JPH0654845A

JPH0654845A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH0654845A
Application number: JP4212684A
Authority: JP
Inventors: Takuya Noda; 拓也野田; Atsuo Iida; 安津夫飯田; Keiichi Murakami; 敬一村上; Nobushiro Shimura; 孚城志村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-08-10
Filing date: 1992-08-10
Publication date: 1994-03-01

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、被検体内の音速の不均一性を補正
する機能を有する超音波診断装置に関し、音速不均一性
の補正機能を向上させた。【構成】ゲート部で切り出された受信信号に基づいて
一旦時間ずれを検出した後、この検出された時間ずれに
基づいて時間ずれの特徴量を求め、該特徴量をしきい値
と比較して時間ずれ検出誤りのある走査線を検知し、こ
の時間ずれ検出誤りのある走査線について時間ずれを補
正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波による被検体内
の断層像を表示する超音波診断装置に関し、特に被検体
内の音速の不均一性を補正する機能を有する超音波診断
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被検体内に超音波を送信し被検体内の組
織で反射して戻ってきた超音波を受信して受信信号を
得、この受信信号に基づいて被検体内の断層像を表示す
ることにより内臓等の疾患の診断に供する超音波診断装
置が用いられており、この超音波診断装置ではいわゆる
受信フォーカスの手法が用いられている。

【０００３】図９は、この受信フォーカスの手法の説明
図である。所定の方向（図９の左右方向）に並んだｎ個
の電気音響変換素子（以下単に「素子」と呼ぶ）Ｅ₁ ，
Ｅ₂ ，…，Ｅ_i ，…，Ｅｎに電気信号を与えると、これ
らの各素子Ｅ₁ ，Ｅ₂ ，…，Ｅ_i ，…，Ｅ_n で超音波に
変換され、この超音波が被検体内に向けて送信される。

【０００４】ここでこの超音波が、多数の素子Ｅ₁ ，Ｅ
₂ ，…，Ｅ_i ，…，Ｅ_n の中央０から被検体内に延びる
垂線上のａ点で反射された場合について考察する。ａ点
からの反射波は、ａ点からの距離の遠い端部側にある素
子Ｅ₁ とａ点からの距離の近い中央側にある素子Ｅ_i と
を比べると、遠くにある素子Ｅ₁ よりも近くにある素子
Ｅ_i に先に到達する。この到達の時間差はａ点から素子
Ｅ₁ ，Ｅ_iまでの距離をそれぞれＬ₁ ，Ｌ_i としたとき
の距離差ΔＬ＝Ｌ₁ −Ｌ_i だけ超音波が進む時間とな
る。ここで仮に被検体内の音速が均一であると仮定し、
この音速をＣとすると、この時間差はΔＬ／Ｃで表わさ
れる。このようにａ点と各素子Ｅ₁ ，Ｅ₂ ，…，Ｅ_i ，
…，Ｅ_n との間の各距離どおしに各距離差があるため、
該各距離差を各時間に換算し、各素子Ｅ₁ ，Ｅ₂ ，…，
Ｅ_i ，…，Ｅ_n で得られた各受信信号を各時間差に相当
する分だけ遅延させることによりこれらの受信信号の到
達時刻を互いに揃える整相処理が行われ、これによりａ
点で反射された超音波に対応する受信信号を強調するこ
と、即ちａ点に受信の焦点を結ばせることが可能とな
る。被検体内の深い位置で反射された超音波ほど各素子
に遅れて到達するため、各素子Ｅ₁ ，Ｅ₂ ，…，Ｅ_i ，
…，Ｅ_n で得られた各受信信号に対する各遅延量を順次
変化させながら互いに加算することにより、ａ点のみで
なく該ａ点を含め中央０から被検体内に延びる垂線上の
各点に連続的に焦点を合わせるいわゆるダイナミックフ
ォーカスを行うこともできる。この垂線は走査線と呼ば
れ、各受信信号に対する各遅延量を変化させることによ
り、この走査線を電気音響変換素子Ｅ₁ ，Ｅ₂ ，…，Ｅ
_i ，…，Ｅ_n の並ぶ方向（図９の左右方向）に平行に移
動させるいわゆるリニア走査やこの走査線を扇状に偏向
させるいわゆるセクタ走査を行うこともでき、これによ
り被検体内の２次元的な断層像を得ることができる。さ
らに図９の紙面に垂直な方向にも電気音響変換素子を配
列すること等によりこの配列方向にも走査して３次元立
体像を得ることができることも知られている。

【０００５】ところが人体内には脂肪層や筋肉、その他
種々の組織が存在し、特に脂肪層においては他の組織と
比べ音速が異なることが知られている。図１０は、音速
が不均一の場合の受信フォーカスを示した図である。こ
の図１０に示すように、例えば人体の腹部の肝臓の診断
を行う場合において、体表近傍には音速が約１４７０ｍ
／ｓｅｃの比較的音速の遅い脂肪層が存在し、その下に
音速約１５４０ｍ／ｓｅｃの筋肉層が存在し、さらにそ
の下部に同じく音速が約１５４０ｍ／ｓｅｃの肝臓が存
在する。また、脂肪層は筋肉内や肝臓内に沈着する場合
もある。

【０００６】このように被検体内に音速の異なる部分が
あると、音速が均一であるという仮定の下に定めた各遅
延量を各受信信号に与えても、図１０に示すように各受
信信号の到達時刻は揃わず、したがってこれらの各受信
信号を全て加算してもａ点に焦点のあった信号とはなら
ずに断層像がボケてしまう結果となる。ここではこの各
受信信号の到達時刻のずれを「時間ずれ」と称すること
とする。しかもこの脂肪層の厚さは人により異なるた
め、各受信信号に対する各遅延量を一律に補正すること
はできない。

