(57)【要約】【課題】血流情報表示画像もしくは、弾性率表示画像を提供する超音波診断装置において深さ方向の分解能の優れた画像を提供する。【解決手段】受信信号は周波数解析器２２０において、周波数特性が解析される。解析された特性から、受信信号の帯域幅が広くなるように、もしくは、受信信号の周波数特性カーブが中心周波数を中央にして、周波数軸上に対称になるように、もしくはその両方になるように、フィルタ補正データ発生部２２１ではフィルタ特性データを生成する。生成されたデータを用いて帯域補正フィルタ２２２で受信信号にフィルタ処理を行なうことで、時間分解能の優れた画像を得ることが可能となる。【選択図】図１
2007097938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対して超音波の送受信を行なう探触子と、探触子を駆動する送信部と、探触子より受信された信号の周波数特性を補正する帯域補正手段と、帯域補正された信号を検波する直交検波器と、直交検波器で検波された信号の相関を行なう相関器と、相関器の出力から血流情報を算出する信号処理部と、信号処理部から出力された血流情報を表示する表示器とを備え、前記帯域補正手段は周波数特性を補正することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
帯域補正手段における周波数特性の補正の良否の基準が、補正された信号の帯域幅の広さと、補正された信号の周波数軸上での対称性のうち少なくとも一方であ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】
帯域補正手段は周波数特性を解析する手段を備えた解析手段で得られた解析結果をもとに帯域補正を行なう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】
被検体に対して超音波の送受信を行なう探触子と、探触子を駆動する送信部と、探触子より受信された信号の周波数特性を補正する帯域補正手段と、帯域補正された信号を検波する直交検波器と、直交検波器で検波された信号の相関を行なう相関器と、相関器の出力から組織の移動を追跡する組織追跡部と、組織追跡部から出力された信号をもとに弾性率など組織の状態の指標を出力する組織特性演算処理部とを備え、前記帯域補正手段は周波数特性を補正することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
帯域補正手段における周波数特性の補正の良否の基準が、補正された信号の帯域幅の広さと、補正された信号の周波数軸上での対称性のうち少なくとも一方であ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６】
帯域補正手段は周波数特性を解析する手段を備えた解析手段で得られた解析結果をもとに帯域補正を行なう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】
帯域補正手段は周波数特性を解析する手段を備えた解析手段により受信信号の周波数特性より解析し、前記解析した結果をもとに作成した帯域補正のための制御データを深さ方向の１次元データまたは深さ方向と横方向の２次元データを記憶するためのメモリを持ち、前記メモリに取り込んだ制御データをもとに帯域補正を行なうことを特徴とする請求項３または６記載の超音波診断装置。
【請求項８】
帯域補正手段は周波数特性を解析する手段を備えた解析手段により受信信号の周波数特性より解析し、前記解析した結果をもとに作成した帯域補正のための制御データを深さ方向の１次元データまたは深さ方向と横方向の２次元データを記憶するためのメモリを持ち、制御データ作成の際、受信信号の比較的弱い部分を用いて作成を行なうことを特徴とする請求項７記載の超音波診断装置。
【請求項９】
受信信号のうち、関心領域部分について周波数解析を行ない、前記周波数解析の結果をもとに作成した帯域補正データを深さ方向の１次元または２次元マップとしてメモリに記憶し、前記メモリ出力を用いて帯域補正を行なうことを特徴とする請求項７記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
帯域補正手段は受信信号の周波数解析結果から作成した帯域補正データを深さ方向の１次元または２次元マップとしてメモリに記憶し、メモリ出力を用いて帯域補正を行なう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１１】
