(57)【要約】【目的】ハードウェアの増加やフレームレートの低下を回避しつつ、多方向から撮影した場合と同等の断層像を得ることが可能な超音波診断装置を提供する。【構成】パルサ１２は、制御部１１から送信されるトリガ信号を受信すると、このトリガ信号に基づいて超音波を発生させるための信号パルスを生成し、アンプ１３を介して振動子群１に出力する。振動子群１は、散乱体から反射されてきた超音波エコーを受信し、遅延部１４およびＡ／Ｄコンバータ１６を介して反射信号がバッファ１７に格納される。反射角検出部１８は、反射角および反射信号の反射強度パターンを特定し、重み付け加算部１５は、この反射強度パターンに基づいて重み付け処理を実行する。その後、検波部１９が検波を行ない、表示部２０が断層像および反射角の表示を行なう。【選択図】  図１
2004215987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内に超音波を送信し、前記被検体内で反射された超音波を受信して電気信号に変換するための複数の振動子が配列された超音波送受信手段と、
前記電気信号の強弱に基づいて、前記反射された超音波の反射特性を検出する特性検出手段と、
前記検出された反射特性に基づいて断層像を生成する画像生成手段と
を備えることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
被検体内に超音波を送信し、前記被検体内で反射された超音波を受信して電気信号に変換するための複数の振動子が配列された超音波送受信手段と、
前記電気信号の強弱に基づいて、前記反射された超音波の反射特性を検出する特性検出手段と、
前記検出された反射特性に基づいて、前記電気信号に重み付けを施す重み付け手段と、
前記重み付け後の電気信号に基づいて断層像を生成する画像生成手段と
を備えることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
前記特性検出手段は、
前記複数の振動子に係る前記電気信号の信号強度を比較し、最も強い電気信号を検出した振動子の位置と受信フォーカス点の位置とに基づいて、前記反射特性として反射角を算出する
ことを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記特性検出手段は、
前記複数の振動子に係る前記電気信号の信号強度を測定し、当該信号強度を前記反射特性とする
ことを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記超音波診断装置は、さらに、
重み付けパターンを記憶する記憶手段を備え、
前記重み付け手段は、
前記特性検出手段において検出された反射角に基づいて、前記記憶手段から重み付けパターンを選択し、当該選択された重み付けパターンに基づいて前記重み付けを施す
ことを特徴とする請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記重み付け手段は、
前記特性検出手段において検出された個々の信号強度に基づいて前記重み付けを算出する
ことを特徴とする請求項４記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記超音波診断装置は、さらに、
前記特性検出手段において検出された反射角を表示する表示手段を備える
ことを特徴とする請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項８】
被検体内に超音波を送信し、前記被検体内で反射された超音波を受信して電気信号に変換するための複数の振動子が配列された超音波送受信ステップと、
前記電気信号の強弱に基づいて、前記反射された超音波の反射特性を検出する特性検出ステップと、
前記検出された反射特性に基づいて、前記電気信号に重み付けを施す重み付けステップと、
前記重み付け後の電気信号に基づいて断層像を生成する画像生成ステップと
を含むことを特徴とする超音波診断方法。
【請求項９】
前記特性検出ステップは、
前記複数の振動子に係る前記電気信号の信号強度を比較し、最も強い電気信号を検出した振動子の位置と受信フォーカス点の位置とに基づいて、前記反射特性として反射角を算出する
ことを特徴とする請求項８記載の超音波診断方法。
【請求項１０】
前記特性検出ステップは、
前記複数の振動子に係る前記電気信号の信号強度を測定し、当該信号強度を前記反射特性とする