【０００７】これを解決する方法として、相互相関演算
を用いる方法（［１］米国特許公報ＵＳＰ４８１７６１
４号、［２］Ｓ．Ｗ．ＦＬＡＸＡＮＤＭ．Ｏ’ＤＯ
ＮＮＥＬ，”Ｐｈａｓｅ−ＡｂｅｒｒａｔｉｏｎＣｏ
ｒｒｅｃｔｉｏｎＵｓｉｎｇＳｉｇｎａｌｓＦ
ｒｏｍＰｏｉｎｔＲｅｆｌｅｃｔｏｒｓａｎｄＤ
ｉｆｆｕｓｅＳｃａｔｔｅｒｒｅｓ：ＢａｓｉｃＰ
ｒｉｎｃｉｐｌｅｓ” ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩ
ＯＮＯＮＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣＳ，ＦＥＲＲＯＥ
ＬＥＣＴＲＩＣＳ，ＡＮＤＦＲＥＱＵＥＮＣＹ
ＣＯＮＴＲＯＬ，ＶＯＬ３５，ＮＯ．６，ＮＯＶＥ
ＭＢＥＲ１９８８，ｐ７５８〜ｐ７６７参照）が
知られている。

【０００８】図１１は、相互相関法を用いた時間ずれを
補正する方法の説明図である。ここでは先ず被検体内の
音速が均一であると仮定した上で各受信信号に各遅延量
を与え、この各遅延量を与えた後の各受信信号の一部を
相関計算領域として切り出し、この相関計算領域内の各
受信信号に基づいて以下のようにして時間ずれが求めら
れる。

【０００９】即ち、この切り出された各受信信号のう
ち、互いに隣接する２つの受信信号間で相互相関演算が
行われ、求められた相互相関関数のピーク値の存在する
位置から隣接素子間の時間ずれΔτが求められる。この
時間ずれΔτが互いに隣接する２つの受信信号の全てに
ついて求められ、この求められた各時間ずれΔτが例え
ば図の１番左側の素子に対応する受信信号の到達時刻を
基準にして順次積算され、これにより基準の受信信号に
対する他の受信信号の各時間ずれΔｔが求められ、この
各時間ずれΔｔが補正されるように各受信信号に対する
各遅延量が変更され、これにより、全ての素子の受信信
号の到達時刻を揃えることができることとなる。

【００１０】尚、従来提案されている各受信信号の時間
ずれを検出する方法としては、上記の相互相関法のほか
直交検波法と呼ばれる方法も知られている（［３］米国
特許公報ＵＳＰ４８３５６８９号参照）。この直交検波
法では受信信号間の狭義の時間ずれの代わりに受信信号
間の位相差が求められるが、本発明はこの時間ずれの検
出方法に依存するものではないため、ここでは「時間ず
れ」は広義に解釈し「位相差」も含むものとする。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記［１］、［２］、
［３］の各文献に示されるように被検体内の音速不均一
の問題についての解決方法が提案されているが、走査線
の近傍に超音波を強く反射する強度反射体が存在する場
合に問題が残り、本出願人によりその解決方法が提案さ
れている。

【００１２】図１２は、走査線近傍に強い反射体が存在
する場合に生じる問題を説明するための図である。走査
線上の点Ａの近傍に強い反射体Ｂが存在し、また各受信
信号には、被検体内の音速が均一であると仮定した場合
の各遅延量が与えられているものとする。このとき各受
信信号は点Ａからの反射波に起因する信号成分と点Ｂか
らの反射波に起因する信号成分とが混合されたものとな
り、点Ｂからの反射波に起因する信号成分は、点Ｂは現
在焦点を合わせようとしている点Ａに対し斜めの位置に
あるため、図に示すように直線状に傾斜するように時間
ずれが生ずることとなる。ここで、脂肪層等音速の不均
一な部分が存在することに起因する時間ずれを補正する
ために、図に示す時間ずれ検出領域内の信号を用いて例
えば前述した相互相関法等により時間ずれを検出する
と、点Ｂに存在する強い反射体からの反射波に起因する
信号成分が支配的な場合、この信号成分で時間ずれが検
出されてしまい、その結果走査線が点Ｂの方向に偏向さ
れるように各受信信号に対する各遅延量が補正され、こ
のように補正された受信信号に基づいて得られた断層像
上の点Ａの位置に点Ｂの反射体が存在するかのような虚
像が現われてしまう結果となる。

【００１３】この問題を解決する方法として、点Ｂから
の反射波に起因する信号成分は図１２に示すような直線
的な傾斜をもつことを考慮し、このような傾斜した直線
状の時間ずれが検出された場合には、この直線を基準と
して、検出された時間ずれのこの直線からの偏差を新た
な時間ずれとして検出する方法が本出願人により提案さ
れている（特願平３−６６１０５号３月２９日出願
参照）。

【００１４】ここで、走査線の近傍に唯一の強い反射体
Ｂが存在する場合は、上記提案に係る方法により強い反
射体Ｂの影響は除去され、時間ずれを正しく補正するこ
とができることとなるが、上記提案に係る方法では複数
の強い反射体が走査線の近傍に同時に存在しこのためこ
れら複数の強い反射体からの反射信号が時間ずれ検出範
囲内に存在する場合に、時間ずれ検出誤りが生じる。

