(57)【要約】【課題】Ｓ／Ｎの向上した超音波画像データを得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】位相信号生成部１４１Ａは、受信信号から、位相の異なる２つの信号を生成する。シフト量設定部１４１ｅは、位相信号生成部１４１Ａによって生成される２つの信号の位相ずれ量を直交以外の所定のずれ量に設定する。乗算器１４１ａ、乗算器１４１ｃ、加算器１４１ｆ及び包絡線検出器１４１ｇは、位相信号生成部１４１Ａによって生成された２つの信号を合成して包絡線を検出する。画像生成部は、乗算器１４１ａ、乗算器１４１ｃ、加算器１４１ｆ及び包絡線検出器１４１ｇによって検出された包絡線に基づいて超音波画像データを生成する。【選択図】図４
2013022043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号によって被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信して得られた受信信号に基づいて超音波診断画像を表示する超音波画像診断装置において、
前記受信信号から、位相の異なる２つの信号を生成する位相信号生成部と、
前記位相信号生成部によって生成される２つの信号の位相ずれ量を直交以外の所定のずれ量に設定する位相量設定部と、
前記位相信号生成部によって生成された２つの信号を合成して包絡線を検出する包絡線検出部と、
前記包絡線検出部によって検出された包絡線に基づいて超音波診断画像データを生成する画像生成部と、
を備えたことを特徴とする超音波画像診断装置。
【請求項２】
前記位相量設定部は、設定する前記２つの信号の位相ずれ量を変更可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の超音波画像診断装置。
【請求項３】
前記位相信号生成部は、前記受信信号から、互いに位相が直交する２つの信号を生成し、
前記位相量設定部は、前記位相信号生成部によって生成された前記２つの信号のうちの少なくとも何れかのシフト量を設定することにより、前記２つの信号の位相ずれ量を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波画像診断装置。
【請求項４】
前記受信信号は、前記反射超音波を変換して得られたアナログ信号を所定周波数でサンプリングして得られたものであり、
前記位相量設定部は、前記２つの信号のうちの少なくとも何れかのシフト量の設定をサンプリング単位で行うことを特徴とする請求項３に記載の超音波画像診断装置。
【請求項５】
前記位相信号生成部は、ヒルベルト変換処理によって、前記受信信号から前記２つの信号を生成することを特徴とする請求項３又は４に記載の超音波画像診断装置。
【請求項６】
前記位相信号生成部は、直交検波処理によって、前記受信信号から前記２つの信号を生成することを特徴とする請求項３又は４に記載の超音波画像診断装置。
【請求項７】
駆動信号によって被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信して得られたアナログ信号を所定周波数でサンプリングして得た受信信号に基づいて超音波診断画像を表示する超音波画像診断装置において、
ヒルベルト変換処理又は直交検波処理によって、前記受信信号からＩ信号とＱ信号とを生成するとともに、前記Ｉ信号及び前記Ｑ信号の少なくとも何れかを所定のシフト量だけシフトさせる位相信号生成部と、
前記位相信号生成部によって生成されたＩ信号及びＱ信号の少なくとも何れかのシフト量を設定するとともに、該シフト量の設定をサンプリング単位で行う位相量設定部と、
前記位相信号生成部によって生成された前記Ｉ信号及び前記Ｑ信号をそれぞれ二乗して得られた各信号を加算して包絡線を検出する包絡線検出部と、
前記包絡線検出部によって検出された包絡線に基づいて超音波診断画像データを生成する画像生成部と、
を備えたことを特徴とする超音波画像診断装置。
【請求項８】
駆動信号によって被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信して得られた受信信号に基づいて超音波診断画像を表示する超音波画像診断装置において、
前記受信信号から、該受信信号に対して所定周波数の参照信号を与えて直交検波処理を行って、前記受信信号からＩ信号とＱ信号とを生成する位相信号生成部と、
前記位相信号生成部によって生成されたＩ信号及びＱ信号をそれぞれ二乗して得られた各信号を加算して包絡線を検出する包絡線検出部と、
前記包絡線検出部によって検出された包絡線に基づいて超音波診断画像データを生成する画像生成部と、
を備え、
