(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブが超音波を送信しない状態でのデータをノイズデータとして走査線ごとに取得する受信回路と、
取得された前記ノイズデータを走査線ごとに記憶する記憶部と、
逐次取得されるラスターデータから、当該ラスターデータの走査線に対応する、前記記憶部に記憶された前記ノイズデータを減算する処理を、複数フレームに亘って前記ノイズデータを共通して使用して行う演算部と、
前記ノイズデータが変化する可能性がある所定の条件が変更されたことを検知する手段と、
を有し、
前記所定の条件が変更されたことが検知された場合、前記受信回路は、前記ノイズデータを新たに取得し、
前記記憶部は、新たに取得された前記ノイズデータを記憶する超音波診断装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記ノイズデータに、それぞれ異なるランダムノイズデータを付加し、そして、前記ラスターデータから前記ランダムノイズデータが付加された前記ノイズデータを減算する、請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記所定の条件は、デシメーションレート、ゲイン、超音波プローブ、若しくは受信中心周波数、又はこれらのうち２つ以上である、請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記記憶部は、前記ラスターデータの合成数に対応した数の前記ノイズデータの加算データを記憶し、
前記演算部は、前記合成数分の前記ラスターデータから前記加算データを減算する、
請求項１〜３のいずれか１つに記載の超音波診断装置。
【請求項５】
超音波診断装置において、
超音波プローブが超音波を送信しない状態でのデータをノイズデータとして走査線ごとに取得し、
取得された前記ノイズデータを記憶し、
逐次取得されるラスターデータから、当該ラスターデータの走査線に対応する、記憶された前記ノイズデータを減算する処理を、複数フレームに亘って前記ノイズデータを共通して使用して行う、医用画像処理方法であって、
前記ノイズデータが変化する可能性がある所定の条件が変更されたか否かを検知し、
前記所定の条件が変更されたことが検知された場合、前記ノイズデータを新たに取得し、
新たに取得された前記ノイズデータを記憶する医用画像処理方法。
【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医用画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブを用いて被検体へ超音波を送信して、その反射波を受信することにより、被検体の生体情報を取得するものである。超音波診断装置は、取得した生体情報に基づいて、例えば被検体の組織構造を表す超音波画像を生成する。
【０００３】
超音波診断装置に設けられる回路は、小型化が進んでいる。例えば、アナログデータの入力を受けるアナログ回路（例：ＡＤＣ；Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）とデジタルデータの入力を受けるデジタル回路（例：Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｏｒ）とが混在する回路が搭載されたチップが設けられる場合がある。それにより、デジタル回路の挙動がアナログ回路におけるデータに混入し、ノイズが発生することがある。このノイズは、周期的に発生する場合があり、固定ノイズと呼ばれることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−００９５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、このようなノイズを低減するために、上述の送信及び受信による受信データと単なる受信によるデータ（ノイズデータ）とを走査線ごとかつフレームごと取得していた。そして、受信データからノイズデータを減算することでノイズを低減していた。この場合、１本の走査線当たり２回の受信が行われる。この２回の受信に費やす時間は、フレームレート向上の妨げとなった。それにより、ノイズを低減しつつフレームレートを向上させることが難しかった。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、ノイズを低減しつつフレームレートを向上させることができる超音波診断装置及び医用画像処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の超音波診断装置は、記憶部と、演算部とを有する。記憶部は、予め取得されたノイズデータを走査線ごとに記憶する。演算部は、逐次取得されるラスターデータから当該ラスターデータの走査線に対応するノイズデータを減算する処理を複数フレームに亘って行う。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】実施形態に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図。
