(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象組織を含む診断領域に対して超音波を送受波するプローブと、
互いに異なる方向に対応した複数の走査パターンで診断領域内において超音波ビームを走査するようにプローブを制御する送信部と、
プローブから得られる信号を処理することにより複数の走査パターンの各々に対応した受信信号を形成する受信部と、
複数の走査パターンに対応した複数の受信信号を合成することにより対象組織を含んだ表示画像の画像データを形成する画像形成部と、
を有し、
前記画像形成部は、複数の受信信号の合成にあたって、少なくとも１つの走査パターンについて互いに異なる走査タイミングで得られる複数の受信信号を合成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記画像形成部は、前記互いに異なる走査タイミングで得られる複数の受信信号に対して走査タイミングに応じた重み付けを施して合成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記送信部は、中央方向と左方向と右方向に対応した３方向の走査パターンを複数の走査タイミングに亘って順に繰り返すようにプローブを制御し、
前記受信部は、各走査タイミングごとにその走査タイミングにおける走査パターンに対応した受信信号を形成し、
前記画像形成部は、基準となる方向の走査パターンに対応した１つの走査タイミングにおける受信信号と、他の２方向の走査パターンの各々に対応した２つの走査タイミングにおける受信信号と、からなる連続する５つの走査タイミングに対応した５つの受信信号を合成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に複数の走査パターンに対応した複数の受信信号を合成する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
互いに異なる方向に対応した複数の走査パターンで超音波ビームを走査し、複数の走査パターンに対応した複数の受信信号を合成して超音波画像を形成する、空間コンパウンドと呼ばれる技術が知られている（例えば特許文献１参照）。空間コンパウンドにより、例えば、超音波の干渉に起因して生じるスペックルなどのノイズを軽減することができる。
【０００３】
空間コンパウンドにおいては、例えば、中央方向と左方向と右方向に対応した３方向の走査パターンが複数の時刻（走査タイミング）に亘って繰り返され、各時刻ごとにその時刻における走査パターンに対応した受信信号が得られる。そして、３つの時刻（走査タイミング）に亘って得られる３方向の走査パターンに対応した受信信号が合成されて合成画像が形成される。
【０００４】
そのため、例えば、時刻１において得られた中央方向の走査パターンの受信信号は、時刻１に対応した合成画像の形成に利用されるとともに、時刻１の後の２つの時刻２と時刻３に対応した合成画像の形成にも利用される。そして、時刻３の後の時刻４において中央方向の走査パターンの受信信号が更新される。
【０００５】
【特許文献１】特許第３７３０１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、空間コンパウンドにおいては、例えば、ある時刻において得られた１つの走査パターンの受信信号が後の２時刻にも利用されてから更新される。そのため、従来の空間コンパウンドにより、例えば移動する物体の合成画像を形成すると、１つの走査パターンの受信信号が更新されるまでの間に物体が大きく移動してしまい、合成画像における物体の動きがぎこちなく見えるなどの現象が懸念される。
【０００７】
また、固定している物体に対してプローブを移動させた場合にも、同様な現象が懸念される。例えば、画像内において黒く抜ける箇所がある血管などの場合に、血管に対してプローブを移動させると、合成画像内で黒く抜ける箇所がばたついて見えてしまう。
【０００８】
このような状況のもと、本願の発明者は、空間コンパウンドに関する改良技術について研究開発を重ねてきた。特に、画像内において移動する対象組織の表示技術に注目した。
【０００９】
