(57)【要約】【課題】超音波診断装置において動的かつ自動的に利得を調整可能な技術をすること。【解決手段】被検体の断面の受信信号を取得する取得手段３と、前記受信信号のゲインを調整する調整手段４と、前記増幅された受信信号を画像信号に変換する変換手段７と、前記画像信号を表示する表示手段８と、それぞれ複数のゲインセットを有する複数のゲインパターンを記憶するパラメータメモリ４３と、を備えた超音波診断装置に適用され、前記受信信号のゲインを変化させて前記被検体の画像の明るさを補正するための画像表示プログラムであって、ＥＣＧ同期信号に基づいて、心臓の拍動の時相を検出する検出手段と、前記時相に応じて、前記パラメータメモリから所定のゲインパターンを読み出す読出手段と、読み出した前記ゲインパターンを前記調整手段に適用して、前記調整手段のゲインを変更する変更手段と、を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の断面の受信信号を取得する取得手段と、前記受信信号のゲインを調整する調整手段と、前記増幅された受信信号を画像信号に変換する変換手段と、前記画像信号を表示する表示手段と、それぞれ複数のゲインセットを有する複数のゲインパターンを記憶するパラメータメモリと、を備えた超音波診断装置に適用され、前記受信信号のゲインを変化させて前記被検体の画像の明るさを補正するための画像表示プログラムにおいて、
ＥＣＧ同期信号に基づいて、心臓の拍動の時相を検出する検出手段と、
前記時相に応じて、前記パラメータメモリから所定のゲインパターンを読み出す読出手段と、
読み出した前記ゲインパターンを前記調整手段に適用して、前記調整手段のゲインを変更する変更手段と、を具備することを特徴とする画像表示プログラム。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示プログラムにおいて、前記変更手段は、前記読出手段で読み出した前記ゲインパターンを前記調整手段に適用して、フィード・フォワード型のゲイン補正を前記調整手段に動的に実行させることを特徴とする画像表示プログラム。
【請求項３】
請求項１に記載の画像表示プログラムにおいて、
前記読出手段は、前記受信信号の強度に応じたゲインパターンを読み出し、
前記変更手段は、読み出した前記ゲインパターンを前記調整手段に適用して、フィード・バック型のゲイン補正を前記調整手段に動的に実行させることを特徴とする画像表示プログラム。
【請求項４】
請求項３に記載の画像表示プログラムにおいて、前記変更手段は、前記変更後のゲインパターンを任意の時相から前記調整手段に適用可能であることを特徴とする画像表示プログラム。
【請求項５】
請求項３に記載の画像表示プログラムにおいて、前記変更手段は、ゲインパターンの変更を滑らかに行う手段を更に具備することを特徴とする画像表示プログラム。
【請求項６】
超音波の走査及び送受信により、被検体断面の受信信号を取得する取得手段と、
ＥＣＧ同期信号に基づいて、心臓の拍動の時相を検出する検出手段と、
前記受信信号のゲインを調整する調整手段と、
前記増幅された受信信号を画像信号に変換する変換手段と、
前記画像信号を表示する表示手段と、を備え、
前記調整手段は、それぞれ複数のゲインセットを有する複数のゲインパターンを記憶するパラメータメモリを備え、前記時相に応じたゲインパターンを前記受信信号のゲインとして設定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、画像表示プログラムと超音波診断装置に関し、特に、超音波診断装置において、受信信号の利得（ゲイン）を変化させて、被検体の画像の明るさを補正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置において、受信信号の利得を補正する方法が知られている。この方法では、まずスキャンや表示を停止し、生データを収集する。そして、生データから利得の補正値を求めて、利得を再設定した後に、補正後のスキャンや表示を行っている。しかし、この方法は、一度スキャンや表示を停止してから補正値を求めて、再設定や再スキャンして画像を表示する方法であり、一回の実行で補正される回数は一度のみである。また、補正の際に、画像表示が一度停止してしまうという問題がある。さらに、心時相に同期した複数回の自動利得補正機能は、サポートしていない。このため、心時相に同期した場合に、画像の明るさが均一でない、補正が毎回必要である、更に補正する度に画像表示が一度停止する等の操作性や応答性の問題がある。
