超音波診断装置および超音波画像生成方法
【課題】受信信号を増幅するプリアンプが非線形性を有していても、高画質の超音波画像の生成を図ることができる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】超音波トランスデューサ３から出力された受信信号は、受信信号処理部の入力保護回路４１を通り、プリアンプ４２および可変利得アンプ４３で増幅され、ローパスフィルタ４４で高周波成分が除去されてＡ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換された後、歪み補正部４６により補正値テーブルを参照することでプリアンプ４２の非線形性に起因した歪みが補正される。
【解決手段】超音波トランスデューサ３から出力された受信信号は、受信信号処理部の入力保護回路４１を通り、プリアンプ４２および可変利得アンプ４３で増幅され、ローパスフィルタ４４で高周波成分が除去されてＡ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換された後、歪み補正部４６により補正値テーブルを参照することでプリアンプ４２の非線形性に起因した歪みが補正される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波診断装置および超音波画像生成方法に係り、特に、被検体による超音波エコーを受信したアレイトランスデューサから出力される受信信号を受信信号処理部で処理することで得られる受信データに基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、超音波プローブのアレイトランスデューサから被検体内に向けて超音波ビームを送信し、被検体からの超音波エコーをアレイトランスデューサで受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
【０００３】
例えば、特許文献１には、超音波エコーを受信したアレイトランスデューサから出力された受信信号が、それぞれ、プリアンプで増幅され、Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換されてデジタルの受信データとされた後、適切な遅延を与えられることで互いに位相が合致した状態で加算され、これにより受信フォーカス処理を行う超音波診断装置が開示されている。
この受信フォーカス処理によって超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号が生成され、このようにして生成された診断領域内の複数の音線信号に基づいて、被検体内の断層画像情報であるＢモード画像信号が生成される。
【０００４】
このような超音波診断においては、アレイトランスデューサから出力された受信信号をそれぞれ増幅するプリアンプの利得等にばらつきが存在すると、受信データを整相加算しても精度のよい受信フォーカス処理を行うことが困難となる。
そこで、例えば、特許文献２には、Ａ／Ｄコンバータの出力に対して所定値を加算する加算器と所定値を乗算する乗算器を備えることで、受信信号に含まれるオフセットを除去すると共に受信信号間のプリアンプの利得のばらつきを補正するようにした超音波診断装置が開示されている。このような構成とすることにより、精度のよい受信フォーカス処理を行って高画質の超音波画像を生成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２３２８８８号公報
【特許文献２】特開２００１−９５８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、受信信号間のプリアンプの利得のばらつきを補正しても、各プリアンプの非線形性に起因してＡ／Ｄ変換後の信号に歪みを生じる場合には、生成される超音波画像の画質の低下を招くこととなり、ひいては、高精度の超音波診断を行うことができなくなってしまう。
【０００７】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、受信信号を増幅するプリアンプが非線形性を有していても、高画質の超音波画像の生成を図ることができる超音波診断装置および超音波画像生成方法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】
【０００８】
この発明に係る超音波診断装置は、アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信したアレイトランスデューサから出力される受信信号を受信信号処理部で処理することで得られる受信データに基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、受信信号処理部は、アレイトランスデューサから出力される受信信号を増幅するプリアンプと、プリアンプで増幅された受信信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換された受信信号に対してプリアンプの非線形性に起因した歪みを補正する歪み補正部とを備えたものである。
【０００９】
歪み補正部は、予め作成された補正値テーブルを参照することによりＡ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換された受信信号の補正を行うことができる。
ここで、補正値テーブルは、予め測定されたプリアンプへのアナログ入力とＡ／Ｄコンバータからのデジタル出力との入出力特性に基づいて作成されてもよく、あるいは、予め送信ビームの強度を低下させてプリアンプの線形領域のみで得られた無歪みの受信信号を収集することにより作成されてもよい。
【００１０】
また、受信信号処理部が、プリアンプの前段に配置された入力保護回路を備え、歪み補正部は、アレイトランスデューサから出力される受信信号が入力保護回路で飽和することにより歪みを生じたときに、Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換された受信信号の補正を行うように構成してもよい。
歪み補正部は、送信ビーム波形から予想される無歪みのエコー波形をフィッティングすることにより受信信号の補正を行うことができる。あるいは、歪み補正部は、Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換された受信信号の飽和した時間幅に基づいて無歪みのエコー波形を推定することにより受信信号の補正を行うこともできる。
【００１１】
この発明に係る超音波画像生成方法は、アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信したアレイトランスデューサから出力される受信信号を受信信号処理部で処理することで得られる受信データに基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成方法であって、アレイトランスデューサから出力される受信信号をプリアンプで増幅し、プリアンプで増幅された受信信号をＡ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換し、Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換された受信信号に対してプリアンプの非線形性に起因した歪みを補正することにより受信データを生成する方法である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、歪み補正部が、Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換された受信信号に対してプリアンプの非線形性に起因した歪みを補正するので、プリアンプが非線形性を有していても、高画質の超音波画像の生成を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１で用いられた受信信号処理部の内部構成を示すブロック図である。
