超音波診断装置、超音波診断装置制御プログラム及び超音波信号処理プログラム
【課題】アーチファクトが少なく、しかも深部においても感度が不足することがない超音波画像を生成できる超音波診断装置等を提供すること。
【解決手段】複数の走査線それぞれに、位相が反転した２種類の超音波を送信し、走査線ごとに前記２種類の超音波に対応した第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢを受信する送受信部２１と、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢを走査線ごとに加算して第３のエコー信号ＥＣを生成する第１の加算部２３と、第１のエコー信号ＥＡに基づいて第１の処理信号ＳＡを生成し、かつ第３のエコー信号ＥＣに基づいて第２の処理信号ＳＣを生成する第１の信号生成手段と、第１、第２の処理信号ＳＡ、ＳＣに基づいて第３の処理信号ＳＤを生成する第２の加算部２９と、第３の処理信号ＳＤに基づいて超音波画像を生成する画像処理部３０と、超音波画像を表示する表示モニタ３３とを具備する。
【解決手段】複数の走査線それぞれに、位相が反転した２種類の超音波を送信し、走査線ごとに前記２種類の超音波に対応した第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢを受信する送受信部２１と、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢを走査線ごとに加算して第３のエコー信号ＥＣを生成する第１の加算部２３と、第１のエコー信号ＥＡに基づいて第１の処理信号ＳＡを生成し、かつ第３のエコー信号ＥＣに基づいて第２の処理信号ＳＣを生成する第１の信号生成手段と、第１、第２の処理信号ＳＡ、ＳＣに基づいて第３の処理信号ＳＤを生成する第２の加算部２９と、第３の処理信号ＳＤに基づいて超音波画像を生成する画像処理部３０と、超音波画像を表示する表示モニタ３３とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
生体組織内における超音波の非線形伝搬に由来するハーモニック成分を抽出して、当該生体組織の断層構造を映像化する超音波診断装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波診断では、生体組織からのエコー信号に含まれる基本波を利用して、当該生体組織の断層構造を映像化する手法がしばしば使用されていた。しかしながら、エコー信号の基本波を利用した手法は、アーチファクト（虚像）が発生することが多く、診断画像の画像品質が低下するという問題があった。
【０００３】
そこで近年、生体組織内における超音波の伝搬速度に非線形性があることを利用して、生体組織の断層構造を映像化する、いわゆる組織非線形音響イメージング（Tissue Harmonic Imaging）が使用されるようになった。
【０００４】
組織非線形音響イメージングは、生体組織からのエコー信号に含まれるハーモニック成分の２次高調波だけを利用して、生体組織の断層構造を映像化する手法であって、アーチファクトが低減された、抜けの良い高コントラスト画像が得られるという特徴がある。 これにより、現在の超音波診断では、従来よりも画像品質が高い診断画像が得られるようになり、超音波診断における診断能が向上してきた。
【０００５】
ハーモニック成分だけを抽出する方法として、いわゆるパルスインバージョン（ＰＩ）法が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。このパルスインバージョン法では、複数の走査線それぞれに対して、位相が反転した２種類の超音波を低音圧で送信して、これら２種類に対応する２つのエコー信号を受信する。そして、これらのエコー信号を加算して基本波成分を除去することで、生体組織からのハーモニクス成分のみを抽出する。 また、組織非線形音響イメージングでは、生体組織からのエコー信号に含まれるハーモニクス成分の差音成分だけを利用して、生体組織の断層構造を映像化することもある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また、生体組織の断層構造を映像化する手法ではないが、超音波診断で使用される造影剤バブルが非常にデリケートであることを利用して、血流動態を映像化する手法も使用されるようになっている。
【０００７】
造影剤バブルからのエコー成分だけを抽出する方法として、いわゆるレートサブストラクション（ＲＳ）法が知られている（例えば、特許文献２参照）。このレートサブストラクション法では、複数の走査線それぞれに対して、同じ超音波を高音圧で２回送信して、これら２回の送信に対応した２つのエコー信号を受信する。そして、これら２つのエコー信号を差分して重複成分を除去することで、消失、変形した造影剤バブルからのエコー成分を抽出する。
【０００８】
すなわち、超音波診断で使用される造影剤バブルは非常にデリケートであるため、超音波が照射されると、その多くが瞬時に破壊される。そのため、２回目の超音波の送信によって得られるエコー信号は、１回目の超音波の送信によって得られるエコー信号よりも小さくなる。しかしながら、生体組織からのエコー信号は大きく変化することがない。したがって、これら２つのエコー信号から得られる差分信号には、消失、変形した造影剤バブルからのエコー信号が反映される。これにより、レートサブストラクション法を使用すれば、生体組織からのエコー信号が除去されて、血流動態のみの映像化が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２９８６２０号公報
【特許文献２】特開平８−３３６５２７号公報
【非特許文献１】阿比留巌、鎌倉友男著「超音波パルスの非線形伝搬」信学技法、ＵＳ８９−２３、Ｐ５３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、組織非線形音響イメージングは、エコー信号に含まれる基本波から生体組織の断層構造を映像化する手法に比べて、超音波画像の深部において感度が不足するという問題がある。
【００１１】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、アーチファクトが少なく、しかも深部においても感度が不足することがない超音波画像を生成できる超音波診断装置、超音波診断装置制御プログラム、超音波信号処理プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。
【００１３】
本発明の第１の視点は、複数の走査線それぞれに対して、位相が反転した２種類の超音波を送信し、前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した第１、第２のエコー信号を受信する送受信ユニットと、前記送受信ユニットにより受信された第１、第２のエコー信号を加算して非線形信号を取得する非線形信号取得ユニットと、前記送受信ユニットにより受信された第１のエコー信号又は第２のエコー信号を含む基本波信号を取得する基本波信号取得ユニットと、前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成する合成信号生成ユニットと、前記合成信号に基づく画像を表示する画像表示ユニットと、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。
【００１４】
本発明の第２の視点は、複数の走査線それぞれに対して、第１の周波数成分と当該第１の周波数成分より高い第２の周波数成分とを含む超音波の送受信を行う送受信ユニットと、
前記超音波の送受信に基づいて、前記第１、第２の周波数成分の差音成分を含む非線形信号を取得する非線形成分取得ユニットと、前記超音波の送受信に基づいて、前記第１、第２の周波数成分を含む基本波成分を含む基本波信号を取得する基本波信号取得ユニットと、前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成する合成信号生成ユニットと、前記合成信号に基づく画像を表示する表示ユニットと、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。
【００１５】
本発明の第３の視点は、複数の走査線それぞれに対して、位相が反転した２種類の超音波を送信し、前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した第１、第２のエコー信号を受信する送受信ユニットと、前記送受信ユニットにより受信された第１、第２のエコー信号を加算して非線形信号を取得する非線形信号取得ユニットと、前記送受信ユニットにより受信された第１、第２のエコー信号を減算して基本波信号を取得する基本波信号取得ユニットと、前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成する合成信号生成ユニットと、前記合成信号に基づく画像を表示する画像表示ユニットと、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。
【００１６】
本発明の第４の視点は、複数の走査線それぞれに対して、それぞれが第１の周波数成分と当該第１の周波数成分より高い第２の周波数成分とを含み位相が反転する２種類の超音波を送信し、前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した第１、第２のエコー信号を受信する送受信ユニットと、前記超音波の送受信に基づいて、前記第１、第２の周波数成分の差音成分を含む非線形信号を取得する非線形成分取得ユニットと、前記送受信ユニットにより受信された第１、第２のエコー信号を減算して基本波信号を取得する基本波信号取得ユニットと、前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成する合成信号生成ユニットと、前記合成信号に基づく画像を表示する表示ユニットと、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。
【００１７】
本発明の第５の視点は、超音波診断装置を制御するためのプログラムであって、前記超音波診断装置に、複数の走査線それぞれに対して、位相が反転した２種類の超音波を送信させる送信機能と、前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した反射波を受信して得られる第１、第２のエコー信号を加算することで、非線形信号を取得させる非線形信号取得機能と、前記第１のエコー信号又は前記第２のエコー信号を含む基本波信号を取得させる基本波取得機能と、前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成させる生成機能と、前記合成信号に基づく画像を表示させる表示機能と、を実現させることを特徴とする超音波診断装置制御プログラムである。
【００１８】
本発明の第６の視点は、超音波信号を処理するためのプログラムであって、コンピュータに、複数の走査線それぞれに対して、第１の周波数成分と当該第１の周波数成分より高い第２の周波数成分とを含む超音波の送受信によって得られるエコー信号から、前記第１、第２の周波数成分の差音成分を含む非線形信号を取得させる非線形信号取得機能と、前記第１、第２の周波数成分を含む基本波成分を含む基本波信号を取得させる基本波信号取得機能と、前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成させる生成機能と、前記合成信号に基づく画像を表示させる表示機能と、を実現させることを特徴とする超音波信号処理プログラムである。
【００１９】
本発明の第７の視点は、超音波診断装置を制御するためのプログラムであって、前記超音波診断装置に、複数の走査線それぞれに対して、位相が反転した２種類の超音波を送信させる送信機能と、前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した反射波を受信して得られる第１、第２のエコー信号を加算することで、非線形信号を取得させる非線形信号取得機能と、前記第１、第２のエコー信号を減算して基本波信号を取得させる基本波信号取得機能と、前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成させる生成機能と、前記合成信号に基づく画像を表示させる表示機能と、を実現させることを特徴とする超音波診断装置制御プログラムである。
【００２０】
本発明の第８の視点は、超音波診断装置を制御するためのプログラムであって、前記超音波診断装置に、複数の走査線それぞれに対して、それぞれが第１の周波数成分と当該第１の周波数成分より高い第２の周波数成分とを含み位相が反転する２種類の超音波を送信させる送信機能と、前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した反射波を受信して得られる第１、第２のエコー信号から、前記第１、第２の周波数成分の差音成分を含む非線形信号を取得させる非線形信号取得機能と、前記第１、第２のエコー信号を減算して基本波信号を取得させる基本波取得機能と、前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成させる生成機能と、前記合成信号に基づく画像を表示させる表示機能と、を実現させることを特徴とする超音波診断装置制御プログラムである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る超音波診断装置のブロック図。
【図２】図２は、同実施形態に係る重み係数のグラフ。
【図３】図３は、本発明の第２実施形態に係る超音波診断装置のブロック図。
【図４】図４は、同実施形態に係る重み係数のグラフ。
【図５】図５は、本発明の第３実施形態に係る超音波診断装置のブロック図。
【図６】図６は、本発明の第４実施形態に係る超音波診断装置のインターフェース部周辺のブロック図。
【図７】図７は、同実施形態に係る重み係数のグラフ。
【図８】図８は、本発明の第５実施形態に係る超音波診断装置の重み係数テーブル周辺のブロック図。
【図９】図９は、第５実施形態に係る重み係数のグラフ。
【図１０】図１０は、第６実施形態における超音波診断装置のブロック図。
【図１１】図１１は、第６実施形態における重み係数のグラフ。
【図１２】図１２は、第６実施形態における重み係数の設定シーケンスが作動しているときの診断画像の生成工程に関するフローチャート。
【図１３】図１３は、第６実施形態におけるノイズゲインとシグナルゲインのグラフ。
【図１４】図１４（ａ）、１４（ｂ）は、第６実施形態における０．７［ｄＢ／ＭＨｚ・ｃｍ］の減衰率を有するファントムの診断画像。
【図１５】図１５（ａ）、（ｂ）は、第６実施形態における０．３［ｄＢ／ＭＨｚ・ｃｍ］の減衰率を有するファントムの診断画像。
【図１６】図１６は、第７実施形態における重み係数の設定シーケンスが作動しているときの診断画像の生成工程に関するフローチャート。
【図１７】図１７は、第８実施形態におけるテーブルの概念図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明の第１〜第８実施形態について詳細に説明する。 （第１実施形態）
まず、図１と図２を用いて本発明の第１実施形態について説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係る超音波診断装置のブロック図である。
図１に示すように、この超音波診断装置は、超音波プローブ１０と装置本体２０とから構成されている。
【００２３】
超音波プローブ１０は、被検体の体表に当てられて実際に超音波を送受信するものであり、その先端部には圧電セラミック等の圧電振動子が設けられている。これら圧電振動子は所定間隔で並列され、各々がいわゆるチャンネルをなしている。
【００２４】
装置本体２０は、送受信部（送受信手段）２１、第１のメモリ２２、第１の加算部（加算手段）２３、検波部２４、フィルタ部２５、エンベロープ部２６、Ｌｏｇ圧縮部２７、第２のメモリ２８、第２の加算部（第２の信号処理手段）２９、画像処理部（画像生成手段）３０、フレームメモリ３１、デジタルスキャンコンバータ（以下、「ＤＳＣ」とする）３２、及び表示モニタ（画像表示手段）３３を備えている。
【００２５】
送受信部２１は、超音波を送信するための送信部２１ａと、生体組織からのエコー信号を受信するための受信部２１ｂとから構成される。生体組織からのエコー信号は、超音波プローブ１０を介して、この送受信部２１により受信される。
【００２６】
第１のメモリ２２は、送受信部２１により受信されたエコー信号を保存する。第１の加算部２３は、送受信部２１からエコー信号が入力されたときに、このエコー信号と第１のメモリ２２に保存されている別のエコー信号とを加算する。ただし、第１のメモリ２２にエコー信号が保存されていない場合、送受信部２１からのエコー信号は、第１の加算部２３を通過する。
【００２７】
検波部２４は、第１の加算部２３からのエコー信号を、当該エコー信号に応じた周波数で検波処理する。フィルタ部２５は、検波部２４からのエコー信号に対して、検波処理に応じた周波数フィルタをかけ、ノイズ等の不要な成分を除去する。
【００２８】
エンベロープ部２６は、フィルタ部２５からのエコー信号に対して、エンベロープをかけて、包絡線信号を取り出す。Ｌｏｇ圧縮部２７は、エンベロープ部２６からの包絡線信号をＬｏｇ圧縮して、処理信号を生成する。
【００２９】
すなわち、前記検波部２４、フィルタ部２５、エンベロープ部２６、及びＬｏｇ圧縮部２７は、第１の加算部２４からのエコー信号を処理して、画像構築に実際に使用される処理信号を生成するための信号変換部（第１の信号処理手段）３６を構成している。
【００３０】
第２のメモリ２８は、第１の信号処理手段の出力、すなわちＬｏｇ圧縮部２７からの処理信号を保存する。第２の加算部２９は、第２のメモリ２８に記憶されている処理信号と、Ｌｏｇ圧縮部２７からの処理信号とに対してそれぞれ重み係数をかけて、これらを加算する。これら重み係数は、後述するように、被検体の深さに応じて予め定められたものであり、超音波診断装置の記憶部（図示しない）に保存されている。
【００３１】
画像処理部３０は、第２の加算部２９からの処理信号に各種の画像処理を施して、画像フレームを生成する。フレームメモリ３１は、画像処理部３０からの画像フレームを逐次保存する。
【００３２】
ＤＳＣ３２は、走査により得られた走査線信号列を、テレビジョン等に代表される一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換する。表示モニタ３３は、ＤＳＣ３２からの画像データを超音波画像として表示する。
【００３３】
（超音波診断装置による画像生成）
