JPH10286256A

JPH10286256A - 超音波診断装置およびフィルタ

Info

Publication number: JPH10286256A
Application number: JP9097458A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Matsushima; 哲也松島
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1997-04-15
Filing date: 1997-04-15
Publication date: 1998-10-27
Anticipated expiration: 2017-04-15
Also published as: DE19746916A1; DE19746916C2; US5976086A; JP3732613B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、被検体内への超音波の送信とその被
検体内で反射して戻ってきた超音波の受信とを繰り返す
ことにより順次連なる複数フレームの画像データを得て
それらの画像データに基づく動画像を表示する超音波診
断装置に関し、ノイズの低減と動きに対する追随性との
双方を高度なレベルで実現する。【解決手段】次のフレームＫ＋１の平均演算に用いるた
めに記憶部４２に送る画像データを、各画素Ｉ毎に、画
像表示用の、平均演算処理を行なった後の平均化画像デ
ータＢ（Ｋ，Ｉ）と、平均演算処理前の、今回取り込ま
れた新たなフレームの画像データＡ（Ｋ，Ｉ）との二種
類の画像データの中から選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体内への超音
波の送信とその被検体内で反射して戻ってきた超音波の
受信とを繰り返すことにより順次連なる複数フレームの
画像データを得てそれらの画像データに基づく動画像を
表示する超音波診断装置、およびその超音波診断装置に
内蔵するのに好適なフィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、人間の病気の診断を目的とし
た超音波診断装置が広く用いられている。図７は、超音
波診断装置の一構成例を示すブロック図である。このブ
ロック図を参照して超音波診断装置の概要について説明
する。

【０００３】以下、各部の作用ないし機能の説明はあと
にまわし、先ずは、この超音波診断装置の構成について
説明する。この超音波診断装置の本体部１０は、大別し
て、制御部１００、アナログ処理部２００、ディジタル
スキャンコンバータ部３００、ドプラ処理部４００、表
示制御部５００、生体信号アンプ部６００から構成され
ている。制御部１００は、ＣＰＵ部１０１とビームスキ
ャン制御部１０２とからなり、ＣＰＵ部１０１には、操
作パネル７０１、一体的に構成されたタッチパネル７０
２とＥＬ表示器７０３、およびフロッピィディスク装置
７０４が接続されている。

【０００４】また、アナログ処理部２００は、送受信部
２０１、受信ディレイ制御部２０２、ビームフォーマ部
２０３、コントロールインターフェイス部２０４、アナ
ログ信号処理部２０５、およびドプラシグナル処理部２
０６から構成されており、コントロールインターフェイ
ス部２０４と、送受信部２０１、受信ディレ制御部２０
２、およびドプラシグナル処理部２０６は、制御ライン
２０７で結ばれている。また、コントロールインターフ
ェイス部２０４とアナログ信号処理部２０５は制御ライ
ン２０８で結ばれており、さらに、受信ディレイ制御部
２０２とビームフォーマ部２０３は制御ライン２０９で
結ばれている。アナログ処理部２００を構成する送受信
部２０１には、超音波プローブ２０が、着脱自在に、こ
こでは最大４本まで接続される。

【０００５】また、ディジタルスキャンコンバータ部３
００には、白黒用スキャンコンバータ３０１、カラー用
スキャンコンバータ３０２、およびスクロール用スキャ
ンコンバータ３０３が備えられている。また、ドプラ処
理部４００には、パルス／連続波ドプラ解析部４０１と
カラードプラ解析部４０２が備えられている。

【０００６】さらに、表示制御部５００は、ここでは１
つのブロックで示されており、この表示制御部５００に
は、プリンタ７０５、ＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）
７０６、観察用テレビモニタ７０７、およびスピーカ７
０８が接続されている。また、生体信号アンプ部６００
も、表示制御部５００と同様、ここでは１つのブロック
で示されており、この生体信号アンプ部６００には、Ｅ
ＣＧ電極ユニット７０９、心音マイク７１０、および脈
波用トランスデューサ７１１が接続されている。

【０００７】さらに、この超音波診断装置には、電源部
８００が備えられている。この電源部８００は、商用電
源に接続され、この超音波診断装置各部に必要な電力を
供給する。また、本体部１０は、ＣＰＵバス９０１を有
しており、このＣＰＵバス９０１は、制御部１００を構
成するＣＰＵ部１０１およびビームスキャン制御部１０
２と、アナログ処理部２００を構成するコントロールイ
ンターフェイス部２０４と、ディジタルスキャンコンバ
ータ部３００を構成する白黒用スキャンコンバータ３０
１、カラー用スキャンコンバータ３０２、およびスクロ
ール用スキャンコンバータ３０３と、ドプラ処理部４０
０を構成するパルス／連続波ドプラ解析部４０１および
カラードプラ解析部４０２と、さらに画像表示部５００
とを接続している。また、この本体部１０は、エコーバ
ス９０２を有しており、このエコーバス９０２は、アナ
ログ処理部２００を構成するアナログ信号処理部２０５
で生成される画像データを、ディジタルスキャンコンバ
ータ部３００に供給する。また、ドプラ処理部４００を
構成するパルス／連続波ドプラ解析部４０１およびカラ
ードプラ解析部４０２で生成されたデータも、エコーバ
ス９０２を経由してディジタルスキャンコンバータ部３
００に供給される。さらに、この本体部１０は、ビデオ
バス９０３を有しており、このビデオバス９０３は、デ
ィジタルスキャンコンバータ部３００を構成する白黒用
スキャンコンバータ３０１、カラー用スキャンコンバー
タ３０２、およびスクロール用スキャンコンバータ３０
３のいずれかで生成されたビデオ信号を表示制御部５０
０に伝達する。

【０００８】操作パネル７０１は、配列された多数のキ
ーを備えたキーボード等から成り、この操作パネル７０
１を操作するとその操作情報がＣＰＵ部１０１で検知さ
れ、その操作情報に応じた指令が、その指令に応じて、
ビームスキャン制御部１０２、コントロールインターフ
ェイス部２０４、ディジタルスキャンコンバータ部３０
０、ドプラ処理部４００、あるいは表示制御部５００に
伝達される。

【０００９】ＥＬ表示部７０３は、液晶表示画面を有
し、また、ＣＰＵ部１０１は、そのＥＬ表示部７０３の
液晶表示画面に表示するＥＬ用線画を作成するＥＬ用線
画作成部を兼ねており、そのＣＰＵ部１０１で生成され
たＥＬ用線画がＥＬ表示部７０３の液晶表示画面上に表
示される。そのＥＬ表示部７０３の液晶表示画面上には
タッチパネル７０２が備えられており、そのタッチパネ
ル７０２に指で触れるとそのタッチパネル７０２上の指
で触れた位置をあらわす位置情報がＣＰＵ部１０１に伝
達される。このタッチパネル７０２およびＥＬ表示器７
０３は、例えば、操作パネル７０１の操作により、この
超音波診断装置に、ある１つのモードに関するパラメー
タを設定する旨指示すると、ＣＰＵ１０１により、その
１つのモード用に設定すべき多数のパラメータ一覧がＥ
Ｌ表示部７０３に表示され、タッチパネル７０２を指で
触れて所望のパラメータを設定するなど、この超音波診
断装置への各種の指示を入力し易いように構成されたも
のである。

【００１０】フロッピィディスク装置７０４は、図示し
ないフロッピィディスクが装脱自在に装填され、その装
填されたフロッピィディスクをアクセスする装置であっ
て、ＣＰＵ部１０１により、オペレータが操作パネル７
０１やタッチパネル７０２の操作により行なった指示が
そのフロッピィディスク装置７０４に装填されたフロッ
ピィディスクに書き込まれ、この超音波診断装置への電
源投入時、あるいは操作パネル７０１の操作により初期
状態へのリセットが指示された時に、そのフロッピィデ
ィスク装置７０４に装填されたフロッピィディスクから
そこに書き込まれている各種の指示情報がＣＰＵ部１０
１に入力され、ＣＰＵ部１０１は、その指示情報に応じ
て各部を初期状態に設定する。これは、この超音波診断
装置を稼働させるにあたって必要となる、操作パネル７
０１やタッチパネル７０２から設定すべきパラメータ等
が多数存在し、例えば電源投入のたびにそれら多数のパ
ラメータ等を設定し直すのは極めて大変であり、このた
めフロッピィディスクに初期状態のパラメータ等を書き
込んでおいて、電源投入時や初期状態へのリセットが指
示された時には、そのフロッピィディスクに書き込まれ
ているパラメータ等を読み込んでそれらのパラメータ等
に応じて各部を設定することにより、パラメータ等の設
定効率化を図るというものである。