【図３】受信信号処理部の入出力特性を示す図である。
【図４】（Ａ）は無歪みの受信信号波形を示す図、（Ｂ）は飽和時にクリップされた受信信号波形を示す図である。
【図５】実施の形態２における歪み補正の方法を示す図である。
【図６】実施の形態３における歪み補正の方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、超音波プローブ１と、この超音波プローブ１と無線通信により接続された診断装置本体２とを備えている。
【００１５】
超音波プローブ１は、１次元又は２次元のアレイ状に配列された複数の超音波トランスデューサ３を有し、これら超音波トランスデューサ３にそれぞれ対応して受信信号処理部４が接続され、さらに受信信号処理部４にパラレル／シリアル変換部５を介して無線通信部６が接続されている。また、複数の超音波トランスデューサ３に送信駆動部７を介して送信制御部８が接続され、複数の受信信号処理部４に受信制御部９が接続され、無線通信部６に通信制御部１０が接続されている。そして、パラレル／シリアル変換部５、送信制御部８、受信制御部９および通信制御部１０にプローブ制御部１１が接続されている。
【００１６】
複数の超音波トランスデューサ３は、それぞれ送信駆動部７から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各超音波トランスデューサ３は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子によって構成される。
そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。
【００１７】
送信駆動部７は、例えば、複数のパルサを含んでおり、送信制御部８によって選択された送信遅延パターンに基づいて、複数の超音波トランスデューサ３から送信される超音波が被検体内の組織のエリアをカバーする幅広の超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数の超音波トランスデューサ３に供給する。
各受信信号処理部４は、受信制御部９の制御の下で、対応する超音波トランスデューサ３から出力される受信信号に対して直交検波処理又は直交サンプリング処理を施すことにより複素ベースバンド信号を生成し、複素ベースバンド信号をサンプリングすることにより、組織のエリアの情報を含むサンプルデータを生成して、サンプルデータをパラレル／シリアル変換部５に供給する。受信信号処理部４は、複素ベースバンド信号をサンプリングして得られるデータに高能率符号化のためのデータ圧縮処理を施すことによりサンプルデータを生成してもよい。
パラレル／シリアル変換部５は、複数の受信信号処理部４によって生成されたパラレルのサンプルデータを、シリアルのサンプルデータに変換する。
【００１８】
無線通信部６は、シリアルのサンプルデータに基づいてキャリアを変調して伝送信号を生成し、伝送信号をアンテナに供給してアンテナから電波を送信することにより、シリアルのサンプルデータを送信する。変調方式としては、例えば、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation）等が用いられる。
無線通信部６は、診断装置本体２との間で無線通信を行うことにより、サンプルデータを診断装置本体２に送信すると共に、診断装置本体２から各種の制御信号を受信して、受信された制御信号を通信制御部１０に出力する。通信制御部１０は、プローブ制御部１１によって設定された送信電波強度でサンプルデータの送信が行われるように無線通信部６を制御すると共に、無線通信部６が受信した各種の制御信号をプローブ制御部１１に出力する。
【００１９】
プローブ制御部１１は、診断装置本体２から送信される各種の制御信号に基づいて、超音波プローブ１の各部の制御を行う。
超音波プローブ１には、図示しないバッテリが内蔵され、このバッテリから超音波プローブ１内の各回路に電源供給が行われる。
なお、超音波プローブ１は、リニアスキャン方式、コンベックススキャン方式、セクタスキャン方式等の体外式プローブでもよいし、ラジアルスキャン方式等の超音波内視鏡用プローブでもよい。
【００２０】
一方、診断装置本体２は、無線通信部２１を有し、この無線通信部２１にシリアル／パラレル変換部２２を介してデータ格納部２３が接続され、データ格納部２３に画像生成部２４が接続されている。さらに、画像生成部２４に表示制御部２５を介して表示部２６が接続されている。また、無線通信部２１に通信制御部２７が接続され、シリアル／パラレル変換部２２、画像生成部２４、表示制御部２５および通信制御部２７に本体制御部２８が接続されている。さらに、本体制御部２８には、オペレータが入力操作を行うための操作部２９と、動作プログラムを格納する格納部３０がそれぞれ接続されている。
【００２１】
無線通信部２１は、超音波プローブ１との間で無線通信を行うことにより、各種の制御信号を超音波プローブ１に送信する。また、無線通信部２１は、アンテナによって受信される信号を復調することにより、シリアルのサンプルデータを出力する。
通信制御部２７は、本体制御部２８によって設定された送信電波強度で各種の制御信号の送信が行われるように無線通信部２１を制御する。
シリアル／パラレル変換部２２は、無線通信部２１から出力されるシリアルのサンプルデータを、パラレルのサンプルデータに変換する。データ格納部２３は、メモリまたはハードディスク等によって構成され、シリアル／パラレル変換部２２によって変換された少なくとも１フレーム分のサンプルデータを格納する。
画像生成部２４は、データ格納部２３から読み出される１フレーム毎のサンプルデータに受信フォーカス処理を施して、超音波診断画像を表す画像信号を生成する。画像生成部２４は、整相加算部３１と画像処理部３２とを含んでいる。
【００２２】
整相加算部３１は、本体制御部２８において設定された受信方向に応じて、予め記憶されている複数の受信遅延パターンの中から１つの受信遅延パターンを選択し、選択された受信遅延パターンに基づいて、サンプルデータによって表される複数の複素ベースバンド信号にそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれたベースバンド信号（音線信号）が生成される。
【００２３】
