JP5614406B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の表示モード（たとえばＢモード機能、カラードプラ機能またはパルスドプラ機能）を有する超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は、被検体内部の構造や血流動態などを非侵襲的にかつ簡便に観察することが出来るため、医用上広く使用されている。

超音波診断装置の多くは複数の表示モードを備えている。たとえば、主に生体内部の形態情報を断層像で表示するＢモード、血流情報を得るためのカラードプラ（ＣＤＩ，ＣＦＭ）モード、パルスドプラ（ＰＷＤ）モードである。

超音波診断装置は、生体内に超音波ビーム（パルス波）を送信し探触子（プローブ）を介して受信された反射エコー信号を信号処理して生体情報を得る。送信するパルス波は各表示モードにおいて最適な受信処理が行えるよう、送信モードごとにパルス幅、波数、振幅などが異なっている。

一般に、Ｂモードでは、広帯域信号、すなわち、１波から２波程度の短パルス波の送信信号が使用される。その理由は、Ｂモードは、臓器境界や腫瘍・ポリープの有無などを形態情報に基づいて診断する際に利用されるため、分解能に優れる広帯域信号が適切だからである。一方、カラードプラモードやパルスドプラモードでは、狭帯域の送信パルス、すなわち４波から８波程度の長パルス波の送信信号が使用される。その理由は、これらのドプラモードは、複数のパルスを１ヶ所に送受信し、各受信波の位相関係から血流動態や血流スペクトルを得る際に利用されるため、特定の周波数帯域の信号（狭帯域信号）が適切だからである。

各モードについて常にＳ／Ｎ比を良くするためには、送信電源電圧を高くして圧電振動子に印加するパルスの振幅を大きくすればよい。

しかしながら、超音波エネルギーが生体に及ぼす影響を軽減するため、超音波プローブから発される送信信号のエネルギーには制限が加えられている。送信信号のエネルギーは、その信号の振幅および振動数（周波数）に応じて定まる。したがって、長パルス波の送信信号を使用するカラードプラやパルスドプラモードでは、Ｂモードと比較して送信電源電圧を低くする必要がある。

この問題の解決策として、電源電圧を走査線毎に変化させ送信モードごとにパルス振幅を制御することが行われている。このためには電源電圧が走査線毎に変化するよう非常に高速に変化させる必要がある。たとえば特許文献１には、その技術が開示されている。

図１２は、従来知られている送信モードごとにパルス振幅を制御するための送信ユニットを示す。この送信ユニットは、各送信モードに対応する２種類の送信回路を有しており、２つのパルサ５１、５３が、それぞれ異なる駆動電圧に設定された２つのドライブアンプ５２、５４に接続されている。そして、送信モード毎に選択的にドライブアンプ５２とドライブアンプ５４とを切り替えることで短時間に切り替えが行われる。特許文献１ではＢモードと連続波ドプラモードでの使用が説明されているが、ＢモードとカラードプラモードやＢモードとパルスドプラモードでも同様である。

特開昭６３−２４０８４３号公報

図１２に示す送信ユニットは、超音波プローブの各送信チャンネルに対してそれぞれ個別に設ける必要がある。近年の超音波診断装置では６４チャンネルから多いもので数百チャンネルの送信回路が搭載されている。各チャンネルに１つの送信ユニットを搭載すると、２種類の送信回路が必要になる。単一電源の場合と比較して、送信回路が２倍必要となるため全体規模が著しく増加するという問題がある。

さらに、２種類の送信電源電圧を適切に設定し、各モードの異なる電圧を組み合わせて動作させることは超音波音響パワーの測定および、それらから導き出すＩｓｐｔａやＭＩ、ＴＩリファレンスの計算を複雑にする。よって、音響安全性を確保するための送信電源電圧の設定が非常に煩雑となり、結果として開発期間の増大に結びつく。