【００１１】制御部１００を構成するＣＰＵ部１０１
は、上述のように、主としてマン・マシンインターフェ
イスの役割りを担っているのに対し、同じく制御部１０
０を構成するビームスキャン制御部１０２は、主とし
て、この超音波診断装置による超音波の送受信のタイミ
ング等、リアルタイム性が要求される制御を担当してい
る。この超音波診断装置で超音波の送受信を行なう時に
は、ビームスキャン制御部１０２からＣＰＵバス９０１
を経由してアナログ処理部２００のコントロールインタ
ーフェイス部２０４に、このアナログ処理部２００を構
成する各部を制御する制御信号が伝達され、このコント
ロールインターフェイス部２０４は、制御ライン２０７
を経由して、送受信部２０１、受信ディレイ制御部２０
２、およびドプラシグナル処理部２０６を制御し、ま
た、このコントロールインターフェイス部２０４は制御
ライン２０８を介して、アナログ信号処理部２０５を制
御し、さらに受信ディレイ制御部２０２は、コントロー
ルインターフェイス部２０４の制御を受けて、制御ライ
ン２０９を介してビームフォーマ部２０３を制御する。

【００１２】送受信部２０１には、超音波プローブ２０
が接続されている。この超音波プローブには、例えばリ
ニア走査型超音波プローブ、コンベックス走査型超音波
プローブ、セクタ走査型超音波プローブ、また特殊な超
音波プローブとしては、体腔内に挿入されるタイプの超
音波プローブ、さらには、これら各種の超音波プローブ
について、使用される超音波の周波数の相違による種別
等、多種類の超音波プローブが存在する。超音波プロー
ブを本体部１０に装着するにはコネクタ（図示せず）が
用いられるが、本体部１０側には超音波プローブを接続
するためのコネクタが４個取り付けられており、前述し
たように、多種類の超音波プローブのうち最大４本まで
同時装着が可能である。超音波プローブを本体部１０に
装着すると、どの種類の超音波プローブが装着されたか
をあらわす情報が本体部１０で認識できるように構成さ
れており、その情報は、制御ライン２０７、コントロー
ルインターフェイス部２０４、およびＣＰＵバス９０１
を経由してＣＰＵ部１０１に伝えられる。一方、操作パ
ネル７０１からは、この超音波診断装置を使用するにあ
たり、今回、本体部１０側の４つのコネクタのうちのど
のコネクタに接続された超音波プローブを使用するか指
示が入力される。その指示は、ＣＰＵバス９０１、コン
トロールインターフェイス部２０４、制御ライン２０７
を経由して送受信部２０に伝達され、送受信部２０１
は、そのように指示された超音波プローブ２０に対し、
以下に説明するように高電圧パルスを送信して超音波を
送信し、その超音波プローブで受信された信号を受け取
る。ここでは、図７に１つだけ示す超音波プローブ２０
が超音波送受信のために選択されたものとする。

【００１３】超音波プローブ２０の先端には、複数の超
音波振動子２１が配列されており、超音波の送受信にあ
たっては、被検体（特に人体）１の体表に超音波振動子
２１があてがわれる。その状態で、送受信部２０１から
複数の超音波振動子２１それぞれに向けて超音波送信用
の各高電圧パルスが印加される。複数の超音波振動子２
１それぞれに印加される各高電圧パルスは、コントロー
ルインターフェイス部２０４の制御により相対的な時間
差が調整されており、これら相対的な時間差がどのよう
に調整されるかに応じて、これら複数の超音波振動子１
１から、被検体１の内部に延びる複数の走査線２のうち
のいずれか一本の走査線に沿って、被検体内部の所定深
さ位置に焦点が結ばれた超音波パルスビームが送信され
る。この超音波パルスビームは被検体１の内部を進む間
にその１本の走査線上の各点で反射して超音波プローブ
２０に戻り、その反射超音波が複数の超音波振動子２１
で受信される。この受信により得られた複数の信号は、
送受信部２０１に入力されて送受信部２０１に備えられ
た複数のプリアンプ（図示せず）でそれぞれ増幅されて
ビームフォーマ部２０３に入力される。このビームフォ
ーマ部２０３には、多数の中間タップを備えたアナログ
遅延線（図示せず）が備えられており、受信ディレイ制
御部２０２の制御により、送受信部２０１から送られて
きた複数の信号がアナログ遅延線のどの中間タップから
入力されるかが切り換えられ、これにより、それら複数
の信号が相対的に遅延されるとともに互いに電流加算さ
れる。ここで、それら複数の信号に関する相対的な遅延
パターンを制御することにより、超音波送信時の走査線
と同一の走査線に沿う方向の反射超音波が強調され、か
つ被検体１の内部の所定深さ位置に焦点が結ばれた、い
わゆる受信ビームが形成される。ここで、超音波は、被
検体１内部を、信号処理の速度と比べてゆっくりと進む
ため、１本の走査線に沿う反射超音波を受信している途
中で被検体内のより深い位置に焦点を順次移動させる、
いわゆるダイナミックフォーカスを実現することもで
き、この場合、超音波パルスビーム１回の送信に対応す
る１回の受信の間であっても、その途中で時間的に順次
に、受信ディレイ制御部２０２により、各超音波振動子
で得られた各信号が入力される、アナログ遅延線の各タ
ップが切り換えられる。

【００１４】尚、上記説明では、超音波振動子２１には
高電圧パルスを与え、超音波パルスビームを送信する旨
説明したが、この場合、前述したように超音波は信号処
理速度と比べるとゆっくりと被検体内を進むため、超音
波振動子２１に高電圧パルスを印加した時点を起点と
し、超音波振動子２１で反射超音波を受信する時点まで
の時間により、その時点で得られた信号が被検体内のど
の深さ位置で反射した反射超音波に対応する信号である
かを知ることができる。すなわち、送信される超音波が
パルス状のものであることにより、被検体の深さ方向に
分解能を持つことになる。通常は、このように、超音波
振動子２１には高電圧パルスが印加されるが、特殊な場
合には、被検体内の深さ方向に分解能を持たないことを
許容し、超音波振動子２１に連続的に繰り返す高電圧パ
ルス列信号を印加して被検体内に連続波としての超音波
ビームを送信することもある。

【００１５】ただし、以下においても、ドプラ処理部４
００を構成するパルス／連続波ドプラ解析部４０１の説
明の際に連続波に言及する場合を除き、パルス状の超音
波ビームを送信するものとして説明する。送受信部２０
１およびビームフォーマ部２０３は、以上のようにし
て、被検体１内部の複数の走査線２のそれぞれに沿って
順次に超音波パルスビームの送信と受信とを繰り返し、
これにより生成される各走査線に沿う受信ビームをあら
わす信号が順次アナログ信号処理部２０５に入力され
る。このアナログ信号処理部２０５では、入力された信
号が対数圧縮され、検波され、さらに、操作パネル７０
１からの、被検体１内部のどの深さ領域までの画像を表
示するかという指定（つまり被検体内部の浅い領域のみ
の画像を表示すればよいのか、あるいはどの程度深い領
域までの画像を表示する必要があるかという指定）に応
じたフィルタリング処理等が施され、さらにＡ／Ｄ変換
部によりディジタルの画像データに変換される。このア
ナログ信号処理部２０５から出力された画像データは、
エコーバス９０２を経由して、ディジタルスキャンコン
バータ部３００を構成する白黒用スキャンコンバータ３
０１に入力される。この白黒用スキャンコンバータ３０
１では、入力された画像データが表示用のビデオ信号に
変換され、その表示用のビデオ信号がビデオバス９０３
を経由して表示制御部５００に入力される。この表示制
御部５００は、複数の走査線２で規定される被検体断層
面内の超音波反射強度分布によるＢモード像を観察用テ
レビモニタ７０７に表示する。その際、必要に応じて、
操作パネル７０１か入力された患者名や撮影年月日、撮
影条件等も、そのＢモード像に重畳されて表示される。
このＢモード像として、被検体１内部が動いている様子
をあらわす動画像を表示することもでき、あるいは、あ
る時点における静止画像を表示することもでき、さらに
は、生体信号アンプ部６００からの同期信号に基づい
て、人体の心臓の動きに同期した、その心臓の動きの、
ある位相における画像を表示することもできる。

【００１６】生体信号アンプ部６００には、被検体（人
体）１の心電波形を得るためのＥＣＧ電極ユニット７０
９、心音をピックアップする心音マイク７１０、人体の
脈をとらえる脈波用トランスデューサ７１１が接続され
ており、生体信号アンプ部６００では、これらのうちの
いずれか１つもしくは複数のセンサに基づいて同期信号
が生成され、表示制御部５００に送られる。

【００１７】また表示制御部５００には、観察用テレビ
モニタ７０７のほか、プリンタ７０５、ＶＴＲ７０６が
接続されており、表示制御部５００は、オペレータから
の指示に応じて、観察用テレビモニタ７０７に表示され
た画像をプリンタ７０５ないしはＶＴＲ７０６に出力す
る。再度、アナログ処理部２００の説明から始める。

