(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一走査線において複数回送信された超音波の反射波信号をデジタルに変換する変換部と、
前記変換部により変換された前記反射波信号に対してＭＴＩ（Moving  Target  Indicator）フィルタ処理を行うフィルタ処理部と、
前記フィルタ処理部による前記ＭＴＩフィルタ処理後の各チャネルの反射波信号を用いた整相加算処理により、反射波データを生成する生成部と
を備える、超音波診断装置。
【請求項２】
前記フィルタ処理部は、静止又は動きの小さい信号を除去する前記ＭＴＩフィルタ処理を行う、請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記フィルタ処理部は、主成分分析によって前記静止又は動きの小さい信号を除去する前記ＭＴＩフィルタ処理を行う、請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記フィルタ処理部は、前記反射波信号が飽和しているか否かを判定し、
前記生成部は、前記フィルタ処理部が飽和していると判定したチャネルの反射波信号に、値が１以下の所定の係数を乗算した出力値を反射波信号とし、各チャネルの反射波信号を用いた整相加算処理により、反射波データを生成する、請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記生成部により生成された反射波データに対して、前記ＭＴＩフィルタ処理を実行する後処理部を更に備える、請求項１〜４のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項６】
第１走査範囲内の移動体の運動に関する情報を取得する第１超音波走査を超音波プローブに実行させ、第２走査範囲内の組織形状の情報を取得する第２超音波走査として当該第２走査範囲を分割した複数の分割範囲それぞれの超音波走査を、前記第１超音波走査の間に時分割で前記超音波プローブに実行させ、走査線ごとに超音波送受信を１回行なうことで前記第１走査範囲を形成する複数の走査線それぞれの受信信号を取得して、前記ＭＴＩフィルタ処理を行なうフレーム方向のデータ列を取得する方法に基づく超音波走査を、前記第１超音波走査として実行させる制御部を更に備え、
前記フィルタ処理部は、前記第１超音波走査により同一走査線において複数回送信された超音波の反射波信号に対して前記ＭＴＩフィルタ処理を行う、請求項１〜５のいずれか一つに記載の超音波診断装置。 
【請求項７】
平面波を送信する超音波走査を超音波プローブに実行させる制御部を更に備える、請求項１〜５のいずれか一つに記載の超音波診断装置。 
【請求項８】
前記制御部は、複数の走査線で反射波信号を受信する超音波走査を前記超音波プローブに実行させる、請求項７に記載の超音波診断装置。 
【請求項９】
同一走査線において複数回送信された超音波の反射波信号をデジタルに変換する変換部と、
前記変換部により変換された前記反射波信号に対してＭＴＩ（Moving  Target  Indicator）フィルタ処理を行うフィルタ処理部と、
前記フィルタ処理部による前記ＭＴＩフィルタ処理後の各チャネルの反射波信号を用いた整相加算処理により、反射波データを生成する生成部と
を備える、信号処理装置。
【請求項１０】
同一走査線において複数回送信された超音波の反射波信号に対してフィルタ処理を行うフィルタ処理部と、
前記フィルタ処理部によるフィルタ処理後の各チャネルの反射波信号を用いた整相加算処理により、反射波データを生成する生成部と、
第１の送信超音波と、前記第１の送信超音波の位相を反転させた第２の送信超音波とを１組とする超音波走査を超音波プローブに実行させる制御部と、
を備え、
前記フィルタ処理部は、前記超音波プローブの各チャネルによって受信された、同一走査線上の前記第１の送信超音波の反射波信号及び前記第２の送信超音波の反射波信号の少なくともいずれか一方が飽和しているか否かを判定し、飽和していると判定した場合、値が０である出力信号を出力し、飽和していないと判定した場合、前記第１の送信超音波の反射波信号と前記第２の送信超音波の反射波信号とを加算して高調波成分の反射波信号を抽出するフィルタ処理を行い、前記高調波成分の反射波信号を出力信号として出力し、
前記生成部は、前記フィルタ処理部により出力された出力信号を用い、前記反射波データを生成する、超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波診断装置及び信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、平面波送信あるいは平面波送信に類似する広範囲に渡る送信を行って１回の送信で超音波フレーム内の全受信ラスタをリアルタイムで得ることが可能になっている。ここでは、これを全ラスタ並列同時受信と呼ぶ。フレーム間のデータを利用した血流映像法に、全ラスタ並列同時受信を適用すると、高フレームレート表示で低流速から高流速まで検出可能な血流表示システムを構築可能である。血流用の送信間隔とフレーム周期が一致することから高フレームレート表示と高い折り返し速度が確保され、無限大の観測時間が得られるので低いカットオフ周波数の急峻なＭＴＩ(Moving  Target  Indicator)フィルタが構成でき、低速のクラッタを抑えながら低流速血流まで検出可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０３１６５４号公報
【特許文献２】特開２０１３−０００３５２号公報
【特許文献３】米国特許第８５６８３１９号明細書
【特許文献４】特許第３７２４８４６号公報
【特許文献５】特開２０１４−４２８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、強反射体によるアーティファクトを低減することができる超音波診断装置及び信号処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の超音波診断装置は、変換部と、フィルタ処理部と、生成部とを備える。変換部は、同一走査線において複数回送信された超音波の反射波信号をデジタルに変換する。フィルタ処理部は、前記変換部により変換された前記反射波信号に対してＭＴＩ（Moving  Target  Indicator）フィルタ処理を行う。生成部は、前記フィルタ処理部による前記ＭＴＩフィルタ処理後の各チャネルの反射波信号を用いた整相加算処理により、反射波データを生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、血流情報をパワー表示した場合の一例を示す図である。
【図３】図３は、通常の超音波送信における音場の一例を説明するための図である。
【図４】図４は、平面波送信における音場の一例を説明するための図である。
【図５Ａ】図５Ａは、点反射体が超音波のビームから遠ざかる方向に移動し、全ＣＨの反射波信号が飽和していない場合の距離方向におけるＲＦ信号の一例を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、点反射体が超音波のビームから遠ざかる方向に移動し、全ＣＨの反射波信号が飽和していない場合の距離方向におけるＩＱ信号の一例を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、点反射体が超音波のビームから遠ざかる方向に移動し、全ＣＨの反射波信号が飽和していない場合のドプラ方向のＩＱ信号の一例を示す図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、点反射体が超音波のビームから遠ざかる方向に移動し、全ＣＨの反射波信号が飽和していない場合のドプラ偏移の一例を示す図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、点反射体が超音波のビームから遠ざかる方向に移動し、一部のＣＨの反射波信号が飽和している場合の距離方向におけるＲＦ信号の一例を示す図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、点反射体が超音波のビームから遠ざかる方向に移動し、一部のＣＨの反射波信号が飽和している場合の距離方向におけるＩＱ信号の一例を示す図である。