本発明は、その研究開発の過程において成されたものであり、その目的は、画像内において移動する対象組織の表示を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の好適な態様の超音波診断装置は、対象組織を含む診断領域に対して超音波を送受波するプローブと、互いに異なる方向に対応した複数の走査パターンで診断領域内において超音波ビームを走査するようにプローブを制御する送信部と、プローブから得られる信号を処理することにより複数の走査パターンの各々に対応した受信信号を形成する受信部と、複数の走査パターンに対応した複数の受信信号を合成することにより対象組織を含んだ表示画像の画像データを形成する画像形成部と、を有し、前記画像形成部は、複数の受信信号の合成にあたって、少なくとも１つの走査パターンについて互いに異なる走査タイミングで得られる複数の受信信号を合成することを特徴とする。
【００１１】
上記態様によれば、少なくとも１つの走査パターンについて互いに異なる走査タイミングで得られる複数の受信信号が合成されるため、１つの走査タイミングで得られる受信信号のみを利用する場合に比べて、対象組織が大きく移動することに伴う現象を軽減することが可能になる。例えば、表示画像内において対象組織の動きがぎこちなく見える現象や、表示画像内において血管などの黒く抜ける箇所がばたついて見えてしまう現象などを軽減することが可能になる。
【００１２】
望ましい態様において、前記画像形成部は、前記互いに異なる走査タイミングで得られる複数の受信信号に対して走査タイミングに応じた重み付けを施して合成することを特徴とする。
【００１３】
望ましい態様において、前記送信部は、中央方向と左方向と右方向に対応した３方向の走査パターンを複数の走査タイミングに亘って順に繰り返すようにプローブを制御し、前記受信部は、各走査タイミングごとにその走査タイミングにおける走査パターンに対応した受信信号を形成し、前記画像形成部は、基準となる方向の走査パターンに対応した１つの走査タイミングにおける受信信号と、他の２方向の走査パターンの各々に対応した２つの走査タイミングにおける受信信号と、からなる連続する５つの走査タイミングに対応した５つの受信信号を合成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、画像内において移動する対象組織の表示が改善される。例えば、本発明の好適な態様によれば、表示画像内において対象組織の動きがぎこちなく見える現象や、表示画像内において血管などの黒く抜ける箇所がばたついて見えてしまう現象などを軽減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示す機能ブロック図である。
【００１６】
プローブ１０は、対象組織を含む診断領域に対して超音波を送受波する超音波探触子である。対象組織は、例えば、生体内の組織、組織内の腔、血管、血流、腫瘍などであるが、これら以外の組織でもよい。本実施形態におけるプローブ１０は、例えば、リニアプローブであり直線状に配列された複数の振動素子を備えている。但し、プローブ１０は、リニアプローブに限定されず、例えば、コンベックスプローブなどであってもよい。
【００１７】
送信回路１２は、プローブ１０が備える複数の振動素子の各々に対応した送信信号を出力する。送信回路１２は、各振動素子の送信信号に対してその振動素子に応じた遅延処理などを施す。送信回路１２から出力された送信信号は、プローブ１０の各振動素子へ供給される。つまり、送信回路１２が送信ビームフォーマとして機能し、各振動素子が送信回路１２から供給された送信信号に応じて振動することにより、超音波の送信ビームが形成されてその送信ビームが走査制御される。
【００１８】
受信回路１４は、プローブ１０が備える複数の振動素子から得られる信号に基づいて受信ビームを形成する。受信回路１４は、各振動素子の信号に対してその振動素子に応じた遅延処理などを施し、そして複数の振動素子から得られる信号を加算処理する。つまり、受信回路１４は、受信ビームフォーマとして機能し、複数の振動素子から出力される信号を例えば整相加算処理することにより、超音波の受信ビームを形成する。こうして、診断領域の全域から、受信ビームに沿った受信信号が収集される。
【００１９】
