(57)【要約】【課題】複数の受信信号の合成処理に関する評価技術を提供する。【解決手段】プローブ１０は、送信ビームフォーマ１４によって送信制御され、多段焦点送信方式で超音波を送受波する。受信ビームフォーマ１８は、多段焦点送信方式の各焦点ごとに受信信号を取得する。受信信号合成部２０は、各合成パターンに対応した重み係数データに基づいて、多段焦点送信方式の複数の焦点に対応した複数の受信信号を合成処理する。こうして、複数の重み係数データに対応した複数の合成受信信号が形成される。多項式演算部２２は、複数の合成受信信号の各々をＮ次の多項式で近似する。合成処理評価部２４は、各多項式に含まれる２次以上の次数の係数に基づいて複数の多項式を比較することにより、複数の合成パターンを評価する。【選択図】図１
2008142413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送受信態様で超音波を送受波することにより各送受信態様ごとに受信信号を得る送受波部と、
複数の合成パターンの各々に基づいて複数の送受信態様に対応した複数の受信信号を合成処理することにより、各合成パターンごとに合成受信信号を得る受信信号合成部と、
複数の合成パターンに対応した複数の合成受信信号の各々をＮ次の多項式で近似することにより、複数の合成受信信号に対応した複数の多項式を得る多項式演算部と、
各多項式に含まれる１又は複数の次数の係数に基づいて複数の多項式を比較することにより、複数の多項式に対応した複数の合成パターンを評価する合成パターン評価部と、
を有する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記送受波部は、多段焦点送信方式で超音波を送受波することにより、多段焦点送信方式の各焦点ごとに受信信号を取得し、
前記受信信号合成部は、各合成パターンに対応した重み係数データに基づいて、多段焦点送信方式の複数の焦点に対応した複数の受信信号を合成処理することにより、複数の重み係数データに対応した複数の合成受信信号を取得し、
前記多項式演算部は、複数の重み係数データに対応した複数の合成受信信号の各々をＮ次の多項式で近似する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記合成パターン評価部は、各多項式に含まれる２次以上の次数の係数に基づいて複数の多項式を比較する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波診断装置において、
前記合成パターン評価部は、各多項式に含まれる２次以上の次数の係数に基づいて各多項式の係数の大きさに対応した評価値を算出し、各多項式の評価値に基づいて複数の多項式の係数の大きさを比較することにより、最適な合成パターンを選定する、
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】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に複数の送受信態様で超音波を送受波する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置において、複数の送受信態様で超音波を送受波する技術として、時分割の多段焦点送信や同時複数焦点送信の技術が知られている。例えば、多段焦点送信では、１送受信方位あたり複数回の送受信が実行され、互いに異なる複数の深さに送信の焦点が設定される。そして、複数回の送受信で得られた複数の受信信号が合成されて１送受信方位についての受信ビームが形成され、さらに、複数の送受信方位についての受信ビームから超音波画像が形成される。
【０００３】
このように、多段焦点送信では、複数の受信信号を合成して受信ビームを形成するため、例えば、受信信号と受信信号の合成部分に継ぎ目が現れる可能性がある。こうした背景において、画像上の継ぎ目などを緩和するために、複数の受信信号を重み付け加算する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−５８６７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような重み付け加算により、画像上の継ぎ目などが緩和される。ところが、その継ぎ目などの緩和具合について、従来は、人による評価が必要であった。人による評価では、例えば、評価者の主観に依存することや多くの調整時間を必要とすることなどの問題があった。
【０００６】
このような状況のもと、本願の発明者は、複数の受信信号の合成処理に関する評価について研究を重ねてきた。
【０００７】
