JP5547010B2

JP5547010B2 - 超音波診断装置

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Publication number: JP5547010B2
Application number: JP2010209516A
Authority: JP
Inventors: 弘敏呉; 寛行倉島; 衛廣岡
Original assignee: Fukuda Denshi Co Ltd
Current assignee: Fukuda Denshi Co Ltd
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2030-09-17
Also published as: JP2012061236A

Description

本発明は、被検体の内部組織の診断像を表示する超音波診断装置に関する。

従来、人体内部組織を画像表示する超音波診断装置は、超音波ビームを人体内部に向けて送波し、人体内部で反射した反射超音波を受信して受信信号を得るとともに、その受信信号の振幅に基づいて輝度変調させた断層像を２次元表示している。

しかし、人体内部組織は、構成する媒質によって超音波の減衰特性がそれぞれ異なるとともに、周波数が高くなるほど減衰が大きくなるという特性を有する。

したがって、送波する超音波は、一般に１〜１５ＭＨｚの周波数範囲で使用され、あまり高い周波数は使用できない。また、超音波パルスを送波し、内部組織で反射した信号（エコー信号）の波形は、周波数が高いほど強く減衰を受けるので、受信信号の波形はひずみ裾野の広い山形波形となる。このため、超音波パルスのパルス幅を狭くして分解能を高めるにも限度があり、内部組織で反射した受信信号をそのまま増幅して画像表示しても、内部組織の輪郭が不鮮明になる。そこで、受信した信号にエッジ強調処理を施して画像表示するのが一般的である。

ここで、組織の輪郭部分を強調して画像表示する超音波診断装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

図１は、従来の超音波診断装置の構成を示すブロック図である。

図１に示す超音波診断装置１は、被検体内に超音波ビームを送波するとともに、被検体内で反射した反射超音波を受波する振動子が複数配列されたプローブ１０と、プローブ１０の各振動子（図示せず）にパルス電圧を印加するパルス発生回路１１ａおよび各振動子により受信された信号から受信信号を得る受信回路１１ｂとを有する送受信回路１１と、受信信号をビーム・フォーミングするビーム・フォーミング（ＢＦ）回路１２と、超音波ビームごとの受信信号から不要な信号を除去するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１３と、バンドパスフィルタ１３の出力信号から、高周波成分を取り除く検波回路（ＤＥＴ）１４と、検波回路１４により高周波成分を取り除いた断層像の信号を対数増幅する増幅器（ＬＯＧ）１５と、対数増幅された超音波ビームごとの受信信号を、振幅の立上がり部分と立下り部分それぞれが大きくなるように強調するエッジ強調処理部（ＥＥ）１６と、超音波ビームごとの受信信号により形成される低周波成分から、その低周波成分の変化が大きい領域を輪郭部分として検出する輪郭検出部１７と、輪郭検出部１７により輪郭部分として検出された領域は、エッジ強調処理部１６により振幅が強調された受信信号を採用し、輪郭部分として検出された領域以外の領域は、エッジ強調処理部１６により強調を受ける前の受信信号を採用することにより、輪郭部分のみが強調された受信信号を生成する信号生成部１８と、信号生成部１８により輪郭部分のみが強調された受信信号に基づいて断層像を輝度表示する表示部１９とを備えている。

プローブ１０と送受信回路１１とは相互に接続され、送受信回路１１の出力は、バンドパスフィルタ１３に、バンドパスフィルタ１３の出力は、検波回路１４にそれぞれ入力され、検波回路１４の出力は、増幅器１５と輪郭検出部１７に入力され、増幅器１５の出力は、エッジ強調処理部１６と信号生成部１８に入力され、輪郭検出部１７の出力は、信号生成部１８に入力され、信号生成部１８の出力は、表示部１９に入力される。

図２は、図１に示すエッジ強調処理部のブロック図である。

図２に示すエッジ強調処理部１６は、乗算回路１６ａ，１６ｂと、遅延回路１６ｃと、加算回路１６ｄとを備えている。

エッジ強調処理部１６に入力された信号Ｆ（ｘ）は、一方は、乗算回路１６ａで係数（１＋α）を掛け合わされて信号（１＋α）Ｆ（ｘ）となり、他方は、遅延回路で時間τだけ遅延させ乗算回路１６ｂで係数（−α）を掛け合わされた信号（−α）Ｆ（ｘ＋τ）となる。それら双方の信号は、さらに加算回路１６ｄで加算されて、信号Ｆ（ｘ）の立上り部分と立ち下がり部分とが強調されて、振幅が大きくなった信号（１＋α）Ｆ（ｘ）＋（−α）Ｆ（ｘ＋τ）となって出力される。

