(57)【要約】【課題】外来ノイズの影響を減少させた超音波画像を生成することができる超音波画像診断装置を提供する。【解決手段】超音波プローブ１は、被診断部位の超音波エコー信号を検出する第１のトランスデューサ２１ａ、・・と、被診断部位の超音波エコー信号が入力されない位置に配置される第２のトランスデューサ２１ｘを備える。第１のトランスデューサ２１ａ、・・及び第２のトランスデューサ２１ｘの検出信号は、信号配線２２ａ、・・を介して受信回路２３ａ、・・に送られ、更にＡ／Ｄ変換回路２４ａ、・・でデジタルデータに変換される。減算回路部２５は、Ａ／Ｄ変換回路２４ａ、２４ｂ、２４ｃから得られるデジタルデータとＡ／Ｄ変換回路２４ｘから得られるデジタルデータとの差分を求める。【選択図】図２
2007159781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブからの信号に基づいて超音波画像を得る超音波画像診断装置であって、
前記超音波プローブ内に配置され、被診断部位の超音波エコー信号を検出する第１のトランスデューサと、
前記超音波プローブ内の、前記被診断部位の超音波エコー信号が入力されない位置に配置された第２のトランスデューサと、
前記第１のトランスデューサからの検出信号と前記第２のトランスデューサからの検出信号に基づいて、前記被診断部位のエコー情報を求める受信信号処理部と、を備える超音波画像診断装置。
【請求項２】
請求項１記載の超音波画像診断装置であって、
前記超音波プローブは、前記被診断部位の超音波エコー信号を収束させる音響レンズを備え、
前記第２のトランスデューサは、前記音響レンズの収束範囲外に配置される超音波画像診断装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の超音波画像診断装置であって、
前記受信信号処理部は、前記第１のトランスデューサ及び前記第２のトランスデューサからの検出信号それぞれを受信する受信回路と、前記受信回路の出力をそれぞれＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記第１のトランスデューサに対応する前記Ａ／Ｄ変換回路の出力と、前記第２のトランスデューサに対応する前記Ａ／Ｄ変換回路の出力との差分を求める減算処理部を備え、減算処理部の出力を前記被診断部位のエコー情報をする超音波画像診断装置。
【請求項４】
超音波プローブからの信号に基づいて超音波画像を得る超音波画像診断装置におけるノイズ除去方法であって、
前記超音波プローブ内に配置された第１のトランスデューサによって、被診断部位の超音波エコー信号を検出し、
前記超音波プローブ内の、前記被診断部位の超音波エコー信号が入力されない位置に配置された第２のトランスデューサによって、外来ノイズのみを検出し、
前記第１のトランスデューサからの検出信号と前記第２のトランスデューサからの検出信号の差分演算を行うことにより、ノイズ除去を行うノイズ除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波プローブからの信号に基づいて超音波画像を得る超音波画像診断装置、及び超音波画像診断装置におけるノイズ除去方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波画像診断装置においては、診断対象の内部に超音波を送信してそのエコー（ｅｃｈｏ）を受信し、受信した超音波エコー信号を利用して、診断対象の断層像等の超音波画像をはじめとする各種の診断情報を生成する。超音波の送信及び受信は、超音波振動子を含む超音波トランスデューサを利用して行われるが、超音波トランスデューサは、通常、超音波プローブ内に複数個所定の位置関係（例えば、１次元アレイ状又は２次元アレイ状）をもって配置される。また、超音波プローブのトランスデューサ アレイの超音波放射面側には、一般に、超音波ビームを収束させる音響レンズが設けられる。音響レンズは、超音波放射方向に凸に湾曲した面を有する概ねシリンドリカルな形状を有するものである。
【０００３】
超音波プローブからの信号は、所定のケーブルを介して超音波画像診断装置本体に送られ、増幅、Ａ／Ｄ変換等処理を経て得られたデジタル信号を利用して超音波画像が生成される。超音波プローブの超音波トランスデューサで検出される信号は、微小信号であり、デジタル信号を得るまでの各段階で各種ノイズが重畳されるため、デジタル信号に基づく超音波画像もノイズが重畳されたものとなる。
【０００４】
超音波画像診断装置における超音波画像のノイズを除去する方法として、特許文献１に記載されたものが提案されている。特許文献１の方法は、複数のトランスデューサからの信号を複数段の増幅器により増幅し加算する際、各段の途中の増幅器の入出力の位相を複数の信号のそれぞれで反転させて加算し、外来ノイズを打ち消すものである。
【０００５】