【図１Ｂ】実施形態に係る受信回路の構成を示すブロック図。
【図２】実施形態に係る信号処理回路の回路構成を示す回路ブロック図。
【図３】実施形態に係るランダムノイズ付加回路での処理を示す概略図。
【図４】実施形態に係る合成回路での処理を示す概略図。
【図５】実施形態に係るノイズデータ取得処理とノイズ低減処理との関係を示す概念図。
【図６】実施形態に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャート。
【図７】変形例に係る信号処理回路の回路構成を示す回路ブロック図。
【図８Ａ】実施形態及び変形例におけるノイズ低減処理をオフにした場合の超音波画像の一例。
【図８Ｂ】実施形態及び変形例におけるノイズ低減処理をオンにした場合の超音波画像の一例。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態に係る超音波診断装置及び医用画像処理方法について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
＜実施形態＞
図１Ａは、実施形態に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブ１と、送信回路２と、受信回路３と、信号処理回路４と、画像処理回路５と、ディスプレイ６と、入力回路７と、システム制御回路８とを有する。
【００１１】
〔基本構成〕
超音波プローブ１は、被検体へ超音波を送信して、該被検体からの反射波を受信する。超音波プローブ１は、受信された反射波を表すエコー信号を受信回路３へ出力する。超音波プローブ１は、複数の超音波振動子を備える。例えば、超音波プローブ１としては、複数の超音波振動子が２次元的に配置された２次元アレイプローブが用いられる。２次元アレイプローブには、超音波振動子の素子数が数千に及ぶものがある。素子数がこのような膨大な数の場合、超音波振動子の素子カッティングなどの製造工程で一部の素子に異常が生じることがある。この異常が生じた素子が不要振動を起こす確率が１次元アレイプローブに対して高い。なお、超音波プローブ１としては、複数の超音波振動子が走査方向に１列に配置された１次元アレイプローブが用いられてもよい。
【００１２】
送信回路２は、超音波プローブ１へパルス信号を出力して、超音波を送信させるプロセッサである。送信回路２は、各超音波振動子に対応した経路（チャンネル）ごとのパルサを備え、チャンネルごとに個別に遅延時間が付与されたタイミングでパルス信号を出力する。このとき、送信回路２では、超音波プローブ１における開口チャンネルの超音波振動子に対応したパルサが駆動する。それにより、所定の焦点にビームフォームされた（送信ビームフォームされた）超音波を送信させる。
【００１３】
受信回路３は、超音波プローブ１の各超音波振動子からのエコー信号を受けるプロセッサである。図１Ｂは、実施形態に係る受信回路３の構成を示すブロック図である。受信回路３は、一般的なプリアンプ回路３１１、Ａ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ３１２）、デモジュレータ３１３、及び受信整相遅延加算回路（受信ビームフォーマ３２）を含んで構成される。また、上述したように、アナログ回路（プリアンプ３１１、ＡＤＣ３１２）とデジタル回路（デモジュレータ３１３）とが混在するチップであるＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ）３１に設けられる。プリアンプ回路３１１は、設定されたゲインに基づいて、超音波プローブ１からのエコー信号をチャンネルごとに増幅し、Ａ／Ｄ変換回路へ出力する。Ａ／Ｄ変換回路は、プリアンプ回路により増幅されたエコー信号をチャンネルごとにデジタル信号（受信信号）に変換し、デモジュレータ３１３へ出力する。デモジュレータ３１３は、設定されたデシメーションレートに基づいて受信信号をデシメーション（間引き）し、受信ビームフォーマ３２へ出力する。このときのデシメーションレートは、操作者により適宜設定及び変更可能である。例えば、デシメーションレートが「４」であるとき、入力データ「１０２４サンプル」が、「２５６サンプル」に間引きされる。このとき、デモジュレータ３１３は、サンプル処理４回ごとに１回、電力を大きく消費する。この電力消費が周期的な固定ノイズの原因となる場合がある。受信ビームフォーマ３２は、受信信号に整相遅延処理及び加算処理（受信ビームフォーミング）を施し、所定の走査線に係る受信ビーム信号を求める。
【００１４】
また、受信ビームフォーマ３２は、受信ビーム信号の振幅情報を求める。例えば、受信ビームフォーマ３２は、受信ビーム信号にバンドパスフィルタ処理を施し、そしてバンドパスフィルタ処理後の受信信号の包絡線を検波する。受信ビームフォーマ３２は、検波されたデータに対して対数変換フィルタ処理を施して、被検体の組織像を表す超音波ラスターデータ（以下、ラスターデータと称する）を生成する。受信ビームフォーマ３２は、生成されたラスターデータを信号処理回路４へ出力する。
【００１５】