特許第４１０５４５２号公報

図２に示すエッジ強調処理部１６では、信号のうち、立上りエッジおよび立下りエッジ双方ともエッジの直後の部分が強調される。立上りエッジの直後、すなわち信号レベルが低いレベルから高いレベルに移行した後の部分の信号レベルがエッジ強調処理により増加する方向に強調されることで、画像として明るく示される組織の一方の端部がより明るく強調され鮮明に表示される。しかし、立下りエッジの直後、すなわち信号レベルが高いレベルから低いレベルに移行した後の部分をエッジ強調処理しても、信号レベルは減少する方向に強調されることになり、画像として明るく示される組織の他方の端部では、より明るく鮮明に表示されるという強調の効果が表れにくい。

本発明は上記問題点を解決し、組織の、立上りエッジおよび立下りエッジの双方に対応する端部が鮮明に表示された見易い診断像が表示される超音波診断装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の超音波診断装置は、被検体内へ超音波ビームを送波し、この被検体内で反射して戻ってきた反射超音波の受信信号に基づいて被検体内の超音波送受信域内の組織の断層像を輝度表示する超音波診断装置であって、
上記受信信号に対し遅延および負の係数を乗じる処理を行った信号とこの受信信号の信号レベルに正の係数を乗じる処理を行った信号とを加えることにより受信信号の立上りエッジが強調された立上りエッジ強調信号を生成する立上りエッジ強調処理部と、上記受信信号に対し遅延および正の係数を乗じる処理を行った信号とこの受信信号の信号レベルに負の係数を乗じる処理を行った信号とを加えることにより受信信号の立下りエッジが強調された立下りエッジ強調信号を生成する立下りエッジ強調処理部とを含むエッジ強調信号生成部を有することを特徴とする。

本発明の超音波診断装置では、立上りエッジ強調処理部によって受信信号の立上りエッジ直後の信号部分が増幅され、また、立下りエッジ強調処理部によって受信信号の立下りエッジ直前の信号部分が増幅される。このため、組織の、立上りエッジおよび立下りエッジの双方に対応する端部が鮮明に表示された見易い診断像が表示される。

また本発明の超音波診断装置によれば、立上りエッジと立下りエッジとに対し、時間軸方向に対称な強調処理を簡潔な構成で行うことができる。

また、上記本発明の超音波診断装置において、エッジ強調信号生成部が、上記立上りエッジ強調処理部の出力と上記立下りエッジ強調処理部の出力を切り替えることにより、上記受信信号の低周波成分の極大点および極小点を求めたときの極小点の信号レベルとこの極小点の次の極大点の信号レベルとの差が所定のしきい値より大きい第１の信号部分については上記立上りエッジ強調信号が採用され、極大点の値とこの極大点の次の極小点の値との差が所定のしきい値より大きい第２の信号部分については上記立下りエッジ強調信号が採用されたエッジ強調信号を生成するエッジ強調信号切替部を有することが好ましい。

受信信号の低周波成分の極大点および極小点から求めた第１の信号部分について立上りエッジ強調信号が採用され、第２の信号部分について立下りエッジ強調信号が採用されることによって、立上りエッジに対応する輪郭部分、および立下りエッジに対応する輪郭部分の双方について、輪郭が鮮明に表示された診断像が表示される。

また、上記本発明の超音波診断装置において、上記エッジ強調信号生成部が、上記立上りエッジ強調処理部の出力と上記立下りエッジ強調処理部の出力を互いに加算することにより、上記立上りエッジ強調信号と上記立下りエッジ強調信号が加算されたエッジ強調信号を生成するエッジ強調信号加算部を有するものであってもよい。

立上りエッジ強調処理部の出力と立下りエッジ強調処理部の出力とを互いに加算する簡潔な構成で、立上りエッジおよび立下りエッジの双方に対応する端部が鮮明に表示された診断像が表示される。

また、上記本発明の超音波診断装置において、上記受信信号のうち上記第１の信号部分および上記第２の信号部分については上記エッジ強調信号を相対的に強く増幅し、上記受信信号のうち上記第１の信号部分および上記第２の信号部分を除く第３の信号部分については、上記エッジ強調信号生成部に入力される前の受信信号を相対的に強く増幅して、この受信信号とこのエッジ強調信号を互いに加算する信号生成部を有することが好ましい。

