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JP2013244160A - Ultrasonic diagnostic equipment and method for estimating sound velocity - Google Patents

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JP2013244160A
JP2013244160A JP2012119577A JP2012119577A JP2013244160A JP 2013244160 A JP2013244160 A JP 2013244160A JP 2012119577 A JP2012119577 A JP 2012119577A JP 2012119577 A JP2012119577 A JP 2012119577A JP 2013244160 A JP2013244160 A JP 2013244160A
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JP
Japan
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ultrasonic
subject
sound
region
acoustic coupler
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Application number
JP2012119577A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Yamamoto
拓明 山本
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Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】被検体内の所望の領域における音速(局所音速)を正確に求める。
【解決手段】この超音波診断装置は、複数の駆動信号に従って超音波を被検体に送信すると共に、被検体から伝搬する超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波プローブと、超音波プローブと被検体の間に介在される部材であって、所定の音速で超音波を伝播する音響カプラと、被検体の平均音速を求める音速値計算手段と、を備え、音速値計算手段は、被検体の表層における平均音速を求める際に、前記音響カプラの音速に基づいて行う。
【選択図】図1
A sound velocity (local sound velocity) in a desired region in a subject is accurately obtained.
The ultrasonic diagnostic apparatus transmits an ultrasonic wave to a subject according to a plurality of drive signals, and outputs a plurality of reception signals by receiving an ultrasonic echo propagating from the subject. An ultrasonic probe including a transducer, a member interposed between the ultrasonic probe and the subject, an acoustic coupler that propagates ultrasonic waves at a predetermined sound velocity, and a sound velocity value calculating means for obtaining an average sound velocity of the subject; The sound velocity value calculation means performs the calculation based on the sound velocity of the acoustic coupler when obtaining the average sound velocity on the surface layer of the subject.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、超音波診断装置及び音速推定方法に係り、特に、被検体内の所望の領域における音速(局所音速)を精度良く求める技術に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus and a sound velocity estimation method, and more particularly to a technique for accurately obtaining a sound velocity (local sound velocity) in a desired region within a subject.

医療分野においては、被検体の内部を観察して診断を行うために、様々な撮像技術が開発されている。特に、超音波を送受信することによって被検体の内部情報を取得する超音波撮像は、リアルタイムで画像観察を行うことができる上に、X線写真やRI(radio isotope)シンチレーションカメラ等の他の医用画像技術と異なり、放射線による被曝がない。そのため、超音波撮像は、安全性の高い撮像技術として、産科領域における胎児診断の他、婦人科系、循環器系、消化器系等を含む幅広い領域において利用されている。   In the medical field, various imaging techniques have been developed in order to observe and diagnose the inside of a subject. In particular, ultrasonic imaging that acquires internal information of a subject by transmitting and receiving ultrasonic waves enables real-time image observation, and other medical uses such as X-ray photographs and RI (radio isotope) scintillation cameras. Unlike imaging technology, there is no radiation exposure. Therefore, ultrasonic imaging is used as a highly safe imaging technique in a wide range of areas including gynecological system, circulatory system, digestive system, etc. in addition to fetal diagnosis in the obstetrics field.

超音波撮像の原理は、次のようなものである。超音波は、被検体内における構造物の境界のように、音響インピーダンスが異なる領域の境界において反射される。そこで、超音波ビームを人体等の被検体内に送信し、被検体内において生じた超音波エコーを受信し、超音波エコーが生じた反射位置や反射強度を求めることにより、被検体内に存在する構造物(例えば、内臓や病変組織等)の輪郭を抽出することができる。   The principle of ultrasonic imaging is as follows. Ultrasound is reflected at the boundary between regions having different acoustic impedances, such as the boundary between structures in the subject. Therefore, by transmitting an ultrasonic beam into a subject such as a human body, receiving an ultrasonic echo generated in the subject, and determining the reflection position and reflection intensity where the ultrasonic echo is generated, It is possible to extract the contour of the structure (eg, internal organs or lesion tissue).

一般に、超音波診断装置においては、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(振動子)を含む超音波プローブが用いられる。送信フォーカス処理によって複数の超音波を合波して形成される超音波ビームを用いて被検体を走査し、被検体内部において反射された超音波エコーを受信して受信フォーカス処理を行うことにより、超音波エコーの強度に基づいて、被検体内に存在する構造物に関する画像情報が得られ、表示部に超音波画像が表示される。   In general, in an ultrasonic diagnostic apparatus, an ultrasonic probe including a plurality of ultrasonic transducers (vibrators) having an ultrasonic transmission / reception function is used. By scanning a subject using an ultrasonic beam formed by combining a plurality of ultrasonic waves by transmission focus processing, receiving an ultrasonic echo reflected inside the subject, and performing reception focus processing, Based on the intensity of the ultrasonic echo, image information relating to a structure existing in the subject is obtained, and an ultrasonic image is displayed on the display unit.

ところで、超音波画像の形態画像の1つとして、形状を表すBモード画像(超音波エコーの振幅を点の輝度により表した画像)が用いられている。しかし、形状以外の情報も診断に用いたいとの要望があり、そのうちの1つとして音速が挙げられる。音速は、医師が超音波診断を行うにあたり、生体組織、病変およびその進行度等を診断するために有効な音響情報であることから、種々の計測手法によって被検体の音速を計測することが提案されている。また、被検体内の所望の領域における音速(以下、「局所音速」という)を測定する試みもなされている。   By the way, as one of the morphological images of the ultrasonic image, a B-mode image representing the shape (an image in which the amplitude of the ultrasonic echo is represented by the luminance of a point) is used. However, there is a desire to use information other than the shape for diagnosis, and one of them is the speed of sound. Since the speed of sound is effective acoustic information for diagnosing living tissues, lesions and their progress, etc., when doctors make an ultrasound diagnosis, it is proposed to measure the sound speed of a subject using various measurement methods. Has been. Attempts have also been made to measure the speed of sound in a desired region within the subject (hereinafter referred to as “local sound speed”).

例えば、特許文献1には、被検体内において反射された超音波エコーの受信信号に基づいて、被検体内の所望の領域における音速(局所音速)を求める方法が提案されている。この方法では、まず、被検体内の深さの異なる位置に2つの着目領域としてROI1、ROI2が設定される。次に、ROI1を送信フォーカス位置として、設定音速値が順次変更されたときの受信フォーカス処理におけるビーム集束度が判定される。そして、その判定結果に基づいて、超音波プローブからROI1に至る経路における第1の平均音速Cが求められる。同様に、ROI2を送信フォーカス位置として、超音波プローブからROI2に至る経路における第2の平均音速Cが求められる。次に、第1及び第2の平均音速C、Cと、超音波プローブからROI1及びROI2までの距離とに基づいて、ROI1からROI2に至る経路における平均音速(局所音速)Cが求められる。 For example, Patent Document 1 proposes a method for obtaining a sound speed (local sound speed) in a desired region in a subject based on a reception signal of an ultrasonic echo reflected in the subject. In this method, ROI1 and ROI2 are first set as two regions of interest at positions with different depths in the subject. Next, with ROI1 as the transmission focus position, the beam focusing degree in the reception focus process when the set sound velocity value is sequentially changed is determined. Then, based on the determination result, the average acoustic velocity C 1 of the first in the path from the ultrasonic probe to ROI1 is required. Similarly, as the transmission focus position ROI2, average acoustic velocity C 2 of the second in a path from the ultrasonic probe to the ROI2 is required. Next, based on the first and second average sound speeds C 1 and C 2 and the distances from the ultrasonic probe to ROI 1 and ROI 2 , the average sound speed (local sound speed) C x in the path from ROI 1 to ROI 2 is obtained. It is done.

