特開 2024-155565 超音波診断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024155565

(43)【公開日】2024-10-31

(54)【発明の名称】超音波診断装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/14 20060101AFI20241024BHJP

   A61B 8/06 20060101ALI20241024BHJP

【ＦＩ】

A61B8/14

A61B8/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023070380

(22)【出願日】2023-04-21

(71)【出願人】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】川島 ひかる

(72)【発明者】

【氏名】西原 財光

(72)【発明者】

【氏名】掛江 明弘

【テーマコード（参考）】

4C601

【Ｆターム（参考）】

4C601BB21

4C601BB22

4C601BB24

4C601DE02

4C601DE03

4C601DE04

4C601EE09

4C601GB03

4C601GB18

4C601JB30

4C601JB32

4C601KK12

4C601KK19

(57)【要約】

【課題】精度劣化を低減できること。
【解決手段】実施形態に係る超音波診断装置は、判定部と、ドプラ処理部とを含む。判定部は、一方向に対して間欠的にまたは連続的に超音波を送受信するドプラモードを含む、複数の画像表示モードによるスキャンが実行されるか否かを判定する。ドプラ処理部は、前記複数の画像表示モードによるスキャンが実行される場合、前記ドプラモードにおけるウォールフィルタとして、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタを適用する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方向に対して間欠的にまたは連続的に超音波を送受信するドプラモードを含む、複数の画像表示モードによるスキャンが実行されるか否かを判定する判定部と、
前記複数の画像表示モードによるスキャンが実行される場合、前記ドプラモードにおけるウォールフィルタとして、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタを適用するドプラ処理部と、
を具備する、超音波診断装置。

【請求項2】

前記ドプラモードにおいて描出されるドプラ波形の形状に応じて、前記ＦＩＲフィルタのパラメータを設定する設定部をさらに具備する、請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項3】

前記設定部は、前記ドプラ波形に生じるノイズが閾値以下となるように、前記ＦＩＲフィルタのタップ数およびカットオフ周波数を設定する、請求項２に記載の超音波診断装置。

【請求項4】

前記ドプラモードは、パルスドプラモードまたは連続波ドプラモードである、請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項5】

前記ドプラ処理部は、前記ドプラモードのみによるスキャンが実行される場合、前記ドプラモードにおけるウォールフィルタとして、ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタを適用する、請求項１に記載の超音波診断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書及び図面に開示の実施形態は、超音波診断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

超音波診断装置では、撮像対象からのエコーの強度を輝度で表現したＢモード画像を収集することに加えて、血流や組織の動きなどを示すドプラ画像を収集するためのドプラモードがある。ドプラモードの一例として、一方向に間欠的に超音波を送受信するパルスドプラ（ＰＷＤ：Pulsed Wave Doppler）モード、一方向に連続的に超音波を送受信する連続波ドプラ（ＣＷＤ：Continuous Wave Doppler）モードがある。これらのドプラモードにおいて、ドプラの時系列データに信号強度の大きい直流成分付近の信号が含まれていると、信号のダイナミックレンジが不足する。よって、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）による周波数解析の結果を得る前に、いわゆるウォールフィルタとしてハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を適用することが多い。ウォールフィルタとしては、ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）型のフィルタを適用することが多いが、過渡応答を予測しにくいというデメリットがある。

【0003】

例えばＢモードとパルスドプラモードとを併用し、Ｂモード画像とドプラ画像とを同時表示する撮影法（いわゆるDuplex）では、Ｂモード用に超音波を送受信している期間は、ドプラモード用の超音波を送受信できないため、ドプラモードの受信不感区間が発生する。そのため、ウォールフィルタとしてＩＩＲ型のフィルタを用いた場合、過渡応答領域のデータはドプラ画像用のデータとして用いることができず、ドプラ波形の精度が劣化するという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４－０１８３９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の１つは、精度劣化を低減できることにある。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本実施形態に係る超音波診断装置は、判定部と、ドプラ処理部とを含む。判定部は、一方向に対して間欠的にまたは連続的に超音波を送受信するドプラモードを含む、複数の画像表示モードによるスキャンが実行されるか否かを判定する。ドプラ処理部は、前記複数の画像表示モードによるスキャンが実行される場合、前記ドプラモードにおけるウォールフィルタとして、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタを適用する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。