信号処理回路４は、予め取得されたノイズデータを走査線ごとに記憶する記憶回路４１と、逐次取得されるラスターデータから当該ラスターデータの走査線に対応するノイズデータを減算する（演算機能４２）プロセッサとを含んで構成される。信号処理回路４の詳細は後述する。
【００１６】
画像処理回路５は、信号処理回路４により固定ノイズが低減されたラスターデータに基づいて、超音波画像データを生成するプロセッサである。例えば、画像処理回路５は、ＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｃａｎ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を含んで構成される。画像処理回路５は、ラスターデータにおいて走査線の信号列で表されるデータを、表示用の座標系で表される超音波画像データに走査変換する。画像処理回路５は、被検体の組織像を表す超音波画像データ（Ｂモード画像データ）を生成し、生成された超音波画像データをディスプレイ６へ出力する。
【００１７】
ディスプレイ６は、画像処理回路５からの超音波画像データに基づく超音波画像を表示する。ディスプレイ６は、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどの表示デバイスで構成される。
【００１８】
入力回路７は、医師や技師等の操作者による操作を受けて、この操作の内容に応じた信号をシステム制御回路８へ入力する。例えば、入力回路７は、トラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、タッチコマンドスクリーン（Ｔｏｕｃｈ  Ｃｏｍｍａｎｄ  Ｓｃｒｅｅｎ）、ＳＴＣ（Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  Ｔｉｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）スライドボリューム等によって構成される。
【００１９】
システム制御回路８は、超音波診断装置の各部の機能を実行するためのプロセッサである。システム制御回路８は、コンピュータプログラムを予め記憶し、これらコンピュータプログラムを実行することで、各回路の機能を実現する。
【００２０】
信号処理回路４について説明する。図２は、実施形態に係る信号処理回路４の回路構成を示す回路ブロック図である。実施形態に係る信号処理回路４は、記憶回路４１と、ランダムノイズ付加回路４２ａと、合成回路４２ｂと、マルチプレクサ（Ｍｕｘ１，Ｍｕｘ２）とを有する。信号処理回路４の各部は、システム制御回路８からの制御信号によって制御される。
【００２１】
〔ノイズデータ取得処理〕
まず、記憶回路４１が取得されたノイズデータを記憶するまでの構成について説明する。このとき、送信回路２は動作しない。受信回路３は、送信回路２が動作しない状態、すなわち、超音波プローブ１が超音波を送信しない状態でのデータ（ノイズデータ）を走査線ごとに取得する。受信回路３は、取得したノイズデータを信号処理回路４へ逐次出力する。
【００２２】
マルチプレクサＭｕｘ１は、システム制御回路８からの制御信号によって、後段の画像処理回路５へ信号を流さない状態となっている。マルチプレクサＭｕｘ２は、システム制御回路８からの制御信号によって、後段の記憶回路４１へ信号を流す状態となっている。それにより、受信回路３からのノイズデータは、記憶回路４１へ送られる。記憶回路４１は、システム制御回路８からの制御信号に基づいて、送られたノイズデータを走査線ごとの記憶アドレスに記憶する。このように記憶されたノイズデータのそれぞれは、当該走査線における固定ノイズを含むデータである。実施形態の超音波診断装置は、このようにノイズデータを記憶した後、固定ノイズを低減しつつ超音波画像を生成する。
【００２３】
〔ノイズ低減処理〕
次に、固定ノイズが低減される構成について説明する。このとき、送信回路２は動作する。送信回路２は、超音波プローブ１へパルス信号を出力して、超音波を送信させる。受信回路３は、送信回路２が動作する状態、すなわち、超音波プローブ１が超音波を送信し、被検体から反射した超音波を受信する状態でのラスターデータを走査線ごとに取得する。受信回路３は、取得したラスターデータを信号処理回路４へ逐次出力する。
【００２４】
マルチプレクサＭｕｘ１は、システム制御回路８からの制御信号によって、合成回路４２ｂからの信号を後段の画像処理回路５へ流す状態となっている。マルチプレクサＭｕｘ２は、システム制御回路８からの制御信号によって、後段へ信号を流さない状態となっている。それにより、受信回路３からのラスターデータは、合成回路４２ｂへ送られる。
【００２５】
ランダムノイズ付加回路４２ａは、ノイズデータに、それぞれ異なるランダムノイズデータを付加する。図３は、実施形態に係るランダムノイズ付加回路４２ａでの処理を示す概略図である。ランダムノイズ付加回路４２ａは、システム制御回路８からの制御信号に基づいて、記憶回路４１における所定の走査線の記憶アドレスからノイズデータＤ１を読み出す。
【００２６】