特開2010−207490号公報JP 2010-207490 A

しかしながら、特許文献1に記載される方法では、超音波プローブからROI1に至る経路における第1の平均音速Cが正確に求められていないと、ROI1からROI2に至る経路における平均音速Cを正確に求めることができない。また、超音波プローブとROI1との距離(深さ)を小さくすることで第1の平均音速Cをより正確に求めることが考えられるが、その距離が小さすぎると超音波ビームの収束精度が悪いことや体壁(腹壁)の影響などで超音波エコーの受信信号が乱れてしまい、局所音速を正確に求めることは困難である。 However, in the method described in Patent Document 1, when the first average acoustic velocity C 1 in the path leading to ROI1 from the ultrasonic probe has not been accurately determined, the average sound velocity C x in the path leading to the ROI2 from ROI1 accurate Can not ask for. Moreover, determining the average acoustic velocity C 1 distance (depth) at reducing the first ultrasonic probe and ROI1 more accurately can be considered, but an ultrasonic beam focusing accuracy and the distance is too small The reception signal of the ultrasonic echo is disturbed due to badness or the influence of the body wall (abdominal wall), and it is difficult to accurately obtain the local sound speed.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、被検体内の所望の領域における音速(局所音速)を正確に求めることができる超音波診断装置及び音速推定方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus and a sound speed estimation method capable of accurately obtaining the sound speed (local sound speed) in a desired region within a subject. And

前記目的を達成するために、本発明の第1の態様に係る超音波診断装置は、複数の駆動信号に従って超音波を被検体に送信すると共に、被検体から伝搬する超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波プローブと、超音波プローブと被検体の間に介在される部材であって、所定の音速で超音波を伝播する音響カプラと、被検体の平均音速を求める音速値計算手段と、を備え、音速値計算手段は、被検体の表層における平均音速を求める際に、音響カプラの音速に基づいて行う態様である。   To achieve the above object, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first aspect of the present invention transmits an ultrasonic wave to a subject according to a plurality of drive signals and receives an ultrasonic echo propagating from the subject. An ultrasonic probe including a plurality of ultrasonic transducers for outputting a plurality of received signals, a member interposed between the ultrasonic probe and the subject, and an acoustic coupler for propagating ultrasonic waves at a predetermined sound speed; Sound speed value calculating means for obtaining an average sound speed of the subject, and the sound speed value calculating means is an embodiment in which the mean sound speed on the surface layer of the subject is obtained based on the sound speed of the acoustic coupler.

上記態様によれば、音響カプラの音速を用いて被検体の表層における平均音速を正確に求めることができる。これにより、被検体内の所望の領域における音速(局所音速)を正確に求めることができる。   According to the above aspect, the average sound speed on the surface layer of the subject can be accurately obtained using the sound speed of the acoustic coupler. Thereby, the sound speed (local sound speed) in a desired region in the subject can be accurately obtained.

本発明の第2の態様に係る超音波診断装置は、上記第1の態様において、音響カプラは、前記超音波プローブの超音波送受信方向に所定の厚みを有する態様である。   In the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second aspect of the present invention, in the first aspect, the acoustic coupler has a predetermined thickness in the ultrasonic transmission / reception direction of the ultrasonic probe.

本発明の第3の態様に係る超音波診断装置は、複数の駆動信号に従って超音波を被検体に送信すると共に、被検体から伝搬する超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波プローブと、超音波プローブと被検体の間に介在される部材であって、超音波プローブの超音波送受信方向に所定の厚みを有し、所定の音速で超音波を伝播する音響カプラと、複数の駆動信号を複数の超音波トランスデューサに供給すると共に、複数の超音波トランスデューサから出力される複数の受信信号に対して受信フォーカス処理及び検波処理を施すことにより、超音波の受信方向に沿った音線信号を生成する信号処理手段と、信号処理手段によって生成される音線信号に基づいて、超音波画像を表す画像信号を生成する画像信号生成手段と、被検体と音響カプラとの境界近傍に第1の領域を設定し、且つ、被検体内に第2の領域を設定する領域設定手段と、被検体内の第2の領域について、設定音速値が順次変更されたときの受信フォーカス処理におけるビーム集束度を判定するフォーカス判定手段と、超音波プローブから第1の領域に至る経路における第1の平均音速を、音響カプラの音速に設定する音速設定手段と、フォーカス判定手段の判定結果に従って、少なくとも超音波プローブから第2の領域に至る経路における第2の平均音速を求め、第1及び第2の平均音速と、超音波プローブから第1及び第2の領域までの距離とに基づいて、第1の領域から第2の領域に至る経路における平均音速を計算する音速値計算手段と、を備える態様である。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to the third aspect of the present invention transmits an ultrasonic wave to a subject according to a plurality of drive signals and outputs a plurality of received signals by receiving an ultrasonic echo propagating from the subject. An ultrasonic probe including a plurality of ultrasonic transducers, and a member interposed between the ultrasonic probe and the subject, having a predetermined thickness in the ultrasonic transmission / reception direction of the ultrasonic probe, and supersonic at a predetermined sound speed By supplying an acoustic coupler that propagates sound waves and a plurality of drive signals to a plurality of ultrasonic transducers, and performing reception focus processing and detection processing on a plurality of reception signals output from the plurality of ultrasonic transducers, An ultrasonic image is represented on the basis of signal processing means for generating sound ray signals along the reception direction of ultrasonic waves, and sound ray signals generated by the signal processing means. Image signal generating means for generating an image signal; area setting means for setting a first area in the vicinity of the boundary between the subject and the acoustic coupler; and setting a second area in the subject; For the second region, focus determination means for determining the beam convergence in the reception focus processing when the set sound velocity value is sequentially changed, and the first average sound velocity in the path from the ultrasonic probe to the first region The sound speed setting means for setting the sound speed of the acoustic coupler and the determination result of the focus determination means determine at least a second average sound speed in the path from the ultrasonic probe to the second region, and the first and second average sound speeds. And a sound speed value calculating means for calculating an average sound speed in a path from the first area to the second area based on the distance from the ultrasonic probe to the first and second areas. It is an aspect.

上記態様によれば、超音波プローブから第1の領域に至る経路における第1の平均音速と、超音波プローブから第2の領域に至る経路における第2の平均音速とに基づいて、第1の領域から第2の領域における平均音速を計算する際、超音波プローブと被検体との間に音響カプラを介在させた状態で、被検体と音響カプラとの境界近傍に第1の領域を設定し、第1の平均音速として音響カプラの音速を設定することにより、第1の領域から第2の領域における平均音速の計算精度を向上させることができる。これにより、被検体内の所望の領域における音速(局所音速)を正確に求めることができる。   According to the above aspect, based on the first average sound velocity in the path from the ultrasonic probe to the first region and the second average sound speed in the route from the ultrasonic probe to the second region, When calculating the average sound velocity in the second region from the region, the first region is set near the boundary between the subject and the acoustic coupler with the acoustic coupler interposed between the ultrasound probe and the subject. By setting the sound speed of the acoustic coupler as the first average sound speed, the calculation accuracy of the average sound speed from the first area to the second area can be improved. Thereby, the sound speed (local sound speed) in a desired region in the subject can be accurately obtained.

本発明の第4の態様に係る超音波診断装置は、上記第3の態様において、領域設定手段は、音響カプラと被検体との境界に第1の領域を設定する態様である。   In the ultrasonic diagnostic apparatus according to the fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the region setting means sets the first region at the boundary between the acoustic coupler and the subject.

本発明の第5の態様に係る超音波診断装置は、上記第3の態様において、領域設定手段は、音響カプラ内に第1の領域を設定する態様である。   In the ultrasonic diagnostic apparatus according to the fifth aspect of the present invention, in the third aspect, the area setting means sets the first area in the acoustic coupler.

本発明の第6の態様に係る超音波診断装置は、上記第3〜第5の態様において、音響カプラは、その厚み及び音速を含む識別部材を有し、超音波プローブに音響カプラが装着された際、音響カプラの識別部材を読み取るカプラ情報読取手段を備え、音速設定手段は、カプラ情報読取手段による読み取り結果に基づき、超音波プローブから第1の領域に至る経路における第1の平均音速を、音響カプラの音速に設定する態様である。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the ultrasonic diagnostic apparatus according to any of the third to fifth aspects, wherein the acoustic coupler has an identification member including its thickness and sound velocity, and the acoustic probe is attached to the ultrasonic probe. A coupler information reading means for reading the identification member of the acoustic coupler, and the sound speed setting means calculates the first average sound speed in the path from the ultrasonic probe to the first region based on the reading result by the coupler information reading means. This is a mode in which the sound speed of the acoustic coupler is set.