【図2】図２は、超音波診断装置の動作例を示すフローチャートである。

【図3】図３は、ＦＩＲフィルタとＩＩＲフィルタとの比較例を示す図である。

【図4】図４は、本実施形態に係る超音波診断装置で得られるドプラ波形の一例と、ＩＩＲ型手法により得られるドプラ波形の一例とを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しながら、本実施形態に係る超音波診断装置について説明する。以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をおこなうものとして、重複する説明を適宜省略する。

【0009】

図１は、本実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示す図である。図１の超音波診断装置１は、プローブ制御装置を含む装置本体１００と、超音波プローブ１０１とを有している。装置本体１００は、入力装置１０２および出力装置１０３と接続されている。また、装置本体１００は、ネットワークＮＷを介して外部装置１０４と接続されている。外部装置１０４は、例えば、ＰＡＣＳ（Ｐｉｃｔｕｒｅ Ａｒｃｈｉｖｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ）を搭載したサーバおよびポスト処理を実行可能なワークステーションなどである。

【0010】

超音波プローブ１０１は、例えば、装置本体１００からの制御に従い、被検体である生体Ｐ内のスキャン領域について超音波スキャンを実行する。超音波プローブ１０１は、例えば、音響レンズ、一つ以上の整合層、複数の振動子（圧電素子）、およびバッキング材等を有する。音響レンズは、例えばシリコンゴムで形成され、超音波ビームを収束させる。一つ以上の整合層は、複数の振動子と生体との間のインピーダンスマッチングを行う。バッキング材は、複数の振動子から放射方向に対して後方への超音波の伝搬を防止する。超音波プローブ１０１は、例えば、リニアプローブ、コンベックスプローブを想定するが、３６０度スキャンが可能なラジアル式プローブであってもよい。超音波プローブ１０１は、装置本体１００と着脱自在に接続される。超音波プローブ１０１には、オフセット処理、および超音波画像をフリーズさせる操作（フリーズ操作）等の際に押下されるボタンが配置されてもよい。

【0011】

複数の振動子は、装置本体１００が有する後述の超音波送信回路１１０から供給される駆動信号に基づいて超音波を発生する。これにより、超音波プローブ１０１から生体Ｐへ超音波が送信される。超音波プローブ１０１から生体Ｐへ超音波が送信されると、送信された超音波は、生体Ｐの体組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として複数の圧電振動子にて受信される。受信されるエコー信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流または心臓壁等の表面で反射された場合のエコー信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向の速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。超音波プローブ１０１は、生体Ｐからのエコー信号を受信して電気信号に変換する。

【0012】

図１には、一つの超音波プローブ１０１と装置本体１００との接続関係を例示している。しかしながら、装置本体１００には、複数の超音波プローブを接続することが可能である。接続された複数の超音波プローブのうちいずれを超音波スキャンに使用するかは、例えば、後述するタッチパネル上のソフトウェアボタンによって任意に選択することができる。

【0013】

装置本体１００は、超音波プローブ１０１により受信されたエコー信号に基づいて超音波画像を生成する装置である。装置本体１００は、超音波送信回路１１０と、超音波受信回路１２０と、内部記憶回路１３０と、画像メモリ１４０と、入力インタフェース１５０と、出力インタフェース１６０と、通信インタフェース１７０と、処理回路１８０とを有している。

【0014】

超音波送信回路１１０は、超音波プローブ１０１に駆動信号を供給するプロセッサである。超音波送信回路１１０は、例えば、トリガ発生回路、遅延回路、およびパルサ回路等により実現される。トリガ発生回路は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返して発生する。遅延回路は、超音波プローブから発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な複数の圧電振動子毎の遅延時間を、トリガ発生回路が発生する各レートパルスに対し与える。パルサ回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１０１に設けられる複数の超音波振動子へ駆動信号（駆動パルス）を印加する。遅延回路により各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、複数の圧電振動子の表面からの送信方向が任意に調整可能となる。