ことを特徴とする請求項８記載の超音波診断方法。
【請求項１１】
前記重み付けステップは、
前記特性検出ステップにおいて検出された反射角に基づいて、記憶手段から重み付けパターンを選択し、当該選択された重み付けパターンに基づいて前記重み付けを施す
ことを特徴とする請求項９記載の超音波診断方法。
【請求項１２】
前記重み付けステップは、
前記特性検出ステップにおいて検出された個々の信号強度に基づいて前記重み付けを算出する
ことを特徴とする請求項１０記載の超音波診断方法。
【請求項１３】
超音波診断装置のためのプログラムであって、
被検体内に超音波を送信し、前記被検体内で反射された超音波を受信して電気信号に変換するための複数の振動子が配列された超音波送受信ステップと、
前記電気信号の強弱に基づいて、前記反射された超音波の反射特性を検出する特性検出ステップと、
前記検出された反射特性に基づいて、前記電気信号に重み付けを施す重み付けステップと、
前記重み付け後の電気信号に基づいて断層像を生成する画像生成ステップと
を含むことを特徴とするプログラム。
【請求項１４】
前記特性検出ステップは、
前記複数の振動子に係る前記電気信号の信号強度を比較し、最も強い電気信号を検出した振動子の位置と受信フォーカス点の位置とに基づいて、前記反射特性として反射角を算出する
ことを特徴とする請求項１３記載のプログラム。
【請求項１５】
前記特性検出ステップは、
前記複数の振動子に係る前記電気信号の信号強度を測定し、当該信号強度を前記反射特性とする
ことを特徴とする請求項１３記載のプログラム。
【請求項１６】
前記重み付けステップは、
前記特性検出ステップにおいて検出された反射角に基づいて、記憶手段から重み付けパターンを選択し、当該選択された重み付けパターンに基づいて前記重み付けを施す
ことを特徴とする請求項１４記載のプログラム。
【請求項１７】
前記重み付けステップは、
前記特性検出ステップにおいて検出された個々の信号強度に基づいて前記重み付けを算出する
ことを特徴とする請求項１５記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を送受波することによって得られたエコー信号に基づいて、超音波断層像の表示を行なう超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置は、非侵襲で生体軟部組織の２次元断層像を得ることができ、生体に対しても安全性が高いことから医療分野においても必須の装置となっており、広く普及している。
【０００３】
近年、これらの超音波診断装置において、病変部等の大きさやその断面積などを定量的に算出することは、その変化から病変の進行度や治療経過を推定する上で不可欠な機能となっている。従って、上記の病変部等の部位の大きさや断面積などを算出するための輪郭や境界を抽出することも、非常に重要な機能となっている。
【０００４】
輪郭や境界の抽出には、画像が鮮明であるほど抽出しやすく、精度も向上する。
超音波診断装置は、境界面から反射される超音波エコーを捕えて断層像を生成する。そのため、散乱体の境界面が傾いている場合、超音波を送信した場所で受信される超音波エコーの強度は減少し、本来の信号強度の分布が再現できず、好適な断層像を生成することができない。このため、従来は、多数の方向から撮影した超音波断層像を合成することで、この問題を克服している。
【０００５】
図９は、従来の多方向から撮影した断層像を合成する超音波診断装置５００の機能構成を示すブロック図である（例えば、特許文献１参照）。
この超音波診断装置５００は、複数の振動子が配列された振動子群１で超音波エコーを受信し、これを電気信号に変換して遅延部３で遅延させた後、複数の系統毎に（図９では３系統の例が示されている。）、それぞれの重み付け部２ａ、２ｂ、２ｃで重み付けを行なう。さらに、重み付けが施された電気信号をそれぞれの加算部４ａ、４ｂ、４ｃで加算することによって、外見上は、３つの受信ビーム５ａ、５ｂ、５ｃに基づいて断層像を生成するような処理を行なっている。この後、各々加算された電気信号は、それぞれの検波部１９ａ、１９ｂ、１９ｃで検波されて、検波後の電気信号が２次加算部２３で合成される。表示部２０は、合成された電気信号に基づいて断層像を生成して表示を行なう。
【０００６】