ランダムノイズ付加回路４２ａは、受信回路３のゲインや超音波プローブの開口チャンネルに基づいて、ホワイトノイズレベルＷＬを算出する（図３の処理Ａ）。次に、ランダムノイズ付加回路４２ａは、算出したホワイトノイズレベルＷＬと同等の下位ビットの切り捨て処理をノイズデータＤ１に施す（図３の処理Ｂ）。そして、ランダムノイズ付加回路４２ａは、切り捨てたビット数のランダムノイズデータを生成する。ランダムノイズ付加回路４２ａは、生成したランダムノイズデータをノイズデータＤ１に付加する（処理Ｃ）。この付加された後のデータが図３におけるノイズデータＤ２である（処理Ｃ）。ランダムノイズ付加回路４２ａは、処理Ａ〜処理Ｃを走査線ごとに行う。ホワイトノイズレベルＷＬの算出方法、下位ビットの切り捨て処理方法、及びランダムノイズデータ生成方法は、予め設定される。また、これら方法は、操作者によって設定変更可能であってもよい。ランダムノイズ付加回路４２ａは、ランダムノイズデータが付加されたノイズデータＤ２を合成回路４２ｂへ出力する。
【００２７】
合成回路４２ｂは、逐次取得されるラスターデータから当該ラスターデータの走査線に対応するノイズデータを減算する。図４は、実施形態に係る合成回路４２ｂでの処理を示す概略図である。合成回路４２ｂは、受信回路３からのラスターデータＤ３を受ける。このラスターデータＤ３には、超音波画像としての有効な部分データＰ１と当該走査線における固定ノイズを示す部分データＰ２とが含まれている。合成回路４２ｂは、ランダムノイズ付加回路４２ａからのノイズデータＤ２を受ける。このノイズデータＤ２は、ラスターデータＤ３の走査線に対応した固定ノイズを示すデータである。合成回路４２ｂは、ラスターデータＤ３からノイズデータＤ２を減算する。この減算により固定ノイズを示す部分データＰ２が低減されたラスターデータＤ４を図４に示す。合成回路４２ｂは、このラスターデータＤ４をマルチプレクサＭｕｘ１へ出力する。このときの出力係数は、システム制御回路８により「１」（すなわち等倍）に設定される。ランダムノイズ付加回路４２ａ及び合成回路４２ｂは、システム制御回路８からの制御信号に基づいて、ラスターデータＤ３の走査線とノイズデータＤ２の走査線とを対応付ける。また、ランダムノイズ付加回路４２ａ及び合成回路４２ｂは、超音波画像生成中、このノイズ低減処理を繰り返す。
【００２８】
上述したように、マルチプレクサＭｕｘ１は、システム制御回路８からの制御信号によって、合成回路４２ｂからの信号を後段の画像処理回路５へ流す状態となっている。従って、固定ノイズを示す部分データＰ２が低減されたラスターデータＤ４は、画像処理回路５へ出力される。画像処理回路５は、固定ノイズが低減されたラスターデータＤ４に基づいて超音波画像データを生成する。それにより、固定ノイズが低減された超音波画像データが生成される。
【００２９】
図５は、実施形態に係るノイズデータ取得処理とノイズ低減処理との関係を示す概念図である。横軸は、これら処理の時間関係を示す時間軸である。ここでは、ｎ本のラスターデータ（走査線）で１つのフレーム（超音波画像）生成される例について説明する。
【００３０】
ノイズデータ所得処理では、送信回路２が動作しない状態でのラスターデータ、すなわち、ノイズデータＤ１１・・・ノイズデータＤ１ｎが走査線ごとに取得される。
【００３１】
そして、超音波画像生成のためのスキャンが開始される。それにより、送信回路２が動作する状態でのラスターデータ、すなわち、ラスターデータが走査線ごとに取得され、そしてこの取得処理は、フレームごとに繰り返される。図５では、１フレーム目（フレーム１）で取得されるラスターデータ（Ｄ３１１・・・Ｄ３１ｎ）と、２フレーム目（フレーム２）で取得されるラスターデータ（Ｄ３２１・・・Ｄ３２ｎ）とが示されている。
【００３２】
ノイズ低減処理は、スキャンとともに行われる。例えば、１フレーム目（フレーム１）のスキャンにおけるノイズ低減処理では、ラスターデータＤ３１１の走査線に対応するノイズデータＤ１１にランダムノイズが付加され、それによりランダムノイズが付加されたノイズデータＤ２１１が求められる。そして、ランダムノイズが付加されたノイズデータＤ２１１を取得されたラスターデータＤ３１１から減算する。減算後のラスターデータＤ４１１は、画像処理回路５へ出力される。この処理を他の走査線のラスターデータにも適用する。例えば、他の走査線に係るノイズ低減処理では、ラスターデータＤ３１ｎの走査線に対応するノイズデータＤ１ｎにランダムノイズが付加され、それにより、ランダムノイズが付加されたノイズデータＤ２１ｎが求められる。そして、ランダムノイズが付加されたノイズデータＤ２１ｎを取得されたラスターデータＤ３１ｎから減算する。減算後のラスターデータＤ４１ｎは、画像処理回路５へ出力される。
【００３３】
次のフレーム（フレーム２）以降のスキャンにおいても同様の処理が行われる。例えば、２フレーム目（フレーム２）のスキャンにおけるノイズ低減処理では、ラスターデータＤ３２１の走査線に対応するノイズデータＤ１１にランダムノイズが付加され、それによりランダムノイズが付加されたノイズデータＤ２２１が求められる。そして、ランダムノイズが付加されたノイズデータＤ２２１を取得されたラスターデータＤ３１１から減算する。減算後のラスターデータＤ４２１は、画像処理回路５へ出力される。この処理を他の走査線のラスターデータにも適用する。例えば、他の走査線に係るノイズ低減処理では、ラスターデータＤ３２ｎの走査線に対応するノイズデータＤ１ｎにランダムノイズが付加され、それにより、ランダムノイズが付加されたノイズデータＤ２２ｎが求められる。そして、ランダムノイズが付加されたノイズデータＤ２２ｎを取得されたラスターデータＤ３２ｎから減算する。減算後のラスターデータＤ４２ｎは、画像処理回路５へ出力される。