前記位相信号生成部は、前記受信信号に対して与える前記参照信号の周波数を、前記送信超音波の中心周波数とは異ならせるようにしたことを特徴とする超音波画像診断装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波画像診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多数の振動子（トランスデューサー）を配列して備える超音波探触子（プローブ）を有し、生体等の被検体に対して超音波の送受信を行い、受信した超音波から得られた信号（受信信号）に基づいて超音波画像データを生成し、これに基づいて超音波画像を画像表示装置に表示する超音波画像診断装置が知られている。
【０００３】
このような超音波画像診断装置では、受信信号に対して検波処理を行うことにより、振幅変調された受信信号の復調を行っている。この検波処理は、例えば、受信信号を、受信信号と同相であるＩ（In-phase）成分と、受信信号と直交する位相であるＱ（Quadrature phase）成分とに分離し、これらを合成して包絡線を得ることにより実現され、超音波診断画像データのＳ／Ｎ（Signal-Noise ratio）を向上させることができる（例えば、特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−７０２６３号公報
【特許文献２】特開２０００−２３７１８７号公報
【特許文献３】特開２０００−２３９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献に記載の技術の何れも、常にＳ／Ｎの優れた超音波診断画像データが得られるとは限らず、例えば、信号成分の振幅が小さい場合には、結果としてＳ／Ｎが低くなり、良好な超音波診断画像を得ることができない。
【０００６】
本発明の課題は、Ｓ／Ｎの向上した超音波画像データを得ることができる超音波画像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】
【０００７】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、駆動信号によって被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信して得られた受信信号に基づいて超音波診断画像を表示する超音波画像診断装置において、
前記受信信号から、位相の異なる２つの信号を生成する位相信号生成部と、
前記位相信号生成部によって生成される２つの信号の位相ずれ量を直交以外の所定のずれ量に設定する位相量設定部と、
前記位相信号生成部によって生成された２つの信号を合成して包絡線を検出する包絡線検出部と、
前記包絡線検出部によって検出された包絡線に基づいて超音波診断画像データを生成する画像生成部と、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波画像診断装置において、
前記位相量設定部は、設定する前記２つの信号の位相ずれ量を変更可能に構成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の超音波画像診断装置において、
前記位相信号生成部は、前記受信信号から、互いに位相が直交する２つの信号を生成し、
前記位相量設定部は、前記位相信号生成部によって生成された前記２つの信号のうちの少なくとも何れかのシフト量を設定することにより、前記２つの信号の位相ずれ量を設定することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の超音波画像診断装置において、
前記受信信号は、前記反射超音波を変換して得られたアナログ信号を所定周波数でサンプリングして得られたものであり、
前記位相量設定部は、前記２つの信号のうちの少なくとも何れかのシフト量の設定をサンプリング単位で行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の超音波画像診断装置において、
前記位相信号生成部は、ヒルベルト変換処理によって、前記受信信号から前記２つの信号を生成することを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項３又は４に記載の超音波画像診断装置において、
前記位相信号生成部は、直交検波処理によって、前記受信信号から前記２つの信号を生成することを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、駆動信号によって被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信して得られたアナログ信号を所定周波数でサンプリングして得た受信信号に基づいて超音波診断画像を表示する超音波画像診断装置において、
ヒルベルト変換処理又は直交検波処理によって、前記受信信号からＩ信号とＱ信号とを生成するとともに、前記Ｉ信号及び前記Ｑ信号の少なくとも何れかを所定のシフト量だけシフトさせる位相信号生成部と、
前記位相信号生成部によって生成されたＩ信号及びＱ信号の少なくとも何れかのシフト量を設定するとともに、該シフト量の設定をサンプリング単位で行う位相量設定部と、