【００１８】被検体内部に延びるある一本の走査線上の
超音波反射情報の時間変化を知ろうとするときは、オペ
レータからの指示に応じて、その関心のある一本の走査
線に沿って超音波が繰り返し送受信され、その１本の走
査線に沿う被検体の受信ビームをあらわすデータがエコ
ーバス９０２を経由してスクロール用スキャンコンバー
タ３０３に入力される。このスクロール用スキャンコン
バータ３０３は、縦方向にその１本の走査線に沿う被検
体の深さ方向の超音波反射強度分布、横軸が時間軸から
なり時間軸方向にスクロールする画像（Ｍモード像）を
あらわすビデオ信号が生成され、ビデオバス９０３を経
由して表示制御部５００に入力され、例えば観察用テレ
ビモニタ７０７に、そのビデオ信号に基づく画像が表示
される。

【００１９】尚、表示制御部５００は、白黒用スキャン
コンバータ３０１から送られてきたＢモード像をあらわ
すビデオ信号とスクロール用スキャンコンバータ３０３
から送られてきたＭモード像をあらわすビデオ信号とを
横に並べる機能や、Ｂモード像に、後述するカラーモー
ド像を重畳する機能も有しており、観察用テレビモニタ
７０７には、オペレータからの指示に応じて、複数の画
像が並べて表示され、あるいは複数の画像が重畳して表
示される。

【００２０】もう一度、アナログ処理部２００の説明に
戻る。アナログ処理部２００を構成するドプラシグナル
処理部２０６は、被検体１内部の血流分布や、ある一
点、ないしある１本の走査線上の血流速度を求めるため
の構成要素であり、このドプラシグナル処理部２０６で
は、ビームフォーマ部２０３で生成された受信ビームを
あらわす信号に、いわゆる直交検波が施され、さらにＡ
／Ｄ変換によりディジタルデータに変換される。ドプラ
シグナル処理部２０６から出力された直交検波後のデー
タは、ドプラ処理部４００に入力される。ドプラ処理部
４００には、パルス／連続波ドプラ解析部４０１とカラ
ードプラ解析部４０２とが備えられており、ここでは、
ドプラシグナル処理部２０６から出力されたデータは、
カラードプラ解析部４０２に入力されるものとする。カ
ラードプラ解析部４０２では、各走査線それぞれに沿っ
て例えば８回ずつ超音波送受信を行なったときのデータ
に基づく自己相関演算により、オペレータにより指定さ
れた、Ｂモード画像上の関心領域（ＲＯＩ）内の血流分
布をあらわすデータが求められる。ＲＯＩ内の血流分布
をあらわすデータは、エコーバス９０２を経由してカラ
ー用スキャンコンバータ３０２に入力される。このカラ
ー用スキャンコンバータ３０２では、そのＲＯＩ内の血
流分布をあらわすデータが表示に適したビデオ信号に変
換され、そのビデオ信号は、ビデオバス９０３を経由し
て表示制御部５００に入力される。表示制御部５００で
は、白黒用スキャンコンバータ３０１から送られてきた
Ｂモード像上のＲＯＩに、例えば超音波プローブ２０に
近づく方向の血流を赤、遠ざかる方向の血流を青、それ
らの輝度で血流速度をあらわしたカラーモード像を重畳
して、観察用テレビモニタ７０７に表示する。これによ
り、そのＲＯＩ内の血流分布の概要を把握することがで
きる。

【００２１】ここで、オペレータにより、そのＲＯＩ内
のある１点もしくはある１本の走査線上の血流を詳細に
観察する旨の要求が入力されると、今度は送受信部２０
１により、その一点を通る一本の走査線、もしくはその
関心のある１本の走査線に沿う方向に多数回超音波の送
受信が繰り返され、それにより得られた信号に基づいて
ドプラシグナル処理部２０６で生成されたデータが、ド
プラ処理部４００を構成するパルス／連続波ドプラ解析
部４０１に入力される。被検体内のある一点の血流に関
心があるときは、被検体内にはパルス状の超音波ビーム
が送信され、ある１本の走査線上の血流情報が平均化さ
れることを許容しＳ／Ｎの良い血流情報を得たいとき
は、被検体内には連続波としての超音波ビームが送信さ
れる。

【００２２】パルス／連続波ドプラ解析部４０１では、
ある１点もしくはある１本の走査線について多数回超音
波送受信を行なうことにより得られたデータに基づくＦ
ＦＴ（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒ
ｍ）演算により、その一点の血流情報あるいはその一本
の走査線上の平均的な血流情報が得られる。このパルス
／連続波ドプラ解析部４０１で得られた血流情報をあら
わすデータは、エコーバス９０２を経由して、スクロー
ル用スキャンコンバータ３０３に入力され、スクロール
スキャンコンバータ３０３では、縦軸が血流速度、横軸
が時間軸からなり時間軸方向にスクロールする画像をあ
らわすビデオ信号が生成される。このビデオ信号は、ビ
デオバス９０３を経由して表示制御部５００に入力さ
れ、観察用テレビモニタ７０７上に、例えば白黒用スキ
ャンコンバータ３０１から送られてきたＢモード像と並
べられて表示される。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】超音波診断装置は、被
検体内で反射して超音波振動子２１に戻ってきた微弱な
超音波を受信し微弱な信号を得てその微弱な信号を大き
く増幅するため熱雑音が大きく、また、超音波振動子２
１に戻ってきた超音波には被検体内で複雑に多重反射し
た超音波成分等も混入しており、これも雑音として強く
作用し、何らの処理も施さない場合、これらの雑音に起
因して、各画素の画素値がフレーム毎に激しく変動す
る、極めて大きなノイズを含む断層像となってしまう。

【００２４】このため、図７に示すディジタルスキャン
コンバータ部３００を構成する白黒用スキャンコンバー
タ３０１の前段側に、複数フレームに跨る平均化処理を
各画素毎に行なうことを基本とする画像処理回路を備
え、アナログ信号処理部２０５から出力されエコーバス
９０２を経由してきた画像データを先ずその画像処理回
路に入力して平均化処理を行ない、その平均化処理によ
り得られた画像データ（平均化画像データ）を白黒用ス
キャンコンバータ３０１に入力することが行なわれてい
る。

【００２５】複数フレームに跨る平均化処理を行なう
と、熱雑音は本来ランダムなノイズであるためその平均
化処理により低減される。また多重反射等に起因する雑
音は、被検体内や被検体体表にあてがわれた超音波プロ
ーブが完全に静止していると仮定したときは、フレーム
間平均によっては低減されないが、実際には被検体（人
体）内は絶えず動いており、また被検体体表にあてがわ
れた超音波プローブも、オペレータが手で持って固定し
ていてもわずかな動きがあり、これらのわずかな動きに
より、多重反射等に起因する雑音もフレーム毎に変化
し、したがって多重反射等に起因する雑音もフレーム間
平均により低減される。

【００２６】図８は、複数フレームに跨って平均化処理
を行なう従来の画像処理回路の一構成例を示すブロック
図である。図８に示す画像処理回路は、平均化処理を行
なう平均演算部４１、画像データを記憶する記憶部４
２、画像データを入力するデータ入力端子４３、係数選
択信号（後述する）を入力する係数入力端子４４、およ
び平均化処理後の画像データ（平均化画像データ）を出
力するデータ出力端子４５からなり、さらに、平均演算
部４１は、係数選択器４１１、２つの乗算器４１２，４
１３、および加算器４１４から構成されている。

【００２７】乗算器４１２には、アナログ信号処理部２
０５（図７参照）から、エコーバス９０２およびデータ
入力端子４３を経由して画像データＡ（Ｋ，Ｉ）が順次
入力される。ここで、Ｋは画像フレーム番号を表わし、
Ｉは、１枚の画像内の画素の番号をあらわしている。す
なわち画像データＡ（Ｋ，Ｉ）は、フレーム番号Ｋの画
像のＩ番目の画素の画像データである。このような画像
データが、画素番号Ｉがインクリメントされる方向に一
画素分ずつ順次入力され、１枚の画像（１フレーム分）
の画像データの入力が終了すると次のフレームの画像の
画像データが同様にして入力される。

【００２８】また、係数選択器４１１には、図７に示す
制御部１００から、ＣＰＵバス９０１および係数入力端
子４４を経由して、以下に説明する重み付け平均演算を
行なう際の重み係数を選択するための係数選択信号が入
力され、係数選択器４１１は、その入力された係数選択
信号に応じて選択された重みＰ（０≦Ｐ≦１）、および
重み１−Ｐを、それぞれ乗算器４１３および乗算器４１
２に入力する。