本発明は、その研究の過程において成されたものであり、その目的は、複数の受信信号の合成処理に関する評価技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波診断装置は、複数の送受信態様で超音波を送受波することにより各送受信態様ごとに受信信号を得る送受波部と、複数の合成パターンの各々に基づいて複数の送受信態様に対応した複数の受信信号を合成処理することにより、各合成パターンごとに合成受信信号を得る受信信号合成部と、複数の合成パターンに対応した複数の合成受信信号の各々をＮ次の多項式で近似することにより、複数の合成受信信号に対応した複数の多項式を得る多項式演算部と、各多項式に含まれる１又は複数の次数の係数に基づいて複数の多項式を比較することにより、複数の多項式に対応した複数の合成パターンを評価する合成パターン評価部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
上記構成において、複数の送受信態様とは、例えば、焦点を複数に設定して超音波を送波する時分割の多段焦点送信や同時複数焦点送信などである。また、合成処理される受信信号は、例えばＲＦ信号や検波処理後の信号や対数圧縮処理後の信号などである。上記構成によれば、複数の多項式の比較から合成パターンを評価することが可能になる。そのため、例えば、複数の多項式の比較に基づいて合成処理を定量的に評価することが可能になる。
【００１０】
望ましい態様において、前記送受波部は、多段焦点送信方式で超音波を送受波することにより、多段焦点送信方式の各焦点ごとに受信信号を取得し、前記受信信号合成部は、各合成パターンに対応した重み係数データに基づいて、多段焦点送信方式の複数の焦点に対応した複数の受信信号を合成処理することにより、複数の重み係数データに対応した複数の合成受信信号を取得し、前記多項式演算部は、複数の重み係数データに対応した複数の合成受信信号の各々をＮ次の多項式で近似することを特徴とする。
【００１１】
望ましい態様において、前記合成パターン評価部は、各多項式に含まれる２次以上の次数の係数に基づいて複数の多項式を比較することを特徴とする。望ましい態様において、前記合成パターン評価部は、各多項式に含まれる２次以上の次数の係数に基づいて各多項式の係数の大きさに対応した評価値を算出し、各多項式の評価値に基づいて複数の多項式の係数の大きさを比較することにより最適な合成パターンを選定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、複数の受信信号の合成処理に関する評価技術が提供される。例えば、本発明の好適な態様により、複数の多項式の比較に基づいて合成処理を定量的に評価することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示す機能ブロック図である。
【００１５】
プローブ１０は、超音波を送受波する超音波探触子であり、複数の振動素子を備えている。複数の振動素子は、例えば、１列に配列されて電子的に制御されることにより、２次元平面内で超音波を送受波する。また、複数の振動素子が格子状に２次元的に配列されて電子的に制御されることにより、３次元的に超音波を送受波してもよい。
【００１６】
送信ビームフォーマ１４は、プローブ１０が備える複数の振動素子の各々に対応した送信信号を出力する。送信ビームフォーマ１４は、各振動素子の送信信号に対してその振動素子に応じた遅延処理などを施す。送信ビームフォーマ１４から出力された送信信号は、送信器１２を介してプローブ１０の各振動素子へ供給される。こうして、各振動素子が送信ビームフォーマ１４で形成された送信信号に応じて駆動され、超音波の送信ビームが形成されてその送信ビームが走査制御される。
【００１７】
受信ビームフォーマ１８は、プローブ１０が備える複数の振動素子の受信信号に基づいて受信ビームを形成する。プローブ１０の複数の振動素子から出力される受信信号は、受信器１６を介して、受信ビームフォーマ１８へ供給される。受信ビームフォーマ１８は、各振動素子の受信信号に対してその振動素子に応じた遅延処理などを施し、そして複数の振動素子から得られる受信信号を加算処理する。つまり、受信ビームフォーマ１８は、複数の振動素子から出力される受信信号を整相加算処理する。受信ビームフォーマ１８から出力される整相加算後の受信信号は、受信信号合成部２０へ供給される。
【００１８】
本実施形態において、超音波の送受波は、多段焦点送信方式で行われる。つまり、送信ビームフォーマ１４は、各ビーム送信方向に対して、互いに送信焦点が異なる複数回の超音波の送波を行う。例えば、プローブ１０から比較的近い位置に焦点を設定した近距離焦点による送波と、プローブ１０から比較的遠い位置に焦点を設定した遠距離焦点による送波を行う。もちろん、近距離と遠距離の２つの焦点に限らず、３つ以上の焦点が設定されてもよい。
