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JP2005080869A - Ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents

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JP2005080869A
JP2005080869A JP2003316190A JP2003316190A JP2005080869A JP 2005080869 A JP2005080869 A JP 2005080869A JP 2003316190 A JP2003316190 A JP 2003316190A JP 2003316190 A JP2003316190 A JP 2003316190A JP 2005080869 A JP2005080869 A JP 2005080869A
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JP
Japan
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detection signal
correction control
ultrasonic
subject
gain
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Withdrawn
Application number
JP2003316190A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Sato
良彰 佐藤
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP2003316190A priority Critical patent/JP2005080869A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic diagnostic apparatus which can improve quality of an image of a range located in a deeper part than a boundary with a large reflectance. <P>SOLUTION: The ultrasonic diagnostic apparatus is equipped with an ultrasonic wave transmitting and receiving means 10 which transmits an ultrasonic beam to a subject to be examined and receives an ultrasonic echo reflected by the subject to be examined to generate a detection signal, a signal processing means 20 which corrects an intensity change of the detection signal attributable to a position where the ultrasonic signal is reflected in the subject to be examined based on a correction controlling signal, and a correction controlling means 21 which determines a boundary range corresponding to a boundary between soft tissues and hard tissues in the subject to be examined based on the detection signal and generates the correction controlling signal to control the intensity of the detection signal in the boundary range. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、超音波を送受信することにより生体内の臓器や骨等の撮像を行って、診断のために用いられる画像データを生成する超音波診断装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that performs imaging of an organ or bone in a living body by transmitting and receiving ultrasonic waves to generate image data used for diagnosis.

医療用に用いられる超音波撮像装置においては、通常、超音波の送受信機能を有する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子(プローブ)が用いられる。このような超音波探触子を用いて、複数の超音波を合波することにより形成される超音波ビームによって被検体を走査し、被検体内部において反射された超音波エコーを受信することにより、超音波エコーの強度に基づいて被検体に関する画像情報が得られる。さらに、この画像情報に基づいて、被検体の2次元又は3次元領域における超音波画像が再現される。   In an ultrasonic imaging apparatus used for medical use, an ultrasonic probe (probe) including a plurality of ultrasonic transducers having an ultrasonic transmission / reception function is usually used. By using such an ultrasonic probe, by scanning an object with an ultrasonic beam formed by combining a plurality of ultrasonic waves and receiving an ultrasonic echo reflected inside the object Based on the intensity of the ultrasonic echo, image information relating to the subject is obtained. Furthermore, an ultrasonic image in a two-dimensional or three-dimensional region of the subject is reproduced based on this image information.

超音波トランスデューサから送信される超音波の強度は、被検体における超音波のエネルギー吸収や超音波ビームの屈折及び散乱等の影響によって、被検体内部の深度に伴って低下する。従って、超音波トランスデューサにおいて受信される超音波エコーの強度は、反射位置の深度に伴って減衰する。このような超音波エコーの強度の減衰を補正するために、超音波の送信から超音波エコーの受信までに要する時間(反射位置の深度に対応している)に応じて、受信回路における増幅器のゲインを変化させる手法が、従来から用いられている。このような手法は、STC(sensitivity time control:センシティビティ・タイム・コントロール)、又は、TGC(time gain compensation:タイム・ゲイン・コンペンセーション)と呼ばれている。   The intensity of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transducer decreases with the depth inside the subject due to the influence of ultrasonic energy absorption in the subject and the refraction and scattering of the ultrasonic beam. Therefore, the intensity of the ultrasonic echo received at the ultrasonic transducer attenuates with the depth of the reflection position. In order to correct such attenuation of the intensity of the ultrasonic echo, depending on the time (corresponding to the depth of the reflection position) required from the transmission of the ultrasonic wave to the reception of the ultrasonic echo, the amplifier of the receiving circuit A technique for changing the gain has been conventionally used. Such a method is called STC (sensitivity time control) or TGC (time gain compensation).

しかしながら、反射率の大きい境界がある場合には、その境界において反射した超音波エコーの強度が極端に大きくなるので、STCによって生成された超音波画像における境界は高輝度で表示され、その境界付近における画像の視認性が低下してしまう。特に、図7に示すように、人体に超音波トランスデューサアレイから超音波ビームを送信することによって得られる超音波画像においては、図8に示すように、筋肉等の軟部組織と骨等の硬部組織との境界において反射する超音波エコーの振幅が極端に大きくなるので、例えば筋肉と骨との境界が高輝度で表示される。一方、骨の内部や後方からの超音波エコーは弱いので、筋肉と骨との境界よりも深部に位置する骨の内部や後方の画像を視認することが極めて困難である。   However, when there is a boundary having a high reflectance, the intensity of the ultrasonic echo reflected at the boundary becomes extremely large, so the boundary in the ultrasonic image generated by the STC is displayed with high brightness, and the vicinity of the boundary. In this case, the visibility of the image is reduced. In particular, as shown in FIG. 7, in an ultrasonic image obtained by transmitting an ultrasonic beam from an ultrasonic transducer array to a human body, as shown in FIG. 8, a soft tissue such as a muscle and a hard part such as a bone. Since the amplitude of the ultrasonic echo reflected at the boundary with the tissue becomes extremely large, for example, the boundary between the muscle and the bone is displayed with high luminance. On the other hand, since the ultrasonic echoes from inside and behind the bone are weak, it is extremely difficult to visually recognize the image inside and behind the bone located deeper than the boundary between the muscle and the bone.

関連する技術として、下記の特許文献1には、受信アナログ系回路のゲイン又はTGCゲインを適正に保つように自動制御する超音波診断装置の制御方法及びその制御方法を実施する機能を備えた超音波診断装置について述べられている。   As a related technique, the following Patent Document 1 discloses a control method for an ultrasonic diagnostic apparatus that automatically controls a gain of a reception analog circuit or a TGC gain so as to maintain an appropriate value, and a function that implements the control method. An ultrasound diagnostic apparatus is described.

この制御方法によれば、画像を複数の部分領域に分割し、各部分領域に対応するフレームデータの代表値に基づいて、各部分領域におけるゲインを自動的に調節することができる。しかしながら、特許文献1は、超音波画像の全体的な画質向上を図ったものであり、反射率の大きい境界よりも深部に位置する領域の画像の画質向上を図るものではない。   According to this control method, the image can be divided into a plurality of partial areas, and the gain in each partial area can be automatically adjusted based on the representative value of the frame data corresponding to each partial area. However, Patent Document 1 is intended to improve the overall image quality of an ultrasonic image, and does not attempt to improve the image quality of an image in a region located deeper than a boundary having a large reflectance.

また、下記の特許文献2には、超音波プローブ、診断部位、被検体等の状態が変化した場合においても、的確なSTC補正を自動的に行うことができ、常に最適な断層画像が得られる超音波診断装置について述べられている。   Further, in Patent Document 2 below, accurate STC correction can be automatically performed even when the state of an ultrasonic probe, a diagnostic site, a subject, or the like changes, and an optimal tomographic image can always be obtained. An ultrasound diagnostic apparatus is described.