画像処理部３２は、整相加算部３１によって生成される音線信号に基づいて、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。画像処理部３２は、ＳＴＣ（sensitivity time control）部と、ＤＳＣ（digital scan converter：デジタル・スキャン・コンバータ）とを含んでいる。ＳＴＣ部は、音線信号に対して、超音波の反射位置の深度に応じて、距離による減衰の補正を施す。ＤＳＣは、ＳＴＣ部によって補正された音線信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）し、階調処理等の必要な画像処理を施すことにより、Ｂモード画像信号を生成する。
表示制御部２５は、画像生成部２４によって生成される画像信号に基づいて、表示部２６に超音波診断画像を表示させる。表示部２６は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部２５の制御の下で、超音波診断画像を表示する。
本体制御部２８は、操作者により操作部２９から入力された各種の指令信号等に基づいて、診断装置本体２内の各部の制御を行うものである。
【００２４】
このような診断装置本体２において、シリアル／パラレル変換部２２、画像生成部２４、表示制御部２５、通信制御部２７および本体制御部２８は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。上記の動作プログラムは、格納部３０に格納される。格納部３０における記録媒体としては、内蔵のハードディスクの他に、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＳＤカード、ＣＦカード、ＵＳＢメモリ等の記録メディア、またはサーバ等を用いることができる。
【００２５】
ここで、超音波プローブ１内における各受信信号処理部４の内部構成を図２に示す。受信信号処理部４は、対応する超音波トランスデューサ３に接続された入力保護回路４１を有し、入力保護回路４１にプリアンプ４２および可変利得アンプ４３が順次接続され、可変利得アンプ４３にローパスフィルタ４４を介してＡ／Ｄコンバータ４５が接続されている。さらに、Ａ／Ｄコンバータ４５に、歪み補正部４６が接続されている。
【００２６】
入力保護回路４１は、超音波トランスデューサ３からプリアンプ４２に設定値を超える電圧の信号が入力されることを防止する。プリアンプ４２は、超音波トランスデューサ３から出力された受信信号を静的に増幅し、可変利得アンプ４３は、動的に利得の調整を行う。
ローパスフィルタ４４は、プリアンプ４２および可変利得アンプ４３で増幅された受信信号から信号検出に用いられない高周波成分を除去する。Ａ／Ｄコンバータ４５は、受信制御部９から入力される変換開始信号に基づき、ローパスフィルタ４４で高周波成分が除去されたアナログの受信信号をデジタル信号に変換する。
【００２７】
歪み補正部４６は、Ａ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換された受信信号に対して、受信信号処理部４内における非線形性に起因した歪みを補正するものである。
図３に示されるように、プリアンプ４２に入力されるアナログ入力Ｓ１とＡ／Ｄコンバータ４５からのデジタル出力Ｓ２との入出力特性を予め測定し、測定結果に基づいて、非線形領域におけるデジタル出力Ｓ２がアナログ入力Ｓ１に対して線形な関係を示す直線Ｌ上に補正されるような補正値テーブルを作成し、この補正値テーブルが予め歪み補正部４６に内蔵されているものとする。
【００２８】
次に、この実施の形態１の動作について説明する。
まず、超音波プローブ１の送信駆動部７から供給される駆動信号に従って複数の超音波トランスデューサ３から超音波が送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサ３から出力された受信信号がそれぞれ対応する受信信号処理部４に供給される。
【００２９】
受信信号は、受信信号処理部４の入力保護回路４１を通り、プリアンプ４２および可変利得アンプ４３で増幅され、ローパスフィルタ４４で不要な高周波成分が除去された後、Ａ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換される。このとき、受信信号処理部４内の非線形性、特にプリアンプ４２の非線形性に起因して、図３に示したように、非線形領域においてＡ／Ｄコンバータ４５から出力されるデジタル出力に歪みが発生しているが、歪み補正部４６が、内蔵された補正値テーブルを参照して、プリアンプ４２に入力されたアナログの受信信号に対して線形な関係となるようにＡ／Ｄコンバータ４５からのデジタル出力を補正する。このため、Ａ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換された受信信号は、非線形性に起因した歪みが補正された状態で歪み補正部４６からサンプルデータとして出力される。
【００３０】
このようにして生成されたサンプルデータがパラレル／シリアル変換部５でシリアル化された後に無線通信部６から診断装置本体２へ無線伝送される。診断装置本体２の無線通信部２１で受信されたサンプルデータは、シリアル／パラレル変換部２２でパラレルのデータに変換され、データ格納部２３に格納される。さらに、データ格納部２３から１フレーム毎のサンプルデータが読み出され、画像生成部２４で画像信号が生成され、この画像信号に基づいて表示制御部２５により超音波診断画像が表示部２６に表示される。
【００３１】
以上のように、受信信号処理部４の歪み補正部４６により、Ａ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換された受信信号の歪みが補正されるので、受信信号処理部４内、特にプリアンプ４２が非線形性を有していても、高画質の超音波画像が生成されることとなる。
また、プリアンプ４２により発生する歪みをＡ／Ｄ変換前にアナログ信号の段階で補正することも可能であるが、複雑なアナログ回路が必要となり、アナログ部における消費電力の増大化を招くこととなる。これに対し、この発明では、歪み補正部４６がＡ／Ｄコンバータ４５から出力されるデジタル出力を補正するため、より簡単な構成で歪み補正を行うことができる。
【００３２】
なお、歪み補正部４６に内蔵された補正値テーブルは、プリアンプ４２に入力されるアナログ入力Ｓ１とＡ／Ｄコンバータ４５からのデジタル出力Ｓ２との入出力特性を予め測定することにより作成されたが、これに限るものではない。例えば、予めプリスキャン等を行うことにより、超音波トランスデューサ３から送信される超音波ビームの強度を低下させて、プリアンプ４２の線形領域のみで歪みの無い受信信号を収集し、このようにして得られた無歪みの受信信号に基づいて補正値テーブルを作成することもできる。
【００３３】
実施の形態２
受信信号処理部４には、プリアンプ４２に設定値を超える電圧の信号が入力されることを防止するための入力保護回路４１が具備されているので、超音波トランスデューサ３から受信信号処理部４に設定値を超える電圧の受信信号が入力されると、例えば図４（Ａ）に示されるような信号波形を有する受信信号の一部が入力保護回路４１で飽和し、図４（Ｂ）に示されるように、飽和部分Ｗ１〜Ｗ３が欠落して歪んだ信号波形の受信信号がクリップされることとなる。その結果、Ａ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換された受信信号も飽和部分Ｗ１〜Ｗ３が欠落したものとなる。
【００３４】
