超音波診断装置
【課題】画像処理を施す領域を短時間で精度良く特定し、効果的な画像処理を行うことができる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】自己相関処理を行って変調符号列を復号する整合フィルタと、整合フィルタよりサイドローブを抑制できる係数で変調符号列を復号する不整合フィルタと、整合フィルタが変調符号列を復号した出力と不整合フィルタが前記変調符号列を復号した出力との差分を算出しサイドローブを抽出する減算部と、画像構成部で生成された超音波画像に画像処理を行う画像処理部と、を有し、画像処理部は、減算部の出力に応じて画像処理を施す領域を特定することを特徴とする超音波診断装置。
【解決手段】自己相関処理を行って変調符号列を復号する整合フィルタと、整合フィルタよりサイドローブを抑制できる係数で変調符号列を復号する不整合フィルタと、整合フィルタが変調符号列を復号した出力と不整合フィルタが前記変調符号列を復号した出力との差分を算出しサイドローブを抽出する減算部と、画像構成部で生成された超音波画像に画像処理を行う画像処理部と、を有し、画像処理部は、減算部の出力に応じて画像処理を施す領域を特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、超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、被検体の画像をほぼリアルタイムでモニタに表示して観察でき、また、放射線を用いる画像診断装置のような放射線被爆を被検体に与えないことから安全性も高く、広く医療の分野で用いられている。
【０００３】
超音波撮像装置の超音波探触子から生体に対して送波する超音波の波形は、その波形の長さが距離分解能を決めるので、できるだけ時間軸方向に短いパルス波を用いる方が良い。
【０００４】
一方で、ノイズに対する信号の強度比であるＳ／Ｎ比を良くするには信号強度が大きい方が良いが、生体に与える影響を考慮して信号強度を一定値以下に制限する必要がある。
【０００５】
そのため、時間軸方向に伸ばした符号化信号を送波し、被検体内で反射した信号を、受波し、電気信号に変換した後に、復号して時間軸方向に圧縮し、ピーク値の大きいパルス波形に戻す符号化送受信法が用いられている。
【０００６】
符号としては、レーダー分野で広く知られたＢａｒｋｅｒ符号やＧｏｌａｙ符号等が用いられている。また、復号化フィルタとしては、自己相関処理を行う整合フィルタを用いることができる。
【０００７】
しかしながら、整合フィルタでは、復号化させたパルス波形の、本来得るべきパルス波形の時間軸方向の前後に超音波エネルギーが残存し、サイドローブと呼ばれる不要信号が残ってしまうという問題がある。
【０００８】
そのため、ピーク値をできるだけ保ちながらサイドローブを最小化するように最小自乗法を用いて係数が決定されている不整合フィルタを用いて、サイドローブを抑制する超音波診断装置が開示されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。
【０００９】
復号したパルスは検波後一つの画像に合成され、必要に応じて医師が注目領域を特定し診断しやすいように強調処理や認識処理などの画像処理を行った後、超音波診断装置のモニタに表示される。従来、強調処理や認識処理などの画像処理では、画像に含まれる高周波成分を基に輪郭を抽出し、画像処理を施す領域を特定する一般的な画像処理技術が用いられることが多かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−３０９１４５号公報
【特許文献２】特開平１１−３０９１４６号公報
【特許文献３】特開平１１−３０９１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、超音波診断装置で取得される画像は画像データの特性上、スペックルのような微小点構造の重畳によって構成されており構造物とは異なるエッジ情報が多く含まれている。そのため、一般的な画像処理技術ではエッジや構造物だけの認識が難しい、という問題があった。
【００１２】
また、一般的な画像処理技術では、画像処理を施す領域を特定するためにフィルタリング処理を行うので、画像表示までにフィルタリング処理ための時間が余分にかかり、画像表示のリアルタイム性が損なわれることがあった。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、画像処理を施す領域を短時間で精度良く特定し、効果的な画像処理を行うことができる超音波診断装置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】
【００１４】
上記の課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有するものである。
【００１５】
１．被検体に超音波を送波する超音波探触子と、前記超音波探触子を駆動するための変調符号列に対応した送信信号を出力する送信処理部と、前記超音波探触子が受信した受信信号を処理し前記変調符号列を復号する受信処理部と、前記受信処理部の出力する復号された信号を用いて超音波画像を生成する画像構成部と、前記超音波画像を表示する表示部と、を備えた超音波診断装置であって、
自己相関処理を行って前記変調符号列を復号する整合フィルタと、
前記整合フィルタよりサイドローブの発生を抑制できる係数で前記変調符号列を復号する不整合フィルタと、
前記整合フィルタが前記変調符号列を復号した出力と前記不整合フィルタが前記変調符号列を復号した出力との差分を算出しサイドローブを抽出する減算部と、
前記画像構成部で生成された超音波画像に画像処理を行う画像処理部と、
を有し、
前記画像処理部は、
前記減算部で抽出されたサイドローブに応じて画像処理を施す領域を特定することを特徴とする超音波診断装置。
【００１６】
２．前記画像処理部は、
前記抽出されたサイドローブのレベルを検出し、該レベルに基づいて画像処理を施す領域を特定することを特徴とする前記１に記載の超音波診断装置。
【００１７】
３．前記抽出されたサイドローブと前記送信信号の変調符号列から予め想定されるサイドローブとの相関度を算出する相関信号生成部を有することを特徴とする前記１または２に記載の超音波診断装置。
【００１８】
４．前記画像処理部は、
前記相関信号生成部の算出した前記相関度に基づいて画像処理を施す領域を特定することを特徴とする前記３に記載の超音波診断装置。
【００１９】
５．前記画像処理部は、
前記相関度に応じて画像処理のレベルを変更することを特徴とする前記３または４に記載の超音波診断装置。
【００２０】
６．前記送信処理部は、
前記変調符号列の符号化の次数を変えて送信できるように構成されていることを特徴とする前記１から５の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【００２１】
７．前記画像処理部が施す画像処理は、
輪郭強調、ノイズ抑制、階調補正、および構造物検出の少なくとも一つであることを特徴とする前記１から６の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【００２２】
８．前記変調符号列は、