【0015】

また、超音波送信回路１１０は、駆動信号によって、超音波の出力強度を任意に変更することができる。超音波診断装置では、出力強度を大きくすることにより、生体Ｐ内での超音波の減衰の影響を小さくすることができる。超音波診断装置は、超音波の減衰の影響を小さくすることによって、受信時において、信号対雑音比（ＳＮＲ）の大きいエコー信号を取得することができる。

【0016】

一般的に、超音波が生体Ｐ内を伝播すると、出力強度に相当する超音波の振動の強さ（これは、音響パワーとも称する）が減衰する。音響パワーの減衰は、吸収、散乱および反射などによって起こる。また、音響パワーの減少の度合いは、超音波の周波数および超音波の放射方向の距離に依存する。例えば、超音波の周波数を大きくすることにより、減衰の度合いは大きくなる。また、超音波の放射方向の距離が長くなるほど、減衰の度合いは大きくなる。

【0017】

超音波受信回路１２０は、超音波プローブ１０１が受信したエコー信号に対して各種処理を施し、受信信号を生成するプロセッサである。超音波受信回路１２０は、超音波プローブ１０１によって取得された超音波のエコー信号に対する受信信号を生成する。具体的には、超音波受信回路１２０は、例えば、プリアンプ、Ａ／Ｄ変換器、復調器、およびビームフォーマ（加算器）等により実現される。プリアンプは、超音波プローブ１０１が受信したエコー信号をチャネル毎に増幅してゲイン補正処理を行う。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正されたエコー信号をディジタル信号に変換する。復調器は、ディジタル信号を復調する。ビームフォーマは、例えば、復調されたディジタル信号に受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与えて、遅延時間が与えられた複数のディジタル信号を加算する。ビームフォーマの加算処理により、受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調された受信信号が発生する。なお、受信信号は、ＩＱ信号と呼ばれてもよい。また、超音波受信回路１２０は、受信信号を、後述する内部記憶回路１３０に記憶させてもよいし、通信インタフェース１７０を介して外部装置１０４へ出力してもよい。

【0018】

内部記憶回路１３０は、例えば、磁気的記憶媒体、光学的記憶媒体、または半導体メモリ等、プロセッサにより読み取り可能な記憶媒体等を有する。内部記憶回路１３０は、超音波送受信を実現するためのプログラムおよび各種データ等を記憶している。プログラムおよび各種データは、例えば、内部記憶回路１３０に予め記憶されていてもよい。また、プログラムおよび各種データは、例えば、非一過性の記憶媒体に記憶されて配布され、非一過性の記憶媒体から読み出されて内部記憶回路１３０にインストールされてもよい。また、内部記憶回路１３０は、入力インタフェース１５０を介して入力される操作に従い、処理回路１８０で生成されるＢモード画像データ、造影画像データ、および血流映像に関する画像データ等を記憶する。内部記憶回路１３０は、記憶している画像データを、通信インタフェース１７０を介して外部装置１０４等に転送することも可能である。なお、内部記憶回路１３０は、超音波受信回路１２０で生成した受信信号（ＩＱ信号）を記憶してもよいし、通信インタフェース１７０を介して外部装置１０４等に転送してもよい。

【0019】

なお、内部記憶回路１３０は、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブ、およびフラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であってもよい。内部記憶回路１３０は、記憶しているデータを可搬性記憶媒体へ書き込み、可搬性記憶媒体を介してデータを外部装置１０４に記憶させることも可能である。

【0020】

画像メモリ１４０は、例えば、磁気的記憶媒体、光学的記憶媒体、または半導体メモリ等、プロセッサにより読み取り可能な記憶媒体等を有する。画像メモリ１４０は、入力インタフェース１５０を介して入力されるフリーズ操作直前の複数フレームに対応する画像データを保存する。画像メモリ１４０に記憶されている画像データは、例えば、連続表示（シネ表示）される。

【0021】

上記の内部記憶回路１３０および画像メモリ１４０は、必ずしもそれぞれが独立した記憶装置により実現されなくてもよい。内部記憶回路１３０および画像メモリ１４０は、単一の記憶装置により実現されてもよい。また、内部記憶回路１３０および画像メモリ１４０は、それぞれ複数の記憶装置により実現されてもよい。