【図５Ｇ】図５Ｇは、点反射体が超音波のビームから遠ざかる方向に移動し、一部のＣＨの反射波信号が飽和している場合のドプラ方向のＩＱ信号の一例を示す図である。
【図５Ｈ】図５Ｈは、点反射体が超音波のビームから遠ざかる方向に移動し、一部のＣＨの反射波信号が飽和している場合のドプラ偏移の一例を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、点反射体が超音波のビームを高速で横切るように移動し、全ＣＨの反射波信号が飽和していない場合の距離方向におけるＲＦ信号の一例を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、点反射体が超音波のビームを高速で横切るように移動し、全ＣＨの反射波信号が飽和していない場合の距離方向におけるＩＱ信号の一例を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、点反射体が超音波のビームを高速で横切るように移動し、全ＣＨの反射波信号が飽和していない場合のドプラ方向のＩＱ信号の一例を示す図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、点反射体が超音波のビームを高速で横切るように移動し、全ＣＨの反射波信号が飽和していない場合のドプラ偏移の一例を示す図である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、点反射体が超音波のビームを高速で横切るように移動し、一部のＣＨの反射波信号が飽和している場合の距離方向におけるＲＦ信号の一例を示す図である。
【図６Ｆ】図６Ｆは、点反射体が超音波のビームを高速で横切るように移動し、一部のＣＨの反射波信号が飽和している場合の距離方向におけるＩＱ信号の一例を示す図である。
【図６Ｇ】図６Ｇは、点反射体が超音波のビームを高速で横切るように移動し、一部のＣＨの反射波信号が飽和している場合のドプラ方向のＩＱ信号の一例を示す図である。
【図６Ｈ】図６Ｈは、点反射体が超音波のビームを高速で横切るように移動し、一部のＣＨの反射波信号が飽和している場合のドプラ偏移の一例を示す図である。
【図７】図７は、従来技術に係る受信回路及びドプラ処理回路の構成例を示す図である。
【図８】図８は、第１の実施形態に係る受信回路及びドプラ処理回路の構成例を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、第１の実施形態を説明するための図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、第１の実施形態を説明するための図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、第１の実施形態を説明するための図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態に係る超音波診断装置による効果を説明するための図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態を説明するための図である。
【図１２】図１２は、第３の実施形態に係る受信回路の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、実施形態に係る超音波診断装置及び信号処理装置を説明する。なお、実施形態は、以下の実施形態に限られるものではない。また、一つの実施形態に記載した内容は、原則として他の実施形態にも同様に適用される。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、超音波プローブ１１と、入力装置１２と、ディスプレイ１３と、装置本体１００とを備える。超音波プローブ１１は、後述する装置本体１００が備える送受信回路１１０と通信可能に接続される。また、入力装置１２、及びディスプレイ１３は、装置本体１００が備える各種の回路と通信可能に接続される。
【０００９】
超音波プローブ１１は、被検体Ｐの体表面に接触され、超音波の送受信を行う。例えば、超音波プローブ１１は、複数の圧電振動子（振動子とも言う）を有する。これら複数の圧電振動子は、送受信回路１１０から供給される送信信号に基づいて、超音波を発生させる。発生した超音波は、被検体Ｐの体内組織において反射され、反射波信号として複数の圧電振動子にて受信される。超音波プローブ１１は、複数の圧電振動子にて受信した反射波信号を、送受信回路１１０へ送る。
【００１０】
なお、第１の実施形態は、超音波プローブ１１は、被検体Ｐ内の２次元領域を走査（２次元走査）する１Ｄアレイプローブであっても、被検体Ｐ内の３次元領域を走査（３次元走査）するメカニカル４Ｄプローブや２Ｄアレイプローブであっても適用可能である。
【００１１】
入力装置１２は、例えば、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボール、ジョイスティック等に対応する。入力装置１２は、超音波診断装置１の操作者からの各種設定要求を受け付け、受け付けた各種設定要求を装置本体１００の各回路に対して適宜転送する。
【００１２】
ディスプレイ１３は、操作者が入力装置１２を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）を表示したり、装置本体１００において生成された超音波画像データに基づく画像（超音波画像）等を表示したりする。
【００１３】
装置本体１００は、超音波プローブ１１が受信した反射波信号に基づいて、超音波画像データを生成する装置である。図１に示すように、装置本体１００は、例えば、送受信回路１１０と、Ｂモード処理回路１２０と、ドプラ処理回路１３０と、画像生成回路１４０と、画像メモリ１５０と、記憶回路１６０と、処理回路１７０とを有する。送受信回路１１０、Ｂモード処理回路１２０、ドプラ処理回路１３０、画像生成回路１４０、画像メモリ１５０、記憶回路１６０、及び処理回路１７０は、互いに通信可能に接続される。
【００１４】
送受信回路１１０は、超音波プローブ１１による超音波の送受信を制御する。例えば、送受信回路１１０は、送信回路１１１と受信回路１１２とを有し、後述する処理回路１７０の指示に基づいて、超音波プローブ１１が行う超音波送受信を制御する。送信回路１１１は、送信波形データを作成し、作成した送信波形データから超音波プローブ１１が超音波を送信するための送信信号を生成する。そして、送信回路１１１は、超音波プローブ１１に送信信号を印加することで、超音波がビーム状に集束された超音波ビームを送信させる。
【００１５】
例えば、送信回路１１１は、処理回路１７０の制御により、平面波を送信する超音波走査を超音波プローブ１１に実行させる。また、送信回路１１１は、複数の走査線で反射波信号を受信する超音波走査を超音波プローブ１１に実行させる。
【００１６】
また、送信回路１１１は、処理回路１７０の制御により、フレーム間のデータ列をドプラデータ列として使用する超音波走査を超音波プローブ１１に実行させる（特許第３７２４８４６，特開２０１４−４２８２３号公報を参照）。例えば、送信回路１１１は、処理回路１７０の制御により、第１走査範囲内の移動体の運動に関する情報を取得する第１超音波走査を超音波プローブ１１に実行させ、第２走査範囲内の組織形状の情報を取得する第２超音波走査として当該第２走査範囲を分割した複数の分割範囲それぞれの超音波走査を、第１超音波走査の間に時分割で超音波プローブ１１に実行させる。
【００１７】
また、送信回路１１１は、処理回路１７０の制御により、第１の送信超音波と、第１の送信超音波の位相を反転させた第２の送信超音波とを１組とする超音波走査を超音波プローブ１１に実行させる。
【００１８】
また、受信回路１１２は、超音波プローブ１１が受信した反射波信号に所定の遅延時間を与えて加算処理を行うことで、反射波信号の受信指向性に応じた方向から反射成分が強調された反射波データを生成し、生成した反射波データをＢモード処理回路１２０及びドプラ処理回路１３０に送信する。