Ｂａｒｋｅｒ符号、Ｇｏｌａｙ符号、Ｃｏｄｅ符号、Ｃｈｉｒｐ符号、およびＭ系列符号の何れかであることを特徴とする前記１から７の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、整合フィルタが受信変調符号列を復号した出力と不整合フィルタが受信変調符号列を復号した出力との差分を算出し、抽出したサイドローブに応じて、画像処理を施す領域を特定するとともに該領域に施す画像処理のレベルをそれぞれ設定する。
【００２４】
したがって、画像処理を施す領域を短時間で精度良く特定し、効果的な画像処理を行うことができる超音波診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施形態に係る超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態における送信処理部１の詳細な回路ブロック図である。
【図３】符号化の次数が１３次のＢａｒｋｅｒ符号を説明する図である。
【図４】受信信号の一例を説明する説明図である。
【図５】受信処理部３からレベル判定部４３までの信号を説明する説明図である。
【図６】符号化の次数が２次のＢａｒｋｅｒ符号の説明図である。
【図７】第２の実施形態に係る超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図８】受信処理部３から相関信号生成部４５までの信号を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００２７】
図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図、図２は、実施形態における送信処理部１の詳細な回路ブロック図、図３は、符号化の次数が１３のＢａｒｋｅｒ符号を説明する図である。
【００２８】
最初に図１、図２、図３を用いて超音波診断装置の構成の一例を説明する。
【００２９】
超音波画像観察装置１００は、超音波探触子２から図略の被検体である例えば妊婦の腹部に対して超音波（超音波信号）を送信し、被検体の内部から反射した超音波の反射波（エコー、超音波信号）から被検体内の胎児の状態を超音波画像として画像化し、表示部１０に表示する。
【００３０】
入力部１３は、超音波画像観察装置１００の電源を投入する電源スイッチや、例えばキーボード、タッチパネルなどの入力手段から構成されている。
【００３１】
制御部９９は、ＣＰＵ９８（中央処理装置）と記憶部９６等から構成され、記憶部９６に記憶されているプログラムをＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）に読み出し、当該プログラムに従って超音波画像観察装置１００の各部を制御する。記憶部９６は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスク等から構成される。
【００３２】
超音波探触子２は、図示せぬ被検体に対して超音波を送波し、被検体で反射した超音波の反射波を受信する。超音波探触子２は、図１に示すように、送信処理部１、受信処理部３と電気的に接続されている。
【００３３】
超音波探触子２は、送信処理部１から送信された送信信号によって超音波を送波する。
【００３４】
図２、図３を用いて、本実施形態の送信処理部１を説明する。
【００３５】
送信処理部１は、タイミング信号発生部２５、符号選択部２６、符号記憶部２３、ＰＳＫ変調部２２、送波アンプ２１を備える。
【００３６】
タイミング信号発生部２５は、制御部９９の指令により送信処理部１の各部にタイミングクロックを供給する。
【００３７】
符号選択部２６は、制御部９９の指令により符号記憶部２３に格納されている符号化の次数が複数種類の変調符号のうち何れか一つを選択する。医師など操作者は、入力部１３から操作することにより符号選択部２６が選択する変調符号の種類を設定することができる。
【００３８】
符号記憶部２３には、符号化の次数が複数種類の変調符号が予め格納されている。変調符号は、例えば公知のＢａｒｋｅｒ符号、Ｇｏｌａｙ符号、Ｃｏｄｅ符号、Ｃｈｉｒｐ符号、Ｍ系列符号などの各次数（符号要素数）のものであり、これらのうち所定の変調符号が予め符号記憶部２３に格納されている。図２のｃｏｄｅで示す矢印は、符号記憶部２３が出力する変調符号列を示している。
【００３９】
図３は、符号記憶部２３に格納される、変調符号の一例である。図３の例は、符号要素数Ｌ＝１３、すなわち符号化の次数が１３次のＢａｒｋｅｒ符号（＋１、＋１、＋１、＋１、＋１、−１、−１、＋１、＋１、−１、＋１、−１、＋１）である。符号選択部２６は、この変調符号が格納されている符号記憶部２３のアドレスを指定し、所定の時間間隔Ｔで出力するよう制御する。
【００４０】
ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調部２２は、符号記憶部２３から出力された符号要素の係数＋１または−１に応じて、一定周波数の搬送波の位相を変化させて変調する。すなわち、基本波形（位相０°）と、基本波形に対して１８０°位相をずらした波形を出力する。
【００４１】
送波アンプ２１は、ＰＳＫ変調された信号を増幅し、超音波探触子２を駆動する。
【００４２】
次に、本実施形態の受信処理について図１、図４、図５を用いて説明する。
【００４３】
図４は、受信信号の一例を説明する説明図、図５は、受信処理部３からレベル判定部４３までの信号を説明する説明図である。
【００４４】
図４（ａ）は、超音波診断装置１００による撮影の対象である被検体の内部を模式的示す図である。図中、黒く丸い部分は模式的に図示した注目領域６５であり、例えば癌、嚢胞、腫瘍などの疾患や、肝臓、胆嚢、腎臓、血管などに相当する。また、灰色で示す部分は、注目領域６５以外の背景６６である。
【００４５】
図４（ａ）のＤで示す矢印は体表からの深さ方向の距離を表している。
【００４６】
送波アンプ２１の駆動により超音波探触子２から送波した超音波は、被検体に送波され、被検体内部を伝播し、その途中にある音響インピーダンスの不連続面で反射し、エコーとして超音波探触子２に返ってくる。
【００４７】
図４（ａ）のＳで示す点は、超音波が反射する最も浅い位置であり、Ｅで示す点は、超音波が反射する最も深い位置を示している。
【００４８】
図４（ｂ）は、図４（ａ）のＳからＥまでの間の超音波を反射する強度を表すプロファイルを簡易なモデルで示している。図４（ｂ）の横軸は体表からの深さ方向の距離であり、縦軸は反射強度である。図４（ｂ）は、Ｓから注目領域６５に到達する深さまでの間と、注目領域６５より深いＥまでの間とは反射強度が大きい一定の値であり、注目領域６５に相当する区間は反射強度が小さい一定の値であることを示している。
【００４９】
超音波を被検体に向けて送波した後、超音波探触子２に返ってきたエコーは、超音波探触子に配列された図示せぬ圧電素子を機械的に振動させ、微弱な受信信号を発生させる。
【００５０】
受信回路３１は、受信信号を受信して所定の信号レベルに増幅する。増幅された信号は、Ａ／Ｄ変換器３２によりデジタル値に変換される。
【００５１】
図４（ｃ）は、受信信号のプロファイルを模式的に示す説明図である。図４（ｃ）の横軸は時間軸、縦軸Ｅは信号レベルである。被検体内に走波された超音波は符号化によって変調されているため、その反射波もしくは散乱波も符号化変調され図４（ｃ）のようになっている。
【００５２】
図４（ｃ）のようなＡ／Ｄ変換器３２の出力データは、不整合フィルタ３８と整合フィルタ３９にそれぞれ入力され、受信信号の復号化処理が行われる。
【００５３】