この超音波診断装置によれば、利得制御回路に加え、平滑回路、微分回路、閾値設定回路、第1の積分回路、第2のA/D(analog to digital:アナログ/ディジタル)コンバータ、第2の積分回路、メモリ及び第2のD/A(digital to analog:ディジタル/アナログ)コンバータによってSTC回路を構成することにより、エコーフリー部を極端に増幅してしまうことがなく、また、例えば、組織中に存在する腫瘍のように周囲よりも特異的に明るく表示される部分にも、利得を極端に低下させて周囲の組織との判別を困難にしてしまうこともないSTCカーブを得ることができる。しかしながら、特許文献2も、超音波画像の全体的な画質向上を図ったものであり、反射率の大きい境界よりも深部に位置する領域の画像の画質向上を図るものではない。
特開平7−236637号公報(第3,5頁、図4) 特開平7−323032号公報(第1,5,6頁、図1)
According to this ultrasonic diagnostic apparatus, in addition to the gain control circuit, a smoothing circuit, a differentiation circuit, a threshold setting circuit, a first integration circuit, a second A / D (analog to digital) converter, a second Since the STC circuit is configured by the integration circuit, the memory, and the second D / A (digital to analog) converter, the echo-free portion is not extremely amplified. An STC curve can be obtained even in a portion that is displayed brighter than the surroundings, such as a tumor that is present inside, without significantly reducing the gain and making it difficult to distinguish from surrounding tissues. . However, Patent Document 2 also aims to improve the overall image quality of an ultrasound image, and does not attempt to improve the image quality of an image in a region located deeper than a boundary having a high reflectance.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-236637 (pages 3, 5 and 4) JP-A-7-323032 (pages 1, 5, 6 and FIG. 1)

そこで、上記の点に鑑み、本発明は、反射率の大きい境界よりも深部に位置する領域の画像の画質を向上させることが可能な超音波診断装置を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above points, an object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of improving the image quality of an image in a region located deeper than a boundary having a large reflectance.

上記課題を解決するため、本発明の第1の観点に係る超音波診断装置は、被検体に超音波ビームを送信すると共に、被検体から反射される超音波エコーを受信して検出信号を生成する超音波送受信手段と、補正制御信号に従って、被検体内において超音波信号が反射される位置による検出信号の強度変化を補正する信号処理手段と、検出信号に基づいて、被検体内の軟部組織と硬部組織との境界に対応する境界領域を判定し、境界領域における検出信号の強度を抑制するように補正制御信号を生成する補正制御手段とを具備する。   In order to solve the above problem, an ultrasonic diagnostic apparatus according to a first aspect of the present invention transmits an ultrasonic beam to a subject and generates a detection signal by receiving an ultrasonic echo reflected from the subject. An ultrasonic transmission / reception means, a signal processing means for correcting an intensity change of the detection signal due to a position where the ultrasonic signal is reflected in the subject in accordance with the correction control signal, and a soft tissue in the subject based on the detection signal And a correction control means for determining a boundary region corresponding to the boundary between the tissue and the hard tissue and generating a correction control signal so as to suppress the intensity of the detection signal in the boundary region.

また、本発明の第2の観点に係る超音波診断装置は、被検体に超音波ビームを送信すると共に、被検体から反射される超音波エコーを受信して検出信号を生成する超音波送受信手段と、補正制御信号に従って、被検体内において超音波信号が反射される位置による検出信号の強度変化を補正する信号処理手段と、検出信号と音圧強度の空間分布を表す強度プロファイルとに基づいて、被検体内における反射率に関する値を求める反射率推定手段と、反射率推定手段によって求められた反射率に関する値に基づいて、被検体内の軟部組織と硬部組織との境界に対応する境界領域を判定し、境界領域における検出信号の強度を抑制するように補正制御信号を生成する補正制御手段とを具備する。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to the second aspect of the present invention transmits an ultrasonic beam to a subject and receives an ultrasonic echo reflected from the subject to generate a detection signal. And a signal processing means for correcting a change in intensity of the detection signal due to a position where the ultrasonic signal is reflected in the subject according to the correction control signal, and an intensity profile representing a spatial distribution of the detection signal and the sound pressure intensity. A boundary corresponding to the boundary between the soft tissue and the hard tissue in the subject based on the reflectance estimation means for obtaining a value relating to the reflectance in the subject, and the value relating to the reflectance obtained by the reflectance estimation means Correction control means for determining a region and generating a correction control signal so as to suppress the intensity of the detection signal in the boundary region.

本発明によれば、被検体内の軟部組織と硬部組織との境界に対応する境界領域を判定し、境界領域における検出信号の強度を抑制するようにしたので、反射率の大きい境界よりも深部に位置する領域の画像の画質を向上させることができる。   According to the present invention, the boundary region corresponding to the boundary between the soft tissue and the hard tissue in the subject is determined, and the intensity of the detection signal in the boundary region is suppressed. It is possible to improve the image quality of the image located in the deep part.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る超音波診断装置は、超音波用探触子10と、走査制御部11と、送信遅延パターン記憶部12と、送信制御部13と、駆動信号発生部14とを含んでいる。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention. The ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment includes an ultrasonic probe 10, a scanning control unit 11, a transmission delay pattern storage unit 12, a transmission control unit 13, and a drive signal generation unit 14. .

被検体に当接させて用いられる超音波用探触子10は、1次元又は2次元のトランスデューサアレイを構成する複数の超音波トランスデューサ10aを備えている。これらの超音波トランスデューサ10aは、印加される駆動信号に基づいて超音波ビームを送信すると共に、伝搬する超音波エコーを受信して検出信号を出力する。   The ultrasonic probe 10 used in contact with a subject includes a plurality of ultrasonic transducers 10a constituting a one-dimensional or two-dimensional transducer array. These ultrasonic transducers 10a transmit an ultrasonic beam based on an applied drive signal, receive a propagating ultrasonic echo, and output a detection signal.

各々の超音波トランスデューサは、例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛:Pb(lead) zirconate titanate)に代表される圧電セラミックや、PVDF(ポリフッ化ビニリデン:polyvinylidene difluoride)に代表される高分子圧電素子等の圧電性を有する材料(圧電素子)の両端に電極を形成した振動子によって構成される。このような振動子の電極に、パルス状の電気信号或いは連続波電気信号を送って電圧を印加すると、圧電素子が伸縮する。この伸縮により、それぞれの振動子からパルス状或いは連続的な超音波が発生し、これらの超音波の合成によって超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することによって伸縮し、電気信号を発生する。これらの電気信号は、超音波の検出信号として出力される。   Each ultrasonic transducer is, for example, a piezoelectric ceramic represented by PZT (Pb (lead) zirconate titanate), a polymer piezoelectric element represented by PVDF (polyvinylidene difluoride), or the like. It is comprised with the vibrator | oscillator which formed the electrode in the both ends of the material (piezoelectric element) which has the piezoelectricity of. When a pulsed electric signal or a continuous wave electric signal is applied to the electrodes of such a vibrator and a voltage is applied, the piezoelectric element expands and contracts. By this expansion and contraction, pulsed or continuous ultrasonic waves are generated from the respective vibrators, and an ultrasonic beam is formed by synthesizing these ultrasonic waves. Each vibrator expands and contracts by receiving propagating ultrasonic waves and generates an electrical signal. These electric signals are output as ultrasonic detection signals.

或いは、超音波トランスデューサとして、超音波変換方式の異なる複数種類の素子を用いても良い。例えば、超音波を送信する素子として上記の振動子を用い、超音波を受信する素子として光検出方式の超音波トランスデューサを用いるようにする。光検出方式の超音波トランスデューサとは、超音波信号を光信号に変換して検出するものであり、例えば、ファブリーペロー共振器やファイバブラッググレーティングによって構成される。   Alternatively, a plurality of types of elements having different ultrasonic conversion methods may be used as the ultrasonic transducer. For example, the above-described vibrator is used as an element that transmits ultrasonic waves, and a photodetection type ultrasonic transducer is used as an element that receives ultrasonic waves. The photodetection type ultrasonic transducer converts an ultrasonic signal into an optical signal and detects it, and is constituted by, for example, a Fabry-Perot resonator or a fiber Bragg grating.

走査制御部11は、超音波ビームの送信方向及び超音波エコーの受信方向を順次設定する。送信遅延パターン記憶部12は、超音波ビームを形成する際に用いられる複数の送信遅延パターンを記憶している。   The scanning control unit 11 sequentially sets the transmission direction of the ultrasonic beam and the reception direction of the ultrasonic echo. The transmission delay pattern storage unit 12 stores a plurality of transmission delay patterns used when forming an ultrasonic beam.

送信制御部13は、走査制御部11において設定された送信方向に応じて、送信遅延パターン記憶部12に記憶されている複数の遅延パターンの中から所定のパターンを選択し、そのパターンに基づいて、複数の超音波トランスデューサ10aの駆動信号にそれぞれ与えられる遅延時間を設定する。   The transmission control unit 13 selects a predetermined pattern from a plurality of delay patterns stored in the transmission delay pattern storage unit 12 according to the transmission direction set in the scanning control unit 11, and based on the pattern The delay times given to the drive signals of the plurality of ultrasonic transducers 10a are set.