前記位相信号生成部によって生成された前記Ｉ信号及び前記Ｑ信号をそれぞれ二乗して得られた各信号を加算して包絡線を検出する包絡線検出部と、
前記包絡線検出部によって検出された包絡線に基づいて超音波診断画像データを生成する画像生成部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、駆動信号によって被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信して得られた受信信号に基づいて超音波診断画像を表示する超音波画像診断装置において、
前記受信信号から、該受信信号に対して所定周波数の参照信号を与えて直交検波処理を行って、前記受信信号からＩ信号とＱ信号とを生成する位相信号生成部と、
前記位相信号生成部によって生成されたＩ信号及びＱ信号をそれぞれ二乗して得られた各信号を加算して包絡線を検出する包絡線検出部と、
前記包絡線検出部によって検出された包絡線に基づいて超音波診断画像データを生成する画像生成部と、
を備え、
前記位相信号生成部は、前記受信信号に対して与える前記参照信号の周波数を、前記送信超音波の中心周波数とは異ならせるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、Ｓ／Ｎの向上した超音波画像データを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】超音波画像診断装置の外観構成を示す図である。
【図２】超音波画像診断装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】画像生成部の機能的構成を示すブロック図である。
【図４】包絡線検波部の機能的構成を示すブロック図である。
【図５】本実施の形態により生成される包絡線データについて説明する図である。
【図６】本実施の形態により生成される包絡線データについて説明する図である。
【図７】本実施の形態により生成される包絡線データについて説明する図である。
【図８】本実施の形態により生成される包絡線データについて説明する図である。
【図９】本実施の形態により生成される包絡線データについて説明する図である。
【図１０】本実施の形態によって取得された超音波画像について説明する図である。
【図１１】本実施の形態によって取得された超音波画像について説明する図である。
【図１２】本実施の形態によって取得された超音波画像について説明する図である。
【図１３】包絡線検波部の別の態様を示すブロック図である。
【図１４】包絡線検波部の別の態様によって得られた包絡線データについて説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係る超音波画像診断装置について、図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有するものについては、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００１８】
本実施の形態に係る超音波画像診断装置Ｓは、図１及び図２に示すように、超音波画像診断装置本体１と超音波探触子２とを備えている。超音波探触子２は、図示しない生体等の被検体に対して超音波（送信超音波）を送信するとともに、この被検体で反射した超音波の反射波（反射超音波：エコー）を受信する。超音波画像診断装置本体１は、超音波探触子２とケーブル３を介して接続され、超音波探触子２に電気信号の駆動信号を送信することによって超音波探触子２に被検体に対して送信超音波を送信させるとともに、超音波探触子２にて受信した被検体内からの反射超音波に応じて超音波探触子２で生成された電気信号である受信信号に基づいて被検体内の内部状態を超音波画像として画像化する。
【００１９】
超音波探触子２は、圧電素子からなる振動子２ａを備えており、この振動子２ａは、例えば、方位方向に一次元アレイ状に複数配列されている。本実施の形態では、ｎ個（例えば、１９２個）の振動子２ａを備えた超音波探触子２を用いている。なお、振動子２ａは、二次元アレイ状に配列されたものであってもよい。また、振動子２ａの個数は、任意に設定することができる。また、本実施の形態では、超音波探触子２について、リニア電子スキャンプローブを採用したが、電子走査方式あるいは機械走査方式の何れを採用してもよく、また、リニア走査方式、セクタ走査方式あるいはコンベックス走査方式の何れの方式を採用することもできる。
【００２０】
超音波画像診断装置本体１は、例えば、図２に示すように、操作入力部１１と、送信部１２と、受信部１３と、画像生成部１４と、メモリー部１５と、ＤＳＣ（Digital Scan Converter）１６と、表示部１７と、制御部１８とを備えて構成されている。
【００２１】
操作入力部１１は、例えば、診断開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータの入力などを行うための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を備えており、操作信号を制御部１８に出力する。本実施の形態では、操作入力部１１の操作に応じて、後述するＱ信号のシフト量の設定を行うことができる。