受信信号のうち、エコー強度の比較的弱い部分と比較的強い部分の境界部分について周波数解析を行ない、前記周波数解析の結果から作成した帯域補正データを深さ方向の１次元または２次元マップとしてメモリに記憶し、メモリ出力を用いて帯域補正を行なうことを特徴とする請求項１０記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
受信信号のうち、関心領域部分について周波数解析を行ない、結果から作成した帯域補正データを深さ方向の１次元または２次元マップとしてメモリに記憶し、メモリ出力を用いて帯域補正を行なうことを特徴とする請求項１０記載の超音波診断装置。
【請求項１３】
受信信号の周波数解析結果から帯域補正データを作成するとともに、帯域補正を行なった受信信号の中心周波数に参照信号周波数を合わせ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１４】
受信信号の周波数解析結果から帯域補正データを作成するとともに、帯域補正を行なった受信信号の中心周波数に参照信号周波数を合わせ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１５】
帯域補正はＢモード画像のためのフィルタを用いたことを特徴とする請求項１または４記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内部の血液などの流れ情報を表示する、もしくは被検体組織の弾性率、歪み量、歪み率、粘性率などの物理的特性を表わす組織特性画像を表示する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波診断装置は、超音波を被検体内に放射し、受信したエコーから体内の臓器などの形態情報や血液の流れを表示することができるもので、その原理はよく知られている。
【０００３】
従来の超音波診断装置の原理を簡単に説明する。図９は従来の流速表示機能を備えた超音波診断装置のブロック図である。
【０００４】
診断装置は大きく分けてＢモード断層像を得るための本体部１００と、血流情報を得るための血流演算処理部２０１と、これらを制御する制御器１０２と、超音波の送受信を行なうための探触子１０７と、画像を表示するモニタ１２０とから構成される。
【０００５】
制御器１０２の制御により、本体部１００内の送信部１０６から駆動パルスが出力され、探触子１０７から被検体（図示なし）に超音波が放射される。
【０００６】
放射された超音波のうち被検体内で反射された超音波が探触子１０７において電気信号に変換される。
【０００７】
受信信号は受信部１０８で増幅などを行ない、出力され、Ｂモード画像用の信号処理と血流表示用の信号処理が行なわれる。
【０００８】
Ｂモード用の信号処理は、帯域可変フィルタ１５０においてノイズの除去などを行なったのちに、断層画像処理部１０９で信号処理を行なわれる。信号処理とは具体的には検波、輝度変調、走査変換などである。
【０００９】
断層画像処理部１０９で処理された信号は断層画像メモリ１１０に取り込まれ、画像合成部１１９に入力されて、血流信号などとの合成が行なわれ、モニタ１２０に表示される。
【００１０】
一方、血流信号のための処理は、直交検波器１１１において直交検波が行なわれる。直交検波のための参照信号は参照信号発生器１１２より供給される。
【００１１】
直交検波された信号はＭＴＩフィルタ２１３に入力し、体動部分が除去され血流のみが抽出される。その後相関演算部２１４において信号の位相回転速度が求められ、血流画像メモリ２１５に蓄積され、画像合成部１１９でＢモード画像信号などと合成され表示される。
【００１２】
近年、超音波診断装置の別の信号検出手法として、反射エコー信号の位相を解析することで、被検体の動きを精密に測定し、そこから被検体の弾性率を求めるという試みがある。
【００１３】
例えば、反射エコー信号の検波出力信号の振幅と位相の両者を用いて、被検体の瞬間的な位置を決定することによって、高精度に組織の追跡を行ない、拍動による大振幅変位運動上の微小振動を捕らえる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