不整合フィルタ３８、整合フィルタ３９は、ＦＩＲフィルタ等により構成され、送信処理部１の生成した変調符号に対応する復号符号の符号係数を予め保持している。
【００５４】
例えば、送信処理部１の生成した変調符号がＢａｒｋｅｒ符号の場合であれば、超音波送信時に制御部９９から、Ｂａｒｋｅｒ符号の係数を時間軸について反転させた整合フィルタ係数が整合フィルタ３９に設定される。また、制御部９９から不整合フィルタ３８には、ピーク値をできるだけ保ちながらサイドローブを最小化するように決定された係数の大きさが１ではない不整合フィルタ係数が設定される。
【００５５】
整合フィルタ３９は、受信した信号の値と整合フィルタ係数との積和演算により自己相関処理を行って復号し、不整合フィルタ３８は、受信した信号の値と不整合フィルタ係数との積和演算を行って復号する。
【００５６】
図５（ａ）は、整合フィルタ３９により復号した信号の信号レベルを示す図、図５（ｂ）は、不整合フィルタ３８により復号した信号の信号レベルを示す図である。図５に示す各図の横軸は時間軸であり、縦軸Ｅは信号レベルを表す。
【００５７】
整合フィルタ３９により復号した信号には、図５（ａ）のように超音波が注目領域６５の反射強度が大きい部分で反射した信号レベルが大きい区間にはサイドローブ６０ａ、６０ｄが、注目領域６５の反射強度の小さい部分で反射した信号レベルが小さい区間にはサイドローブ６０ｂ、６０ｃが残っている。
【００５８】
一方、不整合フィルタ３８により復号した信号は、図５（ｂ）のようにサイドローブ６０が十分抑制され、ほとんどサイドローブの無い信号が復号されている。
【００５９】
Ｂモード画像構成部４２は、不整合フィルタ３８で復号されたほとんどサイドローブの無い信号に基づいて２次元の超音波画像（Ｂモード画像）を生成する。
【００６０】
減算部４１は、整合フィルタ３９が変調符号列を復号した出力と不整合フィルタ３８が変調符号列を復号した出力との差分を算出し、サイドローブを抽出する。整合フィルタ３９が変調符号列を復号した出力には図５（ａ）のようにサイドローブ６０が含まれているのに対し、不整合フィルタ３８が変調符号列を復号した出力には図５（ｂ）のようにサイドローブがほとんど含まれていない。そのため、減算部４１で差分を算出すると出力は図５（ｃ）のようにサイドローブ６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄだけを含む信号になる。図５（ｃ）のサイドローブ６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄは抽出されたサイドローブである。
【００６１】
レベル判定部４３は、減算部４１の出力する差分信号を例えば平均化処理や検波処理を行った後、所定のレベルと比較して判定結果を出力する。図５（ｄ）は、レベル判定部４３の判定出力を示している。
【００６２】
図５（ｄ）のように、サイドローブ６０ａの立ち上がりのｔ１のタイミングでレベル判定部４３の判定出力は‘Ｈ’になり、サイドローブ６０ａの立ち下がりのｔ２のタイミングでレベル判定部４３の判定出力は‘Ｌ’になっている。次の、サイドローブ６０ｂの立ち上がりのｔ３のタイミングでレベル判定部４３の判定出力は‘Ｈ’になり、サイドローブ６０ｂの立ち下がりのｔ４のタイミングでレベル判定部４３の判定出力は‘Ｌ’になっている。
【００６３】
ｔ２とｔ３の間のサイドローブの無い期間は背景６６と注目領域６５との境界領域であり、レベル判定部４３の判定出力は‘Ｌ’になっている。サイドローブ６０ｃ、６０ｄについても同様に、ｔ６とｔ７の間のサイドローブの無い期間は背景６６と注目領域６５との境界領域であり、レベル判定部４３の判定出力は‘Ｌ’になっている。
【００６４】
画像処理部４４は、画像メモリやＣＰＵなどを有し、制御部９９の指令により、Ｂモード画像構成部４２で生成されたＢモード画像に画像処理を施す。画像処理は、例えば、公知の輪郭強調、ノイズ抑制、階調補正、構造物検出などである。
【００６５】
医師など操作者は、注目領域６５を診断しやすくなるように入力部１３から適切な画像処理を選択し、制御部９９は画像処理部４４に指令して画像処理を行った画像を表示部１０に表示させる。
【００６６】
画像処理部４４は、レベル判定部４３の判定出力から注目領域６５の境界を求め、画像処理を施す領域を特定する。例えば、レベル判定部４３の判定出力が‘Ｈ’の期間がｔ１とｔ２の間のように所定時間以上続いた後、ｔ２のタイミングで‘Ｌ’になり、ｔ３のタイミングのように所定の時間以内に‘Ｈ’になると、画像処理部４４は背景６６と注目領域６５との境界と判定する。また、同様の手順で、画像処理部４４はｔ７のタイミングをもう一方の背景６６と注目領域６５との境界と判定する。
【００６７】
このようにして、画像処理部４４は注目領域６５の領域を抽出し、その領域に輪郭強調、ノイズ抑制、階調補正などの画像処理を行ったり、抽出した領域から構造物検出を行う。
【００６８】
画像処理部４４で画像処理された画像は、デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）９によってビデオ信号に変換され、表示部１０に表示される。
【００６９】
このように、減算部４１が整合フィルタ３９の出力と不整合フィルタ３８の出力の差分から抽出したサイドローブに応じて画像処理を施す領域を特定するので雑音に強く、従来検出が難しかったエッジや構造物も精度良く検出することができる。また、整合フィルタ３９の演算と不整合フィルタ３８の演算は同時に並行して行われ、画像表示までの時間を短時間で行うことができるので画像表示のリアルタイム性を損なうことがない。
【００７０】
なお、図３では送信処理部１の出力する変調符号の一例として符号化の次数が１３のＢａｒｋｅｒ符号を説明したが、特にこの次数に限られるものではない。
【００７１】
符号化の次数を大きな値にすると不整合フィルタ３８を通過後のサイドローブ６０がより低減されるのでＢモード画像の画質は向上するが、減算部４１から出力されるサイドローブ６０の信号レベルは小さくなってしまう。
【００７２】
そのため、大きなサイドローブが発生するコントラストが大きい検出対象の場合は符号化の次数を大きくし、サイドローブがほとんど発生しないコントラストが小さい検出対象の場合は符号化の次数を小さくすることが好ましい。
【００７３】
例えば、操作者は、入力部１３の操作で注目領域６５と背景６６のコントラストが大きい場合（例えば、石灰化病変）は、符号化の次数が１３次のＢａｒｋｅｒ符号を、注目領域６５と背景６６のコントラストが小さい場合（例えば、腫瘤のような淡い病変）は２次のＢａｒｋｅｒ符号に設定すれば良い。図６は、符号化の次数が２次のＢａｒｋｅｒ符号の説明図である。
【００７４】
このようにすると、検出対象のコントラストが小さい場合も減算部４１から画像処理を施す領域を特定可能なレベルのサイドローブ出力が得られるとともに、検出対象のコントラストが大きい場合もサイドローブが抑制された高画質なＢモード画像が得られる。
【００７５】
次に、第２の実施形態について図７、図８を用いて説明する。
【００７６】
図７は、第２の実施形態に係る超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図、図８は、受信処理部３から相関信号生成部４５までの信号を説明する説明図である。
【００７７】
図１で説明した第１の実施形態のブロック図と図７に示す本実施形態との違いは、減算部４１の後にレベル判定部４３に代えて相関信号生成部４５を設けている点である。その他の構成要素は第１の実施形態と同じであり説明を省略する。