近年の超音波診断装置は、その簡便性と相まって小型・軽量化ととともに低価格化が急速に進んでいる。小型・軽量機においてもカラードプラ表示モード搭載が一般化しており、送信ユニット回路の規模の増大はそれを阻害する大きな要因になっている。また開発期間が増大すると開発費の増大とともに、市場への商品投入時期の遅れによる機会の逸失につながるため、結果として安価な超音波診断装置を提供することが困難となる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ｂモードとドプラモードの各々に適合した画像を表示できる小型・低コストの超音波診断装置を提供することである。

本発明の超音波診断装置は、シングルＢモードと複合走査モードを有する超音波診断装置であって、送信パルスである超音波ビームを送信し、前記超音波ビームが生体の組織において反射した反射波を受信する探触子と、前記送信パルスを生成するパルサと、前記送信パルスを増幅するドライブアンプと、前記反射波をフィルタリングするローパスフィルタと、を備え、前記ドライブアンプは、前記複合走査モードにおける各送信パルスを、それぞれの振幅が同一となるように、かつ、前記シングルＢモードにおける送信パルスの振幅とは異なるように増幅し、前記ローパスフィルタは、前記送信パルスである超音波ビームの出力振幅に応じてフィルタ特性が切り替わる。

前記ローパスフィルタのフィルタ特性は、前記超音波ビームの出力振幅が閾値より大きいときには第１のローパス特性に切り換えられ、前記超音波ビームの出力振幅が閾値以下のときには第２のローパス特性に切り換えられ、前記第２のローパス特性の遮断周波数は、前記第１のローパス特性の遮断周波数よりも低くなるよう設定されていてもよい。

前記第２のローパスフィルタのフィルタ特性は、前記探触子が受信可能な前記反射波の帯域のうち高周波側の一部を遮断するよう設定されていてもよい。

前記ローパスフィルタのフィルタ特性は、前記超音波ビームの出力振幅が閾値より大きいときには第１のローパス特性に切り換えられ、前記超音波ビームの出力振幅が閾値以下のときには第２のローパス特性に切り換えられ、前記第２のローパス特性の通過帯域のゲインは、前記第１のローパス特性の通過帯域のゲインよりも大きくなるように設定されてもよい。

本発明の超音波診断装置は、複数の表示モードのうちから選択された表示モードに応じて、振幅が異なる超音波ビームを送信する。そして、生体の組織において反射した超音波ビームを受信し、ローパスフィルタで処理する。ローパスフィルタは、選択された表示モードに応じてその通過帯域のゲインおよび遮断周波数の少なくとも一方が変化するフィルタ特性を有している。これにより、送信出力振幅に対応した受信帯域制限を行うことができるため、シングルＢモードでは分解能に優れた広帯域・高周波のＢ画像を表示し、カラードプラ表示モードではＳ／Ｎの優れたＢ画像を表示することが可能な超音波診断装置を、小型、低コストで提供することができる。

本発明の実施形態による超音波診断装置１００の外観を示す。 本発明の実施形態による超音波診断装置１００のブロック図である。 １チャンネルの送信回路１の詳細なハードウェア構成を示す図である。 受信回路３の構成を示す図である。 ローパスフィルタ４のハードウェア構成を示す図である。 ドライブアンプ２２から出力される送信パルスを示す図である。 反射エコー信号の周波数分布３３を示す図である。 シングルＢモード時におけるローパスフィルタ４のフィルタ特性３２を示す図である。 （ａ）はカラードプラ表示モード時のＢモードパルスの波形を示す図であり、（ｂ）はカラードプラ表示モード時のカラードプラパルスの波形を示す図である。 カラードプラパルスの反射エコー信号の周波数分布３５を示す図である。 カラードプラ表示モード時におけるローパスフィルタ４のフィルタ特性３４を示す図である。 従来知られている送信モードごとにパルス振幅を制御するための送信ユニットを示す図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明による超音波診断装置の実施形態を説明する。