駆動信号発生部14は、例えば、複数の超音波トランスデューサ10aにそれぞれ対応する複数のパルサによって構成されている。これらのパルサは、送信制御部13において設定された遅延時間に基づいて、駆動信号を発生する。   For example, the drive signal generator 14 includes a plurality of pulsars respectively corresponding to the plurality of ultrasonic transducers 10a. These pulsers generate drive signals based on the delay time set in the transmission control unit 13.

さらに、本実施形態に係る超音波診断装置は、信号処理部20と、STC制御部21と、1次記憶部22と、受信遅延パターン記憶部23と、受信制御部24と、2次記憶部25と、画像データ生成部26と、3次記憶部27と、画像処理部28と、表示部29と、操作卓30と、制御部31とを含んでいる。   Furthermore, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment includes a signal processing unit 20, an STC control unit 21, a primary storage unit 22, a reception delay pattern storage unit 23, a reception control unit 24, and a secondary storage unit. 25, an image data generation unit 26, a tertiary storage unit 27, an image processing unit 28, a display unit 29, an operation console 30, and a control unit 31.

信号処理部20は、複数の超音波トランスデューサ10aに対応して、複数の増幅器20aと、複数のSTC増幅器20bと、複数のA/D変換器20cとを含んでいる。超音波トランスデューサ10aから出力される検出信号は、増幅器20a及びSTC増幅器20bにおいて増幅され、これらの検出信号のレベルが、A/D変換器20cの入力信号レベルに整合される。   The signal processing unit 20 includes a plurality of amplifiers 20a, a plurality of STC amplifiers 20b, and a plurality of A / D converters 20c corresponding to the plurality of ultrasonic transducers 10a. The detection signal output from the ultrasonic transducer 10a is amplified by the amplifier 20a and the STC amplifier 20b, and the levels of these detection signals are matched with the input signal level of the A / D converter 20c.

STC増幅器20bから出力されたアナログ信号は、A/D変換器20cによってそれぞれディジタル信号に変換される。なお、A/D変換器のサンプリング周波数としては、少なくとも超音波の周波数の10倍程度の周波数が必要であり、超音波の周波数の16倍以上の周波数が望ましい。また、A/D変換器の分解能としては、10ビット以上が望ましい。   The analog signals output from the STC amplifier 20b are converted into digital signals by the A / D converter 20c. The sampling frequency of the A / D converter needs to be at least about 10 times the frequency of the ultrasonic wave, and is preferably 16 times or more the frequency of the ultrasonic wave. The resolution of the A / D converter is preferably 10 bits or more.

ここで、STC増幅器20bは、超音波の反射位置の深度に応じて、距離による減衰の補正を行うと共に、STC制御部20の制御の下で、それぞれの検出信号に適したゲインで検出信号を増幅する。本実施形態においては、STC制御部21が、A/D変換器20cによってディジタル信号に変換された検出信号に基づいて軟部組織と硬部組織(骨、腱、靭帯等、以下、骨を硬部組織の代表例として説明する。)との境界を判定し、その結果に基づいて、次のフレームおけるそれぞれの検出信号のゲインを制御するSTC制御信号を生成している。   Here, the STC amplifier 20b corrects attenuation by distance according to the depth of the reflection position of the ultrasonic wave, and outputs a detection signal with a gain suitable for each detection signal under the control of the STC control unit 20. Amplify. In the present embodiment, the STC control unit 21 performs soft tissue and hard tissue (bone, tendon, ligament, etc., hereinafter referred to as “hard part” based on the detection signal converted into a digital signal by the A / D converter 20c. The STC control signal for controlling the gain of each detection signal in the next frame is generated based on the result.

STC制御部21は、ゲイン設定部21aと、ゲイン記憶部21bと、D/A変換器21cとを含んでいる。ゲイン設定部21aは、A/D変換器20cによってディジタル信号に変換された検出信号の輝度値が予め設定された閾値よりも大きいか否かを判定することによって、被検体内部における境界を判定し、次のフレームにおけるSTC増幅器20bのゲインを設定し、設定されたゲインに関するゲインデータを出力する。   The STC control unit 21 includes a gain setting unit 21a, a gain storage unit 21b, and a D / A converter 21c. The gain setting unit 21a determines the boundary in the subject by determining whether or not the luminance value of the detection signal converted into the digital signal by the A / D converter 20c is larger than a preset threshold value. The gain of the STC amplifier 20b in the next frame is set, and gain data relating to the set gain is output.

ゲイン記憶部21bは、ゲイン設定部21aから出力されたゲインデータを記憶する。D/A変換器21cは、ゲイン記憶部21bに記憶されているゲインデータをアナログ信号に変換し、STC制御信号としてSTC増幅器20bに出力する。なお、制御部31に相当するCPUと共にD/A変換器21cを配置した混在型のLSIを使用し、ゲイン設定部21aをCPUとソフトウェアによって実現することにより、全体の回路構成を小型化し、かつ、コストを削減することができる。   The gain storage unit 21b stores the gain data output from the gain setting unit 21a. The D / A converter 21c converts the gain data stored in the gain storage unit 21b into an analog signal, and outputs the analog signal to the STC amplifier 20b as an STC control signal. By using a mixed LSI in which a D / A converter 21c is arranged together with a CPU corresponding to the control unit 31, and realizing the gain setting unit 21a with a CPU and software, the overall circuit configuration can be reduced in size, and , Can reduce the cost.

1次記憶部22は、A/D変換器20cにおいてディジタル信号に変換されたそれぞれの検出信号を、超音波トランスデューサごとに時系列に記憶する。受信遅延パターン記憶部23は、複数の超音波トランスデューサ10aから出力された複数の検出信号に対して受信フォーカス処理を行う際に用いられる複数の受信遅延パターンを記憶している。   The primary storage unit 22 stores the respective detection signals converted into digital signals by the A / D converter 20c in time series for each ultrasonic transducer. The reception delay pattern storage unit 23 stores a plurality of reception delay patterns used when receiving focus processing is performed on a plurality of detection signals output from the plurality of ultrasonic transducers 10a.

受信制御部24は、走査制御部11において設定された受信方向に基づいて、受信遅延パターン記憶部23に記憶されている複数の受信遅延パターンの中から所定のパターンを選択し、そのパターンに基づいて複数の検出信号に遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線データが形成される。なお、受信フォーカス処理は、A/D変換器20cによるA/D変換の前、又は、STC増幅器20bによる増幅の前に行うようにしても良い。   The reception control unit 24 selects a predetermined pattern from a plurality of reception delay patterns stored in the reception delay pattern storage unit 23 based on the reception direction set in the scanning control unit 11, and based on the pattern. The reception focus processing is performed by adding a delay to the plurality of detection signals. By this reception focus processing, sound ray data in which the focus of the ultrasonic echo is narrowed down is formed. The reception focus process may be performed before A / D conversion by the A / D converter 20c or before amplification by the STC amplifier 20b.

2次記憶部25は、受信制御部24において形成された音線データを記憶する。画像データ生成部26は、2次記憶部25に記憶されている音線データに基づいて、画像データを算出する。3次記憶部27は、画像データ生成部26において算出された画像データを記憶する。   The secondary storage unit 25 stores the sound ray data formed in the reception control unit 24. The image data generation unit 26 calculates image data based on the sound ray data stored in the secondary storage unit 25. The tertiary storage unit 27 stores the image data calculated by the image data generation unit 26.

画像処理部28は、3次記憶部27に記憶されている画像データに、各種の画像処理を施す。表示部29は、例えば、CRTやLCD等のディスプレイ装置を含んでおり、画像処理部28において画像処理が施された画像データに基づいて超音波画像を表示する。   The image processing unit 28 performs various types of image processing on the image data stored in the tertiary storage unit 27. The display unit 29 includes, for example, a display device such as a CRT or LCD, and displays an ultrasonic image based on the image data subjected to image processing in the image processing unit 28.