【００１９】
例えば、受信回路１１２は、アンプ回路（適宜「Ａｍｐ」と記載する）、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換器（適宜「ＡＤＣ」と記載する）、生成回路、直交検波回路（適宜「ＩＱ」と記載する）等を有する。アンプ回路は、反射波信号をチャネル毎に増幅してゲイン補正処理を行う。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換する。
【００２０】
生成回路は、デジタルデータに受信指向性を決定するのに必要な受信遅延時間を与える。そして生成回路は、受信遅延時間が与えられた反射波信号の加算処理を行う。生成回路の加算処理により、反射波信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。
【００２１】
そして、直交検波回路は、加算器の出力信号をベースバンド帯域の同相信号（Ｉ信号、Ｉ：In-phase）と直交信号（Ｑ信号、Ｑ：Quadrature-phase）とに変換する。そして、直交検波回路は、Ｉ信号及びＱ信号（以下、ＩＱ信号と記載する）を反射波データとして、バッファに格納する。なお、直交検波回路は、加算器の出力信号を、ＲＦ（Radio  Frequency）信号に変換した上で、バッファに格納しても良い。ＩＱ信号や、ＲＦ信号は、位相情報が含まれる信号（受信信号）となる。なお、直交検波回路は、生成回路の後段に配置されるものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、直交検波回路は、生成回路の前段に配置されてもよい。かかる場合、生成回路は、Ｉ信号及びＱ信号の加算処理を行う。
【００２２】
Ｂモード処理回路１２０は、受信回路１１２が反射波信号から生成した反射波データに対して各種の信号処理を行う。Ｂモード処理回路１２０は、受信回路１１２から受信した反射波データに対して、対数増幅、包絡線検波処理等を行って、サンプル点（観測点）ごとの信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。Ｂモード処理回路１２０は、生成したＢモードデータを画像生成回路１４０へ送る。
【００２３】
また、Ｂモード処理回路１２０は、高調波成分を映像化するハーモニックイメージングを行なうための信号処理を行なう。ハーモニックイメージングとしては、コントラストハーモニックイメージング（ＣＨＩ：Contrast  Harmonic  Imaging）や組織ハーモニックイメージング（ＴＨＩ：Tissue  Harmonic  Imaging）が知られている。また、コントラストハーモニックイメージングや組織ハーモニックイメージングには、スキャン方式として、振幅変調（ＡＭ：Amplitude  Modulation）、「Pulse  Subtraction法」や「Pulse  Inversion法」と呼ばれる位相変調（ＰＭ：Phase  Modulation）、ＡＭとＰＭとを組み合わせることで、ＡＭの効果及びＰＭの効果の双方が得られるＡＭＰＭが知られている。
【００２４】
ドプラ処理回路１３０は、受信回路１１２から受信した反射波データより、移動体のドプラ効果に基づく運動情報を、走査領域内の各サンプル点で抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。具体的には、ドプラ処理回路１３０は、移動体の運動情報として、平均速度、分散値、パワー値等を各サンプル点で抽出したドプラデータを生成する。ここで、移動体とは、例えば、血流や、心壁等の組織、造影剤である。ドプラ処理回路１３０は、生成したドプラデータを画像生成回路１４０へ送る。
【００２５】
画像生成回路１４０は、Ｂモード処理回路１２０やドプラ処理回路１３０が生成したデータから超音波画像データを生成する。例えば、画像生成回路１４０は、Ｂモード処理回路１２０が生成したＢモードデータから、反射波の強度を輝度で表したＢモード画像データを生成する。また、画像生成回路１４０は、ドプラ処理回路１３０が生成したドプラデータから、移動体情報を表すドプラ画像データを生成する。このドプラ画像データは、速度画像データ、分散画像データ、パワー画像データ、又は、これらを組み合わせた画像データである。
【００２６】
画像メモリ１５０は、Ｂモード処理回路１２０、ドプラ処理回路１３０、及び画像生成回路１４０により生成されたデータを記憶するメモリである。例えば、画像メモリ１５０は、画像生成回路１４０により生成された超音波画像データを、被検体Ｐの心電波形に対応付けて記憶する。なお、画像メモリ１５０に記憶されるデータ量が画像メモリ１５０の記憶容量を超過する場合には、古いデータから順に削除され、更新される。
【００２７】
記憶回路１６０は、各種データを記憶する記憶装置である。例えば、記憶回路１６０は、超音波送受信、画像処理及び表示処理を行うための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見等）や、診断プロトコルや各種ボディーマーク等の各種データを記憶する。また、記憶回路１６０に記憶されるデータは、図示しないインタフェース部を介して、外部装置へ転送することができる。
【００２８】
また、記憶回路１６０は、Ｂモード処理回路１２０、ドプラ処理回路１３０、及び画像生成回路１４０により生成されたデータを記憶する。例えば、記憶回路１６０は、操作者により指定された所定心拍分の超音波画像データを記憶する。なお、記憶回路１６０は、被検体Ｐを所定期間で走査して得られた複数の画像を記憶する記憶部の一例である。
【００２９】
処理回路１７０は、超音波診断装置１の処理全体を制御する。具体的には、処理回路１７０は、入力装置１２を介して操作者から入力された各種設定要求や、記憶回路１６０から読み込んだ各種制御プログラム及び各種データに基づいて、送受信回路１１０、Ｂモード処理回路１２０、ドプラ処理回路１３０、及び画像生成回路１４０等の処理を制御する。また、処理回路１７０は、画像メモリ１５０が記憶する超音波画像データをディスプレイ１３に表示させる。
【００３０】
例えば、処理回路１７０は、送信回路１１１を制御して、平面波を送信する超音波走査を超音波プローブ１１に実行させる。また、例えば、処理回路１７０は、送信回路１１１を制御して、複数の走査線で反射波信号を受信する超音波走査を超音波プローブ１１に実行させる。また、例えば、処理回路１７０は、送信回路１１１を制御して、第１走査範囲内の移動体の運動に関する情報を取得する第１超音波走査を超音波プローブ１１に実行させ、第２走査範囲内の組織形状の情報を取得する第２超音波走査として当該第２走査範囲を分割した複数の分割範囲それぞれの超音波走査を、第１超音波走査の間に時分割で超音波プローブ１１に実行させる。また、例えば、処理回路１７０は、送信回路１１１を制御して、第１の送信超音波と、第１の送信超音波の位相を反転させた第２の送信超音波とを１組とする超音波走査を超音波プローブ１１に実行させる。
【００３１】
なお、図１における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＧＰＵ(Graphics  Processing  Unit)、或いは、特定用途向け集積回路（Application  Specific  Integrated  Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple  Programmable  Logic  Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex  Programmable  Logic  Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field  Programmable  Gate  Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路１６０に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路１６０にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。