【００２９】また、記憶部４２には、直前のフレームＫ
−１に関し、以下に説明する重み付け平均演算を行なっ
た結果の平均化画像データＢ（Ｋ−１，Ｉ）が既に記憶
されており、この記憶部４２から１フレーム前の平均化
画像データＢ（Ｋ−１，Ｉ）が読み出されて乗算器４１
３に入力される。２つの乗算器４１２，４１３のうち、
一方の乗算器４１２では、アナログ信号処理部２０５か
ら送られてきた新たなフレームＫの画像データＡ（Ｋ，
Ｉ）に、係数選択器４１１から送られてきた重み１−Ｐ
が乗算されて、その乗算結果（１−Ｐ）・Ａ（Ｋ，Ｉ）
が加算器４１３に送られ、もう一方の乗算器４１３で
は、記憶部４２から読み出された１フレーム前の平均化
画像データＢ（Ｋ−１，Ｉ）に、係数選択器４１１から
送られてきた重み係数Ｐが乗算されて、その乗算結果Ｐ
・Ｂ（Ｋ−１，Ｉ）が加算器４１４に送られる。加算器
４１４では、２つの加算器４１２，４１３から送られて
きた２つの乗算結果（１−Ｐ）・Ａ（Ｋ，Ｉ），Ｐ・Ｂ
（Ｋ−１，Ｉ）を加算して、平均化画像データＢ（Ｋ，Ｉ）＝（１−Ｐ）・Ａ（Ｋ，Ｉ）＋Ｐ・Ｂ（Ｋ−１，Ｉ） ……（１）を生成し、図７に示す白黒用スキャンコンバータ３０１
に送る。これにより、最終的には、観察用テレビモニタ
７０７に、この平均化画像データＢ（Ｋ，Ｉ）に基づく
画像が表示される。

【００３０】さらに、この平均化画像データＢ（Ｋ，
Ｉ）は、次のフレームＫ＋１の重み付け平均演算に用い
るために、記憶部４２に送られてその記憶部４２に記憶
される。ここで、（１）式は、ＩＩＲフィルタによるフ
ィルタリング処理である無限インパルス応答を示し、一
度入力された画像は、フレームが進むにつれ、順次、
（Ｉ−Ｐ），Ｐ（Ｉ−Ｐ），Ｐ² （Ｉ−Ｐ），……の割
合で残像が残る。

【００３１】画像が動かない場合は重み係数Ｐを１に近
づけることにより各フレーム毎に激しく変動するノイズ
等が抑えられ鮮明な画像を得ることができるが、被検体
内部に動きがあるとその部分では残像が強くあらわれ、
動きに対する画像の追随性が極めて劣化し、画質がむし
ろ悪化してしまう結果となる。これとは逆に重み係数Ｐ
を０に近づけると残像があらわれにくくなり被検体内の
動きに対する画像の追随性は高まるものの、この重み付
け平均演算のそもそもの目的であるノイズの低減に対す
る効果が損なわれてしまう結果となる。

【００３２】これを改善するために、重み係数Ｐを、固
定値ではなく、各画素毎に適応的に変化させる手法が提
案されているが、それのみではノイズの低減と動きに対
する追随性という相反する双方の要請を高いレベルで満
足させるには限界がある。また、特許第２５２３５９４
号掲載公報には、各画素毎に、前フレームよりも後続フ
レームの方が輝度が減少する場合には、その画素につい
て（１）式に示す平均化処理を行ない、前フレームより
も後続フレームの方が輝度が増す場合には、その画素に
ついては平均化処理を行なわずその後続フレームの画素
値をそのまま出力する画像処理が開示されている。すな
わちこれは、画素値の変化の方向に応じて平均化処理を
行なうか行なわないかを各画素毎に切り換えるというも
のである。しかしながら、この場合、被検体内の動きの
ある部分の残像を抑えることはできず、ノイズの低減効
果も不十分である。

【００３３】本発明は、上記事情に鑑み、ノイズの低減
を図るとともに動きに対する追随性も良好な画像を得る
ことのできる超音波診断装置を提供することを目的とす
る。

【００３４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の超音波診断装置は、被検体内への超音波の送信とそ
の被検体内で反射して戻ってきた超音波の受信とを繰り
返すことにより順次連なる複数フレームの画像データを
得てそれらの画像データに基づく動画像を表示する超音
波診断装置において、上記動画像をそれぞれが１以上の
画素からなる複数の画像部分に分割したときの各画像部
分毎に独立に、直前のフレームの画像データと新たなフ
レームの画像データとの間の平均化演算を行なう第１の
フィルタと、直前のフレームの画像データを用いて既に
行なわれた平均化演算により生成された平均化画像デー
タと新たなフレームの画像データとの間の平均化演算を
行なう第２のフィルタとを有し、第１のフィルタによる
平均化演算処理と第２のフィルタによる平均化演算処理
を、複数フレームに跨る、上記各画像部分毎の画像デー
タの値の変化に応じて、上記各画像部分毎に切り換える
ことを特徴とする。

【００３５】従来の提案による平均化演算処理は、図８
に示すように、出力される画像データと、次のフレーム
の平均演算に用いるために記憶する画像データが同一で
あるため、重み係数を例えば各画素毎に適応的に変更し
ても、あるいは、輝度の変化の方向に応じて平均化処理
を行なうか行なわないかを切り換えても、ノイズの低減
と被検体の動きへの追随性との双方を満足するには大き
な限界があった。本発明は、複数フレームに跨る、各画
像部分毎の画像データの値の変化に応じて、各画像部分
毎に、直前のフレームと新たなフレームとの２つのフレ
ームのみの画像データの間の平均化演算を行なう第１の
フィルタ、すなわち最小構成のＦＩＲフィルタによる平
均化演算処理と、従来例と同様なＩＩＲ型のフィルタリ
ング処理を行なう第２のフィルタによる平均化演算処理
とを切り換えるものであり、被検体の動きのある部分に
ついては最小構成のＦＩＲフィルタを用いることにより
被検体の動きに対する画像の追随性が高められ、被検体
の動きの小さい部分については、ＩＩＲフィルタを用い
ることによりノイズを大きく低減することができる。こ
こで、本発明の超音波診断装置は、より具体的には、
（１）画像処理部、および（２）画像表示部を備えた構
成とすることができる。

【００３６】ここで、上記（１）の画像処理部は、（１＿１）１フレーム分の画像データを記憶する記憶部（１＿２）記憶部から読み出された画像データと新たな
フレームの画像データとを取り込み、平均化演算を行な
うことにより、平均化画像データを生成する平均演算部（１＿３）平均演算部で生成された平均化画像データと
新たなフレームの画像データとを取り込み、所定のデー
タ選択信号に応じて、１フレーム分の画像をそれぞれが
１以上の画素からなる複数の画像部分に分割したときの
各画像部分毎に、取り込まれた両画像データの中からい
ずれか一方の画像データを選択して記憶部に送るデータ
選択部（１＿４）記憶部から読み出された画像データと新たな
フレームの画像データとのうちの少なくとも一方の画像
データを取り込み、所定の第１の生成基準に基づいて上
記データ選択信号を生成してデータ選択部に送る選択制
御部を有する。

【００３７】上記の「動画像をそれぞれが１以上の画素
からなる複数の画像部分に分割したときの各画像部分
毎」とは、典型的には、「各画素毎」であるが、１画素
毎である必要はなく、複数画素毎であってもよいことを
意味している。また、上記（２）の画像表示部は、上記
（１＿２）の平均演算部で生成された平均化画像データ
に基づく画像を表示するものである。

【００３８】上記（１＿１）〜（１＿４）からなる画像
処理部を備えた構成の場合、前述した第１のフィルタと
第２のフィルタとで、上記（１＿１）の記憶部と上記
（１＿２）の平均演算部を共有できるので、前述した目
的を小規模な回路で実現することができる。ここで、上
記（１＿４）の選択制御部は、上記（１＿１）の記憶部
から読み出された画像データと新たなフレームの画像デ
ータとの双方の画像データを取り込むものであって、こ
の選択制御部が、この選択制御部に取り込まれた新たな
フレームの画像データのうちの上記各画像部分に対応す
る画像データから、記憶部から読み出されてこの選択制
御部に取り込まれた画像データのうちの上記各画像部分
に対応する画像データを減じた各差分データが、所定の
第１のしきい値未満であるか否かに応じて、データ選択
部に取り込まれた両画像データのうちの、それぞれ上記
平均化画像データあるいは新たなフレームの画像データ
をその各画像部分毎に選択することを指示するデータ選
択信号を生成して上記データ選択部に送るものであって
もよく、あるいは、上記（１＿４）の選択制御部は、上
記（１＿１）の記憶部から読み出された画像データと新
たなフレームの画像データとの双方の画像データを取り
込むものであって、この選択制御部が、記憶部から読み
出されてこの選択制御部に取り込まれた画像データのう
ちの上記各画像部分に対応する画像データから、この選
択制御部に取り込まれた新たなフレームの画像データの
うちの上記各画像部分に対応する画像データを減じた各
差分データが、所定の第２のしきい値未満であるか否か
に応じて、データ選択部に取り込まれた両画像データの
うちの、それぞれ上記平均化画像データあるいは新たな
フレームの画像データを各画像部分毎に選択することを
指示するデータ選択信号を生成して上記データ選択部に
送るものであってもよい。