操作卓30は、オペレータの操作に基づいて、動画像の取得(フリーズ解除状態)及び動画像の取得停止(フリーズ状態)を表す制御信号を制御部31に出力する。フリーズ状態においては、超音波撮像が停止され、静止した超音波画像が表示部29において表示される。制御部31は、操作卓30から入力される制御信号に基づいて、走査制御部11及びゲイン設定部21aを制御し、ゲイン設定部21aにおいて設定されるゲインの初期値に関する情報を出力する。   The console 30 outputs, to the control unit 31, control signals indicating the acquisition of the moving image (freeze release state) and the stop of the moving image acquisition (freeze state) based on the operation of the operator. In the frozen state, ultrasonic imaging is stopped and a stationary ultrasonic image is displayed on the display unit 29. The control unit 31 controls the scanning control unit 11 and the gain setting unit 21a based on a control signal input from the console 30, and outputs information related to the initial value of the gain set in the gain setting unit 21a.

次に、本実施形態に係る超音波診断装置におけるSTC制御部の動作について、図2を参照しながら説明する。図2は、本実施形態に係る超音波診断装置におけるSTC制御部の動作を示すフローチャートである。   Next, the operation of the STC control unit in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the STC control unit in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment.

オペレータが操作卓30を操作することによってフリーズ状態を解除すると、まず、ステップS1において、ゲイン設定部21aが、境界判定閾値Sの初期値S0を設定する。境界判定閾値Sは、STC増幅器20bによって増幅された検出信号の強度又は振幅に関して設定される閾値である。なお、初期値S0は、予め設定しておいても良いし、オペレータが操作卓30を用いて入力しても良い。   When the freeze state is canceled by the operator operating the console 30, first, the gain setting unit 21a sets the initial value S0 of the boundary determination threshold value S in step S1. The boundary determination threshold S is a threshold set with respect to the intensity or amplitude of the detection signal amplified by the STC amplifier 20b. The initial value S0 may be set in advance or may be input by the operator using the console 30.

さらに、ゲイン設定部21aは、制御部31から供給されたゲインの初期値に関する情報に基づいて、ゲインG(f,m,n)の初期設定を行う。ここで、fはフレーム番号、mはライン番号、nはサンプリング番号を示し、0≦m≦M、0≦n≦Nである。ゲイン設定部21aは、f=0としてゲインの初期値G(0,m,n)を設定した後、m=n=0とする。   Further, the gain setting unit 21 a performs initial setting of the gain G (f, m, n) based on the information regarding the initial value of the gain supplied from the control unit 31. Here, f represents a frame number, m represents a line number, and n represents a sampling number, where 0 ≦ m ≦ M and 0 ≦ n ≦ N. The gain setting unit 21a sets the initial gain value G (0, m, n) as f = 0, and then sets m = n = 0.

図3は、ライン番号mとサンプリング番号nを説明するための図である。図3においては、断層超音波画像における複数の超音波ビームの走査方向が矢印で示されている。図3に示すように、ライン番号mは、複数の超音波ビームにおける特定の超音波ビームを表す番号である。一方、サンプリング番号nは、各超音波ビームに沿った複数のサンプリングポイントにおける特定のサンプリングポイントを表す番号である。   FIG. 3 is a diagram for explaining the line number m and the sampling number n. In FIG. 3, the scanning directions of the plurality of ultrasonic beams in the tomographic ultrasonic image are indicated by arrows. As shown in FIG. 3, the line number m is a number that represents a specific ultrasonic beam in a plurality of ultrasonic beams. On the other hand, the sampling number n is a number representing a specific sampling point at a plurality of sampling points along each ultrasonic beam.

サンプリング番号nは被検体内の深度に対応しているので、図2に示すステップS1において、超音波エコーの距離による減衰を補正するために、nが大きくなるにつれてG(f,m,n)が大きくなるように設定される。なお、本実施形態においては、第m番目のラインにおいてnの値を1つずつ増加させて1ライン分の超音波撮像を行い、さらに、mの値を1つずつ増加させて全ラインにおける超音波撮像を行うことにより、1フレームの断層超音波画像を生成している。   Since the sampling number n corresponds to the depth in the subject, in step S1 shown in FIG. 2, in order to correct the attenuation due to the distance of the ultrasonic echo, G (f, m, n) increases as n increases. Is set to be large. In this embodiment, in the m-th line, the value of n is incremented by 1 to perform ultrasonic imaging for one line, and further, the value of m is incremented by 1 to increase the values of all lines. By performing ultrasonic imaging, a tomographic ultrasound image of one frame is generated.

再び図2を参照すると、ゲイン設定部21aが、ステップS2において、A/D変換器20cから出力された検出信号の強度Sig(f,m,n)を読み取り、ステップS3において、次式(1)に基づいて境界判定閾値Sを算出する。
S=S0×G(f,m,n)/G(0,m,n)・・・(1)
これにより、距離による減衰を補正した検出信号の強度に対して境界判定閾値Sを設定することができる。なお、1フレーム当たりの検出信号の数(M×N)が多くて境界判定閾値Sを算出するために時間がかかる場合には、算出した境界判定閾値S(f,m,n)をゲイン記憶部21bに記憶しても良いし、境界判定閾値S(f,m,n)を記憶するためのフレームメモリを別途設けるようにしても良い。
Referring to FIG. 2 again, the gain setting unit 21a reads the intensity Sig (f, m, n) of the detection signal output from the A / D converter 20c in step S2, and in step S3, the following equation (1) ) Is used to calculate the boundary determination threshold value S.
S = S0 × G (f, m, n) / G (0, m, n) (1)
Thereby, the boundary determination threshold value S can be set with respect to the intensity of the detection signal in which the attenuation due to the distance is corrected. When the number of detection signals per frame (M × N) is large and it takes time to calculate the boundary determination threshold value S, the calculated boundary determination threshold value S (f, m, n) is stored as a gain. It may be stored in the unit 21b, or a frame memory for storing the boundary determination threshold value S (f, m, n) may be provided separately.

ステップS4において、ゲイン設定部21aが、検出信号の強度Sig(f,m,n)が境界判定閾値S以上であるか否かを判定する。即ち、サンプリング番号nに対応する深度における反射を示す検出信号の強度に基づいて、サンプリング番号nに対応する深度において軟部組織と骨との境界が存在するか否かが判定される。ここで、検出信号の強度Sig(f,m,n)が境界判定閾値S以上である場合には、ステップS5に移行し、検出信号の強度Sig(f,m,n)が境界判定閾値Sよりも小さい場合には、ステップS6に移行する。   In step S4, the gain setting unit 21a determines whether or not the intensity Sig (f, m, n) of the detection signal is greater than or equal to the boundary determination threshold value S. That is, based on the intensity of the detection signal indicating reflection at the depth corresponding to the sampling number n, it is determined whether or not the boundary between the soft tissue and the bone exists at the depth corresponding to the sampling number n. Here, when the intensity Sig (f, m, n) of the detection signal is greater than or equal to the boundary determination threshold S, the process proceeds to step S5, where the intensity Sig (f, m, n) of the detection signal is the boundary determination threshold S. If smaller than this, the process proceeds to step S6.

検出信号の強度Sig(f,m,n)が境界判定閾値S以上である場合には、フレーム番号fの位置(m,n)が軟部組織と骨との境界領域であると判定され、ステップ5において、次式(2)に基づいて、次のフレームの同一位置(m,n)におけるゲインG(f+1,m,n)を計算する。
G(f+1,m,n)=G(0,m,n)×k1・・・(2)
但し、k1<1である。係数k1の値は、予め設定しておいても良いし、オペレータが操作卓30を用いて入力しても良い。このようにゲインをk1倍したサンプリングポイントについては、フラグF(n)を「1」に設定する。
If the intensity Sig (f, m, n) of the detection signal is greater than or equal to the boundary determination threshold S, it is determined that the position (m, n) of the frame number f is the boundary region between the soft tissue and the bone, and step 5, the gain G (f + 1, m, n) at the same position (m, n) of the next frame is calculated based on the following equation (2).
G (f + 1, m, n) = G (0, m, n) × k1 (2)
However, k1 <1. The value of the coefficient k1 may be set in advance or may be input by the operator using the console 30. As described above, the flag F (n) is set to “1” for the sampling point obtained by multiplying the gain by k1.