そこで、この実施の形態２においては、超音波トランスデューサ３から出力される受信信号が入力保護回路４１で飽和することにより歪みを生じたときに、Ａ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換された受信信号に対して、歪みを正すように歪み補正部４６により補正が施される。
歪み補正部４６は、送信駆動部７から供給される駆動信号に従って超音波トランスデューサ３からの送信ビームの波形に基づいて無歪みのエコー波形を予想し、予想される波形をフィッティングすることによりＡ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換された受信信号の補正を行う。
【００３５】
図５に示されるように、入力保護回路４１によりクリップされた受信信号は、送信ビームの周波数を有する正弦波の一部が欠落したものであるので、この正弦波の半周期分の波形Ｐ１〜Ｐ３をそれぞれＡ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換された受信信号にフィッティングする。このとき、波形Ｐ１〜Ｐ３の周期と振幅を受信信号にできるだけ適合させてフィッティングすることが好ましい。
このようにすることで、欠落した飽和部分Ｗ１〜Ｗ３が波形Ｐ１〜Ｐ３で補われ、歪みが補正されたサンプルデータとして歪み補正部４６から出力することができる。このため、受信信号が飽和した場合であっても、高画質の超音波画像の生成が可能となる。
【００３６】
なお、フィッティングの代わりに、Ａ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換された受信信号の飽和した時間幅に基づいて無歪みのエコー波形を推定し、受信信号の補正を行うこともできる。
図６に示されるように、Ａ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換された受信信号における飽和部分の時間幅Ｔ１〜Ｔ３を測定すれば、これら時間幅Ｔ１〜Ｔ３から飽和部分に対応する正弦波の半周期分の波形を推定することが可能となる。このようにして推定された半周期分の波形をそれぞれＡ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換された受信信号の飽和部分に合成することで、歪みの補正を行うことができる。
このようにしても、歪み補正部４６から歪みが補正されたサンプルデータを出力することができ、高画質の超音波画像の生成が可能となる。
【００３７】
この実施の形態２における受信信号の飽和時の補正は、実施の形態１におけるプリアンプ４２等の非線形性に起因した歪みの補正と共に行うことができ、これにより、さらに高画質の超音波画像の生成を図ることができる。
【００３８】
上記の実施の形態１および２では、超音波プローブ１と診断装置本体２とが互いに無線通信により接続されていたが、これに限るものではなく、接続ケーブルを介して超音波プローブ１が診断装置本体２に接続されていてもよい。この場合には、超音波プローブ１の無線通信部６および通信制御部１０、診断装置本体２の無線通信部２１および通信制御部２７等は不要となる。
【符号の説明】
【００３９】
１ 超音波プローブ、２ 診断装置本体、３ 超音波トランスデューサ、４ 受信信号処理部、５ パラレル／シリアル変換部、６ 無線通信部、７ 送信駆動部、８ 送信制御部、９ 受信制御部、１０ 通信制御部、１１ プローブ制御部、２１ 無線通信部、２２ シリアル／パラレル変換部、２３ データ格納部、２４ 画像生成部、２５ 表示制御部、２６ 表示部、２７ 通信制御部、２８ 本体制御部、２９ 操作部、３０ 格納部、３１ 整相加算部、３２ 画像処理部、４１ 入力保護回路、４２ プリアンプ、４３ 可変利得アンプ、４４ ローパスフィルタ、４５ Ａ／Ｄコンバータ、４６ 歪み補正部、Ｓ１ アナログ入力、Ｓ２ デジタル出力、Ｗ１〜Ｗ３ 飽和部分、Ｐ１〜Ｐ３ 半周期分の波形、Ｔ１〜Ｔ３ 飽和部分の時間幅。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波診断装置および超音波画像生成方法に係り、特に、被検体による超音波エコーを受信したアレイトランスデューサから出力される受信信号を受信信号処理部で処理することで得られる受信データに基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、超音波プローブのアレイトランスデューサから被検体内に向けて超音波ビームを送信し、被検体からの超音波エコーをアレイトランスデューサで受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
【０００３】
例えば、特許文献１には、超音波エコーを受信したアレイトランスデューサから出力された受信信号が、それぞれ、プリアンプで増幅され、Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換されてデジタルの受信データとされた後、適切な遅延を与えられることで互いに位相が合致した状態で加算され、これにより受信フォーカス処理を行う超音波診断装置が開示されている。
この受信フォーカス処理によって超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号が生成され、このようにして生成された診断領域内の複数の音線信号に基づいて、被検体内の断層画像情報であるＢモード画像信号が生成される。
【０００４】
このような超音波診断においては、アレイトランスデューサから出力された受信信号をそれぞれ増幅するプリアンプの利得等にばらつきが存在すると、受信データを整相加算しても精度のよい受信フォーカス処理を行うことが困難となる。
そこで、例えば、特許文献２には、Ａ／Ｄコンバータの出力に対して所定値を加算する加算器と所定値を乗算する乗算器を備えることで、受信信号に含まれるオフセットを除去すると共に受信信号間のプリアンプの利得のばらつきを補正するようにした超音波診断装置が開示されている。このような構成とすることにより、精度のよい受信フォーカス処理を行って高画質の超音波画像を生成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２３２８８８号公報
【特許文献２】特開２００１−９５８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、受信信号間のプリアンプの利得のばらつきを補正しても、各プリアンプの非線形性に起因してＡ／Ｄ変換後の信号に歪みを生じる場合には、生成される超音波画像の画質の低下を招くこととなり、ひいては、高精度の超音波診断を行うことができなくなってしまう。
【０００７】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、受信信号を増幅するプリアンプが非線形性を有していても、高画質の超音波画像の生成を図ることができる超音波診断装置および超音波画像生成方法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】
【０００８】
