(57)【要約】【課題】ハーモニックイメージングにおける最適なゲイン調整を簡易に設定すること。【解決手段】実施形態の超音波診断装置は、送信部１１、受信部１２、画像生成部１６、決定部１９ａ及び設定部１９ｂを備える。送信部１１は、ハーモニックイメージング用のスキャンシーケンスにより各走査線で超音波を複数回送信させる。受信部１２は、同一走査線で複数回送信された超音波の各反射波に対して、第１係数に応じて重み付けを行う感度補正部と、第２係数で重み付けを行うスキャンシーケンス重み付け部とからなるプリアンプ１２ａを有する。決定部１９ａは、画像生成部１６が生成した第１係数の値と第２係数の値とが変更された複数の超音波画像の中で、輝度値が最小となる超音波画像の生成に用いられた第１係数及び第２係数の値の組み合わせを設定係数として決定し、設定部１９ｂは、設定係数をプリアンプ１２ａに設定する。【選択図】図１
2012254216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハーモニックイメージングを行なうための所定のスキャンシーケンスにより各走査線で超音波を複数回送信させる送信部と、
同一走査線で複数回送信された超音波の各反射波それぞれに対して、重み付け係数である第１係数に応じて重み付けを行う感度補正部と、前記各反射波それぞれに対して、スキャンシーケンスに応じて異なる第２係数に応じて重み付けを行うスキャンシーケンス重み付け部とからなるアナログ回路を有する受信部と、
第１係数及び第２係数により重み付けされた走査線ごとの各反射波を合成した合成データを用いた超音波画像として、第１係数の値と第２係数の値とが変更された複数の超音波画像を生成する画像生成部と、
前記第１係数の値と第２係数の値とが変更された複数の超音波画像の中で、輝度値が最小となる超音波画像の生成に用いられた反射波に対して前記アナログ回路が重み付けに用いた第１係数及び第２係数の値の組み合わせを設定係数として決定する決定部と、
ハーモニックイメージングを実行する際の重み付け係数として前記設定係数を前記アナログ回路に設定する設定部と、
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記画像生成部は、前記第１係数の値と第２係数の値とが変更された複数の超音波画像として、第１の係数及び第２の係数の値の組み合わせが同一の超音波画像において同一となる超音波画像を生成し、
前記決定部は、同じ値の第１係数となる超音波画像間で輝度値が最小となる超音波画像を抽出し、当該抽出した超音波画像で用いられた第２係数の値を抽出することで、前記設定係数を決定することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記画像生成部は、前記第１係数の値と第２係数の値とが変更された複数の超音波画像として、第１係数及び第２係数の値の組み合わせが同一の超音波画像の複数の領域それぞれにおいて異なる超音波画像を生成し、
前記決定部は、前記複数の超音波画像それぞれの複数の領域において、同じ値の第１係数となる領域間で輝度値が最小となる第２係数の値を抽出することで、前記設定係数を決定することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記決定部は、画像内の平均輝度値を用いて抽出処理を行なうことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記決定部は、同じ値の第１係数となる領域間で輝度値が最小となる第２係数が抽出されない場合、当該第１係数の値に近接した値となる他の第１係数の領域にて抽出された第２係数の値を用いて、当該第１係数の値に組み合わせる第２係数の値を推定することを特徴とする請求項３又は４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記画像生成部は、更に、超音波送信を停止した状態で受信した反射波に基づく超音波画像である雑音画像を生成し、
前記決定部は、前記第１係数の値と第２係数の値とが変更された複数の超音波画像と、前記雑音画像との信号雑音比に基づいて、前記設定係数を決定するか否かを判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記画像生成部、前記決定部及び前記設定部は、所定の外部装置からの信号に応じて、前記設定係数の設定に関する処理を開始することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波造影による映像法（ＣＨＩ：Contrast  Harmonic  Imaging）として、振幅変調（ＡＭ：Amplitude  Modulation）や位相変調（ＰＭ：Phase  Modulation）が知られている。ＡＭやＰＭでは、同一の走査線に対して振幅や位相が異なる複数の超音波送信を複数回行なうことで、組織由来の基本波成分を抑制して造影剤（微小気泡、バブル）由来の高調波成分を強調した造影画像を生成する。
【０００３】
例えば、ＡＭでは、（０．５，１．０）といったように、同じ位相で振幅の比率が「１：２」となる超音波を２回送信する。そして、ＡＭでは、例えば、１回目の受信で得られたデータを回路的に２倍したデータと２回目の受信で得られたデータとを差分することで高調波成分が強調された差分データを生成し、差分データから造影画像が生成される。
【０００４】
また「Pulse  Subtraction法」や「Pulse  Inversion法」と呼ばれるＰＭでは、例えば、（１．０，−１．０）といったように、同じ振幅で位相が１８０度異なる波形となる超音波を２回送信する。そして、ＰＭでは、例えば、１回目の受信で得られたデータと２回目の受信で得られたデータと加算することで高調波成分が強調された加算データを生成し、加算データから造影画像が生成される。
【０００５】
また、ＡＭとＰＭとを組み合わせることで、ＡＭ及びＰＭ双方の効果が得られるＡＭＰＭも知られている。ＡＭＰＭでは、（−０．５，１．０，−０．５）といったように、振幅と位相とが異なる波形となる超音波を３回送信することで、造影バブルからの信号を主に映像化する。
【０００６】
超音波造影では、「バブル」対「組織」の比で造影感度が決まるため、バブルの信号が一定ならば、組織の信号は小さい程よい。上記のＡＭやＰＭ、ＡＭＰＭでは、通常は、音圧を下げることにより、組織の信号を下げて造影感度を上げている。なお、高調波成分を映像化することで、サイドローブ等によるアーチファクトを軽減してＢモード画像の画質が向上するため、ＡＭやＰＭ、ＡＭＰＭは、Ｂモード画像の撮像でもＴＨＩ（Tissue  Harmonic  Imaging）として用いられている。
【０００７】
ここで、ＣＨＩやＴＨＩのハーモニックイメージングでは、ＡＭやＰＭ、ＡＭＰＭを実行するに際し、超音波の送信処理や受信した反射波に対する処理において、アナログ回路によるゲイン調整が行なわれている。しかし、アナログ回路の特性にはばらつきがあり、これにより、基本波成分が充分に抑制されない場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１８１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、ハーモニックイメージングにおける最適なゲイン調整を簡易に設定することができる超音波診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態の超音波診断装置は、送信部と、受信部と、画像生成部と、決定部と、設定部とを備える。送信部は、ハーモニックイメージングを行なうための所定のスキャンシーケンスにより各走査線で超音波を複数回送信させる。受信部は、同一走査線で複数回送信された超音波の各反射波それぞれに対して、重み付け係数である第１係数に応じて重み付けを行う感度補正部と、前記各反射波それぞれに対して、スキャンシーケンスに応じて異なる第２係数に応じて重み付けを行うスキャンシーケンス重み付け部とからなるアナログ回路を有する。画像生成部は、第１係数及び第２係数により重み付けされた走査線ごとの各反射波を合成した合成データを用いた超音波画像として、第１係数の値と第２係数の値とが変更された複数の超音波画像を生成する。決定部は、前記第１係数の値と第２係数の値とが変更された複数の超音波画像の中で、輝度値が最小となる超音波画像の生成に用いられた反射波に対して前記アナログ回路が重み付けに用いた第１係数及び第２係数の値の組み合わせを設定係数として決定する。設定部は、ハーモニックイメージングを実行する際の重み付け係数として前記設定係数を前記アナログ回路に設定する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を説明するための図である。