エッジ強調信号を相対的に強く増幅したり、受信信号を相対的に強く増幅したりした信号を互いに加算する構成によって、ユーザの好みに合わせてエッジ部分のコントラストを調整することもできる。

以上説明したように、本発明によれば、組織の、立上りエッジおよび立下りエッジの双方に対応する端部が鮮明に表示された見易い診断像が表示される超音波診断装置が実現する。

従来の超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図１に示すエッジ強調処理部のブロック図である。本発明の第１実施形態の超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図３に示す検波回路の構成を示すブロック図である。図３に示す輪郭検出部の構成を示すブロック図である。図３に示す立上りエッジ強調処理部および立下りエッジ強調処理部の構成を示すブロック図である。立上りエッジ強調処理部および立下りエッジ強調処理部の、入力波形および出力波形を示す図である。信号生成部３８による信号生成を説明する図である。図３に示す超音波診断装置内の受信信号の波形を例示した図である。本実施形態の超音波診断装置において輪郭部分が強調されて輝度表示された画像を示す図である。図１０に示す画像の輝度表示された部分を黒く示した図である。立下りエッジの強調を行わない比較例の画像である。図１２に示す画像の輝度表示された部分を黒く示した図である。本発明の第２実施形態の超音波診断装置の構成を示すブロック図である。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図３は、本発明の第１実施形態の超音波診断装置の構成を示すブロック図である。

図３に示す超音波診断装置３は、プローブ３０と、送受信回路３１と、ビーム・フォーミング（ＢＦ）回路３２と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３３と、検波回路（ＤＥＴ）３４と、増幅器（ＬＯＧ）３５と、エッジ強調処理部（ＥＥ）３６と、輪郭検出部３７と、信号生成部３８と、表示部３９とを備えている。

プローブ３０には、被検体内に超音波ビームを送波するとともに、被検体内で反射した反射超音波を受波する振動子（図示せず）が複数配列されている。送受信回路３１は、パルス発生回路３１ａおよび受信回路３１ｂを備えており、パルス発生回路３１ａはプローブ３０の各振動子にパルス電圧を印加し、受信回路３１ｂは各振動子により受信された信号から受信信号を得る。ビーム・フォーミング（ＢＦ）回路３２は、受信信号をビーム・フォーミングする。バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３３は超音波ビームごとの受信信号から不要な信号を除去する。検波回路（ＤＥＴ）３４は、バンドパスフィルタ３３の出力信号から、高周波成分を取り除く。検波回路３４の内部構成については後述する。増幅器（ＬＯＧ）３５は、検波回路３４により高周波成分を取り除いた断層像の信号を対数増幅する。エッジ強調処理部（ＥＥ）３６は、対数増幅された超音波ビームごとの受信信号に対し、立上りエッジの部分および立下りエッジの部分のそれぞれが大きくなるように強調するものであり、立上りエッジ強調処理部（ＬＥＮＨ）３６１、および立下りエッジ強調処理部（ＲＥＮＨ）３６２を備えている。立上りエッジ強調処理部３６１は、信号の立上りエッジ直後の信号部分を増幅することにより、立上りエッジが強調された立上りエッジ強調信号を生成する。また、立下りエッジ強調処理部３６２は、信号の立下りエッジ直前の信号部分を増幅することにより、立下りエッジが強調された立下りエッジ強調信号を生成する。立上りエッジ強調処理部３６１、および立下りエッジ強調処理部３６２の詳細は後に説明する。輪郭検出部３７は、超音波ビームごとの受信信号により形成される低周波成分から、その低周波成分の変化が大きい領域を輪郭部分として検出する。輪郭検出部３７の内部構成については後述する。信号生成部３８は、輪郭検出部３７により輪郭部分として検出された領域は、エッジ強調処理部３６により振幅が強調された受信信号を採用し、輪郭部分として検出された領域以外の領域は、エッジ強調処理部３６により強調を受ける前の受信信号を採用することにより、輪郭部分のみが強調された受信信号を生成する。信号生成部３８は、エッジ強調信号切替部３８ａと、乗算回路３８ｂ，３８ｃと、加算回路３８ｄと、ルックアップ・テーブル（以下、「ＬＵＴ」と呼ぶ。）３８ｅとを有する。表示部３９は、信号生成部３８により輪郭部分のみが強調された受信信号に基づいて断層像を輝度表示する。