本発明の第7の態様に係る音速推定方法は、複数の駆動信号に従って超音波を被検体に送信すると共に、被検体から伝搬する超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波プローブと、超音波プローブと被検体の間に介在される部材であって、超音波プローブの超音波送受信方向に所定の厚みを有し、所定の音速で超音波を伝播する音響カプラと、を備える超音波診断装置を用いた音速推定方法であって、複数の駆動信号を超音波プローブ内の複数の超音波トランスデューサに供給すると共に、被検体から伝搬する超音波エコーを受信した複数の超音波トランスデューサから出力される複数の受信信号に対して受信フォーカス処理及び検波処理を施すことにより、超音波の受信方向に沿った音線信号を生成する音線信号生成ステップと、音線信号生成ステップにおいて生成される生成される音線信号に基づいて、超音波画像を表す画像信号を生成する超音波画像生成ステップと、被検体と音響カプラとの境界近傍に第1の領域を設定し、且つ、被検体内に第2の領域を設定する領域設定ステップと、被検体内の第2の領域について、設定音速値が順次変更されたときの受信フォーカス処理におけるビーム集束度を判定するフォーカス判定ステップと、超音波プローブから第1の領域に至る経路における第1の平均音速を、音響カプラの音速に設定する音速設定ステップと、フォーカス判定ステップにおける判定結果に従って、少なくとも超音波プローブから第2の領域に至る経路における第2の平均音速を求め、第1及び第2の平均音速と、超音波プローブから第1及び第2の領域までの距離とに基づいて、第1の領域から第2の領域に至る経路における平均音速を計算する音速値計算ステップと、を含む態様である。   The sound speed estimation method according to the seventh aspect of the present invention includes a plurality of ultrasonic waves transmitted to a subject according to a plurality of drive signals and a plurality of reception signals output by receiving ultrasonic echoes propagating from the subject. An ultrasonic probe including an ultrasonic transducer and a member interposed between the ultrasonic probe and the subject, and having a predetermined thickness in the ultrasonic transmission / reception direction of the ultrasonic probe and ultrasonic waves at a predetermined sound speed An acoustic velocity estimation method using an ultrasonic diagnostic apparatus comprising: an ultrasonic coupler that transmits a plurality of drive signals to a plurality of ultrasonic transducers in an ultrasonic probe, and an ultrasonic wave that propagates from a subject The reception direction of ultrasonic waves by performing reception focus processing and detection processing on multiple reception signals output from multiple ultrasonic transducers that have received echoes A sound ray signal generating step for generating a sound ray signal along the line, and an ultrasonic image generating step for generating an image signal representing an ultrasonic image based on the sound ray signal generated in the sound ray signal generating step, and An area setting step for setting a first area in the vicinity of the boundary between the subject and the acoustic coupler and setting a second area in the subject; and a set sound velocity value for the second area in the subject A focus determination step for determining a beam convergence degree in the reception focus processing when the values are sequentially changed, and a sound speed setting for setting the first average sound speed in the path from the ultrasonic probe to the first region as the sound speed of the acoustic coupler In accordance with the determination result in the step and the focus determination step, a second average sound velocity in at least a path from the ultrasonic probe to the second region is obtained, A sound speed value calculating step for calculating an average sound speed in a path from the first area to the second area based on the average sound speed of 2 and the distance from the ultrasonic probe to the first and second areas; It is an aspect containing.

上記態様によれば、超音波プローブから第1の領域に至る経路における第1の平均音速と、超音波プローブから第2の領域に至る経路における第2の平均音速とに基づいて、第1の領域から第2の領域における平均音速を計算する際、超音波プローブと被検体との間に音響カプラを介在させた状態で、被検体と音響カプラとの境界近傍に第1の領域を設定し、第1の平均音速として音響カプラの音速を設定することにより、第1の領域から第2の領域における平均音速の計算精度を向上させることができる。これにより、被検体内の所望の領域における音速(局所音速)を正確に求めることができる。   According to the above aspect, based on the first average sound velocity in the path from the ultrasonic probe to the first region and the second average sound speed in the route from the ultrasonic probe to the second region, When calculating the average sound velocity in the second region from the region, the first region is set near the boundary between the subject and the acoustic coupler with the acoustic coupler interposed between the ultrasound probe and the subject. By setting the sound speed of the acoustic coupler as the first average sound speed, the calculation accuracy of the average sound speed from the first area to the second area can be improved. Thereby, the sound speed (local sound speed) in a desired region in the subject can be accurately obtained.

本発明の第8の態様に係る音速推定方法は、上記第7の態様において、領域設定ステップは、音響カプラと被検体との境界に第1の領域を設定する態様である。   The sound speed estimation method according to an eighth aspect of the present invention is the aspect in the seventh aspect, in which the region setting step sets the first region at the boundary between the acoustic coupler and the subject.

本発明の第9の態様に係る音速推定方法は、上記第7の態様において、領域設定ステップは、音響カプラ内に第1の領域を設定する態様である。   The sound speed estimation method according to the ninth aspect of the present invention is an aspect in which, in the seventh aspect, the region setting step sets the first region in the acoustic coupler.

本発明の第10の態様に係る音速推定方法は、上記第7〜第9の態様において、音響カプラは、音響カプラの厚み及び音速を含む識別部材を有し、超音波プローブに音響カプラが装着された際、音響カプラの識別部材を読み取るカプラ情報読取ステップを備え、音速設定ステップは、カプラ情報読取ステップによる読み取り結果に基づき、超音波プローブから第1の領域に至る経路における第1の平均音速を、音響カプラの音速に設定する態様である。   The sound speed estimation method according to a tenth aspect of the present invention is the sound speed estimation method according to any of the seventh to ninth aspects, wherein the acoustic coupler has an identification member including the thickness and speed of the acoustic coupler, and the acoustic probe is attached to the ultrasonic probe. A coupler information reading step for reading the identification member of the acoustic coupler, and the sound speed setting step includes a first average sound speed in a path from the ultrasonic probe to the first region based on a reading result by the coupler information reading step. Is set to the sound speed of the acoustic coupler.

本発明によれば、被検体内の所望の領域における音速(局所音速)を正確に求めることができる。   According to the present invention, the sound speed (local sound speed) in a desired region in the subject can be accurately obtained.

本発明の一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 an embodiment of the present invention. 図1に示す超音波診断装置において用いられる音速推定方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the sound speed estimation method used in the ultrasound diagnosing device shown in FIG. 超音波プローブと関心領域との間の相対的な位置関係を示す図である。It is a figure which shows the relative positional relationship between an ultrasonic probe and a region of interest.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一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。この超音波診断装置は、超音波プローブ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、受信信号処理部21と、受信遅延パターン記憶部22と、受信制御部23と、Bモード画像信号生成部30と、フォーカス判定部41と、音速値計算部42と、音速マップ作成部43と、画像表示制御部51と、表示部52と、操作卓61と、制御部62と、格納部63と、音響カプラ100と、カプラ情報記憶部102とを有している。ここで、送信遅延パターン記憶部12〜受信制御部23は、信号処理手段を構成している。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention. The ultrasonic diagnostic apparatus includes an ultrasonic probe 10, a scanning control unit 11, a transmission delay pattern storage unit 12, a transmission control unit 13, a drive signal generation unit 14, a reception signal processing unit 21, and a reception delay pattern. Storage unit 22, reception control unit 23, B-mode image signal generation unit 30, focus determination unit 41, sound speed value calculation unit 42, sound speed map creation unit 43, image display control unit 51, and display unit 52 A console 61, a control unit 62, a storage unit 63, an acoustic coupler 100, and a coupler information storage unit 102. Here, the transmission delay pattern storage unit 12 to the reception control unit 23 constitute signal processing means.