【００１９】
多段焦点送信方式において、受信ビームフォーマ１８は、各ビーム送信方向ごとに、複数の焦点の各々に対応した複数の受信信号を形成する。例えば、近距離焦点による送波に対応した受信信号と、遠距離焦点による送波に対応した受信信号を形成する。こうして、各ビーム送信方向ごとに、近距離焦点と遠距離焦点に対応した２つの受信信号が形成され、受信信号合成部２０によって、これら２つの受信信号が合成されることにより、各ビーム送信方向に対応した受信ビームデータが形成される。
【００２０】
図２は、近距離焦点と遠距離焦点に対応した２つの対数圧縮後の受信信号を示す図である。図２において、横軸はビーム方向の深さを示しており、縦軸は受信信号の大きさ（輝度）を示している。近距離焦点の受信信号は、近距離焦点の位置（深さ）の付近で輝度がピークとなっており、一方、遠距離焦点の受信信号は、遠距離焦点の位置（深さ）の付近で輝度がピークとなっている。このように、近距離焦点の受信信号と遠距離焦点の受信信号は、互いにピーク輝度の位置やプロファイルの曲線が異なっている。そこで、これら２つの受信信号を合成処理する際に、各受信信号に対応した重み付け係数が利用される。
【００２１】
図３は、２つの受信信号に対する重み付け係数を説明するための図である。図３において、横軸はビーム方向の深さを示しており、縦軸は係数の大きさを示している。近距離焦点用の重み付け係数は、深さ０から例えば近距離焦点の位置まで、係数値が１となっている。そして、近距離焦点の位置を超えると、近距離焦点用の重み付け係数は、深さが増加するにつれて直線的に減少して係数値が０となる。
【００２２】
一方、遠距離焦点用の重み付け係数は、例えば近距離焦点の位置まで係数値が０となっており、そして、近距離焦点の位置から深さが増加するにつれて直線的に増加し、例えば遠距離焦点の位置で係数値が１となる。その後、深さが増加しても遠距離焦点用の重み付け係数は、係数値１を維持している。
【００２３】
図４は、２つの受信信号を合成した合成受信信号を示す図である。図４において、横軸はビーム方向の深さを示しており、縦軸は受信信号の大きさ（輝度）を示している。図４に示す合成受信信号は、図２に示す近距離焦点と遠距離焦点に対応した２つの受信信号を、図３に示す重み付け係数によって合成処理したものである。
【００２４】
図４に示すように、重み付け係数が利用された結果、近距離焦点と遠距離焦点に対応した２つの受信信号が比較的滑らかに繋ぎ合わされて合成受信信号が形成されている。但し、合成受信信号は、微視的に捉えると細かく輝度値が変動しているため、合成受信信号そのものからその滑らかさを定量的に評価することが難しい。そこで、本実施形態では、Ｎ次の多項式を利用して、合成受信信号の滑らかさを評価する。
【００２５】
図５は、合成受信信号の多項式による近似曲線を示す図である。図５は、合成受信信号を示す図４に対して、合成受信信号の多項式近似曲線を重ねて表示したものである。
【００２６】
Ｎ次の多項式は、例えば、５次の多項式であれば、次式のように表現される。
【００２７】
【数１】
2008142413.tif 000003
【００２８】
この近似式の数学的な意味を考えた場合、この曲線が滑らかであれば、多項式の変極点の数が少なくなる。例えば、３次以上の次数の係数値が０に近いほど、近似曲線のうねりの度合いは小さくなり、滑らかな曲線になる。さらに、２次の係数が小さければ、近似曲線の凹凸の度合いが緩やかになる。つまり、数１に示す多項式の２次以上の次数の係数（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）の大小が曲線の滑らかさを表す評価指標のひとつになると考えられる。
【００２９】
図６は、重み係数を５段階（Ａ〜Ｅ）に変化させた場合の合成受信信号の多項式近似曲線を示している。また、図７は、図６の５段階（Ａ〜Ｅ）の多項式近似曲線の２次の係数の大きさを示す図である。図７から、近似曲線Ｃの２次の係数が最も小さいことがわかる。そして、図６における５段階（Ａ〜Ｅ）の近似曲線を比較すると、近似曲線Ｃの凹凸の度合いが比較的緩やかであることがわかる。
【００３０】
本実施形態では、複数の受信信号の重み付け係数などの合成パラメータを変化させた場合に、それに応じて、合成受信信号の多項式近似の係数を算出し、その係数に基づいて合成処理の滑らかさを評価する。
【００３１】