図１は、本実施形態による超音波診断装置１００の外観を示す。超音波診断装置１００は、超音波プローブ２を用いて体内組織の断層像などをモニタ６に表示する。超音波診断装置１００は、複数の表示モード、たとえばＢモード画像の表示機能（Ｂモード機能）、カラードプラ機能またはパルスドプラ機能を有している。

これらの表示モードは、操作者が、超音波診断装置１００に設けられた種々のボタン、たとえば操作パネルのボタン１１１を操作することによって選択される。

図２は本実施形態による超音波診断装置１００のブロック図である。

超音波診断装置１００は、送信回路１と、超音波探触子（「プローブ」ともいう）２と、受信回路３と、ローパスフィルタ４と、信号処理回路５と、モニタ６とを備えている。なお、図１に示す操作パネルのボタン１１１の図示は省略している。

送信回路１は、超音波探触子２を駆動して超音波ビームを送信させる。具体的には送信回路１は、送信電圧に相当する振幅の高圧パルス波を超音波探触子２に印加する。図３は、１チャンネルの送信回路１の詳細なハードウェア構成を示す。送信回路１は、複数のチャンネル（６４ｃｈから数百ｃｈ）で構成されているが、図３にはそのうちの１チャンネルに相当する構成のみが示されている。実際には図３の送信回路がチャンネル数に対応する個数存在することに留意されたい。たとえば１２８ｃｈ送信ビームフォーマシステムならば１２８個同様の構成が並列に配置される。

送信回路１は、パルサ２１と、ドライブアンプ２２と、キャパシタＣ１とを有している。パルサ２１は、低圧のトリガパルスをドライブアンプ２２に出力する。このとき、並列的に配置されている複数のチャンネルのパルサ２１にはそれぞれ適切な遅延時間が設定されて、各トリガパルスが出力される。これにより、目標とする深さおよび方向に位置する生体の組織を目標として超音波ビームを送信できる。さらに、本実施形態においては、パルサ２１は、選択された表示モードに応じて音響走査線毎に異なるパルス波形を発生させる。たとえば、Ｂモード機能の選択時には、パルサ２１は、１波のパルスを発生させる。また、カラードプラ機能の選択時にはＢモード送信とカラードプラ送信を短時間に切り替えて送信するが、このときパルサ２１はＢモード送信時には１波のパルスを発生させ、カラードプラ送信時には４波のパルスを発生させる。

ドライブアンプ２２はパルサ２１の出力を駆動電圧Ｖｘに増幅して出力する。駆動電圧Ｖｘは、表示モードに応じて適切な電圧に設定される。すなわち、ドライブアンプ２２は、Ｂモード機能の選択時やカラーフローモード機能の選択時などで増幅する大きさを変化させる。その結果、出力されるパルスの振幅は異なる。駆動電圧Ｖｘには電圧安定化のためのキャパシタＣ１が並列に接続される。ドライブアンプ２２の出力は、超音波探触子２の対応する各振動子に接続される。

図１２に示す送信ユニットと比較すると、図３に示すパルサ２１、ドライブアンプ２２および駆動用電源電圧は各チャンネルにつき複数個ではなく、１個のみ搭載されていることに留意されたい。

超音波探触子２は送信回路１より与えられる高圧パルス波を電気音響変換し、被検体内に超音波ビームとして送信するとともに、被検体内の生体組織からの反射エコー信号を受信して電気信号に変換し、受信回路３に送る。

図４は、受信回路３の構成を示す。

受信回路３は、受信した反射エコー信号（超音波エコー信号）を利用して、受信フォーカシングを行う機能を有している。具体的には、受信回路３は、チャンネルごとのプリアンプ（たとえばプリアンプ３１）と、チャンネルごとのＡＤコンバータ（たとえばＡＤコンバータ３２）と、受信ビームフォーマ３３とを有している。プリアンプ３１は、微弱な超音波エコー信号を増幅する。ＡＤコンバータ３２は、増幅された超音波エコー信号（アナログ信号）を、デジタル信号に変換する。受信ビームフォーマ３３は、各チャンネルの超音波エコー信号（デジタル信号）を遅延加算することで複数チャンネルの信号を１つにまとめて出力する。この出力信号を、以下、「受信エコー信号」と記述する。なお受信エコー信号はデジタル信号である。

