WO2015146227A1 - 音響波処理装置、音響波処理装置の信号処理方法およびプログラム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an acoustic wave processing apparatus that performs imaging of an inspection object such as an organ in a living body by transmitting and receiving an acoustic wave beam, and generates an acoustic wave image or the like used for inspection or diagnosis of the inspection object.
- the present invention relates to a signal processing method and a program.
- an acoustic wave diagnostic apparatus such as an ultrasonic diagnostic imaging apparatus that generates an ultrasonic image used for inspection or diagnosis of an inspection object using an acoustic wave such as an ultrasonic wave has been put into practical use.
- this type of ultrasonic diagnostic apparatus includes an ultrasonic probe (ultrasonic probe, hereinafter also referred to as a probe) including a plurality of elements (ultrasonic transducers) and an apparatus main body connected to the probe. is doing.
- an ultrasonic beam is transmitted toward a subject (inspection target) so as to form a predetermined focal point (transmission focal point) from a plurality of elements of the probe, and an ultrasonic echo from the subject is probed.
- an ultrasonic image is generated by electrically processing a received signal of the received ultrasonic echo by the apparatus main body.
- the ultrasonic beam is transmitted so as to drive a plurality of elements based on a predetermined transmission delay pattern and form a set focal point.
- Such an ultrasonic beam has a shape having a width in the lateral direction. For this reason, there is a problem that information on the reflection point at a position shifted in the lateral direction is picked up and reproduced on the ultrasonic image as a so-called ghost signal.
- the ultrasonic diagnostic apparatus superimposes a plurality of data (element data or reception data) obtained by each transmission in accordance with the reception time and the element position in the generation of one ultrasonic image.
- so-called multiline processing for correcting data is performed (Patent Documents 1 and 2).
- the ghost signals are superimposed in a shifted state and cancel each other, so that the ghost signal can be removed. .
- An object of the present invention is to solve such problems of the prior art, and in an ultrasonic diagnostic apparatus that performs multi-line processing, when an area of interest is set, an image of the area of interest is improved in image quality. Therefore, an object of the present invention is to provide an acoustic wave processing device, a signal processing method, and a program that can prevent a decrease in frame rate in a region of interest.
- the inventor has obtained a plurality of first element data, or a plurality of first reception data generated by performing phasing addition processing on the first element data, A data processing unit that selects two or more data and performs an overlay process, a target region setting unit that sets a target region in the imaging region, and a target region that is set when the target region is set by the target region setting unit It has been found that the above problem can be solved by having a processing condition changing unit that changes processing conditions in the data processing unit based on the information on the region of interest. That is, the present invention provides the following (1) to (13).
- An acoustic wave beam is transmitted, an acoustic wave echo reflected by the inspection object that has received the transmitted acoustic wave beam is received, and an analog element signal corresponding to the received acoustic wave echo is output.
- a probe in which a plurality of elements are arranged; A transmitter that uses two or more of the plurality of elements as a transmitting element for the probe, and transmits a sound beam multiple times to form a predetermined transmission focal point; and Corresponding to each transmission of each acoustic wave beam, an acoustic wave echo is received using two or more of the plurality of elements as a receiving element, an analog element signal output from the receiving element is received, and a predetermined process is performed.
- Receiving unit An A / D converter that performs A / D conversion on the analog element signal processed by the receiving unit to obtain first element data that is a digital element signal; Two or more pieces of data are selected from a plurality of first element data output by the A / D converter or a plurality of first reception data generated by performing phasing addition processing on the first element data.
- An acoustic wave processing apparatus comprising: a processing condition changing unit that changes a processing condition in a data processing unit based on information on a set target region when the target region is set by the target region setting unit.
- the data processing unit selects two or more first element data from a plurality of first element data, and the element receives the selected two or more first element data, and the element receives an ultrasonic echo
- the acoustic wave processing device according to (1), wherein the second element data is generated by superimposing according to the reception time and the element position.