【図２】図２は、ＡＭＰＭを説明するための図（１）である。
【図３】図３は、ＡＭＰＭを説明するための図（２）である。
【図４】図４は、受信感度補正用のアナログゲイン調整の一例を説明するための図である。
【図５】図５は、アナログ回路の入出力特性の一例を説明するための図である。
【図６】図６は、従来の重み付け係数の最適化処理を説明するための図である。
【図７】図７は、第１の実施形態に係るＡＭＰＭゲイン及びアナログゲインの変更設定の一例を説明するための図である。
【図８】図８は、図７に例示するＡＭＰＭゲイン及びアナログゲインの変更設定により生成される超音波画像を説明するための図である。
【図９】図９は、決定部による最適ゲイン決定処理を説明するための図である。
【図１０】図１０は、補間処理を用いた最適ゲイン決定処理を説明するための図である。
【図１１】図１１は、ノイズフレームを用いた判定処理を説明するための図（１）である。
【図１２】図１２は、ノイズフレームを用いた判定処理を説明するための図（２）である。
【図１３】図１３は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１４】図１４は、第１の実施形態の変形例を説明するための図（１）である。
【図１５】図１５は、第１の実施形態の変形例を説明するための図（２）である。
【図１６】図１６は、第２の実施形態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、超音波診断装置の実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を説明するための図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブ１と、モニタ２と、入力装置３と、装置本体１０とを有する。
【００１４】
超音波プローブ１は、複数の圧電振動子を有し、これら複数の圧電振動子は、後述する装置本体１０が有する送信部１１から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。また、超音波プローブ１は、被検体Ｐからの反射波を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ１は、圧電振動子に設けられる整合層と、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有する。なお、超音波プローブ１は、装置本体１０と着脱自在に接続される。
【００１５】
超音波プローブ１から被検体Ｐに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ１が有する複数の圧電振動子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。
【００１６】
例えば、第１の実施形態に係る超音波プローブ１は、複数の圧電振動子が一列に配列された超音波プローブであり、これら一列に配列された複数の圧電振動子は、後述する送信部１１から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。これにより、超音波プローブ１は、超音波により被検体Ｐを２次元で走査する。
【００１７】
入力装置３は、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボール、ジョイスティック等を有し、超音波診断装置の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体１０に対して受け付けた各種設定要求を転送する。例えば、第１の実施形態に係る入力装置３は、後述するゲイン最適化処理の開始を操作者から受け付けるための「ゲイン最適化スイッチ」を有する。また、例えば、第１の実施形態に係る入力装置３は、後述するゲイン最適化処理に用いられる各種設定情報を操作者から受け付ける。
【００１８】
モニタ２は、超音波診断装置の操作者が入力装置３を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）を表示したり、装置本体１０において生成された超音波画像等を表示したりする。
【００１９】
装置本体１０は、超音波プローブ１が受信した反射波に基づいて超音波画像データを生成する装置であり、図１に示すように、送信部１１と、受信部１２と、バッファ１３と、Ｂモード処理部１４と、ドプラ処理部１５と、画像生成部１６と、画像メモリ１７と、画像処理部１８と、制御部１９と、内部記憶部２０とを有する。
【００２０】
送信部１１は、図１に示すように、レートパルサ発生器１１ａと、送信遅延回路１１ｂと、送信パルサ１１ｃとを有し、超音波プローブ１に駆動信号を供給する。レートパルサ発生器１１ａは、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。レートパルスは、送信遅延回路１１ｂを通ることで異なる送信遅延時間を有した状態で送信パルサ１１ｃへ電圧を印加する。すなわち、送信遅延回路１１ｂは、超音波プローブ１から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの送信遅延時間を、レートパルサ発生器１１ａが発生する各レートパルスに対し与える。送信パルサ１１ｃは、かかるレートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１に駆動信号（駆動パルス）を印加する。
【００２１】
駆動パルスは、送信パルサ１１ｃからケーブルを介して超音波プローブ１内の圧電振動子まで伝達した後に、圧電振動子において電気信号から機械的振動に変換される。この機械的振動は、生体内部で超音波として送信される。ここで、圧電振動子ごとに異なる送信遅延時間を持った超音波は、収束されて、所定方向に伝搬していく。すなわち、送信遅延回路１１ｂは、各レートパルスに対し与える送信遅延時間を変化させることで、圧電振動子面からの送信方向を任意に調整する。
【００２２】
なお、送信部１１は、後述する制御部１９の指示に基づいて、所定のスキャンシーケンスを実行するために、送信周波数、送信駆動電圧等を瞬時に変更可能な機能を有している。特に、送信駆動電圧の変更は、瞬間にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信回路、または、複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。
【００２３】
超音波プローブ１が送信した超音波の反射波は、超音波プローブ１内部の圧電振動子まで到達した後、圧電振動子において、機械的振動から電気的信号（反射波信号）に変換され、受信部１２に入力される。受信部１２は、図１に示すように、プリアンプ１２ａと、Ａ／Ｄ変換器１２ｂと、受信遅延加算回路１２ｃとを有し、超音波プローブ１が受信した反射波信号に対して各種処理を行なって反射波データを生成する。