【0022】

入力インタフェース１５０は、入力装置１０２を介し、操作者からの各種指示を受け付ける。入力装置１０２は、例えば、マウス、キーボード、パネルスイッチ、スライダースイッチ、トラックボール、ロータリーエンコーダ、操作パネル、およびタッチコマンドスクリーン（ＴＣＳ：Ｔｏｕｃｈ Ｃｏｍｍａｎｄ Ｓｃｒｅｅｎ）である。入力インタフェース１５０は、例えばバスを介して処理回路１８０に接続され、操作者から入力される操作指示を電気信号へ変換し、電気信号を処理回路１８０へ出力する。なお、入力インタフェース１５０は、マウスおよびキーボード等の物理的な操作部品と接続するものだけに限られない。例えば、超音波診断装置１とは別体に設けられた外部の入力機器から入力される操作指示に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路１８０へ出力する回路も入力インタフェースの例に含まれる。

【0023】

出力インタフェース１６０は、例えば処理回路１８０からの電気信号を出力装置１０３へ出力するためのインタフェースである。出力装置１０３は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ等の任意のディスプレイである。出力装置１０３は、入力装置１０２を兼ねたタッチパネル式のディスプレイでもよい。出力装置１０３は、ディスプレイの他に、音声を出力するスピーカーを更に含んでもよい。出力インタフェース１６０は、例えばバスを介して処理回路１８０に接続され、処理回路１８０からの電気信号を出力装置１０３に出力する。

【0024】

通信インタフェース１７０は、例えばネットワークＮＷを介して外部装置１０４と接続され、外部装置１０４との間でデータ通信を行う。

【0025】

処理回路１８０は、例えば、超音波診断装置１の中枢として機能するプロセッサである。処理回路１８０は、内部記憶回路１３０に記憶されているプログラムを実行することで、当該プログラムに対応する機能を実現する。処理回路１８０は、例えば、Ｂモード処理機能１８１と、ドプラ処理機能１８２と、画像生成機能１８３と、判定機能１８４と、表示制御機能１８６と、システム制御機能１８７とを有している。

【0026】

Ｂモード処理機能１８１は、超音波受信回路１２０から受け取った受信信号に基づき、Ｂモードデータを生成する機能である。Ｂモード処理機能１８１において処理回路１８０は、例えば、超音波受信回路１２０から受け取った受信信号に対して包絡線検波処理、および対数圧縮処理等を施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。生成されたＢモードデータは、２次元的な超音波走査線（ラスタ）上のＢモードＲＡＷデータとして不図示のＲＡＷデータメモリに記憶される。

【0027】

ドプラ処理機能１８２は、超音波受信回路１２０から受け取った受信信号を周波数解析することで、スキャン領域に設定される関心領域（ＲＯＩ：Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）内にある移動体のドプラ効果に基づく運動情報を抽出したデータ（ドプラ情報）を生成する機能である。生成されたドプラ情報は、２次元的な超音波走査線上のドプラＲＡＷデータ（ドプラデータとも称する）として不図示のＲＡＷデータメモリに記憶される。

【0028】

具体的には、処理回路１８０は、ドプラ処理機能１８２により、例えば移動体の運動情報として、平均速度、平均分散値、平均パワー値などを複数のサンプル点それぞれで推定し、推定した運動情報を示すドプラデータを生成する。移動体は、例えば、血流や、心壁などの組織、造影剤である。また、処理回路１８０は、ドプラ処理機能１８２により、血流の運動情報（血流情報）として、血流の平均速度、血流速度の分散値、血流信号のパワー値などを、複数のサンプル点それぞれで推定し、推定した血流情報を示すドプラデータを生成する。

【0029】

ドプラ処理機能１８２により処理回路１８０は、例えば、超音波受信回路１２０から受け取った受信信号に対して、直交検波処理により、ドプラ偏移を検出する基準となる周波数である参照周波数を乗算し、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を適用することでドプラ偏移を抽出する。その後、ドプラ処理機能１８２により処理回路１８０は、観測したい部位の信号に対しゲートをかけて信号を取り出し、取り出した信号に対してウォールフィルタを適用する。ドプラ処理機能１８２により処理回路１８０は、ウォールフィルタ適用後の信号に対して、Ａ／Ｄ変換処理、ＦＦＴ処理を適用し、ドプラデータを生成すればよい。