図１０は、従来の超音波診断装置５００の処理の概要を示すブロック図である。まず、反射信号が振動子群１で受信されると、遅延部３は、受信された反射信号に対して遅延処理を行なう。遅延処理後の反射信号５０１は、右に強い強度を持っている。重み付け部２ａ、２ｂ、２ｃは、予め登録されている重み付けパターン５０２（左方向重み付けパターン５０２１、中央方向重み付けパターン５０２２、右方向重み付けパターン５０２３）に基づいて重み付けを行なう。これらの重み付けは、上記図９における受信ビーム５ｃ、５ａ、５ｂの受信に相当する。反射信号をそれぞれの重み付けパターンで重み付けすると、重み付け後の電気信号５０３得ることができる。
【０００７】
図１０に示されるように、左方向重み付けパターン５０２１による重み付けを行なった後の信号は、信号５０３１のように信号成分がなくなり、中央方向重み付けパターン５０２２による重み付けを行なった後の信号は、信号５０３２のように信号が弱くなり、右方向重み付けパターン５０２３による重み付けを行なった後の信号は、信号５０３３のように信号が強調される。これを加算部４ａ、４ｂ、４ｃで加算すると、加算結果５０４の様に、右方向の信号成分が強くなる。さらに、加算された信号を検波５０５で検波すると、右方向の信号成分が強い信号が得られる。検波結果５０６を２次加算部２３で加算し、２次加算結果５０７のように、右方向がより強い信号が得られる。
【０００８】
以上のように、超音波エコーの大部分が右方向に傾いて強く反射された場合であっても、その反射された超音波を確実に捕え、断層像を生成することを可能としている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平５−１１５４７９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多方向の超音波エコーに基づいて断層像を生成するためには、受信方向を変化させながら撮影した複数枚の画像を合成するか、同時に多数の方向から撮影を行ない複数枚の画像を合成するかのどちらかになる。前者は撮影回数が増えるためフレームレートの低下が発生し、後者は同時に多方向からの受信を可能とするためのハードウェアが増加するという問題が発生する。
【００１１】
上記従来の超音波診断装置５００においては、フレームレートの低下は回避できるという効果があるが、ハードウェア増加の問題が残っている。
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ハードウェアの増加やフレームレートの低下を回避しつつ、多方向から撮影した場合と同等の断層像を得ることが可能な超音波診断装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る超音波診断装置は、被検体内に超音波を送信し、前記被検体内で反射された超音波を受信して電気信号に変換するための複数の振動子が配列された超音波送受信手段と、前記電気信号の強弱に基づいて、前記反射された超音波の反射特性を検出する特性検出手段と、前記検出された反射特性に基づいて、前記電気信号に重み付けを施す重み付け手段と、前記重み付け後の電気信号に基づいて断層像を生成する画像生成手段とを備える。
【００１３】
これにより、超音波エコーの反射特定に基づいて１系統のハードウェアによって反射信号の重み付けを可能としたので、従来の超音波診断装置に比較すると、重み付けを行なうためのハードウェア構成がシンプルになると共に、フレームレートの低下を回避することができる。
【００１４】
なお、上記目的を達成するために、本発明は、上記超音波診断装置の特徴的な構成手段をステップとする方法として実現したり、それらのステップの全てを含むプログラムとして実現することもできる。そして、そのプログラムは、超音波診断装置が備えるＲＯＭ等に格納しておくだけでなく、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体や通信ネットワーク等の伝送媒体を介して流通させることも可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施の形態における超音波診断装置１００の機能構成を示すブロック図である。図１に示されるように、超音波診断装置１００は、被検体内の組織（以下、「散乱体」ともいう。）等で反射された超音波エコーの角度（以下、「反射角」という。）を考慮して断層像を生成する装置であり、制御部１１、パルサ１２、アンプ１３、振動子群１、遅延部１４、Ａ／Ｄコンバータ１６、バッファ１７、重み付け加算部１５、反射角検出部１８、検波部１９および表示部２０を備えている。