【００２４】
プリアンプ１２ａは、反射波信号をチャンネルごとに増幅してゲイン調整を行なう。Ａ／Ｄ変換器１２ｂは、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換することでゲイン補正された反射波信号をデジタルデータに変換する。受信遅延加算回路１２ｃは、デジタルデータに受信指向性を決定するのに必要な受信遅延時間を与える。また、受信遅延加算回路１２ｃは、受信遅延時間が与えられたデジタルデータの加算処理を行なって反射波データを生成する。受信遅延加算回路１２ｃの加算処理により、反射波信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。
【００２５】
このように、送信部１１及び受信部１２は、超音波の送受信における送信指向性と受信指向性とを制御する。
【００２６】
バッファ１３は、受信部１２から出力された反射波データを一時的に記憶するバッファである。例えば、バッファ１３は、数フレーム分の反射波データを記憶するＦＩＦＯ（First-In/First-Out）メモリであり、所定フレーム分の反射波データを記憶し、新たに１フレーム分の反射波データが出力された場合、生成時間が最も古い１フレーム分の反射波データを破棄して、新たに出力された１フレーム分の反射波データを記憶する。
【００２７】
なお、１フレーム分の反射波データとは、１枚の超音波画像を生成するための反射波データのことであり、送信部１１は、複数の走査線（スキャンライン）で形成される走査範囲にて超音波送受信を超音波プローブ１に行なわせることで、受信部１２から１フレーム分の反射波データを出力する。
【００２８】
Ｂモード処理部１４は、バッファ１３から受信部１２が生成した反射波データを読み出し、読み出した反射波データに対して、対数増幅、包絡線検波処理、対数圧縮などを行なって、信号強度（振幅強度）が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。
【００２９】
ドプラ処理部１５は、バッファ１３から受信部１２が生成した反射波データを読み出し、読み出した反射波データを周波数解析することで、走査範囲内にある移動体のドプラ効果に基づく運動情報を抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。具体的には、ドプラ処理部１５は、移動体の運動情報として、平均速度、分散値、パワー値などを多点に渡り抽出したドプラデータを生成する。より具体的には、ドプラ処理部１５は、血流の動態を示すカラードプラ画像を生成するためのカラードプラデータや、組織の動態を示す組織ドプラ画像を生成するための組織ドプラデータを生成する。
【００３０】
画像生成部１６は、Ｂモード処理部１４及びドプラ処理部１５が生成したデータから超音波画像データを生成する。すなわち、画像生成部１６は、Ｂモード処理部１４が生成したＢモードデータから反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像データを生成する。また、画像生成部１６は、ドプラ処理部１５が生成したドプラデータから移動体情報を表す平均速度画像、分散画像、パワー画像、又は、これらの組み合わせ画像としてのカラードプラ画像データを生成する。
【００３１】
ここで、画像生成部１６は、一般的には、超音波走査の走査線信号列を、テレビなどに代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用の超音波画像データを生成する。具体的には、画像生成部１６は、超音波プローブ１による超音波の走査形態に応じて座標変換を行なうことで、表示用の超音波画像データを生成する。また、画像生成部１６は、超音波画像データに、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディーマーク等を合成する。
【００３２】
画像メモリ１７は、画像生成部１６が生成した画像データを記憶するメモリである。また、画像メモリ１７は、Ｂモード処理部１４やドプラ処理部１５が生成したデータを記憶することも可能である。
【００３３】
画像処理部１８は、画像生成部１６が生成した超音波画像データを用いて画像処理を行なう処理部である。第１の実施形態に係る画像処理部１８は、図１に示すように、平均輝度値算出部１８ａと、Ｓ／Ｎ測定部１８ｂと、補間処理部１８ｃとを有する。平均輝度値算出部１８ａは、超音波画像内の輝度値から、所定領域の平均輝度値を算出する処理部である。Ｓ／Ｎ測定部１８ｂは、超音波画像の信号雑音比（Ｓ／Ｎ、signal-to-noise  ratio）を測定する処理部である。補間処理部１８ｃは、近似計算等の補間処理により、推定値を算出する処理部である。なお、平均輝度値算出部１８ａと、Ｓ／Ｎ測定部１８ｂと、補間処理部１８ｃとについては、後に詳述する。
【００３４】
内部記憶部２０は、超音波送受信、画像処理及び表示処理を行なうための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見等）や、診断プロトコルや各種ボディーマーク等の各種データを記憶する。例えば、内部記憶部２０は、ハーモニックイメージングを行なうためのスキャンシーケンス等を記憶する。また、内部記憶部２０は、必要に応じて、画像メモリ１７が記憶する画像データの保管等にも使用される。
【００３５】
制御部１９は、超音波診断装置の処理全体を制御する。具体的には、制御部１９は、入力装置３を介して操作者から入力された各種設定要求や、内部記憶部２０から読込んだ各種制御プログラム及び各種データに基づき、送信部１１、受信部１２、Ｂモード処理部１４、ドプラ処理部１５、画像生成部１６及び画像処理部１８の処理を制御する。
【００３６】
また、制御部１９は、画像メモリ１７が記憶する表示用の超音波画像データをモニタ２にて表示するように制御する。
【００３７】
ここで、第１の実施形態に係る制御部１９は、図１に示すように、決定部１９ａと、設定部１９ｂとを有する。決定部１９ａは、アナログ回路であるプリアンプ１２ａがゲイン調整に際し、反射波信号に対して重み付けを行なうための重み付け係数を決定する。また、設定部１９ｂは、プリアンプ１２ａに対して、操作者が指定した重み付け係数を設定したり、決定部１９ａが決定した重み付け係数を設定したりすることで、受信部１２を制御する。なお、決定部１９ａと、設定部１９ｂとについては、後に詳述する。
【００３８】
以上、第１の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成について説明した。かかる構成のもと、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、ハーモニックイメージングを行なう。
【００３９】
上述したＢモード処理部１４は、検波周波数を変化させることで、映像化する周波数帯域を変えることができる。また、Ｂモード処理部１４は、１つの反射波データに対して、２つの検波周波数による検波処理を並列して行うことができる。
【００４０】
このＢモード処理部１４の機能を用いることにより、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、高調波成分を映像化するハーモニックイメージングを行なう。ハーモニックイメージングとしては、コントラストハーモニックイメージング（ＣＨＩ：Contrast  Harmonic  Imaging）やティッシュハーモニックイメージング（ＴＨＩ：Tissue  Harmonic  Imaging）が知られている。以下、ＣＨＩを例として、ハーモニックイメージングについて簡単に説明する。
【００４１】