【００７８】
相関信号生成部４５は、送信処理部１の生成した変調符号から発生が想定されるサイドローブの値を予め求めて格納している。相関信号生成部４５は、減算部４１から実際に出力されたサイドローブの値と格納している想定されるサイドローブの値との自己相関処理を行って相関度を算出し、相関度を出力する。
【００７９】
図８を用いて本実施形態の受信処理部３から相関信号生成部４５までの信号処理を説明する。なお、図４と同じ受信信号が受信処理部３に入力されるものとする。また、図８に示す各図の横軸は時間軸であり、縦軸Ｅは信号レベルを表す。
【００８０】
整合フィルタ３９により復号した信号には、図８（ａ）のように超音波が注目領域６５の反射強度が大きい部分で反射した信号レベルが大きい区間にはサイドローブ６０ａ、６０ｄが、注目領域６５の反射強度の小さい部分で反射した信号レベルが小さい区間にはサイドローブ６０ｂ、６０ｃが残っている。
【００８１】
一方、不整合フィルタ３８により復号した信号は、図８（ｂ）のようにサイドローブ６０が十分抑制され、本来の信号だけが復号されている。
【００８２】
Ｂモード画像構成部４２は、不整合フィルタ３８で復号された信号に基づいて２次元の超音波画像（Ｂモード画像）を生成する。
【００８３】
減算部４１は、整合フィルタ３９が変調符号列を復号した出力と不整合フィルタ３８が変調符号列を復号した出力との差分を算出する。減算部４１で差分を算出すると出力は図８（ｃ）のようにサイドローブ６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄだけを含む信号になる。図８（ｃ）のサイドローブ６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄは抽出されたサイドローブである。
【００８４】
図８（ｄ）は相関信号生成部４５の出力する相関度の信号レベルの変化を説明する図である。図８（ｄ）のように、相関度の信号レベルは、図８（ａ）、（ｂ）の信号レベルの立ち下がり部と立ち上がり部、すなわち注目領域６５と背景６６との境界でピーク値Ｅｐを示す。したがって、相関信号生成部４５の相関度のピークのタイミングｔａ、ｔｂを求めれば注目領域６５と背景６６との境界を精度良く求めることができる。
【００８５】
画像処理部４４は、相関信号生成部４５の出力する相関度がピークを示すタイミングｔａ、ｔｂから注目領域６５の境界を求め、画像処理を施す領域を特定する。画像処理を施す領域を特定した後、画像処理部４４は、画像処理部４４に記憶されているＢモード画像から注目領域６５の領域を抽出し、その領域に輪郭強調、ノイズ抑制、階調補正などの画像処理や、抽出した領域から構造物検出を行う。
【００８６】
また、相関度は、図８（ｄ）のように、注目領域６５と背景６６との境界に近づくにつれて増加して境界でピーク値Ｅｐを示し、境界から離れると減少する。この特性を利用して相関度に応じて画像処理のレベルを変更するようにしても良い。
【００８７】
例えば、画像処理部４４が図示せぬ内部の画像メモリに記憶されている画像にローパスフィルタによる処理を行って高周波成分を除去し、ノイズ抑制の処理を行う場合について説明する。このような場合、画像処理部４４は、相関度の信号レベルが小さい領域ではローパスフィルタのカットオフ周波数を下げ、相関度の信号レベルが大きい領域ではローパスフィルタのカットオフ周波数を上げるようにする。
【００８８】
すると、境界部の情報が多く含まれる相関度の大きい領域ではローパスフィルタのカットオフ周波数が高いので境界部の高周波成分を多く残すとともに、境界部ではない相関度の小さい領域ではローパスフィルタのカットオフ周波数が低いのでノイズを低減することができる。このようにして、多くの境界部の情報を残しながらノイズ低減を図ることができる。
【００８９】
なお、第２の実施形態では相関信号生成部４５だけを備える例を説明したが、レベル判定部４３を併設し、画像処理部４４で相関信号生成部４５の出力とレベル判定部４３の出力の両方を用いて境界の判定を行っても良い。また、画像処理の種類に応じて何れかの出力を用いて画像処理を行うようにしても良い。
【００９０】
以上このように、本発明によれば、画像処理を施す領域を短時間で精度良く特定し、効果的な画像処理を行うことができる超音波診断装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１ 送信処理部
２ 超音波探触子
３ 受信処理部
９ デジタルスキャンコンバータ
１０ 表示部
１３ 入力部
３１ 受信回路
３２ Ａ／Ｄ変換器
３８ 不整合フィルタ
３９ 整合フィルタ
４１ 減算部
４２ Ｂモード画像構成部
４３ レベル判定部
４４ 画像処理部
４５ 相関信号生成部
６０ サイドローブ
６５ 注目領域
６６ 背景
９６ 記憶部
９８ ＣＰＵ
９９ 制御部
１００ 超音波診断装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、被検体の画像をほぼリアルタイムでモニタに表示して観察でき、また、放射線を用いる画像診断装置のような放射線被爆を被検体に与えないことから安全性も高く、広く医療の分野で用いられている。
【０００３】
超音波撮像装置の超音波探触子から生体に対して送波する超音波の波形は、その波形の長さが距離分解能を決めるので、できるだけ時間軸方向に短いパルス波を用いる方が良い。
【０００４】
一方で、ノイズに対する信号の強度比であるＳ／Ｎ比を良くするには信号強度が大きい方が良いが、生体に与える影響を考慮して信号強度を一定値以下に制限する必要がある。
【０００５】
そのため、時間軸方向に伸ばした符号化信号を送波し、被検体内で反射した信号を、受波し、電気信号に変換した後に、復号して時間軸方向に圧縮し、ピーク値の大きいパルス波形に戻す符号化送受信法が用いられている。
【０００６】
符号としては、レーダー分野で広く知られたＢａｒｋｅｒ符号やＧｏｌａｙ符号等が用いられている。また、復号化フィルタとしては、自己相関処理を行う整合フィルタを用いることができる。
【０００７】
しかしながら、整合フィルタでは、復号化させたパルス波形の、本来得るべきパルス波形の時間軸方向の前後に超音波エネルギーが残存し、サイドローブと呼ばれる不要信号が残ってしまうという問題がある。
【０００８】
そのため、ピーク値をできるだけ保ちながらサイドローブを最小化するように最小自乗法を用いて係数が決定されている不整合フィルタを用いて、サイドローブを抑制する超音波診断装置が開示されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。
【０００９】
復号したパルスは検波後一つの画像に合成され、必要に応じて医師が注目領域を特定し診断しやすいように強調処理や認識処理などの画像処理を行った後、超音波診断装置のモニタに表示される。従来、強調処理や認識処理などの画像処理では、画像に含まれる高周波成分を基に輪郭を抽出し、画像処理を施す領域を特定する一般的な画像処理技術が用いられることが多かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−３０９１４５号公報
【特許文献２】特開平１１−３０９１４６号公報