【００１６】
制御部１１は、超音波診断装置１００全体の制御、特に各部における処理のタイミング（例えば、同期）を制御する部分であり、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を備える。さらに、制御部１１は、パルサ１２において生成されるパルス信号の出力タイミングを制御するためのトリガ信号を出力する。また、制御部１１は、反射角検出部１８で検出された反射角を受信して、表示部２０に通知する。さらにまた、制御部１１は、フォーカス処理を行なうための遅延制御信号を遅延部１４に出力する。
【００１７】
パルサ１２は、制御部１１から出力されたトリガ信号に従ってパルス信号を生成してアンプ１３に出力する。この場合、制御部１１は、振動子がＴ個（Ｔは任意の自然数であり、Ｔ＝３２、６４、１２８などが一般的である。）あることを考慮し、被検体内の所定の深さの送信フォーカス点に超音波の焦点が合うように、遅延制御信号を遅延部１４に出力し、トリガ信号の出力タイミングを決定してパルサ１２に出力する。
【００１８】
アンプ１３は、パルサ１２で生成されたパルス信号を増幅して振動子群１に印加する。振動子群１における振動子１〜Ｔは、所定の送信フォーカス点に焦点が合うように超音波を発信する（例えば、ｐ１〜ｐ４の位置）。ここでは、振動子群１の配列方向に対して垂直に延びる走査線２１と水平な方向に送信ビームが形成されるものとする。
【００１９】
なお、被検体内に送信された超音波は、被検体内の深さｍ（ｍ＝１、２、…）の位置Ｐｍで順次反射される。振動子群１は、この反射された超音波エコーを受信し、電気信号に変換する。変換された電気信号（以下、「反射信号」という。）は、振動子群１の各振動子に対応して設けられている遅延部１４に入力される。
【００２０】
遅延部１４は、制御部１１の指示に基づいて、時間の経過と共に受信フォーカス点を順次位置Ｐ１→Ｐ２→…→Ｐ４と変化するように反射信号の遅延（所謂、ダイナミックフォーカス）を行なってＡ／Ｄコンバータに送信する。
【００２１】
Ａ／Ｄコンバータ１６は、遅延部１４から受信した反射信号に対してＡ／Ｄ変換を行ない、バッファ１７と反射角検出部１８に遂次出力する。ここで、バッファ１７は、例えば、表示部２０における全画素に対応する反射信号を表わすデータを記憶するための記憶装置であり、ＲＡＭ等で構成される。
【００２２】
重み付け加算部１５は、反射角検出部１８の指示により、バッファ１７に格納されている反射信号に重み付けを行なって加算を行なう部分であり、重み付け部１５１と加算部１５２から構成されている。
【００２３】
ここで、上記の重み付け加算部１５における重み付けの概念について、図２を参照しながら説明する。
図２は、散乱体に反射した超音波の強度（以下、「反射強度」という。）の分布の一例を示す図である。一般に、超音波は、散乱体（即ち、被検体内の組織）の境界面２０４で反射されるが、この境界面２０４で傾きθがあり送信された超音波の方向と垂直でない場合は、送信された方向と異なる方向（図２の例であれば、反時計回りに−２θ傾いた方向）に強く反射される。そこで、超音波が送信された方向とは異なる方向に強く反射された場合は、その反射された超音波の強度に応じて所定の重み付けを行なうこととする。この重み付けを行なうことによって、より鮮明な断層像を生成することが可能となる。
【００２４】
重み付け部１５１は、バッファ１７から反射信号を表わすデータを読み出し、反射角検出部１８の指示に基づいて、読み出したデータに対する重み付けを行なう機能を有している。例えば、後述する反射角検出部１８において特定された反射信号の信号強度パターンに基づいて、予め登録しておいた重み付けパターンの中から１つの重み付けパターンを選択し、選択された重み付けパターンに従って重み付けを行なう。この重み付け部１５１は、複数のアンプ（図示せず）から構成されている。この複数のアンプは、反射角検出部１８と制御部１１からの指令により、各々のゲインの調整を行なう。
【００２５】
なお、上記の反射信号に対する重み付けの方法は、上記の方法に限るものではなく、数式に従った重み付けを行なってもよい。
数式を用いて重み付けを行なう方法の一例としては、反射角検出部１８に入力される振動子ｔ（ｔ：１≦ｔ≦Ｔ、Ｔ：全振動子数）からの信号強度をｈ（ｔ）とし、重み付け部１５１の振動子ｔに対する重みをｗ（ｔ）は、下記の（１）式で表わすことができる。