この発明に係る超音波診断装置は、アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信したアレイトランスデューサから出力される受信信号を受信信号処理部で処理することで得られる受信データに基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、受信信号処理部は、アレイトランスデューサから出力される受信信号を増幅するプリアンプと、プリアンプで増幅された受信信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換された受信信号に対してプリアンプの非線形性に起因した歪みを補正する歪み補正部とを備えたものである。
【０００９】
歪み補正部は、予め作成された補正値テーブルを参照することによりＡ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換された受信信号の補正を行うことができる。
ここで、補正値テーブルは、予め測定されたプリアンプへのアナログ入力とＡ／Ｄコンバータからのデジタル出力との入出力特性に基づいて作成されてもよく、あるいは、予め送信ビームの強度を低下させてプリアンプの線形領域のみで得られた無歪みの受信信号を収集することにより作成されてもよい。
【００１０】
また、受信信号処理部が、プリアンプの前段に配置された入力保護回路を備え、歪み補正部は、アレイトランスデューサから出力される受信信号が入力保護回路で飽和することにより歪みを生じたときに、Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換された受信信号の補正を行うように構成してもよい。
歪み補正部は、送信ビーム波形から予想される無歪みのエコー波形をフィッティングすることにより受信信号の補正を行うことができる。あるいは、歪み補正部は、Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換された受信信号の飽和した時間幅に基づいて無歪みのエコー波形を推定することにより受信信号の補正を行うこともできる。
【００１１】
この発明に係る超音波画像生成方法は、アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信したアレイトランスデューサから出力される受信信号を受信信号処理部で処理することで得られる受信データに基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成方法であって、アレイトランスデューサから出力される受信信号をプリアンプで増幅し、プリアンプで増幅された受信信号をＡ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換し、Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換された受信信号に対してプリアンプの非線形性に起因した歪みを補正することにより受信データを生成する方法である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、歪み補正部が、Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換された受信信号に対してプリアンプの非線形性に起因した歪みを補正するので、プリアンプが非線形性を有していても、高画質の超音波画像の生成を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１で用いられた受信信号処理部の内部構成を示すブロック図である。
【図３】受信信号処理部の入出力特性を示す図である。
【図４】（Ａ）は無歪みの受信信号波形を示す図、（Ｂ）は飽和時にクリップされた受信信号波形を示す図である。
【図５】実施の形態２における歪み補正の方法を示す図である。
【図６】実施の形態３における歪み補正の方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、超音波プローブ１と、この超音波プローブ１と無線通信により接続された診断装置本体２とを備えている。
【００１５】
超音波プローブ１は、１次元又は２次元のアレイ状に配列された複数の超音波トランスデューサ３を有し、これら超音波トランスデューサ３にそれぞれ対応して受信信号処理部４が接続され、さらに受信信号処理部４にパラレル／シリアル変換部５を介して無線通信部６が接続されている。また、複数の超音波トランスデューサ３に送信駆動部７を介して送信制御部８が接続され、複数の受信信号処理部４に受信制御部９が接続され、無線通信部６に通信制御部１０が接続されている。そして、パラレル／シリアル変換部５、送信制御部８、受信制御部９および通信制御部１０にプローブ制御部１１が接続されている。
【００１６】
複数の超音波トランスデューサ３は、それぞれ送信駆動部７から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各超音波トランスデューサ３は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子によって構成される。
そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。
【００１７】
送信駆動部７は、例えば、複数のパルサを含んでおり、送信制御部８によって選択された送信遅延パターンに基づいて、複数の超音波トランスデューサ３から送信される超音波が被検体内の組織のエリアをカバーする幅広の超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数の超音波トランスデューサ３に供給する。
各受信信号処理部４は、受信制御部９の制御の下で、対応する超音波トランスデューサ３から出力される受信信号に対して直交検波処理又は直交サンプリング処理を施すことにより複素ベースバンド信号を生成し、複素ベースバンド信号をサンプリングすることにより、組織のエリアの情報を含むサンプルデータを生成して、サンプルデータをパラレル／シリアル変換部５に供給する。受信信号処理部４は、複素ベースバンド信号をサンプリングして得られるデータに高能率符号化のためのデータ圧縮処理を施すことによりサンプルデータを生成してもよい。
パラレル／シリアル変換部５は、複数の受信信号処理部４によって生成されたパラレルのサンプルデータを、シリアルのサンプルデータに変換する。
【００１８】
無線通信部６は、シリアルのサンプルデータに基づいてキャリアを変調して伝送信号を生成し、伝送信号をアンテナに供給してアンテナから電波を送信することにより、シリアルのサンプルデータを送信する。変調方式としては、例えば、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation）等が用いられる。
無線通信部６は、診断装置本体２との間で無線通信を行うことにより、サンプルデータを診断装置本体２に送信すると共に、診断装置本体２から各種の制御信号を受信して、受信された制御信号を通信制御部１０に出力する。通信制御部１０は、プローブ制御部１１によって設定された送信電波強度でサンプルデータの送信が行われるように無線通信部６を制御すると共に、無線通信部６が受信した各種の制御信号をプローブ制御部１１に出力する。
【００１９】
プローブ制御部１１は、診断装置本体２から送信される各種の制御信号に基づいて、超音波プローブ１の各部の制御を行う。
超音波プローブ１には、図示しないバッテリが内蔵され、このバッテリから超音波プローブ１内の各回路に電源供給が行われる。