【００３４】
このように、ノイズデータ取得処理で取得されたノイズデータ（Ｄ１１〜Ｄ１ｎ）は、スキャンで得られるラスターデータ（Ｄ３１１・・・Ｄ３１ｎ、Ｄ３２１・・・Ｄ３２ｎ、・・・）について、互いに走査線が対応するデータ同士で共に使用される。例えば、ラスターデータＤ３１１及びラスターデータＤ３２１とノイズデータＤ１１とは、互いに走査線が対応する。従って、ラスターデータＤ３１１及びラスターデータＤ３２１のノイズ低減処理には、ノイズデータＤ１１が共に使用される。但し、ランダムノイズが付加された後のノイズデータＤ２１１及びノイズデータＤ２２１は、この付加処理により、固定ノイズ（図４のＰ２部分）以外のホワイトノイズ部分が異なっている。他の走査線のラスターデータについても同様である。このように、異なるフレーム間で走査線が対応するラスターデータには、ノイズ低減処理のために使用されるノイズデータの固定ノイズ部分が共通し、ホワイトノイズ部分が異なるノイズデータが減算処理に用いられる。それにより、ホワイトノイズが超音波画像に固定点として描出され、その固定点が病変部として誤診されることを防ぐことができる。
【００３５】
このように、ノイズデータ取得処理以降、取得したノイズデータを対応する走査線ごとに共通して使用し、ランダムノイズを付加した後で減算処理を施すことによって、ノイズデータをスキャンのフレームごとにその都度取得する時間が短縮される。従って、ノイズを低減しつつフレームレートを向上させることができる。
【００３６】
〔条件の変更〕
また、記憶回路４１は、所定の条件が変更されたとき、ノイズデータを新たに記憶する。そして、ランダムノイズ付加回路４２ａ及び合成回路４２ｂは、ラスターデータから新たに記憶されたノイズデータを減算する。所定の条件とは、固定ノイズやホワイトノイズレベルが変化する可能性がある条件である。所定の条件は、予め設定される。所定の条件の例としては、デシメーションレート、ゲイン、超音波プローブ、受信中心周波数等が挙げられる。所定の条件が変更されたことを検知する構成には、一般的な技術が適用されてよい。また、所定の条件が変更されたときの各部の制御は、システム制御回路８が担う。図５の、「条件変更」以降の部分が所定の条件が変更されたときの概念を示す部分である。「条件変更」以降、新たにノイズデータが取得され、記憶される。そしてスキャン及びノイズ低減処理に新たなノイズデータ（Ｄ１１´〜Ｄ１ｎ´）が用いられる。それにより、超音波画像取得中に固定ノイズやホワイトノイズレベルが変化した場合でも、ノイズを低減しつつフレームレートを向上させることができる。
【００３７】
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（ＳｉｍｐｌｅＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ））、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ  ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＧａｔｅＡｒｒａｙ：ＦＰＧＡ）等の回路を意味する。プロセッサはメモリ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、メモリ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。さらに、実施形態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。
【００３８】
図６は、実施形態に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。例えば、システム制御回路８は、以下の動作を示す医用画像処理プログラムを記憶し、実行する。
【００３９】
ステップＳ１０１：ステップＳ１０１は、特許請求の範囲における取得ステップに対応するステップである。例えば、ステップＳ１０１は、システム制御回路８が所定のプログラムを呼び出し実行することにより実現されるステップである。受信回路３は、送信回路２が動作しない状態、すなわち、超音波プローブ１が超音波を送信しない状態でのデータ（ノイズデータ）を走査線ごとに取得する。
【００４０】
ステップＳ１０２：ステップＳ１０２は、特許請求の範囲における記憶ステップに対応するステップである。例えば、ステップＳ１０２は、システム制御回路８が所定のプログラムを呼び出し実行することにより実現されるステップである。ノイズデータは、記憶回路４１へ送られる。記憶回路４１は、システム制御回路８からの制御信号に基づいて、送られたノイズデータを走査線ごとの記憶アドレスに記憶する。
【００４１】