【特許文献３】特開平１１−３０９１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、超音波診断装置で取得される画像は画像データの特性上、スペックルのような微小点構造の重畳によって構成されており構造物とは異なるエッジ情報が多く含まれている。そのため、一般的な画像処理技術ではエッジや構造物だけの認識が難しい、という問題があった。
【００１２】
また、一般的な画像処理技術では、画像処理を施す領域を特定するためにフィルタリング処理を行うので、画像表示までにフィルタリング処理ための時間が余分にかかり、画像表示のリアルタイム性が損なわれることがあった。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、画像処理を施す領域を短時間で精度良く特定し、効果的な画像処理を行うことができる超音波診断装置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】
【００１４】
上記の課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有するものである。
【００１５】
１．被検体に超音波を送波する超音波探触子と、前記超音波探触子を駆動するための変調符号列に対応した送信信号を出力する送信処理部と、前記超音波探触子が受信した受信信号を処理し前記変調符号列を復号する受信処理部と、前記受信処理部の出力する復号された信号を用いて超音波画像を生成する画像構成部と、前記超音波画像を表示する表示部と、を備えた超音波診断装置であって、
自己相関処理を行って前記変調符号列を復号する整合フィルタと、
前記整合フィルタよりサイドローブの発生を抑制できる係数で前記変調符号列を復号する不整合フィルタと、
前記整合フィルタが前記変調符号列を復号した出力と前記不整合フィルタが前記変調符号列を復号した出力との差分を算出しサイドローブを抽出する減算部と、
前記画像構成部で生成された超音波画像に画像処理を行う画像処理部と、
を有し、
前記画像処理部は、
前記減算部で抽出されたサイドローブに応じて画像処理を施す領域を特定することを特徴とする超音波診断装置。
【００１６】
２．前記画像処理部は、
前記抽出されたサイドローブのレベルを検出し、該レベルに基づいて画像処理を施す領域を特定することを特徴とする前記１に記載の超音波診断装置。
【００１７】
３．前記抽出されたサイドローブと前記送信信号の変調符号列から予め想定されるサイドローブとの相関度を算出する相関信号生成部を有することを特徴とする前記１または２に記載の超音波診断装置。
【００１８】
４．前記画像処理部は、
前記相関信号生成部の算出した前記相関度に基づいて画像処理を施す領域を特定することを特徴とする前記３に記載の超音波診断装置。
【００１９】
５．前記画像処理部は、
前記相関度に応じて画像処理のレベルを変更することを特徴とする前記３または４に記載の超音波診断装置。
【００２０】
６．前記送信処理部は、
前記変調符号列の符号化の次数を変えて送信できるように構成されていることを特徴とする前記１から５の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【００２１】
７．前記画像処理部が施す画像処理は、
輪郭強調、ノイズ抑制、階調補正、および構造物検出の少なくとも一つであることを特徴とする前記１から６の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【００２２】
８．前記変調符号列は、
Ｂａｒｋｅｒ符号、Ｇｏｌａｙ符号、Ｃｏｄｅ符号、Ｃｈｉｒｐ符号、およびＭ系列符号の何れかであることを特徴とする前記１から７の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、整合フィルタが受信変調符号列を復号した出力と不整合フィルタが受信変調符号列を復号した出力との差分を算出し、抽出したサイドローブに応じて、画像処理を施す領域を特定するとともに該領域に施す画像処理のレベルをそれぞれ設定する。
【００２４】
したがって、画像処理を施す領域を短時間で精度良く特定し、効果的な画像処理を行うことができる超音波診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施形態に係る超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態における送信処理部１の詳細な回路ブロック図である。
【図３】符号化の次数が１３次のＢａｒｋｅｒ符号を説明する図である。
【図４】受信信号の一例を説明する説明図である。
【図５】受信処理部３からレベル判定部４３までの信号を説明する説明図である。
【図６】符号化の次数が２次のＢａｒｋｅｒ符号の説明図である。
【図７】第２の実施形態に係る超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図８】受信処理部３から相関信号生成部４５までの信号を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００２７】
図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図、図２は、実施形態における送信処理部１の詳細な回路ブロック図、図３は、符号化の次数が１３のＢａｒｋｅｒ符号を説明する図である。
【００２８】
最初に図１、図２、図３を用いて超音波診断装置の構成の一例を説明する。
【００２９】
超音波画像観察装置１００は、超音波探触子２から図略の被検体である例えば妊婦の腹部に対して超音波（超音波信号）を送信し、被検体の内部から反射した超音波の反射波（エコー、超音波信号）から被検体内の胎児の状態を超音波画像として画像化し、表示部１０に表示する。
【００３０】
入力部１３は、超音波画像観察装置１００の電源を投入する電源スイッチや、例えばキーボード、タッチパネルなどの入力手段から構成されている。
【００３１】
制御部９９は、ＣＰＵ９８（中央処理装置）と記憶部９６等から構成され、記憶部９６に記憶されているプログラムをＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）に読み出し、当該プログラムに従って超音波画像観察装置１００の各部を制御する。記憶部９６は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスク等から構成される。
【００３２】
超音波探触子２は、図示せぬ被検体に対して超音波を送波し、被検体で反射した超音波の反射波を受信する。超音波探触子２は、図１に示すように、送信処理部１、受信処理部３と電気的に接続されている。
【００３３】
超音波探触子２は、送信処理部１から送信された送信信号によって超音波を送波する。
【００３４】
図２、図３を用いて、本実施形態の送信処理部１を説明する。
【００３５】
送信処理部１は、タイミング信号発生部２５、符号選択部２６、符号記憶部２３、ＰＳＫ変調部２２、送波アンプ２１を備える。
【００３６】
タイミング信号発生部２５は、制御部９９の指令により送信処理部１の各部にタイミングクロックを供給する。
【００３７】
符号選択部２６は、制御部９９の指令により符号記憶部２３に格納されている符号化の次数が複数種類の変調符号のうち何れか一つを選択する。医師など操作者は、入力部１３から操作することにより符号選択部２６が選択する変調符号の種類を設定することができる。
【００３８】