【００１５】図１３は、走査線近傍に２つの強い反射体
が存在する場合の受信信号を模式的に表わした図であ
る。この図１３に示す場合、Ｗ_a の区間では点Ａからの
反射波が強く、Ｗ_b 区間では点Ｂからの反射波が強いた
め、破線で囲った領域の信号が支配的となりこの領域内
の信号で時間ずれを検出してしまうこととなる。したが
って上記提案に係る手法を機械的に適用して検出された
時間ずれの傾斜分を取り除いたとしても音速不均一に依
存した時間ずれを抽出したことにはならず、この時間ず
れを補正するように受信信号の遅延量を制御した場合、
生体内断層像がむしろ補正前より劣化してしまい問題と
なっていた。こうした問題は相互相関法や直交検波法だ
けでなく時間ずれ検出手段の全てにおける問題点であ
る。

【００１６】本発明は、上記の問題点に鑑み、時間ずれ
検出誤りを検出し検出誤りの時間ずれに補正を施すこと
により、音速不均一性の補正機能を向上させた超音波診
断装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の超音波診断装置は、被検体内に送信された超
音波が該被検体内の所定点に送信側焦点を形成するよう
に、各所定の遅延量だけ遅延された電圧パルスを送信手
段により生成して所定の方向に並んだ多数の電気音響変
換素子のそれぞれに印加し、被検体内に送信され該被検
体内で反射した超音波を多数の電気音響変換素子のそれ
ぞれで受信することにより多数の受信信号を得、被検体
内に延びる走査線に沿って受信側焦点が形成されるよう
に、多数の受信信号を、遅延量可変の遅延手段を用いて
各所定の遅延量だけそれぞれ遅延させるとともに互いに
加算することにより加算信号を得、該加算信号に基づい
て被検体の断層像を表示する超音波診断装置に関するも
のであり、（１）被検体内の所定の深さ領域に対応した
受信信号を時間ずれ検出領域として切り出すゲート部
と、（２）該ゲート部で切り出された時間ずれ検出領域
内の受信信号に基づいて、受信信号の相対的な時間ずれ
を検出する時間ずれ検出部と、（３）該時間ずれ検出部
で検出された時間ずれに基づいて該時間ずれの特徴量を
求め該特徴量を所定のしきい値と比較することにより時
間ずれ検出誤りのある走査線を検知する時間ずれ検出誤
り検知部と、（４）該時間ずれ検出誤り検知部で検知さ
れた時間ずれ検出誤りのある走査線について時間ずれ検
出部で検出された時間ずれを補正又は置換する時間ずれ
検出誤り補正部と、（５）時間ずれ検出誤り検知部にお
いて時間ずれ検出誤りがないと検知された走査線につい
ては時間ずれ検出部で検出された時間ずれ、および時間
ずれ検出誤り検知部において時間ずれ検出誤りがあると
検知された走査線については時間ずれ検出誤り補正部で
補正又は置換された時間ずれで補正するように、送信手
段における各所定の遅延量、及び／又は、遅延手段にお
ける各所定の遅延量を制御する遅延量制御部とを備えた
ことを特徴とするものである。

【００１８】ここで、上記（１）〜（５）の各部で用い
られる受信信号は遅延手段を経由する前の受信信号であ
ってもよく、遅延手段を経由した後の受信信号であって
もよい。また本発明においては上記特徴量は特定の演算
により求められる特定の特徴量に限定されるものではな
いが、本発明において採用可能な特徴量を列挙すると、
例えば、（ａ）受信信号の相対的な時間ずれを表わす曲線におけ
る、時間ずれ０を横切る点の個数（ｂ）受信信号の相対的な時間ずれの時間ずれ０からの
平均的な偏差（演算処理上等価な、偏差の和を含む）。（ｃ）受信信号の相対的な時間ずれを表わす曲線を二次
関数に近似した場合における二次の係数の絶対値（ｄ）２つの走査線の互いに対応する受信信号の相対的
な時間ずれの平均的な偏差（偏差の和を含む）。（ｅ）２つの走査線の、前記受信信号の相対的な時間ず
れを表わす曲線間の相関係数等を挙げることができる。

【００１９】また本発明においては、時間ずれ検出誤り
検知部で用いられるしきい値の定め方についても特に限
定されるものではなく、例えばあらかじめ定数として準
備されていてもよく、あるいは、例えば、（ｆ）複数の走査線に跨って特徴量の平均的な値を求
め、該平均的な値をしきい値として用いてもよく、ある
いは、（ｇ）複数の走査線に跨って、特徴量の平均的な値とば
らつきの程度とを求め、これら平均的な値とばらつきの
程度に基づいてしきい値を定めてもよい。

【００２０】さらに、本発明においては、上記時間ずれ
検出誤り補正部における時間ずれの補正のアルゴリズム
も特定のアルゴリズムに限定されるものではなく、種々
のアルゴリズムを採用することができるが、その例を列
挙すると、例えば、（ｈ）時間ずれ検出誤り検知部において時間ずれ検出誤
りがあると検知された走査線について受信信号の相対的
な時間ずれを表わす曲線を二次関数に近似し、該二次関
数上の各点を時間ずれ０とする補正を行なう。（ｉ）時間ずれ検出誤り検知部において時間ずれ検出誤
りがあると検知された走査線について受信信号の相対的
な時間ずれを表わす曲線を第１の二次関数に近似すると
ともに、時間ずれ検出誤り検知部において時間ずれ検出
誤りがないと検知された走査線について受信信号の相対
的な時間ずれを表わす曲線を第２の二次関数に近似し、
互いに対応する第１の二次関数上の各点と第２の二次関
数上の各点との各差分だけ時間ずれを補正する。（ｊ）時間ずれ検出誤り検知部において時間ずれ検出誤
りがあると検知された第１の走査線の受信信号の相対的
な時間ずれを時間ずれ検出誤り検知部において時間ずれ
検出誤りがないと検知された第２の走査線の受信信号の
相対的な時間ずれに置換することをもって第１の走査線
の時間ずれを補正する。等のアルゴリズムを挙げること
ができる。

