帯域幅の高周波側縁部をとらえることになるが、受信信号の到来初期であり、浅い部分からのエコー信号であるから帯域幅の縁部でも振幅が十分に大きく、信号低下はないので、なんらの支障もなく高分解能化できる。
【００２１】
なお、上記は一つの実施例について説明したものであり、具体的な構成などは、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々に変更可能である。たとえば、バンドパスフィルタ１３の具体的な回路構成は図２のものに限定されず、種々のものを採用できる。また、このバンドパスフィルタ１３の図３で示した周波数特性は例示に過ぎない。バンドパスフィルタ１３の通過周波数帯域幅は、上記では時間経過とともに広がるものとしたが、かならずしもこのように変化させる必要はなく、固定とする場合もあり得る。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
この発明に超音波診断装置よれば、Ｓ／Ｎを損なうことなくノイズ成分を十分に除去することができ、診断能の高い、優れた超音波画像を得ることなどができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の一実施例にかかる超音波診断装置のブロック図。
【図２】同実施例におけるバンドパスフィルタの具体的な構成を示すブロック図。
【図３】同実施例におけるバンドパスフィルタの周波数特性を示すグラフ。
【符号の説明】
【００２４】
１１……………プローブ
１２……………送受信ビームフォーマ
１３……………バンドパスフィルタ
１４……………ゲイン調整器
１５……………直交検波器
１６……………ローパスフィルタ
１７……………Ｌｏｇ変換器
１８……………ダイナミックレンジ調整器
１９……………エンハンス調整器
２０……………表示データ生成器
２１……………画像表示装置
３１〜３ｎ……フリップフロップ
４１〜４ｎ……乗算器
５１……………加算器
５２……………係数発生器
５３……………カウンタ
【図１】
2006230919.tif 000003
【図２】
2006230919.tif 000004
【図３】
2006230919.tif 000005