- the data processing unit selects two or more first received data from a plurality of first received data, the selected two or more first received data, a reception time when the element receives an ultrasonic echo, and the The acoustic wave processing device according to (1), wherein the second reception data is generated by superimposing according to the position of the element.
- the data processing unit superimposes two or more first received data generated from the different first element data and generated by the phasing addition process based on the same element (3).
- the acoustic wave processing apparatus according to 1.
- the acoustic wave processing device determines whether or not to change the processing condition based on the set information on the region of interest.
- the processing condition change determination unit determines whether or not to change the processing condition in accordance with an instruction input from the operation unit.
- the acoustic wave processing device according to any one of (1) to (9), further including a setting information storage unit that stores the processing condition changed by the processing condition changing unit.
- the transmitter performs at least one of changing the element serving as the center and changing the transmission direction of the ultrasonic beam, and causes the probe to transmit the ultrasonic beam a plurality of times.
- the acoustic wave processing apparatus according to any one of (10).
- a signal processing method for an acoustic wave processing apparatus that inspects an inspection object using a probe in which a plurality of elements are arranged, A transmission step of forming a predetermined transmission focal point by transmitting two or more acoustic wave beams by using two or more elements of the plurality of elements of the probe as transmission elements; Corresponding to each transmission of individual acoustic wave beams, a reception step of receiving an acoustic wave echo using two or more elements of a plurality of elements as a receiving element and outputting an analog element signal; A / D conversion step of A / D converting the analog element signal processed in the reception step to generate first element data which is a digital element signal; Two or more pieces of data are selected from a plurality of first element data output by
- a signal processing method for an acoustic wave processing apparatus comprising: a processing condition changing step for changing a processing condition in a data processing step based on information on a set attention area when the attention area is set by the attention area setting step .
- An acoustic wave beam is transmitted, an acoustic wave echo reflected by the inspection object that has received the transmitted acoustic wave beam is received, and an analog element signal corresponding to the received acoustic wave echo is output.
- An acoustic wave processing device that causes a computer to execute a processing condition change step for changing a processing condition in a data processing step based on information on a set attention area when the attention area is set by the attention area setting step.
- Signal processing program
- an acoustic wave processing device that performs multiline processing, when a region of interest is set, an image of the region of interest with high image quality can be obtained, and a sound that can prevent a decrease in frame rate in the region of interest.
- a wave processing device, a signal processing method, and a program can be provided.
- FIG. 1 is a block diagram conceptually showing an example of the configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention. It is a conceptual diagram for demonstrating an example of the reception focus process in the ultrasonic diagnosing device shown in FIG. It is a block diagram which shows notionally an example of a structure of the element data process part of the ultrasonic diagnosing device shown in FIG. 4 (a) and 4 (c) are conceptual diagrams for explaining transmission / reception of an ultrasonic wave by an ideal ultrasonic beam, respectively.
- FIG. 4 (b) and FIG. It is a conceptual diagram which shows the element data obtained by transmission / reception of an ultrasonic wave.
- FIGS. 5 (a) and 5 (c) are conceptual diagrams for explaining transmission / reception of ultrasonic waves by an actual ultrasonic beam, respectively, and FIGS. 5 (b) and 5 (d) are diagrams illustrating the respective ultrasonic waves.
- It is a conceptual diagram which shows the element data obtained by transmission / reception of a sound wave.
- 6 (a) and 6 (b) are conceptual diagrams for explaining the path of a sound wave when ultrasonic waves are transmitted and received by different central elements with respect to the same reflection point.
- FIG. 6C is a conceptual diagram for explaining the element data obtained by a plurality of elements
- FIG. 6D is a conceptual diagram for explaining the delay time of the element data shown in FIG. 7 (a), 7 (b) and 7 (c) are true signals, and FIG.
- FIG. 7 (d), FIG. 7 (e) and FIG. 7 (f) are ghost element data.
- FIG. 7G is a conceptual diagram for explaining a delay time and an overlap state of element data.