【００３２】
このように構成される超音波診断装置１では、超音波を用いて血流を映像化する手法（カラードプラ法）は広く一般的に使用されている。しかし、赤血球からの散乱エコーによる微小な血流信号レベルを０ｄＢとした場合に、血管壁や横隔膜からの鏡面反射エコーは１００ｄＢ以上にもなる。この血管壁や横隔膜などの強反射体の反射波信号の値は、超音波診断装置１の１素子からの反射波信号のダイナミックレンジの限界（通常６０ｄＢ程度）を遥かに超えている。このため、血管壁や横隔膜からの反射波信号は、主に受信回路１１２のアンプ回路で飽和する。カラードプラモードでは、微小な血流信号をＳ／Ｎ良く得るために、通常受信条件は、アンプ回路のゲインが高く設定される。このため、強反射体からの反射波信号は飽和する。あるＣＨ（プローブの１つの振動子に対応して１つの受信回路が存在するがその１つのブロックをチャンネル（ＣＨ）と呼ぶ）の信号が飽和すると、メインローブが低下してサイドローブが上昇する。
【００３３】
また、近年は、１回の送信で全ラスタを受信することで超高速のフレームレートを得る手法が実用化されている。このような場合では送信フォーカスを掛けないで平面波送信を行うが、そのような手法で血流を映像化すると図２のような円弧状のアーティファクトが現れる場合がある。図２は、血流情報をパワー表示した場合の一例を示す図である。図２では、血流情報をパワー表示した場合の一例を示す。図２では、ＡＦ−１及びＡＦ−２のアーティファクトが発生した場合を示す。これはあるＣＨが強反射体エコーで飽和することでサイドローブが上昇し、強反射体が動くことでＭＴＩフィルタを通過し、強反射体のサイドローブ領域をあたかも血流信号かのように表示するためである。飽和はビームフォーミング前に発生しているのでビームフォーミング後の反射波データを観察しても飽和しているかどうかを認識することはできない。
【００３４】
平面波送信＋全ラスタ並列同時受信の場合に、図２のような円弧状のアーティファクトが発生する理由を説明する。図３は、通常の超音波送信における音場の一例を説明するための図であり、図４は、平面波送信における音場の一例を説明するための図である。
【００３５】
図３に示す通常の超音波送信では、超音波の受信ラスタと同じラスタ上に送信フォーカスを掛けて、１送信につき１ラスタで受信する。つまり送信と受信の双方によってフォーカスが掛かるために、送受音場のサイドローブレベルは低く、ほぼラスタ上にある反射体の反射波信号だけを受信する。通常カラードプラ法では、血流感度を優先しているので、強反射体で反射波信号が飽和することを避けられない。例えば、胆嚢内に胆嚢壁のサイドローブがあたかも血流のように表示される場合がある。これも、飽和によってサイドローブレベルが上昇しているのと胆嚢壁が動いているのが原因である。なお、１送信１ラスタ受信の場合、あるチャネル（ＣＨ）の反射波信号が強反射体からの反射波信号で飽和していても、飽和の影響はその地点だけに限定される。この場合、仮に血流信号と誤認して表示したとしても、強反射体が血流信号として誤って表示されることは良く知られているので大きな問題にはならない。また、速度を計算して低速度の場合は表示しないという論理によってこの強反射体を表示させなくすることも可能である。
【００３６】
しかし、図４に示す平面波送信の場合は、送信にフォーカスが掛かっておらず、受信フォーカスのみでビームを絞る。このため、送受信のサイドローブレベルが高くなり、図４のようにＢ点に強反射体があって、Ｂ点の真上の素子ＡにおけるＢ点の深さの信号レベルが飽和すると、素子ＡからＢ点と等距離にある位置、例えばＣ点の信号レベルも上昇する。特に、鏡面反射体からのエコーは特定のＣＨが飽和する場合が多い。血流映像化の場合にはＭＴＩフィルタがあるのでサイドローブレベルが高いだけでは映像化されないが、鏡面反射体が動きに伴って回転すると振幅が急激に変化するためにドプラ帯域が広がりＭＴＩフィルタを通過して血流信号として表示されてしまう。この理由を以下に説明する。
【００３７】
図５Ａから図５Ｈは、点反射体（クラッタ）が超音波のビームから遠ざかる方向に移動している場合のシミュレーションの一例である。図５Ａから図５Ｄは全ＣＨが飽和していない場合を示し、図５Ｅから図５Ｈは一部のＣＨが飽和している場合の例を示す。
【００３８】
図５Ａ及び図５Ｅでは、距離方向におけるＲＦ信号を示す。より具体的には、図５Ａ及び図５Ｅでは、超音波を４回送信した場合における１回目から４回目それぞれに受信する受信信号（ＲＦ信号）を示す。ここで、図５Ａ及び図５Ｅの横軸は時間すなわち距離方向を示し、図５Ａ及び図５Ｅの縦軸は送信順序を示す。例えば、図５Ａ及び図５Ｅの縦軸における「１」は、１回目の送信時に受信する受信信号であることを示し、図５Ａ及び図５Ｅの縦軸における「２」は、２回目の送信時に受信する受信信号であることを示す。
【００３９】
図５Ｂ及び図５Ｆでは、距離方向におけるＩ信号及びＱ信号を示す。ここで、図５Ｂ及び図５Ｆでは、図５Ａ及び図５Ｅと同様に超音波を４回送信した場合における受信信号から変換したＩＱ信号を示す。ここで、図５Ｂ及び図５Ｆの横軸は時間すなわち距離方向を示し、図５Ｂ及び図５Ｆの縦軸は送信順序を示す。例えば、図５Ｂ及び図５Ｆの縦軸における「１」は、１回目の送信時に受信する受信信号から得たＩＱ信号であることを示し、図５Ｂ及び図５Ｆの縦軸における「２」は、２回目の送信時に受信する受信信号から得たＩＱ信号であることを示す。
【００４０】
図５Ｃ及び図５Ｇでは、図５Ｂ及び図５Ｆに示す４つのＩＱ信号から生成したドプラ方向のＩＱ信号を示す。ここで、図５Ｃ及び図５Ｇの横軸は時間すなわちドプラ方向を示し、図５Ｃ及び図５Ｇの縦軸は振幅を示す。
【００４１】
図５Ｄ及び図５Ｈでは、図５Ｃ及び図５ＧのＩＱ信号を用いて算出したドプラ偏移を示す。ここで、図５Ｄ及び図５Ｈの横軸はドプラ周波数を示し、図５Ｃ及び図５Ｇの縦軸はデジベルを示す。点反射体（クラッタ）が超音波のビームから遠ざかる方向に移動している場合、図５Ｄに示すように信号が飽和していない場合であっても、図５Ｈに示すように信号が飽和している場合であっても、ドプラスペクトル上に大きな変化はない。また、図５Ｈに示す程度にドプラスペクトルが変化しても、ＭＴＩフィルタによってクラッタを抑圧可能である。
【００４２】
図６Ａ及び図６Ｈは、点反射体が超音波のビームを高速で横切るように移動した場合のシミュレーションである。図６Ａから図６Ｄは全ＣＨが飽和していない場合を示し、図６Ｅから図６Ｈは一部のＣＨが飽和している場合の例を示す。図６Ａ及び図６Ｅでは、図５Ａ及び図５Ｅと同様に距離方向におけるＲＦ信号を示す。図６Ｂ及び図６Ｆでは、図５Ｂ及び図５Ｆと同様に距離方向におけるＩ信号及びＱ信号を示す。図６Ｃ及び図６Ｇでは、図５Ｃ及び図５Ｇと同様に４つのＩＱ信号から生成したドプラ方向のＩＱ信号を示す。
【００４３】
図６Ｄ及び図６Ｈでは、図５Ｄ及び図５Ｈと同様にドプラ偏移を示す。ここで、図６Ｄに示すように飽和がなければドプラスペクトルは多少広がるだけである。このため、図６Ｄに示す場合、ＭＴＩフィルタのカットオフ周波数を図５Ｄ及び図５Ｈの場合よりも高く設定すればクラッタを抑圧可能である。しかし、図６Ｈに示すように、飽和があるとドプラスペクトルがナイキスト周波数付近まで広がってしまい、ＭＴＩフィルタで抑圧するのが困難になってしまう。図５Ｄ及び図５Ｈと図６Ｄ及び図６Ｈの違いは、包絡線の変化が図６Ｄ及び図６Ｈの方が図５Ｄ及び図５Ｈよりも急峻である点である。実際の生体で組織がこのように高速で移動することはほとんどない。しかし、鏡面反射体の場合は微小な変位であっても角度が変化することで包絡線が急激に変化する。つまり、図２に現れたアーティファクトは横隔膜のある点がある受信素子に対して鏡面反射し、横隔膜の動きによって鏡面反射したりしなかったりして、鏡面反射している時にはその素子の受信信号が飽和し、鏡面反射しなかった時には飽和していないことが原因である。
【００４４】