しかし、このノイズ除去方法は、各入力信号を処理する回路パターンに外来ノイズが同様に重畳した場合を対象としており、トランスデューサそのもの及び各入力信号を処理する回路の電源及びグランドに混入したノイズを打ち消すことができない。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１３６１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、外来ノイズの影響を減少させた超音波画像を生成することができる超音波画像診断装置及びノイズ除去処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の超音波画像診断装置は、超音波プローブからの信号に基づいて超音波画像を得る超音波画像診断装置であって、前記超音波プローブ内に配置され、被診断部位の超音波エコー信号を検出する第１のトランスデューサと、前記超音波プローブ内の、前記被診断部位の超音波エコー信号が入力されない位置に配置された第２のトランスデューサと、前記第１のトランスデューサからの検出信号と前記第２のトランスデューサからの検出信号に基づいて、前記被診断部位のエコー情報を求める受信信号処理部と、を備えるものである。
【０００９】
本発明によれば、第２のトランスデューサにより外来ノイズのみを検出することができ、外来ノイズの影響を減少させた超音波診断画像を得ることができる。
【００１０】
本発明の超音波画像診断装置は、前記超音波プローブが、前記被診断部位の超音波エコー信号を収束させる音響レンズを備え、前記第２のトランスデューサが、前記音響レンズの収束範囲外に配置されるものを含む。本発明によれば、外来ノイズのみを検出する第２のトランスデューサを超音波プローブ内に簡単に配置することができる。
【００１１】
本発明の超音波画像診断装置は、前記受信信号処理部が、前記第１のトランスデューサ及び前記第２のトランスデューサからの検出信号それぞれを受信する受信回路と、前記受信回路の出力をそれぞれＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記第１のトランスデューサに対応する前記Ａ／Ｄ変換回路の出力と、前記第２のトランスデューサに対応する前記Ａ／Ｄ変換回路の出力との差分を求める減算処理部を備え、減算処理部の出力を前記被診断部位のエコー情報をするものを含む。本発明によれば、超音波プローブに接続されたケーブルやＡ／Ｄ変換回路が拾う外来ノイズを減少させ、さらにノイズの影響を減少させた超音波診断画像を得ることができる。
【００１２】
本発明の超音波画像診断方法は、超音波プローブからの信号に基づいて超音波画像を得る超音波画像診断装置におけるノイズ除去方法であって、前記超音波プローブ内に配置された第１のトランスデューサによって、被診断部位の超音波エコー信号を検出し、前記超音波プローブ内の、前記被診断部位の超音波エコー信号が入力されない位置に配置された第２のトランスデューサによって、外来ノイズのみを検出し、前記第１のトランスデューサからの検出信号と前記第２のトランスデューサからの検出信号の差分演算を行うことにより、ノイズ除去を行うものである。
【発明の効果】
【００１３】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、外来ノイズの影響を減少させた超音波画像を生成することができる超音波画像診断装置及びノイズ除去処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態の超音波画像診断装置の機能ブロック図である。図１の超音波画像診断装置は、超音波プローブ１、受信信号処理部２、デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）３、ディスプレイモニタ４、シネメモリ５、シネメモリ読出し制御部６、三次元画像処理部７、シネメモリ書込み制御部８、システム制御部９、入力装置１０、シネメモリ読出しアドレスカウンタ１１、シネメモリ書込みアドレスカウンタ１２を含んで構成される。
【００１６】
超音波プローブ１は、電気信号を超音波に変換して送信するとともに、超音波を受信して電気信号に変換するもので、複数の超音波トランスデューサを含む。受信信号処理部２は、超音波プローブ１で受信した超音波信号を物理的に連続した複数のエコー情報に変換処理するものである。超音波プローブ１及び受信信号処理部２の更に詳細な構成については後述する。
【００１７】
デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）３は、受信信号を二次元画像情報として表示するためのフォーマットに変換するものである。具体的には、受信信号を被診断部位の任意の断面のＢモード超音波断層画像フレームデータとしてディスプレイモニタ４に表示させるためのフォーマットに変換する。ディスプレイモニタ４は、ＣＲＴなどの表示装置である。
【００１８】
シネメモリ５は、物理的に連続した複数のエコー情報を記録するメモリである。シネメモリ読出し制御部６は、シネメモリに記録されたエコー情報の読出しを制御するものである。画像処理部７は、シネメモリ５から読み出したエコー情報を利用して、三次元画像等の画像情報を作成するものである。シネメモリ書込み制御部８は、画像処理部７で作成した画像情報をシネメモリ５に書き込むものである。シネメモリ読出しアドレスカウン１１とシネメモリ書込みアドレスカウンタ１２は、シネメモリ５のアドレスを発生する回路である。