受信回路３の出力は、ローパスフィルタ４に送られる。ローパスフィルタ４は遅延合成された受信エコー信号の高域成分を遮断する特性を持っている。この特性はフィルタ乗算係数を変更することにより、表示モード毎に変更することが可能である。

図５は、ローパスフィルタ４のハードウェア構成を示す。ローパスフィルタ４は、たとえばＦＩＲディジタルフィルタである。

ローパスフィルタ４は、複数の遅延素子ｄ１〜ｄ（ｎ−１）と、複数の乗算器ｍｕｌ０〜ｍｕｌ（ｎ−１）と、複数の加算機ｓ１〜ｓ（ｎ−１）とを有している。なお、図５にはメモリＭおよびスイッチＳＷも示されているが、これらは後の説明のために示された構成である。本実施形態では、メモリＭおよびスイッチＳＷはローパスフィルタ４の構成に含まれず、超音波診断装置１００の構成要素の一部として設けられている。

各遅延素子ｄ１〜ｄ（ｎ−１）は、１サンプルの間、受信エコー信号を保持する。各乗算器ｍｕｌ０〜ｍｕｌ（ｎ−１）は、各受信エコー信号（各遅延素子に保持されていた受信エコー信号を含む）と、それぞれに設定されたフィルタ係数ｂ０ｘ〜ｂ（ｎ−１）ｘとを乗算する。

各フィルタ係数は、表示モードに応じて切り換えられる。より具体的に説明する。超音波診断装置１００のメモリＭには、複数の係数セットＡおよびＢが格納されている。各係数セットは、選択された表示モードに対応して定められている。

いま、超音波診断装置１００で、Ｂモード表示とカラードプラ表示とが選択可能であるとする。このとき、Ｂモード表示時にはスイッチＳＷによって係数セットＡが選択されて、乗算器群ｍｕｌに適用され、各乗算器ｍｕｌ０〜ｍｕｌ（ｎ−１）の乗算処理に利用される。一方、カラードプラ表示時にはスイッチＳＷによって係数セットＢが選択されて、乗算器ｍｕｌ０〜ｍｕｌ（ｎ−１）の乗算処理に適用される。スイッチＳＷはハードウェア的に実現されてもよいが、たとえば超音波診断装置１００のマイコン（図示せず）がいずれかを読み出すことによって実現してもよい。

係数セットＡおよびＢの各フィルタ係数は異なっているため、フィルタ係数が表示モードに応じて切り換えられると、ローパスフィルタ４のフィルタ特性が変化する。どのように変化するかの詳細な説明は、後に図６〜１１を参照しながら詳述する。

再び図２を参照する。

ローパスフィルタ４の出力は、信号処理回路５に送られる。信号処理回路５は、Ｂモード信号処理回路５ａと、カラードプラ信号処理回路５ｂと、パルスドプラ信号処理回路５ｃとを有している。Ｂモード信号処理回路５ａは、ダイナミックフィルタや検波やログ圧縮処理などの信号処理を行う。カラードプラ信号処理回路５ｂは、データの並べ替え、ＭＴＩフィルタリング、相関演算などの信号処理を行う。パルスドプラ信号処理回路５ｃは、ＦＦＴ演算によるスペクトル算出などの信号処理をそれぞれ行う。各信号処理回路５ａ〜５ｃの演算結果はモニタ６に送られる。モニタ６は、受け取った信号に基づいて画像を表示する。その結果、モニタ６には、Ｂモード表示時には体内組織の断層像が表示され、カラードプラ表示時またはパルスドプラ表示時には血流情報に対応する画像が、Ｂモード断層画像と重畳されて表示される。

