JP2002177280A - 超音波診断システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 取得した超音波の受信信号を超音波画像形成
のために処理していく過程において、その処理途中のデ
ータを容易に取り出すことのできる超音波診断システム
を提供する。 【解決手段】 超音波プローブ１６で受信された超音波
に対して超音波画像を形成するために多段的処理を行う
経路中に、複数の信号抽出点ａ〜ｍを設け、抽出選択回
路６２により、所望の信号抽出点ａ〜ｍの中から１つま
たは複数の実際に処理途中の信号を抽出し、信号解析部
１４に供給し、信号解析を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波診断システム
に関し、特に受信信号の処理に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な超音波診断装置の動作について
説明する。超音波の送受波により受信信号が取得され
る。その受信信号はＡ／Ｄ変換処理によりデジタル信号
に変換され、そのデジタル信号としての受信信号が検波
されてベースバンド領域の信号に変換される。その検波
後の信号は、対数圧縮器、ローパスフィルタ、コントラ
ストやゲインなどの調整回路、周縁強調回路、ライン間
相関回路、フレーム間相関回路などに段階的に入力さ
れ、それらの数次の処理を経たデータに基づいて超音波
画像が形成される。超音波画像としてはＢモード画像
（二次元断層画像）やＭモード画像（あるビームライン
上の各部位の時間変位を表した画像）などが知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来においては、以上
のように、超音波画像として組織を視覚的に観察しやす
いように、受信信号に対して複雑な処理を行っていた。
しかし、そのような複雑な処理を経ると、受信されたエ
コーをそのまま評価することができない。つまり、エコ
ーに内在する貴重な情報が処理途中で消失してしまう可
能性がある。

【０００４】特に、各種研究段階において、新たな発見
や解析を行う手段として、前述したような処理途中のデ
ータが重要視され、それらの情報を容易に取得したいと
いう要望が高まっている。

【０００５】従来、このような処理途中のデータ（信
号）を取得するためには、市販のデジタルオシロスコー
プ等を処理回路の所望のモジュール上の信号線につなぎ
込み、波形を取り出すことにより行っていた。

【０００６】しかし、複雑な処理回路に対し、超音波診
断中に所望のデータを取得するためにデジタルオシロス
コープの端子を所望の位置に正確に接触させることは困
難であると共に、デジタルオシロスコープを使用するた
めには超音波診断装置の改造が必要になる。また、改造
の方法によっては、超音波診断装置全体の特性バランス
が崩れたり、ノイズの発生の原因になったりして、所望
のデータ収集が思うようにできないという問題がある。

【０００７】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、取得した超音波の受信信号を
超音波画像形成のために処理していく過程において、そ
の処理途中のデータを容易に取り出すことのできる超音
波診断システムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、超音波の送受波を行って、取得した受信
信号に多段的信号処理を施すことにより超音波画像を形
成する超音波診断システムにおいて、前記多段的信号処
理の経路中に複数設定された信号抽出点と、前記信号抽
出点の中から１または複数の信号抽出点を選択し、所定
の信号抽出を行う信号抽出手段と、抽出された信号を出
力する出力部と、を含むことを特徴とする。

【０００９】この構成によれば、信号は、多段的信号処
理の経路中に複数設定された信号抽出点から取り出され
る。この時、取り出される信号は、まさに処理途中の実
データが取り出されるので、各処理段階における受信信
号の有する特徴を損なうことなく抽出することができ
る。また、あらかじめ信号抽出点を設定しておくことに
より超音波診断システムにノイズが発生する等の悪影響
を及ぼすことがなく、容易に処理途中のデータを抽出す
ることができる。

【００１０】上記目的を達成するために、本発明は、上
記構成において、前記出力部からの出力は、信号解析手
段により解析され、表示手段に表示されることを特徴と
する。