【００１９】
システム制御部９は、超音波画像診断装置全体の制御を行うものである。入力装置１０は、三次元画像等の画像情報を作成するための各種条件を指定するためのものである。
【００２０】
次に、図１の超音波画像診断装置の概略動作を説明する。被診断部位の超音波エコー情報を得る場合、超音波断面（超音波プローブ１から送出される超音波の扇形の面）に垂直な方向（走査方向）に超音波プローブ１を移動させて、超音波エコー信号を検出する。なお、超音波プローブ１の超音波トランスデューサが２次元アレイ状に配置されている場合は、超音波プローブ１の物理的な移動走査は不要であり、超音波トランスデューサのスキャン動作させる。
【００２１】
超音波プローブ１は、超音波を送信し（なお、図１では送信制御に関するブロックの記載を省略している。）、被診断部位で反射された超音波信号を受信する。そして、受信信号処理部２で増幅、検波等の信号処理を行い、シネメモリ５に連続したエコー情報として記録する。シネメモリ５に記録されたエコー情報はデジタルスキャンコンバータ３によりＢモード超音波断層画像フレームデータに変換され、Ｂモード超音波断層画像はディスプレイモニタ４に表示される。シネメモリ読出し制御部６は、連続したフレームからエコー情報を読出し、画像処理部７でＢモード超音波画像を作成する。
【００２２】
前述したように、超音波プローブ１からの信号には、各種ノイズが重畳されるが、次に図１の超音波画像診断装置におけるノイズの除去処理について説明する。図２は、超音波プローブ１及び受信信号処理部２の概略構成を示す図である。
【００２３】
超音波プローブ１は、第１のトランスデューサ２１ａ、２１ｂ、２１ｃと第２のトランスデューサ２１ｘを備える。第１のトランスデューサ２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、診断対象に向けて超音波を送信し、被診断部位の超音波エコー信号を検出するものである。図２では、３つのトランスデューサ２１ａ、２１ｂ、２１ｃを示したが、一般に更に多くのトランスデューサが１次元アレイ状又は２次元アレイ状に配置される。
【００２４】
第２のトランスデューサ２１ｘは、第１のトランスデューサ２１ａ、２１ｂ、２１ｃと同一の構成を有するもので、超音波プローブ１内の、記被診断部位の超音波エコー信号が入力されない位置に配置される。被診断部位の超音波エコー信号が入力されないようにするためには、例えば、図２に示すように、第２のトランスデューサ２１ｘと診断対象との間に音響的遮蔽を行う遮蔽部材２０を設ける。超音波プローブ１が被診断部位の超音波エコー信号を収束させる音響レンズ（図示せず）を備える場合、第２のトランスデューサ２１ｘを、音響レンズの収束範囲外に配置するようにしてもよい。
【００２５】
超音波プローブ１内のトランスデューサの配置をこのようにすると、第１のトランスデューサ２１ａ、２１ｂ、２１ｃの検出信号には、被診断部位の超音波エコー信号に加え、電磁的外来ノイズが混入する。一方、第２のトランスデューサ２１ｘは、第１のトランストランスデューサ２１ａ、２１ｂ、２１ｃと音響的に分離され、被診断部位の超音波エコー信号が入力しないので、その検出信号は電磁的外来ノイズのみを示すものとなる。
【００２６】
第１のトランスデューサ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ及び第２のトランスデューサ２１ｘの検出信号は、超音波プローブケーブル２２の信号配線２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｘを介して並列に複数チャネルの信号として受信信号処理部２に送られる。信号配線２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｘを介して混入する電磁的外来ノイズは、それぞれの検出信号についてほぼ同一である。
【００２７】
受信信号処理部２は、受信回路２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｘ、Ａ／Ｄ変換回路２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｘ、減算回路部２５、デジタルビームフォーマ回路２６を含んで構成される。
【００２８】
受信回路２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｘは、信号配線２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｘを介して第１のトランスデューサ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ及び第２のトランスデューサ２１ｘの検出信号を受信するものであり、同一の構成を備える。受信回路２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｘは、増幅機能、フィルタ機能を有していてもよい。Ａ／Ｄ変換回路２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｘは、受信回路２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｘで受信した検出信号をデジタルデータに変換するものであり、同一の機能を有する。