超音波プローブ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を含んでいる。それらの超音波トランスデューサ10aは、印加される複数の駆動信号に基づいて超音波を被検体に送信すると共に、被検体から伝搬する超音波エコーを受信して複数の受信信号を出力する。   The ultrasonic probe 10 includes a plurality of ultrasonic transducers 10a constituting a one-dimensional or two-dimensional transducer array. These ultrasonic transducers 10a transmit ultrasonic waves to the subject based on a plurality of applied drive signals, receive ultrasonic echoes propagating from the subject, and output a plurality of received signals.

音響カプラ100は、超音波プローブ10と被検体との間を介在してその間の距離(オフセット)を調整する超音波伝播媒体からなり、超音波プローブ10の超音波送受信面(複数の超音波トランスデューサ10aが配設される面)を覆うように脱着可能に装着される。音響カプラ100は、超音波プローブ10に密着された際、超音波の送受信方向に所定の厚みを有しており、所定の音速で超音波を伝搬する。   The acoustic coupler 100 includes an ultrasonic wave propagation medium that adjusts the distance (offset) between the ultrasonic probe 10 and the subject, and includes an ultrasonic wave transmitting / receiving surface (a plurality of ultrasonic transducers) of the ultrasonic probe 10. 10a is provided so as to be removable. When the acoustic coupler 100 is in close contact with the ultrasonic probe 10, the acoustic coupler 100 has a predetermined thickness in the transmission / reception direction of ultrasonic waves and propagates ultrasonic waves at a predetermined sound velocity.

音響カプラ100の材質は、音速を規定できるものであればよく、例えばファントム材料などに使われるウレタンゴムなどを好ましく用いることができる。また、音響カプラ100は、超音波ビームの収束精度が十分なくらいの厚みを有するものが好ましい。   The acoustic coupler 100 may be made of any material that can regulate the speed of sound. For example, urethane rubber used for a phantom material can be preferably used. Moreover, the acoustic coupler 100 preferably has a thickness that allows sufficient convergence accuracy of the ultrasonic beam.

音響カプラ100には、音速及び厚みを識別するための識別部材104(例えばバーコードなど)が設けられる。超音波プローブ10には、音響カプラ100の識別部材104を読み取るためのカプラ情報読取手段106が設けられている。カプラ情報読取手段106の読み取り方式は特に限定されず、光学的、磁気的、電気的など各種方式を採用することができる。これにより、超音波プローブ10に音響カプラ100が装着されると、カプラ情報読取手段106によって音響カプラ100の音速及び厚みが読み取られ、音響カプラ100の音速及び厚みはカプラ情報記憶部102に記憶される。   The acoustic coupler 100 is provided with an identification member 104 (for example, a barcode) for identifying the speed of sound and thickness. The ultrasonic probe 10 is provided with coupler information reading means 106 for reading the identification member 104 of the acoustic coupler 100. The reading method of the coupler information reading unit 106 is not particularly limited, and various methods such as optical, magnetic, and electrical can be employed. Thus, when the acoustic coupler 100 is attached to the ultrasonic probe 10, the sound speed and thickness of the acoustic coupler 100 are read by the coupler information reading unit 106, and the sound speed and thickness of the acoustic coupler 100 are stored in the coupler information storage unit 102. The

各超音波トランスデューサ10a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(圧電体)の両端に電極を形成した振動子によって構成される。そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮する。この伸縮により、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生し、そ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。それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。   Each ultrasonic transducer 10a includes, for example, a piezoelectric ceramic represented by PZT (Pb (lead) zirconate titanate), a polymer piezoelectric element represented by PVDF (polyvinylidene difluoride), and the like. It is comprised by the vibrator | oscillator which formed the electrode at the both ends of the material (piezoelectric body) which has the piezoelectricity. When a pulsed or continuous wave voltage is applied to the electrodes of such a vibrator, the piezoelectric body expands and contracts. By this expansion and contraction, pulsed or continuous wave ultrasonic waves are generated from the respective vibrators, and an ultrasonic beam is formed by combining the ultrasonic waves. Each vibrator expands and contracts by receiving propagating ultrasonic waves and generates an electrical signal. These electrical signals are output as ultrasonic reception signals.

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。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1つ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。あるいは、送信制御部13は、複数の超音波トランスデューサ10aから一度に送信される超音波が被検体の撮像領域全体に届くように遅延時間を設定しても良い。   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. The transmission control unit 13 selects one 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. Alternatively, the transmission control unit 13 may set the delay time so that ultrasonic waves transmitted at a time from the plurality of ultrasonic transducers 10a reach the entire imaging region of the subject.

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に対応する複数のパルサによって構成されている。駆動信号発生部14は、送信制御部13によって設定された遅延時間に従って、複数の超音波トランスデューサ10aから送信される超音波が超音波ビームを形成するように複数の駆動信号を超音波プローブ10に供給し、又は、複数の超音波トランスデューサ10aから一度に送信される超音波が被検体の撮像領域全体に届くように複数の駆動信号を超音波プローブ10に供給する。   For example, the drive signal generator 14 includes a plurality of pulsars corresponding to the plurality of ultrasonic transducers 10a. The drive signal generation unit 14 sends a plurality of drive signals to the ultrasonic probe 10 so that the ultrasonic waves transmitted from the plurality of ultrasonic transducers 10a form an ultrasonic beam according to the delay time set by the transmission control unit 13. A plurality of drive signals are supplied to the ultrasonic probe 10 so that the ultrasonic waves supplied or transmitted from the plurality of ultrasonic transducers 10a at a time reach the entire imaging region of the subject.

受信信号処理部21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(プリアンプ)21aと、複数のA/D変換器21bとを含んでいる。超音波トランスデューサ10aから出力される受信信号は、増幅器21aにおいて増幅され、増幅器21aから出力されるアナログの受信信号は、A/D変換器21bによってディジタルの受信信号に変換される。A/D変換器21bは、ディジタルの受信信号を受信制御部23に出力する。   The reception signal processing unit 21 includes a plurality of amplifiers (preamplifiers) 21a and a plurality of A / D converters 21b corresponding to the plurality of ultrasonic transducers 10a. The reception signal output from the ultrasonic transducer 10a is amplified by the amplifier 21a, and the analog reception signal output from the amplifier 21a is converted into a digital reception signal by the A / D converter 21b. The A / D converter 21 b outputs a digital reception signal to the reception control unit 23.

受信遅延パターン記憶部22は、複数の超音波トランスデューサ10aから出力される複数の受信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。受信制御部23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22に記憶されている複数の受信遅延パターンの中から1つのパターンを選択し、その受信遅延パターンと設定音速値とに基づいて、複数の受信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受信信号(音線信号)が形成される。さらに、受信制御部23は、形成された音線信号に対して包絡線検波処理を施す。   The reception delay pattern storage unit 22 stores a plurality of reception delay patterns used when receiving focus processing is performed on a plurality of reception signals output from the plurality of ultrasonic transducers 10a. The reception control unit 23 selects one pattern from the plurality of reception delay patterns stored in the reception delay pattern storage unit 22 based on the reception direction set in the scanning control unit 11, and the reception delay pattern Based on the set sound velocity value, a reception focus process is performed by adding a delay to a plurality of reception signals. By this reception focus processing, a reception signal (sound ray signal) in which the focus of the ultrasonic echo is narrowed is formed. Further, the reception control unit 23 performs envelope detection processing on the formed sound ray signal.

ここで、受信フォーカス処理における受信信号の遅延量は、被検体内の音速に基づいて定められる。一般には、生体内の音速値C0として、1530m/s又は1540m/sが設定されているが、実際には、生体内の組織によって音速値が異なっている。そこで、被検体内の平均音速Ciを設定し、受信遅延パターンにおける遅延量D0(j)に(C0/Ci)を乗ずることにより、複数の遅延量D1(j)=(C0/Ci)・D0(j)が決定される(j=1、2、・・・、N)。ただし、Nは、使用される超音波トランスデューサの数である。   Here, the delay amount of the reception signal in the reception focus process is determined based on the sound speed in the subject. In general, 1530 m / s or 1540 m / s is set as the in-vivo sound velocity value C0, but actually, the sound velocity value differs depending on the tissue in the living body. Therefore, by setting the average sound velocity Ci in the subject and multiplying the delay amount D0 (j) in the reception delay pattern by (C0 / Ci), a plurality of delay amounts D1 (j) = (C0 / Ci) · D0. (J) is determined (j = 1, 2,..., N). Where N is the number of ultrasonic transducers used.