- FIG. 7G shows an overlap state of element data corresponding to a plurality of elements, and
- FIG. It is a conceptual diagram for demonstrating each the result of superimposition of the element data in g).
- FIG. 8A and FIG. 8B are conceptual diagrams for explaining the range of the addition line after setting the ROI.
- 2 is a flowchart for explaining the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. It is a block diagram which shows notionally another example of a structure of the ultrasonic diagnosing device of this invention.
- FIG. 15 is a conceptual diagram showing element data obtained by transmission / reception of each ultrasonic wave, and FIGS.
- FIGS. 16 (a), 16 (f), and 15 (i) show phasing addition processing of each element data. It is a conceptual diagram which shows the unprocessed reception data obtained.
- FIGS. 16 (a) and 16 (e) are conceptual diagrams showing unprocessed received data to be superimposed, and FIGS. 16 (b) and 16 (f) are for explaining their delay times.
- 16 (c) and 16 (g) are conceptual diagrams for explaining a superposition state of unprocessed received data, and FIGS. 16 (d) and 16 (h) are conceptual diagrams.
- FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining the result of superimposing unprocessed received data.
- an acoustic wave processing device a signal processing method, and a program according to the present invention will be described in detail based on a preferred first embodiment shown in the accompanying drawings.
- an ultrasonic wave is used as an acoustic wave.
- the ultrasonic wave is not limited to an ultrasonic wave, and an audible frequency may be used as long as an appropriate frequency is selected according to an inspection object, a measurement condition, and the like.
- the acoustic wave may be used.
- FIG. 1 conceptually shows an example of an ultrasonic diagnostic apparatus (acoustic wave processing apparatus) of the present invention using a block diagram.
- the ultrasonic diagnostic apparatus 10 includes an ultrasonic probe 12, a transmission unit 14 and a reception unit 16 connected to the ultrasonic probe 12, an A / D conversion unit 18, and an element data storage unit 20.
- the display control unit 26, the display unit 28, the control unit 30, the operation unit 32, and the storage unit 34 constitute an apparatus main body of the ultrasonic diagnostic apparatus 10.
- the ultrasonic probe (ultrasonic probe) 12 is a known ultrasonic probe used in a normal ultrasonic diagnostic apparatus.
- the ultrasonic probe 12 (hereinafter referred to as the probe 12) has a transducer array 36 in which ultrasonic transducers are arranged one-dimensionally or two-dimensionally.
- the ultrasonic transducer transmits an ultrasonic beam to the subject according to the drive signal supplied from the transmission unit 14 when imaging an ultrasonic image of an object to be examined (hereinafter referred to as a subject), and the subject
- the ultrasonic echo reflected by is received, and a reception signal corresponding to the intensity of the received ultrasonic wave is output.
- Each ultrasonic transducer is, for example, a piezoelectric ceramic represented by PZT (lead zirconate titanate), a polymer piezoelectric element represented by PVDF (polyvinylidene fluoride), or PMN-PT (magnesium niobate / lead titanate). It is composed of a vibrator in which electrodes are formed on both ends of a piezoelectric body made of a piezoelectric single crystal typified by a solid solution.
- PZT lead zirconate titanate
- PVDF polyvinylidene fluoride
- PMN-PT magnesium niobate / lead titanate
- the piezoelectric body When a pulsed or continuous wave voltage is applied to the electrodes of such a vibrator, the piezoelectric body expands and contracts according to the applied voltage, and a pulsed or continuous wave ultrasonic wave is generated from each vibrator. Further, the ultrasonic waves generated from the respective transducers are converged and synthesized (that is, transmitted and focused) at a set focal point according to the driving delay of the respective transducers, thereby forming an ultrasonic beam. The vibrator expands and contracts when an ultrasonic echo reflected in the subject is incident, and generates an electrical signal corresponding to the magnitude of the expansion and contraction. This electrical signal is output to the receiving unit 16 as a received signal (analog element signal).