なお、Ｂモード信号処理回路５ａ、カラードプラ信号処理回路５ｂおよびパルスドプラ信号処理回路５ｃは、それぞれ別個のハードウェア回路として設けられてもよい。または、各信号処理回路に対応する複数の画像処理プログラムと１つの画像処理チップとを設け、画像処理チップが表示モードに応じた画像処理プログラムを選択的に実行することによって実現してもよい。

以下、上述の超音波診断装置１００の動作を説明する。

背景技術の項で述べたように、超音波診断装置の多くは複数の表示モードを備えており、動作状態としては各モードの送受信処理が複合して行われている。

最初に最も基本的な表示モードであるＢモード画像の表示のみを行う動作モード（シングルＢモード）時の超音波診断装置１００の動作を説明する。

送信回路１内のパルサ２１は、パルス長が短い（たとえば１波〜２波程度）トリガパルスをドライブアンプ２２に送出する。このとき、ドライブアンプ２２への送信電源電圧ＶｘはＢモード用の送信電圧（Ｖ１）に設定されており、当該トリガパルスの振幅は送信電圧（Ｖ１）に増幅され出力される。図６は、ドライブアンプ２２から出力される送信パルスを示す。後の図９の波形との比較では、この送信電圧（振幅）Ｖ１は大きく設定されている。

次に、このような送信パルスに対する反射エコー信号を説明する。たとえば図７は、反射エコー信号の周波数分布３３を示す。図６に示すインパルスに近いトリガパルスの入力に対し、その反射エコー信号は比較的広い周波数帯域を有していることが理解される。

被検体内からの反射エコーは受信回路３で処理された後、ローパスフィルタ４に入力される。

図８は、シングルＢモード時におけるローパスフィルタ４の帯域特性およびゲイン特性（以下、これらを併せて「フィルタ特性」と記述する）３２を示す。図８には、探触子２の受信可能帯域３１、および、図７の反射エコー信号の周波数分布３３も併せて示されている。シングルＢモード時は、ローパスフィルタ４の帯域特性は図８のように探触子２の帯域３１を十分カバーする広い通過帯域を持つように設定する。このようなフィルタ特性３２は、たとえば図５の係数セットＡとして規定された複数のフィルタ係数ｂ００〜ｂ（ｎ−１）０によって実現される。

次に、カラードプラ表示モード時におけるローパスフィルタ４のフィルタ特性を説明する。

カラードプラ表示モードとは、Ｂモード送信サイクルと、カラードプラ送信サイクルとを短時間（数１０μ秒程度）で交互に切り替え、Ｂモード信号処理画像およびカラードプラ信号処理画像の両者をリアルタイムで表示する複合走査モードである。Ｂモード送信サイクルでは、超音波診断装置１００はＢモード用送信パルスを被検体内に送信し、反射されたエコー信号をＢモード信号処理回路５ａで処理し表示する。一方、カラードプラ送信サイクルでは、超音波診断装置１００はカラードプラ用送信パルスを被検体内に送信し、反射されたエコー信号をカラードプラ信号処理回路５ｂで処理し表示する。

図９（ａ）はカラードプラ表示モード時のＢモードパルスの波形を示し、図９（ｂ）はカラードプラ表示モード時のカラードプラパルスの波形を示す。

前述のように、Ｂモード送信パルスのパルス数は１〜２程度であるのに対し、カラードプラ送信パルスのパルス数は４〜８程度である。そして、超音波音響出力の制限により、カラードプラ送信パルスの送信電圧（振幅）は、シングルＢモードのときほど大きくすることが出来ない。このときの送信電圧をＶ２とする。電圧Ｖ２は、先の図６に示すシングルＢモード時のパルスの送信電圧（振幅）Ｖ１よりも小さい（Ｖ２＜Ｖ１）。