【００２１】

【作用】本発明の超音波診断装置は、ゲート部（上記
（１））で切り出された受信信号に基づいて一旦時間ず
れを検出した（上記（２））後、この検出された時間ず
れに基づいて、例えば上記（ａ）〜（ｅ）等の時間ずれ
の特徴量を求め該特徴量を、例えば上記（ｆ）、（ｇ）
等の手法により求めたしきい値と比較して時間ずれ検出
誤りのある走査線を検知し（上記（３））、この時間ず
れ検出誤りのある走査線について、例えば上記（ｈ）〜
（ｊ）等の手法により時間ずれを補正する（上記
（４））ようにしたため、上記（５）の遅延量制御部に
より、送信手段における電圧パルスの遅延量及び／又は
遅延手段による受信信号の遅延量が制御され、これによ
り、例えば走査線近傍に複数の強い反射体が同時に存在
するような状況下にあっても送信側焦点及び／又は受信
側焦点が正しく形成され、分解能の高い高画質の断層像
を得ることができる。

【００２２】

【実施例】以下本発明の実施例について説明する。図１
は、本発明の一実施例に係る超音波診断装置のブロック
図、図２は、受信信号波形の模式図である。所定の方向
に多数並んだ電気音響変換素子１に向けて送信部２から
各所定のタイミングのパルス状の電圧が印加され、これ
により、図示しない被検体内の所定点に焦点を結ぶよう
に被検体内に向けて超音波が発信される。この被検体内
に発信された超音波は被検体内の各組織で反射し、この
反射波が多数の電気音響変換素子１のそれぞれで受信さ
れて各受信信号に変換され、受信部３に入力される。こ
の受信部３内には入力されたアナログ信号としての各受
信信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、デ
ィジタル化された各受信信号をそれぞれ遅延させる遅延
量可変の遅延手段が備えられており、この遅延手段によ
り、被検体内に延びる走査線に沿って順次移動する受信
側焦点が形成されるように、各受信信号がそれぞれ遅延
されて出力される。これら所定の各遅延量だけ遅延され
た各受信信号は、加算部４に入力されて互いに加算さ
れ、この加算後の加算信号が表示部１０に入力され、こ
の表示部１０においてこの加算信号に基づく被検体の断
層像が表示される。また、受信部３に備えられた遅延手
段でそれぞれ遅延された各受信信号は、ゲート部５にも
入力される。このゲート部５は、図２に示すような受信
信号のうち、被検体内のある深さからの反射波が電気音
響変換素子１に到達する時刻を中心としたある領域の受
信信号が時間ずれ検出領域として切り出される。このゲ
ート部５では、各電気音響変換素子１で得られた全ての
受信信号に基づいて時間ずれを検出しても良いが、例え
ば人体の音速の変化は、音響変換素子１のピッチ（約
０．５ｍｍ）よりも十分大きいため、例えば１つおきの
電気音響変換素子１で得られた受信信号に基づいて時間
ずれを検出しても良い。

【００２３】このゲート部５で切り出された時間ずれ検
出領域内の受信信号は、時間ずれ検出部６に入力され
る。この時間ずれ検出部６では、例えば相互相関法を用
いて時間ずれが検出されるが、図１２に示すような傾斜
分が検出された場合はこの傾斜を直線で近似し、検出さ
れた時間ずれのうちこの直線からの差が時間ずれとして
求められる。

【００２４】図３は、時間ずれ検出部６で検出された各
走査線毎の時間ずれを、８本の走査線をひとつの走査線
群として表わした波形図である。ここでは多数の電気音
響変換素子Ｅ₀ ，…，Ｅ_n （図１参照）のそれぞれによ
り各受信信号が得られこの受信信号に基づいて時間ずれ
が検出されるが、矩形で囲まれた各ブロックは、各１本
の走査線Ｓ₀ ，Ｓ₁ …，Ｓ₇ のそれぞれについて、各電
気音響変換素子Ｅ₀ ，…，Ｅ_n により得られた各受信信
号の並び（以下「素子番号」と称する。）を横軸に、該
各受信信号の相対的な時間ずれを縦軸に表わしたもので
ある。

【００２５】ここでは、以下に示す時間ずれ検出の誤り
の検知に用いる走査線群は少なくとも２本以上の走査線
で構成される。各走査線間の時間ずれに大きな差が生じ
ないように、走査線群中の走査線数は数本から十数本程
度にするのが好ましい。尚、この図３に示す時間ずれ
は、時間ずれ検出部６において図１２に示すような傾斜
分が除去された後の時間ずれである。

【００２６】この図では走査線Ｓ₄ に大きな時間ずれ検
出誤りが見られる。時間ずれ検出部６において求められ
た時間ずれは、時間ずれ検出誤り検知部８に入力され
る。この時間ずれ検出誤り検知部８では、以下に示すよ
うにして時間ずれ検出誤りのある走査線を検知し、その
情報が時間ずれ検出誤り補正部９に入力される。

【００２７】図４は、時間ずれ検出誤り検知部および時
間ずれ検出誤り補正部の詳細ブロック図である。時間ず
れ検出部６で求められた、図３に示すような各走査線毎
の時間ずれの情報は、時間ずれ検出誤り検知部８内の特
徴量演算手段８１に入力される。この特徴量演算手段８
１では、入力された時間ずれの情報に基づいて、時間ず
れの特徴量が求められる。ここでは特徴量として、（ａ）図３に示す各走査線毎の時間ずれの曲線が時間ず
れ０を横切る点の個数（ｂ）本発明にいう、時間ずれ０
からの平均的な偏差の一例である、各走査線毎の時間ず
れの絶対値の和、又は、二乗和（ｃ）図３に示す各走査線毎の時間ずれの曲線を二次関
数に近似した場合の傾き（２次の係数）の絶対値（ｄ）本発明にいう、走査線間の互いに対応する受信信
号の相対的な時間ずれの平均的な偏差の一例である、走
査線間の時間ずれの差分（ｅ）時間ずれを表わす曲線間の相関係数のいずれか、もしくはこれらの組合せが採用される。以
下これら（ａ）〜（ｅ）のそれぞれについて詳細に説明
する。