また、従来はビームフォーミング後にドプラ処理回路でＭＴＩフィルタ処理を実行していた。図７は、従来技術に係る受信回路及びドプラ処理回路の構成例を示す図である。図７に示すように、受信回路９１２は、Ｎ個の振動子（振動子−１、・・・振動子−Ｎ）に接続される。なお、各振動子は、各チャネルに対応する。振動子は、送信回路９１１から供給される送信信号に基づいて、超音波を発生させる。発生した超音波は、被検体Ｐの体内組織において反射され、反射波信号として複数の圧電振動子にて受信される。振動子は、受信した反射波信号を、受信回路９１２へ送る。
【００４５】
図７に示すように、受信回路９１２は、振動子−１により受信された反射波信号を処理するためのサブ回路として、アンプ回路９４１−１とＡ／Ｄ変換器９４２−１と直交検波回路９４３−１とを有する。同様に、受信回路９１２は、振動子−Ｎにより受信された反射波信号を処理するためのサブ回路として、アンプ回路９４１−ＮとＡ／Ｄ変換器９４２−Ｎと直交検波回路９４３−Ｎとを有する。ここで、アンプ回路９４１−１とアンプ回路９４１−Ｎとを区別しない場合には、アンプ回路９４１と記載し、Ａ／Ｄ変換器９４２−１とＡ／Ｄ変換器９４２−Ｎとを区別しない場合には、Ａ／Ｄ変換器９４２と記載し、直交検波回路９４３−１と直交検波回路９４３−Ｎとを区別しない場合には、直交検波回路９４３と記載する。すなわち、受信回路９１２には、アンプ回路９４１とＡ／Ｄ変換器９４２と直交検波回路９４３とが、振動子（チャネル）ごとに設けられる。なお、上述したように、アンプ回路９４１は、反射波信号をチャンネル毎に増幅してゲイン補正処理を行う。また、Ａ／Ｄ変換器９４２は、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換する。直交検波回路９４３は、反射波信号をベースバンド帯域の同相信号（Ｉ信号、Ｉ：In-pahse）と直交信号（Ｑ信号、Ｑ：Quadrature-phase）とに変換する。
【００４６】
生成回路９４４は、各サブ回路からの反射波信号を整相加算処理して反射波データを生成する。生成回路９４４は、生成した反射波データをドプラ処理回路９３０に出力する。
【００４７】
ドプラ処理回路９３０は、メモリ９３１とフィルタ処理回路９３２（適宜「フィルタ」と記載する）と自己相関回路９３３と算出回路９３４とを有する。メモリ９３１は、生成回路９４４により生成された反射波データを格納する。フィルタ処理回路９３２は、静止あるいは動きの遅い信号を抑圧するＭＴＩ(Moving  Target  Indicator)フィルタを掛ける。自己相関回路９３３は、自己相関(auto  correlation)演算を行い、算出回路９３４は、血流信号の速度（Ｖ）、パワー（Ｐ）、分散（Ｔ）を推定する。これにより、従来技術に係る超音波診断装置は、例えば、ディスプレイに血流画像とＢモード画像とを合せて表示する。
【００４８】
図７のように従来例ではビームフォーミング後にＭＴＩフィルタを掛けていたのに対して第１の実施形態の超音波診断装置１では、ビームフォーミングを行う前にＭＴＩフィルタを掛ける。図８は、第１の実施形態に係る受信回路１１２及びドプラ処理回路１３０の構成例を示す図である。送信回路１１１は、処理回路１７０の制御により、フレーム間のデータ列をドプラデータ列として使用する超音波走査を超音波プローブ１１に実行させるものとする（特許第３７２４８４６，特開２０１４−４２８２３号公報を参照）。例えば、送信回路１１１は、処理回路１７０の制御により、第１走査範囲内の移動体の運動に関する情報を取得する第１超音波走査を超音波プローブ１１に実行させ、第２走査範囲内の組織形状の情報を取得する第２超音波走査として当該第２走査範囲を分割した複数の分割範囲それぞれの超音波走査を、第１超音波走査の間に時分割で超音波プローブ１１に実行させる。
【００４９】
図８に示すように、受信回路１１２は、Ｎ個の振動子（振動子−１、・・・振動子−Ｎ）に接続される。なお、各振動子は、各チャネルに対応する。また、図８に示すように、受信回路１１２は、振動子−１により受信された反射波信号を処理するためのサブ回路として、アンプ回路２０１−１と、Ａ／Ｄ変換器２０２−１と、直交検波回路２０３−１とを有する。同様に、受信回路１１２は、振動子−Ｎにより受信された反射波信号を処理するためのサブ回路として、アンプ回路２０１−Ｎと、Ａ／Ｄ変換器２０２−Ｎと、直交検波回路２０３−Ｎとを有する。
【００５０】
ここで、アンプ回路２０１−１とアンプ回路２０１−Ｎとを区別しない場合には、アンプ回路２０１と記載し、Ａ／Ｄ変換器２０２−１とＡ／Ｄ変換器２０２−Ｎとを区別しない場合には、Ａ／Ｄ変換器２０２と記載し、直交検波回路２０３−１と直交検波回路２０３−Ｎとを区別しない場合には、直交検波回路２０３と記載する。すなわち、受信回路１１２には、アンプ回路２０１とＡ／Ｄ変換器２０２と直交検波回路２０３とが、振動子（チャネル）ごとに設けられる。なお、上述したように、アンプ回路２０１は、反射波信号をチャンネル毎に増幅してゲイン補正処理を行う。また、Ａ／Ｄ変換器２０２は、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換する。直交検波回路２０３は、反射波信号をベースバンド帯域の同相信号（Ｉ信号、Ｉ：In-pahse）と直交信号（Ｑ信号、Ｑ：Quadrature-phase）とに変換する。そして、直交検波回路２０３は、変換したＩ信号及びＱ信号をドプラ処理回路１３０に送る。
【００５１】
ドプラ処理回路１３０は、振動子−１により受信された反射波信号に対する判定回路２０３−１の判定結果に基づく処理を実行するサブ回路として、メモリ１３１−１とＭＴＩフィル１３２−１とを有する。また、ドプラ処理回路１３０は、振動子−Ｎにより受信された反射波信号に対する判定回路２０３−Ｎの判定結果に基づく処理を実行するサブ回路として、メモリ１３１−ＮとＭＴＩフィル１３２−Ｎとを有する。ここで、メモリ１３１−１とメモリ１３１−Ｎとを区別しない場合には、メモリ１３１と記載し、ＭＴＩフィル１３２−１とｖ１３２−Ｎとを区別しない場合には、ＭＴＩフィル１３２と記載する。なお、ＭＴＩフィルのことをフィルタ処理回路とも言う。また、ドプラ処理回路１３０は、生成回路１３３と自己相関回路１３４と算出回路１３５とを有する。
【００５２】
メモリ１３１は、同一走査線において複数回送信された超音波の反射波信号から変換されたＩ信号とＱ信号とを格納する。なお、メモリ１３１は、同一走査線において複数回送信された超音波の反射波信号を格納可能な容量を有するものとする。
【００５３】
ＭＴＩフィル１３２は、ＭＴＩフィルタ機能を実行する。すなわち、ＭＴＩフィル１３２は、同一走査線において複数回送信された超音波の反射波信号に対してフィルタ処理を行う。ここで、ＭＴＩフィル１３２は、静止又は動きの小さい信号を除去するフィルタ処理を行う。例えば、ＭＴＩフィル１３２は、主成分分析によって静止又は動きの小さい信号を除去するフィルタ処理を行う。ＭＴＩフィル１３２は、同一の走査線上において、同一の深さ方向のサンプル点から受信した反射波信号をＭＴＩフィルタ処理する。図９Ａ〜図９Ｃは、第１の実施形態を説明するための図である。
【００５４】
図９Ａは、１回目の受信時を示し、図９Ｂは、２回目の受信時を示し、図９Ｃは、Ｌ回目の受信時を示している。ここで、図９Ａに示ように、ビームフォーミング前の各ＣＨのデータは、振動子Ａから等距離にある反射波信号を受信している。より具体的には、図９Ａでは、振動子Ａから等距離位置として、深さ方向にｉ−Ｍ番目、ｉ番目、ｉ＋Ｍ番目を図示している。以下では、ｉ番目のサンプル点のＭＴＩフィルタ出力を計算する方法を示す。また、超音波をＬ回送信し、ｉ番目のサンプル点において、Ｌ個のパケットを受信した場合を示す。ここで、ｉ番目のサンプル点のＬ個のパケットデータ列を式１に示す列ベクトルｘｉで表現する。
【００５５】
【数１】
0006580915.tif 000002
【００５６】
続いて、ＭＴＩフィル１３２は、以下の式２を用いて、相関行列Ｒｘｘをｉ番目のサンプル点の前後Ｍ個の空間的なアンサンブル平均によって計算する。式２において、Ｈは、複素共役転置行列を示す。
【００５７】
【数２】
0006580915.tif 000003
【００５８】