【００２９】
デジタルデータを得るまでの各段階の処理回路は、すべてのチャネルについて同一であるので、混入するノイズ（受信回路２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｘ及びＡ／Ｄ変換回路２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｘの電源、グランドに混入したノイズ等）もほぼ同一である。したがって、Ａ／Ｄ変換回路２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｘから得られるデジタルデータのノイズ成分は、ほぼ同一であると考えることができる。
【００３０】
減算回路部２５は、複数の減算器２５ａ、２５ｂ、２５ｃを備え、Ａ／Ｄ変換回路２４ａ、２４ｂ、２４ｃから得られるデジタルデータとＡ／Ｄ変換回路２４ｘから得られるデジタルデータとの差分を求めるものである。Ａ／Ｄ変換回路２４ａ、２４ｂ、２４ｃから得られるデジタルデータは、第１のトランスデューサ２１ａ、２１ｂ、２１ｃで検出した超音波エコー信号と外来ノイズが重畳されたデータであり、Ａ／Ｄ変換回路２４ｘから得られるデジタルデータは、外来ノイズのみに対応するデータであるので、減算器２５ａ、２５ｂ、２５ｃから出力されるデジタルデータは、それぞれ第１のトランスデューサ２１ａ、２１ｂ、２１ｃで検出した超音波エコー信号に対応したものとなる。
【００３１】
このように各点においてノイズが混入したエコーデータ（Ａ／Ｄ変換回路２４ａ、２４ｂ、２４ｃの出力）は、減算回路部２５で超音波エコー信号に対応するエコーデータを含まないＡ／Ｄ変換回路２３ｘの出力データ（ノイズ成分のみのデータ）と減算処理され、ノイズ成分を含まないエコーデータそして、後段のデジタルビームフォーマ回路２６に出力される。なお、図２では、各チャネルに対応する複数の減算器２５ａ、２５ｂ、２５ｃによって差分演算を行ったが、減算器の数を減らして切換えて差分演算を行うようにしてもよい。
【００３２】
デジタルビームフォーマ回路２６は、ノイズ成分が除去されたエコーデータを利用して、各トランスデューサのエコー信号をディジタル遅延合成し、合成エコー信号を生成する。
【００３３】
以上説明したように、図２のような超音波プローブ１及び受信信号処理部２を利用することにより、超音波プローブ１のトランスデューサ、超音波プローブケーブル、受信回路、Ａ／Ｄ変換回路に混入したノイズを除去したＢモード画像を表示することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の超音波画像診断装置は、ノイズが混入したエコーデータからノイズを除去することが可能となり、外来ノイズの影響を減少させた超音波画像を生成することができる超音波画像診断装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態の超音波画像診断装置の機能ブロック図
【図２】本発明の実施の形態の超音波画像診断装置における超音波プローブ及び受信信号処理部の概略構成を示す図
【符号の説明】
【００３６】
１  超音波プローブ
２  受信信号処理部
３  デジタルスキャンコンバータ
４  ディスプレイモニタ
５  シネメモリ
６  シネメモリ読出し制御部
７  穿刺針画像処理部
８  シネメモリ書込み制御部
９  システム制御部
１０  入力装置
１１  シネメモリ読出しアドレスカウンタ
１２  シネメモリ書込みアドレスカウンタ
２０  遮蔽部材
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ  第１のトランスデューサ
２１ｘ  第２のトランスデューサ
２２  超音波プローブケーブル
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｘ  信号配線
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｘ  受信回路
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｘ  Ａ／Ｄ変換回路
２５  減算回路部
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ  減算器
２６  デジタルビームフォーマ回路
【図１】
2007159781.tif 000003
【図２】
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