【００１１】ここで、表示手段とは、ＴＶモニタ等を用
いた一時的な表示手段でもよいし、印刷装置等を用いた
永久的表示手段でもよい。

【００１２】この構成によれば、多段的信号処理の経路
中に複数設定された信号抽出点から得られた実際の処理
途中のデータを解析し、表示することができる。

【００１３】上記目的を達成するために、本発明は、上
記構成において、前記信号抽出手段は、複数の超音波振
動子で受信された受信信号のうち注目信号を整相加算処
理が行われる前に抽出することを特徴とする。

【００１４】この構成によれば、超音波振動子ごとの受
信信号を抽出することができるので、個々の実データの
解析を容易に行うことができる。

【００１５】上記目的を達成するために、本発明は、上
記構成において、前記信号抽出手段は、複数の超音波振
動子で受信された受信信号のうち注目信号以外のゲイン
の低減調整を行い、注目信号の抽出を行うことを特徴と
する。

【００１６】また、上記目的を達成するために、本発明
は、上記構成において、前記ゲインの低減調整は、注目
信号以外のゲインを０にすることを特徴とする。

【００１７】この構成によれば、多段的信号処理の後段
の経路中、例えば整相加算等の後の処理においても容易
に所望の超音波振動子に関する受信信号を取得可能にな
り、良好なデータ抽出を行うことができる。

【００１８】上記目的を達成するために、本発明は、上
記構成において、前記表示手段は、受信信号の波形化表
示または画像化表示を行うことを特徴とする。

【００１９】この構成によれば、所望の処理段階の信号
解析を容易に行い、表示することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）を図面に基づいて説明する。

【００２１】図１に、本実施形態の超音波診断システム
１０の構成概念を説明するブロック図を示す。なお、図
１に示す超音波診断システム１０においては、超音波診
断装置１２に信号解析部（信号解析手段）１４がケーブ
ル接続されている例を示しているが、超音波診断装置１
２に信号解析部１４を内蔵する形態としてもよい。

【００２２】超音波診断装置１２には、実際に超音波の
送受波を行う超音波振動子を内蔵する超音波プローブ１
６が接続されている。この超音波プローブ１６には、複
数（例えば、ｎ個）の超音波振動子が例えばアレイ状に
配列され、各超音波振動子に対応した送信回路１８（１
８−１〜１８−ｎ）が接続されている。従って、各超音
波振動子は、独立的に超音波の送信制御を行うことがで
きる。また、各送信回路１８−１〜１８−ｎには、送信
する超音波のゲイン調整を行う重み付け回路２０（２０
−１〜２０−ｎ）が接続され、さらに、各超音波振動子
における超音波の送信タイミングを決定する送信タイミ
ング発生回路２２（２２−１〜２２−ｎ）が接続されて
いる。従って、各超音波振動子から送信される超音波
は、個々に送信タイミングやゲイン調整が施され、一つ
の超音波ビームとなって、例えば生体に照射されること
になる。そして、アレイ状の超音波振動子に対していわ
ゆる電子走査を行えば、超音波ビームをスキャニングで
き、その結果、例えば略扇形の走査面を形成することが
できる。

【００２３】本実施形態においては、超音波の送受波
は、同じ超音波プローブ１６において行われるため、超
音波診断装置１２においては、送信と受信の切り換えを
行う切り換え回路２４が設けられている。そして、本実
施形態における多段的信号処理は、以下に示す各回路に
より順次実行される。

【００２４】切り換え回路２４の動作により取り込み可
能になった超音波の受信信号は、超音波振動子ごとに信
号の増幅を行うプリアンプ２６（２６−１〜２６−ｎ）
に供給され、それぞれ、信号処理可能なレベルまで増幅
される。さらに、増幅された受信信号は、Ａ／Ｄ変換器
２８（２８−１〜２８−ｎ）に供給され、デジタル信号
に変換される。そして、受信信号に対して適切な指向性
を与えるために、当該受信信号は、各超音波振動子から
の受信信号に適切な遅延を与える遅延回路３０（３０−
１〜３０ｎ）、各受信信号ごとにゲイン調整を行う重み
付け回路３２（３２−１〜３２ｎ）を経由させた後、加
算回路３４に供給される。これら遅延回路や加算回路で
いわゆる整相加算処理を行う整相加算器を構成してい
る。