送信回路１内のパルサ２１はパルス長の短いＢモードパルスとパルス長の長いカラードプラパルスを短時間に切り替えて送出する。ドライブアンプ２２に供給する送信電圧はＢモードパルス、カラードプラパルスともにＶ２に設定し超音波の送受信を行う。Ｂモードパルス送信時には、ドライブアンプ２２から、図９（ａ）に示すような比較的振幅の小さい振幅Ｖ２の送信波が送信される。

次に、このような送信パルスに対する反射エコー信号を説明する。たとえば図１０は、カラードプラパルスの反射エコー信号の周波数分布３５を示す。図７の周波数分布３３と比較すると、カラードプラパルスの反射エコー信号は比較的狭い周波数帯域を有していることが理解される。なお、カラードプラ表示モード時のＢモードパルスの周波数分布は、図７に示すとおりである。

被検体内からの反射エコーは受信回路３で処理された後、ローパスフィルタ４に入力され、その後Ｂモード画像およびカラードプラ画像が生成される。

シングルＢモード時の送信パルスと比較すると、カラードプラ表示モード時のＢモード送信パルスの振幅は小さくなる。そのため、カラードプラ表示モード時のＢモード画像はゲインが低く、Ｓ／Ｎが悪化してしまう。

これを防ぐため、図１１に示すようにローパスフィルタ４のフィルタ特性を設定する。図１１は、カラードプラ表示モード時におけるローパスフィルタ４のフィルタ特性３４を示す。図１１には、探触子２の受信可能帯域３１、および、図１０の反射エコー信号の周波数分布３５も併せて示されている。カラードプラ表示モード時は、探触子２の帯域のうち高周波側の一部を遮断するように設定するとともに通過帯域のゲインを上昇させる。その理由は、超音波減衰は周波数が高いほど大きく（たとえば減衰率は０．６ｄＢ／ｃｍ・ＭＨｚ）、ノイズ成分が高周波側に現れるためである。パルス電圧が低く画像が暗いため、ゲインを上昇させ、明るくする必要がある。

通過帯域のゲインを上昇させる量（補正量）は、概ね、送信電圧の低下を補う量であればよい。たとえば、送信電圧が７０％になったときは受信ゲインを＋３ｄＢに上昇させればよく、また送信電圧が５０％になったときは、受信ゲインを＋６ｄＢに上昇させればよい。なお、この具体的な補正量の与え方は一例である。実際の開発時には、補正量を調整対象のパラメータとして取り扱い、開発者が画像調整時に画像を見ながら補正量を決定してもよい。

図１１のフィルタ特性３４は、たとえば図５の係数セットＢとして規定された複数のフィルタ係数ｂ０１〜ｂ（ｎ−１）１によって実現される。

上述のフィルタ特性に設定するとシングルＢモード時の画像の画質よりも分解能などが悪くなると考えられる。しかしながら、これは大きな問題ではない。カラードプラ表示モード時には使用者は血流の動態に注視する。よって、同時に表示されるＢモード画像への関心、特に分解能への関心はシングルＢモード時のそれよりも低下し、画質分解能の要求が低くなるためである。一方、カラードプラ表示モードで重畳されるＢモード画像は広帯域・高周波の画質よりも、Ｓ／Ｎが高い画質の方が望ましいと考えられる。

次に、図８および図１１のフィルタ特性３２および３４の相互の関係を説明する。

まず、周波数特性に関して、本実施形態に係るローパスフィルタ４は、選択された表示モードに応じて少なくとも遮断周波数が変化する。「遮断周波数」とは、フィルタ特性３２および３４のゲイン（振幅特性）が落ち込み始める周波数である。ここで、カラードプラモード選択時のローパスフィルタ４の遮断周波数は、Ｂモード選択時の遮断周波数よりも低くなるよう設定されている。