【００３９】あるいは、上記（１＿４）の選択制御部
は、上記（１＿１）の記憶部から読み出された画像デー
タと新たなフレームの画像データとのうちの、少なくと
も、上記（１＿２）の記憶部から読み出された画像デー
タを取り込むものであって、この選択制御部が、記憶部
から読み出されてこの選択制御部に取り込まれた画像デ
ータのうちの上記各画像部分に対応する画像データが所
定の第３のしきい値未満であるか否かに応じて、データ
選択部に取り込まれた画像データのうちの、それぞれ、
平均化画像データ、あるいは新たなフレームの画像デー
タを各画像部分毎に選択することを指示するデータ選択
信号を生成してデータ選択部に送るものであってもよ
く、さらには上記（１＿４）の選択制御部は、上記（１
＿１）の記憶部から読み出された画像データと新たなフ
レームの画像データとのうちの、少なくとも、新たなフ
レームの画像データを取り込むものであって、この選択
制御部が、この選択制御部に取り込まれた新たなフレー
ムの画像データのうちの上記各画像部分に対応する画像
データが所定の第４のしきい値未満であるか否かに応じ
て、上記データ選択部に取り込まれた画像データのうち
の、それぞれ上記平均化画像データあるいは新たなフレ
ームの画像データを各画像部分毎に選択することを指示
するデータ選択信号を生成してデータ選択部に送るもの
であってもよい。また、上記本発明の超音波診断装置
において、上記（１＿２）の平均演算部は、その平均演
算部に取り込まれた両画像データの、対応する画素どう
しの重み付け平均演算を行なうものであることが好まし
い。

【００４０】重み付け平均演算を行なうに当たって、上
記（１＿４）の選択制御部が、上記データ選択信号を生
成するとともに、所定の第２の生成基準に基づいて、そ
の重み付け平均演算における重み係数を各画像部分毎に
選択する係数選択信号を生成して平均演算部に送るもの
であり、平均演算部が、選択制御部から送られてきた係
数選択信号に基づいて各画像部分毎に重み係数を選択し
ながら重み付け平均演算を行なうものであってもよい。

【００４１】各画像部分毎に重み係数を選択しながら重
み付け平均演算を行なう場合、上記（１＿４）の選択制
御部が、記憶部から読み出された画像データと新たなフ
レームの画像データとの双方の画像データを取り込むも
のであって、その選択制御部が、その選択制御部に取り
込まれた新たな画像データのうちの各画像部分に対応す
る画像データと、記憶部から読み出されてその選択制御
部に取り込まれた画像データのうちの各画像部分に対応
する画像データとが離れた値であるほど、各画像部分毎
に、記憶部から読み出された画像データの重みとしてよ
り小さな重みを選択するとともに新たなフレームの画像
データの重みとしてより大きな重みを選択する係数選択
信号を生成して平均演算部に送るものであることが好ま
しく、その場合に、上記（１＿４）の選択制御部が、そ
の選択制御部に取り込まれた新たな画像データのうちの
各画像部分に対応する画像データから、記憶部から読み
出されて選択制御部に取り込まれた画像データのうちの
各画像部分に対応する画像データを減じることにより得
られる差分の絶対値が同一の場合であっても、その差分
が負である場合、その差分が正である場合に比べ、その
差分の絶対値が大きくなるほど、記憶部から読み出され
た画像データの重みをより速やかに小さな重みに変更す
るとともに新たなフレームの画像データの重みをより速
やかに大きな重みに変更するように各画像部分毎に重み
係数を選択する係数選択信号を生成して平均演算部に送
るものであることがさらに好ましい。

【００４２】また、各画像部分毎に重み係数を選択しな
がら重み付け平均演算を行なうにあたり上記（１＿４）
の選択制御部が、記憶部から読み出された画像データと
新たなフレームの画像データとのうちの、少なくとも、
記憶部から読み出された画像データを取り込むものであ
って、この選択制御部が、記憶部から読み出されて選択
制御部に取り込まれた画像データのうちの各画像部分に
対応する画像データが大きな値であるほど、各画像部分
毎に、記憶部から読み出された画像データの重みとして
より小さな重みを選択するとともに新たなフレームの画
像データの重みとしてより大きな重みを選択する係数選
択信号を生成して平均演算部に送るものであることも好
ましい形態である。

【００４３】本発明においては、上記のように、次のフ
レームの平均演算に用いる画像データを、各画像部分毎
に、平均演算処理前の画像データと平均演算処理後の平
均化画像データとの中から選択されるが、このような二
種類の画像データの、各画像部分毎の切り換えに加え、
さらに重み係数を調整すると、平均化の度合が変化し、
一層の高画質の画像を得ることができる。

【００４４】また、本発明のフィルタは、データを記憶
する記憶部と、その記憶部から読み出されたデータと新
たなデータとを取り込み、平均化演算を行なう平均演算
部と、平均演算部で生成されたデータと新たなデータと
を取り込み所定のデータ選択信号に応じて一方のデータ
を選択して上記記憶部に送るデータ選択部と、上記記憶
部から読み出されたデータと新たなデータとのうちの少
なくとも一方のデータに基づいて上記データ選択信号を
生成してデータ選択部に送る選択制御部と、上記平均演
算部で生成されたデータを出力する端子とを備えたこと
を特徴とする。

【００４５】本発明のフィルタによれば、例えば前述し
た第１のフィルタのような前回（のフレーム）のデータ
と今回（のフレーム）のデータとの平均化演算を行な
う、いわば最小構成のＦＩＲフィルタと、前述した第２
のフィルタのような、前回（のフレーム）に関し平均化
演算により生成されたデータと、今回（のフレーム）の
データとの平均化演算を行なう、いわゆるＩＩＲフィル
タとの双方の構成のフィルタを必要とする場合に、それ
ら双方の構成のフィルタにおいて上記平均化演算部と上
記記憶部が共用化され、回路規模の小さなフィルタを実
現することができる。

【００４６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は、本発明の超音波診断装置の、画像処
理部の一実施形態である画像処理回路を示すブロック図
である。尚、超音波診断装置の全体構成については、図
７を参照して既に説明済みであり、したがってここでは
全体構成についての重複説明は省略し、必要に応じて図
７を参照する。本実施形態の画像処理回路は、図８に示
す従来の画像処理回路に代わり、図７に示す白黒用スキ
ャンコンバータ３０１の前段側に配置される。また、こ
の図１に示す画像処理回路は、本発明のフィルタの一実
施形態にも相当する。尚、この図１、および後述する図
２において、図８に示す従来例における構成要素と同一
の構成要素には図８において付した符号と同一の符号を
付して示し、相違点を中心に説明する。

【００４７】図１に示す実施形態では、平均演算部４１
は、図８を参照して説明した平均演算部４１と同一の内
部構成を備えており、この平均演算部４１では、新たな
フレームＫの画像データＡ（Ｋ，Ｉ）と、記憶部４２か
ら読み出された画像データＣ（Ｋ−１，Ｉ）が重み付け
加算されＢ（Ｋ，Ｉ）＝（１−Ｐ）・Ａ（Ｋ，Ｉ）＋Ｐ・Ｃ（Ｋ−１，Ｉ） ……（２）なる平均化画像データＢ（Ｋ，Ｉ）が生成される。平均
演算部４１で得られた平均化画像データＢ（Ｋ，Ｉ）
は、図７に示す白黒用スキャンコンバータ３０１を経由
し表示制御部５００に送られて画像表示用に用いられ
る。

【００４８】図１に示す実施形態においては、図８に示
す画像処理回路における平均演算部４１、記憶部４２、
データ入力端子４３、係数入力端子４４、およびデータ
出力端子４５の他に、選択制御部４６およびデータ選択
部４７を備えている。選択制御部４６は、例えば、２つ
の画像データの差分を求める減算器と、その差分を所定
のしきい値と比較する比較器とで構成される。また、デ
ータ選択部４７は、入力された２つの画像データの中か
ら各画素毎にいずれか一方の画像データを選択して出力
するセレクタで構成される。選択制御部４６には、新た
なフレームＫの画像データＡ（Ｋ，Ｉ）と、記憶部４２
から読み出された１つ前のフレームＫ−１の画像データ
Ｃ（Ｋ−１，Ｉ）が入力され、これら２種類の画像デー
タＡ（Ｋ，Ｉ），Ｃ（Ｋ−１，Ｉ）に基づいて各画素Ｉ
毎にデータ選択信号が生成され、データ選択部４７に入
力される。データ選択部４７には、データ選択信号のほ
か、新たなフレームＫの画像データＡ（Ｋ，Ｉ）と、平
均演算部４１で今回得られた平均演算処理後の画像デー
タ（平均化画像データ）Ｂ（Ｋ，Ｉ）との双方が入力さ
れ、データ選択信号に基づいてそれら二種類の画像デー
タＡ（Ｋ，Ｉ），Ｂ（Ｋ，Ｉ）の中から、各画素Ｉ毎
に、いずれか一方の画像データが選択れて記憶部４２に
送られる。データ選択部４７により二種類の画像データ
Ａ（Ｋ，Ｉ），Ｂ（Ｋ，Ｉ）の中から各画素毎にいずれ
か一方の画像データを選択することにより得られた画像
データを、ここでは、画像データＣ（Ｋ，Ｉ）と表記す
る。上述した画像データＣ（Ｋ−１，Ｉ）は、１つ前の
フレームについて上記と同様にして二種類の画像データ
Ａ（Ｋ−１，Ｉ），Ｂ（Ｋ−１，Ｉ）の中から各画素毎
にいずれか一方の画像データが選択されることにより生
成されて記憶部４２に記憶された画像データである。