なお、超音波プローブ１は、リニアスキャン方式、コンベックススキャン方式、セクタスキャン方式等の体外式プローブでもよいし、ラジアルスキャン方式等の超音波内視鏡用プローブでもよい。
【００２０】
一方、診断装置本体２は、無線通信部２１を有し、この無線通信部２１にシリアル／パラレル変換部２２を介してデータ格納部２３が接続され、データ格納部２３に画像生成部２４が接続されている。さらに、画像生成部２４に表示制御部２５を介して表示部２６が接続されている。また、無線通信部２１に通信制御部２７が接続され、シリアル／パラレル変換部２２、画像生成部２４、表示制御部２５および通信制御部２７に本体制御部２８が接続されている。さらに、本体制御部２８には、オペレータが入力操作を行うための操作部２９と、動作プログラムを格納する格納部３０がそれぞれ接続されている。
【００２１】
無線通信部２１は、超音波プローブ１との間で無線通信を行うことにより、各種の制御信号を超音波プローブ１に送信する。また、無線通信部２１は、アンテナによって受信される信号を復調することにより、シリアルのサンプルデータを出力する。
通信制御部２７は、本体制御部２８によって設定された送信電波強度で各種の制御信号の送信が行われるように無線通信部２１を制御する。
シリアル／パラレル変換部２２は、無線通信部２１から出力されるシリアルのサンプルデータを、パラレルのサンプルデータに変換する。データ格納部２３は、メモリまたはハードディスク等によって構成され、シリアル／パラレル変換部２２によって変換された少なくとも１フレーム分のサンプルデータを格納する。
画像生成部２４は、データ格納部２３から読み出される１フレーム毎のサンプルデータに受信フォーカス処理を施して、超音波診断画像を表す画像信号を生成する。画像生成部２４は、整相加算部３１と画像処理部３２とを含んでいる。
【００２２】
整相加算部３１は、本体制御部２８において設定された受信方向に応じて、予め記憶されている複数の受信遅延パターンの中から１つの受信遅延パターンを選択し、選択された受信遅延パターンに基づいて、サンプルデータによって表される複数の複素ベースバンド信号にそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれたベースバンド信号（音線信号）が生成される。
【００２３】
画像処理部３２は、整相加算部３１によって生成される音線信号に基づいて、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。画像処理部３２は、ＳＴＣ（sensitivity time control）部と、ＤＳＣ（digital scan converter：デジタル・スキャン・コンバータ）とを含んでいる。ＳＴＣ部は、音線信号に対して、超音波の反射位置の深度に応じて、距離による減衰の補正を施す。ＤＳＣは、ＳＴＣ部によって補正された音線信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）し、階調処理等の必要な画像処理を施すことにより、Ｂモード画像信号を生成する。
表示制御部２５は、画像生成部２４によって生成される画像信号に基づいて、表示部２６に超音波診断画像を表示させる。表示部２６は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部２５の制御の下で、超音波診断画像を表示する。
本体制御部２８は、操作者により操作部２９から入力された各種の指令信号等に基づいて、診断装置本体２内の各部の制御を行うものである。
【００２４】
このような診断装置本体２において、シリアル／パラレル変換部２２、画像生成部２４、表示制御部２５、通信制御部２７および本体制御部２８は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。上記の動作プログラムは、格納部３０に格納される。格納部３０における記録媒体としては、内蔵のハードディスクの他に、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＳＤカード、ＣＦカード、ＵＳＢメモリ等の記録メディア、またはサーバ等を用いることができる。
【００２５】
ここで、超音波プローブ１内における各受信信号処理部４の内部構成を図２に示す。受信信号処理部４は、対応する超音波トランスデューサ３に接続された入力保護回路４１を有し、入力保護回路４１にプリアンプ４２および可変利得アンプ４３が順次接続され、可変利得アンプ４３にローパスフィルタ４４を介してＡ／Ｄコンバータ４５が接続されている。さらに、Ａ／Ｄコンバータ４５に、歪み補正部４６が接続されている。
【００２６】
入力保護回路４１は、超音波トランスデューサ３からプリアンプ４２に設定値を超える電圧の信号が入力されることを防止する。プリアンプ４２は、超音波トランスデューサ３から出力された受信信号を静的に増幅し、可変利得アンプ４３は、動的に利得の調整を行う。
ローパスフィルタ４４は、プリアンプ４２および可変利得アンプ４３で増幅された受信信号から信号検出に用いられない高周波成分を除去する。Ａ／Ｄコンバータ４５は、受信制御部９から入力される変換開始信号に基づき、ローパスフィルタ４４で高周波成分が除去されたアナログの受信信号をデジタル信号に変換する。
【００２７】
歪み補正部４６は、Ａ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換された受信信号に対して、受信信号処理部４内における非線形性に起因した歪みを補正するものである。
図３に示されるように、プリアンプ４２に入力されるアナログ入力Ｓ１とＡ／Ｄコンバータ４５からのデジタル出力Ｓ２との入出力特性を予め測定し、測定結果に基づいて、非線形領域におけるデジタル出力Ｓ２がアナログ入力Ｓ１に対して線形な関係を示す直線Ｌ上に補正されるような補正値テーブルを作成し、この補正値テーブルが予め歪み補正部４６に内蔵されているものとする。
【００２８】
次に、この実施の形態１の動作について説明する。
まず、超音波プローブ１の送信駆動部７から供給される駆動信号に従って複数の超音波トランスデューサ３から超音波が送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサ３から出力された受信信号がそれぞれ対応する受信信号処理部４に供給される。
【００２９】
受信信号は、受信信号処理部４の入力保護回路４１を通り、プリアンプ４２および可変利得アンプ４３で増幅され、ローパスフィルタ４４で不要な高周波成分が除去された後、Ａ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換される。このとき、受信信号処理部４内の非線形性、特にプリアンプ４２の非線形性に起因して、図３に示したように、非線形領域においてＡ／Ｄコンバータ４５から出力されるデジタル出力に歪みが発生しているが、歪み補正部４６が、内蔵された補正値テーブルを参照して、プリアンプ４２に入力されたアナログの受信信号に対して線形な関係となるようにＡ／Ｄコンバータ４５からのデジタル出力を補正する。このため、Ａ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換された受信信号は、非線形性に起因した歪みが補正された状態で歪み補正部４６からサンプルデータとして出力される。