Ｂモード処理部１４は、上記の機能により、超音波造影剤が注入された被検体Ｐの撮像部位における反射波データから、撮像部位を流動する超音波造影剤（微小気泡、バブル）を反射源とする反射波データと、撮像部位に存在する組織を反射源とする反射波データとを分離する。これにより、画像生成部１６は、流動するバブルを高感度に映像化した造影画像や、形態を観察するために組織を映像化した組織画像を生成することができる。
【００４２】
微小気泡からの反射波信号には、多くの非線形信号である高調波成分が含まれる。造影画像は、主に、セカンドハーモニック（２次高調波）成分を元に生成されることが多い。一方、形態観察用の組織画像は、主に、基本波成分を元に生成される。
【００４３】
例えば、Ｂモード処理部１４は、反射波データから高調波成分と基本波成分とをフィルタ処理により分離する。しかし、フィルタ処理では、基本波成分の除去が充分に行なわれず、基本波成分が抑制され高調波成分が強調された造影画像が生成されない場合がある。
【００４４】
そこで、近年、ＣＨＩにおいて、振幅変調（ＡＭ：Amplitude  Modulation）や位相変調（ＰＭ：Phase  Modulation）が行なわれている。ＡＭやＰＭでは、同一の走査線に対して振幅や位相が異なる複数の超音波送信を複数回行なうことで、組織由来の基本波成分を抑制して造影剤（微小気泡、バブル）由来の高調波成分を強調した造影画像を生成する。
【００４５】
ＡＭでは、制御部１９が設定したハーモニックイメージング用のスキャンシーケンスにより、送信部１１は、例えば、（０．５，１．０）といった同じ位相で振幅の比率が「１：２」となる超音波を各走査線で２回送信させる。
【００４６】
そして、ＡＭでは、制御部１９の制御により、受信部１２は、例えば、１回目の受信で得られた反射波信号をプリアンプ１２ａで振幅を２倍した反射波データ（パワーとしては４倍した反射波データ）と、２回目の受信で得られた反射波信号の反射波データとを生成して、バッファ１３に格納する。Ｂモード処理部１４は、バッファ１３に格納された各走査線の２つの反射波データを合成する。具体的には、Ｂモード処理部１４は、各走査線の２つの反射波データを差分して高調波成分を分離することで１フレーム分の差分データを生成する。画像生成部１６は、１フレーム分の差分データを用いて超音波画像を生成する。かかる超音波画像は、高調波成分が強調された造影画像、すなわち、組織由来の信号が抑制され、超音波造影剤からの信号が主に映像化された造影画像となる。特にＡＭでは、造影画像の深さ方向における画質を向上させることができる。
【００４７】
また「Pulse  Subtraction法」や「Pulse  Inversion法」と呼ばれるＰＭでは、制御部１９が設定したハーモニックイメージング用のスキャンシーケンスにより、送信部１１は、例えば、（１．０，−１．０）といった同じ振幅で位相が１８０度異なる波形となる超音波を各走査線で２回送信させる。
【００４８】
そして、ＰＭでは、制御部１９の制御により、受信部１２は、１回目の受信で得られた反射波信号の反射波データと２回目の受信で得られた反射波信号の反射波データとを生成し、バッファ１３に格納する。Ｂモード処理部１４は、バッファ１３に格納された各走査線の２つの反射波データを合成する。具体的には、Ｂモード処理部１４は、１フレーム分の各走査線の２つの反射波データを加算して高調波成分を分離することで１フレーム分の加算データを生成する。画像生成部１６は、１フレーム分の加算データを用いて超音波画像を生成する。かかる超音波画像も、生体由来の信号が抑制され、超音波造影剤からの信号が主に映像化された造影画像となる。特にＰＭでは、造影画像の分解能を向上させることができる。
【００４９】
また、ＡＭとＰＭとを組み合わせることで、ＡＭの効果及びＰＭの効果の双方が得られるＡＭＰＭも知られている。図２及び図３は、ＡＭＰＭを説明するための図である。例えば、ＡＭＰＭでは、制御部１９が設定したハーモニックイメージング用のスキャンシーケンスにより、送信部１１は、図２の（Ａ）に示すように、（−０．５，１．０，−０．５）といった振幅と位相とが異なる波形となる超音波を各走査線で３回送信させる。
【００５０】
そして、ＡＭＰＭでは、制御部１９の制御により、受信部１２は、１回目〜３回目の受信で得られた反射波信号それぞれから３つの反射波データを生成し、バッファ１３に格納する。Ｂモード処理部１４は、バッファ１３に格納された各走査線の３つの反射波データを合成する。具体的には、Ｂモード処理部１４は、１フレーム分の各走査線の３つの反射波データを加算して高調波成分を分離することで１フレーム分の加算データを生成する。これにより、画像生成部１６は、図２の（Ｂ）に示すように、１フレーム分の加算データを用いて造影画像を生成する。
【００５１】
ＡＭＰＭにおいて実行される具体的な処理について、図３を用いて説明する。まず、図３に示すように、送信部１１は、ＡＭＰＭ用のスキャンシーケンスにより、１回目と３回目の送信超音波の振幅と３回目の送信超音波の振幅との比が「１：２」となり、かつ、１回目と３回目の送信超音波の位相と３回目の送信超音波の位相との正負が異なるように、３回超音波を送信させる。図３に示す送信パルスの波形は、アナログ回路である送信パルサ１１ｃにより調整される。
【００５２】
また、ＡＭＰＭでは、信号の飽和を回避するために、受信部１２は、図３に示すような処理を行なう。図３では、１回目の送信超音波の反射波を「ｒａｔｅ１」とし、２回目の送信超音波の反射波を「ｒａｔｅ２」とし、３回目の送信超音波の反射波を「ｒａｔｅ３」として示す。
【００５３】
まず、ＡＭＰＭでは、アナログ回路であるプリアンプ１２ａにおいて、ＡＭＰＭのパルスシーケンスに応じた重み付け係数である「ＡＭＰＭゲイン」によるアナログゲイン調整が行なわれる。具体的には、プリアンプ１２ａは、「ｒａｔｅ１」及び「ｒａｔｅ３」に対しては「０ｄＢ」のゲイン調整を行ない、「ｒａｔｅ２」に対しては「α倍」のゲイン調整を行なう。「α」は、理論上では振幅を２倍（パワーを４倍）する「−６．０ｄＢ」である。すなわち、「ｒａｔｅ２」は、図３に示すように、プリアンプ１２ａで「α＊ｒａｔｅ２」とされる。
【００５４】
そして、「ｒａｔｅ１」及び「ｒａｔｅ３」は、図３に示すように、Ａ／Ｄ変換器１２ｂのデジタル化処理において、デジタルゲインで「０．５倍」されることで、「０．５＊ｒａｔｅ１」及び「０．５＊ｒａｔｅ３」となる。
【００５５】
かかる処理により生成された反射波データは、合成（加算）されて、図３に示すように、「０．５＊ｒａｔｅ１＋α＊ｒａｔｅ２＋０．５＊ｒａｔｅ３」となり、基本波成分が抑制された加算データとなる。すなわち、受信部１２は、信号の飽和を回避するために、振幅が２分の１（パワーが４分の１）となるように、アナログゲイン調整及びデジタルゲイン調整を行なう。
【００５６】
ここで、プリアンプ１２ａは、上述した「ＡＭＰＭゲイン」によるアナログゲイン調整以外にも、通常、受信感度補正用のアナログゲイン調整を行なっている。以下では、受信感度補正用の重み付けに用いられる重み付け係数を「アナログゲイン」と記載する。図４は、受信感度補正用のアナログゲイン調整の一例を説明するための図である。
【００５７】
例えば、プリアンプ１２ａの増幅処理が『「最小値：０ｄＢ」〜「最大値：５０ｄＢ」』の範囲であるとする。かかる場合、アナログゲインは、図４に示すように、深さ（depth）に応じて「０ｄＢ〜５０ｄＢ」の範囲で設定される。具体的には、アナログゲインは、反射波信号の超音波送信から受信までの時間に応じて設定される。すなわち、上記の「ｒａｔｅ１〜ｒａｔｅ３」は、深さ方向に応じて受信感度補正用のアナログゲイン調整が行なわれた１走査線上の反射波信号である。
【００５８】
１回目及び３回目の反射波信号は、「第１係数」であるアナログゲインによりアナログゲイン調整された後に、デジタルゲイン調整されることでデジタル信号となる。また、２回目の反射波信号は、「第１係数」であるアナログゲインによる調整と「第２係数」であるＡＭＰＭゲインによるアナログゲイン調整が行なわれた後、デジタル化されることでデジタル信号となる。