【0030】

さらに、処理回路１８０は、ドプラ処理機能１８２により、カラーフローマッピング（ＣＦＭ：Ｃｏｌｏｒ Ｆｌｏｗ Ｍａｐｐｉｎｇ）法とも呼ばれるカラードプラ法を実行することができる。ＣＦＭ法では、超音波の送受信が複数の走査線上で複数回行われる。そして、ＣＦＭ法では、例えば、同一位置のデータ列に対してＭＴＩ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｔａｒｇｅｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）フィルタを掛けることで、静止している組織、又は動きの遅い組織に由来する信号（クラッタ信号）を抑制して、血流に由来する信号を抽出する。そして、ＣＦＭ法では、抽出した血流信号を用いて、血流の速度、血流の分散、血流のパワーなどの血流情報を推定する。後述する画像生成機能１８３では、推定した血流情報の分布を、例えば、２次元でカラー表示した超音波画像データ（カラードプラ画像データ）として生成する。なお、カラー表示とは、血流情報の分布を所定のカラーコードに対応させて表示させるものであり、グレースケールもカラー表示に含まれるものとする。

【0031】

血流映像モードには、所望する臨床情報によって様々な種類がある。一般的には、血流の方向や血流の平均速度が可視化可能な速度表示用血流映像モードや、血流信号のパワーを可視化可能なパワー表示用血流映像モードがある。

【0032】

速度表示用血流映像モードは、血流の方向や血流の平均速度によってドプラシフト周波数に対応した色を表示するモードである。例えば、速度表示用血流映像モードは、流れの方向として、向かってくる流れを赤系色、遠ざかる流れを青系色で表し、それぞれの速度の違いを色相の違いで表す。速度表示用血流映像モードは、カラードプラモードや、カラードプライメージング（Ｃｏｌｏｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｉｍａｇｉｎｇ：ＣＤＩ）モードと呼ばれることもある。

【0033】

パワー表示用血流映像モードは、例えば、血流信号のパワーを赤系色の色相、色の明るさ（明度）または彩度の変化で表すモードである。パワー表示用血流映像モードは、パワードプラ（Ｐｏｗｅｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ：ＰＤ）モードと呼ばれることもある。パワー表示用血流映像モードは、速度表示用血流映像モードと比べて高感度に血流を描出できることから、高感度血流映像モードと呼ばれてもよい。

【0034】

画像生成機能１８３は、Ｂモード処理機能１８１により生成されたデータに基づいて、Ｂモード画像データを生成する機能である。例えば、画像生成機能１８３において処理回路１８０は、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用の画像データ（表示用画像データ）を生成する。具体的には、処理回路１８０は、ＲＡＷデータメモリに記憶されたＢモードＲＡＷデータに対してＲＡＷ－ピクセル変換、例えば、超音波プローブ１０１による超音波の走査形態に応じた座標変換を実行することで、ピクセルから構成される２次元Ｂモード画像データ（超音波画像データとも称する）を生成する。言い換えると、処理回路１８０は、画像生成機能１８３により、超音波の送受信によって、連続する複数のフレームにそれぞれ対応する複数の超音波画像（医用画像）を生成する。

【0035】

また、画像生成機能１８３は、ドプラ処理機能１８２により生成されたデータに基づいて、ドプラ波形データ、ドプラ画像データを生成する機能も有する。例えば、画像生成機能１８３は、ＲＡＷデータメモリに記憶されたドプラＲＡＷデータに対してＲＡＷ－ピクセル変換を実行することで、血流情報が映像化されたドプラ画像データを生成する。ドプラ画像データは、平均速度画像データ、分散画像データ、パワー画像データ、又はこれらを組み合わせた画像データである。処理回路１８０は、ドプラ画像データとして、血流情報がカラーで表示されるカラードプラ画像データ、および一つの血流情報がグレースケールで波形状に表示されるドプラ画像データを生成する。カラードプラ画像データは、前述の血流映像モードの実行時に生成される。