本実施形態における超音波走査では、走査線ごとに、位相が１８０度反転した２本の超音波、すなわち第１、第２の超音波が連続して送信される。これら第１、第２の超音波は、被検体内における音響インピーダンスの不連続面で反射して、位相が１８０度反転した２本のエコー信号、すなわち前記第１、第２の超音波に対応した第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢとなって送受信部２１に受信される。なお、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢは、基本波成分とハーモニック成分の両方を含んでいるが、基本波成分に比べてハーモニック成分が極めて小さいため、基本波成分が反映されたエコー信号とみなされる。
【００３４】
先に受信された第１のエコー信号ＥＡは、第１のメモリ２２に保存されるとともに、第１の加算部２３を通過して検波部２４に進む。そして、遅れて受信された第２のエコー信号ＥＢが第１の加算部２３に到着したら、第１のメモリ２２に保存されている第１のエコー信号ＥＡと、この第２のエコー信号ＥＢとが加算され、第３のエコー信号ＥＣが生成される。
【００３５】
ところで、前述のように、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢは、位相が１８０度反転している。したがって、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢが加算されると、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢに含まれる基本波成分が相殺され、ハーモニック成分だけが２倍に強調される。これにより、第３のエコー信号ＥＣは、生体組織からのハーモニック成分が反映されたエコー信号となっている。
【００３６】
第３のエコー信号ＥＣが生成されたとき、第１のエコー信号ＥＡは、既に第１の加算部２３を通過して先に進んでいる。そして、先行する第１のエコー信号ＥＡと、第１のエコー信号ＥＡを後から追う第３のエコー信号ＥＣは、それぞれ検波部２４における検波処理、フィルタ部２５におけるフィルタ処理、エンベロープ部２６におけるエンベロープ処理、及びＬｏｇ圧縮部２７におけるＬｏｇ圧縮処理が順次なされ、第１、第２の処理信号ＳＡ、ＳＣとなる。なお、第１、第２の処理信号ＳＡ、ＳＣは、第１、第３のエコー信号ＥＡ、ＥＣに基づいて生成されたものであるため、それぞれ基本波成分、ハーモニック成分が反映された処理信号となっている。
【００３７】
Ｌｏｇ圧縮部２７から出力された第１の処理信号ＳＡは、ひとまず第２のメモリ２８に保存される。そして、遅れてＬｏｇ圧縮部２７から出力された第２の処理信号ＳＣが第２の加算部２９に到達したら、第２のメモリ２８に保存されている第１の処理信号ＳＡに重み係数ＷＡがかけられ、第２の加算部２９に到達した第２の処理信号ＳＣに重み係数ＷＣがかけられ、さらにこれらが加算される。これにより、第１の処理信号ＳＡと第２の処理信号ＳＣから構成される第３の処理信号ＳＤが生成される。
【００３８】
この第３の処理信号ＳＤは、第１の処理信号ＳＡと第２の処理信号ＳＣとにより、 “ＳＤ＝ＳＡ×ＷＡ＋ＳＣ×ＷＣ”
と表現される。
【００３９】
なお、重み係数ＷＡ、ＷＣは、予め決められたものであって、超音波診断装置の記憶部（図示しない）に記憶されている。
【００４０】
ところで、前述のように、第１の処理信号ＳＡは基本波成分を反映した処理信号であり、第２の処理信号ＳＣはハーモニック成分を反映した処理信号である。したがって、第３の処理信号ＳＤは、基本波成分とハーモニック成分の両方により構成された処理信号である。
【００４１】
そして、第３の処理信号ＳＤにおける、基本波成分とハーモニック成分の寄与率は、重み係数ＷＡとＷＣの大小関係により定まる。例えば、重み係数ＷＡが大きく、重み係数ＷＣが小さい場合、第３の処理信号ＳＤは、基本波成分がより反映されたものとなる。また、重み係数ＷＡが小さく、重み係数ＷＣが大きい場合、第３の処理信号ＳＤは、ハーモニック成分がより反映されたものとなる。
【００４２】
図２は同実施形態に係る重み係数ＷＡ、ＷＣのグラフである。
図２を見ると、重み係数ＷＡは、浅部で小さく、深部に行くにつれて大きくなっている。逆に、重み係数ＷＣは、浅部で大きく、深部に行くにつれて小さくなっている。そして、中間部では、重み係数ＷＡとＷＣが近い値となっている。したがって、第３の処理信号ＳＤは、浅部でハーモニック成分がより反映され、深部で基本波成分がより反映されていることになる。
【００４３】
第３の処理信号ＳＤは、画像処理部３０で各種の画像処理が施されて、画像フレームとされたのち、逐次フレームメモリ３１に保存されてゆく。そして、フレームメモリ３１に蓄積された画像フレームは、ＤＳＣ３２でスキャンコンバートされて、超音波画像として次々と表示モニタ３３に表示される。表示方法の選択により、表示モニタ３３に被検体の内部構造を動画的に表示することもできる。医師等の操作者は、この超音波画像を見ながら診断を行う。
【００４４】
（本実施形態による作用）
本実施形態における第３の処理信号ＳＤは、基本波成分が反映された第１の処理信号ＳＡに重み係数ＷＡをかけ、ハーモニック成分が反映された第２の処理信号ＳＣに重み係数ＷＣをかけ、これらを加算することにより生成されている。そして、第１の処理信号ＳＡの重み係数ＷＡは、被検体の浅部で大きく、かつ深部で小さくなるように設定され、第２の処理信号ＳＣの重み係数ＷＣは、被検体の浅部で小さく、かつ深部で大きくなるように設定されている。
【００４５】
したがって、第３の処理信号ＳＤに基づいて生成される超音波画像は、被検体の浅部でハーモニック成分がより反映され、深部で基本波成分がより反映されたものとなる。すなわち、被検体の深部は、基本波成分に基づいて画像化される。これにより、被検体の深部でも超音波画像の感度が不足することがなく、画像全体に亘って診断に十分な感度が得られることになる。
【００４６】
また、被検体の浅部は、ハーモニック成分に基づいて画像化されているから、基本波成分だけを利用して画像化した場合に比べて、アーチファクトの発生が飛躍的に抑制される。
【００４７】
以上より、本実施形態によれば、アーチファクトが少なく、しかも深部においても十分な感度が得られる超音波画像が得られることになる。
【００４８】
なお、本実施形態では、第１、第２の超音波が有している周波数帯域について言及されていない。しかしながら、第１、第２の超音波が第１、第２の周波数成分を備えていることもある。この場合、第３のエコー信号ＥＣに、第１、第２の周波数成分の差音成分が含まれることになる。そこで、例えば第３のエコー信号ＥＣをフィルタにかけて、その中から差音成分だけを抽出する。そして、抽出された差音成分に基づいて第２の処理信号ＳＣを生成する。なお、差音成分がハーモニクス成分の１成分であることは言うまでもない。 このように、差音成分に基づいて第２の処理信号ＳＣが生成された場合でも、第１、第２の処理信号ＳＡ、ＳＣは、それぞれ基本波成分、ハーモニクス成分が反映された処理信号となるから、これら第１、第２の処理信号ＳＡ、ＳＣに対して、それぞれ重み係数をかけて画像化すれば、前記同様に画像品質が良好な超音波画像を得ることができる。
【００４９】
（第２実施形態）
次に、図３と図４を用いて本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態と同様の構成及び作用については、その説明を省略する。
【００５０】
図３は本発明の第２実施形態に係る超音波診断装置のブロック図である。
図３に示すように、本実施形態では、第１実施形態における第１の加算部２３の代わりに、加減算部（加算手段、減算手段）２３Ａが使用されている。
【００５１】
この加減算部２３Ａは、第１実施形態における第１の加算部２３の機能に加え、送受信部２１からエコー信号が入力されたときに、このエコー信号と第１のメモリ２２に保存されている別のエコー信号とを減算する機能を備えている。なお、減算とは、エコー信号間の差を求めることである。
【００５２】
（超音波診断装置による画像生成）
本実施形態における超音波走査では、走査線ごとに、位相が１８０度反転した２本の超音波、すなわち第１、第２の超音波が連続して送信される。これら第１、第２の超音波は、被検体内における音響インピーダンスの不連続面で反射して、位相が１８０度反転した２本のエコー信号、すなわち前記第１、第２の超音波に対応した第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢとなって送受信部２１に受信される。
【００５３】
先に受信された第１のエコー信号ＥＡは、ひとまず第１のメモリ２２に保存される。そして、遅れて受信された第２のエコー信号ＥＢが加減算部２３Ａに到着したら、第１のメモリ２２に保存されている第１のエコー信号ＥＡと、この第２のエコー信号ＥＢとが加算され、第３のエコー信号ＥＣが生成される。これに続いて、第１のメモリ２２に保存されている第１のエコー信号ＥＡと、遅れて受信された第２のエコー信号ＥＢが減算され、第４のエコー信号ＥＣ´が生成される。
【００５４】
ところで、前述のように、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢは、位相が１８０度反転している。したがって、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢが加算されると、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢに含まれる基本波成分が相殺され、ハーモニック成分だけが２倍に強調される。これにより、第３のエコー信号ＥＣは、生体組織からのハーモニック成分が反映されたエコー信号となる。逆に、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢが減算されると、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢに含まれているハーモニック成分が相殺され、基本波成分だけが２倍に強調される。これにより、第４のエコー信号ＥＣ´は、生体組織からの基本波成分が反映されたエコー信号となっている。
【００５５】
第４のエコー信号ＥＣ´が生成されたとき、第３のエコー信号ＥＣは、既に加減算部２３Ａを通過して先に進んでいる。そして、先行する第３のエコー信号ＥＣと、第４のエコー信号ＥＣ´は、それぞれ検波部２４における検波処理、フィルタ部２５におけるフィルタ処理、エンベロープ部２６におけるエンベロープ処理、及びＬｏｇ圧縮部２７におけるＬｏｇ圧縮処理が順次なされ、第１、第２の処理信号ＳＣ、ＳＣ´となる。なお、第１、第２の処理信号ＳＣ、ＳＣ´は、第３、第４の処理信号ＥＣ、ＥＣ´に基づいて生成されたものであるため、それぞれハーモニック成分、基本波成分が反映された処理信号となっている。
【００５６】
Ｌｏｇ圧縮部２７から出力された第１の処理信号ＳＣは、ひとまず第２のメモリ２８に保存される。そして、遅れてＬｏｇ圧縮部２７から出力された第２の処理信号ＳＣ´が第２の加算部２９に到達したら、第２のメモリ２８に保存されている第１の処理信号ＳＣに重み係数ＷＣがかけられ、第２の加算部２９に到達した第２の処理信号ＳＣ´に重み係数ＷＣ´がかけられ、さらにこれらが加算される。これにより、第１の処理信号ＳＣと第２の処理信号ＳＣ´から構成される第３の処理信号ＳＤが生成される。
【００５７】
この第３の処理信号ＳＤは、第１の処理信号ＳＣと第２の処理信号ＳＣ´とにより、 “ＳＤ＝ＳＣ×ＷＣ＋ＳＣ´×ＷＣ´”
と表現される。
【００５８】
なお、重み係数ＷＣ、ＷＣ´は、予め決められたものであって、超音波診断装置の記憶部（図示しない）に記憶されている。
【００５９】
ところで、前述のように、第１の処理信号ＳＣはハーモニック成分を反映した処理信号であり、第２の処理信号ＳＣ´は基本波成分を反映した処理信号である。したがって、第３の処理信号ＳＤは、ハーモニック成分と基本波成分により構成された処理信号である。 そして、第３の処理信号ＳＤにおける、ハーモニック成分と基本波成分の寄与率は、重み係数ＷＣとＷＣ´の大小関係により定まる。例えば、重み係数ＷＣが大きく、重み係数ＷＣ´が小さい場合、第３の処理信号ＳＤは、ハーモニック成分がより反映されたものとなる。また、重み係数ＷＣが小さく、重み係数ＷＣ´が大きい場合、第３の処理信号ＳＤは、基本波成分がより反映されたものとなる。
【００６０】
図４は同実施形態に係る重み係数ＷＣ、ＷＣ´のグラフである。
図４を見ると、重み係数ＷＣは、浅部で大きく、深部に行くにつれて小さくなっている。逆に、重み係数ＷＣ´は、浅部で小さく、深部に行くにつれて大きくなっている。そして、中間部では、重み係数ＷＣとＷＣ´が近い値となっている。したがって、第３の処理信号ＳＤは、浅部でハーモニック成分がより反映され、深部で基本波成分がより反映されていることになる。さらに、基本波成分の寄与率を表現している重み係数ＷＣ´の曲線は、第１実施形態における重み係数ＷＡの曲線よりも緩やかとなっている。
【００６１】
第３の処理信号ＳＤは、画像処理部３０で各種の画像処理が施されて、画像フレームとされたのち、逐次フレームメモリ３１に保存されてゆく。そして、フレームメモリ３１に蓄積された画像フレームは、ＤＳＣ３２でスキャンコンバートされて、超音波画像として表示モニタ３３に表示される。表示方法の選択により、表示モニタ３３に被検体の内部構造が動画的に表示されることもある。医師等の操作者は、この超音波画像を見ながら診断を行う。
【００６２】
（本実施形態による作用）
本実施形態における第２の処理信号ＳＣ´は、第１実施形態における第１の処理信号ＳＡと同じく、基本波成分が主に反映された処理信号であるが、基本波成分が２倍に強調された第４のエコー信号ＥＣ´に基づいて生成されているので、第１実施形態における第１処理信号ＳＡに対して約２倍の強度を持っていることになる。
【００６３】
そのため、基本波成分の寄与率を表現する重み係数ＷＣ´のスケールが約１／２まで縮まるから、第１実施形態であれば重み係数ＷＡを最大としても生体組織の深部が十分な明るさとならないような場合でも、本実施形態なら十分に対応することができる。
【００６４】
なお、本実施形態でも、第１、第２の超音波が有している周波数帯域について言及されていない。しかしながら、第１、第２の超音波が第１、第２の周波数成分を備えていることもある。この場合、第１実施形態で述べたように、第３のエコー信号ＥＣにフィルタをかけて、その中から差音成分だけを抽出する。そして、抽出された差音成分に基づいて第２の処理信号ＳＣを生成する。
【００６５】
このように、差音成分に基づいて第２の処理信号ＳＣが生成された場合でも、第１、第２の処理信号ＳＣ、ＳＣ´は、それぞれ基本波成分、ハーモニクス成分が反映された処理信号となるから、これら第１、第２の処理信号ＳＣ、ＳＣ´に対して、それぞれ重み係数をかけて画像化すれば、前記同様に画像品質が良好な超音波画像を得ることができる。（第３実施形態）
次に、図５を用いて本発明の第３実施形態について説明する。なお、以下の説明において、第１、第２実施形態と同様の構成及び作用については、その説明を省略する。
【００６６】
図５は本発明の第３実施形態に係る超音波診断装置のブロック図である。
図５に示すように、本実施形態は、第１実施形態における超音波診断装置に対して、いわゆる周波数コンパウンドを適用した例である。そのために、本実施形態における超音波診断装置では、送受信部２１の後段が４つのパスＰ１〜Ｐ４に分離され、第２の加算部２９の前段で再び連結されている。
【００６７】
なお、各パスＰ１〜Ｐ４の構成、すなわち送受信部２１と第２の加算部２９との間の構成は、第１実施形態と殆んど同じである。異なっているのは、検波部２４の周波数とフィルタ部２５の周波数だけである。
【００６８】
すなわち、本実施形態におけるパスＰ１〜Ｐ４の検波部２４は、送受信部２１が受信した第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢを互いに異なる周波数、すなわち１ＭＨｚ、２ＭＨｚ、３ＭＨｚ、４ＭＨｚで検波処理する。また、パスＰ１〜Ｐ４のフィルタ部２５は、それぞれ検波処理に応じた周波数のフィルタをかける。
【００６９】
（超音波診断装置による画像生成）
送受信部２１で受信された第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢは、それぞれパスＰ１〜Ｐ４に分離され、パスごとに信号処理されることになる。例えば、パスＰ１に送られた第１、第２のエコー信号ＥＡ１、ＥＢ１は、それぞれ第１実施形態と同じ要領で処理され、基本波成分が反映された第１の処理信号ＳＡ１と、ハーモニック成分ＳＣ１が反映された第２の処理信号ＳＣ１となって、Ｌｏｇ圧縮部２７から順次出力される。なお、これら第１、第２の処理信号ＳＡ１、ＳＣ１は、第１実施形態における第１、第２の処理信号ＳＡ、ＳＣに対応している。
【００７０】
以上のような処理が各パスＰ１〜Ｐ４で実行されることにより、８種類の処理信号、すなわち第１の処理信号ＳＡ１〜ＳＡ４と第２の処理信号ＳＣ１〜ＳＣ４とが生成される。なお、第１の処理信号ＳＡ１〜ＳＡ４は、基本波成分が反映された処理信号であり、第２の処理信号ＳＣ１〜ＳＣ４は、ハーモニック成分が反映された処理信号である。
【００７１】
ところで、前述したように、検波処理の周波数とフィルタ処理の周波数は、パスごとに異なっている。したがって、第１の処理信号ＳＡ１〜ＳＡ４は、互いに周波数が異なっており、第２の処理信号ＳＣ１〜ＳＣ４も、互いに周波数が異なっている。
【００７２】
各パスＰ１〜Ｐ４のＬｏｇ圧縮部２７から出力された第１の処理信号ＳＡ１〜ＳＡ４は、ひとまず第２のメモリ２８に保存される。そして、遅れてＬｏｇ圧縮部２７から出力された第２の処理信号ＳＣ１〜ＳＣ４が第２の加算部２９に到達したら、第２のメモリ２８に保存されている第１の処理信号ＳＡ１〜ＳＡ４に、それぞれ予め決定された重み係数ＷＡ１〜ＷＡ４がかけられ、第２の加算部２９に到達した第２の処理信号ＳＣ１〜ＳＣ４に、それぞれ重み係数ＷＢ１〜ＷＢ４がかけられ、さらにこれら全てが加算される。これにより、第１の処理信号ＳＡ１〜ＳＡ４と第２の処理信号ＳＣ１〜ＳＣ４から構成される第３の処理信号ＳＤが生成される。
【００７３】
この第３の処理信号ＳＤは、第１の処理信号ＳＡ１〜ＳＡ４と第２の処理信号ＳＣ１〜ＳＣ４により、
“ＳＤ＝ＳＡ１×ＷＡ１＋ＳＡ２×ＷＡ２＋ＳＡ３×ＷＡ３＋ＳＡ４×ＷＡ４＋ＳＣ１×ＷＣ１＋ＳＣ２×ＷＣ２＋ＳＣ３×ＷＣ３＋ＳＣ４×ＷＣ４”
と表現される。
【００７４】
ところで、前述のように、第１の処理信号ＳＡ１〜ＳＡ４は、基本波成分が反映された処理信号であり、第３の処理信号ＳＣ１〜ＳＣ４は、ハーモニック成分が反映された処理信号である。また、第１の処理信号ＳＡ１〜ＳＡ４は、互いに周波数が異なっており、また第３の処理信号ＳＣ１〜ＳＣ４も、互いに周波数が異なっている。
【００７５】
すなわち、第３の処理信号ＳＤは、互いに異なる周波数の４種類の基本波成分と、互いに異なる周波数の４種類のハーモニック成分により構成された処理信号である。
【００７６】