プローブ３０と送受信回路３１とは相互に接続され、送受信回路３１の出力は、ビーム・フォーミング回路３２を介してバンドパスフィルタ３３に、バンドパスフィルタ３３の出力は、検波回路３４にそれぞれ入力され、検波回路３４の出力は、増幅器３５と輪郭検出部３７に入力され、増幅器３５の出力は、エッジ強調処理部３６と信号生成部３８に入力され、輪郭検出部３７の出力は、信号生成部３８に入力され、信号生成部３８の出力は、表示部３９に入力される。

ここで、エッジ強調処理部３６および信号生成部３８の組合せが、本発明にいうエッジ強調信号生成部の一例に相当する。

図４は、図３に示す検波回路の構成を示すブロック図である。

図４に示す検波回路３４は受信信号の直交検波を行う回路であり、乗算回路３４１，３４５と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３４２，３４６と、デシメータ（ＤＥＣ）３４３，３４７と、自乗処理部（ＳＱＵ）３４４，３４８と、平方根処理部（ＳＱＲＴ）３４９とを備えている。検波回路３４では、入力されてきた受信信号に乗算回路３４１で余弦信号を乗じたＩ信号と、受信信号に乗算回路３４５で正弦信号を乗じたＱ信号とが生成される。Ｉ信号およびＱ信号のそれぞれに対し、ローパスフィルタ３４２，３４６およびデシメータ３４３，３４７による処理を行い、自乗処理部３４４，３４８および平方根処理部３４９によって平方平均を求めることで検波がなされる。

図５は、図３に示す輪郭検出部の構成を示すブロック図である。

図５に示す輪郭検出部３７は、超音波ビームごとの受信信号に含まれる、低レベルで高周波のスペックル成分（例えば人体組織の軟壁で反射し、相互に干渉しあって強めあったり、弱めあったりした信号）を除去し、高レベルで低周波の成分のみを取り出し、取り出した低周波成分の変化が大きい領域を人体組織の輪郭部分として検出するものであり、受信信号の低周波成分の極大点と極小点とを、例えば隣接する振幅の差分の極性が反転する点から求め、その極大点と極小点との差分の信号レベル（電圧など）の絶対値が大きい領域を輪郭部分として検出する。

輪郭検出部３７は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３７１と、増幅器（ＬＯＧ）３７２と、ＳｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙＴｉｍｅＣｏｎｔｒｏｌ（ＳＴＣ）３７３と、検知部（ＥＤ）３７４とを有する。ローパスフィルタ３７１は、超音波ビームごとの受信信号の検波出力の低周波成分を検出し、ＳｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙＴｉｍｅＣｏｎｔｒｏｌ３７３は、プローブ３０からの距離に応じた受信信号の減衰を補正し、検知部３７４は、隣接する数値の差分を求めて、極性がプラスからマイナスに転ずる点を極大点、極性がマイナスからプラスに転ずる点を極小点とし、隣接する極大点と極小点との差分の絶対値を求めて閾値と比較することにより、識別信号を出力する。このようにして、輪郭検出部３７は、相互に隣接する極大点と極小点の電位の差分の絶対値が大きい領域を断層像上にあらわれる輪郭として検出する。検知部３７４は、受信信号の低周波成分のうち、極小点の信号レベルと次の極大点の信号レベルとの差がしきい値より大きい第１の信号部分と、極大点の値と次の極小点の値との差がしきい値より小さい第２の信号部分とを区別して検出する。輪郭検出部３７は、第１の信号部分の検出結果および第２の信号部分の検出結果を識別信号として出力する。

なお、本実施形態では、ローパスフィルタは、カットオフ周波数が任意に設定可能であって、線形の位相特性を有するＦＩＲフィルタが用いられているが、これに限定されるものではない。

図６は、図３に示す立上りエッジ強調処理部および立下りエッジ強調処理部の構成を示すブロック図である。

図６に示す立上りエッジ強調処理部３６１は、乗算回路３６１ａ，３６１ｂと、遅延回路３６１ｃと、加算回路３６１ｄとを備えており、受信信号に対し遅延および負の係数を乗じる処理を行った信号と受信信号の信号レベルに正の係数を乗じる処理を行った信号とを加える処理を行う。