【００２２】
送信部１２は、制御部１８の制御に従って、超音波探触子２にケーブル３を介して電気信号である駆動信号を供給して超音波探触子２に送信超音波を発生させる回路である。また、送信部１２は、例えば、クロック発生回路、遅延回路、パルス発生回路を備えている。クロック発生回路は、駆動信号の送信タイミングや送信周波数を決定するクロック信号を発生させる回路である。遅延回路は、駆動信号の送信タイミングを振動子２ａ毎に対応した個別経路毎に遅延時間を設定し、設定された遅延時間だけ駆動信号の送信を遅延させて送信超音波によって構成される送信ビームの集束を行うための回路である。パルス発生回路は、所定の周期で駆動信号としてのパルス信号を発生させるための回路である。
このように構成された送信部１２は、制御部１８の制御に従って、駆動信号を供給する複数の振動子２ａを、超音波の送受信毎に所定数ずらしながら順次切り替え、出力の選択された複数の振動子２ａに対して駆動信号を供給することにより走査を行う。
【００２３】
受信部１３は、制御部１８の制御に従って、超音波探触子２からケーブル３を介して電気信号の受信信号を受信する回路である。受信部１３は、例えば、増幅器、Ａ／Ｄ変換回路、整相加算回路を備えている。増幅器は、受信信号を、振動子２ａ毎に対応した個別経路毎に、予め設定された所定の増幅率で増幅させるための回路である。Ａ／Ｄ変換回路は、増幅された受信信号をＡ／Ｄ変換するための回路である。本実施の形態では、例えば、Ａ／Ｄ変換回路は、６０ＭＨｚのサンプリング周波数で受信信号のＡ／Ｄ変換を行う。整相加算回路は、Ａ／Ｄ変換された受信信号に対して、振動子２ａ毎に対応した個別経路毎に遅延時間を与えて時相を整え、これらを加算（整相加算）して音線データを生成するための回路である。
【００２４】
画像生成部１４は、図３に示すように、例えば、包絡線検波部１４１、データ間引き部１４２、対数増幅部１４３及び輝度変換部１４４を備えている。
包絡線検波部１４１は、受信部１３からの音線データに対して包絡線の検波を行い、包絡線データを得る。データ間引き部１４２は、表示部１７に表示する超音波画像の画像サイズに応じて、包絡線データの距離方向（深度方向）に対するデータの間引きを行う。対数増幅部１４３は、データ間引き部１４２によって間引きされた包絡線データに対して対数増幅を行う。輝度変換部１４４は、対数増幅された包絡線データの示す信号の大きさを２５６階調に量子化する振幅／輝度変換を行ってＢモード画像データを生成する。すなわち、Ｂモード画像データは、受信信号の強さを輝度によって表したものである。なお、輝度変換部１４４は、輝度変換する際に、ダイナミックレンジやゲインの調整及びガンマ補正を行うようにしてもよい。
【００２５】
ここで、本実施の形態に係る包絡線検波部１４１の構成について図４を参照して説明する。なお、以下の説明において、音線データから得られる２つの信号（Ｉ信号、Ｑ信号）の位相をずらすとは、単に角度（角周波数）を相異させるものの他、角度を相異させた上で、得られた２つの信号を時間的にずらすことも含まれるものとする。
【００２６】
包絡線検波部１４１は、図４に示すように、位相信号生成部１４１Ａを備えており、受信部１３から出力された音線データから位相の異なる２つの信号を生成する。より具体的には、包絡線検波部１４１は、例えば、乗算器１４１ａ、直交信号生成部１４１ｂ、乗算器１４１ｃ、タイミング調整回路１４１ｄ、シフト量設定部１４１ｅ、加算器１４１ｆ及び包絡線検出器１４１ｇを備えている。
【００２７】
乗算器１４１ａは、受信部１３から出力された音線データをＩ信号として入力し、これを二乗して加算器１４１ｆに出力する。
【００２８】
直交信号生成部１４１ｂは、受信部１３から出力された音線データを入力し、この音線データに対してヒルベルト変換を行って、入力した音線データの位相をπ／２だけずらした信号であるＱ信号を得る。すなわち、直交信号生成部１４１ｂは、入力した音線データに対して直交する位相である直交位相信号を生成する。
乗算器１４１ｃは、直交信号生成部１４１ｂによって生成されたＱ信号を入力し、これを二乗してタイミング調整回路１４１ｄに出力する。
タイミング調整回路１４１ｄは、乗算器１４１ｃによって二乗されたＱ信号を入力し、シフト量設定部１４１ｅによって設定されたシフト量だけ出力タイミングを調整し、加算器１４１ｆに出力する。
なお、本実施の形態では、Ｑ信号を乗算器１４１ｃによって二乗してからタイミング調整回路１４１ｄによって出力タイミングを調整するようにしたが、Ｑ信号の出力タイミングを調整した後にＱ信号を二乗するようにしてもよい。