ステップＳ１０３：送信回路２は、超音波プローブ１へパルス信号を出力して、超音波を送信させる。受信回路３は、送信回路２が動作する状態、すなわち、超音波プローブ１が超音波を送信し、被検体から反射した超音波を受信する状態でのラスターデータを走査線ごとに取得する。受信回路３は、取得したラスターデータを信号処理回路４へ逐次出力する。
【００４２】
ステップＳ１０４：マルチプレクサＭｕｘ１は、システム制御回路８からの制御信号によって、合成回路４２ｂからの信号を後段の画像処理回路５へ流す状態となっている。マルチプレクサＭｕｘ２は、システム制御回路８からの制御信号によって、後段へ信号を流さない状態となっている。それにより、受信回路３からのラスターデータは、合成回路４２ｂへ送られる。
【００４３】
ステップＳ１０５：ランダムノイズ付加回路４２ａは、システム制御回路８からの制御信号に基づいて、記憶回路４１における所定の走査線の記憶アドレスからノイズデータＤ１を読み出す。ランダムノイズ付加回路４２ａは、受信回路３のゲインや超音波プローブの開口チャンネルに基づいて、ホワイトノイズレベルＷＬを算出する（図３の処理Ａ）。次に、ランダムノイズ付加回路４２ａは、算出したホワイトノイズレベルＷＬと同等の下位ビットの切り捨て処理をノイズデータＤ１に施す。そして、ランダムノイズ付加回路４２ａは、切り捨てたビット数のランダムノイズデータを生成する。ランダムノイズ付加回路４２ａは、生成したランダムノイズデータをノイズデータＤ１に付加する。
【００４４】
なお、図６では、ステップＳ１０４及びステップＳ１０５が並列処理される形で示されている。但し、以下のステップＳ１０６で合成回路４２ｂが互いに走査線が対応するラスターデータＤ３とノイズデータＤ２とを演算することができれば、ステップＳ１０４及びＳ１０５は直列処理されてもよい。
【００４５】
ステップＳ１０６：ステップＳ１０６は、特許請求の範囲における演算ステップに対応するステップである。例えば、ステップＳ１０６は、システム制御回路８が所定のプログラムを呼び出し実行することにより実現されるステップである。合成回路４２ｂは、逐次取得されるラスターデータから当該ラスターデータの走査線に対応するノイズデータを減算する。合成回路４２ｂは、受信回路３からのラスターデータＤ３を受ける。合成回路４２ｂは、ランダムノイズ付加回路４２ａからのノイズデータＤ２を受ける。合成回路４２ｂは、ラスターデータＤ３からノイズデータＤ２を減算する。合成回路４２ｂは、減算後のラスターデータＤ４をマルチプレクサＭｕｘ１へ出力する。マルチプレクサＭｕｘ１は、システム制御回路８からの制御信号によって、合成回路４２ｂからの信号を後段の画像処理回路５へ流す状態となっている。従って、固定ノイズを示す部分データＰ２が低減されたラスターデータＤ４は、画像処理回路５へ出力される。
【００４６】
ステップＳ１０７：スキャンが継続される（超音波画像の生成が継続される）とき（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、この実施形態に係る超音波診断装置の動作はステップＳ１０８へ進む。スキャンが継続されない（超音波画像の生成が継続されない）とき（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、この実施形態に係る超音波診断装置の動作は終了する。
【００４７】
ステップＳ１０８：所定の条件が変更されたとき（ステップＳ１０８；Ｙｅｓ）、この実施形態に係る超音波診断装置の動作は、ステップＳ１０１へ戻る。そして、新たなノイズデータが取得及び記憶される。所定の条件が変更されたとき（ステップＳ１０８；Ｎｏ）、この実施形態に係る超音波診断装置の動作はステップＳ１０３へ戻る。そして、当該フレームの次の走査線又は次のフレームの最初の走査線のラスターデータが取得される。
【００４８】
実施形態に係る超音波診断装置によれば、ノイズデータ取得処理以降、取得したノイズデータを対応する走査線ごとに共通して使用し、ランダムノイズを付加した後で減算処理する。それにより、ノイズデータをスキャンのフレームごとにその都度取得する時間が短縮される。従って、ノイズを低減しつつフレームレートを向上させることができる。
【００４９】
なお、本実施形態の基本構成で説明に用いた２次元アレイプローブにおいては、被検体のボリュームデータを取得するために多方向へ超音波を送受信する（スキャンする）ので、１フレーム当たりの走査線が非常に多くなる。１フレーム当たりの走査線が多くなることは、それだけで高いフレームレートを維持することが困難であり、さらに、従来のような、送信及び受信による受信データと単なる受信によるデータ（ノイズデータ）とを走査線ごとかつフレームごとに取得し、そして、受信データからノイズデータを減算することでノイズを低減する方法では、２次元アレイプローブによるボリュームスキャンの１本の走査線当たり２回の受信が行われることとなる。ボリュームスキャンの１フレームの１本の走査線当たり２回ずつ受信に費やされる時間は妨げとなり、ボリュームスキャンによる診断に必要とされるフレームレートを維持することができなかった。それに対し、本発明の実施形態によれば、２次元アレイプローブを用いる場合でこそ、ノイズ低減のメリットが大きい。