より詳細には、立上りエッジ強調処理部３６１に入力された信号Ｆ（ｘ）は、一方は、乗算回路３６１ａで、１以上の係数（１＋α）を掛け合わされて信号（１＋α）Ｆ（ｘ）となり、他方は、遅延回路３６１ｃで時間τだけ遅延させ乗算回路３６１ｂで負の係数（−α）を乗じた信号（−α）Ｆ（ｘ＋τ）となる。それら双方の信号は、さらに加算回路３６１ｄで加算されて、信号Ｆ（ｘ）の立上り部分と立ち下がり部分とが強調されて、振幅が大きくなった信号（１＋α）Ｆ（ｘ）＋（−α）Ｆ（ｘ＋τ）となって出力される。

このようにして、立上りエッジ強調処理部３６１は、立上りエッジ直後の信号部分を増幅することにより立上りエッジが強調された立上りエッジ強調信号を生成する。なお、立上りエッジ強調処理部３６１は、立下りエッジ直後の相対的に信号レベルが低い部分の信号レベルも、より低下させるが、信号レベルが低い部分については表示の鮮明さに貢献しない。

図６に示す立下りエッジ強調処理部３６２は、立上りエッジ強調処理部３６１と同様に、乗算回路３６２ａ，３６２ｂと、遅延回路３６２ｃと、加算回路３６２ｄとを備えているが、これらの組合せが異なる。立下りエッジ強調処理部３６２は、受信信号に対し遅延および正の係数を乗じる処理を行った信号と受信信号の信号レベルに負の係数を乗じる処理を行った信号とを加える。

立下りエッジ強調処理部３６２に入力された信号Ｆ（ｘ）は、一方は、遅延回路３６２ｃで時間τだけ遅延させ乗算回路３６２ａで１以上の係数（１＋α）を乗じた信号（１＋α）Ｆ（ｘ＋τ）となる。他方は、乗算回路３６２ｂで、負の係数（−α）を掛け合わされて信号（−α）Ｆ（ｘ）となり、それら双方の信号は、さらに加算回路３６２ｄで加算されて、信号Ｆ（ｘ）の立上り部分と立ち下がり部分とが強調されて、振幅が大きくなった信号（１＋α）Ｆ（ｘ＋τ）＋（−α）Ｆ（ｘ）となって出力される。

このようにして、立下りエッジ強調処理部３６２は、立下りエッジ直前の信号部分を増幅することにより、立下りエッジ強調信号を生成する。

図６に示すように、立上りエッジ強調処理部３６１は、受信信号に対し遅延および負の係数を乗じる処理を行った信号と受信信号の信号レベルに正の係数を乗じる処理を行った信号とを加える構成であり、立下りエッジ強調処理部３６２では、受信信号に対し遅延および正の係数を乗じる処理を行った信号と受信信号の信号レベルに負の係数を乗じる処理を行った信号とを加える構成である。このような立上りエッジ強調処理部３６１と立下りエッジ強調処理部３６２とによって、互いに時間軸方向に対称な強調処理が行われる。

立下りエッジ強調処理部３６２の強調処理は、立上りエッジ直前の相対的に信号レベルが低い部分の信号レベルも、より低下させるが、信号レベルが低い部分については表示の鮮明さに貢献しない。

図７は、立上りエッジ強調処理部および立下りエッジ強調処理部の、入力波形および出力波形を示す図である。

図７には、立上りエッジ強調処理部３６１および立下りエッジ強調処理部３６２に、単発の矩形波Ｉｎｐｕｔが入力された場合における、立上りエッジ強調処理部３６１から出力される立上りエッジ強調信号ＯｕｔｐｕｔＡと、立下りエッジ強調処理部３６２から出力される立下りエッジ強調信号ＯｕｔｐｕｔＢとが示されている。

立上りエッジ強調信号ＯｕｔｐｕｔＡでは、立上りエッジ直後の信号レベルがより増大している。立上りエッジ直後の部分は、画像上では明るく表示される組織の部分に対応しており、この部分の信号レベルが増大することで、明るく表示される組織の端部がより明るく表示される。立上りエッジ強調信号ＯｕｔｐｕｔＡでは、立下りエッジ直後の信号レベルがより低下することでエッジ強調されているが、立下りエッジ直後の部分は、画像上では明るく表示される組織以外の部分、つまり暗く表示される部分に対応しており、暗く表示される部分の強調は表示の鮮明さにほとんど貢献しない。

立下りエッジ強調信号ＯｕｔｐｕｔＢでは、立上りエッジ強調信号ＯｕｔｐｕｔＡとは逆に、立下りエッジ直前の信号レベルがより増大している。立下りエッジ直前の部分は、画像上では明るく表示される組織の部分に対応しており、この部分の信号レベルが増大することで、明るく表示される組織の端部がより明るく表示される。立下りエッジ強調信号ＯｕｔｐｕｔＢでは、立上りエッジ直前の信号レベルがより低下することでエッジ強調されているが、立上りエッジ直前の部分は、暗く表示される部分に対応しており、表示の鮮明さにほとんど貢献しない。