【００３０】
このようにして生成されたサンプルデータがパラレル／シリアル変換部５でシリアル化された後に無線通信部６から診断装置本体２へ無線伝送される。診断装置本体２の無線通信部２１で受信されたサンプルデータは、シリアル／パラレル変換部２２でパラレルのデータに変換され、データ格納部２３に格納される。さらに、データ格納部２３から１フレーム毎のサンプルデータが読み出され、画像生成部２４で画像信号が生成され、この画像信号に基づいて表示制御部２５により超音波診断画像が表示部２６に表示される。
【００３１】
以上のように、受信信号処理部４の歪み補正部４６により、Ａ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換された受信信号の歪みが補正されるので、受信信号処理部４内、特にプリアンプ４２が非線形性を有していても、高画質の超音波画像が生成されることとなる。
また、プリアンプ４２により発生する歪みをＡ／Ｄ変換前にアナログ信号の段階で補正することも可能であるが、複雑なアナログ回路が必要となり、アナログ部における消費電力の増大化を招くこととなる。これに対し、この発明では、歪み補正部４６がＡ／Ｄコンバータ４５から出力されるデジタル出力を補正するため、より簡単な構成で歪み補正を行うことができる。
【００３２】
なお、歪み補正部４６に内蔵された補正値テーブルは、プリアンプ４２に入力されるアナログ入力Ｓ１とＡ／Ｄコンバータ４５からのデジタル出力Ｓ２との入出力特性を予め測定することにより作成されたが、これに限るものではない。例えば、予めプリスキャン等を行うことにより、超音波トランスデューサ３から送信される超音波ビームの強度を低下させて、プリアンプ４２の線形領域のみで歪みの無い受信信号を収集し、このようにして得られた無歪みの受信信号に基づいて補正値テーブルを作成することもできる。
【００３３】
実施の形態２
受信信号処理部４には、プリアンプ４２に設定値を超える電圧の信号が入力されることを防止するための入力保護回路４１が具備されているので、超音波トランスデューサ３から受信信号処理部４に設定値を超える電圧の受信信号が入力されると、例えば図４（Ａ）に示されるような信号波形を有する受信信号の一部が入力保護回路４１で飽和し、図４（Ｂ）に示されるように、飽和部分Ｗ１〜Ｗ３が欠落して歪んだ信号波形の受信信号がクリップされることとなる。その結果、Ａ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換された受信信号も飽和部分Ｗ１〜Ｗ３が欠落したものとなる。
【００３４】
そこで、この実施の形態２においては、超音波トランスデューサ３から出力される受信信号が入力保護回路４１で飽和することにより歪みを生じたときに、Ａ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換された受信信号に対して、歪みを正すように歪み補正部４６により補正が施される。
歪み補正部４６は、送信駆動部７から供給される駆動信号に従って超音波トランスデューサ３からの送信ビームの波形に基づいて無歪みのエコー波形を予想し、予想される波形をフィッティングすることによりＡ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換された受信信号の補正を行う。
【００３５】
図５に示されるように、入力保護回路４１によりクリップされた受信信号は、送信ビームの周波数を有する正弦波の一部が欠落したものであるので、この正弦波の半周期分の波形Ｐ１〜Ｐ３をそれぞれＡ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換された受信信号にフィッティングする。このとき、波形Ｐ１〜Ｐ３の周期と振幅を受信信号にできるだけ適合させてフィッティングすることが好ましい。
このようにすることで、欠落した飽和部分Ｗ１〜Ｗ３が波形Ｐ１〜Ｐ３で補われ、歪みが補正されたサンプルデータとして歪み補正部４６から出力することができる。このため、受信信号が飽和した場合であっても、高画質の超音波画像の生成が可能となる。
【００３６】
なお、フィッティングの代わりに、Ａ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換された受信信号の飽和した時間幅に基づいて無歪みのエコー波形を推定し、受信信号の補正を行うこともできる。
図６に示されるように、Ａ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換された受信信号における飽和部分の時間幅Ｔ１〜Ｔ３を測定すれば、これら時間幅Ｔ１〜Ｔ３から飽和部分に対応する正弦波の半周期分の波形を推定することが可能となる。このようにして推定された半周期分の波形をそれぞれＡ／Ｄコンバータ４５でＡ／Ｄ変換された受信信号の飽和部分に合成することで、歪みの補正を行うことができる。
このようにしても、歪み補正部４６から歪みが補正されたサンプルデータを出力することができ、高画質の超音波画像の生成が可能となる。
【００３７】
この実施の形態２における受信信号の飽和時の補正は、実施の形態１におけるプリアンプ４２等の非線形性に起因した歪みの補正と共に行うことができ、これにより、さらに高画質の超音波画像の生成を図ることができる。
【００３８】
上記の実施の形態１および２では、超音波プローブ１と診断装置本体２とが互いに無線通信により接続されていたが、これに限るものではなく、接続ケーブルを介して超音波プローブ１が診断装置本体２に接続されていてもよい。この場合には、超音波プローブ１の無線通信部６および通信制御部１０、診断装置本体２の無線通信部２１および通信制御部２７等は不要となる。
【符号の説明】
【００３９】
１ 超音波プローブ、２ 診断装置本体、３ 超音波トランスデューサ、４ 受信信号処理部、５ パラレル／シリアル変換部、６ 無線通信部、７ 送信駆動部、８ 送信制御部、９ 受信制御部、１０ 通信制御部、１１ プローブ制御部、２１ 無線通信部、２２ シリアル／パラレル変換部、２３ データ格納部、２４ 画像生成部、２５ 表示制御部、２６ 表示部、２７ 通信制御部、２８ 本体制御部、２９ 操作部、３０ 格納部、３１ 整相加算部、３２ 画像処理部、４１ 入力保護回路、４２ プリアンプ、４３ 可変利得アンプ、４４ ローパスフィルタ、４５ Ａ／Ｄコンバータ、４６ 歪み補正部、Ｓ１ アナログ入力、Ｓ２ デジタル出力、Ｗ１〜Ｗ３ 飽和部分、Ｐ１〜Ｐ３ 半周期分の波形、Ｔ１〜Ｔ３ 飽和部分の時間幅。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記アレイトランスデューサから出力される受信信号を受信信号処理部で処理することで得られる受信データに基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