軟部組織と骨との境界領域は、そのままでは高輝度で表示されるので、その付近における画像の視認性が低下してしまう。そこで、本実施形態においては、検出信号の強度Sig(f,m,n)が境界判定閾値S以上である場合には、フレーム番号fにおける位置(m,n)が軟部組織と骨との境界領域であると判定し、フレーム番号(f+1)における同一位置(m,n)を小さく設定することにより、軟部組織と骨との境界領域が高輝度になることを抑えている。   Since the boundary region between the soft tissue and the bone is displayed with high brightness as it is, the visibility of the image in the vicinity thereof is lowered. Therefore, in the present embodiment, when the intensity Sig (f, m, n) of the detection signal is equal to or greater than the boundary determination threshold S, the position (m, n) at the frame number f is the boundary between the soft tissue and the bone. By determining that the region is a region and setting the same position (m, n) in the frame number (f + 1) to be small, the boundary region between the soft tissue and the bone is prevented from becoming high luminance.

設定されたゲインG(f+1,m,n)は、ゲイン記憶部21bに記憶される。なお、式(2)を用いてk1倍されたゲインは、式(1)を用いて補正された境界判定閾値と比較されるので、補正された境界判定閾値よりも強度が大きい検出信号が入力されている間は、継続的にゲインをk1倍することができる。   The set gain G (f + 1, m, n) is stored in the gain storage unit 21b. Since the gain multiplied by k1 using Expression (2) is compared with the boundary determination threshold value corrected using Expression (1), a detection signal whose intensity is larger than the corrected boundary determination threshold value is input. While being performed, the gain can be continuously multiplied by k1.

一方、検出信号の強度Sig(f,m,n)が境界判定閾値Sよりも小さい場合には、フレーム番号fの位置(m,n)が軟部組織と骨との境界領域ではないと判定され、ステップS6において、次式(3)に基づいて、次のフレームにおける同一画素位置(m,n)のゲインG(f+1,m,n)が設定される。
G(f+1,m,n)=G(0,m,m)・・・(3)
設定されたゲインG(f+1,m,n)は、ゲイン記憶部21bに記憶される。
On the other hand, when the intensity Sig (f, m, n) of the detection signal is smaller than the boundary determination threshold S, it is determined that the position (m, n) of the frame number f is not a boundary region between the soft tissue and the bone. In step S6, the gain G (f + 1, m, n) at the same pixel position (m, n) in the next frame is set based on the following equation (3).
G (f + 1, m, n) = G (0, m, m) (3)
The set gain G (f + 1, m, n) is stored in the gain storage unit 21b.

ステップS7において、ゲイン設定部21aが、オペレータが操作卓30を操作することによってフリーズ状態が設定されているか否かを判定する。ここで、フリーズ状態が設定されている場合には、撮像を停止し、フリーズ状態が設定されていない場合には、ステップS8に移行する。   In step S <b> 7, the gain setting unit 21 a determines whether or not the frozen state is set by the operator operating the console 30. Here, when the freeze state is set, the imaging is stopped, and when the freeze state is not set, the process proceeds to step S8.

ステップS8において、ゲイン設定部21aが、サンプリング番号nを(n+1)にインクリメントする。ステップS9において、ゲイン設定部21aが、サンプリング番号nがNよりも大きいか否かを判定する。これにより、1ライン中の全てのサンプリングポイントにおけるゲインの設定が終了したか否かが判定される。1ライン中の全てのサンプリングポイントにおけるゲインの設定が終了していない場合(n≦N)には、ステップS2〜S9を繰り返す。一方、1ラインにおける全てのゲインの設定が終了している場合(n>N)には、ステップS10に移行する。   In step S8, the gain setting unit 21a increments the sampling number n to (n + 1). In step S9, the gain setting unit 21a determines whether the sampling number n is greater than N. As a result, it is determined whether or not the gain setting has been completed at all sampling points in one line. If the gain setting has not been completed at all sampling points in one line (n ≦ N), steps S2 to S9 are repeated. On the other hand, when all the gain settings for one line have been completed (n> N), the process proceeds to step S10.

ステップS10において、ゲイン設定部21aが、軟部組織と骨との境界領域よりも深部のゲインを設定する。即ち、ゲイン設定部21aが、フラグF(n)が「1」に設定されているサンプリング番号nを抽出し、サンプリング番号n=(n+1)〜(n+p)のサンプリングポイントについて、フラグF(n)=1でなければ、次のフレームの同一位置(m,n)におけるゲインG(f+1,m,n)を計算する。
G(f+1,m,n)=G(0,m,n)×k2・・・(4)
但し、k2>1である。係数k2の値は、予め設定しておいても良いし、オペレータが操作卓30を用いて入力しても良い。設定されたゲインG(f+1,m,n)は、ゲイン記憶部21bに記憶され、フラグF(n)がリセットされる。
In step S10, the gain setting unit 21a sets a gain deeper than the boundary region between the soft tissue and the bone. That is, the gain setting unit 21a extracts the sampling number n B the flag F (n) is set to "1", the sampling point of the sampling number n = (n B +1) ~ (n B + p), If the flag F (n) is not 1, the gain G (f + 1, m, n) at the same position (m, n) of the next frame is calculated.
G (f + 1, m, n) = G (0, m, n) × k2 (4)
However, k2> 1. The value of the coefficient k2 may be set in advance or may be input by the operator using the console 30. The set gain G (f + 1, m, n) is stored in the gain storage unit 21b, and the flag F (n) is reset.

即ち、軟部組織と骨との境界領域よりも深部に位置する骨の内部又は後方の検出信号の強度が小さいので、その位置における検出信号のゲインを大きくしている。ここで、画素の輝度を増幅させる深さ方向のサンプリング範囲を表す値pは、予め設定しておいても良いし、オペレータが操作卓30を用いて入力しても良い。オペレータが操作卓30を用いて係数k2や値pを入力する場合には、境界領域よりも深部の所望の範囲において、超音波画像の輝度をオペレータの好みに応じて調節することが可能である。   That is, since the intensity of the detection signal in or behind the bone located deeper than the boundary region between the soft tissue and the bone is small, the gain of the detection signal at that position is increased. Here, the value p representing the sampling range in the depth direction for amplifying the luminance of the pixel may be set in advance, or may be input by the operator using the console 30. When the operator inputs the coefficient k2 and the value p using the console 30, it is possible to adjust the luminance of the ultrasonic image in a desired range deeper than the boundary region according to the operator's preference. .

ステップS11において、ゲイン設定部21aが、ライン番号mを(m+1)にインクリメントする。ステップS12において、ゲイン設定部21aが、ライン番号mがMよりも大きいか否かを判定する。これにより、1フレームにおける全てのゲインの設定が終了したか否かが判定される。1フレームにおける全てのゲインの設定が終了していない場合には、n=0として、ステップS2〜S12を繰り返す。一方、1フレームにおける全てのゲインの設定が終了した場合には、ステップS13に移行する。ステップS13において、ゲイン設定部21aによってfが(f+1)にインクリメントされ、m=n=0として、ステップS2に移行する。   In step S11, the gain setting unit 21a increments the line number m to (m + 1). In step S12, the gain setting unit 21a determines whether or not the line number m is larger than M. Thus, it is determined whether or not all gain settings in one frame have been completed. If setting of all gains in one frame has not been completed, n = 0 and steps S2 to S12 are repeated. On the other hand, when all gain settings in one frame are completed, the process proceeds to step S13. In step S13, the gain setting unit 21a increments f to (f + 1), sets m = n = 0, and proceeds to step S2.