図３に示す信号生成部３８のエッジ強調信号切替部３８ａは、輪郭検出部３７から出力された識別信号に基づいて、立上りエッジ強調処理部３６１の出力と前記立下りエッジ強調処理部３６２の出力を切り替えることでエッジ強調信号を生成する。

エッジ強調信号切替部３８ａは、輪郭検出部３７によって、低周波成分のうち、極小点の信号レベルと次の極大点の信号レベルとの差がしきい値より大きいと検出された第１の信号部分については、立上りエッジ強調処理部３６１の立上りエッジ強調信号を採用し、極大点の値と次の極小点の値との差がしきい値より小さいと検出された第２の信号部分については、立下りエッジ強調処理部３６２の立下りエッジ強調信号を採用する。

信号生成部３８では、エッジ強調信号切替部３８ａの切替えによって生成されたエッジ強調信号と、増幅器３５からエッジ強調処理部３６を経ずに供給されてきた信号とのそれぞれに対し、輪郭検出部３７からの識別信号に基づいて係数の重み付けを行い加算した信号を出力する。信号生成部３８のＬＵＴ３８ｅは、輪郭検出部３７から出力された識別信号に基づいて係数（ｋ１、ｋ２）出力し、またエッジ強調信号切替部３８ａの切替えのための信号を出力する。決定された係数は、乗算回路３８ｂ，３８ｃによって、エッジ強調信号切替部３８ａの切替えによって生成されたエッジ強調信号と、増幅器３５からエッジ強調処理部３６を経ずに供給されてきた信号とのそれぞれに掛け合わせられる。掛け合わせられた２つの信号は、加算回路３８ｄによって加算される。

ＬＵＴ３８ｅに設定されている係数ｋ１、ｋ２は、加算回路３８ｄにおいて、エッジ強調処理部３６から入力される受信信号と増幅器３４から入力される受信信号とを重み付け加算するための係数であり、例えば、ｋ１とｋ２とを加算したときに１になるように、重みを変化させた複数の係数が準備されている。オペレータは、表示された診断像のコントラストに基づいて、例えばＬＵＴに設定された複数の係数の何れかを選択することにより、コントラストを調整することができる。

ＬＵＴ３８ｅは、輪郭検出部３７によって第１の信号部分が検出された場合には、立上りエッジ強調処理部３６１の立上りエッジ強調信号を採用するようにエッジ強調信号切替部３８ａを切り替えさせ、輪郭検出部３７によって第２の信号部分が検出された場合には、立下りエッジ強調処理部３６２の立下がりエッジ強調信号を採用するようにエッジ強調信号切替部３８ａを切り替えさせる。また、ＬＵＴ３８ｅは、第１の信号部分および第２の信号部分が検出された場合には、エッジ強調信号切替部３８ａの切替えによって生成されたエッジ強調信号に相対的に大きな重み付けを行う係数（Ｋ２＞Ｋ１）を出力し、第１の信号部分および第２の信号部分を除く第３の信号部分が検出された場合には、エッジ強調処理部３６を経ずに供給されてきた信号に相対的に大きな重み付けを行う係数（Ｋ２＜Ｋ１）を出力する。

図８は、図３に示す信号生成部の信号生成を説明する図である。

信号生成部３８には、立上りエッジ強調処理部３６１の立上りエッジ強調信号（Ａ）と、立下りエッジ強調処理部３６２の立下がりエッジ強調信号（Ｂ）と、エッジ強調処理部３６を経ずに供給されてきた信号とが供給されている。信号生成部３８は、第１の信号部分（１）については、立上りエッジ強調信号（Ａ）と立下がりエッジ強調信号（Ｂ）のうち、立上りエッジ強調信号（Ａ）を選択し、第２の信号部分（２）については、立下がりエッジ強調信号（Ｂ）を選択する。また、選択したエッジ強調信号と、エッジ強調処理部３６を経ずに供給されてきた信号とのそれぞれに、重み付け係数を乗じて互いに加算するが、第１の信号部分（１）および第２の信号部分（２）については、選択したエッジ強調信号に大きな重み付けを行い、第１の信号部分（１）および第２の信号部分（２）のいずれでもない第３の信号部分（３）については、エッジ強調処理部３６を経ずに供給されてきた信号に大きな重み付けを行う。信号生成部３８から出力された受信信号は表示部３９に入力され、表示部３９には、画像に明るく示される組織の輪郭うち、立上りエッジおよび立下りエッジの双方に対応する端部が鮮明に表示された、コントラストの強い断層像が輝度表示される。また、第３の信号部分（３）に対応する、組織の輪郭でない部分については、エッジ強調が弱い、すなわちコントラストの弱い像が表示される。