符号記憶部２３には、符号化の次数が複数種類の変調符号が予め格納されている。変調符号は、例えば公知のＢａｒｋｅｒ符号、Ｇｏｌａｙ符号、Ｃｏｄｅ符号、Ｃｈｉｒｐ符号、Ｍ系列符号などの各次数（符号要素数）のものであり、これらのうち所定の変調符号が予め符号記憶部２３に格納されている。図２のｃｏｄｅで示す矢印は、符号記憶部２３が出力する変調符号列を示している。
【００３９】
図３は、符号記憶部２３に格納される、変調符号の一例である。図３の例は、符号要素数Ｌ＝１３、すなわち符号化の次数が１３次のＢａｒｋｅｒ符号（＋１、＋１、＋１、＋１、＋１、−１、−１、＋１、＋１、−１、＋１、−１、＋１）である。符号選択部２６は、この変調符号が格納されている符号記憶部２３のアドレスを指定し、所定の時間間隔Ｔで出力するよう制御する。
【００４０】
ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調部２２は、符号記憶部２３から出力された符号要素の係数＋１または−１に応じて、一定周波数の搬送波の位相を変化させて変調する。すなわち、基本波形（位相０°）と、基本波形に対して１８０°位相をずらした波形を出力する。
【００４１】
送波アンプ２１は、ＰＳＫ変調された信号を増幅し、超音波探触子２を駆動する。
【００４２】
次に、本実施形態の受信処理について図１、図４、図５を用いて説明する。
【００４３】
図４は、受信信号の一例を説明する説明図、図５は、受信処理部３からレベル判定部４３までの信号を説明する説明図である。
【００４４】
図４（ａ）は、超音波診断装置１００による撮影の対象である被検体の内部を模式的示す図である。図中、黒く丸い部分は模式的に図示した注目領域６５であり、例えば癌、嚢胞、腫瘍などの疾患や、肝臓、胆嚢、腎臓、血管などに相当する。また、灰色で示す部分は、注目領域６５以外の背景６６である。
【００４５】
図４（ａ）のＤで示す矢印は体表からの深さ方向の距離を表している。
【００４６】
送波アンプ２１の駆動により超音波探触子２から送波した超音波は、被検体に送波され、被検体内部を伝播し、その途中にある音響インピーダンスの不連続面で反射し、エコーとして超音波探触子２に返ってくる。
【００４７】
図４（ａ）のＳで示す点は、超音波が反射する最も浅い位置であり、Ｅで示す点は、超音波が反射する最も深い位置を示している。
【００４８】
図４（ｂ）は、図４（ａ）のＳからＥまでの間の超音波を反射する強度を表すプロファイルを簡易なモデルで示している。図４（ｂ）の横軸は体表からの深さ方向の距離であり、縦軸は反射強度である。図４（ｂ）は、Ｓから注目領域６５に到達する深さまでの間と、注目領域６５より深いＥまでの間とは反射強度が大きい一定の値であり、注目領域６５に相当する区間は反射強度が小さい一定の値であることを示している。
【００４９】
超音波を被検体に向けて送波した後、超音波探触子２に返ってきたエコーは、超音波探触子に配列された図示せぬ圧電素子を機械的に振動させ、微弱な受信信号を発生させる。
【００５０】
受信回路３１は、受信信号を受信して所定の信号レベルに増幅する。増幅された信号は、Ａ／Ｄ変換器３２によりデジタル値に変換される。
【００５１】
図４（ｃ）は、受信信号のプロファイルを模式的に示す説明図である。図４（ｃ）の横軸は時間軸、縦軸Ｅは信号レベルである。被検体内に走波された超音波は符号化によって変調されているため、その反射波もしくは散乱波も符号化変調され図４（ｃ）のようになっている。
【００５２】
図４（ｃ）のようなＡ／Ｄ変換器３２の出力データは、不整合フィルタ３８と整合フィルタ３９にそれぞれ入力され、受信信号の復号化処理が行われる。
【００５３】
不整合フィルタ３８、整合フィルタ３９は、ＦＩＲフィルタ等により構成され、送信処理部１の生成した変調符号に対応する復号符号の符号係数を予め保持している。
【００５４】
例えば、送信処理部１の生成した変調符号がＢａｒｋｅｒ符号の場合であれば、超音波送信時に制御部９９から、Ｂａｒｋｅｒ符号の係数を時間軸について反転させた整合フィルタ係数が整合フィルタ３９に設定される。また、制御部９９から不整合フィルタ３８には、ピーク値をできるだけ保ちながらサイドローブを最小化するように決定された係数の大きさが１ではない不整合フィルタ係数が設定される。
【００５５】
整合フィルタ３９は、受信した信号の値と整合フィルタ係数との積和演算により自己相関処理を行って復号し、不整合フィルタ３８は、受信した信号の値と不整合フィルタ係数との積和演算を行って復号する。
【００５６】
図５（ａ）は、整合フィルタ３９により復号した信号の信号レベルを示す図、図５（ｂ）は、不整合フィルタ３８により復号した信号の信号レベルを示す図である。図５に示す各図の横軸は時間軸であり、縦軸Ｅは信号レベルを表す。
【００５７】
整合フィルタ３９により復号した信号には、図５（ａ）のように超音波が注目領域６５の反射強度が大きい部分で反射した信号レベルが大きい区間にはサイドローブ６０ａ、６０ｄが、注目領域６５の反射強度の小さい部分で反射した信号レベルが小さい区間にはサイドローブ６０ｂ、６０ｃが残っている。
【００５８】
一方、不整合フィルタ３８により復号した信号は、図５（ｂ）のようにサイドローブ６０が十分抑制され、ほとんどサイドローブの無い信号が復号されている。
【００５９】
Ｂモード画像構成部４２は、不整合フィルタ３８で復号されたほとんどサイドローブの無い信号に基づいて２次元の超音波画像（Ｂモード画像）を生成する。
【００６０】
減算部４１は、整合フィルタ３９が変調符号列を復号した出力と不整合フィルタ３８が変調符号列を復号した出力との差分を算出し、サイドローブを抽出する。整合フィルタ３９が変調符号列を復号した出力には図５（ａ）のようにサイドローブ６０が含まれているのに対し、不整合フィルタ３８が変調符号列を復号した出力には図５（ｂ）のようにサイドローブがほとんど含まれていない。そのため、減算部４１で差分を算出すると出力は図５（ｃ）のようにサイドローブ６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄだけを含む信号になる。図５（ｃ）のサイドローブ６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄは抽出されたサイドローブである。
【００６１】
レベル判定部４３は、減算部４１の出力する差分信号を例えば平均化処理や検波処理を行った後、所定のレベルと比較して判定結果を出力する。図５（ｄ）は、レベル判定部４３の判定出力を示している。
【００６２】
図５（ｄ）のように、サイドローブ６０ａの立ち上がりのｔ１のタイミングでレベル判定部４３の判定出力は‘Ｈ’になり、サイドローブ６０ａの立ち下がりのｔ２のタイミングでレベル判定部４３の判定出力は‘Ｌ’になっている。次の、サイドローブ６０ｂの立ち上がりのｔ３のタイミングでレベル判定部４３の判定出力は‘Ｈ’になり、サイドローブ６０ｂの立ち下がりのｔ４のタイミングでレベル判定部４３の判定出力は‘Ｌ’になっている。
【００６３】
ｔ２とｔ３の間のサイドローブの無い期間は背景６６と注目領域６５との境界領域であり、レベル判定部４３の判定出力は‘Ｌ’になっている。サイドローブ６０ｃ、６０ｄについても同様に、ｔ６とｔ７の間のサイドローブの無い期間は背景６６と注目領域６５との境界領域であり、レベル判定部４３の判定出力は‘Ｌ’になっている。
【００６４】
画像処理部４４は、画像メモリやＣＰＵなどを有し、制御部９９の指令により、Ｂモード画像構成部４２で生成されたＢモード画像に画像処理を施す。画像処理は、例えば、公知の輪郭強調、ノイズ抑制、階調補正、構造物検出などである。