Bモード画像信号生成部30は、受信制御部23によって生成される音線信号に基づいて、被検体内の組織に関する断層画像情報であるBモード画像信号を生成する。そのために、Bモード画像信号生成部30は、STC(sensitivity time control)部31と、DSC(digital scan converter:ディジタル・スキャン・コンバータ)32とを含んでいる。   The B-mode image signal generation unit 30 generates a B-mode image signal that is tomographic image information related to the tissue in the subject based on the sound ray signal generated by the reception control unit 23. For this purpose, the B-mode image signal generation unit 30 includes an STC (sensitivity time control) unit 31 and a DSC (digital scan converter) 32.

STC部31は、受信制御部23によって生成される音線信号に対して、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施す。また、DSC32は、STC部31によって補正された音線信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換(ラスター変換)し、階調処理等の必要な画像処理を施すことにより、Bモード画像信号を生成する。Bモード画像信号生成部30によって生成されるBモード画像信号に基づいて、表示部52に超音波画像が表示される。   The STC unit 31 corrects the attenuation due to the distance on the sound ray signal generated by the reception control unit 23 according to the depth of the ultrasonic reflection position. Further, the DSC 32 converts the sound ray signal corrected by the STC unit 31 into an image signal in accordance with a normal television signal scanning method (raster conversion), and performs necessary image processing such as gradation processing to obtain B A mode image signal is generated. An ultrasonic image is displayed on the display unit 52 based on the B-mode image signal generated by the B-mode image signal generation unit 30.

制御部62は、Bモード画像信号生成部30によるBモード画像信号の生成と並行して、設定音速値Ciを順次変更するように、音速値計算部42を制御する。フォーカス判定部41は、超音波画像内の複数の領域について、設定音速値Ciが順次変更されたときの受信フォーカス処理におけるビーム集束度を判定する。   The control unit 62 controls the sound speed value calculation unit 42 so as to sequentially change the set sound speed value Ci in parallel with the generation of the B mode image signal by the B mode image signal generation unit 30. The focus determination unit 41 determines the beam convergence in the reception focus process when the set sound speed value Ci is sequentially changed for a plurality of regions in the ultrasonic image.

例えば、フォーカス判定部41は、受信制御部23によって生成される音線信号を高速フーリエ変換することにより、音線信号における高域成分の比率(例えば、高域成分対中域成分の比)が最大になったときにビーム集束度が最大であると判定しても良いし、Bモード画像信号生成部30によって生成されるBモード画像信号を高速フーリエ変換することにより、Bモード画像信号における空間周波数の高域成分の比率が最大になったときにビーム集束度が最大であると判定しても良い。   For example, the focus determination unit 41 performs a fast Fourier transform on the sound ray signal generated by the reception control unit 23 so that the ratio of the high frequency component in the sound ray signal (for example, the ratio of the high frequency component to the mid frequency component) is increased. It may be determined that the beam focusing degree is the maximum when the maximum value is reached, or the B-mode image signal generated by the B-mode image signal generation unit 30 is subjected to fast Fourier transform to obtain a space in the B-mode image signal. It may be determined that the beam focusing degree is maximum when the ratio of the high frequency component of the frequency becomes maximum.

音速値計算部42は、超音波プローブ10に装着されている音響カプラ100の音速及び厚みをカプラ情報記憶部102から取得する。そして、音速値計算部42は、超音波プローブ10から第1の領域(被検体と音響カプラ100との境界近傍)に至る経路における第1の平均音速を、カプラ情報記憶部102から取得した音響カプラ100の音速に設定する。また、音速値計算部42は、フォーカス判定部41の判定結果に従って、少なくとも超音波プローブ10から第2の領域(被検体内の領域)に至る経路における第2の平均音速を求める。さらに、音速値計算部42は、第1及び第2の平均音速と、超音波プローブ10から第1及び第2の領域までの距離とに基づいて、第1の領域から第2の領域に至る経路(第1の領域から第2の領域に至る第3の領域)における平均音速を計算する。被検体内の複数の領域についてこのような計算を繰り返し行うことにより、被検体内の各領域における音速(局所音速)を計算することができる。   The sound speed value calculation unit 42 acquires the sound speed and thickness of the acoustic coupler 100 attached to the ultrasonic probe 10 from the coupler information storage unit 102. Then, the sound velocity value calculation unit 42 acquires the first average sound velocity in the path from the ultrasonic probe 10 to the first region (near the boundary between the subject and the acoustic coupler 100) acquired from the coupler information storage unit 102. The sound speed of the coupler 100 is set. Further, the sound velocity value calculation unit 42 obtains a second average sound velocity in a path from at least the ultrasonic probe 10 to the second region (region in the subject) according to the determination result of the focus determination unit 41. Furthermore, the sound velocity value calculation unit 42 reaches from the first region to the second region based on the first and second average sound velocities and the distances from the ultrasonic probe 10 to the first and second regions. The average sound speed in the path (the third area from the first area to the second area) is calculated. By repeating such calculation for a plurality of regions in the subject, the sound speed (local sound speed) in each region in the subject can be calculated.

音速マップ作成部43は、音速値計算部42によって複数の領域について計算される平均音速に基づいて、被検体内における音速分布を表示する音速マップを表す画像信号を生成する。画像表示制御部51は、操作卓61を用いたオペレータの操作に従って、Bモード画像信号生成部30によって生成されるBモード画像信号と、音速マップ作成部43によって生成される音速マップを表す画像信号との内の少なくとも1つを選択して、表示用の画像信号を生成する。表示部52は、例えば、CRTやLCD等のディスプレイ装置を含んでおり、表示用の画像信号に基づいて超音波画像又は音速マップを表示する。   The sound speed map creating unit 43 generates an image signal representing a sound speed map that displays the sound speed distribution in the subject based on the average sound speed calculated for the plurality of regions by the sound speed value calculating unit 42. The image display control unit 51 is a B-mode image signal generated by the B-mode image signal generation unit 30 and an image signal representing a sound speed map generated by the sound speed map generation unit 43 in accordance with an operation of the operator using the console 61. Is selected to generate an image signal for display. The display unit 52 includes, for example, a display device such as a CRT or LCD, and displays an ultrasonic image or a sound velocity map based on a display image signal.

制御部62は、操作卓61を用いたオペレータの操作に従って、走査制御部11、Bモード画像信号生成部30、フォーカス判定部41等を制御する。本実施形態においては、走査制御部11、送信制御部13、受信制御部23〜画像表示制御部51、及び、制御部62が、CPUとソフトウェア(プログラム)によって構成されるが、それらをディジタル回路やアナログ回路で構成しても良い。上記のソフトウェア(プログラム)は、格納部63に格納される。格納部63における記録媒体としては、内蔵のハードディスクの他に、フレキシブルディスク、MO、MT、RAM、CD−ROM、又は、DVD−ROM等を用いることができる。   The control unit 62 controls the scanning control unit 11, the B-mode image signal generation unit 30, the focus determination unit 41, and the like according to an operator's operation using the console 61. In the present embodiment, the scanning control unit 11, the transmission control unit 13, the reception control unit 23 to the image display control unit 51, and the control unit 62 are configured by a CPU and software (program). Or an analog circuit. The software (program) is stored in the storage unit 63. As a recording medium in the storage unit 63, a flexible disk, MO, MT, RAM, CD-ROM, DVD-ROM, or the like can be used in addition to the built-in hard disk.

次に、図1に示す超音波診断装置において用いられる音速推定方法について詳しく説明する。   Next, the sound speed estimation method used in the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. 1 will be described in detail.