位相量設定部としてのシフト量設定部１４１ｅは、操作入力部１１による所定の操作に応じて、タイミング調整回路１４１ｄから出力されるＱ信号の出力タイミングの設定を行う。本実施の形態では、シフト量設定部１４１ｅは、受信信号のサンプリング単位でＱ信号の出力タイミングの設定を行っている。すなわち、シフト量設定部１４１ｅは、シフト量の設定をサンプリング単位で行う。なお、シフト量の設定は上述したものに限定されず、例えば、角度にてシフト量の設定を行うようにしてもよい。
なお、本実施の形態では、タイミング調整回路１４１ｄによってＱ信号の出力タイミングの調整を行うようにしたが、Ｉ信号の出力タイミングの調整を行う構成であってもよく、また、Ｑ信号及びＩ信号の出力タイミングの調整を行う構成であってもよい。
【００２９】
加算器１４１ｆは、乗算器１４１ａから出力された二乗後のＩ信号と、タイミング調整回路１４１ｄから出力された二乗後のＱ信号とを加算し、その結果を包絡線検出器１４１ｇに出力する。すなわち、加算器１４１ｆは、二乗後のＩ信号と二乗後のＱ信号とを加算することにより信号成分の合成を行う。
包絡線検出器１４１ｇは、加算器１４１ｆから出力された合成後の信号成分の平方根を求めることにより、信号成分の包絡線を抽出し、包絡線データを得る。
このように、本実施の形態では、乗算器１４１ａ、乗算器１４１ｃ、加算器１４１ｆ及び包絡線検出器１４１ｇにより包絡線検出部を構成する。
【００３０】
図２に示すように、メモリー部１５は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの半導体メモリーによって構成されており、画像生成部１４から送信されたＢモード画像データをフレーム単位で記憶する。すなわち、メモリー部１５は、フレーム単位により構成された超音波画像データとして記憶することができる。メモリー部１５に記憶された超音波画像データは、制御部１８の制御に従って読み出され、ＤＳＣ１６に送信される。
【００３１】
ＤＳＣ１６は、メモリー部１５より受信した超音波診断画像データをテレビジョン信号の走査方式による画像信号に変換し、表示部１７に出力する。
【００３２】
表示部１７は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）ディスプレイ、有機ＥＬ（Electronic Luminescence）ディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ及びプラズマディスプレイ等の表示装置が適用可能である。表示部１７は、ＤＳＣ１６から出力された画像信号に従って表示画面上に超音波診断画像の表示を行う。なお、表示装置に代えてプリンタ等の印刷装置等を適用してもよい。
【００３３】
制御部１８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備えて構成され、ＲＯＭに記憶されているシステムプログラム等の各種処理プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開したプログラムに従って超音波画像診断装置Ｓの各部の動作を集中制御する。
ＲＯＭは、半導体等の不揮発メモリー等により構成され、超音波画像診断装置Ｓに対応するシステムプログラム及び該システムプログラム上で実行可能な各種処理プログラムや、各種データ等を記憶する。これらのプログラムは、コンピューターが読み取り可能なプログラムコードの形態で格納され、ＣＰＵは、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。
ＲＡＭは、ＣＰＵにより実行される各種プログラム及びこれらプログラムに係るデータを一時的に記憶するワークエリアを形成する。
【００３４】
以上のように構成された、超音波画像診断装置Ｓの包絡線検波部１４１によって生成される包絡線データについて図５〜図９を参照しながら説明する。
【００３５】
図５は、包絡線検波部１４１のシフト量設定部１４１ｅによってシフト量が０に設定された場合に生成される包絡線データについて示している。すなわち、図５は、従来の包絡線データの生成について示している。
【００３６】
図５（ａ）は、被検体として使用する複数のワイヤーを有する所定のファントムの所定の深度における音線データから得られたＩ信号（Ｉ）とＱ信号（Ｑ０）の振幅について示している。Ｑ信号（Ｑ０）は、音線データに対してヒルベルト変換を行い、音線データに対してπ／２だけ位相がずれた信号である。すなわち、Ｑ信号（Ｑ０）は、Ｉ信号（Ｉ）に対してπ／２だけ位相のずれた信号である。これらの信号をそれぞれ二乗して合成した後、包絡線を抽出すると、図５（ｂ）に示すような包絡線データＡ０が得られる。包絡線データＡ０は、ピーク時において、振幅ａが得られている。このようにして得られた包絡線データＡ０に対し、対数増幅部１４３によって対数増幅を行うと、図５（ｃ）に示すようなデータＬ０が得られる。
【００３７】
図６は、包絡線検波部１４１のシフト量設定部１４１ｅによってシフト量が＋１に設定された場合に生成される包絡線データについて示している。すなわち、図６は、上述のようにして得られたＱ信号に対し、１サンプリング分手前にシフトさせて生成した場合の包絡線データについて示している。