【0036】

判定機能１８４は、一方向に対して間欠的にまたは連続的に超音波を送受信するドプラモード、すなわちＰＷＤ法に基づくドプラモード（以下、ＰＷＤモードという）またはＣＷＤ法に基づくドプラモード（以下、ＣＷＤモードという）を含む、複数の画像表示モードによるスキャンが実行されるか否かを判定する。
設定機能１８５は、ドプラモードにおいて描出されるドプラ波形の形状に応じて、ウォールフィルタのパラメータを設定する。具体的には、設定機能１８５は、ドプラ波形に生じるノイズが閾値以下となるように、ウォールフィルタのパラメータとして、フィルタのタップ数、フィルタ係数およびカットオフ周波数を設定する。なお、設定機能１８５の処理は、ドプラ処理機能１８２の一部として実行されてもよい。

【0037】

表示制御機能１８６は、画像生成機能１８３により生成された各種超音波画像データに基づく画像を出力装置１０３としてのディスプレイに表示させる機能である。具体的には、例えば、表示制御機能１８６により処理回路１８０は、画像生成機能１８３により生成されたＢモード画像データ、ドプラ波形データ、ドプラ画像データ、又はこれらの全てを含む画像データに基づく画像のディスプレイにおける表示を制御する。

【0038】

より具体的には、表示制御機能１８６により処理回路１８０は、例えば、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用画像データを生成する。また、処理回路１８０は、表示用画像データに対し、ダイナミックレンジ、輝度（ブライトネス）、コントラスト、及びγカーブ補正、並びにＲＧＢ変換等の各種処理を実行してもよい。また、処理回路１８０は、表示用画像データに、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディマーク等の付帯情報を付加してもよい。また、処理回路１８０は、操作者が入力装置により各種指示を入力するためのユーザインタフェース（ＧＵＩ：Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を生成し、ＧＵＩをディスプレイに表示させてもよい。
システム制御機能１８７は、超音波診断装置１全体の動作を統括して制御する機能である。

【0039】

次に、本実施形態に係る超音波診断装置の動作例について図２のフローチャートを参照して説明する。

【0040】

ステップＳＡ１では、判定機能１８４により処理回路１８０が、複数の画像表示モードが設定されているか否かを判定する。言い換えれば、Ｍモード、Ｂモード、ＰＷＤモードまたはＣＷＤモード、カラードプラモード、といった異なる種類の画像表示モードが、リアルタイムに並列表示可能な撮影法、いわゆるＤｕｐｌｅｘまたはＴｒｉｐｌｅｘによる撮影であるか否かを判定する。判定機能１８４により処理回路１８０は、撮像モードとして複数の画像表示モードが設定される場合、ステップＳＡ２に進む。一方、複数の画像表示モードではなく、Ｂモードのみ、ＰＷＤモードのみといった単一の画像表示モードでの撮像モードが設定される場合、ステップＳＡ４に進む。

【0041】

ステップＳＡ２では、判定機能１８４により処理回路１８０が、複数の画像表示モードにＰＷＤモードまたはＣＷＤモードが含まれるか否かを判定する。ＰＷＤモードまたはＣＷＤモードが含まれる場合、ステップＳＡ３に進む。一方、ＰＷＤモードまたはＣＷＤモードが含まれない場合、つまりＢモードとカラードプラモードとのＤｕｐｌｅｘが設定されている場合などは、ＰＷＤモードまたはＣＷＤモードに応じたウォールフィルタの設定が不要であるため、処理を終了する。

【0042】

ステップＳＡ３では、設定機能１８５により処理回路１８０が、ドプラ処理機能１８２で利用するウォールフィルタとして、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタを設定する。これは、ＰＷＤモードまたはＣＷＤモードを含む複数の画像表示モードであるため、過渡応答領域の影響が少ないフィルタを採用するためである。

【0043】

ステップＳＡ４では、判定機能１８４により処理回路１８０が、画像表示モードがＰＷＤモードまたはＣＷＤモードであるか否かを判定する。画像表示モードがＰＷＤモードまたはＣＷＤモードである場合、ステップＳＡ５に進み、画像表示モードがＰＷＤモードまたはＣＷＤモードではない場合、ＰＷＤモードまたはＣＷＤモードに応じたウォールフィルタの設定が不要であるため、処理を終了する。