【００２６】
【数１】
2004215987.tif 000003
上記（１）式では、各振動子における重み係数ｗ（ｔ）は、反射強度のばらつき（即ち、反射強度の最大値と最小値との差）に対する振動子ｔにおける反射強度と反射強度の最小値との差の割合（ｓ（ｔ））を求め、さらに、各ｓ（ｔ）を正規化した値として表わされている。ここで、上記（１）式において、”ｍａｘ”、”ｍｉｎ”は、ｉ，ｊ又はｋがそれぞれ（１≦ｉ，ｊ又はｋ≦Ｔ）で変化する場合における反射強度の最大値、最小値を表わす関数である。
【００２７】
この重み付け部１５１は、重み付けをダイナミックに変化させることが可能であるが、これにより、走査線上の各位置における超音波エコーが様々な方向から反射されてきた場合であっても、その方向に応じた重み付けを可能とする。加算部１５２は、重み付け部１５１から出力された、重み付けがなされた各反射信号に対して、表示部２０における各画素の単位で加算を行なう。
【００２８】
図３は、重み付け部１５１において特定された重み付けパターンの一例を示す図である。図３（ａ）は、振動子群１の左側の位置に信号強度の強いグループが現われた場合の重み付けパターン３１である。図３（ｂ）は、振動子群１の中央の位置に信号強度の強いグループが現われた場合の重み付けパターン３２である。図３（ｃ）は、振動子群１の右側の位置に信号強度の強いグループが現われた場合の重み付けパターン３３である。
【００２９】
なお、図３（ａ）〜（ｃ）において破線で示したように、それぞれの場合において、より単純化した重み付けパターン４１〜４３を用いることとしてもよい。
反射角検出部１８は、Ａ／Ｄコンバータ１６から出力された、各振動子１〜Ｔから得られた反射信号の値に基づいて、超音波エコーの反射角を算出すると共に、反射信号の信号強度パターンを特定し、重み付け部１５１に送信する。例えば、振動子群１を介して得られた各反射信号の中から信号強度が強い振動子のグループを見つけ、それらの信号強度パターンを特定する。また、その反射信号の中から最も強い信号強度を有する反射信号に対応する振動子の位置に基づいて反射角を決定する（この「反射角」の検出方法の詳細については後述する）。
【００３０】
なお、重み付けパターンを特定する方法については、上記の他に、ニューラルネットワークを用いたパターンマッチング、単に重み付ける区間を限定させる方法などが考えられ、限定されない。
【００３１】
検波部１９は、重み付け加算部１５で得られた反射信号に対して検波を行ない、表示部２０に出力する。表示部２０は、検波部から出力された反射信号に基づいて、断層像を生成し、ＣＲＴ等に表示する。さらに、表示部２０は、制御部１１から受信した反射角の値そのもの、又は反射角を境界面の傾きとして表示する。これにより、ユーザは、対象物の傾きを知ることができる。なお、表示方法や提示方法についても、色情報に変換して表示する手法や、数値に変換して提示する手法など考えられるが、その方法は限定しない。
【００３２】
なお、実際の超音波診断装置においては、ノイズ対策や伝搬距離による信号の減衰などについても考慮する必要があるが、これらの内容は本発明の特徴とは直接関係がないため、その説明は省略することとする。
【００３３】
図４は、上記の反射角検出部１８における反射角の検出方法の一例を示す図である。図４に示されるように、受信フォーカス点が順次、位置ｐ１→ｐ２→…→ｐ４と移動するに従って、走査線上の受信強度が最大の超音波エコーの方向が、方向２２１→方向２２２→方向２２３→方向２２４と変化する。
【００３４】
ここで、受信フォーカス点ｐ１に着目し、位置ｐ１から反射してきた超音波エコーに基づいて反射角を検出する方法について説明する。一般に、超音波が送出されるタイミング、超音波エコーが受信されるタイミングおよび被検体内における超音波の伝播速度は予め分っている（即ち、制御部１１において制御を行なっている）ため、これらの値に基づいて、振動子群１の端から位置ｐ１までの垂直距離ｌ１と、振動子群１の中心から最大の反射強度の超音波エコーを受信した振動子までの距離Ｌ１を算出し、このｌ１およびＬ１からθ１を算出することができる。なお、その他のｐ２〜ｐ４におけるθ２〜θ４についても同様に算出することができる。
【００３５】
次に、以上のように構成される超音波診断装置１００の動作について、図５〜図８を参照しながら説明する。
図５は、超音波診断装置１００における処理の概要を示すブロック図である。
【００３６】