【００３８】
図６（ａ）は、ファントムの所定の深度における音線データから得られたＩ信号（Ｉ）とＱ信号（Ｑ１）の振幅について示している。Ｑ信号（Ｑ１）は、音線データに対してヒルベルト変換を行って音線データに対してπ／２だけ位相をずらし、さらに、１サンプリング分手前にシフトさせた信号である。すなわち、Ｑ信号（Ｑ１）は、Ｉ信号（Ｉ）に対してπ／２＋１サンプリング分だけ位相のずれた信号である。これらの信号をそれぞれ二乗して合成した後、包絡線を抽出すると、図６（ｂ）に示すような包絡線データＡ１が得られる。包絡線データＡ１は、ピーク時において、振幅ａよりも大きい振幅ｂが得られている。そして、このようにして得られた包絡線データＡ１に対し、対数増幅部１４３によって対数増幅を行うと、図６（ｃ）に示すようなデータＬ１が得られる。データＬ１は、ピーク時において、図５（ｃ）に示されるデータＬ０に対し、約２ｄＢのゲインが得られている。
【００３９】
図７は、包絡線検波部１４１のシフト量設定部１４１ｅによってシフト量が＋２に設定された場合に生成される包絡線データについて示している。すなわち、図７は、上述のようにして得られたＱ信号に対し、２サンプリング分手前にシフトさせて生成した場合の包絡線データについて示している。
【００４０】
図７（ａ）は、ファントムの所定の深度における音線データから得られたＩ信号（Ｉ）とＱ信号（Ｑ２）の振幅について示している。Ｑ信号（Ｑ２）は、音線データに対してヒルベルト変換を行って音線データに対してπ／２だけ位相をずらし、さらに、２サンプリング分手前にシフトさせた信号である。すなわち、Ｑ信号（Ｑ２）は、Ｉ信号（Ｉ）に対してπ／２＋２サンプリング分だけ位相のずれた信号である。これらの信号をそれぞれ二乗して合成した後、包絡線を抽出すると、図７（ｂ）に示すような包絡線データＡ２が得られる。包絡線データＡ２は、ピーク時において、振幅ａよりも大きい振幅ｃが得られている。そして、このようにして得られた包絡線データＡ２に対し、対数増幅部１４３によって対数増幅を行うと、図７（ｃ）に示すようなデータＬ２が得られる。データＬ２は、ピーク時において、図５（ｃ）に示されるデータＬ０に対し、約３ｄＢのゲインが得られている。
【００４１】
図８は、包絡線検波部１４１のシフト量設定部１４１ｅによってシフト量が−１に設定された場合に生成される包絡線データについて示している。すなわち、図８は、上述のようにして得られたＱ信号に対し、１サンプリング分先にシフトさせて生成した場合の包絡線データについて示している。
【００４２】
図８（ａ）は、ファントムの所定の深度における音線データから得られたＩ信号（Ｉ）とＱ信号（Ｑ３）の振幅について示している。Ｑ信号（Ｑ３）は、音線データに対してヒルベルト変換を行って音線データに対してπ／２だけ位相をずらし、さらに、１サンプリング分先にシフトさせた信号である。すなわち、Ｑ信号（Ｑ３）は、Ｉ信号（Ｉ）に対してπ／２−１サンプリング分だけ位相のずれた信号である。これらの信号をそれぞれ二乗して合成した後、包絡線を抽出すると、図８（ｂ）に示すような包絡線データＡ３が得られる。包絡線データＡ３は、ピーク時において、振幅ａよりも大きい振幅ｄが得られている。そして、このようにして得られた包絡線データＡ３に対し、対数増幅部１４３によって対数増幅を行うと、図８（ｃ）に示すようなデータＬ３が得られる。データＬ３は、ピーク時において、図５（ｃ）に示されるデータＬ０に対し、約１ｄＢのゲインが得られている。
【００４３】
図９は、包絡線検波部１４１のシフト量設定部１４１ｅによってシフト量が−２に設定された場合に生成される包絡線データについて示している。すなわち、図９は、上述のようにして得られたＱ信号に対し、２サンプリング分先にシフトさせて生成した場合の包絡線データについて示している。
【００４４】
図９（ａ）は、ファントムの所定の深度における音線データから得られたＩ信号（Ｉ）とＱ信号（Ｑ４）の振幅について示している。Ｑ信号（Ｑ４）は、音線データに対してヒルベルト変換を行って音線データに対してπ／２だけ位相をずらし、さらに、２サンプリング分先にシフトさせた信号である。すなわち、Ｑ信号（Ｑ４）は、Ｉ信号（Ｉ）に対してπ／２−２サンプリング分だけ位相のずれた信号である。これらの信号をそれぞれ二乗して合成した後、包絡線を抽出すると、図９（ｂ）に示すような包絡線データＡ４が得られる。包絡線データＡ４は、ピーク時において、振幅ａよりも大きい振幅ｅが得られている。そして、このようにして得られた包絡線データＡ４に対し、対数増幅部１４３によって対数増幅を行うと、図９（ｃ）に示すようなデータＬ４が得られる。データＬ４は、ピーク時において、図５（ｃ）に示されるデータＬ０に対し、約２ｄＢのゲインが得られている。
【００４５】
本実施の形態では、以上のようにして受信信号から生成された音線データに基づき生成された直交成分であるＱ信号を所定サンプリング数分シフトし、音線データと同相成分であるＩ信号と合成して包絡線を得ることにより、信号成分を増幅させることができ、Ｓ／Ｎが向上する。