【００４９】選択制御部４６における、画像データＡ
（Ｋ，Ｉ）を選択するためのデータ選択信号を生成する
か画像データＢ（Ｋ，Ｉ）を選択するためのデータ選択
信号を生成するかを各画素毎に定める基準として、本実
施形態では、以下に説明する基準が用いられる。すなわ
ち、（ａ）Ａ（Ｋ，Ｉ）−Ｃ（Ｋ−１，Ｉ）＜Ｔｈ１（ｂ）Ｃ（Ｋ−１，Ｉ）−Ａ（Ｋ，Ｉ）＜Ｔｈ２（ｃ）Ａ（Ｋ，Ｉ）＜Ｔｈ３（ｄ）Ｃ（Ｋ−１，Ｉ）＜Ｔｈ４但し、Ｔｈ１〜Ｔｈ４は各しきい値をあらわす。のいず
れか１つもしくは複数を満足するときに平均化画像デー
タＢ（Ｋ，Ｉ）を選択し、上記（ａ）〜（ｄ）のいずれ
も満足しないときに新たなフレームの画像データＡ
（Ｋ，Ｉ）が選択される。

【００５０】（ａ），（ｂ）に示すようにＡ（Ｋ，Ｉ）
とＣ（Ｋ−１，Ｉ）との差分が小さいときは、動きが小
さいことを意味し、したがって次のフレームの平均演算
処理用の画像データとして平均化画像データ（平均演算
処理後の画像データ）Ｂ（Ｋ，Ｉ）を選択することによ
りノイズの大幅な低減化が図られる。これとは逆に、Ａ
（Ｋ，Ｉ）とＣ（Ｋ−１，Ｉ）との差分が大きいとき
は、動きが大きいことを意味し、したがって次のフレー
ムの平均演算処理用の画像データとして、新たなフレー
ムの画像データ（平均演算処理前の画像データ）Ａ
（Ｋ，Ｉ）を選択することにより、過去のフレームの影
響を断ち切り、残像を減らし、動きの追随性を向上させ
ることができる。

【００５１】図７に示す超音波プローブ２０や送受信部
２０１等における熱雑音や、被検体内部における超音波
の多重反射等に起因する雑音は一般に輝度レベルが低
く、したがって（ｃ），（ｄ）に示すように、差分では
なく、画像データＡ（Ｋ，Ｉ）自身、もしくは画像デー
タＣ（Ｋ−１，Ｉ）自身が小さい値のとき（輝度レベル
が低いとき）は、次のフレームの平均演算処理用の画像
データとして平均演算処理後の平均化画像データを選択
することによりノイズの低減が図られ、一方、画像デー
タＡ（Ｋ，Ｉ）、もしくは画像データＣ（Ｋ−１，Ｉ）
が大きな値（輝度が高いことをあらわす）のときは、次
のフレームの平均演算処理用の画像データとして、平均
演算処理前の新たなフレームの画像データＡ（Ｋ，Ｉ）
を選択することにより、動きへの追随性の向上が図られ
ることになる。

【００５２】尚、上記（ａ）と（ｂ）とでしきい値Ｔｈ
１，Ｔｈ２を変えているのは、それまで暗かった（輝度
レベルが低かった）画素の輝度が上がったときと、それ
まで明るかった（輝度レベルが高かった）画素の輝度が
下がったときとではノイズの低減と動きへの追随性との
バランスを変えた方がよい場合があるからである。輝度
が急に上がったときは表示画像上の輝度の上昇は多少遅
れても大きな問題はないが、輝度が急に下がったにもか
かわらず表示画像上の輝度の低下速度が遅れると残像と
して目立つことになり、したがって典型的には、Ｔｈ１
＞Ｔｈ２なるしきい値Ｔｈ１，Ｔｈ２が設定される。

【００５３】尚、上記実施形態では、上記（ａ）〜
（ｄ）の４つの判定基準全てを用いているが、本発明に
おいてこれら全てを採用する必要はなく、これら（ａ）
〜（ｄ）のうちのいずれか１つもしくは２つ以上の組み
合わせを判定基準として用いることができる。また、上
記実施形態では、選択制御部４６で各画素Ｉ１つずつに
ついてデータ選択信号が生成され、データ選択部４７で
は、各画素Ｉ１つずつについてＡ（Ｋ，Ｉ）もしくはＢ
（Ｋ，Ｉ）が選択されたが、これらの動作は必ずしも各
画素毎ある必要はなく、画像を複数の画像部分に分割し
たときの各画像部分毎、例えば２画素毎あるいは３画素
毎等に行なってもよい。例えば２画素毎に行なう場合
は、選択制御部４６では、Ａ（Ｋ，Ｉ）とＡ（Ｋ，Ｉ＋
１）との平均値、あるいはそれらの画像データＡ（Ｋ，
Ｉ），Ａ（Ｋ，Ｉ＋１）のうちの代表として選んだ画像
データＡ（Ｋ，Ｉ）と、画像データＣ（Ｋ−Ｉ，Ｉ）と
Ｃ（Ｋ−Ｉ，Ｉ＋１）との平均値、あるいはそれらの画
像データＣ（Ｋ−Ｉ，Ｉ）とＣ（Ｋ−Ｉ，Ｉ＋１）のう
ちの代表として選んだ画像データＣ（Ｋ−Ｉ，Ｉ）とに
基づいて、２つの画素Ｉ，Ｉ＋１用のデータ選択信号が
生成され、データ選択部４７では、そのデータ選択信号
に基づいて、画素Ｉと画素Ｉ＋１との双方について、Ａ
（Ｋ，Ｉ）とＡ（Ｋ，Ｉ＋１）、もしくはＢ（Ｋ，Ｉ）
とＢ（Ｋ，Ｉ＋１）が選択される。

【００５４】図２は、本発明の超音波診断装置の画像処
理部の他の実施形態である画像処理回路を示すブロック
図である。図１に示す実施形態との相違点について説明
する。図２に示す画像処理回路には、図１に示す実施形
態における、データ選択信号を生成する選択制御部４６
に代わり、データ選択信号のほか、さらに係数選択信号
を生成する選択制御部４８が備えられている。

【００５５】この選択制御部４８で生成される係数選択
信号は平均演算部４１に入力され、平均演算部４１で
は、この係数選択信号に基づいて、平均演算部４１にお
ける（２）式に基づく平均演算処理における重み係数Ｐ
が選択され、その選択された重み係数Ｐを用いて（２）
式の平均演算処理が実行される。選択制御部４８におけ
る、重み係数Ｐを選択するための係数選択信号を生成す
る基準として、本実施形態では以下の基準が採用され
る。すなわち（ａ）画素Ｉについて、差分の絶対値｜Ａ（Ｋ，Ｉ）
−Ｃ（Ｋ−１，Ｉ）｜が大きな値であるほど重み係数Ｐ
として小さな値の重み係数を選択する。

【００５６】この理由は、前述したように、フレーム間
で輝度が大きく変化したときは、被検体が動いている可
能性が高く、重み係数Ｐを小さな値に下げることによっ
て、過去のフレームの影響を低減し、新たなフレームを
重く用い、これにより動きに対する追随性を高めるため
である。（ｂ）（ａ）の場合であっても差分Ａ（Ｋ，Ｉ）−Ｃ
（Ｋ−１，Ｉ）が正であるか負であるかに応じて、この
差分が正の場合に比べこの差分が負の場合に、差分の絶
対値｜Ａ（Ｋ，Ｉ）−Ｃ（Ｋ−１，Ｉ）｜が大きくなる
ほど重み係数Ｐをより速やかに小さな値に変更する。

【００５７】差分Ａ（Ｋ，Ｉ）−Ｃ（Ｋ−１，Ｉ）が負
であるということは、前のフレームでは輝度が高く、今
回のフレームで輝度が下がったことを意味し、残像を速
やかに消失させるのが好ましく、したがってこの差分が
負のときは正の場合と比べ重み係数としてより小さな値
の重み係数を用い、過去のフレームの影響を低減するの
が好ましいからである。

【００５８】（ｃ）Ｃ（Ｋ−１，Ｉ）が大きな値（輝
度レベルが大きい）ほど、重み係数Ｐとして小さな値の
重み係数を用いる。ノイズは比較的輝度レベルが低く、
輝度レベルが低いときは重み係数Ｐとしてより大きな値
の重み係数を用いることにより強く平均化しノイズを低
減しようというものである。