【0044】

ステップＳＡ５では、設定機能１８５により処理回路１８０が、ドプラ処理機能１８２で利用するウォールフィルタとして、ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタを設定する。これは、複数の画像表示モードではなく過渡応答の影響が少ないため、フィルタの肩特性の良いフィルタを採用すればよいからである。

【0045】

次に、ＦＩＲフィルタとＩＩＲフィルタとの比較例について図３を参照して説明する。
図３（ａ）は、Ｂモード（Ｂ）と、ＰＷＤモードと、カラードプラモード（ＣＤＩ）との３つの画像表示モードがリアルタイムに並列表示される、Ｔｒｉｐｌｅｘにおける画像表示モードのスキャン期間を図示する。ＰＷＤモードのスキャン期間は、ウォールフィルタ適用区間ともいえる。なお、ここではＰＷＤモードを例に説明するが、ＣＷＤモードであってもＰＷＤモードの場合と同様に処理できる。

【0046】

図３（ｂ）は、本実施形態に係る超音波診断装置１で利用される、ＰＷＤモードのスキャン期間において、ＦＩＲフィルタを用いる場合のＰＷＤ実データ区間３４と、推定区間３３とを示す。一方、図３（ｃ）は、ＰＷＤモードのスキャン期間において、ＩＩＲフィルタを用いる場合のＰＷＤ実データ区間３４と、推定区間３６とを示す。

【0047】

図３（ａ）に示すように、隣り合うＰＷＤモードのスキャン期間の間に、Ｂモードまたはカラードプラモードのスキャン期間３１が存在するため、当該Ｂモードまたはカラードプラモードのスキャン期間３１においては、ＰＷＤモード用のスキャンを実行できない。よって、Ｂモードまたはカラードプラモードのスキャン期間３１は、ＰＷＤモードにとっては、受信不感区間となる。そのため、当該受信不感区間においてはＰＷＤモードのスキャンデータを推定して補間する必要がある。

【0048】

このとき、ウォールフィルタのメリットとして、受信不感区間における推定データと実際にＰＷＤモードで取得した実データとの間の不連続を低減する役割を果たす。一方、ウォールフィルタを適用する場合、ウォールフィルタのフィルタ特性により、最初の数データサンプルは過渡応答領域（過渡応答中のタイミング）での取得となるため、ドプラ波形の精度劣化を考慮すれば、過渡応答領域でのデータは利用しないことが望ましい。つまり、他の画像表示モードからＰＷＤモードに切り替わった最初の数サンプルは、ドプラ波形の生成に利用しない。

【0049】

ここで、受信不感区間がある場合において適用される、本実施形態に係る図３（ｂ）のウォールフィルタ、すなわちＦＩＲフィルタの過渡応答期間３２は、ＩＩＲ型に係る図３（ｃ）の過渡応答期間３５と比較して短い。
よって、本実施形態に係る図３（ｂ）の場合のほうが、ＩＩＲ型に係る図３（ｃ）の場合よりも、ドプラ波形の生成に利用可能なＰＷＤ実データ区間３４が長くなる。よって、ＰＷＤ実データ区間３４において破棄されるデータ数を低減しつつ波形推定を実行できるかつ、ＰＷＤ実データ区間が長くなるため、ドプラ波形の精度を向上させることができる。

【0050】

次に、本実施形態に係る超音波診断装置１で得られるドプラ波形の一例と、ＩＩＲ型手法により得られるドプラ波形の一例について図４を参照して説明する。
図４（ａ）は、ＰＷＤモードまたはＣＷＤモードにおいて受信不感区間がある場合の本実施形態に係る超音波診断装置１で得られたドプラ波形の一例である。図４（ｂ）は、ＰＷＤモードまたはＣＷＤモードにおいて受信不感区間がある場合のＩＩＲ型手法により得られたドプラ波形の一例である。