【００２８】（ａ）時間ずれ０を横切る点の個数を特徴
量とする場合、以下の方法によりその特徴量が求められ
る。特徴量演算手段８１において、各走査線毎に、素子
番号Ｅ_k，Ｅ_k+1（０≦ｋ≦ｎ）の時間ずれＴＥ_k，Ｔ
Ｅ_k+1が、正から負または負から正または０となる回数
がカウントされ、その個数（回数）が特徴量とされる。
次に、しきい値設定手段８２により、特徴量である時間
ずれ０を横切る点の個数の、図３１に示す８本の走査線
Ｓ₀，Ｓ₁，…，Ｓ₇に跨る平均が求められ、これがし
きい値とされる。これら求められた特徴量及びしきい値
が検出誤り判定手段８３に入力され、この検出誤り判定
手段８３において、特徴量がしきい値を越えない走査線
の時間ずれが検出誤りと判定される。

【００２９】例えば図３の時間ずれに検出誤りが生じて
いない走査線（Ｓ₄以外）では、時間ずれ０を横切る点
の個数（６点）は変わらない。しかし、検出誤りが生じ
た走査線Ｓ₄の場合には時間ずれ０を横切る点の個数
（３点）は減る。したがって、走査線Ｓ₄の特徴量は
３、それ以外の走査線の特徴量は６となり、しきい値は
５．６２５となる。走査線Ｓ₄の特徴量がしきい値を越
えないため、走査線Ｓ₄の時間ずれが検出誤りと判定さ
れる。（ｂ）時間ずれの絶対値の和を特徴量とする場合、以下
の方法によりこの特徴量が求められる。

【００３０】特徴量演算手段８１において、下記（１）
式に従って走査線Ｓ_i（０≦ｉ≦７）の時間ずれの和又
は二乗和ＴＷ_iが求められ、この和又は二乗和ＴＷ_iが
特徴量とされる。

【００３１】

【数１】

【００３２】ここで、ＴＥ_kは素子番号Ｅ_k（０≦ｋ≦
ｎ）の時間ずれである。次にしきい値設定手段８２によ
り、特徴量である時間ずれの和又は二乗和ＴＷ_iの平均
＜Ｔ＞が求められ、この平均値＜Ｔ＞がしきい値とされ
る。

【００３３】

【数２】

【００３４】このようにして求められた特徴量ＴＷ
_i（ｉ＝０，１，…，７）およびしきい値＜Ｔ＞が検出
誤り判定手段８３に入力され、この検出誤り判定手段８
３において、特徴量ＴＷ_iがしきい値＜Ｔ＞を越える走
査線の時間ずれが検出誤りと判定される。走査線Ｓ₄の
ような検出誤りの時間ずれが存在すると、この走査線Ｓ
₄の特徴量ＴＷ₄は図３に破線で示したオフセット分が
加算された値となり、平均＜Ｔ＞を越えることになる。
したがって走査線Ｓ₄の時間ずれが検出誤りと判定され
る。

【００３５】（ｃ）時間ずれを二次関数に近似した場合
の二次の係数（傾き）の絶対値を特徴量とする場合、以
下の方法によりその特徴量が求められる。先ず特徴量演
算手段８１において、走査線Ｓ_i（０≦ｉ≦７）の時間
ずれの近似二次関数Ｙ_iが求められる。Ｙ_i＝Ａ_iＸ_i ²＋Ｂ_iＸ_i＋Ｃ_i … （３）ここで、Ａ_i，Ｂ_i，Ｃ_iは係数である。二次関数に近
似する手法としては例えば最小二乗法が挙げられる。こ
の二次関数の傾きの絶対値｜Ａ_i｜が特徴量とされる。
次にしきい値設定手段８２により、特徴量である傾きの
絶対値｜Ａ_i｜の平均＜Ａ＞が求められしきい値とされ
る。このようにして求められた特徴量｜Ａ _i｜（ｉ＝
０，１，…，７）としきい値＜Ａ＞が検出誤り判定手段
８３に入力され、この検出誤り判定手段８３において、
特徴量｜Ａ_i｜がしきい値＜Ａ＞を越える走査線の時間
ずれが検出誤りと判定される。

【００３６】走査線Ｓ₄のような検出誤りの時間ずれが
存在すると、走査線Ｓ₄における傾きの絶対値｜Ａ₄｜
が大きくなり、しきい値＜Ａ＞を越える。したがって走
査線Ｓ₄の時間ずれが検出誤りと判定される。（ｄ）走査時間の時間ずれの差分を特徴量とする場合、
以下の方法により特徴量が求められる。

【００３７】先ず特徴量演算手段８１において、下記
（４）式に従って、走査線間Ｓ_i，Ｓ _i+1（０≦ｉ≦
６）の時間ずれの差分ＴＳ_iが求められ、この差分ＴＳ
_iが特徴量とされる。

【００３８】

【数３】

【００３９】ここで、ＴＥ_k，ＴＥ_k+1は素子番号
Ｅ_k，Ｅ_k+1（０≦ｋ≦ｎ）の時間ずれである。次にし
きい値設定手段８２により、特徴量である走査線間の時
間ずれの差分ＴＳ_iの平均＜Ｔ＞が求められ、この平均
＜Ｔ＞がしきい値とされる。