また、Ｑ信号のシフト量を変更することにより、例えば、診断部位等に応じて好ましい超音波画像を取得することができるようになる。なお、Ｑ信号のシフト量は上述したものに限定されず、適宜設定することができる。
【００４６】
また、本実施の形態において、データ間引き部１４２による包絡線データの間引き周期を、Ｑ信号のシフト量を考慮して設定すると、ノイズ部分を効果的に間引くことができ、Ｓ／Ｎをさらに向上させることができるとともに、スペックルの粒状性を改善することができるようになり、より好適である。例えば、データ間引き部１４２による包絡線データのサンプリング周波数を変更するようにしてもよい。また、データ間引き部１４２による包絡線データのサンプリング周期をシフトするようにしてもよい。具体的には、例えば、データ間引き部１４２による包絡線データの抽出周期を１０ｎ（ｎは正整数）から１０ｎ＋１や１０ｎ＋５等に変更する。上述した処理によって、間引き後の包絡線データについて、表示する超音波画像の画像サイズに対してデータの過不足が生じた場合には、間引き後の包絡線データに対してデータの補間処理や間引き処理を実施するようにしてもよい。
【００４７】
また、Ｑ信号のシフト量を変更することにより、ノイズ成分が抑圧されない場合であっても、当該ノイズ成分はランダムに現れるものであるため、動画による平滑化現象によりそれほど目立たないものとなる。また、超音波画像データをフレーム間で平滑するアベレージングを行ってノイズ成分を抑圧するようにしてもよい。
【００４８】
本実施の形態によって生成された超音波画像データに基づいて表示される超音波画像の例を図１０〜図１２に示す。ここで、図１０は、Ｑ信号のシフト量が０であるときの超音波画像を示し、図１１は、Ｑ信号のシフト量が＋１であるときの超音波画像を示し、図１２は、Ｑ信号のシフト量が＋２であるときの超音波画像を示す。
【００４９】
図１０〜図１２に示す例では、シフト量が大きくなるほど、スペックル等のノイズ部分が抑圧され、被検体内の反射体が明瞭に現れているのがわかる。すなわち、シフト量が大きいほど、Ｓ／Ｎの向上した超音波画像データが得られていることがわかる。
【００５０】
なお、本実施の形態では、上述したように、ヒルベルト変換により音線データに対して直交する位相であるＱ信号を生成したが、包絡線検波部１４１を図１３に示すような構成とし、直交検波処理によってＱ信号を生成するようにしてもよい。
【００５１】
すなわち、図１３に示される包絡線検波部１４１は、直交信号生成部１４１ｂに代えて、所定の参照信号を与えるための乗算器１４１ｂａを備えている。乗算器１４１ｂａは、受信部１３から出力された音線データを入力し、この音線データに参照信号を乗じることにより、入力した音線データの位相をπ／２だけずらした信号であるＱ信号を得る。すなわち、乗算器１４１ｂａは、入力した音線データに対して直交する位相である直交位相信号を生成する。
【００５２】
このとき、音線データに対して乗じる参照信号の周波数を変更可能に構成してもよい。例えば、送信超音波の中心周波数を１０ＭＨｚとし、参照信号の周波数を、この送信超音波の中心周波数と同じである１０ＭＨｚとした場合、図１４（ａ）に示されるような包絡線データを得ることができる。なお、図１４に示す各包絡線データは、対数増幅部１４３によって対数増幅されたものを示している。また、図１４に示す各包絡線データは、タイミング調整回路１４１ｄによるＱ信号の出力タイミングの調整は行っていない。
【００５３】
一方、参照信号の周波数を、送信超音波の中心周波数とは異なる７．５ＭＨｚとした場合、図１４（ｂ）に示されるような包絡線データを得ることができる。図１４（ｂ）に示すように、参照信号の周波数を、送信超音波の中心周波数と異ならせると、ピーク時において、振幅の増幅が得られることがある。図１４（ｂ）に示す例では、参照信号の周波数を１０ＭＨｚとするものと比べ、ピーク時において、約２ｄＢのゲインが得られている。
【００５４】
また、参照信号の周波数を、送信超音波の中心周波数とは異なる５ＭＨｚとした場合、図１４（ｃ）に示されるような包絡線データを得ることができる。図１４（ｃ）に示すように、このような場合にも、ピーク時において、振幅の増幅が得られることがある。図１４（ｃ）に示す例では、参照信号の周波数を１０ＭＨｚとするものと比べ、ピーク時において、約６ｄＢのゲインが得られている。
【００５５】
なお、図１４に示す例は、何れもタイミング調整回路１４１ｄによるＱ信号の出力タイミングを行わずに、Ｉ信号及びＱ信号を合成して得た包絡線データを示しているが、上述したようにしてタイミング調整回路１４１ｄによるＱ信号あるいはＩ信号の出力タイミングの調整を行った上で、Ｉ信号及びＱ信号を合成して包絡線データを得るようにしてもよい。
【００５６】
また、音線データに対して乗じる参照信号の周波数は、診断部位等に応じて適宜設定することができる。