図2は、図1に示す超音波診断装置において用いられる音速推定方法を示すフローチャートであり、図3は、超音波プローブと関心領域との間の相対的な位置関係を示す図である。図3においては、説明を簡単にするために、超音波プローブ10の真下に関心領域(ROI)が位置するものとする。   FIG. 2 is a flowchart showing a sound speed estimation method used in the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing a relative positional relationship between the ultrasonic probe and the region of interest. In FIG. 3, it is assumed that a region of interest (ROI) is located directly below the ultrasonic probe 10 in order to simplify the description.

まず、オペレータが、操作卓61を操作することにより、音速マップの作成が指示されると、図2に示すフローチャートが開始される。   First, when the operator operates the console 61 to instruct the creation of a sound velocity map, the flowchart shown in FIG. 2 is started.

まず、音速値計算部42は、超音波プローブ10に装着されている音響カプラ100の音速V及び厚みDをカプラ情報記憶部102から取得する(ステップS10)。   First, the sound velocity value calculation unit 42 acquires the sound velocity V and the thickness D of the acoustic coupler 100 attached to the ultrasonic probe 10 from the coupler information storage unit 102 (step S10).

次に、音速値計算部42は、音響カプラ100と被検体との境界にROI1を設定する(ステップS12)。ただし、ROI1は、音響カプラ100と被検体との境界に限らず、音響カプラ100の内部でもよい。   Next, the sound velocity value calculation unit 42 sets ROI1 at the boundary between the acoustic coupler 100 and the subject (step S12). However, the ROI 1 is not limited to the boundary between the acoustic coupler 100 and the subject and may be inside the acoustic coupler 100.

次に、音速値計算部42は、被検体内にROI2を設定する(ステップS14)。なお、ROI2は、オペレータが、操作卓61を操作することにより、被検体内において指定された領域がROI2として設定される。   Next, the sound velocity value calculation unit 42 sets ROI2 in the subject (step S14). The ROI 2 is set as the ROI 2 by designating the region designated in the subject when the operator operates the console 61.

これにより、図3に示すように、超音波プローブ10から距離(深さ)d1(=D)の位置における音響カプラ100と被検体との境界にROI1が設定され、超音波プローブ10から距離(深さ)d1+d2の位置における被検体内にROI2が設定される。   As a result, as shown in FIG. 3, ROI1 is set at the boundary between the acoustic coupler 100 and the subject at the position of the distance (depth) d1 (= D) from the ultrasound probe 10, and the distance (from the ultrasound probe 10) ROI2 is set in the subject at the position of depth (d1 + d2).

次に、音速値計算部42は、超音波プローブ10からROI1に至る経路における平均音速Cとして、音響カプラ100の音速Vを設定する(ステップS16)。 Next, the sound velocity value calculation unit 42 sets the sound velocity V of the acoustic coupler 100 as the average sound velocity C1 in the path from the ultrasonic probe 10 to the ROI 1 (step S16).

次に、音速値計算部42が設定音速値を順次変更して、受信制御部23が受信フォーカス処理を行う(ステップS18)。続いて、フォーカス判定部41又はオペレータが、少なくともROI2について、設定音速値が順次変更されたときの受信フォーカス処理におけるビーム集束度を判定する(ステップS20)。   Next, the sound speed value calculation unit 42 sequentially changes the set sound speed value, and the reception control unit 23 performs reception focus processing (step S18). Subsequently, the focus determination unit 41 or the operator determines the beam convergence degree in the reception focus process when the set sound velocity value is sequentially changed for at least ROI 2 (step S20).

例えば、フォーカス判定部41が、受信制御部23によって生成される音線信号を高速フーリエ変換することにより、音線信号における高域成分の比率(例えば、高域成分対中域成分の比)が最大になったときにビーム集束度が最大であると判定しても良いし、Bモード画像信号生成部30によって生成されるBモード画像信号を高速フーリエ変換することにより、Bモード画像信号における空間周波数の高域成分の比率が最大になったときにビーム集束度が最大であると判定しても良い。あるいは、オペレータが、表示部52に表示される超音波画像の画質に基づいて、受信フォーカス処理におけるビーム集束度を判定するようにしても良い。   For example, when the focus determination unit 41 performs fast Fourier transform on the sound ray signal generated by the reception control unit 23, the ratio of the high frequency component in the sound ray signal (for example, the ratio of the high frequency component to the mid frequency component). It may be determined that the beam focusing degree is the maximum when the maximum value is reached, or the B-mode image signal generated by the B-mode image signal generation unit 30 is subjected to fast Fourier transform to obtain a space in the B-mode image signal. It may be determined that the beam focusing degree is maximum when the ratio of the high frequency component of the frequency becomes maximum. Alternatively, the operator may determine the beam focusing degree in the reception focus process based on the image quality of the ultrasonic image displayed on the display unit 52.

ここで、ROI2における画質が最適となるときの設定音速値は、超音波プローブ10からROI2(深さd1+d2)に至る経路における平均音速Cであると考えるのが妥当である。なぜならば、ROI2において画質が最適となっているのであるから、ROI2においては超音波ビームが最もフォーカスされていると考えられるからである。このとき振動子に与えられた遅延量は、経路の音速分布に関わらず、経路全体としては設定音速値に基づいて算出された遅延時間と等しい。 Here, it is appropriate to consider that the set sound speed value when the image quality in the ROI 2 is optimum is the average sound speed C 2 in the path from the ultrasonic probe 10 to the ROI 2 (depth d1 + d2). This is because the image quality is optimal in ROI 2, and it is considered that the ultrasonic beam is most focused in ROI 2. The amount of delay given to the vibrator at this time is equal to the delay time calculated based on the set sound speed value for the entire path regardless of the sound speed distribution of the path.

次に、音速値計算部42は、ROI2におけるビーム集束度(超音波画像の画質)を最大にする設定音速値に基づいて、超音波プローブ10からROI2に至る経路における平均音速Cを求める(ステップS22)。 Then, sound velocity calculation unit 42, based on the set sound velocity for beam focusing degree (quality of ultrasound images) to the maximum in ROI2, obtaining an average acoustic velocity C 2 in the path leading to the ultrasonic probe 10 ROI2 ( Step S22).

次に、音速値計算部42は、平均音速C及びCと、超音波プローブ10からROI1及びROI2までの距離とに基づいて、ROI1からROI2に至る経路における平均音速Cxを計算する(ステップS22)。 Then, sound velocity calculation unit 42, an average acoustic velocity C 1 and C 2, based on the distance from the ultrasonic probe 10 to the ROI1 and ROI2, calculates the average speed of sound Cx in the pathway leading to the ROI2 from ROI1 (step S22).

ここで、超音波プローブ10からの距離(深さ)に応じた音速をg(x)とすれば、超音波プローブ10からROI1に至る経路における平均音速Cは、次式(1)によって表される。なお、上述のとおり、平均音速Cには、音響カプラ100の音速Vが設定される。 Here, if the sound velocity according to the distance (depth) from the ultrasonic probe 10 is g (x), the average sound velocity C 1 in the path from the ultrasonic probe 10 to the ROI 1 is expressed by the following equation (1). Is done. Incidentally, as described above, the average acoustic velocity C 1 is the acoustic velocity V of the acoustic coupler 100 is set.

Figure 2013244160
Figure 2013244160

同様にして、超音波プローブ10からROI2に至る経路における平均音速Cは、次式(2)によって表される。 Similarly, the average acoustic velocity C 2 in the path leading to the ultrasonic probe 10 ROI2 is expressed by the following equation (2).

Figure 2013244160
Figure 2013244160

ただし、ROI1からROI2に至る経路における平均音速Cxは、次式(3)によって表されるものである。   However, the average sound velocity Cx in the route from ROI1 to ROI2 is expressed by the following equation (3).

Figure 2013244160
Figure 2013244160

式(2)に基づいて、平均音速C及びCを用いて平均音速Cxを表すと、次式(4)のようになる。 Based on the equation (2), to represent the average acoustic velocity Cx using an average acoustic velocity C 1 and C 2, so that the following equation (4).