第３の処理信号ＳＤは、画像処理部３０で各種の画像処理が施されて、画像フレームとされたのち、逐次フレームメモリ３１に保存されてゆく。そして、フレームメモリ３１に蓄積された画像フレームは、ＤＳＣ３２でスキャンコンバートされて、超音波画像として次々と表示モニタ３３に表示される。医師等の操作者は、この超音波画像を見ながら診断を行う。
【００７７】
（本実施形態による作用）
本実施形態における第３の処理信号ＳＤは、互いに周波数が異なる４種類の基本波成分と、互いに周波数が異なる４種類のハーモニック成分とから構成されている。したがって、第３の処理信号ＳＤに基づいて生成される超音波画像は、コンパウンド効果によりスペックル感の無い極めて密なものとなる。その結果、超音波画像における生体組織の細部まで詳細に表示されるから、従来よりも診断能が向上することになる。
【００７８】
なお、本実施形態では、第１実施形態に係る超音波診断装置に対して、周波数コンパウンドを適用しているが、これに限定されるものではなく、第２実施形態に係る超音波診断装置に対して、周波数コンパウンドを適用してもよい。
【００７９】
（第４実施形態）
次に、図６と図７を用いて本発明の第４実施形態について説明する。なお、以下の説明において、第１〜第３実施形態と同様の構成及び作用については、その説明を省略する。 図６は本発明の第４実施形態に係る超音波診断装置のインターフェース部３４周辺のブロック図、図７は同実施形態に係る重み係数ＷＣのグラフである。
図６に示すように、本実施形態は、第１実施形態における超音波診断装置に対して、インターフェース部（可変手段）３４を付加したものである。このインターフェース部３４は、医師等の操作者が指定した重み係数を入力するためのものである。なお、本実施形態における重み係数としては、深さに対してリニアに変化したものが用いられる。また、インターフェース部３４としては、例えばダイヤル、スライド式スイッチ、ボタン、タッチパネル式スイッチ等が用いられる。
【００８０】
第２の加算部２９は、このインターフェース部３４から入力された重み係数を用いて重み付けを行い、超音波画像の生成に使用される第３の処理信号ＳＤを生成する。例えば、重み係数ＷＡ、ＷＣに“ＷＣ＝１−ＷＡ”という関係である、としておけば、図７に示すように、一方の重み係数ＷＡだけを調整し、その傾きを（１）〜（Ｎ）に示すように切り換えることで、超音波画像における基本波成分とハーモニック成分の割合を自由に決定することができる。さらに、インターフェース部３４の形態によっては、極めて微妙な重み係数の変化に対応できる。
【００８１】
したがって、本実施形態における超音波診断装置によれば、医師等の操作者は、超音波画像を見ながらインターフェース部３４を調整するだけで、診断に最適な画像を得ることができるから、従来よりも使用勝手が向上する。
【００８２】
なお、本実施形態では、第１実施形態における超音波診断装置に対して、インターフェース部３４を付加した例について説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば第２、第３実施形態に対して、インターフェース部３４を付加しても良い。特に、第３実施形態に係る超音波診断装置では、８種類の重み係数が存在するため、これらの数値を調整することにより、極めて多様な超音波画像が生成される。
【００８３】
（第５実施形態）
次に、図８と図９を用いて本発明の第５実施形態について説明する。なお、以下の説明において、第１〜第４実施形態と同様の構成及び作用については、その説明を省略する。 図８は本発明の第５実施形態に係る超音波診断装置の重み係数テーブル３５周辺のブロック図、図９は同実施形態に係る重み係数ＷＣ、ＷＡ（１）、ＷＡ（１）、…ＷＡ（ｎ）のグラフである。
図８に示すように、本実施形態は、第１実施形態に係る超音波診断装置に対して、インターフェース部（可変手段）３４Ａと重み係数テーブル３５とを付加したものである。 インターフェース部３４Ａは、超音波の送信周波数や医師等の操作者が指定した重み係数等の各種設定情報を入力するためのものである。重み係数テーブル３５は、図９に示すように、重み係数ＷＣと、超音波の送信周波数や表示深さに対応した重み係数ＷＡ（１）、ＷＡ（２）、…ＷＡ（ｎ）を記憶している。
【００８４】
インターフェース部３４Ａから設定情報、すなわち送信周波数と表示深さが入力されると、重み係数テーブル３５から設定情報に応じたＷＡ（ｉ）が自動的に選択され、重み係数ＷＣとＷＡ（ｉ）が第２の加算部２９に入力される。第２の加算部２９は、重み係数テーブル３５から入力された重み係数ＷＣ、ＷＡ（ｉ）に基づいて重み付けを行い、超音波画像の生成に使用される第３の処理信号ＳＤを生成する。
【００８５】
したがって、インターフェース部３４Ａから入力された超音波の送信周波数と表示深さに応じた超音波画像が生成されるから、操作者は感度低下を気にすることなく送信周波数を自由に変えることができる。その結果、設定条件のバリエーションが増えるから、従来よりも診断能が向上することになる。
【００８６】
また、インターフェース部３４Ａから設定条件を入力するだけで、その設定条件に応じた超音波画像が自動的に生成されるから、診断ごとに全ての条件設定を入力しなければならない場合と比べて、操作者の作業負担が飛躍的に軽減される。
【００８７】
なお、本実施形態では、第１実施形態における超音波診断装置に対して、インターフェース部３４を付加した例について説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば第２、第３実施形態に対して、インターフェース部３４Ａと重み係数テーブル３５を付加しても良い。
【００８８】
また、前記第１〜第５実施形態では、特にＢモード画像に関して述べてきたが、本発明は、Ｂモード以外の超音波画像の生成に応用することが可能である。例えば、Ｍモード画像や３次元画像の生成に本発明を適用すれば、表示モードをＭモードや３次元モードに切り換えた場合でも、被検体の深部における感度が十分なＭモード画像や３次元画像が得られるから、診断時にモード間での対応を行うことができる。
【００８９】
（第６の実施形態）
先ず、図１０〜図１５を用いて第１の実施形態について説明する。
図１０は本発明の第６の実施形態における超音波診断装置のブロック図である。
【００９０】
図１０に示すように、本実施形態における超音波診断装置は、超音波プローブ１０と装置本体２０とから構成されている。
【００９１】
超音波プローブ１０は、装置本体２０に着脱可能に接続されていて、その先端には、いわゆる２Ｄアレイ振動子が設けられている。したがって、本実施形態における超音波プローブ１０では、３次元的な超音波の送受信が可能である。
【００９２】
装置本体２０は、送受信部（送受信手段）２１、第１のメモリ２２、加算部（成分抽出手段）２３、検波部２４、フィルタ部２５、エンベロープ部２６、Ｌｏｇ圧縮部２７、第２のメモリ２８、合成部（信号合成手段）２９、画像処理部３０、ゲイン調整部（ゲイン算出手段）３１、重み係数計算部（重み係数算出手段）３２、フレームメモリ３１、ＤＳＣ３２、モニタ（表示手段）３５、及び入力部（指示手段）３６を具備している。
【００９３】
画像処理部３０は、第２の加算部２９からの画像信号に種々の画像処理をする。ゲイン調整部４２は、画像処理部３０からの画像信号に基づき、ゲインを調整する。重み係数計算部４０は、ゲイン調整部４２からのゲインに基づき、重み係数を算出する。
【００９４】
（診断画像の生成）
本実施形態における走査シーケンスでは、走査線ごとに位相が反転した２本の超音波、即ち第１、第２の超音波が連続して送信される。第１、第２の超音波は、被検体内における音響インピーダンスの不連続面で反射して、位相が反転した２本のエコー信号、即ち第１、第２の超音波に対応した第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢとなって送受信部２１に受信される。
【００９５】
なお、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢは、基本波成分とハーモニック成分の両方を含んでいるが、基本波成分に比べてハーモニック成分が非常に小さいため、基本波成分が反映されているとみなされる。
【００９６】
先に受信された第１のエコー信号（第２の成分）ＥＡは、第１のメモリ２２に保存されるとともに、第１の加算部２３を通過して検波部２４に進む。そして、後から受信された第２のエコー信号ＥＢが第１の加算部２３に到着したら、第１のメモリ２２に保存されている第１のエコー信号ＥＡと、第１の加算部２３に到着した第２のエコー信号ＥＢとが加算され、第３のエコー信号（第１の成分）ＥＣが生成される。
【００９７】
ところで、前述のように、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢは、位相が反転している。したがって、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢが加算されると、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢに含まれる基本波成分が相殺され、ハーモニック成分だけが２倍に強調される。これにより、第３のエコー信号ＥＣは、生体組織からのハーモニック成分が反映されることになる。
【００９８】
第３のエコー信号ＥＣが生成されたとき、第１のエコー信号ＥＡは、既に第１の加算部２３より先に進んでいる。そして、先行する第１のエコー信号ＥＡと、第１のエコー信号ＥＡを後行する第３のエコー信号ＥＣは、それぞれ検波部２４における検波処理、フィルタ部２５におけるフィルタ処理、エンベロープ部２６におけるエンベロープ処理、及びＬｏｇ圧縮部２７におけるＬｏｇ圧縮処理が順次なされて、第１、第２の画像信号ＳＡ、ＳＣとなる。なお、第１、第２の画像信号ＳＡ、ＳＣは、第１、第３のエコー信号ＥＡ、ＥＣに基づいて生成されたものであるため、それぞれ基本波成分、ハーモニック成分が反映されている。
【００９９】
Ｌｏｇ圧縮部２７から出力された第１の画像信号ＳＡは、ひとまず第２のメモリ２８に保存される。そして、遅れてＬｏｇ圧縮部２７から出力された第２の画像信号ＳＣが第２の加算部２９に到達したら、第２のメモリ２８に保存されている第１の画像信号ＳＡに重み係数ＷＡがかけられ、第２の加算部２９に到達した第２の画像信号ＳＣに重み係数ＷＣがかけられ、さらに、これらが加算される。これにより、第１の画像信号ＳＡと第２の画像信号ＳＣから構成される第３の画像信号ＳＤが生成される。
【０１００】
第３の画像信号ＳＤは、第１の画像信号ＳＡと第２の画像信号ＳＣとによって、
ＳＤ＝ＳＡ×ＷＡ＋ＳＣ×ＷＣ
と表現される。なお、重み係数ＷＡ、ＷＣは、重み係数計算部４０によって算出されたものであるが、その算出方法については、後に詳述することとする。
【０１０１】
第３の画像信号ＳＤは、画像処理部３０で種々の画像処理が施されたのち、逐次フレームメモリ３１に保存される。そして、フレームメモリ３１に蓄積された第３の画像信号ＳＤは、ＤＳＣ３２でスキャンコンバートされて、診断画像として次々と画像表示部３３に表示される。なお、画像表示部３３は、表示方法の選択によって、被検体の内部構造を動画的に表示することが可能である。
【０１０２】
ところで、前述のように、第１の画像信号ＳＡは基本波成分を反映していて、第２の画像信号ＳＣはハーモニック成分を反映している。したがって、第３の画像信号ＳＤは、基本波成分とハーモニック成分によって構成されている。
【０１０３】
そして、第３の画像信号ＳＤにおける、基本波成分とハーモニック成分の寄与率は、重み係数ＷＡとＷＣの大小関係により定まる。例えば、重み係数ＷＡが大きく、重み係数ＷＣが小さい場合、第３の画像信号ＳＤは、基本波成分がより反映されたもの、即ち基本波成分がより多くブレンドされたものとなる。また、重み係数ＷＡが小さく、重み係数ＷＣが大きい場合、第３の画像信号ＳＤは、ハーモニック成分がより反映されたもの、即ち基本波成分がより少なくブレンドされたものとなる。
【０１０４】
図１１は同実施形態における重み係数ＷＡ、ＷＣのグラフである。
図１１に示すように、重み係数ＷＡは、浅部で小さく、深部に行くにつれて大きくなっている。逆に、重み係数ＷＣは、浅部で大きく、深部に行くにつれて小さくなっている。そして、中間部では、重み係数ＷＡとＷＣが近い値となっている。したがって、第３の画像信号ＳＤは、浅部でハーモニック成分がより反映され、深部で基本波成分がより反映されていることになる。
【０１０５】
（重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンス）
図１２は同実施形態における重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動しているときの診断画像の生成工程に関するフローチャートである。
図１２に示すように、入力部３６が押されると（ステップＳ１）、重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが開始される。重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスでは、先ず送受信部２１によって１フレーム分の空受信が実施される（ステップＳ２）。なお、空受信とは、超音波の送信を実施することなく、受信だけを実施することである。したがって、送受信部２１によって１フレーム分の空受信が実施されると、超音波プローブ１０や装置本体２０に固有の内部ノイズによって１フレーム分のノイズ信号が生成されることになる。ちなみに、超音波プローブ１０や装置本体２０からのノイズ信号は、画像表示部３３に白く表示されるため、ホワイトノイズと呼ばれることがある。
【０１０６】
生成されたノイズ信号は、エコー信号と同様の処理がなされたのち、ゲイン調整部４２に送られ、ノイズ信号の強度が被検体の深さ方向に一定になるようなノイズゲインＧＮが算出される（ステップＳ３）。
【０１０７】
次に、送受信部２１によって被検体に１フレーム分の送受信が実施される（ステップＳ４）。ここでも、実施される送受信は、前述の走査シーケンスに従っている。したがって、送受信部２１によって被検体に１フレーム分の送受信が実施されると、ハーモニック成分が反映された１フレーム分の第２の画像信号ＳＣが生成される。
【０１０８】
生成された第２の画像信号ＳＣは、ゲイン調整部４２に送られ、第２の画像信号ＳＣの強度、即ちハーモニック成分の強度が被検体の深さ方向に一定になるようなシグナルゲインＧＣが算出される（ステップＳ５）。
【０１０９】
算出されたノイズゲインＧＮとシグナルゲインＧＣは、重み係数計算部４０に送られて、これらノイズゲインＧＮとシグナルゲインＧＣに基づき、第１の画像信号ＳＡに関する重み係数ＷＡと、第２の画像信号ＳＣに関するＷＣとが算出される（ステップＳ６）。以上で、重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが終了する。
【０１１０】
重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが終了すると、算出された重み係数ＷＡ、ＷＣは、前述のように、第２の加算部２９に送られ、それぞれ第１、第２の画像信号ＳＡ、ＳＣにかけられる。これにより、基本波成分とハーモニック成分から構成される第３の画像信号ＳＤが生成される（ステップＳ７）。そして、生成された第３の画像信号ＳＤは、次々と画像表示部３３に表示される（ステップＳ８）。
【０１１１】
図１３は同実施形態におけるノイズゲインＧＮとシグナルゲインＧＣのグラフである。
図１３に示すように、ノイズゲインＧＮとシグナルゲインＧＣは、ある深さで交差していて、その交差ポイントＰより深い領域では、ノイズゲインＧＮがシグナルゲインＧＣより低くなっている。これは、交差ポイントＰより深い領域におけるノイズ信号の強度が第２の画像信号ＳＣの強度より大きいことを示している。
【０１１２】
したがって、診断画像のゲインがシグナルゲインＧＣに設定されると、交差ポイントＰより深い領域では、ハーモニック成分がホワイトノイズに邪魔されて鮮明に表示されない。逆に、交差ポイントＰより浅い領域では、ハーモニック成分がホワイトノイズに邪魔されることなく鮮明に表示される。
【０１１３】
そこで、本実施形態では、重み係数ＷＡ、ＷＣの設定にあたり、ノイズゲインＧＮとシグナルゲインＧＣの交差ポイントＰが利用される。即ち、交差ポイントＰよりも深い領域では、重み係数ＷＡが高く設定され、交差ポイントＰよりも浅い領域では、重み係数ＷＡが低く設定される。これにより、交差ポイントＰよりも深い領域では基本波成分のブレンド率が高く、交差ポイントＰよりも浅い領域では基本波成分のブレンド率が低くなる。 ただし、交差ポイントＰを境界にして重み係数ＷＡが急激に高まると、生成される診断画像に不連続部が形成される。そのため、実際には、交差ポイントＰより浅い領域から深い領域にわたり徐々に変化するように、基本波成分のブレンド率が設定されている。
【０１１４】
なお、本実施形態における基本波成分のブレンド率は、交差ポイントＰの６０％までの深さ領域で０％、交差ポイントＰの６０％から２４０％までの深さ領域でリニアに増加して、交差ポイントＰの２４０％より深い領域で１００％となる。このようなブレンド率であれば、浅部から深部にかけて画像品質の高い診断画像が生成されることが確認されている。しかしながら、これらのブレンド率の数値は一例に過ぎず、他の数値であっても良い。
【０１１５】
（ファントムによる実験結果）
図１４（ａ）、図１４（ｂ）は同実施形態における０．７［ｄＢ／ＭＨｚ・ｃｍ］の減衰率を有するファントムの診断画像である。すなわち、図１４（ａ）は重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動していない場合、図１４（ｂ）は重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動している場合を示している。なお、ファントムの深部には、球形のターゲットＴが埋め込まれている。
【０１１６】
図１４（ａ）に示すように、重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動していない場合、ターゲットＴが描出されていない。これは、診断画像の深部における感度が低いことを示している。
【０１１７】
しかしながら、図１４（ｂ）に示すように、重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動している場合には、診断画像の深部にターゲットＴが描出されている。これは、重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動したことによって、診断画像の深部における感度が高くなったことを示している。
【０１１８】
図１５（ａ）、図１５（ｂ）は同実施形態における０．３［ｄＢ／ＭＨｚ・ｃｍ］の減衰率を有するファントムの診断画像である。すなわち、図１５（ａ）は重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動していない場合、図１５（ｂ）は重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動している場合を示している。なお、ファントムの深部には、球形のターゲットＴが埋め込まれている。