- the transmission unit 14 includes, for example, a plurality of pulsers, and supplies a drive signal (applies a drive voltage) to each ultrasonic transducer (vibrator) of the probe 12.
- the transmission unit 14 is driven based on the transmission delay pattern selected by the control unit 30 so that the ultrasonic waves transmitted from the predetermined number (multiple) of ultrasonic transducers form an ultrasonic beam that converges to the set focal point.
- Transmission focus for adjusting the signal delay amount (application timing of the drive voltage) is performed, and the drive signal is supplied to the ultrasonic transducer.
- a target ultrasonic beam is transmitted from the probe 12 (the transducer array 36) to the subject.
- the reception unit 16 receives reception signals output from a predetermined number (multiple) of ultrasonic transducers corresponding to one transmission of the ultrasonic beam, and performs predetermined processing such as amplification. Are supplied to the A / D converter 18.
- the method of transmitting and receiving ultrasonic waves is basically the same as that of a known ultrasonic diagnostic apparatus. Accordingly, the number of ultrasonic transducers (the number of transmission apertures) that generate ultrasonic waves in one ultrasonic transmission / reception (transmission of one ultrasonic beam and reception of ultrasonic echoes corresponding to this transmission).
- the number of ultrasonic transducers (the number of reception openings) that receive ultrasonic waves (the reception unit 16 receives reception signals) is not limited as long as both are plural. In one transmission / reception, the numerical aperture may be the same or different between transmission and reception.
- the transmission area overlaps at least with an ultrasonic beam adjacent in the azimuth direction (azimuth direction (arrangement direction of ultrasonic transducers)
- the number of times of transmission / reception of ultrasonic waves for forming one ultrasonic image There is no limitation on (number of sound rays) and the interval between ultrasonic transducers (center elements) that is the center of transmission and reception (that is, scanning line / sound ray density).
- ultrasonic transmission / reception may be performed using all ultrasonic transducers corresponding to a region scanned by ultrasonic waves as a central element, and ultrasonic transducers having a predetermined interval such as every two or every four ultrasonic transducers may be used as a central element. Sound waves may be transmitted and received.
- transmission / reception positions are sequentially moved and transmission / reception is performed at a plurality of positions (lines).
- the A / D conversion unit 18 performs analog / digital conversion on the analog reception signal (analog element signal) supplied from the reception unit 16 to obtain element data (first element signal) that is a digital reception signal (digital element signal). Element data).
- the A / D converter 18 supplies the A / D converted element data to the element data storage unit 20.
- the element data storage unit 20 sequentially stores the element data supplied from the A / D conversion unit 18.
- the element data storage unit 20 associates information about the frame rate input from the control unit 30 (for example, parameters indicating the depth of the reflection position of the ultrasonic wave, the density of the scanning line, and the visual field width) with each element data.
- the element data storage unit 20 stores all element data corresponding to at least one ultrasonic image (one frame of ultrasonic image) and displays at least until the display of the ultrasonic image is finished. The element data of the ultrasonic image before and during display is not erased.
- the region-of-interest setting unit 21 is a part that sets a region of interest ROI in the subject.
- the method of setting the region of interest ROI by the region of interest setting unit 21 is not particularly limited, and various known methods of setting the region of interest ROI can be used.
- the operator operates the operation unit 38 while viewing the ultrasonic image displayed on the display unit 28 to display a frame indicating the ROI superimposed on the ultrasonic image, and then superimposes the frame on the ultrasonic image.
- the position, size, and shape of the region of interest ROI are instructed by moving, reducing, enlarging, and deforming the frame that indicates the displayed ROI.
- the region-of-interest setting unit 21 sets the region of interest ROI based on an input operation from the operation unit 38.
- the region of interest ROI has been set, or the frame indicating the ROI has a predetermined time (between a predetermined number of frames). In the case of stopping, it may be considered that the region of interest ROI has been set.
- the time point when the operation for setting the region of interest ROI is started may be regarded as the region of interest ROI being set.
- the attention area setting unit 21 supplies information on the set attention area ROI to the processing condition changing unit 23 and the display control unit 26.