【００５９】
しかし、上述したゲイン調整は、ハーモニックイメージングにおける最適なゲイン調整とは必ずしもならない。
【００６０】
すなわち、上述したように、送信部１１は、信号振幅を電圧で制御するが、駆動パルスを超音波プローブ１に印加する送信パルサ１１ｃは、アナログ回路である。このため、超音波の振幅は、アナログ回路である送信パルサ１１ｃの特性のばらつきにより、１回目と３回目の振幅と３回目の振幅との比が正確に「１：２」とならない場合がある。
【００６１】
また、１回目及び３回目の反射波信号に対する「０．５倍」のゲイン調整は、デジタル処理であるので略正確に行なわれるが、２回目の反射波信号に対する「α倍」のゲイン調整は、プリアンプ１２ａによるアナログ処理である。更に、各反射波信号に対する受信感度補正用のゲイン調整も、プリアンプ１２ａによるアナログ処理である。図５は、アナログ回路の入出力特性の一例を説明するための図である。
【００６２】
アナログ回路であるプリアンプ１２ａの入出力特性は、図５で例示するように、非線形である場合がある。従って、上述したように、理論上、「α」を「−６．０ｄＢ」と設定することで、組織由来の信号が最も小さくなる造影画像を生成することが出来るはずであるが、実際には、最適なＡＭＰＭゲイン（α）は、「−６．０ｄＢ」からずれが生じることとなる。また、図５で例示した入出力特性により、アナログゲインごとの最適なＡＭＰＭゲインも異なる場合がある。
【００６３】
更には、超音波診断装置のロットや、撮像時の温度、経時的変化によっても、アナログ回路であるプリアンプ１２ａの入出力特性は変化する。また、被検体Ｐごとに送信条件や送信電圧を変更した場合もアナログ回路であるプリアンプ１２ａの入出力特性は変化する。このため、検査を行なうたびに、毎回、アナログゲインごとの最適なＡＭＰＭゲインを求める必要がある。
【００６４】
そこで、従来では、アナログゲインごとの最適なＡＭＰＭゲインを求めるために、図６に示すような処理が操作者により行なわれている。図６は、従来の重み付け係数の最適化処理を説明するための図である。例えば、操作者は、「アナログゲイン：４０ｄＢ」における最適なＡＭＰＭゲインを求めるために、アナログゲインを一律に「４０ｄＢ」と設定し、更に、ＡＭＰＭゲインを「−５．４ｄＢ、−５．６ｄＢ、−５．８ｄＢ、−６．０ｄＢ、−６．２ｄＢ、−６．４ｄＢ」に変更した６つの超音波画像を、造影なしの状態で生成する旨の指示を、入力装置３を介して行なう。
【００６５】
これにより、画像生成部１６は、図６に示すように、６つの超音波画像を生成し、これら超音波画像は、制御部１９の表示制御処理により、モニタ２に表示される。操作者は、図６に例示した超音波画像を参照して、輝度が最も小さくなった超音波画像のαを特定する。例えば、図６の例では、操作者は、「アナログゲイン：４０ｄＢ」における最適なＡＭＰＭゲイン（α）が「−６．０ｄＢ」であると特定する。従来では、かかる処理をアナログゲインごとに行なうことで、アナログゲインごとの最適なＡＭＰＭゲインを求めていた。すなわち、従来、第１係数と第２係数との最適な組み合わせとなる値（重み付け係数）を設定することは、操作者にとって煩雑な処理であった。
【００６６】
なお、アナログゲインの入出力特性に起因する重み付け係数の設定に要する煩雑性は、ＡＭＰＭだけでなく、ＡＭやＰＭを行なう場合であっても同様に発生する。また、ＣＨＩだけでなく、ＴＨＩにおいても、アナログゲインの入出力特性に起因する重み付け係数の設定に要する煩雑性は発生する。
【００６７】
そこで、第１の実施形態では、図１に示すように、決定部１９ａ及び設定部１９ｂが設置される。決定部１９ａ及び設定部１９ｂは、画像生成部１６及び画像処理部１８と協同して、ハーモニックイメージングにおける最適なゲイン調整を自動的に設定する。
【００６８】
まず、ハーモニックイメージングにおける送信部１１、受信部１２及び画像生成部１６の処理を、上記の説明に基づいてまとめると、送信部１１は、ハーモニックイメージングを行なうための所定のスキャンシーケンスにより各走査線で超音波を複数回送信させる。例えば、送信部１１は、ＡＭＰＭ用のスキャンシーケンスにより、１回目と３回目の送信超音波の振幅と３回目の送信超音波の振幅との比が「１：２」となり、かつ、１回目と３回目の送信超音波の位相と３回目の送信超音波の位相との正負が異なるように、各走査線で超音波を３回送信させる。
【００６９】
また、受信部１２は、同一走査線で複数回送信された超音波の各反射波それぞれに対して、重み付け係数である第１係数に応じて重み付けを行う感度補正部と、各反射波それぞれに対して、スキャンシーケンスに応じて異なる第２係数に応じて重み付けを行うスキャンシーケンス重み付け部とからなるアナログ回路であるプリアンプ１２ａを有する。すなわち、第１係数は、受信感度補正用に重み付けを行なうために設定される重み付け係数であり、第２係数は、スキャンシーケンスに応じた重み付けを行なうために設定される重み付け係数である。例えば、プリアンプ１２ａは、同一走査線で３回送信された超音波の各反射波を、第１係数としてのアナログゲインにより重み付けを行なう感度補正部と、第２係数であるＡＭＰＭゲイン（α）により重み付けを行なうスキャンシーケンス重み付け部との機能を有する。
【００７０】
また、画像生成部１６は、第１係数及び第２係数により重み付けされた走査線ごとの各反射波を合成した合成データを用いて超音波画像を生成する。例えば、Ｂモード処理部１４は、１フレーム分の各走査線の３つの反射波データを加算した「０．５＊ｒａｔｅ１＋α＊ｒａｔｅ２＋０．５＊ｒａｔｅ３」から高調波成分を分離することで１フレーム分の加算データを生成する。そして、画像生成部１６は、加算データを用いて超音波画像を生成する。
【００７１】
そして、ハーモニックイメージングにおける最適なゲイン調整を自動設定するために、第１の実施形態に係る画像生成部１６は、例えば、プリアンプ１２ａに対する設定部１９ｂの重み付け係数の設定処理により、以下で説明する超音波画像を造影剤注入前に生成する。
【００７２】
すなわち、第１の実施形態に係る画像生成部１６は、第１係数及び第２係数により重み付けされた走査線ごとの各反射波を合成した合成データを用いた超音波画像として、第１係数の値と第２係数の値とが変更された複数の超音波画像を生成する。具体的には、画像生成部１６は、第１係数の値と第２係数の値とが変更された複数の超音波画像として、第１係数及び第２係数の値の組み合わせが同一の超音波画像の複数の領域それぞれにおいて異なる超音波画像を生成する。
【００７３】
より具体的には、画像生成部１６は、第１係数の値と第２係数の値とが変更された複数の超音波画像として、同一の値となる第２係数に対して第１の係数の値が同一の超音波画像の複数の領域それぞれにおいて異なる超音波画像を生成する。
【００７４】
例えば、画像生成部１６が、アナログゲインの値とＡＭＰＭゲインの値とが変更された複数の超音波画像として、同一の値となるＡＭＰＭゲインに対してアナログゲインの値が同一の超音波画像の複数の領域それぞれにおいて異なる超音波画像を生成する。図７は、第１の実施形態に係るＡＭＰＭゲイン及びアナログゲインの変更設定の一例を説明するための図である。
【００７５】
例えば、図７に例示する変更設定は、操作者により設定される。或いは、図７に例示する変更設定は、予め、超音波診断装置の出荷時に製造者により設定される。図７の（Ａ）に例示する変更設定では、ＡＭＰＭゲイン（α）として「−５．８ｄＢ、−６．０ｄＢ、−６．２ｄＢ、−６．４ｄＢ」の４つの値が、プリアンプ１２ａに順次変更設定される。
【００７６】