【０１１９】
図１５（ａ）に示すように、重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動していない場合、診断画像の深部にはターゲットＴが描出されている。これは、診断画像の深部における感度が十分に高いことを示している。
【０１２０】
そして、図１５（ｂ）に示すように、重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動している場合にも、診断画像の深部にはターゲットＴが描出されている。これは、重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動しても、診断画像の深部において元から十分な感度がある場合には、感度が高いまま維持されることを示している。
【０１２１】
以上の実験によって、本実施形態における超音波診断装置では、被検体や部位ごとに減衰率の違いがあっても、それぞれの減衰率に最適な重み係数ＷＡ、ＷＣが設定されることが実証された。
【０１２２】
（本実施形態による作用）
本実施形態において、第３の画像信号ＳＤは、基本波成分が反映された第１の画像信号ＳＡに重み係数ＷＡをかけ、ハーモニック成分が反映された第２の画像信号ＳＣに重み係数ＷＣをかけ、これらを加算することにより生成されている。そして、第１の画像信号ＳＡの重み係数ＷＡは、被検体の浅部で大きく、かつ深部で小さくなるように設定され、第２の画像信号ＳＣの重み係数ＷＣは、被検体の浅部で小さく、かつ深部で大きくなるように設定されている。
【０１２３】
これにより、第３の画像信号ＳＤに基づいて生成される診断画像は、被検体の浅部でハーモニック成分がより反映され、深部で基本波成分がより反映されたものとなる。そのため、被検体の深部でも超音波画像の感度が不足することがなく、画像全体に亘って診断に十分な感度が得られることになる。
【０１２４】
しかも、重み係数ＷＡ、ＷＣは、ホワイトノイズが反映されたノイズ信号から生成されたノイズゲインＧＮと、ハーモニック成分が反映された第２の画像信号ＳＣから生成されたシグナルゲインＧＣとに基づいて自動で算出されている。
【０１２５】
そのため、被検体ごとに周波数依存減衰の減衰率に違いがあっても、あるいは被検体の部位ごとに周波数依存減衰の減衰率に違いがあっても、被検体や部位に最適な重み係数ＷＡ、ＷＣが確実に設定されるから、被検体や部位の違いに影響を受けることなく、高い画像品質の診断画像が得られる。
【０１２６】
また、被検体の浅部は、ハーモニック成分に基づいて画像化されているから、基本波成分だけを利用して画像化される場合に比べて、アーチファクトの発生が飛躍的に抑制される。
【０１２７】
前述のように、本実施形態における超音波診断装置によれば、アーチファクトが少なく、深部においても十分な感度が得られ、被検体や部位の違いによらず、常に高い画像品質の診断画像が得られる。
【０１２８】
さらに、本実施形態において、装置本体２０は、重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスを開始させる入力部３６を具備している。そのため、極めて簡単に診断画像の画像品質を切り替えられるから、操作者の作業負担が低減する。
【０１２９】
なお、本実施形態において、基本波成分が反映された第１のエコー信号ＥＡとハーモニック成分が反映された第３のエコー信号ＥＣとを取得するために、第１の加算部２３による加算処理が利用されている。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではない。即ち、送受信部２１によって受信されたエコー信号から基本波成分が反映された第１のエコー信号ＥＡとハーモニック成分が反映された第３のエコー信号ＥＣが取得されるのであれば、その手法は全く限定されるものではなく、例えば、第１の加算部２３の代わりに、送受信部２１によって受信されたエコー信号から基本波成分だけを通過させる第１のフィルタとハーモニック成分だけを通過させる第２のフィルタとが利用されても良い。
【０１３０】
（第７の実施形態）
次に、図１６を用いて第２の実施形態について説明する。
図１６は本発明の第２の実施形態における重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動しているときの診断画像の生成工程に関するフローチャートである。
図１６に示すように、本実施形態における診断画像の生成工程は、第１の実施形態における表示シーケンスのステップＳ７とステップＳ８の中間に、二点鎖線で示すように、ステップＳ９〜ステップ１３が追加されている。
【０１３１】
即ち、第３の画像信号ＳＤが生成されたら（ステップＳ７）、送受信部２１によって１フレーム分の空受信が実施され（ステップＳ９）、ホワイトノイズが反映された１フレーム分のノイズ信号が生成される。そして、生成されたノイズ信号は、ゲイン調整部４２に送られ、ノイズゲインＧＮが算出される（ステップＳ１０）。
【０１３２】
次に、送受信部２１によって被検体に１フレーム分の送受信が実施され（ステップＳ１１）、１フレーム分の第３の画像信号ＳＤが生成される。そして、生成された第３の画像信号ＳＤは、ゲイン調整部４２に送られ、シグナルゲイン（第３のゲイン）ＧＤが算出される（ステップＳ１２）。
【０１３３】
なお、第１の実施形態では、ハーモニック成分が反映された第２の画像信号ＳＣに基づいて、シグナルゲインＧＣ算出されていたのに対し、本実施形態では、ハーモニック成分と基本波成分から構成された第３の画像信号ＳＤに基づいて、シグナルゲインＧＤが算出されていることに注意されたい。
【０１３４】
ノイズゲインＧＮとシグナルゲインＧＤが算出されたら、これらノイズゲインＧＮとシグナルゲインＧＤに基づき、診断画像の表示に最適な表示ゲインＧが設定される（ステップＳ１３）。
【０１３５】
即ち、本実施形態における診断画像の生成工程では、第３の画像信号ＳＤが画像表示部３３に表示されるまえに、ゲイン調整部４２によって診断画像の表示に最適な表示ゲインＧが設定される。換言すれば、本実施形態では、ハーモニック成分に基本波成分がブレンドされたあとで、表示ゲインＧが最適化される。そのため、画像表示部３３に表示される診断画像は、ホワイトノイズが描出されない、非常に鮮明なものとなる。
【０１３６】
（第８の実施形態）
次に、図１７を用いて第８の実施形態について説明する。
図１７は本発明の第８の実施形態におけるテーブルの概念図である。
本実施形態において、装置本体２０に搭載されたメモリ（図示しない）は、図１７に示すようなテーブルを保存している。テーブルは、交差ポイントＰの深さと、それぞれの深さに最適な送信周波数、受信周波数、表示深さ、ダイナミックレンジとを対応づけるものである。
【０１３７】
超音波診断の最中に交差ポイントＰが検出されると、メモリに記憶されているテーブルが参照され、交差ポイントＰの深さに最適な送信周波数、受信周波数、表示深さ、ダイナミックレンジが選択される。そのため、被検体や部位に最適な条件下で超音波診断が実施されるから、画像表示部３３に表示される診断画像の画像品質は、非常に高いものとなる。
【０１３８】
なお、本実施形態において、交差ポイントＰに対応づけられる条件は、送信周波数、受信周波数、表示深さ、ダイナミックレンジである。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、受信フィルタ特性、送信音圧、ポストプロセスカーブ、送信音圧、表示幅、表示周波数、送信ビーム数、受信ビーム数、同時受信ビーム数、画像処理係数、送信波形、送信波数などを含んでいても良い。
【０１３９】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【０１４０】
以上本発明によれば、アーチファクトが少なく、しかも深部においても感度が不足することがない超音波画像を生成できる超音波診断装置、超音波診断装置制御プログラム、超音波信号処理プログラムを実現することができる。
【符号の説明】
【０１４１】
２１…送受信部、２３…第１の加算部、２３Ａ…加減算部、２９…第２の加算部、３０…画像処理部、３３…表示モニタ、３４…インターフェース部、３４Ａ…インターフェース部、３６…信号変換部、ＥＡ…第１のエコー信号、ＥＢ…第２のエコー信号、ＥＣ…第３のエコー信号、ＳＡ…第１の処理信号、ＳＣ…第２の処理信号、ＳＤ…第３の処理信号、ＷＡ…重み係数、ＷＣ…重み係数、ＷＣ´…重み係数、ＷＡ（１）…、ＷＡ（２）…重み係数、ＷＡ（ｉ）…重み係数、ＷＡ（ｎ）…重み係数。
【技術分野】
【０００１】
生体組織内における超音波の非線形伝搬に由来するハーモニック成分を抽出して、当該生体組織の断層構造を映像化する超音波診断装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波診断では、生体組織からのエコー信号に含まれる基本波を利用して、当該生体組織の断層構造を映像化する手法がしばしば使用されていた。しかしながら、エコー信号の基本波を利用した手法は、アーチファクト（虚像）が発生することが多く、診断画像の画像品質が低下するという問題があった。
【０００３】
そこで近年、生体組織内における超音波の伝搬速度に非線形性があることを利用して、生体組織の断層構造を映像化する、いわゆる組織非線形音響イメージング（Tissue Harmonic Imaging）が使用されるようになった。
【０００４】
組織非線形音響イメージングは、生体組織からのエコー信号に含まれるハーモニック成分の２次高調波だけを利用して、生体組織の断層構造を映像化する手法であって、アーチファクトが低減された、抜けの良い高コントラスト画像が得られるという特徴がある。 これにより、現在の超音波診断では、従来よりも画像品質が高い診断画像が得られるようになり、超音波診断における診断能が向上してきた。
【０００５】
ハーモニック成分だけを抽出する方法として、いわゆるパルスインバージョン（ＰＩ）法が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。このパルスインバージョン法では、複数の走査線それぞれに対して、位相が反転した２種類の超音波を低音圧で送信して、これら２種類に対応する２つのエコー信号を受信する。そして、これらのエコー信号を加算して基本波成分を除去することで、生体組織からのハーモニクス成分のみを抽出する。 また、組織非線形音響イメージングでは、生体組織からのエコー信号に含まれるハーモニクス成分の差音成分だけを利用して、生体組織の断層構造を映像化することもある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また、生体組織の断層構造を映像化する手法ではないが、超音波診断で使用される造影剤バブルが非常にデリケートであることを利用して、血流動態を映像化する手法も使用されるようになっている。
【０００７】
造影剤バブルからのエコー成分だけを抽出する方法として、いわゆるレートサブストラクション（ＲＳ）法が知られている（例えば、特許文献２参照）。このレートサブストラクション法では、複数の走査線それぞれに対して、同じ超音波を高音圧で２回送信して、これら２回の送信に対応した２つのエコー信号を受信する。そして、これら２つのエコー信号を差分して重複成分を除去することで、消失、変形した造影剤バブルからのエコー成分を抽出する。
【０００８】
すなわち、超音波診断で使用される造影剤バブルは非常にデリケートであるため、超音波が照射されると、その多くが瞬時に破壊される。そのため、２回目の超音波の送信によって得られるエコー信号は、１回目の超音波の送信によって得られるエコー信号よりも小さくなる。しかしながら、生体組織からのエコー信号は大きく変化することがない。したがって、これら２つのエコー信号から得られる差分信号には、消失、変形した造影剤バブルからのエコー信号が反映される。これにより、レートサブストラクション法を使用すれば、生体組織からのエコー信号が除去されて、血流動態のみの映像化が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２９８６２０号公報
【特許文献２】特開平８−３３６５２７号公報
【非特許文献１】阿比留巌、鎌倉友男著「超音波パルスの非線形伝搬」信学技法、ＵＳ８９−２３、Ｐ５３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、組織非線形音響イメージングは、エコー信号に含まれる基本波から生体組織の断層構造を映像化する手法に比べて、超音波画像の深部において感度が不足するという問題がある。
【００１１】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、アーチファクトが少なく、しかも深部においても感度が不足することがない超音波画像を生成できる超音波診断装置、超音波診断装置制御プログラム、超音波信号処理プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。
【００１３】
本発明の第１の視点は、複数の走査線それぞれに対して、位相が反転した２種類の超音波を送信し、前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した第１、第２のエコー信号を受信する送受信ユニットと、前記送受信ユニットにより受信された第１、第２のエコー信号を加算して非線形信号を取得する非線形信号取得ユニットと、前記送受信ユニットにより受信された第１のエコー信号又は第２のエコー信号を含む基本波信号を取得する基本波信号取得ユニットと、前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成する合成信号生成ユニットと、前記合成信号に基づく画像を表示する画像表示ユニットと、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。
【００１４】
本発明の第２の視点は、複数の走査線それぞれに対して、第１の周波数成分と当該第１の周波数成分より高い第２の周波数成分とを含む超音波の送受信を行う送受信ユニットと、
前記超音波の送受信に基づいて、前記第１、第２の周波数成分の差音成分を含む非線形信号を取得する非線形成分取得ユニットと、前記超音波の送受信に基づいて、前記第１、第２の周波数成分を含む基本波成分を含む基本波信号を取得する基本波信号取得ユニットと、前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成する合成信号生成ユニットと、前記合成信号に基づく画像を表示する表示ユニットと、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。
【００１５】
本発明の第３の視点は、複数の走査線それぞれに対して、位相が反転した２種類の超音波を送信し、前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した第１、第２のエコー信号を受信する送受信ユニットと、前記送受信ユニットにより受信された第１、第２のエコー信号を加算して非線形信号を取得する非線形信号取得ユニットと、前記送受信ユニットにより受信された第１、第２のエコー信号を減算して基本波信号を取得する基本波信号取得ユニットと、前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成する合成信号生成ユニットと、前記合成信号に基づく画像を表示する画像表示ユニットと、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。
【００１６】
本発明の第４の視点は、複数の走査線それぞれに対して、それぞれが第１の周波数成分と当該第１の周波数成分より高い第２の周波数成分とを含み位相が反転する２種類の超音波を送信し、前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した第１、第２のエコー信号を受信する送受信ユニットと、前記超音波の送受信に基づいて、前記第１、第２の周波数成分の差音成分を含む非線形信号を取得する非線形成分取得ユニットと、前記送受信ユニットにより受信された第１、第２のエコー信号を減算して基本波信号を取得する基本波信号取得ユニットと、前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成する合成信号生成ユニットと、前記合成信号に基づく画像を表示する表示ユニットと、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。
【００１７】
本発明の第５の視点は、超音波診断装置を制御するためのプログラムであって、前記超音波診断装置に、複数の走査線それぞれに対して、位相が反転した２種類の超音波を送信させる送信機能と、前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した反射波を受信して得られる第１、第２のエコー信号を加算することで、非線形信号を取得させる非線形信号取得機能と、前記第１のエコー信号又は前記第２のエコー信号を含む基本波信号を取得させる基本波取得機能と、前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成させる生成機能と、前記合成信号に基づく画像を表示させる表示機能と、を実現させることを特徴とする超音波診断装置制御プログラムである。
【００１８】
本発明の第６の視点は、超音波信号を処理するためのプログラムであって、コンピュータに、複数の走査線それぞれに対して、第１の周波数成分と当該第１の周波数成分より高い第２の周波数成分とを含む超音波の送受信によって得られるエコー信号から、前記第１、第２の周波数成分の差音成分を含む非線形信号を取得させる非線形信号取得機能と、前記第１、第２の周波数成分を含む基本波成分を含む基本波信号を取得させる基本波信号取得機能と、前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成させる生成機能と、前記合成信号に基づく画像を表示させる表示機能と、を実現させることを特徴とする超音波信号処理プログラムである。
【００１９】
本発明の第７の視点は、超音波診断装置を制御するためのプログラムであって、前記超音波診断装置に、複数の走査線それぞれに対して、位相が反転した２種類の超音波を送信させる送信機能と、前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した反射波を受信して得られる第１、第２のエコー信号を加算することで、非線形信号を取得させる非線形信号取得機能と、前記第１、第２のエコー信号を減算して基本波信号を取得させる基本波信号取得機能と、前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成させる生成機能と、前記合成信号に基づく画像を表示させる表示機能と、を実現させることを特徴とする超音波診断装置制御プログラムである。