Figure 2013244160
Figure 2013244160

式(4)は、ROI1からROI2に至る領域における平均音速を与える。2つのROIの間隔を短くすれば、被検体の表面付近の領域における局所音速を正確に求めることが可能となる。即ち、音響カプラ100と被検体との境界近傍(好ましくは境界)にROI1を設定し、被検体内の表面付近(例えば表層)にROI2を設定することにより、その領域間における局所音速を正確に求めることができる。また、ROI1とROI2の領域間における局所音速を求めた後、これよりも深い領域における局所音速を求めるには、ROI2を新たなROI1に設定し、この新たなROI1よりも深い領域に新たなROI2を設定する。そして、新たなROI1における平均音速は、新たなROI1までの距離を元のROI1での平均音速とそこまでの時間を掛け合わせて求めた元のROI1までの距離と、元のROI1とROI2の領域間における局所音速とその間の時間を掛け合わせて求めた元のROI1とROI2の間の距離を足し合わせたものを新たなROI1までの時間で除算することで求められる。新たなROI2の平均音速は元のROI2の平均音速を求めた方法と同じ方法で求められる。このようにして、新たなROI1とROI2の平均音速が求まれば、元のROI1とROI2の領域間の局所音速を求めたのと同様にして、新たなROI1とROI2の領域間の局所音速を求めることができる。このようにして、被検体内の表面付近における局所音速を求めた後、被検体の深部に向かってROI1及びROI2を徐々にシフトしながら各領域における局所音速を繰り返し求めることによって、被検体内の表面付近における誤差が積み重なることなく、検被検体内の深い領域においても局所音速を正確に求めることが可能となる。また、ROIの設定を順次切り換えて、超音波画像全体について各部の音速を算出すれば、音速マップを作成することも可能となる。   Equation (4) gives the average sound velocity in the region from ROI1 to ROI2. If the interval between the two ROIs is shortened, the local sound velocity in the region near the surface of the subject can be accurately obtained. That is, by setting ROI1 near the boundary (preferably the boundary) between the acoustic coupler 100 and the subject, and setting ROI2 near the surface in the subject (for example, the surface layer), the local sound speed between the regions can be accurately determined. Can be sought. Further, after obtaining the local sound speed between the ROI1 and ROI2 areas, in order to obtain the local sound speed in a deeper area, ROI2 is set to a new ROI1, and a new ROI2 is formed in an area deeper than the new ROI1. Set. Then, the average sound speed in the new ROI1 is the distance to the original ROI1 obtained by multiplying the distance to the new ROI1 by the average sound speed in the original ROI1 and the time to that area, and the area of the original ROI1 and ROI2. The sum of the distances between the original ROI1 and ROI2 obtained by multiplying the local sound speed between them and the time between them is obtained by dividing by the time until the new ROI1. The average sound speed of the new ROI 2 is obtained by the same method as the method of obtaining the average sound speed of the original ROI 2. When the average sound speed of the new ROI1 and ROI2 is obtained in this way, the local sound speed between the new ROI1 and ROI2 areas is calculated in the same manner as the local sound speed between the original ROI1 and ROI2 areas. Can be sought. Thus, after obtaining the local sound velocity near the surface in the subject, the local sound velocity in each region is repeatedly obtained while gradually shifting ROI1 and ROI2 toward the deep portion of the subject. It is possible to accurately obtain the local sound speed even in a deep region within the subject without accumulation of errors near the surface. Further, if the setting of the ROI is sequentially switched and the sound speed of each part is calculated for the entire ultrasound image, a sound speed map can be created.

本実施形態によれば、超音波プローブ10からROI1に至る経路における第1の平均音速Cと、超音波プローブ10からROI2に至る経路における第2の平均音速Cとに基づいて、ROI1からROI2における平均音速Cxを計算する際、超音波プローブ10と被検体との間に音響カプラ100を介在させた状態で、被検体と音響カプラ100との境界近傍にROI1を設定し、第1の平均音速Cとして音響カプラの音速Vを設定することにより、第1の領域から第2の領域における平均音速Cxの計算精度を向上させることができる。これにより、被検体内の所望の領域における音速(局所音速)を正確に求めることができる。 According to this embodiment, on the basis of the ultrasonic probe 10 first the average acoustic velocity C 1 in the path leading to ROI1, the second and the average acoustic velocity C 2 in a path from the ultrasonic probe 10 in ROI2, from ROI1 When calculating the average sound velocity Cx in ROI2, ROI1 is set in the vicinity of the boundary between the subject and the acoustic coupler 100 with the acoustic coupler 100 interposed between the ultrasonic probe 10 and the subject. by setting the sound velocity V of the acoustic coupler as an average acoustic velocity C 1, it can be from the first region to improve the calculation accuracy of the mean sound velocity Cx in the second region. Thereby, the sound speed (local sound speed) in a desired region in the subject can be accurately obtained.

以上、本発明に係る超音波診断装置及び音速推定方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。   The ultrasonic diagnostic apparatus and the sound speed estimation method according to the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to the above examples, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course you can go.

10…超音波プローブ、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、21…受信信号処理部、21a…増幅器、21b…A/D変換器、22…受信遅延パターン記憶部、23…受信制御部、30…Bモード画像信号生成部、31…STC部、32…DSC、41…フォーカス判定部、42…音速値計算部、43…音速マップ作成部、51…画像表示制御部、52…表示部、61…操作卓、62…制御部、63…格納部、100…音響カプラ、102…カプラ情報記憶部、104…識別部材、106…カプラ情報読取手段   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, 21 ... Received signal processing part, 21a ... Amplifier, 21b ... A / D converter, 22 ... Reception delay pattern storage unit, 23 ... Reception control unit, 30 ... B mode image signal generation unit, 31 ... STC unit, 32 ... DSC, 41 ... Focus determination unit, 42 ... Sonic value Calculation unit, 43 ... sound velocity map creation unit, 51 ... image display control unit, 52 ... display unit, 61 ... console, 62 ... control unit, 63 ... storage unit, 100 ... acoustic coupler, 102 ... coupler information storage unit, 104 ... Identification member, 106 ... Coupler information reading means

Claims (10)