また、上記の方法をさらに発展させ、心拍による血管壁の内面および外面の各大振幅変位運動を精密に追跡し、大振幅変位運動に重畳されている微小振動の運動速度を求め、その差から血管壁の局所弾性率を求める方法や、弾性率の空間分布を断層画像に重畳表示する装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１５】
弾性率の空間分布を断層画像に重畳表示する装置の構成例を図１０に示す。ず１０は従来の弾性率表示機能を備えた超音波診断装置のブロック図を示す。
【００１６】
装置は大きく分けて、本体部１００と組織追跡部１０１から構成される。本体部１００の制御を本体部制御器１０２が、組織追跡部１０１の制御を組織追跡部制御器１０３が行なう。本体部１００内には送信部１０６により生成した駆動パルスを探触子１０７より被検体（図示なし）に放射し、被検体内で反射した受信信号を探触子１０７で再び電気信号に変換し、受信部１０８により増幅、空間的な信号選択を行なう。受信部１０８の出力信号は帯域可変フィルタ１５０でノイズの除去などを行なった後、断層画像処理部１０９により検波、輝度変調、走査変換などが行なわれ、断層画像メモリ１１０に一時的に記憶される。
【００１７】
受信部１０８の出力信号はその一方で組織追跡部１０１内の直交検波部１１１に取り込まれ、参照信号発生器１１２で発生された参照信号を用いて検波される。直交検波部１１１の出力は組織追跡部１１３により場所を同定され、組織特性演算処理部１１４において弾性率を計算され、弾性率画像に変換され、弾性率画像メモリ１１５に一時的に記憶される。組織追跡部１１３および組織特性演算処理部１１４の処理には心電測定部１１６により図示されない被検体から取り込まれた心電波形が用いられる。心電波形は画像表示のため波形メモリ１１７にも記憶される。組織特性演算処理部１１４での弾性率の計算においては、絶対値計算を行なうために絶対値血圧の数値が必要であり、血圧測定部１１８のデータが取り込まれる。
【００１８】
以上のようにして用意された断層画像データ、弾性率画像データ、心電波形データは画像合成部１１９により合成され、モニタ１２０に表示される。
【００１９】
図１１とともに従来の受信周波数の波形と帯域特性を示す説明する。（ａ）は探触子より発生した超音波パルス波形であり、その周波数特性は（ｂ）のようである。この信号が周波数依存減衰を受けると（ｄ）のような周波数特性となる。波形は（ｃ）のようになり信号の尾引きが長くなり、パルス長が長くなるため、深さ方向の分解能が低下する。
【特許文献１】特開平１０−５２２６号公報
【特許文献２】特開２０００−２２９７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
超音波診断装置における血流表示および弾性率表示は速度ないし移動量を正確に表示するとともに、高い分解能で表示することが課題とされている。
【００２１】
本発明においては、良好な分解能を得るために受信信号の帯域補正を行い、正確な流れ情報および弾性率情報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】
【００２２】
本発明は、受信信号が帯域補正フィルタを通過することにより、帯域特性の最適化を図り、課題を解決するものである。
【００２３】
請求項１の発明においては、被検体に対して超音波の送受信を行なう探触子と、探触子を駆動する送信部と、探触子より受信された信号の周波数特性を補正する帯域補正手段と、帯域補正された信号を検波する直交検波器と、直交検波器で検波された信号の相関を行なう相関器と、相関器の出力から血流情報を算出する信号処理部と、信号処理部から出力された血流情報を表示する表示器とを備え、前記帯域補正手段は周波数特性を補正することにより血流表示の分解能を向上させるものである。
【００２４】
請求項２の発明においては、周波数補正の基準として帯域幅と中心周波数に対する周波数軸上での特性の対称性のうち少なくとも一方を用いることで深さ方向の分解能の向上を実現するものである。
【００２５】
請求項３の発明においては、受信信号の周波数特性を解析する手段をもち、解析結果をもとに受信信号の帯域補正を行なうことで、被検体の個体差に影響されることなく、深さ方向の分解能を向上させるものである。
【００２６】