【００２５】加算回路３４に続く信号処理回路は、可変
帯域フィルター回路３６、ログアンプ回路３８、検波回
路４０、ゲイン処理回路４２、ＡＧＣ処理回路４４、レ
リーフ処理回路４６、コントラスト処理回路４８、ライ
ン相関処理回路５０、フレーム相関処理回路５２、シネ
メモリー回路５４、座標変換回路５６、ガンマ補正処理
回路５８等であり、加算回路３４から供給される加算処
理された受信信号が各モジュールで処理されることによ
り、Ｂモード画像やＭモード画像等の超音波画像が形成
される。なお、形成された超音波画像は、ＴＶモニタ６
０に表示され、各種診断に利用される。また、後述する
各信号抽出点から抽出され、信号解析部１４において、
信号解析された信号やデータに関しても、このＴＶモニ
タ６０で、波形化表示や画像化表示が行われる。もちろ
ん、信号解析部１４で信号解析を受けずにスルーした生
データもＴＶモニタ６０において表示可能である。さら
に、波形化表示や画像化表示を図示しない記録媒体に記
録したり、印刷装置で印刷して、提示したり、保存した
りしてもよい。

【００２６】本実施形態の特徴的事項は、受信信号の多
段的信号処理の経路中に信号抽出点が複数設定され、そ
の信号抽出点の中から１または複数の信号抽出点を選択
し、所定の信号抽出を行い、信号解析等の目的で出力す
るところである。

【００２７】本実施形態において、多段的信号処理の経
路中には、処理途中の信号を抽出することのできる信号
抽出点ａ〜ｍが設けられ、その信号抽出点ａ〜ｍのどこ
から信号を抽出するかを信号抽出手段としての抽出選択
回路６２によって選択できるようになっている。なお、
信号抽出点ａ〜ｌは、加算回路３４によって、加算処理
された信号であるため、各信号抽出点ａ〜ｌからは一つ
の信号を抽出することができるが、加算回路３４以前の
信号、本実施形態においては例えば信号抽出点ｍにおい
ては、超音波振動子の配列数に応じた数の信号（例え
ば、ｎ個）があるため、加算回路３４以前の信号経路か
ら信号を抽出する場合、どの超音波振動子の信号（どの
チャンネルの信号）を注目信号として抽出するかを選択
する必要がある。そこで、本実施形態においては、チャ
ンネル選択回路６４を備えている。このチャンネル選択
回路６４により選択された所望の超音波振動子からの信
号は前記抽出選択回路６２に供給される。その結果、信
号抽出点ｍから抽出される信号も他の信号抽出点ａ〜ｌ
と同様に取り扱うことができる。

【００２８】本実施形態においては、前記抽出選択回路
６２における信号選択やチャンネル選択回路６４におけ
る信号選択は、信号選択制御回路６６によって一括管理
され、どの信号を信号解析部１４に送るかを決定してい
るが、抽出選択回路６２で一括管理を行うようにしても
よい。

【００２９】なお、本実施形態には、超音波診断装置１
２に外付けの信号解析部１４をケーブル接続しているた
め、抽出選択回路６２からの信号は、コネクタ６８を経
由するが、信号解析部１４が超音波診断装置１２に内蔵
される場合には、抽出選択回路６２からの信号は、直
接、信号解析部１４に供給される。

【００３０】本実施形態において、加算回路３４以前の
信号に関して、どの超音波振動子からの信号を信号解析
部１４に供給するかは、前述したように、チャンネル選
択回路６４によって、所望の超音波振動子からの信号を
直接特定することによって行うことができるが、他の方
法として、重み付け回路３２（３２−１〜３２−ｎ）を
制御し、各信号のゲインを低減調整を行うことによって
行うこともできる。例えば、第１番目の超音波振動子
（チャンネル１）からの受信信号を選択したい場合に
は、重み付け回路３２−１の重み付けを１００％とし、
それ以外の重み付け回路３２−２〜３２−ｎの重み付け
を低減調整、例えば０％にすることにより、加算回路３
４後には、第１番目の超音波振動子からの受信信号のみ
が得られることとなる。図１においては、受信信号に指
向性を持たせるために必要な重み付け回路をチャンネル
選択に流用する例を示しているが、別途専用の重み付け
回路を設けても良い。