また、図７の（Ｂ）に例示する変更設定では、アナログゲインの値が、深さ（単位：ｃｍ）に応じた１１の領域（区間１〜１１）に分割して設定されている。区間１〜区間１１は、図７の（Ｂ）に示すように、深さ方向に沿って１ｃｍおきに設定される１１個の領域である。また、各区間のアナログゲインは、図７の（Ｂ）に示すように、区間１では「最小値：０ｄＢ」と設定され、深さ方向に沿って「５ｄＢ」ずつ増加して、区間１１では「最大値：５０ｄＢ」となるように設定されている。すなわち、図７の（Ｂ）に例示する変更設定では、「深さ：０ｃｍ〜１ｃｍ」である「区間１」のアナログゲインを「０ｄＢ」とし、「深さ：１ｃｍ〜２ｃｍ」である「区間２」のアナログゲインを「５ｄＢ」と変更すると設定される。また、図７の（Ｂ）に例示する変更設定では、「深さ：９ｃｍ〜１０ｃｍ」である「区間１０」のアナログゲインを「４５ｄＢ」とし、「深さ：１０ｃｍ〜１１ｃｍ」である「区間１１」のアナログゲインを「５０ｄＢ」と変更すると設定される。
【００７７】
図７の変更設定が設定部１９ｂにより行なわれると、受信部１２のプリアンプ１２ａは、「α＝−５．８ｄＢ」と固定したうえで、反射波信号を受信した時間に応じて、アナログゲインを変更する。また、受信部１２のプリアンプ１２ａは、「α＝−６．０ｄＢ」と固定したうえで、反射波信号を受信した時間に応じて、アナログゲインを変更する。また、受信部１２のプリアンプ１２ａは、「α＝−６．２ｄＢ」と固定したうえで、反射波信号を受信した時間に応じて、アナログゲインを変更する。また、受信部１２のプリアンプ１２ａは、「α＝−６．４ｄＢ」と固定したうえで、反射波信号を受信した時間に応じて、アナログゲインを変更する。図８は、図７に例示するＡＭＰＭゲイン及びアナログゲインの変更設定により生成される超音波画像を説明するための図である。
【００７８】
これにより、画像生成部１６は、図８に示すように、「α＝−５．８ｄＢ」であり、かつ、アナログゲインの値が区間１〜１１において１１種類の値となる１つの超音波画像を生成する。また、画像生成部１６は、図８に示すように、「α＝−６．０ｄＢ」であり、かつ、アナログゲインの値が区間１〜１１において１１種類の値となる１つの超音波画像を生成する。画像生成部１６は、図８に示すように、「α＝−６．２ｄＢ」であり、かつ、アナログゲインの値が区間１〜１１において１１種類の値となる１つの超音波画像を生成する。また、画像生成部１６は、図８に示すように、「α＝−６．４ｄＢ」であり、かつ、アナログゲインの値が区間１〜１１において１１種類の値となる１つの超音波画像を生成する。
【００７９】
なお、画像生成部１６の処理は、操作者が「ゲイン最適化スイッチ」をＯＮとすることが開始される。
【００８０】
そして、図１に示す決定部１９ａは、第１係数の値と第２係数の値とが変更された複数の超音波画像の中で、輝度値が最小となる超音波画像の生成に用いられた反射波に対してプリアンプ１２ａが重み付けに用いた第１係数及び第２係数の値の組み合わせを設定係数として決定する。具体的には、決定部１９ａは、複数の超音波画像それぞれの複数の領域において、同じ値の第１係数となる領域間で輝度値が最小となる第２係数の値を抽出することで、設定係数を決定する。そして、設定部１９ｂは、ハーモニックイメージングを実行する際の重み付け係数として、決定部１９ａが決定した設定係数をプリアンプ１２ａに設定する。以下では、「設定係数」を「最適ゲイン」と記載する場合がある。
【００８１】
より具体的には、決定部１９ａは、図１に示す平均輝度値算出部１８ａに画像内の平均輝度値を算出させる。そして、決定部１９ａは、平均輝度値算出部１８ａが算出した平均輝度値を用いて、上記の抽出処理を行なう。図９は、決定部による最適ゲイン決定処理を説明するための図である。
【００８２】
まず、決定部１９ａは、図８に示す４つの超音波画像それぞれで、区間１〜１１の平均輝度値を平均輝度値算出部１８ａに算出させる。かかる算出結果は、例えば、図９に示すような一覧表として決定部１９ａに通知される。決定部１９ａは、図９に例示する一覧表を参照し、アナログゲインが「３０ｄＢ」の区間７において、「α：−５．８ｄＢ」の平均輝度値が「１６．３２」であり、「α：−６．０ｄＢ」の平均輝度値が「１３．８６」であり、「α：−６．２ｄＢ」の平均輝度値が「１６．３３」であり、「α：−６．４ｄＢ」の平均輝度値が「１９．５９」であることから、平均輝度値が最小となる「α：−６．０ｄＢ」を抽出する。そして、「アナログゲイン：３０ｄＢ、ＡＭＰＭゲイン：−６．０ｄＢ」の組み合わせが最適ゲインであると決定する。
【００８３】
同様に、決定部１９ａは、図９に例示する一覧表を参照して、アナログゲインが「３５ｄＢ」の区間８において、「α：−５．８ｄＢ」の平均輝度値が「２２．２２」であり、「α：−６．０ｄＢ」の平均輝度値が「１９．７４」であり、「α：−６．２ｄＢ」の平均輝度値が「１７．９４」であり、「α：−６．４ｄＢ」の平均輝度値が「２１．１１」であることから、平均輝度値が最小となる「α：−６．２ｄＢ」を抽出する。そして、「アナログゲイン：３５ｄＢ、ＡＭＰＭゲイン：−６．２ｄＢ」の組み合わせが最適ゲインであると決定する。
【００８４】
ここで、反射波信号は、生体内の様々な部位から反射された信号として受信されるために、上記の領域（区間１〜１１）によっては、平均輝度値が最小となる第２係数（ＡＭＰＭゲイン）が抽出されない場合がある。そこで、決定部１９ａは、同じ値の第１係数となる領域間で輝度値が最小となる第２係数が抽出されない場合、当該第１係数の値に近接した値となる他の第１係数の領域にて抽出された第２係数の値を用いて、当該第１係数の値に組み合わせる第２係数の値を推定する。
【００８５】
具体的には、決定部１９ａは、図１に示す補間処理部１８ｃと協同して上記の処理を行なう。図１０は、補間処理を用いた最適ゲイン決定処理を説明するための図である。
【００８６】
例えば、決定部１９ａの指示により、補間処理部１８ｃは、図１０に示すように、横軸がアナログゲインであり、縦軸がアナログゲインに対して輝度値（平均輝度値）が最小となったＡＭＰＭゲイン（α）をプロットしたグラフを作図する（図中の実線を参照）。そして、「アナログゲイン：２０ｄＢ」で輝度値（平均輝度値）が最小となるＡＭＰＭゲインが求められなかった場合、補間処理部１８ｃは、「アナログゲイン：１５ｄＢ」の「最適ＡＭＰＭゲイン：−５．８ｄＢ」と、「アナログゲイン：２５ｄＢ」の「最適ＡＭＰＭゲイン：−６．０ｄＢ」とから、「アナログゲイン：２０ｄＢ」の最適ＡＭＰＭゲインを「−５．９ｄＢ」と推定する（図中の点線を参照）。
【００８７】
同様に、「アナログゲイン：３５ｄＢ」で輝度値（平均輝度値）が最小となるＡＭＰＭゲインが求められなかった場合、補間処理部１８ｃは、「アナログゲイン：３０ｄＢ」の「最適ＡＭＰＭゲイン：−６．０ｄＢ」と、「アナログゲイン：４０ｄＢ」の「最適ＡＭＰＭゲイン：−６．２ｄＢ」とから、「アナログゲイン：３５ｄＢ」の最適ＡＭＰＭゲインを「−６．１ｄＢ」と推定する（図中の点線を参照）。
【００８８】
上記の補間処理により、決定部１９ａは、変更設定された全てのアナログゲインに対して、最適となるＡＭＰＭゲインを決定することができ、かかる最適ゲインが、設定部１９ｂにより、プリアンプ１２ａに設定される。
【００８９】
更に、第１の実施形態では、決定部１９ａにより、設定係数（最適ゲイン）の決定処理を行なうか否かの判定処理が行なわれる。超音波の信号は深部にいくほど減衰するため、深部では生体組織由来の信号が受信できない場合がある。生体からの信号を受信できない場合は、アナログゲインごとの最適なＡＭＰＭゲイン（設定係数、最適ゲイン）を求めることができない。また、アナログゲインごとの最適なＡＭＰＭゲインを求めるには、ファントムや生体など組織の信号を評価できる対象に超音波プローブ１を当てたときのみ可能であり、超音波プローブ１が空中放置されている場合では求められない。
【００９０】