請求項４の発明においては、被検体に対して超音波の送受信を行なう探触子と、探触子を駆動する送信部、探触子より受信した信号を検波する直交検波器、検波された信号の位相変化より組織の移動を検出する組織追跡部、組織追跡部の出力から弾性率などの組織状態の指標を出力する組織特性演算処理部を備え、検波器に入力する受信信号の帯域特性を受信信号の時間分解能を向上させる特性に補正することで、深さ方向の分解能を向上させるものである。
【００２７】
請求項５の発明においては、周波数補正の基準として帯域幅と中心周波数に対する周波数軸上での特性の対象性をのうち少なくとも一方を用いることで深さ方向の分解能の向上を実現するものである。
【００２８】
請求項６の発明においては、受信信号の周波数特性を解析する手段をもち、解析結果をもとに受信信号の帯域補正を行なうことで、被検体の個体差に影響されることなく、深さ方向の分解能を向上させるものである。
【００２９】
請求項７の発明においては、受信信号の周波数解析結果から作成した帯域補正データを深さ方向の１次元もしくは２次元マップとしてメモリに記憶し、メモリ出力を用いて帯域補正を行なうことで被検体の各部位に合致した補正を行ない、深さ方向の分解能の優れた流速表示を実現するものである。
【００３０】
請求項８の発明においては、受信信号のうちエコー強度の比較的弱い部位に関し、周波数解析結果から作成した帯域補正データを深さ方向の１次元もしくは２次元マップとしてメモリに記憶し、メモリ出力を用いて帯域補正を行なうことで被検体の各部位に合致した補正を行ない、深さ方向の分解能の優れた流速表示を実現するものである。
【００３１】
請求項９の発明においては、受信信号のうち血流情報の演算を行なう関心領域内に関し、周波数解析結果から作成した帯域補正データを深さ方向の１次元もしくは２次元マップとしてメモリに記憶し、メモリ出力を用いて帯域補正を行なうことで被検体の各部位に合致した補正を行ない、深さ方向の分解能の優れた流速表示を実現するものである。
【００３２】
請求項１０の発明においては、受信信号の周波数解析結果から作成した帯域補正データを深さ方向の１次元もしくは２次元マップとしてメモリに記憶し、メモリ出力を用いて帯域補正を行なうことで被検体の各部位に合致した補正を行ない、深さ方向の分解能の優れた弾性率表示を実現するものである。
【００３３】
請求項１１の発明においては、受信信号のうちエコー強度の比較的弱い部位と比較的強い部位の境界付近に関し、周波数解析結果から作成した帯域補正データを深さ方向の１次元もしくは２次元マップとしてメモリに記憶し、メモリ出力を用いて帯域補正を行なうことで被検体の各部位に合致した補正を行ない、深さ方向の分解能の優れた弾性率表示を実現するものである。
【００３４】
請求項１２の発明においては、受信信号のうち弾性率情報の演算を行なう関心領域内に関し、周波数解析結果から作成した帯域補正データを深さ方向の１次元もしくは２次元マップとしてメモリに記憶し、メモリ出力を用いて帯域補正を行なうことで被検体の各部位に合致した補正を行ない、深さ方向の分解能の優れた弾性率表示を実現するものである。
【００３５】
請求項１３の発明においては、受信信号の周波数解析結果から帯域補正データを作成するとともに、帯域補正を行なった受信信号の中心周波数に参照信号周波数を合わせるようにし、深さ方向の分解能およびＳ／Ｎ比の優れた流速表示を実現するものである。
【００３６】
請求項１４の発明においては、受信信号の周波数解析結果から帯域補正データを作成するとともに、帯域補正を行なった受信信号の中心周波数に参照信号周波数を合わせるようにし、深さ方向の分解能およびＳ／Ｎ比の優れた弾性率表示を実現するものである。
【００３７】
請求項１５の発明においては、請求項１において、血流情報演算のための受信信号の帯域補正手段をＢモード表示のための帯域補正手段と共用することで、物量およびコストを低減しつつ、深さ方向の分解能の優れた血流表示を実現するものである。
【００３８】
請求項１６の発明においては、請求項４において、弾性率情報演算のための受信信号の帯域補正手段をＢモード表示のための帯域補正手段と共用することで、物量およびコストを低減しつつ、深さ方向の分解能の優れた弾性率表示を実現するものである。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の超音波診断装置によれば、受信信号が帯域補正フィルタを通過することにより、深さ方向の分解能およびＳ／Ｎ比の優れた弾性率表示を実現するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の実施について、図１を用いて説明する。