図９は、図３に示す超音波診断装置内の受信信号の波形を例示した図である。

図９において、第１段の（Ａ）は、増幅器３５から出力された、立上りエッジ強調処理部３６１および立下りエッジ強調処理部３６２で強調処理がされる前の受信信号の波形を示し、第２段の（Ｂ）は、輪郭検出部３７で求めた低周波成分の極大点と極小点とを黒丸で示し、第３段の（Ｃ）は、立上りエッジ強調処理部３６１で強調された受信信号の波形を示し、第４段の（Ｄ）は、立下りエッジ強調処理部３６２で強調された受信信号の波形を示し、第５段の（Ｅ）は、信号生成部３８から出力された、輪郭検出部で検出された輪郭部分（第１の信号部分および第２の信号部分）に強調処理が施され、それ以外の第３の信号部分は強調処理が施されていない受信信号の波形を示し、第６段の（Ｆ）は、（Ｅ）の信号のうち、強調処理が施された領域を取り出した信号の波形（参考）を示す。なお、各段とも、縦軸は信号のレベルを、横軸は、プローブから超音波ビームを送波し、反射波を受信するまでの時間（深さ）を示す。

第２段（Ｂ）は、第１段（Ａ）の信号をローパスフィルタに通して低周波成分を取りだしたものであり、極小点の信号レベルと次の極大点の信号レベルとの差がしきい値より大きい第１の信号部分（１）と、極大点の値と次の極小点の値との差がしきい値より小さい第２の信号部分（２）とを輪郭部分として検出する。

第３段（Ｃ）および第４段（Ｄ）の波形は、第１段（Ａ）と較べて波形が強調処理されて振幅の変化が大きくなり、波形が鋭くなっている。特に、第３段（Ｃ）の波形は、立上りエッジ、典型的には（Ｌ）部分において信号レベルが増大している。第４段（Ｄ）の波形は、立下りエッジ、典型的には（Ｒ）部分において信号レベルが特に増大している。

第５段の（Ｅ）の波形は、第２段（Ｂ）における、第１の信号部分（１）の区間では第３段（Ｃ）の波形が相対的に強く反映され、第２の信号部分（２）の区間では第４段（Ｄ）の波形が相対的に強く反映され、第１の信号部分（１）および第２の信号部分（２）を除く第３の信号部分の区間では、第１段（Ａ）の波形が相対的に強く反映されている。

図１０は、本実施形態の超音波診断装置において輪郭部分が強調されて輝度表示された画像を示す図であり、図１１は、図解の都合上、図１０に示す画像の輝度表示された部分を黒く示したものである。

図１２は、エッジ強調処理のうち立上りエッジ直後の信号部分の増幅のみを行い、立下りエッジ直前の信号部分の増幅は行わない比較例の画像であり、図１３は、図解の都合上、図１２に示す画像の輝度表示された部分を黒く示したものである。

図１０〜図１３は、いずれも同じ、体内の血管を表す画像である。なお、図の上側は体表の側であり、先に説明した図９に示す波形の例は、図１０に示す破線部分を表す信号部分に対応している。

図１０，１１に示す、本実施形態の超音波診断装置の画像でも、図１２，１３に示す比較例の画像でも、内側（体表から遠い側）の血管膜Ｑは、立上りエッジ直後の信号部分の増幅によって、同程度の鮮明さで表示されている。さらに、図１０，１１に示す、本実施形態の超音波診断装置の画像は、図１２，１３に示す比較例の画像と比べ、外側（体表に近い側）の血管膜Ｐまでより鮮明に表示されている。このように、組織の輪郭部分がさらに見分け易い状態で断層像が表示されている。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の第２実施形態の説明にあたっては、これまで説明してきた実施形態における各要素と同一の要素には同一の符号を付けて示し、前述の実施形態との相違点について説明する。