図１に示す超音波診断装置内の各部は、制御部３０によって制御される。例えば、送信回路１２や受信回路１４が制御部３０によって制御され、また、送信回路１２を介してプローブ１０が制御される。そして、本実施形態においては、互いに異なる方向に対応した複数の走査パターンで診断領域内において超音波ビームを走査するようにプローブ１０が制御され、また、複数の走査パターンの各々に対応した受信信号を形成するように受信回路１４が制御される。
【００２０】
つまり、送信回路１２は、中央方向と左方向と右方向に対応した３方向の走査パターンを複数の走査タイミングに亘って順に繰り返すようにプローブ１０を制御し、受信回路１４は、各走査タイミングごとにその走査タイミングにおける走査パターンに対応した受信信号を形成する。各走査タイミングごとに次々に形成される受信信号は、メモリ１６に記憶される。メモリ１６は、例えば、シネメモリである。
【００２１】
合成処理部１８は、複数の走査パターンに対応した複数の受信信号を合成することにより対象組織を含んだ表示画像の画像データを形成する。複数の受信信号を合成する際には、同じ画素位置に対応する信号（データ）同士が合成（重み付け加算）される。例えば、合成処理部１８がメモリ１６から受信信号のデータを読み出す際に、読み出しアドレスを適宜設定して、同じ画素位置に対応するデータを読み出す。なお、メモリ１６に受信信号のデータを書き込む際に、同じ画素位置に対応するデータ同士が互いに対応するアドレスに書き込まれてもよい。
【００２２】
表示処理部２０は、合成処理部１８において形成された画像データ（合成画像データ）に対して表示処理を施す。例えば、超音波ビームに適した座標系から画像表示に適した座標系へ画像データの座標系を変換する。つまり、表示処理部２０は、デジタルスキャンコンバータとしての機能を備えている。そして、表示処理部２０において処理された画像データに対応した表示画像が表示部２２に表示される。
【００２３】
上述したように、本実施形態においては、複数の走査パターンに対応した複数の受信信号を合成することにより対象組織を含んだ表示画像の画像データが形成される。そして、複数の受信信号の合成にあたって、少なくとも１つの走査パターンについて互いに異なる走査タイミングで得られる複数の受信信号が合成される。そこで、本実施形態における合成処理について以下に詳述する。なお、以下の説明において、図１に示した構成（部分）については、図１の符号を利用する。
【００２４】
図２は、図１の超音波診断装置による合成処理を説明するための図である。図２において、横軸に示される時刻（Ｔ１〜Ｔ９）は走査タイミングである。また、時刻を示す横軸に沿って、中央方向の走査パターンにより得られる受信信号（Ａ，Ｄ，Ｇ）が示され、同様に時刻を示す横軸に沿って、左方向の走査パターンにより得られる受信信号（Ｂ，Ｅ，Ｈ）と、右方向の走査パターンにより得られる受信信号（Ｃ，Ｆ，Ｉ）が示されている。
【００２５】
図１を利用して説明したように、送信回路１２は、中央方向と左方向と右方向に対応した３方向の走査パターンを複数の走査タイミングに亘って順に繰り返すようにプローブ１０を制御し、受信回路１４は、各走査タイミングごとにその走査タイミングにおける走査パターンに対応した受信信号を形成する。
【００２６】
これにより、例えば、図２に示すように、時刻Ｔ１において中央方向の走査パターンに対応した受信信号Ａが形成され、時刻Ｔ２において左方向の走査パターンに対応した受信信号Ｂが形成され、時刻Ｔ３において右方向の走査パターンに対応した受信信号Ｃが形成される。そして、時刻Ｔ４において再び中央方向の走査パターンに戻り、受信信号Ｄが形成される。こうして、中央方向と左方向と右方向に対応した３方向の走査パターンが繰り返されて、各走査パターンに対応した受信信号が次々に形成される。
【００２７】
そして、図１を利用して説明したように、合成処理部１８において複数の走査パターンに対応した複数の受信信号が合成される。その合成処理の際には、基準となる方向の走査パターンに対応した１つの走査タイミングにおける受信信号と、他の２方向の走査パターンの各々に対応した２つの走査タイミングにおける受信信号からなる、連続する５つの走査タイミングに対応した５つの受信信号が合成される。
【００２８】