【０００３】
ここで、特に、心臓壁などの運動又は移動速度が比較的速い部位のみを強調する場合における画像のちらつきや画像のぼやけを低減するための技術が提案されている（特許文献１参照）。この技術によると、予め設定された所要合成比率で受信回路出力信号と受信回路出力信号をフィルタリングしたフィルタ出力信号とを合成することによって、運動又は移動速度が比較的速い検査部位を強調できるようにしている。このように、特許文献１では、利得の調整を行うことなく、追加の回路により画像のちらつきや画像のぼやけを低減している。
【特許文献１】特開２００５−２８８０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、超音波診断装置において動的かつ自動的に利得を調整することが可能な技術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】
【０００５】
本発明の一局面に係る画像表示プログラムは、被検体の断面の受信信号を取得する取得手段と、前記受信信号のゲインを調整する調整手段と、前記増幅された受信信号を画像信号に変換する変換手段と、前記画像信号を表示する表示手段と、それぞれ複数のゲインセットを有する複数のゲインパターンを記憶するパラメータメモリと、を備えた超音波診断装置に適用され、前記受信信号のゲインを変化させて前記被検体の画像の明るさを補正するための画像表示プログラムであって、ＥＣＧ同期信号に基づいて、心臓の拍動の時相を検出する検出手段と、前記時相に応じて、前記パラメータメモリから所定のゲインパターンを読み出す読出手段と、読み出した前記ゲインパターンを前記調整手段に適用して、前記調整手段のゲインを変更する変更手段と、を具備することを特徴とする。本発明は、プログラムに限らず、該プログラムにより処理を実行する装置や方法の発明としても成立する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、２Ｄ画像、３Ｄ画像及びトレース画像において、スキャンや表示を停止させずに、ＥＣＧ同期信号を用いた空間的・時系列的に関心のある領域のゲイン補正が自動的に可能となる。このため、関心の高い診断部位、診断時間帯に特化した、診断のスループット向上が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。図２は、図１におけるスキャン制御回路の概略構成を示すブロック図である。また、図３は、図１におけるゲイン調整回路の概略構成を示すブロック図である。
【０００８】
本実施形態に係る超音波診断装置は、超音波探触子１と、送信回路２と、受信回路３と、ゲイン調整回路４と、スキャン制御回路５と、エコー・フロー・ドップラ信号処理回路６と、スキャン変換回路７と、表示回路８と、データ収集出力回路９と、ＥＣＧ同期信号発生回路１０と、ＣＰＵ１１と、メモリ１２とを備えている。
【０００９】
上記の構成において、超音波探触子１は、送信回路２と受信回路３に接続され、送信回路２は超音波探触子１を駆動して超音波を発生し、受信回路３は超音波探触子１からの反射エコー信号を受信する。なお、受信回路３の詳細は図示しないが、受信回路３は、受信信号を増幅するプリアンプと、増幅された受信信号をディジタル信号に変換するアナログディジタル変換器と、受信信号を所定時間遅延させる受信遅延回路と、受信信号を加算する加算器とを有する。受信回路３からの受信信号は、ゲイン（利得）調整回路４に出力される。なお、送信回路２、受信回路３およびゲイン調整回路４は、スキャン制御回路５にて制御される。
【００１０】
スキャン制御回路５は、送信回路２を制御する送信制御回路５１と、受信回路３を制御する受信制御回路５２と、受信回路３のゲインを調整するゲイン調整制御回路５３と、設定用パラメータメモリ５４と、ＥＣＧ同期信号検出回路５５と、ＣＰＵ１１とのＩ／Ｆ回路５６とを備えている。ゲイン補正に関しては、ＣＰＵからの補正値の計算、パラメータメモリを介した再設定、およびＥＣＧ同期信号を用いることにより、最小１サンプル単位でスキャンや表示を止めることなく、ゲイン調整制御を行う機能を有する。