【００５０】
＜変形例＞
変形例に係る超音波診断装置は、信号処理回路４の構成が実施形態と異なる。図７は、変形例に係る信号処理回路４の回路構成を示す回路ブロック図である。以下、実施形態に係る超音波診断装置と異なる構成について主に説明する。
【００５１】
超音波診断において、例えば動きが少ない部位（肝臓、血管等）の超音波画像を生成するとき、ビーム合成（ラスターデータ合成）という手法が用いられる場合がある。このビーム合成は、複数のラスターデータを対応する走査線同士で合成し、１つの画像用フレームを生成するものである。それにより、合成後のラスターデータのＳ／Ｎ比が向上することが知られている。また、高調波成分を抽出するパルスインバージョン法においてビーム合成が行われる場合がある。このパルスインバージョン法とは、例えば超音波振動子の両電極にかかる超音波パルスを１８０度位相をずらして（極性を変更して）２回送信し、２つのエコー信号を加算して高調波成分のみを抽出して画像化するものである。より詳しくは、超音波振動子の両極（前面電極及び背面電極）毎にパルサを接続し、交互に動作させることでバイポーラパルスを出力するものであり、この交互動作を２回の送信で順序を逆転させることで、１回目の送信と２回目の送信とで正負の対称性がよい波形のバイポーラパルスに応じた超音波パルスを出力することができ、高調波イメージング画像を生成することができる。
【００５２】
〔ノイズデータ取得処理〕
この実施形態に係る超音波診断装置では、記憶回路４１が、ラスターデータの合成数に対応した数のノイズデータの加算データを記憶するまでの構成について説明する。受信回路３は、ノイズデータを走査線ごとに取得する。受信回路３は、取得したノイズデータを信号処理回路４へ逐次出力する。この処理は、１つの走査線当たりに所定の合成数分のノイズデータが取得されるまで繰り返される。
【００５３】
１つの走査線当たり１本目のノイズデータが信号処理回路４へ送られるとき、マルチプレクサＭｕｘ１は、システム制御回路８からの制御信号によって、後段の画像処理回路５へ信号を流さない状態となっている。また、マルチプレクサＭｕｘ２は、システム制御回路８からの制御信号によって、後段の記憶回路４１へ信号を流す状態となっている。また、マルチプレクサＭｕｘ３は、システム制御回路８からの制御信号によって、後段の合成回路４２ｂへ信号を流さない状態となっている。それにより、１つの走査線当たり１本目のノイズデータは、記憶回路４１に記憶される。このとき、記憶回路４１は、システム制御回路８からの制御信号に基づいて、送られたノイズデータを走査線ごとの記憶アドレスに記憶する。
【００５４】
１つの走査線当たり２本目以降のノイズデータが信号処理回路４へ送られるとき、マルチプレクサＭｕｘ１は、システム制御回路８からの制御信号によって、後段の画像処理回路５へ信号を流さない状態となっている。また、マルチプレクサＭｕｘ２は、システム制御回路８からの制御信号によって、前段の合成回路４２ｂからの信号を後段の記憶回路４１へ流す状態となっている。また、マルチプレクサＭｕｘ３は、システム制御回路８からの制御信号によって、前段の記憶回路４１からの信号を後段の合成回路４２ｂへ流す状態となっている。それにより、合成回路４２ｂには、記憶回路４１からのノイズデータと受信回路３からのノイズデータとが送られる。
【００５５】
そして、合成回路４２ｂは、システム制御回路８からの制御信号に基づいて、これらノイズデータを加算する。合成回路４２ｂは、加算した後のノイズデータを出力する。このときの出力係数は、システム制御回路８により合成数分のノイズデータの平均加算データが出力されるように逐次設定される（「１／２」等、出力時の加算データ数によって逐次設定される）。上述のマルチプレクサＭｕｘ１及びマルチプレクサＭｕｘ２の状態により、合成回路４２ｂから出力されたノイズデータは、記憶回路４１に記憶される。合成回路４２ｂは、１つの走査線当たりに所定の合成数分のノイズデータが取得されるまでこの処理を繰り返す。それにより、記憶回路４１は、合成数分のノイズデータの平均加算データ（平均加算ノイズデータと称する）を走査線ごとに記憶することができる。
【００５６】
〔ノイズ低減処理〕
次に、固定ノイズが低減される構成について説明する。受信回路３は、ラスターデータを走査線ごとに取得する。受信回路３は、取得したラスターデータを信号処理回路４へ逐次出力する。この処理は、１つの走査線当たりに所定の合成数分のラスターデータが取得されるまで繰り返される。
【００５７】
１つの走査線当たり１本目のラスターデータが信号処理回路４へ送られるとき、マルチプレクサＭｕｘ１は、システム制御回路８からの制御信号によって、後段の画像処理回路５へ信号を流さない状態となっている。また、マルチプレクサＭｕｘ２は、システム制御回路８からの制御信号によって、前段の合成回路４２ｂからの信号を後段の記憶回路４１へ流す状態となっている。また、マルチプレクサＭｕｘ３は、システム制御回路８からの制御信号によって、前段のランダムノイズ付加回路４２ａからの信号を後段の合成回路４２ｂへ流す状態となっている。
【００５８】