そして、ＭＴＩフィル１３２は、Ｒｘｘの固有値と固有ベクトルを計算して、固有値の大きい順に固有ベクトルを列ベクトルとして左から並べた行列Ｖを作成する。そして、ＭＴＩフィル１３２は、以下の式３を用いて、ＭＴＩフィルタ行列Ｗを計算する。
【００５９】
【数３】
0006580915.tif 000004
【００６０】
式３の右辺の真中の行列は対角行列であり、左上から並んでいる０の数が除去する主成分の数である。ｋ番目の対角要素の値ｄｋは、大きい順に並べた固有値λｋの大きさおよび固有値の総和との比によって式４に示すテーブルにより決定する。テーブルの値は|λｋ|が閾値以上であり|λｋ|／Σ|λｋ|が１に近い場合はｄｋ＝０とし、それ以外は０とする。
【００６１】
【数４】
0006580915.tif 000005
【００６２】
固有値の大きいベクトルは主成分と呼ばれ、数個の主成分で信号全体の大部分のエネルギーを近似できる。組織からのエコー信号と赤血球からのエコー信号とでは組織からのエコー信号の方がはるかに大きい。このため、主成分は組織からの反射波信号と考えることができる。これは、パケット内の信号の一部が飽和していたとしても、主成分として検出される。言い換えると、飽和するぐらいの大きな信号なので主成分になりやすい。
【００６３】
また、飽和していないが、鏡面反射体の回転によって急激な振幅変化がある場合も、鏡面反射による大きな振幅の信号を含むので主成分として認識される。ビームフォーミング前なので、強反射体のサイドローブの反射波信号であっても特性のＣＨの信号レベルは非常に大きい。
【００６４】
例えば、図９Ａ〜図９Ｃに示すＣ点の位置にビームフォーミングする場合に、Ｃ点に鏡面反射体がなく、Ｂ点に鏡面反射体があるものとする。ここで、Ｂ点の鏡面反射体が回転していなければ、Ａ点にあるＣＨ−ｎの振動子が受信するＣ点からの信号レベルは小さく、Ａ点にあるＣＨ−ｎの振動子が受信するＢ点からの信号レベルは大きい。一方、Ｂ点の鏡面反射体が回転していれば、Ａ点にあるＣＨ−ｎの振動子が受信するＣ点からの信号レベル及びＢ点からの信号レベルは非常に大きくなる。
【００６５】
このために、ビームフォーミング後にＭＴＩフィルタを掛ける場合に、Ｂ点の鏡面反射体が回転していれば、Ｂ点のサイドローブによりＣ点にクラッタ信号が表示されてしまう。しかし、第１の実施形態では、ＣＨ−ｎの受信信号のみでビームフォーミング前に主成分分析によるＭＴＩフィルタを掛ける。そうすると、ｉ番目のサンプル点での振幅は非常に大きいので主成分とみなされて、Ｂ点からの鏡面反射体からの反射波信号は主成分分析によるＭＴＩフィルタにより除去される。ＣＨ−ｎのｉ番目のサンプル点のＭＴＩフィルタ出力は小さいので、ビームフォーミング後にＣ点にＢ点のサイドローブの影響がなくなって、クラッタ信号が表示されることがなくなる。
【００６６】
このように、ＣＨ毎に独立に主成分分析によりクラッタを除去するＭＴＩフィルタを掛けた後にビームフォーミングを行うことで、強反射体からのサイドローブを低減することができる。この時に同時に強反射体からのメインローブも抑圧する。Ｂモード像においては強反射体の組織像を表示しないのは問題であるが、血流映像法においては強反射体に血管はないので血流信号を表示しなくても問題はない。
【００６７】
平面波送信と全ラスタ並列同時受信とを組み合わせた超音波送受信時に、ある一部のＣＨのみが鏡面反射からのエコー信号により飽和した場合を考える。従来のビームフォーミング後に加算する方法では鏡面反射体の回転による急激な振幅変化によってドプラ成分が広がって血流と誤認する速い位相変化が発生し、他のＣＨと加算することで、サイドローブ領域においては振幅は低下するが、位相変化は残るので、ＩＩＲ型のＭＴＩフィルタや主成分分析によるＭＴＩフィルタで除去することができなかった。それに対してビームフォーミング前の飽和したＣＨの信号は、信号振幅が大きい。だから急激な振幅変化があって速い位相変化があったとしても、主成分分析によるＭＴＩフィルタで除去可能である。このように、本実施例によるＭＴＩフィルタは、ＣＨの入力信号に飽和があってもなくても関係なしに、振幅の大きな信号を除去することができることが特徴である。
【００６８】
生成回路１３３は、ビームフォーミング機能を実行する。すなわち、生成回路１３３は、ＭＴＩフィル１３２によるフィルタ処理後の各チャネルの反射波信号を用いた整相加算処理により、反射波データを生成する。生成回路１３３は、生成した反射波データを自己相関回路１３４に出力する。
【００６９】
自己相関回路１３４は、生成回路１３３により生成された反射波データを用いて、自己相関演算を行い、算出回路１３５は、血流信号の速度（Ｖ）、パワー（Ｐ）、分散（Ｔ）を推定する。
【００７０】
上述したように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、ＣＨ毎に独立に主成分分析によりクラッタを除去するＭＴＩフィルタを掛けた後にビームフォーミングを行うことで、強反射体からのサイドローブを低減する。この結果、第１の実施形態によれば、強反射体によるアーティファクトを低減することができる。図１０は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１による効果を説明するための図である。
【００７１】
図１０では、血流情報をパワー表示した場合の一例を示す。図１０左図は、図２と同様に、従来技術において平面波送信と全ラスタ並列同時受信とを組み合わせた超音波送受信時に血流のパワー表示を行った場合に、強反射体を含む円弧状にアーティファクトが発生する場合を示す。一方、図１０右図は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１において「平面波送信＋全ラスタ並列同時受信」を用いて血流のパワー表示を行った場合を示す。図１０右図に示すように、図１０左図で発生した円弧状のアーティファクトが消失している。特に「平面波送信＋全ラスタ並列同時受信」を行った場合に顕著な効果を発揮する。
【００７２】
なお、上述のビームフォーミング前にＭＴＩフィルタを掛ける処理を行った後に、従来と同様にビームフォーミング後に、更にＭＴＩフィルタを掛ける処理を行っても良い。特に、ビームフォーミング後に上述の主成分分析によるＭＴＩフィルタを掛けることはクラッタ除去の更なる改善をもたらす。ビームフォーミング前の主成分分析によるＭＴＩフィルタは強反射体からのサイドローブによるクラッタ低減に効果があるが、ビームフォーミング後はメインローブの影響が強くなるので主成分分析によるＭＴＩフィルタはメインローブによるクラッタ低減に効果がある。
【００７３】
上述の第１の実施形態の実現手段として、ハードウエアで行う方式でも、ソフトウエアで行う方式でも良い。例えば、第１の実施形態をソフトウエアで実現する場合、受信回路の後段であってドプラ処理回路の前段に、ＭＴＩフィルタ機能とビームフォーミング機能とを有するビームフォーマーを配置する。このビームフォーマーは、例えば、処理回路とメモリとを有し、例えば、記憶回路１６０が記憶するプログラムを読み出すことで、ＭＴＩフィルタ機能とビームフォーミング機能とを実行する。
【００７４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態として、各ＣＨ毎に配置されたＭＴＩフィルタにおいて以下の非線形な処理を行う場合について説明する。なお、第１の実施形態と同様に、送信回路１１１は、処理回路１７０の制御により、フレーム間のデータ列をドプラデータ列として使用する超音波走査を超音波プローブ１１に実行させるものとする。
【００７５】
パケット内に飽和しているデータがあると、データが不連続になる。このために、ハイパスフィルタ(ＨＰＦ：High  Pass  Filter)であるところの通常のＭＴＩフィルタでは、不連続点で信号が通過してしまい、組織由来の信号を血流信号と誤認してしまう。例えば、従来方式では、鏡面反射体が微小な動きにより回転することで、組織由来の信号がＭＴＩフィルタを通過してしまう場合がある。この場合は、包絡線変化が急峻になり、飽和しない場合でも図６Ｄに示すようにドプラスペクトルが広がる。そして、飽和があると、図６Ｈに示すようにナイキスト周波数付近までドプラスペクトルが広がる。かかる場合、組織由来の信号は、通常のＭＴＩフィルタを通過してしまう。この結果、組織由来の信号が血流信号として表示されてしまう。このように、ビームフォーミング後では反射波信号が飽和しているかどうかを検出できない。