【００３１】なお、加算回路３４以降の信号抽出点ａ〜
ｌで得られる抽出信号は、所望する信号解析に応じて、
第１番目〜第ｎ番目までの受信信号が加算処理され、各
種処理が行われた状態で抽出されてもよいし、前述した
ように、重み付け回路３２（３２−１〜３２−ｎ）の制
御により、所望の信号以外をキャンセルして加算回路３
４を擬似的にスルーさせた後、各種処理を施し、抽出す
るようにしてもよい。ただし、１つの超音波振動子から
の信号は、非常に微弱なので、信号解析部１４にて処理
する信号は、加算回路３４で実質的な加算処理を施した
信号とすることが好ましい。従って、信号抽出点ｍから
得られる信号や、重み付け回路３２の動作により選択さ
れる１つの超音波振動子からの信号は、当該超音波振動
子が正常に動作しているか否かや超音波振動子の特性を
確認するために利用される場合が多い。もちろん、微弱
信号でも、信号解析部１４における解析は可能なので、
超音波受信信号に基づく新たな発見や解析に有効利用で
きることは言うまでもない。

【００３２】図２は、抽出選択回路６２において、信号
抽出点ａから処理途中の信号を抽出し、そのまま信号解
析部１４をスルーさせ、ＴＶモニタ６０に供給し、その
生データを表示した例である。また、図３は、抽出選択
回路６２において、信号抽出点ａから処理途中の信号を
抽出し、信号解析部１４で周波数減衰解析を行って、Ｔ
Ｖモニタ６０に表示した例である。さらに、図４は、抽
出選択回路６２において、信号抽出点ｌから処理途中の
信号を抽出し、信号解析部１４でヒストグラム解析を行
った例である。もちろん、抽出選択回路６２において抽
出する信号は、１つである必要はなく、複数抽出するこ
とも可能である。そして、複数抽出した処理途中の信号
を用いて解析を行ったり、個々に解析した結果をＴＶモ
ニタ６０に並列表示させたりしてもよい。また、通常表
示する生体組織等の超音波画像と並列表示させてもよ
い。なお、このような場合、各処理ユニット（例えば、
可変帯域フィルター回路３６と、ログアンプ回路３８
と、検波回路４０等）の間は、処理途中の信号を抽出す
るための信号抽出点を有する経路と次の処理ユニットに
データを送る経路とが必要になる。

【００３３】また、信号解析部１４においては、所定の
解析プログラムを記憶・保持していてもよいし、適宜必
要な解析プログラムを記憶媒体等を利用して信号解析部
１４に提供するようにしてもよい。

【００３４】このように、受信した超音波受信信号の多
段的信号処理の経路中に複数の信号抽出点を設定し、前
記信号抽出点の中から１または複数の信号抽出点を選択
し、出力することにより、超音波診断装置１２におい
て、実際に処理を行っている受信信号の任意の処理段階
における受信信号の取り出しを容易に行うことが可能に
なり、また、その取り出した処理途中の実データ（生デ
ータ）を用いて、信号解析を行ったり、通常表示される
超音波画像とは異なる画像の形成及び表示を行うこが可
能になり、新たな解析や診断のデータとすることが可能
になる。また、あらかじめ設けられた信号抽出点から信
号を選択的に取り出すので、超音波診断装置１２に対す
るノイズの混入やシステムバランスの低下等を招くおそ
れも無くなる。

【００３５】なお、本実施形態において、図１に示す超
音波診断システム１０における超音波診断装置１２の構
成は、超音波画像を形成するために必要な一例を示した
ものであり、受信信号の多段的処理を行う各ユニット構
成は、適宜変更可能であり、各多段的信号処理の経路中
に複数の信号抽出点を設定し、その信号抽出点の中から
１または複数の信号抽出点を選択し、出力し、必要に応
じて解析する構成であれば、本実施形態と同様な効果を
得ることができる。