【００２０】
本発明の第８の視点は、超音波診断装置を制御するためのプログラムであって、前記超音波診断装置に、複数の走査線それぞれに対して、それぞれが第１の周波数成分と当該第１の周波数成分より高い第２の周波数成分とを含み位相が反転する２種類の超音波を送信させる送信機能と、前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した反射波を受信して得られる第１、第２のエコー信号から、前記第１、第２の周波数成分の差音成分を含む非線形信号を取得させる非線形信号取得機能と、前記第１、第２のエコー信号を減算して基本波信号を取得させる基本波取得機能と、前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成させる生成機能と、前記合成信号に基づく画像を表示させる表示機能と、を実現させることを特徴とする超音波診断装置制御プログラムである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る超音波診断装置のブロック図。
【図２】図２は、同実施形態に係る重み係数のグラフ。
【図３】図３は、本発明の第２実施形態に係る超音波診断装置のブロック図。
【図４】図４は、同実施形態に係る重み係数のグラフ。
【図５】図５は、本発明の第３実施形態に係る超音波診断装置のブロック図。
【図６】図６は、本発明の第４実施形態に係る超音波診断装置のインターフェース部周辺のブロック図。
【図７】図７は、同実施形態に係る重み係数のグラフ。
【図８】図８は、本発明の第５実施形態に係る超音波診断装置の重み係数テーブル周辺のブロック図。
【図９】図９は、第５実施形態に係る重み係数のグラフ。
【図１０】図１０は、第６実施形態における超音波診断装置のブロック図。
【図１１】図１１は、第６実施形態における重み係数のグラフ。
【図１２】図１２は、第６実施形態における重み係数の設定シーケンスが作動しているときの診断画像の生成工程に関するフローチャート。
【図１３】図１３は、第６実施形態におけるノイズゲインとシグナルゲインのグラフ。
【図１４】図１４（ａ）、１４（ｂ）は、第６実施形態における０．７［ｄＢ／ＭＨｚ・ｃｍ］の減衰率を有するファントムの診断画像。
【図１５】図１５（ａ）、（ｂ）は、第６実施形態における０．３［ｄＢ／ＭＨｚ・ｃｍ］の減衰率を有するファントムの診断画像。
【図１６】図１６は、第７実施形態における重み係数の設定シーケンスが作動しているときの診断画像の生成工程に関するフローチャート。
【図１７】図１７は、第８実施形態におけるテーブルの概念図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明の第１〜第８実施形態について詳細に説明する。 （第１実施形態）
まず、図１と図２を用いて本発明の第１実施形態について説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係る超音波診断装置のブロック図である。
図１に示すように、この超音波診断装置は、超音波プローブ１０と装置本体２０とから構成されている。
【００２３】
超音波プローブ１０は、被検体の体表に当てられて実際に超音波を送受信するものであり、その先端部には圧電セラミック等の圧電振動子が設けられている。これら圧電振動子は所定間隔で並列され、各々がいわゆるチャンネルをなしている。
【００２４】
装置本体２０は、送受信部（送受信手段）２１、第１のメモリ２２、第１の加算部（加算手段）２３、検波部２４、フィルタ部２５、エンベロープ部２６、Ｌｏｇ圧縮部２７、第２のメモリ２８、第２の加算部（第２の信号処理手段）２９、画像処理部（画像生成手段）３０、フレームメモリ３１、デジタルスキャンコンバータ（以下、「ＤＳＣ」とする）３２、及び表示モニタ（画像表示手段）３３を備えている。
【００２５】
送受信部２１は、超音波を送信するための送信部２１ａと、生体組織からのエコー信号を受信するための受信部２１ｂとから構成される。生体組織からのエコー信号は、超音波プローブ１０を介して、この送受信部２１により受信される。
【００２６】
第１のメモリ２２は、送受信部２１により受信されたエコー信号を保存する。第１の加算部２３は、送受信部２１からエコー信号が入力されたときに、このエコー信号と第１のメモリ２２に保存されている別のエコー信号とを加算する。ただし、第１のメモリ２２にエコー信号が保存されていない場合、送受信部２１からのエコー信号は、第１の加算部２３を通過する。
【００２７】
検波部２４は、第１の加算部２３からのエコー信号を、当該エコー信号に応じた周波数で検波処理する。フィルタ部２５は、検波部２４からのエコー信号に対して、検波処理に応じた周波数フィルタをかけ、ノイズ等の不要な成分を除去する。
【００２８】
エンベロープ部２６は、フィルタ部２５からのエコー信号に対して、エンベロープをかけて、包絡線信号を取り出す。Ｌｏｇ圧縮部２７は、エンベロープ部２６からの包絡線信号をＬｏｇ圧縮して、処理信号を生成する。
【００２９】
すなわち、前記検波部２４、フィルタ部２５、エンベロープ部２６、及びＬｏｇ圧縮部２７は、第１の加算部２４からのエコー信号を処理して、画像構築に実際に使用される処理信号を生成するための信号変換部（第１の信号処理手段）３６を構成している。
【００３０】
第２のメモリ２８は、第１の信号処理手段の出力、すなわちＬｏｇ圧縮部２７からの処理信号を保存する。第２の加算部２９は、第２のメモリ２８に記憶されている処理信号と、Ｌｏｇ圧縮部２７からの処理信号とに対してそれぞれ重み係数をかけて、これらを加算する。これら重み係数は、後述するように、被検体の深さに応じて予め定められたものであり、超音波診断装置の記憶部（図示しない）に保存されている。
【００３１】
画像処理部３０は、第２の加算部２９からの処理信号に各種の画像処理を施して、画像フレームを生成する。フレームメモリ３１は、画像処理部３０からの画像フレームを逐次保存する。
【００３２】
ＤＳＣ３２は、走査により得られた走査線信号列を、テレビジョン等に代表される一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換する。表示モニタ３３は、ＤＳＣ３２からの画像データを超音波画像として表示する。
【００３３】
（超音波診断装置による画像生成）
本実施形態における超音波走査では、走査線ごとに、位相が１８０度反転した２本の超音波、すなわち第１、第２の超音波が連続して送信される。これら第１、第２の超音波は、被検体内における音響インピーダンスの不連続面で反射して、位相が１８０度反転した２本のエコー信号、すなわち前記第１、第２の超音波に対応した第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢとなって送受信部２１に受信される。なお、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢは、基本波成分とハーモニック成分の両方を含んでいるが、基本波成分に比べてハーモニック成分が極めて小さいため、基本波成分が反映されたエコー信号とみなされる。
【００３４】
先に受信された第１のエコー信号ＥＡは、第１のメモリ２２に保存されるとともに、第１の加算部２３を通過して検波部２４に進む。そして、遅れて受信された第２のエコー信号ＥＢが第１の加算部２３に到着したら、第１のメモリ２２に保存されている第１のエコー信号ＥＡと、この第２のエコー信号ＥＢとが加算され、第３のエコー信号ＥＣが生成される。
【００３５】
ところで、前述のように、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢは、位相が１８０度反転している。したがって、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢが加算されると、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢに含まれる基本波成分が相殺され、ハーモニック成分だけが２倍に強調される。これにより、第３のエコー信号ＥＣは、生体組織からのハーモニック成分が反映されたエコー信号となっている。
【００３６】
第３のエコー信号ＥＣが生成されたとき、第１のエコー信号ＥＡは、既に第１の加算部２３を通過して先に進んでいる。そして、先行する第１のエコー信号ＥＡと、第１のエコー信号ＥＡを後から追う第３のエコー信号ＥＣは、それぞれ検波部２４における検波処理、フィルタ部２５におけるフィルタ処理、エンベロープ部２６におけるエンベロープ処理、及びＬｏｇ圧縮部２７におけるＬｏｇ圧縮処理が順次なされ、第１、第２の処理信号ＳＡ、ＳＣとなる。なお、第１、第２の処理信号ＳＡ、ＳＣは、第１、第３のエコー信号ＥＡ、ＥＣに基づいて生成されたものであるため、それぞれ基本波成分、ハーモニック成分が反映された処理信号となっている。
【００３７】
Ｌｏｇ圧縮部２７から出力された第１の処理信号ＳＡは、ひとまず第２のメモリ２８に保存される。そして、遅れてＬｏｇ圧縮部２７から出力された第２の処理信号ＳＣが第２の加算部２９に到達したら、第２のメモリ２８に保存されている第１の処理信号ＳＡに重み係数ＷＡがかけられ、第２の加算部２９に到達した第２の処理信号ＳＣに重み係数ＷＣがかけられ、さらにこれらが加算される。これにより、第１の処理信号ＳＡと第２の処理信号ＳＣから構成される第３の処理信号ＳＤが生成される。
【００３８】
この第３の処理信号ＳＤは、第１の処理信号ＳＡと第２の処理信号ＳＣとにより、 “ＳＤ＝ＳＡ×ＷＡ＋ＳＣ×ＷＣ”
と表現される。
【００３９】
なお、重み係数ＷＡ、ＷＣは、予め決められたものであって、超音波診断装置の記憶部（図示しない）に記憶されている。
【００４０】
ところで、前述のように、第１の処理信号ＳＡは基本波成分を反映した処理信号であり、第２の処理信号ＳＣはハーモニック成分を反映した処理信号である。したがって、第３の処理信号ＳＤは、基本波成分とハーモニック成分の両方により構成された処理信号である。
【００４１】
そして、第３の処理信号ＳＤにおける、基本波成分とハーモニック成分の寄与率は、重み係数ＷＡとＷＣの大小関係により定まる。例えば、重み係数ＷＡが大きく、重み係数ＷＣが小さい場合、第３の処理信号ＳＤは、基本波成分がより反映されたものとなる。また、重み係数ＷＡが小さく、重み係数ＷＣが大きい場合、第３の処理信号ＳＤは、ハーモニック成分がより反映されたものとなる。
【００４２】
図２は同実施形態に係る重み係数ＷＡ、ＷＣのグラフである。
図２を見ると、重み係数ＷＡは、浅部で小さく、深部に行くにつれて大きくなっている。逆に、重み係数ＷＣは、浅部で大きく、深部に行くにつれて小さくなっている。そして、中間部では、重み係数ＷＡとＷＣが近い値となっている。したがって、第３の処理信号ＳＤは、浅部でハーモニック成分がより反映され、深部で基本波成分がより反映されていることになる。
【００４３】
第３の処理信号ＳＤは、画像処理部３０で各種の画像処理が施されて、画像フレームとされたのち、逐次フレームメモリ３１に保存されてゆく。そして、フレームメモリ３１に蓄積された画像フレームは、ＤＳＣ３２でスキャンコンバートされて、超音波画像として次々と表示モニタ３３に表示される。表示方法の選択により、表示モニタ３３に被検体の内部構造を動画的に表示することもできる。医師等の操作者は、この超音波画像を見ながら診断を行う。
【００４４】
（本実施形態による作用）
本実施形態における第３の処理信号ＳＤは、基本波成分が反映された第１の処理信号ＳＡに重み係数ＷＡをかけ、ハーモニック成分が反映された第２の処理信号ＳＣに重み係数ＷＣをかけ、これらを加算することにより生成されている。そして、第１の処理信号ＳＡの重み係数ＷＡは、被検体の浅部で大きく、かつ深部で小さくなるように設定され、第２の処理信号ＳＣの重み係数ＷＣは、被検体の浅部で小さく、かつ深部で大きくなるように設定されている。
【００４５】
したがって、第３の処理信号ＳＤに基づいて生成される超音波画像は、被検体の浅部でハーモニック成分がより反映され、深部で基本波成分がより反映されたものとなる。すなわち、被検体の深部は、基本波成分に基づいて画像化される。これにより、被検体の深部でも超音波画像の感度が不足することがなく、画像全体に亘って診断に十分な感度が得られることになる。
【００４６】
また、被検体の浅部は、ハーモニック成分に基づいて画像化されているから、基本波成分だけを利用して画像化した場合に比べて、アーチファクトの発生が飛躍的に抑制される。
【００４７】
以上より、本実施形態によれば、アーチファクトが少なく、しかも深部においても十分な感度が得られる超音波画像が得られることになる。
【００４８】
なお、本実施形態では、第１、第２の超音波が有している周波数帯域について言及されていない。しかしながら、第１、第２の超音波が第１、第２の周波数成分を備えていることもある。この場合、第３のエコー信号ＥＣに、第１、第２の周波数成分の差音成分が含まれることになる。そこで、例えば第３のエコー信号ＥＣをフィルタにかけて、その中から差音成分だけを抽出する。そして、抽出された差音成分に基づいて第２の処理信号ＳＣを生成する。なお、差音成分がハーモニクス成分の１成分であることは言うまでもない。 このように、差音成分に基づいて第２の処理信号ＳＣが生成された場合でも、第１、第２の処理信号ＳＡ、ＳＣは、それぞれ基本波成分、ハーモニクス成分が反映された処理信号となるから、これら第１、第２の処理信号ＳＡ、ＳＣに対して、それぞれ重み係数をかけて画像化すれば、前記同様に画像品質が良好な超音波画像を得ることができる。
【００４９】
（第２実施形態）
次に、図３と図４を用いて本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態と同様の構成及び作用については、その説明を省略する。
【００５０】
図３は本発明の第２実施形態に係る超音波診断装置のブロック図である。
図３に示すように、本実施形態では、第１実施形態における第１の加算部２３の代わりに、加減算部（加算手段、減算手段）２３Ａが使用されている。
【００５１】
この加減算部２３Ａは、第１実施形態における第１の加算部２３の機能に加え、送受信部２１からエコー信号が入力されたときに、このエコー信号と第１のメモリ２２に保存されている別のエコー信号とを減算する機能を備えている。なお、減算とは、エコー信号間の差を求めることである。
【００５２】
（超音波診断装置による画像生成）
本実施形態における超音波走査では、走査線ごとに、位相が１８０度反転した２本の超音波、すなわち第１、第２の超音波が連続して送信される。これら第１、第２の超音波は、被検体内における音響インピーダンスの不連続面で反射して、位相が１８０度反転した２本のエコー信号、すなわち前記第１、第２の超音波に対応した第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢとなって送受信部２１に受信される。
【００５３】
先に受信された第１のエコー信号ＥＡは、ひとまず第１のメモリ２２に保存される。そして、遅れて受信された第２のエコー信号ＥＢが加減算部２３Ａに到着したら、第１のメモリ２２に保存されている第１のエコー信号ＥＡと、この第２のエコー信号ＥＢとが加算され、第３のエコー信号ＥＣが生成される。これに続いて、第１のメモリ２２に保存されている第１のエコー信号ＥＡと、遅れて受信された第２のエコー信号ＥＢが減算され、第４のエコー信号ＥＣ´が生成される。
【００５４】
ところで、前述のように、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢは、位相が１８０度反転している。したがって、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢが加算されると、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢに含まれる基本波成分が相殺され、ハーモニック成分だけが２倍に強調される。これにより、第３のエコー信号ＥＣは、生体組織からのハーモニック成分が反映されたエコー信号となる。逆に、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢが減算されると、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢに含まれているハーモニック成分が相殺され、基本波成分だけが２倍に強調される。これにより、第４のエコー信号ＥＣ´は、生体組織からの基本波成分が反映されたエコー信号となっている。
【００５５】
第４のエコー信号ＥＣ´が生成されたとき、第３のエコー信号ＥＣは、既に加減算部２３Ａを通過して先に進んでいる。そして、先行する第３のエコー信号ＥＣと、第４のエコー信号ＥＣ´は、それぞれ検波部２４における検波処理、フィルタ部２５におけるフィルタ処理、エンベロープ部２６におけるエンベロープ処理、及びＬｏｇ圧縮部２７におけるＬｏｇ圧縮処理が順次なされ、第１、第２の処理信号ＳＣ、ＳＣ´となる。なお、第１、第２の処理信号ＳＣ、ＳＣ´は、第３、第４の処理信号ＥＣ、ＥＣ´に基づいて生成されたものであるため、それぞれハーモニック成分、基本波成分が反映された処理信号となっている。
【００５６】
Ｌｏｇ圧縮部２７から出力された第１の処理信号ＳＣは、ひとまず第２のメモリ２８に保存される。そして、遅れてＬｏｇ圧縮部２７から出力された第２の処理信号ＳＣ´が第２の加算部２９に到達したら、第２のメモリ２８に保存されている第１の処理信号ＳＣに重み係数ＷＣがかけられ、第２の加算部２９に到達した第２の処理信号ＳＣ´に重み係数ＷＣ´がかけられ、さらにこれらが加算される。これにより、第１の処理信号ＳＣと第２の処理信号ＳＣ´から構成される第３の処理信号ＳＤが生成される。
【００５７】
この第３の処理信号ＳＤは、第１の処理信号ＳＣと第２の処理信号ＳＣ´とにより、 “ＳＤ＝ＳＣ×ＷＣ＋ＳＣ´×ＷＣ´”
と表現される。
【００５８】
なお、重み係数ＷＣ、ＷＣ´は、予め決められたものであって、超音波診断装置の記憶部（図示しない）に記憶されている。
【００５９】
ところで、前述のように、第１の処理信号ＳＣはハーモニック成分を反映した処理信号であり、第２の処理信号ＳＣ´は基本波成分を反映した処理信号である。したがって、第３の処理信号ＳＤは、ハーモニック成分と基本波成分により構成された処理信号である。 そして、第３の処理信号ＳＤにおける、ハーモニック成分と基本波成分の寄与率は、重み係数ＷＣとＷＣ´の大小関係により定まる。例えば、重み係数ＷＣが大きく、重み係数ＷＣ´が小さい場合、第３の処理信号ＳＤは、ハーモニック成分がより反映されたものとなる。また、重み係数ＷＣが小さく、重み係数ＷＣ´が大きい場合、第３の処理信号ＳＤは、基本波成分がより反映されたものとなる。
【００６０】
図４は同実施形態に係る重み係数ＷＣ、ＷＣ´のグラフである。