また、カラードプラモード選択時のローパスフィルタ４の周波数特性は、探触子２が受信可能な反射エコー信号の周波数帯域（受信可能帯域）に関して、その高周波側の一部を遮断するよう設定されている（図１１）。これに対し、Ｂモード選択時のローパスフィルタ４の周波数特性は、例えば、探触子２の受信可能帯域をそのまま含むよう設定されているが（図８）、仕様によってはその受信可能帯域の一部が削除されてもよい。

次に、ローパスフィルタ４の通過帯域のゲインについて説明する。カラードプラモード選択時のローパスフィルタ４の通過帯域のゲインは、Ｂモード選択時の通過帯域のゲインよりも大きくなるよう設定されている。

本実施形態では、受信回路３と信号処理回路５との間にローパスフィルタ４を設け、選択された表示モードに応じてフィルタ特性を切り換える例を説明した。この構成に関連する構成例として、信号処理回路５にフィルタを設ける技術が存在する。たとえば、Ｂモード信号処理回路５ａにダイナミックフィルタを設ける技術が知られている。ダイナミックフィルタとは、時間によってフィルタを切り替え、表示深度ごとに周波数特性を変化させるよう構成されるフィルタである。しかしながら、このようなダイナミックフィルタは、上述したローパスフィルタ４とは機能および構成が全く異なる。

まず、ダイナミックフィルタとは、Ｂモード画像の画質を向上させる技術であり、シングルＢモード時におけるＢモード画像の画質のみに影響を与えるフィルタである。このダイナミックフィルタの特性は、空間分解能、コントラスト分解能、Ｓ／Ｎ、深さごとの画質バランスを考慮しながら、多くの被検体を対象に時間をかけて慎重に調整される、という特徴を持つ。

ダイナミックフィルタを使用して、本発明の効果と近い効果を出すことは技術的には可能である。しかしながら、上述のように種々の条件を満たすよう調整する必要があるため、非常に長い時間がかかる。ダイナミックフィルタ調整の必要工数がさらに増加し、結果として工数がたとえば２倍になることは、開発上望ましいことではない。

本実施形態によれば、ダイナミックフィルタへの信号の入力の前に動的（ダイナミック）ではない固定的なフィルタを１つ挿入し、フィルタ係数セットを切り替えている。ダイナミックフィルタとは独立してフィルタ特性を設定できるため、非常に簡易である。

これにより、フィルタ調整はカラーフローやドプラモードの際のカットオフ特性を決めるという簡単な調整にすることができ、遥かに開発期間を短縮することができる。

また、本実施形態の構成によれば、シングルＢモードのときにも別の係数で動作させることが可能なため、ダイナミックフィルタ特性で補いきれない追加の特性を与えることができる。これにより、これまでのダイナミックフィルタだけでは不足していた急峻なカットオフ特性を実現でき、また特定周波数の信号を通過させるかどうかの制御、および、通過させるとしたときの信号振幅の制御行うことが可能となる。このローパスフィルタ４の周波数遮断特性は、接続する探触子や送信周波数、また診断部位により適切に変更することが望ましい。

以上のように、本発明の実施の形態の超音波診断装置によれば、各送信モード共通の送信回路と、送信モードに連動して遮断帯域特性が変化するローパスフィルタにより、シングルＢモードでは分解能に優れた広帯域・高周波のＢ画像を表示し、カラードプラ表示モードではＳ／Ｎの優れたＢ画像を表示することが可能な超音波診断装置を得ることができる。

送信回路中のドライブアンプを２つまたはそれ以上設ける必要がなく、フィルタ自体は小型であるため、超音波診断装置自体の小型化が可能である。また、ドライブアンプのようなハードウェアの追加はコスト増加および消費電力の増加に大きな影響を与えるのに対し、フィルタの追加は既存のハードウェア（たとえば信号処理部５）の利用または軽微な回路要素の追加で実現可能である。よって、低コストによる製造および利用が可能である。

なお、前記送信回路は２値送信での１例を示したが、正パルス・負パルスを使用した３値送信の場合でも同様である。

また、本実施の形態では複合モードの一例としてカラードプラモードでの説明をしたが、パルスドプラモードにおいてもカラードプラ信号処理がパルスドプラ信号処理に変わるのみで、その動作と効果は同様である。