そこで、第１の実施形態では、図９及び図１０を用いて説明した最適ゲイン決定処理の前に、以下の判定処理が行なわれる。図１１及び図１２は、ノイズフレームを用いた判定処理を説明するための図である。
【００９１】
まず、第１の実施形態に係る画像生成部１６は、図１１に示すように、更に、超音波送信を停止した状態で受信した反射波に基づく超音波画像である雑音画像（ノイズフレーム）を生成する。具体的には、決定部１９ａの制御処理により、受信部１２は、送信部１１から駆動パルスを印加しない状態で超音波プローブ１が受信した反射波信号の反射波データを生成し、Ｂモード処理部１４は、この反射波データからＢモードデータを生成する。これにより、画像生成部１６は、ノイズフレームを生成する。
【００９２】
そして、第１の実施形態に係る決定部１９ａは、第１係数の値と第２係数の値とが変更された複数の超音波画像と、雑音画像（ノイズフレーム）との信号雑音比（Ｓ／Ｎ）に基づいて、設定係数を決定するか否かを判定する。
【００９３】
例えば、決定部１９ａは、Ｓ／Ｎ測定部１８ｂに区間１〜１１ごとにノイズフレームとのＳ／Ｎを測定させる。そして、決定部１９ａは、区間１〜１１それぞれのＳ／Ｎと予め設定された閾値「ＴＨ」との比較処理を行なう。
【００９４】
ここで、例えば、図１２の（Ａ）に示すように、「ＡＭＰＭゲイン：−５．８ｄＢ」の超音波画像にて区間１１（アナログゲイン：５０ｄＢ）のノイズフレームに対するＳ／Ｎである「Ｓ／Ｎ（区間１１）」がＴＨより小さい場合、決定部１９ａは、「ＡＭＰＭゲイン：−６．０ｄＢ」の超音波画像における区間１１を処理対象から除外する。すなわち、決定部１９ａは、「ＡＭＰＭゲイン：−６．０ｄＢ」の超音波画像における区間１１を用いた設定係数（最適ゲイン）の決定処理を行なわないと判定する。
【００９５】
或いは、例えば、図１２の（Ｂ）に示すように、「ＡＭＰＭゲイン：−５．８ｄＢ」の超音波画像にて全区間のＳ／ＮがＴＨより小さい場合、決定部１９ａは、設定係数（最適ゲイン）の決定処理を停止すると判定する。すなわち、決定部１９ａは、全区間のＳ／ＮがＴＨより小さい場合、超音波プローブ１が空中放置されていると判定して、最適ゲインの決定処理を終了する。なお、かかる場合、決定部１９ａは、モニタ２に「生体にプローブを当てて下さい」というようなメッセージを表示させてもよい。
【００９６】
なお、上記実施形態において説明した平均輝度値算出部１８ａ、Ｓ／Ｎ測定部１８ｂ及び補間処理部１８ｃの機能は、決定部１９ａが有する場合であっても良い。
【００９７】
次に、図１３を用いて、第１の実施形態に係る超音波診断装置の処理について説明する。図１３は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の処理を説明するためのフローチャートである。なお、以下では、図７に例示したようなＡＭＰＭゲイン及びアナログゲインの変更設定が初期設定されている場合について説明する。
【００９８】
図１３に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、操作者によってゲイン最適化スイッチがＯＮとなったか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ここで、ゲイン最適化スイッチがＯＦＦである場合（ステップＳ１０１否定）、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、最適化スイッチがＯＮとなるまで待機する。
【００９９】
一方、ゲイン最適化スイッチがＯＮとなった場合（ステップＳ１０１肯定）、設定部１９ｂは、アナログゲイン及びＡＭＰＭゲインの設定を順次変更する（ステップＳ１０２）。これにより、画像生成部１６は、アナログゲインの値とＡＭＰＭゲインとの値が変更された複数の超音波画像として、同一の値となるＡＭＰＭゲインに対してアナログゲインの値が複数の区間それぞれにおいて異なる超音波画像を生成する（ステップＳ１０３）。
【０１００】
そして、画像生成部１６は、ノイズフレームを生成し(ステップＳ１０４)、決定部１９ａの指示により、Ｓ／Ｎ測定部１８ｂは、ノイズフレームを用いて、ステップＳ１０３で生成された超音波画像のＳ／Ｎを区間ごとに測定する（ステップＳ１０５）。
【０１０１】
そして、決定部１９ａは、Ｓ／Ｎの測定値を参照して、生体スキャンでない区間があるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ここで、生体スキャンでない区間がない場合（ステップＳ１０６否定）、決定部１９ａの指示により、平均輝度値算出部１８ａは、区間ごとに平均輝度値を算出する（ステップＳ１０９）。
【０１０２】
一方、生体スキャンでない区間がある場合（ステップＳ１０６肯定）、決定部１９ａは、更に、生体スキャンでない区間が全区間であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。ここで、生体スキャンでない区間が全区間である場合（ステップＳ１０７肯定）、決定部１９ａは、処理を終了する。例えば、決定部１９ａは、モニタ２に「生体にプローブを当てて下さい」というようなメッセージを表示させた後に、処理を終了する。
【０１０３】
一方、生体スキャンでない区間が全区間でない場合（ステップＳ１０７否定）、決定部１９ａは、生体スキャンでない区間を処理対象から除外し（ステップＳ１０８）、決定部１９ａの指示により、平均輝度値算出部１８ａは、処理対象の区間ごとに平均輝度値を算出する（ステップＳ１０９）。
【０１０４】
そして、決定部１９ａは、区間ごとに平均輝度値が最小となるＡＭＰＭゲイン（超音波画像）を抽出する（ステップＳ１１０）。そして、決定部１９ａは、全区間で平均輝度値が最小となるＡＭＰＭゲインが抽出されたか否かを判定する（ステップＳ１１１）。
【０１０５】
ここで、全区間で平均輝度値が最小となるＡＭＰＭゲインが抽出されていない場合（ステップＳ１１１否定）、決定部１９ａの指示により、補間処理部１８ｃは、補間処理により該当区間のＡＭＰＭゲインを推定し（ステップＳ１１２）、決定部１９ａは、最適ゲイン（アナログゲインごとの最適ＡＭＰＭゲイン）を決定し、設定部１９ｂは、プリアンプ１２ａの最適ゲインを設置し、処理を終了する。
【０１０６】
一方、全区間で平均輝度値が最小となるＡＭＰＭゲインが抽出された場合（ステップＳ１１１肯定）、決定部１９ａは、最適ゲインを決定し、設定部１９ｂは、プリアンプ１２ａの最適ゲインを設置し（ステップＳ１１３）、処理を終了する。
【０１０７】
従来では、操作者は、第１係数（アナログゲイン）を変更しながら、輝度が最小になる第２係数（ＡＭＰＭゲイン）の超音波画像を選んで、これらの値の組み合わせをプリアンプ１２ａに設定していた。しかし、上述してきたように、第１の実施形態では、第１係数（アナログゲイン）及び第２係数（ＡＭＰＭゲイン）の変更設定のパターンを設定しておくだけで、第１係数の値と第２係数の値とが変更された複数の超音波画像が生成される。そして、第１の実施形態では、複数の超音波画像から輝度値が最小となる領域（区間）を抽出することで、第１係数の値ごとに最適となる第２係数の値を自動的に決定し、これらの値の組み合わせをプリアンプ１２ａに自動的に設定することができる。
【０１０８】
従って、第１の実施形態では、ハーモニックイメージングにおける最適なゲイン調整を簡易に設定することができる。また、第１の実施形態では、簡易にハーモニックイメージングにおける最適なゲイン調整を行なえるので、操作者がゲイン調整を行なう手間が減り、その結果、検査時間が短縮され、更に、被検体Ｐ及び術者への負担も軽減することが可能となる。
【０１０９】
更に、第１の実施形態では、図７や図８に例示する変更パターンを設定することで、４４種類の第１係数と第２係数との組み合わせを４つの超音波画像を収集するのみで行なうことができる。従って、第１の実施形態では、ハーモニックイメージングにおける最適なゲイン調整を簡易かつ迅速に設定することができる。