図１４は、本発明の第２実施形態の超音波診断装置の構成を示すブロック図である。

図４に示す超音波診断装置４の信号生成部３８は、エッジ強調信号切替部３８ａ（図３参照）の代わりに、加算回路４８ａを有する。加算回路４８ａは、立上りエッジ強調処理部３６１から出力された立上りエッジ強調信号と、前記立下りエッジ強調処理部３６２から出力された立下りエッジ強調信号とを加算する。

第２実施形態の超音波診断装置４では、第１実施形態のようなエッジ強調信号切替部３８ａによって信号の切替えを行う場合に比べ、立上りエッジか立下りエッジかを切替える必要がないため構成が簡潔である。また、輪郭検出部３７の検出においても、極大点の値と次の極小点の値か、あるいは、極大点の値と次の極小点の値かを区別することなく、互いに隣り合う極大点と極小点の値の差によって輪郭を検出すればよいため、構成が簡潔になる。

なお、上述した第１実施形態では、信号生成部３８において、ＬＵＴ３８ｅに設定されている係数ｋ１、ｋ２に基づき、エッジ強調処理部３６から入力される受信信号と増幅器３４から入力される受信信号とを重み付け加算すると説明したが、例えば、重み付けの係数ｋ１、ｋ２は「０」「１」の組み合わせ、つまり単純な切替えであってもよい。

また、上述した実施形態では、輪郭検出部３７が、極大値と極小値との差をしきい値と比較した結果を出力すると説明したが、本発明はこれに限られるものでなく、例えば輪郭検出部が識別信号として極大値と極小値との差を表す多値の信号を出力し、信号生成部では、多値の識別信号に応じた重み付け係数をＬＵＴに出力させることとしてもよい。

３，４超音波診断装置
３０プローブ
３１送受信回路
３２ビーム・フォーミング回路
３３バンドパスフィルタ
３４検波回路
３５増幅器
３６エッジ強調処理部
３７輪郭検出部
３８信号生成部
３８ａエッジ強調信号切替部
３８ｂ，３８ｃ乗算回路
３８ｄ加算回路
３９表示部
３６１立上りエッジ強調処理部
３６２立下りエッジ強調処理部
３６２ａ，３６２ｂ，３６１ａ，３６１ｂ乗算回路
３６１ｄ，３６２ｄ加算回路
３６１ｃ，３６２ｃ遅延回路
４８ａ加算回路

Claims

被検体内へ超音波ビームを送波し、該被検体内で反射して戻ってきた反射超音波の受信信号に基づいて被検体内の超音波送受信域内の組織の断層像を輝度表示する超音波診断装置において、
前記受信信号に対し遅延および負の係数を乗じる処理を行った信号と該受信信号の信号レベルに正の係数を乗じる処理を行った信号とを加えることにより該受信信号の立上りエッジが強調された立上りエッジ強調信号を生成する立上りエッジ強調処理部と、前記受信信号に対し遅延および正の係数を乗じる処理を行った信号と該受信信号の信号レベルに負の係数を乗じる処理を行った信号とを加えることにより該受信信号の立下りエッジが強調された立下りエッジ強調信号を生成する立下りエッジ強調処理部とを含むエッジ強調信号生成部を有することを特徴とする超音波診断装置。
前記エッジ強調信号生成部が、前記立上りエッジ強調処理部の出力と前記立下りエッジ強調処理部の出力を切り替えることにより、前記受信信号の低周波成分の極大点および極小点を求めたときの極小点の信号レベルと該極小点の次の極大点の信号レベルとの差が所定のしきい値より大きい第１の信号部分については前記立上りエッジ強調信号が採用され、極大点の値と該極大点の次の極小点の値との差が所定のしきい値より大きい第２の信号部分については前記立下りエッジ強調信号が採用されたエッジ強調信号を生成するエッジ強調信号切替部を有する請求項１記載の超音波診断装置。
前記エッジ強調信号生成部が、前記立上りエッジ強調処理部の出力と前記立下りエッジ強調処理部の出力を互いに加算することにより、前記立上りエッジ強調信号と前記立下りエッジ強調信号が加算されたエッジ強調信号を生成するエッジ強調信号加算部を有する請求項１又は２記載の超音波診断装置。
前記受信信号のうち前記第１の信号部分および前記第２の信号部分については前記エッジ強調信号を相対的に強く増幅し、前記受信信号のうち前記第１の信号部分および前記第２の信号部分を除く第３の信号部分については、前記エッジ強調信号生成部に入力される前の受信信号を相対的に強く増幅して、該受信信号と該エッジ強調信号を互いに加算する信号生成部を有する請求項２又は３記載の超音波診断装置。