まず、Ａ／Ｄ変換された反射信号がバッファ１７に格納されると（５０１）、反射角検出部１８は、この反射信号に基づいて振動子群１の右側部分の反射強度が大きいこと、さらに反射角を検出して重み付け加算部１５に通知する。この場合、反射強度が強い範囲を着目範囲５０１２とする。すると、重み付け加算部１５は、着目範囲５０１２について、特定の重み付けがされるような重み付けパターン６０２１を選択し、この重み付けパターン６０２１に従って重み付けを行ない（６０３）、反射信号の加算を行なう（６０４）。その結果、着目範囲５０１２における反射信号の信号加算結果および検波部１９における検波結果がより強調される（図５においては「極強」として表わされている）。
【００３７】
図６は、超音波診断装置１００の全体の処理の流れを示すフローチャートである。
まず、パルサ１２は、制御部１１から送信されるトリガ信号を受信すると、このトリガ信号に基づいて超音波を発生させるための信号パルスを生成し、アンプ１３を介して振動子群１に出力する（Ｓ５０１）。この場合、遅延部１４は、制御部１１から受信した遅延制御信号に従って、超音波パルスが被検体内の所定の深さの送信フォーカス点に焦点が合うようにパルス信号を生成する。
【００３８】
次に、振動子群１が散乱体から反射されてきた超音波エコーを受信すると（Ｓ５０２：Ｙｅｓ）、遅延部１４およびＡ／Ｄコンバータ１６を介して反射信号がバッファ１７に格納される（Ｓ５０３）。
【００３９】
すると、反射角検出部１８は、反射角および反射信号の信号強度パターンを特定し（Ｓ５０４）、重み付け加算部１５が重み付け処理を実行する（Ｓ５０５）。
【００４０】
この後、検波部１９が検波を行ない（Ｓ５０６）、表示部２０が断層像および反射角の表示を行なう（Ｓ５０７）。以上の処理が、診断が終わるまで繰り返される（Ｓ５０１〜Ｓ５０８）。
【００４１】
図７は、上記図６における反射角検出処理（Ｓ５０３）の詳細な処理内容の一例を示すフローチャートである。
最初に、反射角検出部１８は、制御部１１の指示により、受信フォーカス点ｐｍにおける反射信号を特定し（Ｓ６０１）、バッファ１７から必要なデータを読み出す（Ｓ６０２）。
【００４２】
次に、反射角検出部１８は、振動子毎の反射信号の大小を比較し（Ｓ６０３）、反射信号の信号強度のパターンに基づいて重み付けパターンを特定する（Ｓ６０４）。さらに、反射角検出部１８は、最大の反射信号を受信した振動子Ｔｘを特定する（Ｓ６０５）。
【００４３】
この後、反射角検出部１８は、受信フォーカス点ｐｍおよび振動子Ｔｘの位置から反射角を算出する（Ｓ６０６）。そして、反射角検出部１８は、算出した反射角を制御部１１および重み付け加算部１５に送信する（Ｓ６０７）。
【００４４】
図８は、上記図６における重み付け加算処理（Ｓ５０４）の詳細な処理内容の一例を示すフローチャートである。
最初に、重み付け部１５１は、反射角検出部１８から反射強度パターンおよび反射角を受信すると（Ｓ７０１）、反射角の値に基づいて（Ｓ７０２）、重み付けパターン（例えば、重み付けパターン３１〜３３の何れか）を選択する（Ｓ７０３〜Ｓ７０５）。
【００４５】
次に、加算部１５２は、選択された重み付けパターンに従って、反射信号の重み付けを行ない（Ｓ７０６）、それらを加算する（Ｓ７０７）。
この後、加算部１５２は、加算された反射信号を検波部１９に出力する（Ｓ７０８）。
【００４６】
以上のように、本実施の形態における超音波診断装置は、超音波エコーの強度に基づいて反射角を特定し、この反射角に基づいて反射信号の重み付けを行なうので、よりシンプルなハードウェア構成で従来と同等の断層像を生成することが可能となる。
【００４７】
なお、上記の実施の形態では、重み付け部１５１において重み付けパターンを特定するように構成した例を示したが、反射角検出部１８において重み付けパターンを特定するように構成してもよい。
【００４８】
また、上記実施の形態においては、重み付けを決定する方法として、反射角に基づいて重み付けパターンを選択する方法や式（１）を用いる方法について示したが、これらの方法に限定するものでなく、ニューラルネットにおいて学習アルゴリズムを利用したもの、パターンマッチングによる重み付けパターンの選択等によって重み付けを決定してもよい。
【００４９】
さらに、上記の実施の形態では、振動子は、一次元的に配列されている振動子群を採り上げて説明したが、本発明は一次元的な配列に限らず、二次元や三次元で配列されている振動子群に適用することも可能である。