【００６５】
医師など操作者は、注目領域６５を診断しやすくなるように入力部１３から適切な画像処理を選択し、制御部９９は画像処理部４４に指令して画像処理を行った画像を表示部１０に表示させる。
【００６６】
画像処理部４４は、レベル判定部４３の判定出力から注目領域６５の境界を求め、画像処理を施す領域を特定する。例えば、レベル判定部４３の判定出力が‘Ｈ’の期間がｔ１とｔ２の間のように所定時間以上続いた後、ｔ２のタイミングで‘Ｌ’になり、ｔ３のタイミングのように所定の時間以内に‘Ｈ’になると、画像処理部４４は背景６６と注目領域６５との境界と判定する。また、同様の手順で、画像処理部４４はｔ７のタイミングをもう一方の背景６６と注目領域６５との境界と判定する。
【００６７】
このようにして、画像処理部４４は注目領域６５の領域を抽出し、その領域に輪郭強調、ノイズ抑制、階調補正などの画像処理を行ったり、抽出した領域から構造物検出を行う。
【００６８】
画像処理部４４で画像処理された画像は、デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）９によってビデオ信号に変換され、表示部１０に表示される。
【００６９】
このように、減算部４１が整合フィルタ３９の出力と不整合フィルタ３８の出力の差分から抽出したサイドローブに応じて画像処理を施す領域を特定するので雑音に強く、従来検出が難しかったエッジや構造物も精度良く検出することができる。また、整合フィルタ３９の演算と不整合フィルタ３８の演算は同時に並行して行われ、画像表示までの時間を短時間で行うことができるので画像表示のリアルタイム性を損なうことがない。
【００７０】
なお、図３では送信処理部１の出力する変調符号の一例として符号化の次数が１３のＢａｒｋｅｒ符号を説明したが、特にこの次数に限られるものではない。
【００７１】
符号化の次数を大きな値にすると不整合フィルタ３８を通過後のサイドローブ６０がより低減されるのでＢモード画像の画質は向上するが、減算部４１から出力されるサイドローブ６０の信号レベルは小さくなってしまう。
【００７２】
そのため、大きなサイドローブが発生するコントラストが大きい検出対象の場合は符号化の次数を大きくし、サイドローブがほとんど発生しないコントラストが小さい検出対象の場合は符号化の次数を小さくすることが好ましい。
【００７３】
例えば、操作者は、入力部１３の操作で注目領域６５と背景６６のコントラストが大きい場合（例えば、石灰化病変）は、符号化の次数が１３次のＢａｒｋｅｒ符号を、注目領域６５と背景６６のコントラストが小さい場合（例えば、腫瘤のような淡い病変）は２次のＢａｒｋｅｒ符号に設定すれば良い。図６は、符号化の次数が２次のＢａｒｋｅｒ符号の説明図である。
【００７４】
このようにすると、検出対象のコントラストが小さい場合も減算部４１から画像処理を施す領域を特定可能なレベルのサイドローブ出力が得られるとともに、検出対象のコントラストが大きい場合もサイドローブが抑制された高画質なＢモード画像が得られる。
【００７５】
次に、第２の実施形態について図７、図８を用いて説明する。
【００７６】
図７は、第２の実施形態に係る超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図、図８は、受信処理部３から相関信号生成部４５までの信号を説明する説明図である。
【００７７】
図１で説明した第１の実施形態のブロック図と図７に示す本実施形態との違いは、減算部４１の後にレベル判定部４３に代えて相関信号生成部４５を設けている点である。その他の構成要素は第１の実施形態と同じであり説明を省略する。
【００７８】
相関信号生成部４５は、送信処理部１の生成した変調符号から発生が想定されるサイドローブの値を予め求めて格納している。相関信号生成部４５は、減算部４１から実際に出力されたサイドローブの値と格納している想定されるサイドローブの値との自己相関処理を行って相関度を算出し、相関度を出力する。
【００７９】
図８を用いて本実施形態の受信処理部３から相関信号生成部４５までの信号処理を説明する。なお、図４と同じ受信信号が受信処理部３に入力されるものとする。また、図８に示す各図の横軸は時間軸であり、縦軸Ｅは信号レベルを表す。
【００８０】
整合フィルタ３９により復号した信号には、図８（ａ）のように超音波が注目領域６５の反射強度が大きい部分で反射した信号レベルが大きい区間にはサイドローブ６０ａ、６０ｄが、注目領域６５の反射強度の小さい部分で反射した信号レベルが小さい区間にはサイドローブ６０ｂ、６０ｃが残っている。
【００８１】
一方、不整合フィルタ３８により復号した信号は、図８（ｂ）のようにサイドローブ６０が十分抑制され、本来の信号だけが復号されている。
【００８２】
Ｂモード画像構成部４２は、不整合フィルタ３８で復号された信号に基づいて２次元の超音波画像（Ｂモード画像）を生成する。
【００８３】
減算部４１は、整合フィルタ３９が変調符号列を復号した出力と不整合フィルタ３８が変調符号列を復号した出力との差分を算出する。減算部４１で差分を算出すると出力は図８（ｃ）のようにサイドローブ６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄだけを含む信号になる。図８（ｃ）のサイドローブ６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄは抽出されたサイドローブである。
【００８４】
図８（ｄ）は相関信号生成部４５の出力する相関度の信号レベルの変化を説明する図である。図８（ｄ）のように、相関度の信号レベルは、図８（ａ）、（ｂ）の信号レベルの立ち下がり部と立ち上がり部、すなわち注目領域６５と背景６６との境界でピーク値Ｅｐを示す。したがって、相関信号生成部４５の相関度のピークのタイミングｔａ、ｔｂを求めれば注目領域６５と背景６６との境界を精度良く求めることができる。
【００８５】
画像処理部４４は、相関信号生成部４５の出力する相関度がピークを示すタイミングｔａ、ｔｂから注目領域６５の境界を求め、画像処理を施す領域を特定する。画像処理を施す領域を特定した後、画像処理部４４は、画像処理部４４に記憶されているＢモード画像から注目領域６５の領域を抽出し、その領域に輪郭強調、ノイズ抑制、階調補正などの画像処理や、抽出した領域から構造物検出を行う。
【００８６】
また、相関度は、図８（ｄ）のように、注目領域６５と背景６６との境界に近づくにつれて増加して境界でピーク値Ｅｐを示し、境界から離れると減少する。この特性を利用して相関度に応じて画像処理のレベルを変更するようにしても良い。
【００８７】
例えば、画像処理部４４が図示せぬ内部の画像メモリに記憶されている画像にローパスフィルタによる処理を行って高周波成分を除去し、ノイズ抑制の処理を行う場合について説明する。このような場合、画像処理部４４は、相関度の信号レベルが小さい領域ではローパスフィルタのカットオフ周波数を下げ、相関度の信号レベルが大きい領域ではローパスフィルタのカットオフ周波数を上げるようにする。
【００８８】
すると、境界部の情報が多く含まれる相関度の大きい領域ではローパスフィルタのカットオフ周波数が高いので境界部の高周波成分を多く残すとともに、境界部ではない相関度の小さい領域ではローパスフィルタのカットオフ周波数が低いのでノイズを低減することができる。このようにして、多くの境界部の情報を残しながらノイズ低減を図ることができる。