【００４０】

【数４】

【００４１】このようにして求められた特徴量ＴＳ
_i（ｉ＝０，１，…，６）としきい値＜Ｔ＞が検出誤り
判定手段８３に入力され、この検出誤り判定手段８３に
おいて、特徴量ＴＳ_iがしきい値＜Ｔ＞を越える走査線
の時間ずれが検出誤りと判定される。走査線Ｓ₄のよう
な検出誤りの時間ずれが存在すると、その前後の走査線
Ｓ₃，Ｓ₅との差分が極めて大きい特徴量ＴＷ₃，ＴＷ
₄となり、平均＜Ｔ＞を越える。したがって走査線Ｓ₄
の時間ずれが検出誤りと判定される。

【００４２】（ｅ）走査線間の時間ずれの相関係数を特
徴量とする場合、以下の方法によりその特徴量が求めら
れる。先ず特徴量演算手段８１において、下記（６）式
により、走査線間Ｓ_i，Ｓ_i+ ₁（０≦ｉ≦６）の時間ず
れの相関係数Γ_iが求められこの相関係数Γ_iが特徴量
とされる。

【００４３】

【数５】

【００４４】ここで、ＴＥ_k，ＴＥ_k+1は素子番号
Ｅ_k，Ｅ_k+1（０≦ｋ≦ｎ）の時間ずれ、＜ＴＥ＞，＜
ＴＥ₁＞は各ＴＥ_k，ＴＥ_k+1の平均である。また、Ｓ
Ｔ，ＳＴ₁は各ＴＥ_k，ＴＥ_k+1の標準偏差である。次
にしきい値設定手段８２において、下記（７）式によ
り、特徴量である走査線間の時間ずれの相関係数Γ_iの
平均＜Γ＞が求められ、しきい値とされる。

【００４５】

【数６】

【００４６】このようにして求められた特徴量Γ_i（ｉ
＝０，１，…，６）としきい値＜Γ＞が検出誤り判定手
段８３に入力され、この検出誤り判定手段８３におい
て、該特徴量Γ_iが該しきい値＜Γ＞を越えない走査線
の時間ずれが検出誤りと判定される。走査線Ｓ₄のよう
な検出誤りの時間ずれが存在すると、その前後の走査線
Ｓ₃，Ｓ₅との相関が極めて小さい特徴量Γ₃，Γ₄と
なり、平均＜Γ＞を越えないこととなる。したがって走
査線Ｓ₄の時間ずれが検出誤りと判定される。

【００４７】ここで、上記（ａ）〜（ｅ）におけるしき
い値設定手段８２では特徴量の平均を求め、この平均を
しきいとしているが、特徴量の平均をしきい値とするこ
とに代え、しきい値設定手段８２において、特徴量の平
均とともに、特徴量の標準偏差σを求め、平均＋標準偏
差σ（または平均−標準偏差σ）をしきい値としても良
い。このように標準偏差σを加味したしきい値を用いた
場合、時間ずれ検出誤りが存在する場合にのみならず、
時間ずれ検出誤りが存在しない場合に特に有効である。
つまり時間ずれに検出誤りが存在しない場合は、該しき
い値付近で各特徴量がばらつきをもつため、検出誤りで
ない時間ずれを検出誤りであると誤って判定する場合が
ある。したがって平均＋標準偏差σ（または平均−標準
偏差σ）をしきい値とすることにより平均付近の時間ず
れを検出誤りと判定しないようにすることが可能とな
る。またしきい値は平均＋標準偏差σ（または平均−標
準偏差σ）以外でもよく、例えば平均＋σ／２（または
平均−σ／２）等であってもよい。

【００４８】さらに、上記（ａ）〜（ｅ）におけるしき
い値設定手段８２には、初期設定された固定のしきい値
が格納されていても良い。時間ずれ検出誤りが生じてい
ない場合の各特徴量はほとんど差がなく、時間ずれ検出
誤りが生じてる場合の特徴量だけが大きく外れる。した
がって時間ずれ検出誤りが生じていない場合の各特徴量
よりも大きめのしきい値を予め設定しておくことによ
り、しきい値を演算によって設定する手間を省くことが
可能となる。例えば、相関係数を特徴量とした場合、相
関係数は一般に｜Γ｜＜０．３ならばほとんど相関はな
いと考えられるため、｜Γ｜＝０．３をしきい値として
格納しておくこと等が考えられる。

【００４９】上記のようにして、時間ずれ検出誤り検知
部８において、時間ずれ検出誤りのある走査線Ｓ₄が検
出されると、この走査線Ｓ₄が時間ずれ検出誤りである
旨、およびその走査線Ｓ₄の時間ずれを補正するに必要
な情報が時間ずれ検出誤り補正部９に入力される。図４
に示す実施例における時間ずれ検出誤り補正部９では、
時間ずれ置き換え手段９１により、時間ずれ検出誤り検
知部８で検出誤りと判定された走査線Ｓ₄の時間ずれ
を、検出誤りでない走査線の時間ずれに置き換える。こ
こで、置き換える時間ずれは、検出誤りの生じた走査線
に最も近接し、かつ時間ずれ検出誤りでない走査線の時
間ずれとするのが好ましい。例えば図３では、走査線Ｓ
₄の時間ずれを走査線Ｓ₃の時間ずれで置き換える、等
である。近接した走査線間の時間ずれは大きく変化しな
いので、置き換えることにより、検出誤りの時間ずれを
直接補正したのとほぼ等価な効果を得ることができる。