従って、本実施形態に係る構成を有する超音波診断装置によれば、図4の(A)に示すように、強度の大きな部分がない検出信号に対しては、図4の(B)に示すように、距離による減衰の補正を行うためのゲインのみを用いればよく、補正された検出信号は、図4の(C)に示すようなものとなる。   Therefore, according to the ultrasonic diagnostic apparatus having the configuration according to the present embodiment, as shown in FIG. 4A, a detection signal having no high intensity portion is shown in FIG. Thus, it is sufficient to use only a gain for correcting attenuation by distance, and the corrected detection signal is as shown in FIG.

一方、図5の(A)に示すように、強度の大きな部分がある検出信号に対しては、図5の(B)に示すように、距離による減衰の補正を行うためのゲインに加えて、軟部組織と骨との境界領域からの反射に相当する強度の大きな期間におけるゲインをk1倍し、さらに、境界領域よりも深部からの反射に相当する所定の期間Tにおけるゲインをk2倍する。従って、補正された検出信号は、図5の(C)に示すようなものとなる。これにより、超音波画像において、軟部組織と骨との境界付近の輝度の高さを抑えると共に、境界よりも深部の輝度の低さを改善することができる。   On the other hand, as shown in FIG. 5 (A), in addition to the gain for correcting attenuation due to distance, as shown in FIG. The gain in the period of high intensity corresponding to the reflection from the boundary region between the soft tissue and the bone is multiplied by k1, and the gain in the predetermined period T corresponding to reflection from the deeper part than the boundary region is further multiplied by k2. Therefore, the corrected detection signal is as shown in FIG. As a result, in the ultrasonic image, it is possible to suppress the high luminance near the boundary between the soft tissue and the bone, and to improve the low luminance in the deeper portion than the boundary.

以上において、境界判定閾値Sの初期値S0と、ゲインに乗ずる係数k1及びk2と、所定の期間Tとの内の少なくとも1つは、想定される境界の種類毎に設定されるようにしても良い。例えば、オペレータが、超音波画像に映し出されている境界が筋肉と骨との境界であることを操作卓30を用いて入力すると、図1に示す制御部31は、筋肉と骨との境界のために予め定められている初期値S0、係数k1及びk2、期間Tを設定する。   In the above, at least one of the initial value S0 of the boundary determination threshold S, the coefficients k1 and k2 multiplied by the gain, and the predetermined period T may be set for each assumed boundary type. good. For example, when the operator inputs using the console 30 that the boundary displayed in the ultrasonic image is a boundary between muscles and bones, the control unit 31 shown in FIG. Therefore, a predetermined initial value S0, coefficients k1 and k2, and a period T are set.

なお、本実施形態に係る超音波診断装置における境界の判定には、検出信号の強度、具体的には、検出信号のピーク・トゥー・ピーク値(pp値)又は実効値(RMS値)が用いられるが、検出信号の位相のずれ量を用いるようにしても良い。   Note that the intensity of the detection signal, specifically, the peak-to-peak value (pp value) or the effective value (RMS value) of the detection signal is used to determine the boundary in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment. However, the phase shift amount of the detection signal may be used.

次に、本発明の第2の実施形態に係る超音波診断装置について説明する。図6は、本発明の第2の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る超音波診断装置は、ゲイン設定部21aの替わりにゲイン設定部40を含み、また、ゲイン設定部40の前段において、A/D変換器20cによってディジタル信号に変換された検出信号が入力される反射率推定部41を含み、さらに、複数の異なる音圧強度プロファイル(単に、強度プロファイル又はプロファイルともいう)を記憶している強度プロファイル記憶部42を含んでいる。その他の構成については、図1に示す超音波診断装置と同様である。   Next, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention. The ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment includes a gain setting unit 40 instead of the gain setting unit 21a, and a detection signal converted into a digital signal by the A / D converter 20c in the previous stage of the gain setting unit 40. Is input, and further includes an intensity profile storage unit 42 that stores a plurality of different sound pressure intensity profiles (also simply referred to as intensity profiles or profiles). Other configurations are the same as those of the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG.

図1に示す超音波診断装置においては、A/D変換器20cによってディジタル信号に変換された検出信号の強度に基づいて、ゲイン設定部21aが、軟部組織と骨との境界領域を判定していた。一方、本実施形態においては、反射率推定部41が、A/D変換器20cによってディジタル信号に変換された検出信号及び強度プロファイル記憶部42に記憶されている強度プロファイルに基づいて算出するサイドローブ成分が抑制された検出信号に基づいて、被検体内の各部における超音波の反射率を求め、ゲイン設定部40が、その反射率に基づいて、軟部組織と骨との境界領域を判定する。   In the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. 1, the gain setting unit 21a determines the boundary region between the soft tissue and the bone based on the intensity of the detection signal converted into a digital signal by the A / D converter 20c. It was. On the other hand, in the present embodiment, the reflectance estimation unit 41 calculates based on the detection signal converted into a digital signal by the A / D converter 20c and the intensity profile stored in the intensity profile storage unit 42. Based on the detection signal in which the component is suppressed, the reflectance of the ultrasonic wave in each part in the subject is obtained, and the gain setting unit 40 determines the boundary region between the soft tissue and the bone based on the reflectance.

強度プロファイルは、複数の異なる方向に超音波ビームが送信されてから所定の時間経過後に到達する面に含まれる複数の領域における音圧強度又は音圧強度比を表している。ここで、超音波ビームが送信されてから所定の時間経過後に到達する面のことを等時間面という。等時間面に含まれる複数の領域においては、超音波ビームの送信位置からの距離がほぼ等しいと考えられる。強度プロファイルは、等時間面に含まれる複数の領域の位置(方向)と音圧強度又は音圧強度比との関数によって表される。   The intensity profile represents the sound pressure intensity or the sound pressure intensity ratio in a plurality of regions included in a surface that arrives after a predetermined time has elapsed since the ultrasonic beam was transmitted in a plurality of different directions. Here, a surface that arrives after a predetermined time has elapsed since the transmission of the ultrasonic beam is referred to as an isochronous surface. In a plurality of regions included in the isochronous plane, the distance from the transmission position of the ultrasonic beam is considered to be substantially equal. The intensity profile is represented by a function of the position (direction) of a plurality of regions included in the isochronal plane and the sound pressure intensity or the sound pressure intensity ratio.

なお、強度プロファイル記憶部42に記憶されている複数の強度プロファイルは、超音波ビームの送信方向と超音波エコーの受信フォーカス処理とに基づいて、即ち、受信方向と受信焦点の深さとに基づいて設定されている。或いは、音圧強度プロファイルを設定するための要素として、使用される超音波トランスデューサ10aの数と、超音波トランスデューサ10aのピッチと、使用される超音波トランスデューサ10aの開口径と、開口内重み付けを含む開口条件との内の少なくとも1つを含めても良い。強度プロファイルは、上記の開口条件や、送信遅延パターンを含む送信条件や、受信遅延パターンを含む受信条件に基づいて音場をシミュレートすることにより求めることができる。或いは、散乱ファントムに対してこれらの条件に基づいて超音波ビームを送受信し、計測によって得られた超音波エコーの強度比を用いて強度プロファイルを求めても良い。   The plurality of intensity profiles stored in the intensity profile storage unit 42 are based on the transmission direction of the ultrasonic beam and the reception focus processing of the ultrasonic echo, that is, based on the reception direction and the depth of the reception focus. Is set. Alternatively, the elements for setting the sound pressure intensity profile include the number of ultrasonic transducers 10a to be used, the pitch of the ultrasonic transducers 10a, the opening diameter of the ultrasonic transducers 10a to be used, and the weights in the openings. At least one of the opening conditions may be included. The intensity profile can be obtained by simulating a sound field based on the above opening conditions, transmission conditions including a transmission delay pattern, and reception conditions including a reception delay pattern. Alternatively, an intensity profile may be obtained by transmitting and receiving an ultrasonic beam to / from the scattering phantom based on these conditions and using an intensity ratio of ultrasonic echoes obtained by measurement.