【００１１】
ゲイン調整回路４は、データ演算回路４１と、ゲイン調整値算出回路４２と、設定用パラメータメモリ４３と、ＥＣＧ同期信号検出回路４４と、ＣＰＵとのＩ／Ｆ回路４５とを備えている。ゲイン調整回路４は、スキャン制御回路５と連動し、パラメータメモリを介してＣＰＵからの補正値を設定し、ＥＣＧ同期信号を用いることにより、最小１サンプル単位でゲイン調整を行う。
【００１２】
ゲイン調整回路４の出力信号は、振幅情報と位相情報が含まれ、エコー・フロー・ドップラ信号処理回路６に接続される。エコー・フロー・ドップラ信号処理回路６は、図示しないエコーデータ用検波器、対数圧縮器、深さ・走査線・フレーム方向のディジタルフィルタ、およびフロー・ドップラデータ用、ＭＴＩフィルタ、自己相関、ＣＯＲＤＩＣ、ＦＦＴ処理、深さ・走査線・フレーム方向のディジタルフィルタを有する。
【００１３】
エコー・フロー・ドップラ信号処理回路６の出力信号は、スキャン変換回路７へ接続される。スキャン変換器７は、深さ方向で整列されたビームデータを、表示用にライン方向で整列されたビデオデータに変換し、表示回路８へ出力する。
【００１４】
エコー・フロー・ドップラ信号処理回路６の出力信号生データを、データ収集出力回路９へ接続する。データ収集出力回路９は、生データをＣＰＵ１１、メモリ１２へ出力する。メモリ１２は、生データを保持する。
【００１５】
上記のように構成された超音波診断装置の動作例を説明する。図４は、ＥＣＧ同期信号を用いたゲイン補正アルゴリズムの一例を示すシーケンス図である。  
ゲイン調整回路４では、ＥＣＧ同期信号発生回路１０からの同期信号を検出する。この場合において、Ｒ波の間隔から、ゲインの調整を例えば、図４に示すように行う。図４は、フィード・フォワード型の制御例（シーケンス例）を示す図である。図４では、ゲインパターンＡとゲインパターンＢとを示している。この場合において、収縮期では部位の移動速度が比較的速く、拡張期では部位の移動速度が比較的遅いことが知られている。このため、収縮期では、ゲインを高くし、拡張期では、ゲインを均一にすることが好ましい。従って、図４のゲインパターンＡでは、収縮期では、ゲインを高くするようなゲインパラメータ１を設定し、拡張期では、原因が均一になるようなゲインパラメータ２を設定している。なお、ゲインパラメータは、１つのパラメータ値ではなく、複数の異なるゲインの値を組み合わせて１つの組としたゲインの組み合わせ（すなわち、ゲインセット）をいう。図４のゲインパターンＢは、ゲインパターンＡよりもゲイン調整を細かく行うようなシーケンスとしたものであり、これにより、より細かなゲイン調整を行うことが出来る。なお、ゲイン調整は、２Ｄ画像、３Ｄ画像及びトレース画像について、ビーム単位・サンプル単位・スライス（フレーム）単位で任意に可能であることが好ましい。
【００１６】
図５を参照して、ＥＣＧ同期信号を用いたゲイン補正アルゴリズムの他の例を説明する。図５は、ＥＣＧ同期信号を用いたゲイン補正アルゴリズムの他の例を示すシーケンス図である。図５は、フィード・バック型の制御例（シーケンス例）を示す図である。図５において、（ａ）はシーケンスの例であり、（ｂ）は記述の一例を示す図であり、（ｃ）は反映タイミングについて記載した図である。
【００１７】
図５に示すシーケンスでは、ＥＣＧ同期信号を用いて収縮期と拡張期で補正パターンを選択するが、その際、生データの値と判定基準により、補正パターンを決定する。図５（ａ）に示すように、１サイクル中のゲインパターンはゲインパターンＡからゲインパターンＧまで決められているものとする。この時、ゲインパターンＡに注目すると、ゲインパターンＡは、ＥＣＧ同期信号の最初のゲインパターンであるが、この期間において、図５（ｂ）に示すように、生データの平均値（Raw(mean)：この場合の平均値は、例えば、輝度の平均値である）が、ゲインＡの設定値より大きい場合には、ゲインパラメータを３にセットし、ゲインＡの設定値より小さい場合には、４に設定している。また、例えば、ゲインパターンＢに注目すると、生データの平均値が、ゲインＢの設定値より大きい場合には、ゲインパラメータを１４にセットし、ゲインＢの設定値より小さい場合には、１５に設定している。このように、生データの値によりゲインパラメータの設定を変更することにより、ゲインが変動するような場合でも、ゲイン調整を良好に行うことが出来る。