【００５０】
さらにまた、上記超音波診断装置をアナログ回路、デジタル回路、ソフトウェアの何れによっても実現が可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る超音波診断装置は、超音波エコーの反射角に基づいて反射信号に適切な重み付けを施すことにより、斜め方向に強く反射された場合であっても、画像合成を不要とし、従来の複数の重み付けや２次加算を行なうためのハードウェア構成を簡略化することが可能となる。特に、三次元に配置された振動子に対しては、本発明によるハードウェアの削減効果は大きい。また、被検体組織の境界面の方向に関する情報として、反射角の視覚化が可能となる。
【００５２】
また、従来例のように、同一点を通る複数の受信ビームから断層像を合成しなくとも、単一の受信ビームにから反射強度に応じた強度の画像を得ることが可能となるので、複数回の受信によるフレームレートの低下や、多方向受信によるハードウェアの増加を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における超音波診断装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】散乱体に反射した超音波の反射強度の分布の一例を示す図である。
【図３】重み付け部において特定された重み付けパターンの一例を示す図である。
【図４】反射角検出部における反射角の検出方法の一例を示す図である。
【図５】超音波診断装置における処理の概要を示すブロック図である。
【図６】超音波診断装置の全体の処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】上記図６における反射角検出処理の詳細な処理内容の一例を示すフローチャートである。
【図８】上記図６における重み付け加算処理の詳細な処理内容の一例を示すフローチャートである。
【図９】従来の多方向から撮影した断層像を合成する超音波診断装置の機能構成を示すブロック図である。
【図１０】従来の超音波診断装置の処理の概要を示すブロック図である。
【符号の説明】
１                      振動子群
２                      加算部
３                      遅延部
４ａ、４ｂ、４ｃ        加算部
１１                      制御部
１２                      パルサ
１３                      アンプ
１４                      遅延部
１５                      重み付け加算部
１６                      Ａ／Ｄコンバータ
１７                      バッファ
１８                      反射角検出部
１９                      検波部
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ    検波部
２０                      表示部
２３                      ２次加算部
１００、５００              超音波診断装置
１５１                      重み付け部
１５２                      加算部
【図１】
2004215987.tif 000004
【図２】
2004215987.tif 000005
【図３】
2004215987.tif 000006
【図４】
2004215987.tif 000007
【図５】
2004215987.tif 000008
【図６】
2004215987.tif 000009
【図７】
2004215987.tif 000010
【図８】
2004215987.tif 000011
【図９】
2004215987.tif 000012
【図１０】
2004215987.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成16年4月16日(2004.4.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内に超音波を送信し、前記被検体内で反射された超音波を受信して電気信号に変換するための複数の振動子が配列された超音波送受信手段と、