図４を見ると、重み係数ＷＣは、浅部で大きく、深部に行くにつれて小さくなっている。逆に、重み係数ＷＣ´は、浅部で小さく、深部に行くにつれて大きくなっている。そして、中間部では、重み係数ＷＣとＷＣ´が近い値となっている。したがって、第３の処理信号ＳＤは、浅部でハーモニック成分がより反映され、深部で基本波成分がより反映されていることになる。さらに、基本波成分の寄与率を表現している重み係数ＷＣ´の曲線は、第１実施形態における重み係数ＷＡの曲線よりも緩やかとなっている。
【００６１】
第３の処理信号ＳＤは、画像処理部３０で各種の画像処理が施されて、画像フレームとされたのち、逐次フレームメモリ３１に保存されてゆく。そして、フレームメモリ３１に蓄積された画像フレームは、ＤＳＣ３２でスキャンコンバートされて、超音波画像として表示モニタ３３に表示される。表示方法の選択により、表示モニタ３３に被検体の内部構造が動画的に表示されることもある。医師等の操作者は、この超音波画像を見ながら診断を行う。
【００６２】
（本実施形態による作用）
本実施形態における第２の処理信号ＳＣ´は、第１実施形態における第１の処理信号ＳＡと同じく、基本波成分が主に反映された処理信号であるが、基本波成分が２倍に強調された第４のエコー信号ＥＣ´に基づいて生成されているので、第１実施形態における第１処理信号ＳＡに対して約２倍の強度を持っていることになる。
【００６３】
そのため、基本波成分の寄与率を表現する重み係数ＷＣ´のスケールが約１／２まで縮まるから、第１実施形態であれば重み係数ＷＡを最大としても生体組織の深部が十分な明るさとならないような場合でも、本実施形態なら十分に対応することができる。
【００６４】
なお、本実施形態でも、第１、第２の超音波が有している周波数帯域について言及されていない。しかしながら、第１、第２の超音波が第１、第２の周波数成分を備えていることもある。この場合、第１実施形態で述べたように、第３のエコー信号ＥＣにフィルタをかけて、その中から差音成分だけを抽出する。そして、抽出された差音成分に基づいて第２の処理信号ＳＣを生成する。
【００６５】
このように、差音成分に基づいて第２の処理信号ＳＣが生成された場合でも、第１、第２の処理信号ＳＣ、ＳＣ´は、それぞれ基本波成分、ハーモニクス成分が反映された処理信号となるから、これら第１、第２の処理信号ＳＣ、ＳＣ´に対して、それぞれ重み係数をかけて画像化すれば、前記同様に画像品質が良好な超音波画像を得ることができる。（第３実施形態）
次に、図５を用いて本発明の第３実施形態について説明する。なお、以下の説明において、第１、第２実施形態と同様の構成及び作用については、その説明を省略する。
【００６６】
図５は本発明の第３実施形態に係る超音波診断装置のブロック図である。
図５に示すように、本実施形態は、第１実施形態における超音波診断装置に対して、いわゆる周波数コンパウンドを適用した例である。そのために、本実施形態における超音波診断装置では、送受信部２１の後段が４つのパスＰ１〜Ｐ４に分離され、第２の加算部２９の前段で再び連結されている。
【００６７】
なお、各パスＰ１〜Ｐ４の構成、すなわち送受信部２１と第２の加算部２９との間の構成は、第１実施形態と殆んど同じである。異なっているのは、検波部２４の周波数とフィルタ部２５の周波数だけである。
【００６８】
すなわち、本実施形態におけるパスＰ１〜Ｐ４の検波部２４は、送受信部２１が受信した第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢを互いに異なる周波数、すなわち１ＭＨｚ、２ＭＨｚ、３ＭＨｚ、４ＭＨｚで検波処理する。また、パスＰ１〜Ｐ４のフィルタ部２５は、それぞれ検波処理に応じた周波数のフィルタをかける。
【００６９】
（超音波診断装置による画像生成）
送受信部２１で受信された第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢは、それぞれパスＰ１〜Ｐ４に分離され、パスごとに信号処理されることになる。例えば、パスＰ１に送られた第１、第２のエコー信号ＥＡ１、ＥＢ１は、それぞれ第１実施形態と同じ要領で処理され、基本波成分が反映された第１の処理信号ＳＡ１と、ハーモニック成分ＳＣ１が反映された第２の処理信号ＳＣ１となって、Ｌｏｇ圧縮部２７から順次出力される。なお、これら第１、第２の処理信号ＳＡ１、ＳＣ１は、第１実施形態における第１、第２の処理信号ＳＡ、ＳＣに対応している。
【００７０】
以上のような処理が各パスＰ１〜Ｐ４で実行されることにより、８種類の処理信号、すなわち第１の処理信号ＳＡ１〜ＳＡ４と第２の処理信号ＳＣ１〜ＳＣ４とが生成される。なお、第１の処理信号ＳＡ１〜ＳＡ４は、基本波成分が反映された処理信号であり、第２の処理信号ＳＣ１〜ＳＣ４は、ハーモニック成分が反映された処理信号である。
【００７１】
ところで、前述したように、検波処理の周波数とフィルタ処理の周波数は、パスごとに異なっている。したがって、第１の処理信号ＳＡ１〜ＳＡ４は、互いに周波数が異なっており、第２の処理信号ＳＣ１〜ＳＣ４も、互いに周波数が異なっている。
【００７２】
各パスＰ１〜Ｐ４のＬｏｇ圧縮部２７から出力された第１の処理信号ＳＡ１〜ＳＡ４は、ひとまず第２のメモリ２８に保存される。そして、遅れてＬｏｇ圧縮部２７から出力された第２の処理信号ＳＣ１〜ＳＣ４が第２の加算部２９に到達したら、第２のメモリ２８に保存されている第１の処理信号ＳＡ１〜ＳＡ４に、それぞれ予め決定された重み係数ＷＡ１〜ＷＡ４がかけられ、第２の加算部２９に到達した第２の処理信号ＳＣ１〜ＳＣ４に、それぞれ重み係数ＷＢ１〜ＷＢ４がかけられ、さらにこれら全てが加算される。これにより、第１の処理信号ＳＡ１〜ＳＡ４と第２の処理信号ＳＣ１〜ＳＣ４から構成される第３の処理信号ＳＤが生成される。
【００７３】
この第３の処理信号ＳＤは、第１の処理信号ＳＡ１〜ＳＡ４と第２の処理信号ＳＣ１〜ＳＣ４により、
“ＳＤ＝ＳＡ１×ＷＡ１＋ＳＡ２×ＷＡ２＋ＳＡ３×ＷＡ３＋ＳＡ４×ＷＡ４＋ＳＣ１×ＷＣ１＋ＳＣ２×ＷＣ２＋ＳＣ３×ＷＣ３＋ＳＣ４×ＷＣ４”
と表現される。
【００７４】
ところで、前述のように、第１の処理信号ＳＡ１〜ＳＡ４は、基本波成分が反映された処理信号であり、第３の処理信号ＳＣ１〜ＳＣ４は、ハーモニック成分が反映された処理信号である。また、第１の処理信号ＳＡ１〜ＳＡ４は、互いに周波数が異なっており、また第３の処理信号ＳＣ１〜ＳＣ４も、互いに周波数が異なっている。
【００７５】
すなわち、第３の処理信号ＳＤは、互いに異なる周波数の４種類の基本波成分と、互いに異なる周波数の４種類のハーモニック成分により構成された処理信号である。
【００７６】
第３の処理信号ＳＤは、画像処理部３０で各種の画像処理が施されて、画像フレームとされたのち、逐次フレームメモリ３１に保存されてゆく。そして、フレームメモリ３１に蓄積された画像フレームは、ＤＳＣ３２でスキャンコンバートされて、超音波画像として次々と表示モニタ３３に表示される。医師等の操作者は、この超音波画像を見ながら診断を行う。
【００７７】
（本実施形態による作用）
本実施形態における第３の処理信号ＳＤは、互いに周波数が異なる４種類の基本波成分と、互いに周波数が異なる４種類のハーモニック成分とから構成されている。したがって、第３の処理信号ＳＤに基づいて生成される超音波画像は、コンパウンド効果によりスペックル感の無い極めて密なものとなる。その結果、超音波画像における生体組織の細部まで詳細に表示されるから、従来よりも診断能が向上することになる。
【００７８】
なお、本実施形態では、第１実施形態に係る超音波診断装置に対して、周波数コンパウンドを適用しているが、これに限定されるものではなく、第２実施形態に係る超音波診断装置に対して、周波数コンパウンドを適用してもよい。
【００７９】
（第４実施形態）
次に、図６と図７を用いて本発明の第４実施形態について説明する。なお、以下の説明において、第１〜第３実施形態と同様の構成及び作用については、その説明を省略する。 図６は本発明の第４実施形態に係る超音波診断装置のインターフェース部３４周辺のブロック図、図７は同実施形態に係る重み係数ＷＣのグラフである。
図６に示すように、本実施形態は、第１実施形態における超音波診断装置に対して、インターフェース部（可変手段）３４を付加したものである。このインターフェース部３４は、医師等の操作者が指定した重み係数を入力するためのものである。なお、本実施形態における重み係数としては、深さに対してリニアに変化したものが用いられる。また、インターフェース部３４としては、例えばダイヤル、スライド式スイッチ、ボタン、タッチパネル式スイッチ等が用いられる。
【００８０】
第２の加算部２９は、このインターフェース部３４から入力された重み係数を用いて重み付けを行い、超音波画像の生成に使用される第３の処理信号ＳＤを生成する。例えば、重み係数ＷＡ、ＷＣに“ＷＣ＝１−ＷＡ”という関係である、としておけば、図７に示すように、一方の重み係数ＷＡだけを調整し、その傾きを（１）〜（Ｎ）に示すように切り換えることで、超音波画像における基本波成分とハーモニック成分の割合を自由に決定することができる。さらに、インターフェース部３４の形態によっては、極めて微妙な重み係数の変化に対応できる。
【００８１】
したがって、本実施形態における超音波診断装置によれば、医師等の操作者は、超音波画像を見ながらインターフェース部３４を調整するだけで、診断に最適な画像を得ることができるから、従来よりも使用勝手が向上する。
【００８２】
なお、本実施形態では、第１実施形態における超音波診断装置に対して、インターフェース部３４を付加した例について説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば第２、第３実施形態に対して、インターフェース部３４を付加しても良い。特に、第３実施形態に係る超音波診断装置では、８種類の重み係数が存在するため、これらの数値を調整することにより、極めて多様な超音波画像が生成される。
【００８３】
（第５実施形態）
次に、図８と図９を用いて本発明の第５実施形態について説明する。なお、以下の説明において、第１〜第４実施形態と同様の構成及び作用については、その説明を省略する。 図８は本発明の第５実施形態に係る超音波診断装置の重み係数テーブル３５周辺のブロック図、図９は同実施形態に係る重み係数ＷＣ、ＷＡ（１）、ＷＡ（１）、…ＷＡ（ｎ）のグラフである。
図８に示すように、本実施形態は、第１実施形態に係る超音波診断装置に対して、インターフェース部（可変手段）３４Ａと重み係数テーブル３５とを付加したものである。 インターフェース部３４Ａは、超音波の送信周波数や医師等の操作者が指定した重み係数等の各種設定情報を入力するためのものである。重み係数テーブル３５は、図９に示すように、重み係数ＷＣと、超音波の送信周波数や表示深さに対応した重み係数ＷＡ（１）、ＷＡ（２）、…ＷＡ（ｎ）を記憶している。
【００８４】
インターフェース部３４Ａから設定情報、すなわち送信周波数と表示深さが入力されると、重み係数テーブル３５から設定情報に応じたＷＡ（ｉ）が自動的に選択され、重み係数ＷＣとＷＡ（ｉ）が第２の加算部２９に入力される。第２の加算部２９は、重み係数テーブル３５から入力された重み係数ＷＣ、ＷＡ（ｉ）に基づいて重み付けを行い、超音波画像の生成に使用される第３の処理信号ＳＤを生成する。
【００８５】
したがって、インターフェース部３４Ａから入力された超音波の送信周波数と表示深さに応じた超音波画像が生成されるから、操作者は感度低下を気にすることなく送信周波数を自由に変えることができる。その結果、設定条件のバリエーションが増えるから、従来よりも診断能が向上することになる。
【００８６】
また、インターフェース部３４Ａから設定条件を入力するだけで、その設定条件に応じた超音波画像が自動的に生成されるから、診断ごとに全ての条件設定を入力しなければならない場合と比べて、操作者の作業負担が飛躍的に軽減される。
【００８７】
なお、本実施形態では、第１実施形態における超音波診断装置に対して、インターフェース部３４を付加した例について説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば第２、第３実施形態に対して、インターフェース部３４Ａと重み係数テーブル３５を付加しても良い。
【００８８】
また、前記第１〜第５実施形態では、特にＢモード画像に関して述べてきたが、本発明は、Ｂモード以外の超音波画像の生成に応用することが可能である。例えば、Ｍモード画像や３次元画像の生成に本発明を適用すれば、表示モードをＭモードや３次元モードに切り換えた場合でも、被検体の深部における感度が十分なＭモード画像や３次元画像が得られるから、診断時にモード間での対応を行うことができる。
【００８９】
（第６の実施形態）
先ず、図１０〜図１５を用いて第１の実施形態について説明する。
図１０は本発明の第６の実施形態における超音波診断装置のブロック図である。
【００９０】
図１０に示すように、本実施形態における超音波診断装置は、超音波プローブ１０と装置本体２０とから構成されている。
【００９１】
超音波プローブ１０は、装置本体２０に着脱可能に接続されていて、その先端には、いわゆる２Ｄアレイ振動子が設けられている。したがって、本実施形態における超音波プローブ１０では、３次元的な超音波の送受信が可能である。
【００９２】
装置本体２０は、送受信部（送受信手段）２１、第１のメモリ２２、加算部（成分抽出手段）２３、検波部２４、フィルタ部２５、エンベロープ部２６、Ｌｏｇ圧縮部２７、第２のメモリ２８、合成部（信号合成手段）２９、画像処理部３０、ゲイン調整部（ゲイン算出手段）３１、重み係数計算部（重み係数算出手段）３２、フレームメモリ３１、ＤＳＣ３２、モニタ（表示手段）３５、及び入力部（指示手段）３６を具備している。
【００９３】
画像処理部３０は、第２の加算部２９からの画像信号に種々の画像処理をする。ゲイン調整部４２は、画像処理部３０からの画像信号に基づき、ゲインを調整する。重み係数計算部４０は、ゲイン調整部４２からのゲインに基づき、重み係数を算出する。
【００９４】
（診断画像の生成）
本実施形態における走査シーケンスでは、走査線ごとに位相が反転した２本の超音波、即ち第１、第２の超音波が連続して送信される。第１、第２の超音波は、被検体内における音響インピーダンスの不連続面で反射して、位相が反転した２本のエコー信号、即ち第１、第２の超音波に対応した第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢとなって送受信部２１に受信される。
【００９５】
なお、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢは、基本波成分とハーモニック成分の両方を含んでいるが、基本波成分に比べてハーモニック成分が非常に小さいため、基本波成分が反映されているとみなされる。
【００９６】
先に受信された第１のエコー信号（第２の成分）ＥＡは、第１のメモリ２２に保存されるとともに、第１の加算部２３を通過して検波部２４に進む。そして、後から受信された第２のエコー信号ＥＢが第１の加算部２３に到着したら、第１のメモリ２２に保存されている第１のエコー信号ＥＡと、第１の加算部２３に到着した第２のエコー信号ＥＢとが加算され、第３のエコー信号（第１の成分）ＥＣが生成される。
【００９７】
ところで、前述のように、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢは、位相が反転している。したがって、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢが加算されると、第１、第２のエコー信号ＥＡ、ＥＢに含まれる基本波成分が相殺され、ハーモニック成分だけが２倍に強調される。これにより、第３のエコー信号ＥＣは、生体組織からのハーモニック成分が反映されることになる。
【００９８】
第３のエコー信号ＥＣが生成されたとき、第１のエコー信号ＥＡは、既に第１の加算部２３より先に進んでいる。そして、先行する第１のエコー信号ＥＡと、第１のエコー信号ＥＡを後行する第３のエコー信号ＥＣは、それぞれ検波部２４における検波処理、フィルタ部２５におけるフィルタ処理、エンベロープ部２６におけるエンベロープ処理、及びＬｏｇ圧縮部２７におけるＬｏｇ圧縮処理が順次なされて、第１、第２の画像信号ＳＡ、ＳＣとなる。なお、第１、第２の画像信号ＳＡ、ＳＣは、第１、第３のエコー信号ＥＡ、ＥＣに基づいて生成されたものであるため、それぞれ基本波成分、ハーモニック成分が反映されている。
【００９９】
Ｌｏｇ圧縮部２７から出力された第１の画像信号ＳＡは、ひとまず第２のメモリ２８に保存される。そして、遅れてＬｏｇ圧縮部２７から出力された第２の画像信号ＳＣが第２の加算部２９に到達したら、第２のメモリ２８に保存されている第１の画像信号ＳＡに重み係数ＷＡがかけられ、第２の加算部２９に到達した第２の画像信号ＳＣに重み係数ＷＣがかけられ、さらに、これらが加算される。これにより、第１の画像信号ＳＡと第２の画像信号ＳＣから構成される第３の画像信号ＳＤが生成される。
【０１００】
第３の画像信号ＳＤは、第１の画像信号ＳＡと第２の画像信号ＳＣとによって、
ＳＤ＝ＳＡ×ＷＡ＋ＳＣ×ＷＣ
と表現される。なお、重み係数ＷＡ、ＷＣは、重み係数計算部４０によって算出されたものであるが、その算出方法については、後に詳述することとする。
【０１０１】
第３の画像信号ＳＤは、画像処理部３０で種々の画像処理が施されたのち、逐次フレームメモリ３１に保存される。そして、フレームメモリ３１に蓄積された第３の画像信号ＳＤは、ＤＳＣ３２でスキャンコンバートされて、診断画像として次々と画像表示部３３に表示される。なお、画像表示部３３は、表示方法の選択によって、被検体の内部構造を動画的に表示することが可能である。
【０１０２】
ところで、前述のように、第１の画像信号ＳＡは基本波成分を反映していて、第２の画像信号ＳＣはハーモニック成分を反映している。したがって、第３の画像信号ＳＤは、基本波成分とハーモニック成分によって構成されている。
【０１０３】
そして、第３の画像信号ＳＤにおける、基本波成分とハーモニック成分の寄与率は、重み係数ＷＡとＷＣの大小関係により定まる。例えば、重み係数ＷＡが大きく、重み係数ＷＣが小さい場合、第３の画像信号ＳＤは、基本波成分がより反映されたもの、即ち基本波成分がより多くブレンドされたものとなる。また、重み係数ＷＡが小さく、重み係数ＷＣが大きい場合、第３の画像信号ＳＤは、ハーモニック成分がより反映されたもの、即ち基本波成分がより少なくブレンドされたものとなる。
【０１０４】
図１１は同実施形態における重み係数ＷＡ、ＷＣのグラフである。
図１１に示すように、重み係数ＷＡは、浅部で小さく、深部に行くにつれて大きくなっている。逆に、重み係数ＷＣは、浅部で大きく、深部に行くにつれて小さくなっている。そして、中間部では、重み係数ＷＡとＷＣが近い値となっている。したがって、第３の画像信号ＳＤは、浅部でハーモニック成分がより反映され、深部で基本波成分がより反映されていることになる。
【０１０５】
（重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンス）