【００７６】
このようなことから、第２の実施形態では、各ＣＨで飽和しているか否かを判定して、飽和した信号を含むと判定した場合には、飽和したと判定したＣＨの信号であって飽和していると判定した時刻における信号をビームフォーミングに使用しないようにする。ここで、第２の実施形態では、ドプラ処理回路が有するＭＴＩフィルタ機能とビームフォーミング機能とをソフトウエアで実現する場合について説明する。かかる場合、受信回路の後段であってドプラ処理回路の前段に、ＭＴＩフィルタ機能とビームフォーミング機能とを有するビームフォーマーを配置する。ビームフォーマーは、例えば、処理回路とメモリとを有し、例えば、記憶回路１６０が記憶するプログラムを読み出すことで、ＭＴＩフィルタ機能とビームフォーミング機能とを実行する。
【００７７】
図１１は、第２の実施形態を説明するための図である。図１１では、ソフトウエアの処理をブロック図で示す。Ｎ個の受信回路があって、カラードプラのパケットサイズ（ＭＴＩフィルタに入力する同じ位置で異なる時刻の送信に対する反射波信号のデータ数）をＬとする。各ＣＨに接続されたＭＴＩフィルタは同時にパケットサイズのＬ個のデータを読み込む。図１１に示す例では、ＣＨ−１のＭＴＩフィルタは、ＣＨ−１パケット−１、ＣＨ−１パケット−２、・・・、ＣＨ−１パケット−ＬのＬ個の反射波信号を読み込む。また、各パケットは各フレームに対応する。すなわち、ＣＨ−１〜ＣＨ−Ｎのパケット−１が１フレーム目に対応し、ＣＨ−１〜ＣＨ−Ｎのパケット−ＬがＬフレーム目に対応する。
【００７８】
各ＣＨのＭＴＩフィルタは、ＭＴＩフィルタ機能を実行する。例えば、各ＣＨのＭＴＩフィルタは、反射波信号が飽和しているか否かを判定する。そして、各ＣＨのＭＴＩフィルタは、Ｌ個のパケット中のデータの中に１つでも飽和しているデータがあった場合に、出力を０とする。ここで、ＭＴＩフィルタは、飽和しているか否かを、Ａ／Ｄ変換器の出力の最大値または最小値になっているか否かで判定する。なお、Ａ／Ｄ変換器の出力の最大値や最小値の付近ではアナログ回路が既に飽和している可能性もあるので、ＭＴＩフィルタは、最大値あるいは最小値の代わりに、予め設定した閾値を用いて飽和しているか否かを判定してもよい。各ＣＨのＭＴＩフィルタは、Ｌ個のパケット中の全データに飽和がないと判定した場合、通常のＭＴＩフィルタ（例えばバタワース型のＩＩＲ（Infinite  Impulse  Response）フィルタや、多項式回帰フィルタ（Polynomial  Regression  Filter）等）を掛ける。
【００７９】
続いて、各ＣＨのビームフォーマーは、ビームフォーミング機能を実行し、フィルタ処理後の各チャネルの反射波信号を用いた整相加算処理により、反射波データを生成する。
【００８０】
第２の実施形態に係る方法では、飽和した場合にはそのＣＨの信号を使用しないので、組織を血流と誤認することがない。鏡面反射体となるような組織境界には通常血流はないので、その部分に血流信号が出力されなくても問題になることはない。また、鏡面反射体からのサイドローブによる反射波信号と血流の反射波信号とが同時に存在するような場合は、鏡面反射体からのサイドローブによる反射波信号を受信するＣＨは鏡面と直角なＣＨに限られるので一部のＣＨが飽和するだけである。このような場合は、飽和しているＣＨは使用されず、飽和していないＣＨだけが使用されるので、ＭＴＩフィルタにて血流信号を抽出可能である。
【００８１】
なお、第２の実施形態では、ＭＴＩフィルタ機能とビームフォーミング機能とをソフトウエアで実現する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、第２の実施形態に係るドプラ処理回路が有するＭＴＩフィルタ機能とビームフォーミング機能とをハードウエアで実現することも可能である。かかる場合、受信回路の構成は図８に示した受信回路と同様に構成される。また、ドプラ処理回路は、ＭＴＩフィルタ及び生成回路が第２の実施形態に係るＭＴＩフィルタ機能とビームフォーミング機能とを実行する点を除いて、図８に示したドプラ処理回路と同様に構成される。
【００８２】
（第３の実施形態）
第１の実施形態では、同一の走査線において、複数の反射波信号を利用して映像化する方法の一例として、フレーム間のデータ列をドプラデータ列として使用する超音波走査により、高フレームレート表示で低流速から高流速まで検出可能な血流情報を映像化する場合について説明した。ところで、同一の走査線において、複数の反射波信号を利用して映像化する方法の他の一例として、極性の異なる２回の送信を行い、それぞれの反射波信号を加算することで基本波を抑圧して２次高調波を映像化するパルスインバージョン法がある。
【００８３】
ここで、２次高調波のレベルは基本波に比べて−２０ｄＢ程度小さい。強反射体からのあるＣＨの反射波信号が飽和すると、サイドローブレベルが上昇し、生体の動きや飽和の正負非対称性により図２に示したようにサイドローブ領域が円弧状にアーティファクトとなって周囲より高い輝度で表示される場合がある。加算後の信号が飽和している場合には、強反射体の部分が黒く表示されてしまう場合もある。ＴＨＩ像としてこのように表示されるのは問題であるので、実際にはこのような問題を起こさないようにゲインを落として使用している。しかし、ゲインを落とすことは微小な２次高調波を映像化する際に感度やペネトレーションの低下を招いている。
【００８４】
また、造影剤からの非線形信号を映像化する手法（ＣＨＩ：Contrast  Harmonic  Imaging）の１つとしてもパルスインバージョン法は用いられる。この場合は、ＭＩ値が０．１以下という低音圧で超音波送信を行うために、もともとＳ／Ｎが低く、やはり組織からの基本波信号より-２０ｄＢ程度低い造影剤からの２次高調波を映像化するために、更にＳ／Ｎが要求される。この場合もゲインを上げると強反射体からの受信信号が飽和してＴＨＩと同様な問題が発生する。このため、そのような問題が起きないようなゲイン設定にせざるを得ない。そのために、十分な感度やペネトレーションが得られない場合が多い。
【００８５】
飽和を回避するには、現フレームでのＣＨ毎の反射波信号レベルを観測して、次のフレームでゲインを変化させる方法が開示されている。しかしながら、限局された小さな領域にある強反射体からの飽和を回避するためには、広い範囲でゲインを落とさざるを得ない。更に、ゲインを下げた領域での感度低下は免れない。
【００８６】
このようなことから、第３の実施形態では、超音波プローブ１１の各チャネルによって受信された反射波信号が飽和しているか否かを判定し、判定結果に応じてそれぞれの反射波信号を加算する場合について説明する。
【００８７】
なお、第３の実施形態に係る超音波診断装置１ａの全体構成は、受信回路の一部の構成が異なる点を除いて、図１に示した第１の実施形態に係る超音波診断装置１の全体構成と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００８８】
図１２は、第３の実施形態に係る受信回路１１２の構成例を示すブロック図である。図１２に示すように、受信回路１１２は、Ｎ個の振動子（振動子−１、・・・振動子−Ｎ）に接続される。なお、各振動子は、各チャネルに対応する。この受信回路１１２の出力信号は、図１のＢモード処理回路１２０に接続される。
【００８９】
また、第３の実施形態では、図１２に示すように、例えば、送信回路１１１は、処理回路１７０の制御により、第１の送信超音波と、第１の送信超音波の位相を反転させた第２の送信超音波とを１組とする超音波走査を超音波プローブ１１に実行させる。例えば、送信回路１１１は、同じラスタ位置に１回目は正圧先行で２回目は負圧先行で送信パルスを送信する。
【００９０】