- the element data processing unit 22 is a part that superimposes element data and generates processed element data (second element data) corresponding to each element data. Specifically, the element data processing unit 22 becomes the center of the element data stored in the element data storage unit 20 on the basis of the control by the control unit 30 and the processing condition information from the processing condition changing unit 23. Element data obtained by transmitting a predetermined number (plurality) of ultrasonic beams in which the ultrasonic transducers (elements (central elements) at the center) are different and the transmission areas of the ultrasonic beams overlap are used as the ultrasonic transducers.
- the element data processing unit 22 sends the generated processed element data to the image generation unit 24.
- the processing condition changing unit 23 is a part that changes element data processing conditions in the element data processing unit 22 based on the information on the target region set by the target region setting unit 21. Specifically, the processing condition changing unit 23 determines the number of overlapping processes performed in the element data processing unit 22 based on at least one piece of information on the size, position, and shape of the region of interest. At least one condition of a weighting coefficient (apodization coefficient), a delay time used for superimposition, and a sound speed value used for calculating the delay time is changed (set). This will be described in detail later. The processing condition changing unit 23 supplies information on the set processing conditions to the element data processing unit 22.
- the image generation unit 24 generates reception data (sound ray signal) from the processed element data supplied from the element data processing unit 22 based on control by the control unit 30, and generates an ultrasonic image from the reception data. Is.
- the image generation unit 24 includes a phasing addition unit 38, a detection processing unit 40, a DSC 42, an image processing unit 44, and an image memory 46.
- the phasing addition unit 38 performs reception focus processing by matching and adding the processed element data generated by the element data processing unit 22 to generate reception data.
- the transducer array 36 of the probe 12 is formed by arranging a plurality of elements (ultrasonic transducers) one-dimensionally or two-dimensionally. Therefore, the distance between one reflection point in the subject is different for each ultrasonic transducer. Therefore, even when the ultrasonic echoes are reflected at the same reflection point, the time for the ultrasonic echoes to reach each ultrasonic transducer is different.
- the phasing addition unit 38 outputs each signal of the processed element data corresponding to the difference (delay time) of the arrival time of the ultrasonic echo for each ultrasonic transducer according to the reception delay pattern selected by the control unit 30.
- the received element processing is digitally performed by matching and adding the processed element data that has been delayed and given the delay time to generate received data.
- the phasing addition unit 38 supplies the generated reception data to the detection processing unit 40.
- FIG. 2 shows an example of the reception focus process.
- FIG. 2 is a case of a linear probe in which a plurality of ultrasonic transducers of the probe 12 are arranged in a line in the left-right direction in FIG.
- the idea may be the same except that the probe shape is different.
- the width of each ultrasonic transducer in the azimuth direction is L
- the distance from the ultrasonic transducer at the center in the azimuth direction to the nth ultrasonic transducer toward the end is nL.
- the ultrasonic reflection point is at a position (depth) d perpendicular to the arrangement direction from the central ultrasonic transducer, the nth ultrasonic transducer, the reflection point, and the distance (length) d n between, is calculated by the equation (1).
- t n ((nL) 2 + d 2 ) 1/2 (1) Accordingly, the time t n for the ultrasonic echo to reach (receive) the nth ultrasonic transducer from the reflection point using the ultrasonic sound velocity (environmental sound velocity) Va in the subject is calculated by the equation (2).
- the distance between the ultrasonic transducer and the reflection point is different for each ultrasonic transducer. Therefore, in the case of this example, as shown in the upper graph, the arrival time t n of the ultrasonic echo becomes longer as the ultrasonic transducer on the end side in the arrangement direction becomes longer.
- this delay time ⁇ t is a reception delay pattern.
- the phasing adder 38 performs phasing addition on the signals corresponding to the respective ultrasonic transducers using the delay time represented by the time ⁇ t, performs reception focus processing, and generates reception data.