超音波が送受信される空間には、超音波ビームを送信することによって形成される音圧強度分布と受信制御部24において施される受信フォーカス処理とに基づいて、音圧強度の空間分布(音場)が形成されていると想定される。本実施形態においては、検出信号におけるサイドローブの影響を除去するために、このような音圧強度の空間分布を利用して超音波の反射率を求めている。ゲイン設定部40は、被検体内の各部における超音波の反射率を閾値と比較して、反射率が閾値よりも大きい場合に、境界領域が存在すると判定する。閾値の設定方法やゲインの設定方法に関しては、第1の実施形態と同様である。   In the space where the ultrasonic waves are transmitted and received, the spatial distribution of sound pressure intensity (sound is based on the sound pressure intensity distribution formed by transmitting the ultrasonic beam and the reception focus processing performed in the reception control unit 24. Field) is assumed to be formed. In this embodiment, in order to remove the influence of the side lobe in the detection signal, the reflectance of the ultrasonic wave is obtained using such a spatial distribution of the sound pressure intensity. The gain setting unit 40 compares the ultrasonic reflectance at each part in the subject with a threshold and determines that a boundary region exists when the reflectance is greater than the threshold. The threshold setting method and gain setting method are the same as those in the first embodiment.

本実施形態に係る超音波診断装置によれば、強度プロファイルを用いて算出した超音波の反射率に基づいて軟部組織と骨との境界領域を判定するので、境界領域ではないが検出信号の強度が大きくなっている部分を境界領域と誤判定することがない。これにより、マルチビームにおけるサイドローブ、又は、シングルビームのビーム広がりに起因するクロストークの影響を排除することができ、軟部組織と骨との境界領域をより正確に判定することが可能である。   According to the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment, since the boundary region between the soft tissue and the bone is determined based on the reflectance of the ultrasonic wave calculated using the intensity profile, the intensity of the detection signal is not a boundary region. A portion where the value is large is not erroneously determined as a boundary region. As a result, it is possible to eliminate the influence of the crosstalk caused by the side lobe in the multi-beam or the beam spread of the single beam, and it is possible to more accurately determine the boundary region between the soft tissue and the bone.

以上説明したように、本発明によれば、超音波を送受信することにより生体内の臓器や骨等の撮像を行って、診断のために用いられる画像データを生成する超音波診断装置において利用することが可能である。   As described above, according to the present invention, it is used in an ultrasound diagnostic apparatus that captures an image of an organ, bone, or the like in a living body by transmitting and receiving ultrasound to generate image data used for diagnosis. It is possible.

本発明の第1の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本実施形態に係る超音波診断装置におけるSTC制御部の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the STC control part in the ultrasound diagnosing device which concerns on this embodiment. ライン番号mとサンプリング番号nとを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the line number m and the sampling number n. 強度の大きな部分がない検出信号に対する補正を説明するための図である。It is a figure for demonstrating correction | amendment with respect to the detection signal without a large intensity | strength part. 強度の大きな部分がある検出信号に対する補正を説明するための図である。It is a figure for demonstrating correction | amendment with respect to the detection signal with a part with a big intensity | strength. 本発明の第2の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the ultrasonic diagnosing device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 人体に超音波トランスデューサアレイから超音波ビームを送信する状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the state which transmits an ultrasonic beam from an ultrasonic transducer array to a human body. 軟部組織と硬部組織との境界において反射する超音波エコーの検出信号を示す図である。It is a figure which shows the detection signal of the ultrasonic echo reflected in the boundary of a soft tissue and a hard tissue.

符号の説明Explanation of symbols

10 超音波用探触子
10a 超音波トランスデューサ
11 走査制御部
12 送信遅延パターン記憶部
13 送信制御部
14 駆動信号発生部
20 信号処理部
20a 増幅器
20b STC増幅器
20c A/D変換器
21 STC制御部
21a、40 ゲイン設定部
21b ゲイン記憶部
21c D/A変換器
22 1次記憶部
23 受信遅延パターン記憶部
24 受信制御部
25 2次記憶部
26 画像データ生成部
27 3次記憶部
28 画像データ処理部
29 表示部
30 操作卓
31 制御部
41 反射率推定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ultrasonic probe 10a Ultrasonic transducer 11 Scan control part 12 Transmission delay pattern memory | storage part 13 Transmission control part 14 Drive signal generation part 20 Signal processing part 20a Amplifier 20b STC amplifier 20c A / D converter 21 STC control part 21a 40 gain setting unit 21b gain storage unit 21c D / A converter 22 primary storage unit 23 reception delay pattern storage unit 24 reception control unit 25 secondary storage unit 26 image data generation unit 27 tertiary storage unit 28 image data processing unit 29 Display unit 30 Console 31 Control unit 41 Reflectance estimation unit

Claims (16)