受信回路１１２は、振動子−１により受信された反射波信号を処理するための、アンプ回路２０１−１と、Ａ／Ｄ変換器２０２−１と、ラインメモリ２０４−１と、ＰＩ演算回路２０７−１とを有する。同様に、受信回路１１２は、振動子−Ｎにより受信された反射波信号を処理するための、アンプ回路２０１−Ｎと、Ａ／Ｄ変換器２０２−Ｎと、ラインメモリ２０４−Ｎと、ＰＩ演算回路２０７−Ｎとを有する。ここで、アンプ回路２０１−１とアンプ回路２０１−Ｎとを区別しない場合には、アンプ回路２０１と記載し、Ａ／Ｄ変換器２０２−１とＡ／Ｄ変換器２０２−Ｎとを区別しない場合には、Ａ／Ｄ変換器２０２と記載し、ラインメモリ２０４−１とラインメモリ２０４−Ｎとを区別しない場合には、ラインメモリ２０４と記載し、ＰＩ演算回路２０７−１とＰＩ演算回路２０７−Ｎとを区別しない場合には、ＰＩ演算回路２０７と記載する。
【００９１】
アンプ回路２０１は、反射波信号をチャンネル毎に増幅してゲイン補正処理を行う。例えば、アンプ回路２０１は、第１の送信超音波の反射波信号（第１の反射波信号）及び第２の送信超音波の反射波信号（第２の反射波信号）をそれぞれ増幅してゲイン補正処理を行う。また、Ａ／Ｄ変換器２０２は、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換する。例えば、Ａ／Ｄ変換器２０２は、ゲイン補正された第１の反射波信号及びゲイン補正された第２の反射波信号をＡ／Ｄ変換する。そして、Ａ／Ｄ変換器２０２は、Ａ／Ｄ変換した第１の反射波信号及びＡ／Ｄ変換した第２の反射波信号をラインメモリ２０４に送る。ラインメモリ２０４は、各ＣＨ毎にアンプ回路２０１で増幅された後にＡ／Ｄ変換された１回目のデータを保存する。すなわち、ラインメモリ２０４は、Ａ／Ｄ変換した第１の反射波信号及びＡ／Ｄ変換した第２の反射波信号を格納する。
【００９２】
そして、ＰＩ演算回路２０７は、同一走査線上の第１の送信超音波の反射波信号と第２の送信超音波の反射波信号とを加算して高調波成分の反射波信号を抽出するフィルタ処理を行う。例えば、ＰＩ演算回路２０７は、２回目の受信を行う際に、同じ位置の１回目の信号と２回目の信号とを加算する。
【００９３】
ここで、ＰＩ演算回路２０７は、超音波プローブ１１の各チャネルによって受信された、第１の送信超音波の反射波信号及び第２の送信超音波の反射波信号の少なくともいずれか一方が飽和しているか否かを判定する。そして、ＰＩ演算回路２０７は、飽和していると判定した場合、高調波成分の反射波信号の値が０である出力信号を出力する。一方、ＰＩ演算回路２０７は、飽和していると判定しなかった場合、第１の送信超音波の反射波信号と第２の送信超音波の反射波信号とを加算して抽出した高調波成分の反射波信号を出力信号として出力する。ここで、ＰＩ演算回路２０７は、飽和しているかどうかを、Ａ／Ｄ変換器２０２の出力の最大値または最小値になっているかどうかで判定する。最大値や最小値の付近ではアナログ回路が既に飽和している可能性もあるので、最大値あるいは最小値の代わりに、予め設定した閾値と比較しても良い。そして、生成回路２０６は、ＰＩ演算回路２０７により出力された出力信号を用い、反射波データを生成する。
【００９４】
なお、Ｂモード処理回路１２０は、生成回路２０４により生成された反射波データからＢモードデータを生成する。そして、Ｂモード処理回路１２０は、生成したＢモードデータを、画像生成回路１４０に出力する。これにより、画像生成回路１４０は、超音波走査の結果、生成回路２０４により生成された反射波データから高調波成分が抽出された信号を用いて超音波画像を生成する。
【００９５】
第３の実施形態に係る超音波診断装置１ａは、血流映像法ではなく、組織や造影剤からの非線形信号を得る場合に、従来よりもゲインを上げることができる。このため、Ｓ／Ｎを向上させ、感度やペネトレーションを向上させることができる。なお、反射強度の強いエコー源は鏡面反射である場合がほとんどなので角度依存性が強い。このため全部のＣＨが飽和することは少ない。したがって、飽和したＣＨの出力を０にしても他のＣＨから信号が得られているので、組織像は正しく表示される。
【００９６】
なお、第３の実施形態では、極性の反転した２回の送信を行う例で説明したが、３回以上の位相の異なる送信を行う場合においても同様な処理が可能である。
【００９７】
また、上述のビームフォーミング前にＰＩ加算処理を行った後に、従来と同様にビームフォーミング後に、更にＰＩ加算処理を行っても良い。
【００９８】
（その他の実施形態）
実施形態は、上述した実施形態に限られるものではない。
【００９９】
上述した第１の実施形態〜第３の実施形態は組み合わせて使用可能である。
【０１００】
また、上述した第１の実施形態〜第３の実施形態において、超音波診断装置にて実行される処理は、超音波診断装置以外の他の装置で実行されてもよい。例えば、各ＣＨのビームフォーミング前の信号は、受信回路１１２からバスを介して記憶回路１６０にて記憶される。そして、超音波診断装置以外の他の装置は、例えば、超音波のスキャン停止後に各ＣＨのビームフォーミング前の信号を読み出して、上述した第１の実施形態〜第２の実施形態に記述する方法でデータを出力して、Ｂモード処理、カラードプラ処理を行って画像を表示してもよい。例えば、信号処理装置は、フィルタ処理回路と、生成回路とを備える。フィルタ処理回路は、同一走査線において複数回送信された超音波の反射波信号に対してフィルタ処理を行う。生成回路は、フィルタ処理回路によるフィルタ処理後の各チャネルの反射波信号を用いた整相加算処理により、反射波データを生成する。
【０１０１】
上記の実施形態の説明において、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウエアとして実現され得る。
【０１０２】
また、上記の実施形態で説明した制御方法は、予め用意された制御プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この制御プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この制御プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。
【０１０３】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、強反射体によるアーティファクトを低減することができる。
【０１０４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１０５】
１  超音波診断装置
１１２  受信回路
２０５  フィルタ処理回路
２０６  生成回路
【図１】
0006580915.tif 000006
【図２】
0006580915.tif 000007
【図３】
0006580915.tif 000008
【図４】
0006580915.tif 000009
【図５Ａ】
0006580915.tif 000010
【図５Ｂ】
0006580915.tif 000011
【図５Ｃ】
0006580915.tif 000012
【図５Ｄ】
0006580915.tif 000013
【図５Ｅ】
0006580915.tif 000014
【図５Ｆ】
0006580915.tif 000015
【図５Ｇ】
0006580915.tif 000016
【図５Ｈ】
0006580915.tif 000017
【図６Ａ】
0006580915.tif 000018
【図６Ｂ】
0006580915.tif 000019
【図６Ｃ】
0006580915.tif 000020
【図６Ｄ】
0006580915.tif 000021
【図６Ｅ】
0006580915.tif 000022
【図６Ｆ】
0006580915.tif 000023
【図６Ｇ】
0006580915.tif 000024
【図６Ｈ】
0006580915.tif 000025
【図７】
0006580915.tif 000026
【図８】
0006580915.tif 000027
【図９Ａ】
0006580915.tif 000028
【図９Ｂ】
0006580915.tif 000029
【図９Ｃ】
0006580915.tif 000030
【図１０】
0006580915.tif 000031
【図１１】
0006580915.tif 000032
【図１２】
0006580915.tif 000033