【0051】

図４（ａ）に示すドプラ波形は、図４（ｂ）に示すドプラ波形よりも、利用しているデータサンプル数が多い。そのため、図４（ａ）に示す領域４１のほうが、図４（ｂ）に示す領域４２よりもインパルス状のノイズを低減できていることがわかる。
なお、受信不感区間がある場合におけるＦＩＲフィルタのパラメータの設定値は、デフォルト値でもよいし、ユーザ指示により可変としてもよい。ＦＩＲフィルタのパラメータの設定値は、例えば、フィルタのタップ数、フィルタ係数およびカットオフ周波数で決定されるため、ユーザがディスプレイに表示されるドプラ波形を視認しながら、所望のドプラ波形となるように、フィルタのタップ数、フィルタ係数およびカットオフ周波数の少なくとも１つを変更してもよい。

【0052】

または、学習済みモデルを用いてＦＩＲフィルタのパラメータが設定されてもよい。例えば、撮影対象情報を入力データとし、ユーザ所望のドプラ波形の形状を得たときに当該ユーザが決定したＦＩＲフィルタのタップ数、フィルタ係数およびカットオフ周波数に関するパラメータを正解データとを組とする学習データを用意する。撮影対象情報は、例えば患者の性別、年齢、既往歴などの患者情報、撮影対象部位といった情報を含む。当該学習データを用いてネットワークモデルを教師あり学習により訓練することにより、学習済みモデルを生成すればよい。ネットワークモデルは、ニューラルネットワーク、畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）といった機械学習において一般的に用いられるモデルを用いればよいため、モデルの詳細については省略する。また、教師あり学習の手法についても、一般的な機械学習の手法を用いればよいため、ここでの説明は省略する。

【0053】

学習済みモデルの推論時は、撮影対象情報を学習済みモデルに入力することで、学習済みモデルからＦＩＲフィルタのパラメータの設定値が出力される。これにより、ユーザは撮影対象情報から最適なドプラ波形の形状を得るための、ＦＩＲフィルタのパラメータを、ユーザの技量を問わずに容易に取得できる。

【0054】

以上に示した本実施形態によれば、ＰＷＤモードまたはＣＷＤモードを含むＤｕｐｌｅｘ、Ｔｒｉｐｌｅｘなどの複数の画像表示モードにおいて、ＰＷＤモードまたはＣＷＤモードで用いるウォールフィルタとしてＦＩＲフィルタを適用する。これにより、ＩＩＲフィルタを用いる場合と比較して、過渡応答期間を短く見積もれるため、ドプラ波形の生成の際にデータサンプル数を多く利用できる。よって、ドプラ波形の精度劣化を低減でき、視認性の高い良好なドプラ波形を生成できる。

【0055】

なお、上述の実施形態に係るウォールフィルタの設定処理は、装置本体１００の処理回路１８０で実行する例を示すが、これに限らない。例えば、処理回路１８０が搭載された超音波プローブ１０１と、外付けのディスプレイとで構成される超音波診断装置であっても同様に適用できる。すなわち、超音波プローブ１０１内の処理回路１８０において、受信不感区間がある場合であるか否かを判定し、上述したウォールフィルタの設定処理が実行されることで、外付けのディスプレイに表示されるドプラ波形の精度劣化を低減できる。

【0056】

なお、上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））などの回路を意味する。プロセッサが例えばＣＰＵである場合、プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。一方、プロセッサが例えばＡＳＩＣである場合、プログラムが記憶回路に保存される代わりに、当該機能がプロセッサの回路内に論理回路として直接組み込まれる。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

【0057】

加えて、実施形態に係る各機能は、上述の処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに上述の手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することも可能である。

【0058】

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0059】

１ 超音波診断装置
３１ スキャン期間
３２，３５ 過渡応答期間
３３，３６ 推定区間
３４ ＰＷＤ実データ区間
４０ 超音波画像
４１４２ 領域
１００ 装置本体
１０１ 超音波プローブ
１０２ 入力装置
１０３ 出力装置
１０４ 外部装置
１１０ 超音波送信回路
１２０ 超音波受信回路
１３０ 内部記憶回路
１４０ 画像メモリ
１５０ 入力インタフェース
１６０ 出力インタフェース
１７０ 通信インタフェース
１８０ 処理回路
１８１ Ｂモード処理機能
１８２ ドプラ処理機能
１８３ 画像生成機能
１８４ 判定機能
１８５ 設定機能
１８６ 表示制御機能
１８７ システム制御機能
ＮＷ ネットワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】