また、ローパスフィルタ４は遮断周波数の変更とともに、受信ゲインの補正も行っていたが、受信エコー信号のゲイン補正を他の信号処理回路（例えばプリアンプ）に委ね、遮断周波数の変更のみを行うのも好適である。

本発明に係る超音波診断装置は、複数の表示モードを切り替えて利用する際、各表示モードに応じて遮断周波数が異なるフィルタを利用する。カラーフローやドプラモードの際のカットオフ特性（および／または）を決める、という簡単な調整を行うことでフィルタ特性を調整できるため、被検体を対象に時間をかけて慎重に調整する従来の方法と比較すると、開発期間を大幅に短縮することができる。

また、送信チャネルごとにドライブアンプ等を複数設ける必要もないため、小型化および低コスト化を図ることが可能である。

１ 送信回路
２ 超音波探触子
３ 受信回路
４ ローパスフィルタ
５ 信号処理回路
５ａ Ｂモード信号処理回路
５ｂ カラードプラ信号処理回路
５ｃ パルスドプラ信号処理回路
６ モニタ
２１ パルサ
２２ ドライブアンプ
Ｖｘ 送信電圧
Ｃ１ キャパシタ
３１ 探触子の周波数帯域
３２ シングルＢモード時のローパスフィルタの遮断特性
３３ カラードプラ表示モード時のローパスフィルタの遮断特性
５１、５３ パルサ
５２、５４ ドライブアンプ
ＶＡ、ＶＢ 送信電圧
ＣＡ、ＣＢ キャパシタ
５５ 切り替えスイッチ

Claims (5)

1. シングルＢモードと複合走査モードを有する超音波診断装置であって、
   送信パルスである超音波ビームを送信し、前記超音波ビームが生体の組織において反射した反射波を受信する探触子と、
   前記送信パルスを生成するパルサと、
   前記送信パルスを増幅するドライブアンプと、
   前記反射波をフィルタリングするローパスフィルタと、
   を備え、
   前記ドライブアンプは、前記複合走査モードにおける各送信パルスを、それぞれの振幅が同一となるように、かつ、前記シングルＢモードにおける送信パルスの振幅とは異なるように増幅し、
   前記ローパスフィルタは、前記送信パルスである超音波ビームの出力振幅に応じてフィルタ特性が切り替わる、
   超音波診断装置。
2. 前記ローパスフィルタのフィルタ特性は、
   前記超音波ビームの出力振幅が閾値より大きいときには第１のローパス特性に切り替えられ、
   前記超音波ビームの出力振幅が閾値以下のときには第２のローパス特性に切り替えられ、
   前記第２のローパス特性の遮断周波数は、前記第１のローパス特性の遮断周波数よりも低くなるように設定されている、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記第２のローパスフィルタのフィルタ特性は、前記探触子が受信可能な前記反射波の帯域のうち、高周波側の一部を遮断するよう設定されている、
   請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記ローパスフィルタのフィルタ特性は、前記超音波ビームの出力振幅が閾値より大きいときには第１のローパス特性に切り替えられ、
   前記超音波ビームの出力振幅が閾値以下のときには第２のローパス特性に切り替えられ、
   前記第２のローパス特性の通過帯域のゲインは、前記第１のローパス特性の通過帯域のゲインよりも大きい、
   請求項２に記載の超音波診断装置。
5. 前記ローパスフィルタのフィルタ特性は、前記超音波ビームの出力振幅が閾値より大きいときには第１のローパス特性に切り替えられ、
   前記超音波ビームの出力振幅が閾値以下のときには第２のローパス特性に切り替えられ、
   前記第２のローパス特性の通過帯域のゲインは、前記第１のローパス特性の通過帯域のゲインよりも大きい、
   請求項３に記載の超音波診断装置。

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