図８は、本実施形態における合成処理の評価方法を説明するためのフローチャートである。まず、合成処理のパラメータα［ｉ］を変化させ（Ｓ８０１）、各パラメータごとに合成受信信号（輝度プロファイル）が求められる（Ｓ８０２）。つまり、受信信号の重み付け係数などの合成パラメータを変化させて、各合成パラメータごとに、受信信号合成部（図１の符号２０）において合成受信信号が算出される。
【００３２】
次に、各合成受信信号（輝度プロファイル）をＮ次の多項式で近似する（Ｓ８０３）。つまり、多項式演算部（図１の符号２２）によって、各合成受信信号ごとにＮ次の多項式が算出される。こうして、各多項式近似ごとに２〜５次までの次数の係数が算出される。
【００３３】
図９は、各合成パラメータごとに得られる多項式の各次数の係数を示す図である。図９には、各合成パラメータα［ｉ］（ｉ＝０〜Ｍ−１）に対応した多項式の２〜５次までの次数の係数ａ，ｂ，ｃ，ｄが示されている。さらに、図９には、各次数ごとの係数の最大値ａMax，ｂMax，ｃMax，ｄMaxが示されている。
【００３４】
図８に戻り、各多項式近似ごとに２〜５次までの次数の係数が算出されると、合成処理評価部（図１の符号２４）において、各多項式近似ごとに２〜５次までの次数の係数がパラメータの可変範囲内で正規化される（Ｓ８０４）。そして、各パラメータごとに、正規化後の２〜５次までの次数の係数の総和が算出される（Ｓ８０５）。こうして、合成処理評価部（図１の符号２４）は、各パラメータごとに算出される総和に基づいて、複数のパラメータを比較し、最も総和の小さいパラメータを選定する。
【００３５】
図１０は、係数の正規化と総和を説明するための図である。図１０には、各合成パラメータα［ｉ］（ｉ＝０〜Ｍ−１）に対応した多項式の２〜５次までの次数の係数が示されている。図１０において、各係数は、その係数の最大値（ａMax，ｂMax，ｃMax，ｄMax）によって正規化されている。
【００３６】
さらに、図１０には、各合成パラメータα［ｉ］ごとに、５次から２次までの正規化後の係数の総和β［ｉ］（ｉ＝０〜Ｍ−１）が示されている。本実施形態では、複数の総和β［ｉ］のうちから最も小さいβ［ｉ］が選ばれ、そのβ［ｉ］に対応した合成パラメータ（例えば合成処理の重み係数）が最適なパラメータと判断される。
【００３７】
こうして、図１において、合成処理評価部２４によって最適な合成パラメータが選定されると、その選定結果が受信信号合成部２０に供給される。受信信号合成部２０は、最適な合成パラメータによって、各ビーム方向ごとに、近距離焦点と遠距離焦点に対応した２つの受信信号の合成処理を実行して受信ビームデータを形成する。
【００３８】
そして、超音波画像形成部２６は、複数のビーム方向についての受信ビームデータに基づいて超音波画像を形成する。例えば、２次元のＢモード画像などが形成され、形成された画像が表示器２８に表示される。
【００３９】
以上、本発明の好適な実施形態を説明した。上述した実施形態により、正規化後の係数の総和に基づいて合成処理のパラメータを定量的に評価することが可能になる。なお、上述した実施形態やその効果は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示す機能ブロック図である。
【図２】近距離焦点と遠距離焦点に対応した２つの受信信号を示す図である。
【図３】２つの受信信号に対する重み付け係数を説明するための図である。
【図４】２つの受信信号を合成した合成受信信号を示す図である。
【図５】合成受信信号の多項式による近似曲線を示す図である。
【図６】重み係数を変化させた場合の合成受信信号の近似曲線を示す図である。
【図７】多項式近似曲線の２次の係数の大きさを示す図である。
【図８】本実施形態における合成処理の評価方法を説明するための図である。
【図９】各合成パラメータごとに得られる多項式の各次数の係数を示す図である。
【図１０】係数の正規化と総和を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  プローブ、１４  送信ビームフォーマ、１８  受信ビームフォーマ、２０  受信信号合成部、２２  多項式演算部、２４  合成処理評価部。
【図１】
2008142413.tif 000004
【図２】
2008142413.tif 000005
【図３】
2008142413.tif 000006
【図４】
2008142413.tif 000007
【図５】
2008142413.tif 000008
【図６】
2008142413.tif 000009
【図７】
2008142413.tif 000010
【図８】
2008142413.tif 000011
【図９】
2008142413.tif 000012
【図１０】
2008142413.tif 000013