【００４１】
（実施の形態１）
図１に本実施の形態の超音波診断装置のブロック図を示す。図１は、従来例の図９と比較して、受信信号の周波数特性を解析する周波数解析器２２０と、受信信号の帯域を補正する帯域補正フィルタ２２２と、周波数解析器２２０のデータをもとに帯域補正フィルタ２２０を制御するフィルタ制御データ発生器２２１が付加されている点が異なる。
【００４２】
受信信号は周波数解析器２２０で解析される。具体的には高速フーリエ変換のような信号処理により行なわれることを想定している。周波数解析データはフィルタ制御データ発生器に入力され、帯域補正するためのフィルタデータが作成される。
【００４３】
帯域補正の手法として、例えば横軸を周波数、縦軸をパワーとしたグラフにおいて、中心周波数をピークとし、左右対称になるような特性が得られるようにフィルタを構成しフィルタ処理を行うもので、信号の尾引きを低減し、深さ方向の分解能を向上させることができる。
【００４４】
また、左右対象に制御し、なおかつ帯域幅が広くなるようにフィルタを設定することで、深さ方向の分解能を最大にすることができる。
【００４５】
また、参照信号発生器１１２において生成されている参照信号の周波数と、受信信号の中心周波数が一致するようにフィルタが設定することで、直交検波器１１１における直交検波において、位相検出の効率を高めることができる。
【００４６】
さらに信号レベルが微弱であり、フィルタ処理によりＳ／Ｎ比が劣化すると判断される場合は、フィルタ処理を行なわず、信号を通過させる。
【００４７】
図２は本実施の形態について、弾性率表示を行なう超音波診断装置に適用したものであり、そのブロック図である。図２は、従来例の図８と比較して、受信信号の周波数特性を解析する周波数解析器２２０と、受信信号の帯域を補正する帯域補正フィルタ２２２と、周波数解析器２２０のデータをもとに帯域補正フィルタ２２０を制御するフィルタ制御データ発生器２２１が付加されている点が異なる。動作については血流表示を行なう超音波診断装置と同様であるので省略する。
【００４８】
（実施の形態２）
図３に本実施の形態における超音波診断装置のブロック図を示す。図３は図１の第１の実施の形態と比較して、メモリ２２３が付加されている点が異なる。
【００４９】
被検体内から返ってくる受信信号の帯域特性は、被検体内で反射した深さや、被検体内での周波数依存性減衰の特性によって異なる。したがって帯域補正は被検体により変化させることが望ましく、また、被検体のどの深さの信号かで変化させることがのぞましい。さらに場合によっては、走査線によっても変化させることが望ましいこともある。
【００５０】
これらの状況によりフィルタをリアルタイムに変化させることがむずかしく、また、同じ部位における帯域特性は走査ごとの変化が少ないという状況を考えると、その被検部位の走査の最初で周波数解析を行い、制御データを作成、メモリ２２３に蓄積し、あとは、深さ、もしくは深さと走査位置の情報をもとにメモリ２２３からの出力をもとにフィルタ２２２の制御を行なうのが現実的である。
【００５１】
図４は弾性率表示を行なう超音波診断装置に適用したものである。図４は弾性率表示機能を備えた超音波診断装置のブロック図であり、図２の第１の実施の形態と比較して、メモリ２２３が付加されている点が異なる。動作については血流表示を行なう超音波診断装置と同様であるので省略する。
【００５２】
これらの実施の形態において、更に演算量を少なくし、リアルタイムに変化させる方法として、受信エコーデータのうち、重要な部位のみを選択することが考えられる。
【００５３】
具体的には、血流表示の装置では血流のある部分のみ、例えば比較的、受信信号の振幅の小さい部位のみを血流のある部分と見なしてこの部分のみの解析を行なう。また、弾性率表示の装置では、比較的受信信号の振幅の小さい部位を血液のある部分とみなし、これと隣接する比較的受信信号の振幅の大きな部分との境界を血管壁と判定し、この部分のみについて解析を行なうことで、演算量を低減することができる。
【００５４】
（実施の形態３）
図５に本実施の形態における超音波診断装置のブロック図を示す。図５は第２の実施の形態と比較して、メモリ２２３から参照信号発生１１２にデータが出力される点が異なる。