複数の駆動信号に従って超音波を被検体に送信すると共に、被検体から伝搬する超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波プローブと、
前記超音波プローブと被検体の間に介在される部材であって、所定の音速で超音波を伝播する音響カプラと、
被検体の平均音速を求める音速値計算手段と、を備え、
前記音速値計算手段は、被検体の表層における平均音速を求める際に、前記音響カプラの音速に基づいて行う超音波診断装置。
An ultrasonic probe including a plurality of ultrasonic transducers that transmit ultrasonic waves to a subject according to a plurality of drive signals and output a plurality of received signals by receiving ultrasonic echoes propagating from the subject;
A member interposed between the ultrasonic probe and the subject, an acoustic coupler that propagates ultrasonic waves at a predetermined sound velocity;
A sound velocity value calculating means for obtaining an average sound velocity of the subject,
The sound velocity value calculation means is an ultrasonic diagnostic apparatus that performs an average sound velocity on the surface layer of a subject based on the sound velocity of the acoustic coupler.
前記音響カプラは、前記超音波プローブの超音波送受信方向に所定の厚みを有する請求項1に記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the acoustic coupler has a predetermined thickness in an ultrasonic transmission / reception direction of the ultrasonic probe. 複数の駆動信号に従って超音波を被検体に送信すると共に、被検体から伝搬する超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波プローブと、
前記超音波プローブと被検体の間に介在される部材であって、前記超音波プローブの超音波送受信方向に所定の厚みを有し、所定の音速で超音波を伝播する音響カプラと、
複数の駆動信号を前記複数の超音波トランスデューサに供給すると共に、前記複数の超音波トランスデューサから出力される複数の受信信号に対して受信フォーカス処理及び検波処理を施すことにより、超音波の受信方向に沿った音線信号を生成する信号処理手段と、
前記信号処理手段によって生成される音線信号に基づいて、超音波画像を表す画像信号を生成する画像信号生成手段と、
被検体と前記音響カプラとの境界近傍に第1の領域を設定し、且つ、被検体内に第2の領域を設定する領域設定手段と、
被検体内の第2の領域について、設定音速値が順次変更されたときの受信フォーカス処理におけるビーム集束度を判定するフォーカス判定手段と、
前記超音波プローブから第1の領域に至る経路における第1の平均音速を、前記音響カプラの音速に設定する音速設定手段と、
前記フォーカス判定手段の判定結果に従って、少なくとも前記超音波プローブから第2の領域に至る経路における第2の平均音速を求め、第1及び第2の平均音速と、前記超音波プローブから第1及び第2の領域までの距離とに基づいて、第1の領域から第2の領域に至る経路における平均音速を計算する音速値計算手段と、
を備える超音波診断装置。
An ultrasonic probe including a plurality of ultrasonic transducers that transmit ultrasonic waves to a subject according to a plurality of drive signals and output a plurality of received signals by receiving ultrasonic echoes propagating from the subject;
An acoustic coupler that is interposed between the ultrasonic probe and a subject, has a predetermined thickness in the ultrasonic transmission / reception direction of the ultrasonic probe, and propagates ultrasonic waves at a predetermined sound velocity;
A plurality of drive signals are supplied to the plurality of ultrasonic transducers, and a reception focus process and a detection process are performed on the plurality of reception signals output from the plurality of ultrasonic transducers, so that the ultrasonic reception direction can be obtained. Signal processing means for generating a sound ray signal along;
Image signal generating means for generating an image signal representing an ultrasonic image based on the sound ray signal generated by the signal processing means;
A region setting means for setting a first region in the vicinity of a boundary between the subject and the acoustic coupler, and for setting a second region in the subject;
Focus determination means for determining the beam convergence in the reception focus processing when the set sound velocity value is sequentially changed for the second region in the subject;
A sound speed setting means for setting a first average sound speed in a path from the ultrasonic probe to the first region as a sound speed of the acoustic coupler;
According to the determination result of the focus determination means, at least a second average sound velocity in a path from the ultrasonic probe to the second region is obtained, and the first and second average sound velocities and the first and first sound velocity from the ultrasonic probe are determined. A sound speed value calculating means for calculating an average sound speed in a path from the first area to the second area based on the distance to the second area;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記領域設定手段は、前記音響カプラと被検体との境界に第1の領域を設定する請求項3に記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3, wherein the region setting means sets a first region at a boundary between the acoustic coupler and the subject. 前記領域設定手段は、前記音響カプラ内に第1の領域を設定する請求項3に記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3, wherein the region setting unit sets a first region in the acoustic coupler. 前記音響カプラは、前記音響カプラの厚み及び音速を含む識別部材を有し、
前記超音波プローブに前記音響カプラが装着された際、前記音響カプラの識別部材を読み取るカプラ情報読取手段を備え、
前記音速設定手段は、前記カプラ情報読取手段による読み取り結果に基づき、前記超音波プローブから第1の領域に至る経路における第1の平均音速を、前記音響カプラの音速に設定する請求項3〜5のいずれか1項に記載の超音波診断装置。
The acoustic coupler has an identification member including the thickness and speed of sound of the acoustic coupler,
Coupler information reading means for reading an identification member of the acoustic coupler when the acoustic coupler is attached to the ultrasonic probe,
The sound speed setting means sets a first average sound speed in a path from the ultrasonic probe to a first region as a sound speed of the acoustic coupler based on a reading result by the coupler information reading means. The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of the above.
複数の駆動信号に従って超音波を被検体に送信すると共に、被検体から伝搬する超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波プローブと、前記超音波プローブと被検体の間に介在される部材であって、前記超音波プローブの超音波送受信方向に所定の厚みを有し、所定の音速で超音波を伝播する音響カプラと、を備える超音波診断装置を用いた音速推定方法であって、
複数の駆動信号を超音波プローブ内の複数の超音波トランスデューサに供給すると共に、被検体から伝搬する超音波エコーを受信した前記複数の超音波トランスデューサから出力される複数の受信信号に対して受信フォーカス処理及び検波処理を施すことにより、超音波の受信方向に沿った音線信号を生成する音線信号生成ステップと、
前記音線信号生成ステップにおいて生成される生成される音線信号に基づいて、超音波画像を表す画像信号を生成する超音波画像生成ステップと、
被検体と前記音響カプラとの境界近傍に第1の領域を設定し、且つ、被検体内に第2の領域を設定する領域設定ステップと、
被検体内の第2の領域について、設定音速値が順次変更されたときの受信フォーカス処理におけるビーム集束度を判定するフォーカス判定ステップと、
前記超音波プローブから第1の領域に至る経路における第1の平均音速を、前記音響カプラの音速に設定する音速設定ステップと、
前記フォーカス判定ステップにおける判定結果に従って、少なくとも前記超音波プローブから第2の領域に至る経路における第2の平均音速を求め、第1及び第2の平均音速と、前記超音波プローブから第1及び第2の領域までの距離とに基づいて、第1の領域から第2の領域に至る経路における平均音速を計算する音速値計算ステップと、
を含む音速推定方法。
An ultrasonic probe including a plurality of ultrasonic transducers that transmit ultrasonic waves to a subject according to a plurality of drive signals and output a plurality of reception signals by receiving ultrasonic echoes propagated from the subject; An ultrasonic diagnosis comprising: a member interposed between a probe and a subject, an acoustic coupler having a predetermined thickness in an ultrasonic transmission / reception direction of the ultrasonic probe and propagating ultrasonic waves at a predetermined sound velocity A sound speed estimation method using a device,
A plurality of drive signals are supplied to a plurality of ultrasonic transducers in the ultrasonic probe, and reception focus is applied to a plurality of reception signals output from the plurality of ultrasonic transducers that have received an ultrasonic echo propagating from a subject. A sound ray signal generating step for generating a sound ray signal along the reception direction of the ultrasonic waves by performing the processing and the detection processing;
An ultrasonic image generation step for generating an image signal representing an ultrasonic image based on the generated sound ray signal generated in the sound ray signal generation step;
A region setting step of setting a first region in the vicinity of the boundary between the subject and the acoustic coupler, and setting a second region in the subject;
A focus determination step for determining the beam convergence in the reception focus process when the set sound velocity value is sequentially changed for the second region in the subject;
A sound speed setting step of setting a first average sound speed in a path from the ultrasonic probe to the first region as a sound speed of the acoustic coupler;
According to the determination result in the focus determination step, at least a second average sound velocity in a path from the ultrasound probe to the second region is obtained, and the first and second average sound velocities, and the first and first sound velocity from the ultrasound probe are determined. A sound speed value calculating step for calculating an average sound speed in a path from the first area to the second area based on the distance to the second area;
Sound velocity estimation method including
前記領域設定ステップは、前記音響カプラと被検体との境界に第1の領域を設定する請求項7に記載の音速推定方法。   The sound speed estimation method according to claim 7, wherein the region setting step sets a first region at a boundary between the acoustic coupler and the subject. 前記領域設定ステップは、前記音響カプラ内に第1の領域を設定する請求項7に記載の音速推定方法。   The sound speed estimation method according to claim 7, wherein the region setting step sets a first region in the acoustic coupler. 前記音響カプラは、前記音響カプラの厚み及び音速を含む識別部材を有し、
前記超音波プローブに前記音響カプラが装着された際、前記音響カプラの識別部材を読み取るカプラ情報読取ステップを備え、
前記音速設定ステップは、前記カプラ情報読取ステップによる読み取り結果に基づき、前記超音波プローブから第1の領域に至る経路における第1の平均音速を、前記音響カプラの音速に設定する請求項7〜9のいずれか1項に記載の音速推定方法。
The acoustic coupler has an identification member including the thickness and speed of sound of the acoustic coupler,
A coupler information reading step of reading an identification member of the acoustic coupler when the acoustic coupler is mounted on the ultrasonic probe;
10. The sound speed setting step sets a first average sound speed in a path from the ultrasonic probe to a first region as a sound speed of the acoustic coupler based on a reading result obtained by the coupler information reading step. The sound speed estimation method according to any one of the above.
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