【０１１０】
また、第１の実施形態では、輝度値として、画像内（区間内）の平均輝度値を用いて抽出処理を行なうので、抽出処理に用いる指標の算出処理を簡易に行なうことができる。また、第１の実施形態では、輝度値が最小となる第２係数が抽出されない場合、近似計算等の補間処理により、輝度値が最小となる第２係数を推定するので、全ての第１係数の値ごとに最適となる第２係数の値を決定することができる。
【０１１１】
また、第１の実施形態では、ノイズフレームによりＳ／Ｎを測定することで、処理対象から除外すべき区間であるか否かを判定するので、最適ゲインの決定を精度よく行なうことができる。また、第１の実施形態では、ノイズフレームによりＳ／Ｎを測定することで、超音波プローブ１が空中放置であるか否かを判定するので、不適切な最適ゲインが設定されることを回避できる。
【０１１２】
なお、第１係数の値と第２係数の値とが変更された複数の超音波画像は、図７及び図８に例示した場合に限定されるものではない。以下、図１４及び図１５を用いて、第１係数の値と第２係数の値とが変更された複数の超音波画像の変形例について説明する。図１４及び図１５は、第１の実施形態の変形例を説明するための図である。
【０１１３】
各区間に設定される第１係数（アナログゲイン）の値は、図７及び図８に例示するように、深さ方向に沿って大きくなるように設定される場合に限定されるものではない。例えば、各区間に設定されるアナログゲインの値は、図１４の（Ａ）に示すように、深さ方向に沿って「５０ｄＢ」から「０ｄＢ」へと順に小さくなるように設定される場合であっても良い。
【０１１４】
また、各区間に設定されるアナログゲインの値は、図７及び図８に例示するように、深さ方向に沿って変化するように設定される場合に限定されるものではない。例えば、各区間に設定されるアナログゲインの値は、図１４の（Ｂ）に示すように、深さ方向とともに、方位方向に沿って変更するように設定される場合であっても良い。図１４の（Ｂ）に示す一例では、区間１〜１０を更に方位方向に２分割し、「０ｄＢ」から「４７．５ｄＢ」まで「２．５ｄＢ」ずつアナログゲインを増加させ、区間１１を「５０ｄＢ」とする変更パターンとなっている。図１４の（Ｂ）に例示する変更パターンを用いることで、決定部１９ａは、最適ゲインの組み合わせを、より多く決定することができる。
【０１１５】
また、図７及び図８に示す一例では、同一の超音波画像に用いられるＡＭＰＭゲインの値が同じである場合について説明した。しかし、第１の実施形態は、同一の超音波画像に用いられるＡＭＰＭゲインの値が複数である場合であっても良い。例えば、区間１〜１１を方位方向に２分割する。そして、図１４の（Ｃ）に示すように、左側の領域を「α：−５．８ｄＢ」と設定し、「α：−５．８ｄＢ」の領域の区間１〜１１のアナログゲインを「０ｄＢ」から「５０ｄＢ」まで「５ｄＢ」ずつアナログゲインを増加させると設定する。また、図１４の（Ｃ）に示すように、右側の領域を「α：−６・０ｄＢ」と設定し、「α：−６・０ｄＢ」の領域の区間１〜１１のアナログゲインを「０ｄＢ」から「５０ｄＢ」まで「５ｄＢ」ずつアナログゲインを増加させると設定する。図１４の（Ｃ）に例示する変更パターンを用いることで、設定係数（最適ゲイン）の決定に用いる超音波画像の画像数を更に少なくすることができる。
【０１１６】
或いは、第１の実施形態は、第１係数の値と第２係数の値とが変更された複数の超音波画像として、第１の係数及び第２の係数の値の組み合わせが同一の超音波画像において同一となる超音波画像を生成する場合であっても良い。例えば、設定部１９ｂが行なった最適ゲイン決定用の設定により、画像生成部１６は、図１５に示すように、「ＡＭＰＭゲイン：−５．８ｄＢ」の超音波画像として、アナログゲインを「０ｄＢ」から「５０ｄＢ」まで「５ｄＢ」ずつ変更した１１枚の画像を生成する。同様に、画像生成部１６は、図１５に示すように、「ＡＭＰＭゲイン：−６．０ｄＢ」の超音波画像、「ＡＭＰＭゲイン：−６．２ｄＢ」の超音波画像及び「ＡＭＰＭゲイン：−６．４ｄＢ」の超音波画像それぞれについても、アナログゲインを変更した１１枚の画像を生成する。
【０１１７】
そして、決定部１９ａは、同じ値の第１係数となる超音波画像間で輝度値が最小となる超音波画像を抽出し、当該抽出した超音波画像で用いられた第２係数の値を抽出することで、設定係数（アナログゲインとＡＭＰＭゲインとの組み合わせ）を決定する。なお、かかる場合に用いられる輝度値は、画像全体の平均輝度値である場合であっても、画像内で予め設定された関心領域の平均輝度値である場合であっても良い。
【０１１８】
ただし、図１５に示す変形例では、最適ゲイン決定処理に際して４４枚の超音波画像を生成する必要がある。従って、上記で説明した最適ゲインの決定を行なう場合、図８や図１４で例示したように、決定処理に用いる画像数を減少させることができる変更パターンを用いることが望ましい。
【０１１９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、最適ゲインの設定処理が自動で開始される場合について、図１６を用いて説明する。図１６は、第２の実施形態を説明するための図である。
【０１２０】
第２の実施形態では、画像生成部１６、決定部１９ａ及び設定部１９ｂは、所定の外部装置からの信号に応じて、最適ゲインの設定に関する処理を開始する。第１の実施形態では、操作者がゲイン最適化スイッチをＯＮとすることで、最適ゲインの設定に関する処理を開始していた。
【０１２１】
通常、超音波造影の開始時には、操作者は、経過時間を計測するためにインジェクションタイマーをＯＮとする。そこで、第２の実施形態では、制御部１９は、図１６に示すように、外部装置であるインジェクションタイマーＯＮをトリガーとして、画像生成部１６、決定部１９ａ及び設定部１９ｂによるゲイン最適化処理を自動的に開始させる。
【０１２２】
このように、第２の実施形態では、ゲイン最適化処理を自動的に開始させることができる。
【０１２３】
なお、上記した第１の実施形態及び第２の実施形態の説明した図面にて図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
【０１２４】
以上、説明したとおり、第１の実施形態及び第２の実施形態によれは、ハーモニックイメージングにおける最適なゲイン調整を簡易に設定することができる。
【０１２５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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は意図していない。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】
【０１２６】
１  超音波プローブ
２  モニタ
３  入力装置
１０  装置本体
１１  送信部
１１ａ  レートパルサ発生器
１１ｂ  送信遅延回路
１１ｃ  送信パルサ
１２  受信部
１２ａ  プリアンプ
１２ｂ  Ａ／Ｄ変換器
１２ｃ  受信遅延加算回路
１３  バッファ
１４  Ｂモード処理部
１５  ドプラ処理部
１６  画像生成部
１７  画像メモリ
１８  画像処理部
１８ａ  平均輝度値算出部
１８ｂ  Ｓ／Ｎ測定部
１８ｃ  補間処理部
１９  制御部
１９ａ  決定部
１９ｂ  設定部
２０  内部記憶部
【図１】
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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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図６】
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