前記受信信号処理部は、前記アレイトランスデューサから出力される受信信号を増幅するプリアンプと、前記プリアンプで増幅された受信信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、前記Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換された受信信号に対して前記プリアンプの非線形性に起因した歪みを補正する歪み補正部とを備えていることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記歪み補正部は、予め作成された補正値テーブルを参照することにより前記Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換された受信信号の補正を行う請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記補正値テーブルは、予め測定された前記プリアンプへのアナログ入力と前記Ａ／Ｄコンバータからのデジタル出力との入出力特性に基づいて作成される請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記補正値テーブルは、予め送信ビームの強度を低下させて前記プリアンプの線形領域のみで得られた無歪みの受信信号を収集することにより作成される請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記受信信号処理部は、前記プリアンプの前段に配置された入力保護回路を備え、
前記歪み補正部は、前記アレイトランスデューサから出力される受信信号が前記入力保護回路で飽和することにより歪みを生じたときに、前記Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換された受信信号の補正を行う請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記歪み補正部は、送信ビーム波形から予想される無歪みのエコー波形をフィッティングすることにより受信信号の補正を行う請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記歪み補正部は、前記Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換された受信信号の飽和した時間幅に基づいて無歪みのエコー波形を推定することにより受信信号の補正を行う請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記アレイトランスデューサから出力される受信信号を受信信号処理部で処理することで得られる受信データに基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成方法であって、
前記アレイトランスデューサから出力される受信信号をプリアンプで増幅し、
前記プリアンプで増幅された受信信号をＡ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換し、
前記Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換された受信信号に対して前記プリアンプの非線形性に起因した歪みを補正することにより前記受信データを生成する
ことを特徴とする超音波画像生成方法。
【請求項１】
アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記アレイトランスデューサから出力される受信信号を受信信号処理部で処理することで得られる受信データに基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
前記受信信号処理部は、前記アレイトランスデューサから出力される受信信号を増幅するプリアンプと、前記プリアンプで増幅された受信信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、前記Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換された受信信号に対して前記プリアンプの非線形性に起因した歪みを補正する歪み補正部とを備えていることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記歪み補正部は、予め作成された補正値テーブルを参照することにより前記Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換された受信信号の補正を行う請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記補正値テーブルは、予め測定された前記プリアンプへのアナログ入力と前記Ａ／Ｄコンバータからのデジタル出力との入出力特性に基づいて作成される請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記補正値テーブルは、予め送信ビームの強度を低下させて前記プリアンプの線形領域のみで得られた無歪みの受信信号を収集することにより作成される請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記受信信号処理部は、前記プリアンプの前段に配置された入力保護回路を備え、
前記歪み補正部は、前記アレイトランスデューサから出力される受信信号が前記入力保護回路で飽和することにより歪みを生じたときに、前記Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換された受信信号の補正を行う請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記歪み補正部は、送信ビーム波形から予想される無歪みのエコー波形をフィッティングすることにより受信信号の補正を行う請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記歪み補正部は、前記Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換された受信信号の飽和した時間幅に基づいて無歪みのエコー波形を推定することにより受信信号の補正を行う請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記アレイトランスデューサから出力される受信信号を受信信号処理部で処理することで得られる受信データに基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成方法であって、
前記アレイトランスデューサから出力される受信信号をプリアンプで増幅し、
前記プリアンプで増幅された受信信号をＡ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換し、
前記Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換された受信信号に対して前記プリアンプの非線形性に起因した歪みを補正することにより前記受信データを生成する
ことを特徴とする超音波画像生成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−５５９９６（Ｐ２０１３−５５９９６Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９５２４５（Ｐ２０１１−１９５２４５）
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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