被検体に超音波ビームを送信すると共に、被検体から反射される超音波エコーを受信して検出信号を生成する超音波送受信手段と、
補正制御信号に従って、被検体内において超音波信号が反射される位置による検出信号の強度変化を補正する信号処理手段と、
検出信号に基づいて、被検体内の軟部組織と硬部組織との境界に対応する境界領域を判定し、境界領域における検出信号の強度を抑制するように補正制御信号を生成する補正制御手段と、
を具備する超音波診断装置。
An ultrasonic transmission / reception means for transmitting an ultrasonic beam to the subject, receiving an ultrasonic echo reflected from the subject, and generating a detection signal;
According to the correction control signal, signal processing means for correcting the intensity change of the detection signal due to the position where the ultrasonic signal is reflected in the subject; and
Correction control means for determining a boundary region corresponding to the boundary between the soft tissue and the hard tissue in the subject based on the detection signal, and generating a correction control signal so as to suppress the intensity of the detection signal in the boundary region; ,
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記補正制御手段が、前記信号処理手段から出力される検出信号に基づいて、次のフレームのための補正制御信号を生成する、請求項1記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the correction control unit generates a correction control signal for a next frame based on a detection signal output from the signal processing unit. 前記補正制御手段が、軟部組織と硬部組織との境界よりも深い部分に対応する第2の領域における検出信号の強度を増強するように補正制御信号を生成する、請求項1又は2記載の超音波診断装置。   The correction control means generates the correction control signal so as to increase the intensity of the detection signal in the second region corresponding to a portion deeper than the boundary between the soft tissue and the hard tissue. Ultrasonic diagnostic equipment. 前記信号処理手段が、
補正制御信号に従って検出信号を増幅する可変利得増幅器と、
前記可変利得増幅器によって増幅された検出信号をディジタル値に変換するアナログ/ディジタル変換器と、
を含み、前記補正制御手段が、
検出信号の強度に関する第1の閾値と、被検体内の複数の位置に対応する前記可変利得増幅器の利得の初期値及び現在値とに基づいて、被検体内の複数の位置に対応する複数の第2の閾値を求め、被検体内の複数の位置に対応する検出信号のディジタル値を複数の第2の閾値とそれぞれ比較した結果に基づいて、次のフレームのための補正制御値を生成するゲイン設定部と、
前記ゲイン設定部によって生成された補正制御値を記憶する記憶部と、
前記記憶部から読み出された補正制御値をアナログの補正制御信号に変換するディジタル/アナログ変換器と、
を含む、請求項3記載の超音波診断装置。
The signal processing means is
A variable gain amplifier that amplifies the detection signal according to the correction control signal;
An analog / digital converter for converting the detection signal amplified by the variable gain amplifier into a digital value;
The correction control means includes:
Based on the first threshold relating to the intensity of the detection signal and the initial value and the current value of the gain of the variable gain amplifier corresponding to the plurality of positions in the subject, a plurality of positions corresponding to the plurality of positions in the subject A second threshold value is obtained, and a correction control value for the next frame is generated based on the result of comparing the digital values of the detection signals corresponding to the plurality of positions in the subject with the plurality of second threshold values, respectively. A gain setting section;
A storage unit for storing the correction control value generated by the gain setting unit;
A digital / analog converter for converting the correction control value read from the storage unit into an analog correction control signal;
The ultrasonic diagnostic apparatus of Claim 3 containing this.
前記ゲイン設定部が、検出信号のディジタル値が対応する第2の閾値よりも大きい場合に、前記可変利得増幅器の利得の初期値に第1の係数を乗算することにより次のフレームの対応する境界領域における検出信号のための利得を設定すると共に、前記可変利得増幅器の利得の初期値に第2の係数を乗算することにより次のフレームの第2の領域における検出信号のための利得を設定する、請求項4記載の超音波診断装置。   When the gain setting unit multiplies the initial value of the gain of the variable gain amplifier by a first coefficient when the digital value of the detection signal is greater than the corresponding second threshold, the corresponding boundary of the next frame A gain for the detection signal in the region is set, and a gain for the detection signal in the second region of the next frame is set by multiplying the initial value of the gain of the variable gain amplifier by a second coefficient. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 4. 前記第1の閾値と、前記第1及び第2の係数と、前記第2の領域の範囲との内の少なくとも1つを設定するために用いられる設定手段をさらに具備する請求項5記載の超音波診断装置。   6. The method of claim 5, further comprising setting means used to set at least one of the first threshold value, the first and second coefficients, and the range of the second region. Ultrasonic diagnostic equipment. 被検体内の軟部組織と硬部組織との種類を指定するために用いられる第1の設定手段と、
指定された軟部組織と硬部組織とに従って、前記第1の閾値と、前記第1及び第2の係数と、前記第2の領域の範囲との内の少なくとも1つを設定する第2の設定手段と、
をさらに具備する請求項6記載の超音波診断装置。
First setting means used for designating the types of soft tissue and hard tissue in the subject;
A second setting that sets at least one of the first threshold, the first and second coefficients, and the range of the second region according to the specified soft tissue and hard tissue. Means,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 6, further comprising:
被検体に超音波ビームを送信すると共に、被検体から反射される超音波エコーを受信して検出信号を生成する超音波送受信手段と、
補正制御信号に従って、被検体内において超音波信号が反射される位置による検出信号の強度変化を補正する信号処理手段と、
検出信号と音圧強度の空間分布を表す強度プロファイルとに基づいて、被検体内における反射率に関する値を求める反射率推定手段と、
前記反射率推定手段によって求められた反射率に関する値に基づいて、被検体内の軟部組織と硬部組織との境界に対応する境界領域を判定し、境界領域における検出信号の強度を抑制するように補正制御信号を生成する補正制御手段と、
を具備する超音波診断装置。
An ultrasonic transmission / reception means for transmitting an ultrasonic beam to the subject, receiving an ultrasonic echo reflected from the subject, and generating a detection signal;
According to the correction control signal, signal processing means for correcting the intensity change of the detection signal due to the position where the ultrasonic signal is reflected in the subject; and
A reflectance estimation means for obtaining a value related to the reflectance in the subject based on the detection signal and an intensity profile representing a spatial distribution of sound pressure intensity;
A boundary region corresponding to the boundary between the soft tissue and the hard tissue in the subject is determined based on the value relating to the reflectance obtained by the reflectance estimation means, and the intensity of the detection signal in the boundary region is suppressed. A correction control means for generating a correction control signal;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記補正制御手段が、前記信号処理手段から出力される検出信号に基づいて、次のフレームのための補正制御信号を生成する、請求項8記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 8, wherein the correction control unit generates a correction control signal for the next frame based on a detection signal output from the signal processing unit. 前記補正制御手段が、軟部組織と硬部組織との境界よりも深い部分に対応する第2の領域における検出信号の強度を増強するように補正制御信号を生成する、請求項8又は9記載の超音波診断装置。   10. The correction control signal according to claim 8 or 9, wherein the correction control means generates a correction control signal so as to enhance the intensity of the detection signal in the second region corresponding to a portion deeper than the boundary between the soft tissue and the hard tissue. Ultrasonic diagnostic equipment. 前記信号処理手段が、
補正制御信号に従って検出信号を増幅する可変利得増幅器と、
前記可変利得増幅器によって増幅された検出信号をディジタル値に変換するアナログ/ディジタル変換器と、
を含み、前記補正制御手段が、
反射率に関する第1の閾値と、被検体内の複数の位置に対応する前記可変利得増幅器の利得の初期値及び現在値とに基づいて、被検体内の複数の位置に対応する複数の第2の閾値を求め、被検体内の複数の位置に対応する反射率に関する値を複数の第2の閾値とそれぞれ比較した結果に基づいて、次のフレームのための補正制御値を生成するゲイン設定部と、
前記ゲイン設定部によって生成された補正制御値を記憶する記憶部と、
前記記憶部から読み出された補正制御値をアナログの補正制御信号に変換するディジタル/アナログ変換器と、
を含む、請求項10記載の超音波診断装置。
The signal processing means is
A variable gain amplifier that amplifies the detection signal according to the correction control signal;
An analog / digital converter for converting the detection signal amplified by the variable gain amplifier into a digital value;
The correction control means includes:
A plurality of second thresholds corresponding to the plurality of positions in the subject based on the first threshold value relating to the reflectance and the initial value and the current value of the gain of the variable gain amplifier corresponding to the plurality of positions in the subject. And a gain setting unit that generates a correction control value for the next frame based on a result of comparing values relating to reflectance corresponding to a plurality of positions in the subject with a plurality of second threshold values, respectively. When,
A storage unit for storing the correction control value generated by the gain setting unit;
A digital / analog converter for converting the correction control value read from the storage unit into an analog correction control signal;
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 10, comprising:
前記ゲイン設定部が、反射率に関する値が対応する第2の閾値よりも大きい場合に、前記可変利得増幅器の利得の初期値に第1の係数を乗算することにより次のフレームの対応する境界領域における検出信号のための前記可変利得増幅器の利得を設定すると共に、前記可変利得増幅器の利得の初期値に第2の係数を乗算することにより次のフレームの第2の領域における検出信号のための前記可変利得増幅器の利得を設定する、請求項11記載の超音波診断装置。   When the gain setting unit multiplies the initial value of the gain of the variable gain amplifier by the first coefficient when the value related to the reflectance is larger than the corresponding second threshold, the corresponding boundary region of the next frame Setting the gain of the variable gain amplifier for the detection signal at, and multiplying the initial value of the gain of the variable gain amplifier by a second coefficient for the detection signal in the second region of the next frame The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 11, wherein a gain of the variable gain amplifier is set. 前記第1の閾値と、前記第1及び第2の係数と、前記第2の領域の範囲との内の少なくとも1つを設定するために用いられる設定手段をさらに具備する請求項12記載の超音波診断装置。   13. The method of claim 12, further comprising setting means used to set at least one of the first threshold value, the first and second coefficients, and the range of the second region. Ultrasonic diagnostic equipment. 被検体内の軟部組織と硬部組織との種類を指定するために用いられる第1の設定手段と、
指定された軟部組織と硬部組織とに応じて、前記第1の閾値と、前記第1及び第2の係数と、前記第2の領域の範囲との内の少なくとも1つを設定する第2の設定手段と、
をさらに具備する請求項13記載の超音波診断装置。
First setting means used for designating the types of soft tissue and hard tissue in the subject;
A second value that sets at least one of the first threshold value, the first and second coefficients, and the range of the second region in accordance with the designated soft tissue and hard tissue. Setting means,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 13, further comprising:
前記ゲイン設定部が、CPUとソフトウェアによって実現される機能ブロックである、請求項4〜7及び11〜14のいずれか1項記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 4 to 7 and 11 to 14, wherein the gain setting unit is a functional block realized by a CPU and software. 前記硬部組織が、骨と腱と靭帯との内の少なくとも1つを含む、請求項1〜15のいずれか1項記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the hard tissue includes at least one of a bone, a tendon, and a ligament.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007313294A (en) * 2006-04-24 2007-12-06 Toshiba Corp Ultrasonic diagnostic apparatus and control program for ultrasonic diagnostic apparatus
JP2010207492A (en) * 2009-03-12 2010-09-24 Aloka Co Ltd Ultrasonic diagnostic apparatus
JP2012200386A (en) * 2011-03-25 2012-10-22 Panasonic Corp Ultrasonic diagnostic equipment

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