【００８９】
なお、第２の実施形態では相関信号生成部４５だけを備える例を説明したが、レベル判定部４３を併設し、画像処理部４４で相関信号生成部４５の出力とレベル判定部４３の出力の両方を用いて境界の判定を行っても良い。また、画像処理の種類に応じて何れかの出力を用いて画像処理を行うようにしても良い。
【００９０】
以上このように、本発明によれば、画像処理を施す領域を短時間で精度良く特定し、効果的な画像処理を行うことができる超音波診断装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１ 送信処理部
２ 超音波探触子
３ 受信処理部
９ デジタルスキャンコンバータ
１０ 表示部
１３ 入力部
３１ 受信回路
３２ Ａ／Ｄ変換器
３８ 不整合フィルタ
３９ 整合フィルタ
４１ 減算部
４２ Ｂモード画像構成部
４３ レベル判定部
４４ 画像処理部
４５ 相関信号生成部
６０ サイドローブ
６５ 注目領域
６６ 背景
９６ 記憶部
９８ ＣＰＵ
９９ 制御部
１００ 超音波診断装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に超音波を送波する超音波探触子と、前記超音波探触子を駆動するための変調符号列に対応した送信信号を出力する送信処理部と、前記超音波探触子が受信した受信信号を処理し前記変調符号列を復号する受信処理部と、前記受信処理部の出力する復号された信号を用いて超音波画像を生成する画像構成部と、前記超音波画像を表示する表示部と、を備えた超音波診断装置であって、
自己相関処理を行って前記変調符号列を復号する整合フィルタと、
前記整合フィルタよりサイドローブの発生を抑制できる係数で前記変調符号列を復号する不整合フィルタと、
前記整合フィルタが前記変調符号列を復号した出力と前記不整合フィルタが前記変調符号列を復号した出力との差分を算出しサイドローブを抽出する減算部と、
前記画像構成部で生成された超音波画像に画像処理を行う画像処理部と、
を有し、
前記画像処理部は、
前記減算部で抽出されたサイドローブに応じて画像処理を施す領域を特定することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記画像処理部は、
前記抽出されたサイドローブのレベルを検出し、該レベルに基づいて画像処理を施す領域を特定することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記抽出されたサイドローブと前記送信信号の変調符号列から予め想定されるサイドローブとの相関度を算出する相関信号生成部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記画像処理部は、
前記相関信号生成部の算出した前記相関度に基づいて画像処理を施す領域を特定することを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記画像処理部は、
前記相関度に応じて画像処理のレベルを変更することを特徴とする請求項３または４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記送信処理部は、
前記変調符号列の符号化の次数を変えて送信できるように構成されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記画像処理部が施す画像処理は、
輪郭強調、ノイズ抑制、階調補正、および構造物検出の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記変調符号列は、
Ｂａｒｋｅｒ符号、Ｇｏｌａｙ符号、Ｃｏｄｅ符号、Ｃｈｉｒｐ符号、およびＭ系列符号の何れかであることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項１】
被検体に超音波を送波する超音波探触子と、前記超音波探触子を駆動するための変調符号列に対応した送信信号を出力する送信処理部と、前記超音波探触子が受信した受信信号を処理し前記変調符号列を復号する受信処理部と、前記受信処理部の出力する復号された信号を用いて超音波画像を生成する画像構成部と、前記超音波画像を表示する表示部と、を備えた超音波診断装置であって、
自己相関処理を行って前記変調符号列を復号する整合フィルタと、
前記整合フィルタよりサイドローブの発生を抑制できる係数で前記変調符号列を復号する不整合フィルタと、
前記整合フィルタが前記変調符号列を復号した出力と前記不整合フィルタが前記変調符号列を復号した出力との差分を算出しサイドローブを抽出する減算部と、
前記画像構成部で生成された超音波画像に画像処理を行う画像処理部と、
を有し、
前記画像処理部は、
前記減算部で抽出されたサイドローブに応じて画像処理を施す領域を特定することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記画像処理部は、
前記抽出されたサイドローブのレベルを検出し、該レベルに基づいて画像処理を施す領域を特定することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記抽出されたサイドローブと前記送信信号の変調符号列から予め想定されるサイドローブとの相関度を算出する相関信号生成部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記画像処理部は、
前記相関信号生成部の算出した前記相関度に基づいて画像処理を施す領域を特定することを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記画像処理部は、
前記相関度に応じて画像処理のレベルを変更することを特徴とする請求項３または４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記送信処理部は、
前記変調符号列の符号化の次数を変えて送信できるように構成されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記画像処理部が施す画像処理は、
輪郭強調、ノイズ抑制、階調補正、および構造物検出の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記変調符号列は、
Ｂａｒｋｅｒ符号、Ｇｏｌａｙ符号、Ｃｏｄｅ符号、Ｃｈｉｒｐ符号、およびＭ系列符号の何れかであることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−８７６７１（Ｐ２０１１−８７６７１Ａ）
【公開日】平成２３年５月６日（２０１１．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４２０３３（Ｐ２００９−２４２０３３）
【出願日】平成２１年１０月２１日（２００９．１０．２１）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月６日（２０１１．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２１日（２００９．１０．２１）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
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