【００５５】
周波数特性が周波数軸上で左右対称になるように補正することあるいは、帯域幅を広く取るように補正することにより、中心周波数を上げるとＳ／Ｎ比が劣化することがある。
【００５６】
このような状況を鑑み、本実施の形態においては、参照信号発生器１１２の参照信号周波数を帯域補正により行なった受信信号の中心周波数に合致するように変化させた。
【００５７】
フィルタ制御データ発生部２２１において、受信信号に帯域補正をかけるためのデータと、帯域補正をかけた受信信号の中心周波数データ（＝参照周波数データ）をメモリ２２３に記憶させておき、これら２つのデータを用いて帯域補正フィルタ２２２と参照信号発生器１１２が動作する。
【００５８】
図６は本実施の形態について弾性率表示を行なう超音波診断装置に適用したものである。図６は弾性率表示機能を備えた超音波診断装置のブロック図を示し、図４の第２の実施の形態と比較して、メモリ２２３から参照信号発生１１２にデータが出力される点が異なる。動作については血流表示を行なう超音波診断装置と同様であるので省略する。
【００５９】
（実施の形態４）
図７、８に本実施の形態における超音波診断装置のブロック図を示す。図７は血流表示を行なう超音波診断装置、図８は弾性率表示を行なう超音波診断装置のブロック図であり、本発明第１の実施の形態に比較して、フィルタ１５０をＢモードと共用している点が異なる。Ｂモード用のフィルタと共用することで、物量、コストを低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は上記実施の形態より明らかなように、受信信号を解析し、帯域補正を行なうことにより、深さ方向の分解能の良い、血流表示もしくは弾性率表示を行なう超音波診断装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施の形態における流速表示機能を備えた超音波診断装置のブロック図
【図２】本発明の第１の実施の形態における弾性率表示機能を備えた超音波診断装置のブロック図
【図３】本発明の第２の実施の形態における流速表示機能を備えた超音波診断装置のブロック図
【図４】本発明の第２の実施の形態における弾性率表示機能を備えた超音波診断装置のブロック図
【図５】本発明の第３の実施の形態における流速表示機能を備えた超音波診断装置のブロック図
【図６】本発明の第３の実施の形態における弾性率表示機能を備えた超音波診断装置のブロック図
【図７】本発明の第４の実施の形態における流速表示機能を備えた超音波診断装置のブロック図
【図８】本発明の第４の実施の形態における弾性率表示機能を備えた超音波診断装置のブロック図
【図９】従来の流速表示機能を備えた超音波診断装置のブロック図
【図１０】従来の弾性率表示機能を備えた超音波診断装置のブロック図
【図１１】従来の受信周波数の波形と帯域特性を示す説明図
【符号の説明】
【００６２】
１００    本体部
１０１    組織追跡部
１０２    制御器
１０６    送信部
１０７    探触子
１０８    受信部
１０９    断層画像処理部
１１０    断層画像メモリ
１１１    直交検波器
１１２    参照信号発生器
１１３    組織追跡部
１１４    組織特性演算処理部
１１５    弾性率画像メモリ
１１６    心電測定部
１１７    波形メモリ
１１８    血圧測定部
１１９    画像合成部
１２０    モニタ
１５０    帯域可変フィルタ
２０１    血流演算処理部
２１３    ＭＴＩフィルタ
２１４    相関演算部
２１５    血流画像メモリ
２２０    周波数解析器
２２１    フィルタ制御データ発生器
２２０    帯域制御フィルタ
【図１】
2007097938.tif 000003
【図２】
2007097938.tif 000004
【図３】
2007097938.tif 000005
【図４】
2007097938.tif 000006
【図５】
2007097938.tif 000007
【図６】
2007097938.tif 000008
【図７】
2007097938.tif 000009
【図８】
2007097938.tif 000010
【図９】
2007097938.tif 000011
【図１０】
2007097938.tif 000012
【図１１】
2007097938.tif 000013