前記変換された電気信号に基づいて、前記反射された超音波の特徴を検出する特徴検出手段と、
検出された前記特徴に基づいて、前記電気信号に特定の重み付けを施す重み付け手段と、
前記重み付け後の電気信号に基づいて断層像を生成する画像生成手段と
を備えることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記重み付け手段は、さらに、
検出された前記特徴に基づいて、前記重み付けを変更し、
前記画像生成手段は、
前記変更された重み付けが施された電気信号に基づいて断層像を生成する
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】
前記特徴検出手段は、
前記複数の振動子に係る前記電気信号の信号強度を比較し、当該比較によって特定された振動子の位置と所定の受信フォーカス点の位置とに基づいて、前記超音波の特徴としての反射角を算出する
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４】
前記超音波診断装置は、さらに、
複数の重み付けパターンを記憶する記憶手段を備え、
前記重み付け手段は、
前記特徴検出手段において検出された反射角に基づいて、前記記憶手段から重み付けパターンを選択し、当該選択された重み付けパターンに基づいて前記重み付けを施す
ことを特徴とする請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記超音波診断装置は、さらに、
前記特徴検出手段において検出された反射角を表示する表示手段を備える
ことを特徴とする請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記特徴検出手段は、
前記複数の振動子に係る前記電気信号の信号強度を測定し、当該信号強度を前記超音波の特徴とする
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７】
前記重み付け手段は、
任意のｔ番目の振動子における前記測定された信号強度をｈ(ｔ)とした場合に、
2004215987.tif 000014
によって、前記ｔ番目の振動子における重み付けｗ(ｔ)を算出する
ことを特徴とする請求項６記載の超音波診断装置。
【請求項８】
配列された複数の振動子によって、被検体内に超音波を送信し、前記被検体内で反射された超音波を受信して電気信号に変換する超音波送受信ステップと、
前記変換された電気信号に基づいて、前記反射された超音波の特徴を検出する特徴検出ステップと、
検出された前記特徴に基づいて、前記電気信号に特定の重み付けを施す重み付けステップと、
前記重み付け後の電気信号に基づいて断層像を生成する画像生成ステップと
を含むことを特徴とする超音波診断方法。
【請求項９】
前記重み付けステップは、さらに、
検出された前記特徴に基づいて、前記重み付けを変更する
ことを特徴とする請求項８記載の超音波診断方法。
【請求項１０】
前記特徴検出ステップは、
前記複数の振動子に係る前記電気信号の信号強度を比較し、当該比較によって特定された振動子の位置と所定の受信フォーカス点の位置とに基づいて、前記超音波の特徴としての反射角を算出する
ことを特徴とする請求項８記載の超音波診断方法。
【請求項１１】
超音波診断装置のためのプログラムであって、
配列された複数の振動子によって、被検体内に超音波を送信し、前記被検体内で反射された超音波を受信して電気信号に変換する超音波送受信ステップと、
前記変換された電気信号に基づいて、前記反射された超音波の特徴を検出する特徴検出ステップと、
検出された前記特徴に基づいて、前記電気信号に特定の重み付けを施す重み付けステップと、
前記重み付け後の電気信号に基づいて断層像を生成する画像生成ステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１２】
前記重み付けステップは、さらに、
検出された前記特徴に基づいて、前記重み付けを変更する
ことを特徴とする請求項１１記載のプログラム。
【請求項１３】
前記特徴検出ステップは、
前記複数の振動子に係る前記電気信号の信号強度を比較し、当該比較によって特定された振動子の位置と所定の受信フォーカス点の位置とに基づいて、前記超音波の特徴としての反射角を算出する
ことを特徴とする請求項１１記載のプログラム。