例えば、図２に示すように、連続する５つの走査タイミングである時刻Ｔ１からＴ５に亘って得られる５つの受信信号（Ａ〜Ｅ）を合成して、時刻Ｔ５に対応した時刻Ｔ５´における合成画像Ｔ５´が形成される。合成画像Ｔ５´は、右方向の走査パターンを基準として形成されている。つまり、右方向の走査パターンに対応した時刻Ｔ３の受信信号Ｃを基準として含んでいる。また、合成画像Ｔ５´は、中央方向の走査パターンに対応した時刻Ｔ１の受信信号Ａと時刻Ｔ４の受信信号Ｄを含んでおり、さらに、左方向の走査パターンに対応した時刻Ｔ２の受信信号Ｂと時刻Ｔ５の受信信号Ｅを含んでいる。
【００２９】
複数の受信信号の合成にあたって、複数の受信信号に対して走査タイミングに応じた重み付けが施される。例えば、合成画像Ｔ５´について、基準となる右方向の走査パターンに対応した時刻Ｔ３の受信信号Ｃに対して重み付け値１が対応付けられる。そして、時刻Ｔ３からの時間的な距離に応じて受信信号Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅに対して重み付けが施される。
【００３０】
つまり、中央方向の走査パターンに対応した受信信号Ａと受信信号Ｄについて、時刻Ｔ３に時間的に近い関係にある受信信号Ｄに対して比較的重い重み付け値２／３が対応付けられ、時刻Ｔ３から時間的に遠い関係にある受信信号Ａに対して比較的軽い重み付け値１／３が対応付けられる。
【００３１】
同様に、左方向の走査パターンに対応した受信信号Ｂと受信信号Ｅについて、時刻Ｔ３に時間的に近い関係にある受信信号Ｂに対して比較的重い重み付け値２／３が対応付けられ、時刻Ｔ３から時間的に遠い関係にある受信信号Ｅに対して比較的軽い重み付け値１／３が対応付けられる。
【００３２】
こうして、合成画像Ｔ５´を形成するにあたって、「Ａ＊１／３＋Ｄ＊２／３＋Ｂ＊２／３＋Ｅ＊１／３＋Ｃ」と表現される受信信号の合成処理が行われる。なお、合成処理の結果として係数（重み付け値の合計）が３となるため、係数をキャンセルするように合成処理の結果を３で割り算してもよい。
【００３３】
時刻Ｔ６に対応した時刻Ｔ６´における合成画像Ｔ６´などについても、連続する５つの走査タイミングに対応した５つの受信信号の合成によって形成される。例えば、合成画像Ｔ６´については、時刻Ｔ４における中央方向の走査パターンの受信信号Ｄが基準となっており、時刻Ｔ４からの時間的な距離に応じた重み付けが施される。そして、合成画像Ｔ６´を形成するにあたって、「Ｄ＋Ｂ＊１／３＋Ｅ＊２／３＋Ｃ＊２／３＋Ｆ＊１／３」と表現される受信信号の合成処理が行われる。
【００３４】
ちなみに、合成画像Ｔ７´を形成するにあたって「Ｄ＊２／３＋Ｇ＊１／３＋Ｅ＋Ｃ＊１／３＋Ｆ＊２／３」と表現される受信信号の合成処理が行われ、合成画像Ｔ８´を形成するにあたって「Ｄ＊１／３＋Ｇ＊２／３＋Ｅ＊２／３＋Ｈ＊１／３＋Ｆ」と表現される受信信号の合成処理が行われ、合成画像Ｔ９´を形成するにあたって「Ｇ＋Ｅ＊１／３＋Ｈ＊２／３＋Ｆ＊２／３＋Ｉ＊１／３」と表現される受信信号の合成処理が行われる。なお、これらの合成処理においては、基準となる時刻からの時間的な距離に応じて、線形に重み付け値を配分しているが、重み付け値の配分は線形配分のみに限定されない。
【００３５】
このように、本実施形態においては、３つの走査パターンのうちの２つの走査パターンについて、各走査パターンごとに、互いに異なる走査タイミングで得られる２つの受信信号が合成される。そのため、１つの走査タイミングで得られる受信信号のみを利用する場合に比べて、例えば、受信信号Ａと受信信号Ｂと受信信号Ｃのみを利用する場合に比べて、対象組織が大きく移動することに伴う現象を軽減することが可能になる。例えば、表示画像内において対象組織の動きがぎこちなく見える現象や、表示画像内において血管などの黒く抜ける箇所がばたついて見えてしまう現象などを軽減することが可能になる。
【００３６】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１の超音波診断装置による合成処理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  プローブ、１２  送信回路、１４  受信回路、１６  メモリ、１８  合成処理部、２０  表示処理部、２２  表示部。
【図１】
0005074937.tif 000002
【図２】
0005074937.tif 000003