【００３６】また、図２〜図４に示す解析例も一例であ
り、所望の信号抽出点で取り出した処理途中の信号に適
した解析処理を行うことは言うまでもなく、また、その
解析結果を適宜利用しさらなる解析を行うことも可能で
ある。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
受信した超音波受信信号の多段的信号処理の経路中に複
数の信号抽出点を設定し、前記信号抽出点の中から１ま
たは複数の信号抽出点を選択し、出力することにより、
各種の信号処理途中のデータの取得を容易に行うことが
可能になり、その実データ（生データ）により、通常形
成される超音波画像からは得ることのできない新たな発
見や解析を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る超音波診断システムの全体構成
を示すブロック図である。

【図２】 図１に示す信号抽出点ａから抽出した信号の
表示例を示す図である。

【図３】 図１に示す信号抽出点ａから抽出した信号に
基づき、信号解析部で周波数減衰解析を行った時の表示
例を示す図である。

【図４】 図１に示す信号抽出点ｌから抽出した信号に
基づき、信号解析部でヒストグラム解析を行った時の表
示例を示す図である。

【符号の説明】

１０ 超音波診断システム、１２ 超音波診断装置、１
４ 信号解析部、１６超音波プローブ、１８ 送信回
路、２０ 重み付け回路、２２ 送信タイミング発生回
路、２４ 切り換え回路、２６ プリアンプ、２８ Ａ
／Ｄ変換器、３０ 遅延回路、３２ 重み付け回路、３
４ 加算回路、３６ 可変帯域フィルター回路、３８
ログアンプ回路、４０ 検波回路、４２ ゲイン処理回
路、４４ＡＧＣ処理回路、４６ レリーフ処理回路、４
８ コントラスト処理回路、５０ ライン相関処理回
路、５２ フレーム相関処理回路、５４ シネメモリー
回路、５６ 座標変換回路、５８ ガンマ補正処理回
路、６０ ＴＶモニタ、６２抽出選択回路、６４ チャ
ンネル選択回路、６６ 信号選択制御回路、６８コネク
タ、ａ〜ｍ 信号抽出点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C301 EE04 EE13 EE15 HH33 HH51 JB03 JB11 JB28 JB29 JB32 JB38 JB42 JB50 KK03 5J083 AA02 AB17 AC17 AC26 AD04 AE10 BB10 BC13 BD02 BE08 BE48 BE50 BE53 CB14 EA03 EA14 EA16 EB02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波の送受波を行って、取得した受信
   信号に多段的信号処理を施すことにより超音波画像を形
   成する超音波診断システムにおいて、 前記多段的信号処理の経路中に複数設定された信号抽出
   点と、 前記信号抽出点の中から１または複数の信号抽出点を選
   択し、所定の信号抽出を行う信号抽出手段と、 抽出された信号を出力する出力部と、 を含むことを特徴とする超音波診断システム。
2. 【請求項２】 請求項１記載のシステムにおいて、 前記出力部からの出力は、信号解析手段により解析さ
   れ、表示手段に表示されることを特徴とする超音波診断
   システム。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のシステム
   において、 前記信号抽出手段は、複数の超音波振動子で受信された
   受信信号のうち注目信号を整相加算処理が行われる前に
   抽出することを特徴とする超音波診断システム。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２記載のシステム
   において、 前記信号抽出手段は、複数の超音波振動子で受信された
   受信信号のうち注目信号以外のゲインの低減調整を行
   い、注目信号の抽出を行うことを特徴とする超音波診断
   システム。
5. 【請求項５】 請求項４記載のシステムにおいて、 前記ゲインの低減調整は、注目信号以外のゲインを０に
   することを特徴とする超音波診断システム。
6. 【請求項６】 請求項２から請求項５のいずれかに記載
   のシステムにおいて、 前記表示手段は、受信信号の波形化表示または画像化表
   示を行うことを特徴とする超音波診断システム。