- the detection processing unit 40 corrects attenuation according to the distance according to the depth of the reflection position of the ultrasonic wave on the reception data generated by the phasing addition unit 38, and then performs envelope detection processing to thereby detect the subject.
- B-mode image data that is image information (luminance image information) of a tomogram in the inside is generated.
- a DSC (digital scan converter) 42 converts (raster conversion) the B-mode image data generated by the detection processing unit 40 into image data corresponding to a normal television signal scanning method.
- the image processing unit 44 performs various necessary image processing such as gradation processing on the B-mode image data input from the DSC 42 to obtain B-mode image data for display.
- the image processing unit 44 outputs the image-processed B-mode image data to the display control unit 26 for display and / or stores it in the image memory 46.
- the image memory 46 is a known storage unit (storage medium) that stores the B-mode image data processed by the image processing unit 44.
- the B-mode image data stored in the image memory 46 is read to the display control unit 26 for display on the display unit 28 as necessary.
- the display control unit 26 causes the display unit 28 to display an ultrasonic image using the B-mode image data that has been subjected to predetermined image processing by the image processing unit 44.
- the display control unit 26 applies the region of interest to the display unit 28 based on the information on the region of interest ROI supplied from the region of interest setting unit 21 in addition to the ultrasound image.
- the ROI is also displayed.
- the display unit 28 includes a display device such as an LCD, for example, and displays an ultrasonic image under the control of the display control unit 26.
- the region of interest ROI is displayed so as to be superimposed on the ultrasonic image.
- the control unit 30 is a part that controls each unit of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 based on a command input from the operation unit 32 by the operator.
- the control unit 30 supplies various types of information input by the operator using the operation unit 32 to necessary parts.
- the operation unit 32 requires information necessary for setting the region of interest ROI used in the region of interest setting unit 21 and the delay time used in the phasing addition unit 38 of the element data processing unit 22 and the image generation unit 24.
- the information is transmitted to the transmission unit 14, the reception unit 16, and the element data storage unit 20 as necessary.
- the operation unit 32 is for an operator to perform an input operation, and can be formed from a keyboard, a mouse, a trackball, a touch panel, and the like.
- the operation unit 32 also has an input function for the operator to input various types of information as necessary.
- the operation unit 32 includes information on generation of processed element data such as information on the probe 12 (ultrasonic transducer), transmission aperture and reception aperture in the probe 12 (transducer array 36), the number of element data to be superimposed and the method,
- An input function is provided for inputting the focal position of the ultrasonic beam.
- the operation unit 32 has an input function for inputting information for installing the region of interest ROI. These are input, for example, by selecting an imaging region (examination region), selecting an image quality, selecting a depth of an ultrasonic image to be captured, and the like.
- the storage unit 34 includes an operation program for the control unit 30 to control each unit of the ultrasound diagnostic apparatus 10, transmission delay patterns and reception delay patterns, information on generation of processed element data, and further from the operation unit 32.
- the control unit 30 stores information necessary for the operation and control of the ultrasonic diagnostic apparatus, such as the input probe 12 information, transmission aperture and reception aperture, and focal position information.
- the storage unit 34 may be a known recording medium such as a hard disk, a flexible disk, an MO (Magneto-Optical disk), an MT (Masking Tape), a RAM (Random Access Memory), a CD-ROM, or a DVD-ROM. .
- the region-of-interest setting unit 21 the element data processing unit 22, the phasing addition unit 38, the detection processing unit 40, the DSC 42, the image processing unit 44, the display control unit 26, etc. It consists of operation programs for causing the CPU to perform various processes. However, in the present invention, these parts may be constituted by digital circuits.
- the element data processing unit 22 differs from the element data (unprocessed element data) stored in the element data storage unit 20 in that the central ultrasonic transducer (center element) is different, and the ultrasonic beam.
- the element data obtained by transmitting a predetermined number (plurality) of ultrasonic beams that overlap the transmission areas of each other are superposed according to the time received by each ultrasonic transducer and the position of the ultrasonic transducer, and processed element data It is a part which produces
- the ultrasonic transducer is also simply referred to as “element”.