【００１８】
なお、ゲインの補正値を反映するタイミングは、図５（ｃ）に示すように、  
１）  非同期に計算が終わり次第  
２）  次以降の心拍  
３）  ユーザが任意に設定等、任意に可能  
が考えられる。上記のタイミングにおいて、通常は、１）の計算が終了次第ゲインを変更すればよい。また、タイミングとして、２）の次以降の心拍でゲインを変更することも好ましい。なお、上記の３）においてユーザが任意に設定する場合とは、例えば、ユーザが観察していて、現在のゲインを変更したくない場合や、自分でゲインを変更したい場合などが考えられる。上記のように、ゲインの補正値は、フィード・バック制御の場合には、その同時相で反映、次の時相で反映等、スキャンや表示を継続しながら、任意に適用可能である。
【００１９】
ところで、上記のようなゲイン補正を行う場合において、そのまま補正値を適用した場合には、ゲインの変動が大きすぎてちらつきが発生したりする場合が考えられる。このような場合には、ゲインが急激に変動しないように、なめらかにゲインが変更されることが好ましい。このような例を、図６を参照して説明する。図６は、ちらつきを低減するためのアルゴリズムの例を示す図である。なお、図６では、ちらつき低減用として２つのアルゴリズムを記載している。  
１番目のアルゴリズムでは、引数として、例えば、ゲインの重み（WeightA, WeightB）や補間方式（InterpolationType）などの変数を有しており、これらの変数を任意に設定することにより、滑らかなゲイン補正が出来るようにしている。なお、補間方式は、線形補間に限らず高次補間方式やその他の補間方式のいずれを用いてもよい。  
２番目のアルゴリズムでは、パラメータメモリに全値をおいて（複数の細かい補正値を記憶させて）、ルックアップテーブルのように参照しながら、任意に細かくゲイン補正をしようとするものである。  
上記のように本発明によれば、ＥＣＧ同期信号を用いた、任意のゲイン自動補正を、スキャンや表示を停止させずに可能となり、診断のスループット向上が可能となる。また、超音波診断装置の利得を補正する機能において、心電信号を用いて一度ではなく、複数回利得を補正し、かつスキャンや表示を停止させることなく補正することで、関心のある診断部位、診断時間帯に特化した、診断のスループットが向上できる。
【００２０】
なお、本発明では、比較的心拍数が安定している場合を対象としてゲイン設定を行うものであり、心拍が急激に変化する場合や、不整脈のように心拍が一定でないようなものは除く。
【００２１】
本発明は、上記各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【００２２】
また、例えば各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１におけるスキャン制御回路の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図１におけるゲイン調整回路の概略構成を示すブロック図である。
【図４】フィード・フォワード型の制御例（シーケンス例）を示す図である。
【図５】フィード・バック型の制御例（シーケンス例）を示す図である。
【図６】ちらつきを低減するためのアルゴリズムの例を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１…超音波探触子
２…送信回路
３…受信回路
４…ゲイン調整回路
５…スキャン制御回路
６…エコー・フロー・ドップラ信号処理回路
７…スキャン変換回路
８…表示系
９…データ収集出力回路
１０…ＥＣＧ同期信号発生回路
１１…ＣＰＵ
１２…メモリ
４１…データ演算回路
４２…ゲイン調整値算出回路
４３…設定用パラメータメモリ
４４…ＥＣＧ同期信号検出回路
４５…Ｉ／Ｆ回路
５１…送信制御回路
５２…受信制御回路
５３…ゲイン調整制御回路
５４…設定用パラメータメモリ
５５…ＥＣＧ同期信号検出回路
５６…Ｉ／Ｆ回路
【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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