図１２は同実施形態における重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動しているときの診断画像の生成工程に関するフローチャートである。
図１２に示すように、入力部３６が押されると（ステップＳ１）、重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが開始される。重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスでは、先ず送受信部２１によって１フレーム分の空受信が実施される（ステップＳ２）。なお、空受信とは、超音波の送信を実施することなく、受信だけを実施することである。したがって、送受信部２１によって１フレーム分の空受信が実施されると、超音波プローブ１０や装置本体２０に固有の内部ノイズによって１フレーム分のノイズ信号が生成されることになる。ちなみに、超音波プローブ１０や装置本体２０からのノイズ信号は、画像表示部３３に白く表示されるため、ホワイトノイズと呼ばれることがある。
【０１０６】
生成されたノイズ信号は、エコー信号と同様の処理がなされたのち、ゲイン調整部４２に送られ、ノイズ信号の強度が被検体の深さ方向に一定になるようなノイズゲインＧＮが算出される（ステップＳ３）。
【０１０７】
次に、送受信部２１によって被検体に１フレーム分の送受信が実施される（ステップＳ４）。ここでも、実施される送受信は、前述の走査シーケンスに従っている。したがって、送受信部２１によって被検体に１フレーム分の送受信が実施されると、ハーモニック成分が反映された１フレーム分の第２の画像信号ＳＣが生成される。
【０１０８】
生成された第２の画像信号ＳＣは、ゲイン調整部４２に送られ、第２の画像信号ＳＣの強度、即ちハーモニック成分の強度が被検体の深さ方向に一定になるようなシグナルゲインＧＣが算出される（ステップＳ５）。
【０１０９】
算出されたノイズゲインＧＮとシグナルゲインＧＣは、重み係数計算部４０に送られて、これらノイズゲインＧＮとシグナルゲインＧＣに基づき、第１の画像信号ＳＡに関する重み係数ＷＡと、第２の画像信号ＳＣに関するＷＣとが算出される（ステップＳ６）。以上で、重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが終了する。
【０１１０】
重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが終了すると、算出された重み係数ＷＡ、ＷＣは、前述のように、第２の加算部２９に送られ、それぞれ第１、第２の画像信号ＳＡ、ＳＣにかけられる。これにより、基本波成分とハーモニック成分から構成される第３の画像信号ＳＤが生成される（ステップＳ７）。そして、生成された第３の画像信号ＳＤは、次々と画像表示部３３に表示される（ステップＳ８）。
【０１１１】
図１３は同実施形態におけるノイズゲインＧＮとシグナルゲインＧＣのグラフである。
図１３に示すように、ノイズゲインＧＮとシグナルゲインＧＣは、ある深さで交差していて、その交差ポイントＰより深い領域では、ノイズゲインＧＮがシグナルゲインＧＣより低くなっている。これは、交差ポイントＰより深い領域におけるノイズ信号の強度が第２の画像信号ＳＣの強度より大きいことを示している。
【０１１２】
したがって、診断画像のゲインがシグナルゲインＧＣに設定されると、交差ポイントＰより深い領域では、ハーモニック成分がホワイトノイズに邪魔されて鮮明に表示されない。逆に、交差ポイントＰより浅い領域では、ハーモニック成分がホワイトノイズに邪魔されることなく鮮明に表示される。
【０１１３】
そこで、本実施形態では、重み係数ＷＡ、ＷＣの設定にあたり、ノイズゲインＧＮとシグナルゲインＧＣの交差ポイントＰが利用される。即ち、交差ポイントＰよりも深い領域では、重み係数ＷＡが高く設定され、交差ポイントＰよりも浅い領域では、重み係数ＷＡが低く設定される。これにより、交差ポイントＰよりも深い領域では基本波成分のブレンド率が高く、交差ポイントＰよりも浅い領域では基本波成分のブレンド率が低くなる。 ただし、交差ポイントＰを境界にして重み係数ＷＡが急激に高まると、生成される診断画像に不連続部が形成される。そのため、実際には、交差ポイントＰより浅い領域から深い領域にわたり徐々に変化するように、基本波成分のブレンド率が設定されている。
【０１１４】
なお、本実施形態における基本波成分のブレンド率は、交差ポイントＰの６０％までの深さ領域で０％、交差ポイントＰの６０％から２４０％までの深さ領域でリニアに増加して、交差ポイントＰの２４０％より深い領域で１００％となる。このようなブレンド率であれば、浅部から深部にかけて画像品質の高い診断画像が生成されることが確認されている。しかしながら、これらのブレンド率の数値は一例に過ぎず、他の数値であっても良い。
【０１１５】
（ファントムによる実験結果）
図１４（ａ）、図１４（ｂ）は同実施形態における０．７［ｄＢ／ＭＨｚ・ｃｍ］の減衰率を有するファントムの診断画像である。すなわち、図１４（ａ）は重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動していない場合、図１４（ｂ）は重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動している場合を示している。なお、ファントムの深部には、球形のターゲットＴが埋め込まれている。
【０１１６】
図１４（ａ）に示すように、重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動していない場合、ターゲットＴが描出されていない。これは、診断画像の深部における感度が低いことを示している。
【０１１７】
しかしながら、図１４（ｂ）に示すように、重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動している場合には、診断画像の深部にターゲットＴが描出されている。これは、重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動したことによって、診断画像の深部における感度が高くなったことを示している。
【０１１８】
図１５（ａ）、図１５（ｂ）は同実施形態における０．３［ｄＢ／ＭＨｚ・ｃｍ］の減衰率を有するファントムの診断画像である。すなわち、図１５（ａ）は重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動していない場合、図１５（ｂ）は重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動している場合を示している。なお、ファントムの深部には、球形のターゲットＴが埋め込まれている。
【０１１９】
図１５（ａ）に示すように、重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動していない場合、診断画像の深部にはターゲットＴが描出されている。これは、診断画像の深部における感度が十分に高いことを示している。
【０１２０】
そして、図１５（ｂ）に示すように、重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動している場合にも、診断画像の深部にはターゲットＴが描出されている。これは、重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動しても、診断画像の深部において元から十分な感度がある場合には、感度が高いまま維持されることを示している。
【０１２１】
以上の実験によって、本実施形態における超音波診断装置では、被検体や部位ごとに減衰率の違いがあっても、それぞれの減衰率に最適な重み係数ＷＡ、ＷＣが設定されることが実証された。
【０１２２】
（本実施形態による作用）
本実施形態において、第３の画像信号ＳＤは、基本波成分が反映された第１の画像信号ＳＡに重み係数ＷＡをかけ、ハーモニック成分が反映された第２の画像信号ＳＣに重み係数ＷＣをかけ、これらを加算することにより生成されている。そして、第１の画像信号ＳＡの重み係数ＷＡは、被検体の浅部で大きく、かつ深部で小さくなるように設定され、第２の画像信号ＳＣの重み係数ＷＣは、被検体の浅部で小さく、かつ深部で大きくなるように設定されている。
【０１２３】
これにより、第３の画像信号ＳＤに基づいて生成される診断画像は、被検体の浅部でハーモニック成分がより反映され、深部で基本波成分がより反映されたものとなる。そのため、被検体の深部でも超音波画像の感度が不足することがなく、画像全体に亘って診断に十分な感度が得られることになる。
【０１２４】
しかも、重み係数ＷＡ、ＷＣは、ホワイトノイズが反映されたノイズ信号から生成されたノイズゲインＧＮと、ハーモニック成分が反映された第２の画像信号ＳＣから生成されたシグナルゲインＧＣとに基づいて自動で算出されている。
【０１２５】
そのため、被検体ごとに周波数依存減衰の減衰率に違いがあっても、あるいは被検体の部位ごとに周波数依存減衰の減衰率に違いがあっても、被検体や部位に最適な重み係数ＷＡ、ＷＣが確実に設定されるから、被検体や部位の違いに影響を受けることなく、高い画像品質の診断画像が得られる。
【０１２６】
また、被検体の浅部は、ハーモニック成分に基づいて画像化されているから、基本波成分だけを利用して画像化される場合に比べて、アーチファクトの発生が飛躍的に抑制される。
【０１２７】
前述のように、本実施形態における超音波診断装置によれば、アーチファクトが少なく、深部においても十分な感度が得られ、被検体や部位の違いによらず、常に高い画像品質の診断画像が得られる。
【０１２８】
さらに、本実施形態において、装置本体２０は、重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスを開始させる入力部３６を具備している。そのため、極めて簡単に診断画像の画像品質を切り替えられるから、操作者の作業負担が低減する。
【０１２９】
なお、本実施形態において、基本波成分が反映された第１のエコー信号ＥＡとハーモニック成分が反映された第３のエコー信号ＥＣとを取得するために、第１の加算部２３による加算処理が利用されている。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではない。即ち、送受信部２１によって受信されたエコー信号から基本波成分が反映された第１のエコー信号ＥＡとハーモニック成分が反映された第３のエコー信号ＥＣが取得されるのであれば、その手法は全く限定されるものではなく、例えば、第１の加算部２３の代わりに、送受信部２１によって受信されたエコー信号から基本波成分だけを通過させる第１のフィルタとハーモニック成分だけを通過させる第２のフィルタとが利用されても良い。
【０１３０】
（第７の実施形態）
次に、図１６を用いて第２の実施形態について説明する。
図１６は本発明の第２の実施形態における重み係数ＷＡ、ＷＣの設定シーケンスが作動しているときの診断画像の生成工程に関するフローチャートである。
図１６に示すように、本実施形態における診断画像の生成工程は、第１の実施形態における表示シーケンスのステップＳ７とステップＳ８の中間に、二点鎖線で示すように、ステップＳ９〜ステップ１３が追加されている。
【０１３１】
即ち、第３の画像信号ＳＤが生成されたら（ステップＳ７）、送受信部２１によって１フレーム分の空受信が実施され（ステップＳ９）、ホワイトノイズが反映された１フレーム分のノイズ信号が生成される。そして、生成されたノイズ信号は、ゲイン調整部４２に送られ、ノイズゲインＧＮが算出される（ステップＳ１０）。
【０１３２】
次に、送受信部２１によって被検体に１フレーム分の送受信が実施され（ステップＳ１１）、１フレーム分の第３の画像信号ＳＤが生成される。そして、生成された第３の画像信号ＳＤは、ゲイン調整部４２に送られ、シグナルゲイン（第３のゲイン）ＧＤが算出される（ステップＳ１２）。
【０１３３】
なお、第１の実施形態では、ハーモニック成分が反映された第２の画像信号ＳＣに基づいて、シグナルゲインＧＣ算出されていたのに対し、本実施形態では、ハーモニック成分と基本波成分から構成された第３の画像信号ＳＤに基づいて、シグナルゲインＧＤが算出されていることに注意されたい。
【０１３４】
ノイズゲインＧＮとシグナルゲインＧＤが算出されたら、これらノイズゲインＧＮとシグナルゲインＧＤに基づき、診断画像の表示に最適な表示ゲインＧが設定される（ステップＳ１３）。
【０１３５】
即ち、本実施形態における診断画像の生成工程では、第３の画像信号ＳＤが画像表示部３３に表示されるまえに、ゲイン調整部４２によって診断画像の表示に最適な表示ゲインＧが設定される。換言すれば、本実施形態では、ハーモニック成分に基本波成分がブレンドされたあとで、表示ゲインＧが最適化される。そのため、画像表示部３３に表示される診断画像は、ホワイトノイズが描出されない、非常に鮮明なものとなる。
【０１３６】
（第８の実施形態）
次に、図１７を用いて第８の実施形態について説明する。
図１７は本発明の第８の実施形態におけるテーブルの概念図である。
本実施形態において、装置本体２０に搭載されたメモリ（図示しない）は、図１７に示すようなテーブルを保存している。テーブルは、交差ポイントＰの深さと、それぞれの深さに最適な送信周波数、受信周波数、表示深さ、ダイナミックレンジとを対応づけるものである。
【０１３７】
超音波診断の最中に交差ポイントＰが検出されると、メモリに記憶されているテーブルが参照され、交差ポイントＰの深さに最適な送信周波数、受信周波数、表示深さ、ダイナミックレンジが選択される。そのため、被検体や部位に最適な条件下で超音波診断が実施されるから、画像表示部３３に表示される診断画像の画像品質は、非常に高いものとなる。
【０１３８】
なお、本実施形態において、交差ポイントＰに対応づけられる条件は、送信周波数、受信周波数、表示深さ、ダイナミックレンジである。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、受信フィルタ特性、送信音圧、ポストプロセスカーブ、送信音圧、表示幅、表示周波数、送信ビーム数、受信ビーム数、同時受信ビーム数、画像処理係数、送信波形、送信波数などを含んでいても良い。
【０１３９】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【０１４０】
以上本発明によれば、アーチファクトが少なく、しかも深部においても感度が不足することがない超音波画像を生成できる超音波診断装置、超音波診断装置制御プログラム、超音波信号処理プログラムを実現することができる。
【符号の説明】
【０１４１】
２１…送受信部、２３…第１の加算部、２３Ａ…加減算部、２９…第２の加算部、３０…画像処理部、３３…表示モニタ、３４…インターフェース部、３４Ａ…インターフェース部、３６…信号変換部、ＥＡ…第１のエコー信号、ＥＢ…第２のエコー信号、ＥＣ…第３のエコー信号、ＳＡ…第１の処理信号、ＳＣ…第２の処理信号、ＳＤ…第３の処理信号、ＷＡ…重み係数、ＷＣ…重み係数、ＷＣ´…重み係数、ＷＡ（１）…、ＷＡ（２）…重み係数、ＷＡ（ｉ）…重み係数、ＷＡ（ｎ）…重み係数。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の走査線それぞれに対して、位相が反転した２種類の超音波を送信し、前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した第１、第２のエコー信号を受信する送受信ユニットと、
前記送受信ユニットにより受信された第１、第２のエコー信号を加算して非線形信号を取得する非線形信号取得ユニットと、
前記送受信ユニットにより受信された第１のエコー信号又は第２のエコー信号を含む基本波信号を取得する基本波信号取得ユニットと、
前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成する合成信号生成ユニットと、 前記合成信号に基づく画像を表示する画像表示ユニットと、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記合成信号生成ユニットは、前記非線形信号と前記基本波信号に対し、それぞれ被検体の深さに応じて定められた重み係数を積算した後、これらを加算することで前記合成信号を生成す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】
前記非線形成分を深さ方向に一定にさせる第１のゲインと、ノイズ成分を深さ方向に一定にさせる第２のゲインとを算出するゲイン算出ユニットと、
前記第１のゲインと、前記第２のゲインの深さ方向に従った大小関係に基づき、前記それぞれの重み係数を算出する重み係数算出ユニットと、
をさらに具備することを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記第１のゲイン係数と前記第２のゲイン係数とが等しくなる深さよりも深いところでは、浅いところよりも、前記基本波信号の重み係数に対する前記非線形成分の重み係数が相対的に小さいことを特徴とする請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項５】
複数の走査線それぞれに対して、第１の周波数成分と当該第１の周波数成分より高い第２の周波数成分とを含む超音波の送受信を行う送受信ユニットと、
前記超音波の送受信に基づいて、前記第１、第２の周波数成分の差音成分を含む非線形信号を取得する非線形成分取得ユニットと、
前記超音波の送受信に基づいて、前記第１、第２の周波数成分を含む基本波成分を含む基本波信号を取得する基本波信号取得ユニットと、
前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成する合成信号生成ユニットと、 前記合成信号に基づく画像を表示する表示ユニットと、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
前記合成信号生成ユニットは、前記非線形信号と前記基本波信号に対し、それぞれ被検体の深さに応じて定められた重み係数を積算した後、これらを加算することで前記合成信号を生成することを特徴とする請求項５記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記非線形成分を深さ方向に一定にさせる第１のゲインと、ノイズ成分を深さ方向に一定にさせる第２のゲインとを算出するゲイン算出ユニットと、
前記第１のゲインと、前記第２のゲインの深さ方向に従った大小関係に基づき、前記それぞれの重み係数を算出する重み係数算出ユニットと、
をさらに具備することを特徴とする請求項６記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記第１のゲイン係数と前記第２のゲイン係数とが等しくなる深さよりも深いところでは、浅いところよりも、前記基本波信号の重み係数に対する前記非線形成分の重み係数が相対的に小さい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】