【００５９】この図２に示す実施形態における選択制御
部４８には、上記の（ａ）〜（ｃ）の演算を実行するた
めに、例えば、差分Ａ（Ｋ，Ｉ）−Ｃ（Ｋ−１，Ｉ）を
求める減算器、その差分の絶対値を求める絶対値回路、
および、差分の絶対値、差分の符号、および画像データ
の値と重み係数との対応関係をあらわす係数テーブルが
備えられており、それら差分の絶対値、差分の符号、お
よび画像データＣ（Ｋ−１，Ｉ）を引数としてその係数
テーブルを参照して重み係数Ｐが求められる。

【００６０】図３は、上記（ａ）〜（ｃ）の基準を複合
的に用いた場合の重み係数Ｐの変化を示したグラフであ
る。差分の絶対値｜Ａ（Ｋ，Ｉ）−Ｃ（Ｋ−１，Ｉ）｜
が大きくなるほど重み係数Ｐが小さな値に変更され、か
つＡ（Ｋ，Ｉ）−Ｃ（Ｋ−１，Ｉ）＞０のときよりもＡ
（Ｋ，Ｉ）−Ｃ（Ｋ−１，Ｉ）＜０のときの方が、｜Ａ
（Ｋ，Ｉ）−Ｃ（Ｋ−１，Ｉ）｜が大きくなるにつれ、
重み係数Ｐがより速やかに小さな値に変更される。さら
に、Ｃ（Ｋ−１，Ｉ）が大きい（輝度が高い）ほど重み
係数Ｐとして小さい値が選択される。

【００６１】重み係数を上記のように選択すると、例え
ば被検体内部（低輝度レベルの画像部分）では強い平均
がかかり、輝度レベルの高い組織部分では平均の度合い
が弱まるように画像処理されることになる。また、仮
に、図３において、左右対称の重み係数Ｐを用いた場合
（すなわち、Ａ（Ｋ，Ｉ）−Ｃ（Ｋ−１，Ｉ）が正であ
っても負であっても、その絶対値が等しいときに同一の
値の重み係数Ｐを用いた場合）は、例えばある画素が、
最初は筋肉組織のような高輝度レベルであったときにお
いて、被検体内部で動きがあったり、超音波プローブが
動いた結果次のフレームではその画素が血管内部や胆嚢
内部のように低輝度レベルに変化した場合を考えると、
最初はその画素の輝度が高く、かつ次のフレームとの輝
度差が大きいので重み係数Ｐとして小さなな値が選択さ
れ、その画素の輝度が急激に低下する。しかし、その画
素の輝度が一旦低下すると、さらにその次のフレームに
おける輝度との輝度差が小さく、今度は重み係数が急激
に上昇する。このためその画素の輝度はなかなか本来の
輝度レベルに収束せず数フレームにわたって薄いモヤが
かかったような画像になる。そこで輝度差が負の場合
（Ａ（Ｋ，Ｉ）−Ｃ（Ｋ−１，Ｉ）＜０の場合）、すな
わち、輝度が低下する方向に変化する場合、輝度差が正
の場合と比べ小さな値の重み係数Ｐを選択すると、被検
体内部が動いたり超音波プローブを動かした後に残る影
響を防ぐことが可能となる。

【００６２】このように、データ選択部４４により、Ａ
（Ｋ，Ｉ）とＢ（Ｋ，Ｉ）を各画素毎に選択するととも
に、重み係数Ｐとして、各画素毎に、図３に示すグラフ
のように種々の値の重み係数を選択して平均演算処理を
行なうことにより、ノイズの低減化と、動きに対する追
随性との双方を、一層高度なレベルで満足することがで
きる。

【００６３】次に、図１に示す構成の画像処理回路を用
いたときの、ノイズの低減化と動きに対する追随性に関
するシミュレーション結果について説明する。図４は、
シミュレーションの条件を示す模式図である。ここで
は、ある画素点をシストが通過するものとする。シスト
とは、例えば内部に水分や膿が溜まった臓器や病変部
等、その内部では超音波がほとんど反射しない部分をい
う。

【００６４】図５は、図４に示す画素点をシストが通過
したときの、その画素点の画素値の変化についてのシミ
ュレーション結果を示す図、すなわち、平均化処理前の
画素値の変化を示す図（Ａ）、およびその画素点の、図
１に示す画像処理回路を通過した後の画素値の変化（実
線）と図８に示す従来の画像処理回路を通過した後の画
素値の変化（破線）とを示す図（Ｂ）である。横軸は、
各時刻ｔ₀ ，ｔ₁ ，……をあらわしている。

【００６５】図５（Ａ）は、熱雑音等が一切存在しない
ものと仮定したときの画素値の変化を示しており、実際
には極めて大きなノイズが重畳している。そのノイズを
低減化するために平均化処理を行なうのであるが、平均
化処理後の画素値の変化ができる限り、ノイズが一切存
在しないものと仮定したときの画素値の変化に近似して
いることが好ましい。

【００６６】図５（Ｂ）は、実線、破線の双方とも、重
み係数Ｐ＝０．５、すなわち２つの画像データを単純に
加算平均したときのものである。また、図１に付記した
画像データをあらわす記号を用いて表現したとき、図５
（Ｂ）の実線は、｜Ａ（Ｋ，Ｉ）−Ｃ（Ｋ−１，Ｉ）｜≧４のとき、Ｃ（Ｋ，Ｉ）＝Ａ（Ｋ，Ｉ）、｜Ａ（Ｋ，Ｉ）−Ｃ（Ｋ−１，Ｉ）｜＜４のとき、Ｃ（Ｋ，Ｉ）＝Ｂ（Ｋ，Ｉ）としたときのもの（すなわち本発明の実施例）であり、
図５（Ｂ）の破線は、常に、Ｃ（Ｋ，Ｉ）＝Ｂ（Ｋ，Ｉ）としたときのもの（すなわち図８に示す従来例）であ
る。

【００６７】図５（Ａ）に示す理想的な画素値の変化を
あらわすグラフでは時刻ｔ₇ 〜時刻ｔ₈ の１クロック間
に画素値が最大値から最小値まで低下し、時刻ｔ₂₃〜時
刻ｔ ₂₄の１クロック間に画素値が最小値から最大値まで
増加している。このとき、図５（Ｂ）の実線（図１に示
す実施形態の場合）では、それぞれ２クロック（時刻ｔ
₇ 〜時刻ｔ₉ 、時刻ｔ₂₃〜時刻ｔ₂₅）で画素値が変化し
ているが、図５（Ｂ）の破線（図８に示す従来例の場
合）では、画素値が変化し終わるのにかなりの長時間を
要している。このことから、図１に示す実施形態の方が
図８に示す従来例よりも残像が速やかに消え、動きに対
する追随性が良好であることがわかる。

【００６８】図６は、図５と同様、図４に示す画素点を
シストが通過したときのシミュレーション結果を示す
図、すなわち、シミュレーション上のモデルとしての、
平均化処理前の画素値の変化を示す図（Ａ）、およびそ
の画素点の、図１に示す画像処理回路を通過した後の画
素値の変化（実線）と図８に示す従来の画像処理回路を
通過した後の画素値の変化（破線）を示す図（Ｂ）であ
る。

【００６９】図６（Ａ）では、時刻ｔ₉ と時刻ｔ₁₆に図
示のようなノイズが混入したものと仮定している。この
とき図６（Ｂ）の実線と破線に示すように、図１に示す
実施形態（実線）の方が、図８に示す従来例（破線）よ
りもノイズをより低減化していることがわかる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波診
断装置によれば、ノイズの低減と動きに対する追随性と
の双方を高度なレベルで実現した画像を得ることができ
る。また、本発明のフィルタによれば、ＩＩＲフィルタ
と、最小構成のＦＩＲフィルタとの双方を備えた回路規
模の小さいフィルタが実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波診断装置の演算処理部の一実施
形態を示すブロック図である。