【００５０】図５は、図１にブロックで示す時間ずれ検
出誤り補正部の、他の例の詳細ブロック図、図６は、図
５に示す時間ずれ検出誤り補正部の補足説明図である。
図６の左上のグラフは検出誤りの時間ずれを示し、右の
グラフは検出誤りが生じていない時間ずれを表してい
る。縦軸は時間ずれ、横軸は素子番号（Ｅ₀〜Ｅ _n）を
表している。図５に示す近似曲線算出手段９２Ａにおい
て、時間ずれ検出誤り検知部８によって、前述した
（ａ）〜（ｅ）の方法を用いて時間ずれ検出誤りと判定
された時間ずれが、最小二乗法により下記（８）式の二
次関数Ｙ_aiに近似される。

【００５１】Ｙ_ai＝Ａ_a（Ｅ_i）²＋Ｂ_aＥ_i＋Ｃ_a （０≦ｉ≦ｎ） …（８）同様に近似曲線算出手段９２Ｂにより、時間ずれ検出誤
りが生じていない走査線の時間ずれが最小二乗法により
二次関数Ｙ_biに近似される。Ｙ_bi＝Ａ_b（Ｅ_i）²＋Ｂ_aＸ＋Ｃ_b （０≦ｉ≦ｎ） …（９）時間ずれ補正手段９３では、図６に示す二次関数Ｙ_aと
二次関数Ｙ_bとの差分ΔＹ_i ΔＹ_i＝Ｙ_bi−Ｙ_ai …（１０）が検出誤りの時間ずれから除去される。つまり二次関数
Ｙ_aiが二次関数Ｙ_biに一致するように検出誤りの時間ず
れが修正され、この修正された後のものが新たな時間ず
れとして採用される。

【００５２】ＮＴＥ_i＝ＴＥ_i−ΔＹ_i …（１１）ここで、ＴＥ_iは素子番号Ｅ_i（０≦ｉ≦ｎ）の時間ず
れ、ＮＴＥ_iは補正後の素子番号Ｅ_iの時間ずれを示し
ている。この図５、図６に示す例は、検出誤り時間ずれ
に対して補正を施こす方法の一例であり、補正後の時間
ずれは音速不均一性によって生じる時間ずれとほぼ等し
くなる。

【００５３】ここで、時間ずれ検出誤り補正部９におい
て用いられる時間ずれ検出誤りの生じていない走査線の
時間ずれとしては、時間ずれ検出誤りの生じている走査
線に最も近接した走査線の時間ずれを用いることが好ま
しい。これは、前述したように近接した走査線間の時間
ずれは大きく変化しないことに起因する。尚、この図
５、図６に示す方法は、時間ずれ検出誤りと判定された
走査線の時間ずれと検出誤りが生じていない走査線の時
間ずれの双方を二次関数に近似しこれらの二次関数が一
致するように補正されたが、簡易的には、時間ずれ検出
誤りと判定された走査線の時間ずれのみを二次関数に近
似し、この二次関数が時間ずれ０の直線と一致するよう
に補正してもよい。このようにして時間ずれ検出誤り補
正部において必要に応じて補正（置換を含む）された
後、この必要に応じて補正された時間ずれの情報が遅延
量制御部７（図１参照）に入力され、遅延量制御部７に
より、入力された時間ずれの情報に基づいて、被検体内
に送信側焦点、受信側焦点が正しく結ばれるように、送
信部２で生成される電圧パルスの遅延量、および受信部
３内の遅延手段における受信信号の遅延量が制御され
る。

【００５４】尚、図１に示す実施例では送信側焦点と受
信側焦点との双方が補正、制御されているが、本発明は
送信側焦点、受信側焦点のうちのいずれか一方について
も適用することができる。図７は、本発明の他の実施例
に係る超音波診断装置のブロック図である。図１に示す
実施例との相違点についてのみ説明する。

【００５５】反射超音波が多数の電気音響変換素子１の
それぞれで受信されることにより得られた各受信信号は
アナログ信号のままマトリクススイッチ１１を経過して
受信加算部１２に入力される。この受信加算部１２には
多数のタップを有する遅延線が備えられており、遅延量
制御部７により制御されたマトリクススイッチにより各
受信信号がどのタップから遅延線に入力されるかが定め
られる。遅延線に入力された各受信信号は、この遅延線
により、入力されたタップに応じた遅延量だけ遅延され
るとともに互いに電流加算される。この電流加算により
得られた加算信号は表示部１０に入力される。

【００５６】この図７に示す構成においては、整相処理
前の受信信号、即ち受信加算部１２で遅延される前の受
信信号がゲート部５に入力されることになる。したがっ
てこのゲート部５では、図８に示すように放物線形状の
領域が時間ずれ検出のための相関計算を行なう領域とし
て切り出される。

【００５７】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
超音波診断装置は、時間ずれに基づいて、例えば上記
（ａ）〜（ｅ）等の手法を用いて時間ずれの特徴量を求
め、該特徴量を、例えば上記（ｆ），（ｇ）等の手法に
より求めたしきい値と比較するようにしたため、時間ず
れ検出誤りのある走査線が検知される。また検知された
時間ずれ検出誤りのある走査線について、例えば上記
（ｈ）〜（ｊ）等の手法により時間ずれを補正するよう
にしたため、例えば走査線近傍に強い反射体が同時に複
数存在するような場合であっても、送信側焦点及び／又
は受信側焦点が正しく結ばれ、したがって高分解能、高
画質の断層像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る超音波診断装置のブロ
ック図である。