ランダムノイズ付加回路４２ａは、記憶回路４１に記憶された平均加算ノイズデータを読み出し、実施形態との処理を施す。それにより、合成回路４２ｂには、受信回路３からのラスターデータとランダムノイズデータが付加された平均加算ノイズデータが送られる。合成回路４２ｂは、このラスターデータから平均加算ノイズデータを減算する。合成回路４２ｂは、減算した後のラスターデータを出力する。上述したマルチプレクサの状態により、出力されたこのラスターデータは、記憶回路４１に記憶される。
【００５９】
１つの走査線当たり２本目〜（合成数−１）本目のラスターデータが信号処理回路４へ送られるとき、マルチプレクサＭｕｘ１は、システム制御回路８からの制御信号によって、後段の画像処理回路５へ信号を流さない状態となっている。また、マルチプレクサＭｕｘ２は、システム制御回路８からの制御信号によって、前段の合成回路４２ｂからの信号を後段の記憶回路４１へ流す状態となっている。また、マルチプレクサＭｕｘ３は、システム制御回路８からの制御信号によって、前段の記憶回路４１からの信号を後段の合成回路４２ｂへ流す状態となっている。それより、合成回路４２ｂには、記憶回路４１からのラスターデータと受信回路３からのラスターデータとが送られる。合成回路４２ｂは、これらラスターデータを加算する。合成回路４２ｂは、加算した後のラスターデータを出力する。上述したマルチプレクサの状態により、出力されたこのラスターデータは、記憶回路４１に記憶される。
【００６０】
１つの走査線当たりに所定の合成数本目のラスターデータが信号処理回路４へ送られるとき、マルチプレクサＭｕｘ１は、システム制御回路８からの制御信号によって、前段の合成回路４２ｂからの信号を後段の画像処理回路５へ流す状態となっている。また、マルチプレクサＭｕｘ２は、システム制御回路８からの制御信号によって、信号を流さない状態となっている。また、マルチプレクサＭｕｘ３は、システム制御回路８からの制御信号によって、前段の記憶回路４１からの信号を後段の合成回路４２ｂへ流す状態となっている。合成回路４２ｂには、記憶回路４１からのラスターデータと受信回路３からのラスターデータ（合成数本目）とが送られる。合成回路４２ｂは、これらラスターデータを加算する。この加算により、合成数分のラスターデータから、合成数分のノイズデータが最終的に低減（減算）されることとなる。合成回路４２ｂは、加算した後のラスターデータを出力する。上述したマルチプレクサの状態により、出力されたこのラスターデータは、画像処理回路５へ送られる。
【００６１】
変形例に係る超音波診断装置において、以上説明した以外の構成には、先に説明した実施形態の構成が適用される。変形例に係る超音波診断装置によれば、ビーム合成を行いながら超音波画像を生成する場合でも、ノイズを低減しつつフレームレートを向上させることができる。
【００６２】
以上述べた実施形態及び変形例における記憶回路４１は、特許請求の範囲における記憶部の一例である。また、以上述べた実施形態及び変形例における演算機能４２、ランダムノイズ付加回路４２ａ、及び合成回路４２ｂは、特許請求の範囲における演算部の一例である。
【００６３】
図８Ａは、以上述べた実施形態及び変形例におけるノイズ低減処理をオフにした場合の超音波画像の一例である。図８Ｂは、以上述べた実施形態及び変形例におけるノイズ低減処理をオンにした場合の超音波画像の一例である。図８Ａにおいて、扇形の超音波画像の放射方向Ｆに沿って筋のように描出されている縞模様が、固定ノイズが描出された様子の一例である。図８Ｂの超音波画像では、ノイズ低減処理によって、描出される固定ノイズが低減されている。図８Ｂのような例であれば、操作者は、固定ノイズが低減された超音波画像を見ながら診断を行うことができる。それにより例えば、固定ノイズが病変部として誤診されることを防ぐことができる。
【００６４】
以上述べた少なくともひとつの実施形態及び変形例の超音波診断装置及び医用画像処理方法によれば、ノイズデータ取得処理以降、取得したノイズデータを対応する走査線ごとに共通して使用することにより、ノイズを低減しつつフレームレートを向上させることができる。
【００６５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、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を意図していない。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】
【００６６】
１      超音波プローブ
２      送信回路
３      受信回路
４      信号処理回路
５      画像処理回路
６      ディスプレイ
７      入力回路
８      システム制御回路
３１    ＡＦＥ
３２    受信ビームフォーマ
４１    記憶回路
４２    演算機能
４２ａ  ランダムノイズ付加回路
４２ｂ  合成回路
３１１  プリアンプ
３１２  ＡＤＣ
３１３  デモジュレータ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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