複数の走査線それぞれに対して、位相が反転した２種類の超音波を送信し、前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した第１、第２のエコー信号を受信する送受信ユニットと、
前記送受信ユニットにより受信された第１、第２のエコー信号を加算して非線形信号を取得する非線形信号取得ユニットと、
前記送受信ユニットにより受信された第１、第２のエコー信号を減算して基本波信号を取得する基本波信号取得ユニットと、
前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成する合成信号生成ユニットと、 前記合成信号に基づく画像を表示する画像表示ユニットと、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１０】
前記合成信号生成ユニットは、前記非線形信号と前記基本波信号に対し、それぞれ被検体の深さに応じて定められた重み係数を積算した後、これらを加算することで前記合成信号を生成することを特徴とする請求項９記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記非線形成分を深さ方向に一定にさせる第１のゲインと、ノイズ成分を深さ方向に一定にさせる第２のゲインとを算出するゲイン算出ユニットと、
前記第１のゲインと、前記第２のゲインの深さ方向に従った大小関係に基づき、前記それぞれの重み係数を算出する重み係数算出ユニットと、
をさらに具備する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】
前記第１のゲイン係数と前記第２のゲイン係数とが等しくなる深さよりも深いところでは、浅いところよりも、前記基本波信号の重み係数に対する前記非線形成分の重み係数が相対的に小さいことを特徴とする請求項１１記載の超音波診断装置。
【請求項１３】
複数の走査線それぞれに対して、それぞれが第１の周波数成分と当該第１の周波数成分より高い第２の周波数成分とを含み位相が反転する２種類の超音波を送信し、前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した第１、第２のエコー信号を受信する送受信ユニットと、
前記超音波の送受信に基づいて、前記第１、第２の周波数成分の差音成分を含む非線形信号を取得する非線形成分取得ユニットと、
前記送受信ユニットにより受信された第１、第２のエコー信号を減算して基本波信号を取得する基本波信号取得ユニットと、
前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成する合成信号生成ユニットと、 前記合成信号に基づく画像を表示する表示ユニットと、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１４】
前記合成信号生成ユニットは、前記非線形信号と前記基本波信号に対し、それぞれ被検体の深さに応じて定められた重み係数を積算した後、これらを加算することで前記合成信号を生成することを特徴とする請求項１３記載の超音波診断装置。
【請求項１５】
前記非線形成分を深さ方向に一定にさせる第１のゲインと、ノイズ成分を深さ方向に一定にさせる第２のゲインとを算出するゲイン算出ユニットと、
前記第１のゲインと、前記第２のゲインの深さ方向に従った大小関係に基づき、前記それぞれの重み係数を算出する重み係数算出ユニットと、
をさらに具備することを特徴とする請求項１４記載の超音波診断装置。
【請求項１６】
前記第１のゲイン係数と前記第２のゲイン係数とが等しくなる深さよりも深いところでは、浅いところよりも、前記基本波信号の重み係数に対する前記非線形成分の重み係数が相対的に小さいことを特徴とする請求項１５記載の超音波診断装置。
【請求項１７】
超音波診断装置を制御するためのプログラムであって、
前記超音波診断装置に、
複数の走査線それぞれに対して、位相が反転した２種類の超音波を送信させる送信機能と、
前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した反射波を受信して得られる第１、第２のエコー信号を加算することで、非線形信号を取得させる非線形信号取得機能と、
前記第１のエコー信号又は前記第２のエコー信号を含む基本波信号を取得させる基本波取得機能と、
前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成させる生成機能と、
前記合成信号に基づく画像を表示させる表示機能と、
を実現させることを特徴とする超音波診断装置制御プログラム。
【請求項１８】
超音波信号を処理するためのプログラムであって、
コンピュータに、
複数の走査線それぞれに対して、第１の周波数成分と当該第１の周波数成分より高い第２の周波数成分とを含む超音波の送受信によって得られるエコー信号から、前記第１、第２の周波数成分の差音成分を含む非線形信号を取得させる非線形信号取得機能と、
前記第１、第２の周波数成分を含む基本波成分を含む基本波信号を取得させる基本波信号取得機能と、
前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成させる生成機能と、
前記合成信号に基づく画像を表示させる表示機能と、
を実現させることを特徴とする超音波信号処理プログラム。
【請求項１９】
超音波診断装置を制御するためのプログラムであって、
前記超音波診断装置に、
複数の走査線それぞれに対して、位相が反転した２種類の超音波を送信させる送信機能と、
前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した反射波を受信して得られる第１、第２のエコー信号を加算することで、非線形信号を取得させる非線形信号取得機能と、
前記第１、第２のエコー信号を減算して基本波信号を取得させる基本波信号取得機能と、
前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成させる生成機能と、
前記合成信号に基づく画像を表示させる表示機能と、
を実現させることを特徴とする超音波診断装置制御プログラム。
【請求項２０】
超音波診断装置を制御するためのプログラムであって、
前記超音波診断装置に、
複数の走査線それぞれに対して、それぞれが第１の周波数成分と当該第１の周波数成分より高い第２の周波数成分とを含み位相が反転する２種類の超音波を送信させる送信機能と、
前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した反射波を受信して得られる第１、第２のエコー信号から、前記第１、第２の周波数成分の差音成分を含む非線形信号を取得させる非線形信号取得機能と、
前記第１、第２のエコー信号を減算して基本波信号を取得させる基本波取得機能と、 前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成させる生成機能と、
前記合成信号に基づく画像を表示させる表示機能と、
を実現させることを特徴とする超音波診断装置制御プログラム。
【請求項１】
複数の走査線それぞれに対して、位相が反転した２種類の超音波を送信し、前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した第１、第２のエコー信号を受信する送受信ユニットと、
前記送受信ユニットにより受信された第１、第２のエコー信号を加算して非線形信号を取得する非線形信号取得ユニットと、
前記送受信ユニットにより受信された第１のエコー信号又は第２のエコー信号を含む基本波信号を取得する基本波信号取得ユニットと、
前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成する合成信号生成ユニットと、 前記合成信号に基づく画像を表示する画像表示ユニットと、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記合成信号生成ユニットは、前記非線形信号と前記基本波信号に対し、それぞれ被検体の深さに応じて定められた重み係数を積算した後、これらを加算することで前記合成信号を生成す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】
前記非線形成分を深さ方向に一定にさせる第１のゲインと、ノイズ成分を深さ方向に一定にさせる第２のゲインとを算出するゲイン算出ユニットと、
前記第１のゲインと、前記第２のゲインの深さ方向に従った大小関係に基づき、前記それぞれの重み係数を算出する重み係数算出ユニットと、
をさらに具備することを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記第１のゲイン係数と前記第２のゲイン係数とが等しくなる深さよりも深いところでは、浅いところよりも、前記基本波信号の重み係数に対する前記非線形成分の重み係数が相対的に小さいことを特徴とする請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項５】
複数の走査線それぞれに対して、第１の周波数成分と当該第１の周波数成分より高い第２の周波数成分とを含む超音波の送受信を行う送受信ユニットと、
前記超音波の送受信に基づいて、前記第１、第２の周波数成分の差音成分を含む非線形信号を取得する非線形成分取得ユニットと、
前記超音波の送受信に基づいて、前記第１、第２の周波数成分を含む基本波成分を含む基本波信号を取得する基本波信号取得ユニットと、
前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成する合成信号生成ユニットと、 前記合成信号に基づく画像を表示する表示ユニットと、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
前記合成信号生成ユニットは、前記非線形信号と前記基本波信号に対し、それぞれ被検体の深さに応じて定められた重み係数を積算した後、これらを加算することで前記合成信号を生成することを特徴とする請求項５記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記非線形成分を深さ方向に一定にさせる第１のゲインと、ノイズ成分を深さ方向に一定にさせる第２のゲインとを算出するゲイン算出ユニットと、
前記第１のゲインと、前記第２のゲインの深さ方向に従った大小関係に基づき、前記それぞれの重み係数を算出する重み係数算出ユニットと、
をさらに具備することを特徴とする請求項６記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記第１のゲイン係数と前記第２のゲイン係数とが等しくなる深さよりも深いところでは、浅いところよりも、前記基本波信号の重み係数に対する前記非線形成分の重み係数が相対的に小さい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】
複数の走査線それぞれに対して、位相が反転した２種類の超音波を送信し、前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した第１、第２のエコー信号を受信する送受信ユニットと、
前記送受信ユニットにより受信された第１、第２のエコー信号を加算して非線形信号を取得する非線形信号取得ユニットと、
前記送受信ユニットにより受信された第１、第２のエコー信号を減算して基本波信号を取得する基本波信号取得ユニットと、
前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成する合成信号生成ユニットと、 前記合成信号に基づく画像を表示する画像表示ユニットと、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１０】
前記合成信号生成ユニットは、前記非線形信号と前記基本波信号に対し、それぞれ被検体の深さに応じて定められた重み係数を積算した後、これらを加算することで前記合成信号を生成することを特徴とする請求項９記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記非線形成分を深さ方向に一定にさせる第１のゲインと、ノイズ成分を深さ方向に一定にさせる第２のゲインとを算出するゲイン算出ユニットと、
前記第１のゲインと、前記第２のゲインの深さ方向に従った大小関係に基づき、前記それぞれの重み係数を算出する重み係数算出ユニットと、
をさらに具備する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】
前記第１のゲイン係数と前記第２のゲイン係数とが等しくなる深さよりも深いところでは、浅いところよりも、前記基本波信号の重み係数に対する前記非線形成分の重み係数が相対的に小さいことを特徴とする請求項１１記載の超音波診断装置。
【請求項１３】
複数の走査線それぞれに対して、それぞれが第１の周波数成分と当該第１の周波数成分より高い第２の周波数成分とを含み位相が反転する２種類の超音波を送信し、前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した第１、第２のエコー信号を受信する送受信ユニットと、
前記超音波の送受信に基づいて、前記第１、第２の周波数成分の差音成分を含む非線形信号を取得する非線形成分取得ユニットと、
前記送受信ユニットにより受信された第１、第２のエコー信号を減算して基本波信号を取得する基本波信号取得ユニットと、
前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成する合成信号生成ユニットと、 前記合成信号に基づく画像を表示する表示ユニットと、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１４】
前記合成信号生成ユニットは、前記非線形信号と前記基本波信号に対し、それぞれ被検体の深さに応じて定められた重み係数を積算した後、これらを加算することで前記合成信号を生成することを特徴とする請求項１３記載の超音波診断装置。
【請求項１５】
前記非線形成分を深さ方向に一定にさせる第１のゲインと、ノイズ成分を深さ方向に一定にさせる第２のゲインとを算出するゲイン算出ユニットと、
前記第１のゲインと、前記第２のゲインの深さ方向に従った大小関係に基づき、前記それぞれの重み係数を算出する重み係数算出ユニットと、
をさらに具備することを特徴とする請求項１４記載の超音波診断装置。
【請求項１６】
前記第１のゲイン係数と前記第２のゲイン係数とが等しくなる深さよりも深いところでは、浅いところよりも、前記基本波信号の重み係数に対する前記非線形成分の重み係数が相対的に小さいことを特徴とする請求項１５記載の超音波診断装置。
【請求項１７】
超音波診断装置を制御するためのプログラムであって、
前記超音波診断装置に、
複数の走査線それぞれに対して、位相が反転した２種類の超音波を送信させる送信機能と、
前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した反射波を受信して得られる第１、第２のエコー信号を加算することで、非線形信号を取得させる非線形信号取得機能と、
前記第１のエコー信号又は前記第２のエコー信号を含む基本波信号を取得させる基本波取得機能と、
前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成させる生成機能と、
前記合成信号に基づく画像を表示させる表示機能と、
を実現させることを特徴とする超音波診断装置制御プログラム。
【請求項１８】
超音波信号を処理するためのプログラムであって、
コンピュータに、
複数の走査線それぞれに対して、第１の周波数成分と当該第１の周波数成分より高い第２の周波数成分とを含む超音波の送受信によって得られるエコー信号から、前記第１、第２の周波数成分の差音成分を含む非線形信号を取得させる非線形信号取得機能と、
前記第１、第２の周波数成分を含む基本波成分を含む基本波信号を取得させる基本波信号取得機能と、
前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成させる生成機能と、
前記合成信号に基づく画像を表示させる表示機能と、
を実現させることを特徴とする超音波信号処理プログラム。
【請求項１９】
超音波診断装置を制御するためのプログラムであって、
前記超音波診断装置に、
複数の走査線それぞれに対して、位相が反転した２種類の超音波を送信させる送信機能と、
前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した反射波を受信して得られる第１、第２のエコー信号を加算することで、非線形信号を取得させる非線形信号取得機能と、
前記第１、第２のエコー信号を減算して基本波信号を取得させる基本波信号取得機能と、
前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成させる生成機能と、
前記合成信号に基づく画像を表示させる表示機能と、
を実現させることを特徴とする超音波診断装置制御プログラム。
【請求項２０】
超音波診断装置を制御するためのプログラムであって、
前記超音波診断装置に、
複数の走査線それぞれに対して、それぞれが第１の周波数成分と当該第１の周波数成分より高い第２の周波数成分とを含み位相が反転する２種類の超音波を送信させる送信機能と、
前記走査線ごとに前記二種類の超音波に対応した反射波を受信して得られる第１、第２のエコー信号から、前記第１、第２の周波数成分の差音成分を含む非線形信号を取得させる非線形信号取得機能と、
前記第１、第２のエコー信号を減算して基本波信号を取得させる基本波取得機能と、 前記非線形信号と前記基本波信号とから合成信号を生成させる生成機能と、
前記合成信号に基づく画像を表示させる表示機能と、
を実現させることを特徴とする超音波診断装置制御プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−９６０９５（Ｐ２０１２−９６０９５Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−３４３７７（Ｐ２０１２−３４３７７）
【出願日】平成２４年２月２０日（２０１２．２．２０）
【分割の表示】特願２００６−２８６９８１（Ｐ２００６−２８６９８１）の分割
【原出願日】平成１８年１０月２０日（２００６．１０．２０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年２月２０日（２０１２．２．２０）
【分割の表示】特願２００６−２８６９８１（Ｐ２００６−２８６９８１）の分割
【原出願日】平成１８年１０月２０日（２００６．１０．２０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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