【図２】本発明の超音波診断装置の画像処理部の他の実
施形態を示すブロック図である。

【図３】重み係数Ｐの変化を示すグラフである。

【図４】シミュレーションの条件を示す構成図である。

【図５】図４に示す画素点をシフトが通過したときの、
シミュレーション結果を示す図である。

【図６】図４に示す画素点をシフトが通過したときの、
シミュレーション結果を示す図である。

【図７】超音波診断装置の一構成例を示すブロック図で
ある。

【図８】超音波診断装置の演算回路の、従来の一構成例
を示すブロック図である。

【符号の説明】

１被検体２走査線１０本体部２０超音波プローブ２１超音波振動子４１平均演算部４２記憶部４３データ入力端子４４係数入力端子４５データ出力端子４６選択制御部４７データ選択部１００制御部１０１ＣＰＵ部１０２ビームスキャン制御部２００アナログ処理部２０１送受信部２０２受信ディレイ制御部２０３ビームフォーマ部２０４コントロールインターフェイス部２０５アナログ信号処理部２０６ドプラシグナル処理部２０７，２０８，２０９制御ライン３００ディジタルスキャンコンバータ部３０１白黒用スキャンコンバータ３０２カラー用スキャンコンバータ３０３スクロールスキャンコンバータ４００ドプラ処理部４０１パルス／連続波ドプラ解析部４０２カラードプラ解析部４１１係数選択器４１２，４１３乗算器４１４加算器５００表示制御部６００生体信号アンプ部７０１操作パネル７０２タッチパネル７０３ＥＬ表示部７０４フロッピィディスク装置７０５プリンタ７０６ＶＴＲ７０７観察用テレビモニタ７０８スピーカ７０９ＥＣＧ電極ユニット７１０心音マイク７１１脈波用トランスデューサ８００電源部９０１ＣＰＵバス９０２エコーバス９０３ビデオバス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体内への超音波の送信と該被検体内
で反射して戻ってきた超音波の受信とを繰り返すことに
より順次連なる複数フレームの画像データを得て該画像
データに基づく動画像を表示する超音波診断装置におい
て、前記動画像をそれぞれが１以上の画素からなる複数の画
像部分に分割したときの各画像部分毎に独立に、直前の
フレームの画像データと新たなフレームの画像データと
の間の平均化演算を行なう第１のフィルタと、直前のフ
レームの画像データを用いて既に行なわれた平均化演算
により生成された平均化画像データと新たなフレームの
画像データとの間の平均化演算を行なう第２のフィルタ
とを有し、前記第１のフィルタによる平均化演算処理と
前記第２のフィルタによる平均化演算処理を、複数フレ
ームに跨る、前記各画像部分毎の画像データの値の変化
に応じて、該各画像部分毎に切り換えることを特徴とす
る超音波診断装置。
【請求項２】被検体内への超音波の送信と該被検体内
で反射して戻ってきた超音波の受信とを繰り返すことに
より順次連なる複数フレームの画像データを得て該画像
データに基づく動画像を表示する超音波診断装置におい
て、１フレーム分の画像データを記憶する記憶部と、前記記
憶部から読み出された画像データと新たなフレームの画
像データとを取り込み、平均化演算を行なうことによ
り、平均化画像データを生成する平均演算部と、前記平
均演算部で生成された平均化画像データと新たなフレー
ムの画像データとを取り込み、所定のデータ選択信号に
応じて、前記動画像をそれぞれが１以上の画素からなる
複数の画像部分に分割したときの各画像部分毎に、取り
込まれた両画像データの中からいずれか一方の画像デー
タを選択して前記記憶部に送るデータ選択部と、前記記
憶部から読み出された画像データと新たなフレームの画
像データとのうちの少なくとも一方の画像データを取り
込み、所定の第１の生成基準に基づいて前記データ選択
信号を生成して前記データ選択部に送る選択制御部とを
有する画像処理部、および前記平均演算部で生成された
平均化画像データに基づく画像を表示する画像表示部を
備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】前記選択制御部が、前記記憶部から読み
出された画像データと新たなフレームの画像データとの
双方の画像データを取り込むものであって、該選択制御
部が、該選択制御部に取り込まれた新たなフレームの画
像データのうちの前記各画像部分に対応する画像データ
から、前記記憶部から読み出されて該選択制御部に取り
込まれた画像データのうちの該各画像部分に対応する画
像データを減じた各差分データが、所定の第１のしきい
値未満であるか否かに応じて、前記データ選択部に取り
込まれた両画像データのうちの、それぞれ前記平均化画
像データあるいは新たなフレームの画像データを該各画
像部分毎に選択することを指示するデータ選択信号を生
成して前記データ選択部に送るものであることを特徴と
する請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項４】前記選択制御部が、前記記憶部から読み
出された画像データと新たなフレームの画像データとの
双方の画像データを取り込むものであって、該選択制御
部が、前記記憶部から読み出されて該選択制御部に取り
込まれた画像データのうちの前記各画像部分に対応する
画像データから、該選択制御部に取り込まれた新たなフ
レームの画像データのうちの該各画像部分に対応する画
像データを減じた各差分データが、所定の第２のしきい
値未満であるか否かに応じて、前記データ選択部に取り
込まれた両画像データのうちの、それぞれ前記平均化画
像データあるいは新たなフレームの画像データを該各画
像部分毎に選択することを指示するデータ選択信号を生
成して前記データ選択部に送るものであることを特徴と
する請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項５】前記選択制御部が、前記記憶部から読み
出された画像データと新たなフレームの画像データとの
うちの、少なくとも、前記記憶部から読み出された画像
データを取り込むものであって、該選択制御部が、前記
記憶部から読み出されて該選択制御部に取り込まれた画
像データのうちの前記各画像部分に対応する画像データ
が所定の第３のしきい値未満であるか否かに応じて、前
記データ選択部に取り込まれた画像データのうちの、そ
れぞれ前記平均化画像データあるいは新たなフレームの
画像データを該各画像部分毎に選択することを指示する
データ選択信号を生成して前記データ選択部に送るもの
であることを特徴とする請求項２記載の超音波診断装
置。
【請求項６】前記選択制御部が、前記記憶部から読み
出された画像データと新たなフレームの画像データとの
うちの、少なくとも、新たなフレームの画像データを取
り込むものであって、該選択制御部が、該選択制御部に
取り込まれた新たなフレームの画像データのうちの前記
各画像部分に対応する画像データが所定の第４のしきい
値未満であるか否かに応じて、前記データ選択部に取り
込まれた画像データのうちの、それぞれ前記平均化画像
データあるいは新たなフレームの画像データを該各画像
部分毎に選択することを指示するデータ選択信号を生成
して前記データ選択部に送るものであることを特徴とす
る請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項７】前記平均演算部が、該平均演算部に取り
込まれた両画像データの、対応する画素どうしの重み付
け平均演算を行なうものであることを特徴とする請求項
２記載の超音波診断装置。
【請求項８】前記選択制御部が、前記データ選択信号
を生成するとともに、所定の第２の生成基準に基づい
て、前記重み付け平均演算における重み係数を前記各画
像部分毎に選択する係数選択信号を生成して前記平均演
算部に送るものであり、前記平均演算部が、前記選択制御部から送られてきた係
数選択信号に基づいて前記各画像部分毎に重み係数を選
択しながら前記重み付け平均演算を行なうものであるこ
とを特徴とする請求項７記載の超音波診断装置。
【請求項９】前記選択制御部が、前記記憶部から読み
出された画像データと新たなフレームの画像データとの
双方の画像データを取り込むものであって、該選択制御
部が、該選択制御部に取り込まれた新たな画像データの
うちの前記各画像部分に対応する画像データと、前記記
憶部から読み出されて該選択制御部に取り込まれた画像
データのうちの該各画像部分に対応する画像データとが
離れた値であるほど、該各画像部分毎に、前記記憶部か
ら読み出された画像データの重みとしてより小さな重み
を選択するとともに新たなフレームの画像データの重み
としてより大きな重みを選択する係数選択信号を生成し
て前記平均演算部に送るものであることを特徴とする請
求項８記載の超音波診断装置。
【請求項１０】前記選択制御部が、該選択制御部に取
り込まれた新たな画像データのうちの前記各画像部分に
対応する画像データから、前記記憶部から読み出されて
該選択制御部に取り込まれた画像データのうちの該各画
像部分に対応する画像データを減じることにより得られ
る差分の絶対値が同一の場合であっても該差分が負であ
る場合、該差分が正である場合に比べ、該差分の絶対値
が大きくなるほど、前記記憶部から読み出された画像デ
ータの重みをより速やかに小さな重みに変更するととも
に新たなフレームの画像データの重みをより速やかに大
きな重みに変更するように該各画像部分毎に重み係数を
選択する係数選択信号を生成して前記平均演算部に送る
ものであることを特徴とする請求項９記載の超音波診断
装置。
【請求項１１】前記選択制御部が、前記記憶部から読
み出された画像データと新たなフレームの画像データと
のうちの、少なくとも、前記記憶部から読み出された画
像データを取り込むものであって、該選択制御部が、前
記記憶部から読み出されて該選択制御部に取り込まれた
画像データのうちの前記各画像部分に対応する画像デー
タが大きな値であるほど、該各画像部分毎に、前記記憶
部から読み出された画像データの重みとしてより小さな
重みを選択するとともに新たなフレームの画像データの
重みとしてより大きな重みを選択する係数選択信号を生
成して前記平均演算部に送るものであることを特徴とす
る請求項８記載の超音波診断装置。
【請求項１２】データを記憶する記憶部と、前記記憶
部から読み出されたデータと新たなデータとを取り込
み、平均化演算を行なう平均演算部と、前記平均演算部
で生成されたデータと新たなデータとを取り込み所定の
データ選択信号に応じて一方のデータを選択して前記記
憶部に送るデータ選択部と、前記記憶部から読み出され
たデータと新たなデータとのうちの少なくとも一方のデ
ータに基づいて前記データ選択信号を生成して前記デー
タ選択部に送る選択制御部と、前記平均演算部で生成さ
れたデータを出力する端子とを備えたことを特徴とする
フィルタ。