【００５７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、位相信号生成部１４１Ａは、受信信号から、位相の異なる２つの信号を生成する。シフト量設定部１４１ｅは、位相信号生成部１４１Ａによって生成される２つの信号の位相ずれ量を直交以外の所定のずれ量に設定する。乗算器１４１ａ、乗算器１４１ｃ、加算器１４１ｆ及び包絡線検出器１４１ｇは、位相信号生成部１４１Ａによって生成された２つの信号を合成して包絡線を検出する。画像生成部１４は、乗算器１４１ａ、乗算器１４１ｃ、加算器１４１ｆ及び包絡線検出器１４１ｇによって検出された包絡線に基づいて超音波画像データを生成する。その結果、信号成分が増幅されてＳ／Ｎの向上した超音波画像データを得ることができるようになる。
【００５８】
また、本実施の形態によれば、シフト量設定部１４１ｅは、設定する２つの信号の位相ずれ量を変更可能に構成したので、例えば、診断部位等に応じて好ましい超音波画像データを取得することができるようになる。
【００５９】
また、本実施の形態によれば、位相信号生成部１４１Ａは、受信信号から、互いに位相が直交する２つの信号を生成する。シフト量設定部１４１ｅは、位相信号生成部１４１Ａによって生成された２つの信号のうちの少なくとも何れかのシフト量を設定することにより、２つの信号の位相ずれ量を設定する。その結果、簡素な方法でＳ／Ｎの向上した超音波画像データを得ることができる。
【００６０】
また、本実施の形態によれば、シフト量設定部１４１ｅは、２つの信号のうちの少なくとも何れかのシフト量の設定をサンプリング単位で行うので、簡素な方法でＳ／Ｎの向上した超音波画像データを得ることができる。
【００６１】
また、本実施の形態によれば、位相信号生成部１４１Ａは、ヒルベルト変換処理又は直交検波処理によって、受信信号からＩ信号とＱ信号とを生成するとともに、Ｉ信号及びＱ信号の少なくとも何れかを所定のシフト量だけシフトさせる。シフト量設定部１４１ｅは、位相信号生成部１４１Ａによって生成されたＩ信号及びＱ信号の少なくとも何れかのシフト量を設定するとともに、該シフト量の設定をサンプリング単位で行う。乗算器１４１ａ、乗算器１４１ｃ、加算器１４１ｆ及び包絡線検出器１４１ｇは、位相信号生成部１４１Ａによって生成されたＩ信号及びＱ信号をそれぞれ二乗して得られた各信号を加算して包絡線を検出する。画像生成部１４は、乗算器１４１ａ、乗算器１４１ｃ、加算器１４１ｆ及び包絡線検出器１４１ｇによって検出された包絡線に基づいて超音波診断画像データを生成する。その結果、信号成分が増幅されてＳ／Ｎの向上した超音波画像データを得ることができるようになる。
【００６２】
また、本実施の形態によれば、位相信号生成部１４１Ａは、受信信号から、該受信信号に対して所定周波数の参照信号を与えて直交検波処理を行って、受信信号からＩ信号とＱ信号とを生成する。乗算器１４１ａ、乗算器１４１ｃ、加算器１４１ｆ及び包絡線検出器１４１ｇは、位相信号生成部１４１Ａによって生成されたＩ信号及びＱ信号をそれぞれ二乗して得られた各信号を加算して包絡線を検出する。画像生成部１４は、乗算器１４１ａ、乗算器１４１ｃ、加算器１４１ｆ及び包絡線検出器１４１ｇによって検出された包絡線に基づいて超音波診断画像データを生成する。位相信号生成部１４１Ａは、受信信号に対して与える参照信号の周波数を、送信超音波の中心周波数とは異ならせる。その結果、信号成分が増幅されてＳ／Ｎの向上した超音波画像データを得ることができるようになる。
【００６３】
なお、本発明の実施の形態における記述は、本発明に係る超音波画像診断装置の一例であり、これに限定されるものではない。超音波画像診断装置を構成する各機能部の細部構成及び細部動作に関しても適宜変更可能である。
【００６４】
また、本実施の形態では、受信信号に基づいて直交成分であるＱ信号を生成し、Ｑ信号をシフトすることにより、Ｉ信号とＱ信号との位相ずれ量を設定するようにしたが、Ｉ信号に対して直交でない所定の位相ずれ量である位相信号を受信信号から生成し、生成した位相信号とＩ信号とを合成して包絡線を抽出するようにしてもよい。
【００６５】
また、本実施の形態では、Ａ／Ｄ変換した受信信号から包絡線検波を行うものであるが、アナログ信号から包絡線検波を行うものであってもよい。
【００６６】
また、本実施の形態では、Ｑ信号のシフト量を可変としたが、Ｑ信号のシフト量が一定であってもよい。
【符号の説明】
【００６７】
Ｓ  超音波画像診断装置
１  超音波画像診断装置本体
２  超音波探触子
２ａ  振動子
１４  画像生成部
１４１  包絡線検波部
１４１Ａ  位相信号生成部
１４１ａ  乗算器
１４１ｂ  直交信号生成部
１４１ｃ  乗算器
１４１ｄ  タイミング調整回路
１４１ｅ  シフト量設定部
１４１ｆ  加算器
１４１ｇ  包絡線検出器
１４１ｂａ  乗算器
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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