【図２】受信信号波形の模式図である。

【図３】時間ずれ検出部で検出された各走査線毎の時間
ずれを、８本の走査線をひとつの走査線群として表わし
た波形図である。

【図４】時間ずれ検出誤り検知部および時間ずれ検出誤
り補正部の詳細ブロック図である。

【図５】図１にブロックで示す時間ずれ検出誤り補正部
の、他の例の詳細ブロック図である。

【図６】図５に示す時間ずれ検出誤り補正部の補足説明
図である。

【図７】本発明の他の実施例に係る超音波診断装置のブ
ロック図である。

【図８】整相処理前の受信信号を表わした図である。

【図９】受信フォーカスの手法の説明図である。

【図１０】音速が不均一の場合の受信フォーカスを示し
た図である。

【図１１】相互相関法を用いた時間ずれを補正する方法
の説明図である。

【図１２】走査線近傍に強い反射体が存在する場合に生
じる問題を説明するための図である。

【図１３】走査線近傍に２つの強い反射体が存在する場
合の受信信号を模式的に表わした図である。

【符号の説明】

１電気音響変換素子２送信部３受信部４加算部５ゲート部６時間ずれ検出部７遅延量制御部８時間ずれ検出誤り検知部８１特徴量演算手段８２しきい値設定手段８３検出誤り判定手段９時間ずれ検出誤り補正部９１時間ずれ置き換え手段９２Ａ近似曲線算出手段９２Ｂ近似曲線算出手段９３時間ずれ補正手段１０表示部１１マトリクススイッチ１２受信加算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者志村孚城神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体内に送信された超音波が該被検体
内の所定点に送信側焦点を形成するように、各所定の遅
延量だけ遅延された電圧パルスを送信手段により生成し
て所定の方向に並んだ多数の電気音響変換素子のそれぞ
れに印加し、前記被検体内に送信され被検体内で反射し
た超音波を前記多数の電気音響変換素子のそれぞれで受
信することにより多数の受信信号を得、前記被検体内に
延びる走査線に沿って受信側焦点が形成されるように、
前記多数の受信信号を遅延量可変の遅延手段を用いて各
所定の遅延量だけそれぞれ遅延させるとともに互いに加
算することにより加算信号を得、該加算信号に基づいて
前記被検体の断層像を表示する超音波診断装置におい
て、被検体内の所定の深さ領域に対応した前記受信信号を時
間ずれ検出領域として切り出すゲート部と、該ゲート部で切り出された前記時間ずれ検出領域内の前
記受信信号に基づいて、前記受信信号の相対的な時間ず
れを検出する時間ずれ検出部と、該時間ずれ検出部で検出された前記時間ずれに基づいて
該時間ずれの特徴量を求め該特徴量を所定のしきい値と
比較することにより時間ずれ検出誤りのある走査線を検
知する時間ずれ検出誤り検知部と、該時間ずれ検出誤り検知部で検知された時間ずれ検出誤
りのある走査線について前記時間ずれ検出部で検出され
た前記時間ずれを補正又は置換する時間ずれ検出誤り補
正部と、前記時間ずれ検出誤り検知部において時間ずれ検出誤り
がないと検知された走査線については前記時間ずれ検出
部で検出された前記時間ずれ、および前記時間ずれ検出
誤り検知部において時間ずれ検出誤りがあると検知され
た走査線については前記時間ずれ検出誤り補正部で補正
又は置換された前記時間ずれで補正するように、前記送
信手段における前記各所定の遅延量、及び／又は、前記
遅延手段における前記各所定の遅延量を制御する遅延量
制御部とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】前記特徴量が、前記受信信号の相対的な
時間ずれを表わす曲線における、時間ずれ０を横切る点
の個数であることを特徴とする請求項１記載の超音波診
断装置。
【請求項３】前記特徴量が、前記受信信号の相対的な
時間ずれの時間ずれ零からの平均的な偏差であることを
特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項４】前記特徴量が、前記受信信号の相対的な
時間ずれを表わす曲線を二次関数に近似した場合におけ
る二次の係数の絶対値であることを特徴とする超音波診
断装置。
【請求項５】前記特徴量が、２つの走査線の互いに対
応する前記受信信号の相対的な時間ずれの平均的な偏差
であることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装
置。
【請求項６】前記特徴量が、２つの走査線の、前記受
信信号の相対的な時間ずれを表わす曲線間の相関係数で
あることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項７】前記時間ずれ検出誤り検知部が、複数の
走査線に跨って前記特徴量の平均的な値を求め、該平均
的な値を前記しきい値として用いるものであることを特
徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項８】前記時間ずれ検出誤り検知部が、複数の
走査線に跨って前記特徴量の平均的な値とばらつきの程
度とを求め、これら平均的な値とばらつきの程度に基づ
いて前記しきい値を定めるものであることを特徴とする
請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項９】前記時間ずれ検出誤り補正部が、前記時
間ずれ検出誤り検知部において時間ずれ検出誤りがある
と検知された走査線について前記受信信号の相対的な時
間ずれを表わす曲線を二次関数に近似し、該二次関数上
の各点を時間ずれ０とする補正を行なうものであること
を特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項１０】前記時間ずれ検出誤り補正部が、前記
時間ずれ検出誤り検知部において時間ずれ検出誤りがあ
ると検知された走査線について前記受信信号の相対的な
時間ずれを表わす曲線を第１の二次関数に近似するとと
もに、前記時間ずれ検出誤り検知部において時間ずれ検
出誤りがないと検知された走査線について前記受信信号
の相対的な時間ずれを表わす曲線を第２の二次関数に近
似し、互いに対応する前記第１の二次関数上の各点と前
記第２の二次関数上の各点との各差分だけ前記時間ずれ
を補正するものであることを特徴とする請求項１記載の
超音波診断装置。
【請求項１１】前記時間ずれ検出誤り補正部が、前記
時間ずれ検出誤り検知部において時間ずれ検出誤りがあ
ると検知された第１の走査線の前記受信信号の相対的な
時間ずれを前記時間ずれ検出誤り検知部において時間ず
れ検出誤りがないと検知された第２の走査線の前記受信
信号の相対的な時間ずれに置換することをもって前記第
１の走査線の前記時間ずれを補正するものであることを
特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。