- FIG. 3 conceptually shows the configuration of the element data processing unit 22 using a block diagram.
- the element data processing unit 22 includes a delay time calculation unit 48 and an overlay processing unit 49.
- the delay time calculation unit 48 is the probe 12 (ultrasonic wave) input from the operation unit 32 or input from the operation unit 32 and stored in the storage unit 34. Transducer (element)), the focal position of the ultrasonic beam, the position of the sampling point (element data output position), the transmission aperture and the reception aperture of the probe 12, and the like are acquired in advance.
- the delay time calculation unit 48 also includes a geometrical arrangement of a transmission aperture element that oscillates an ultrasonic wave to transmit (generate) an ultrasonic beam and a reception aperture element that receives an ultrasonic echo from the subject. Based on the correct position, the delay time of the ultrasonic echo received by the element of the reception aperture, that is, the element data is calculated.
- the delay time calculation unit 48 supplies the calculated delay time information to the overlay processing unit 49.
- the overlay processing unit 49 is supplied from the processing condition changing unit 23, input from the operation unit 32, or input from the operation unit 32 and stored in the storage unit 34. Based on the element data processing information such as the number and the superposition processing method, the superposition element data (the central element is different and the transmission area overlaps) is superposed from the element data stored in the element data storage unit 20. The element data obtained by the sound beam (two or more element data generated for each two or more target areas) is read out. Further, the overlay processing unit 49 calculates two or more element data on the reception time, that is, by matching the time based on the delay time corresponding to each element data calculated by the delay time calculation unit 48. And the absolute position of the received element of the probe is matched and superposed to generate processed element data.
- an ultrasonic beam is transmitted to a subject from a transmission aperture, that is, an element that transmits ultrasonic waves to transmit an ultrasonic beam (hereinafter simply referred to as a transmission element), and
- a transmission element that is, an element that transmits ultrasonic waves to transmit an ultrasonic beam
- a receiving aperture that is, an element that receives the ultrasonic echo (hereinafter simply referred to as a receiving element) to obtain element data
- the ultrasonic wave from the transmitting element
- the relationship between the beam and element data obtained by the receiving element will be described.
- an ultrasonic beam is transmitted using three elements 52c to 52e as transmitting elements, and an ultrasonic echo is received using seven elements 52a to 52g as receiving elements.
- the element is moved in the azimuth direction by one element (hereinafter also referred to as a shift), and an ultrasonic beam is transmitted using the three elements 52d to 52f as transmitting elements.
- the ultrasonic echoes are received by using the two elements 52b to 52h as receiving elements, and element data is acquired respectively. That is, in the example shown in FIG. 4A, the central element (the central element) is the element 52d, and in the example shown in FIG. 4C, the central element is the element 52e.
- the ultrasonic beam 56 transmitted to the inspection target area including the reflection point 54 converges at the focal point 58 and is narrowed to the element interval or less.
- the ultrasonic beam 56 is transmitted from the elements 52c to 52e serving as transmitting elements, with the element 52d located directly above the reflecting point 54 (on the straight line connecting the reflecting point and the focal point) as the central element.
- the focal point 58 of the ultrasonic beam 56 is on a straight line connecting the element 52d as the central element and the reflection point 54.
- the ultrasonic beam 56 is transmitted to the reflection point 54, an ultrasonic echo reflected from the reflection point 54 is generated.
- the ultrasonic echoes from the reflection point 54 are received by the elements 52a to 52g as the receiving elements through the receiving path 60 spreading at a predetermined angle, and the element data 62 as shown in FIG. 4B is received by the elements 52a to 52g. Is obtained.
- the vertical axis represents time
- the horizontal axis represents the position in the azimuth direction (element position) coinciding with FIG. 4A (the same applies to FIG. 4D).
- the ultrasonic beam 56 is transmitted from the elements 52d to 52f which are transmitting elements, and ultrasonic echoes are received by the elements 52b to 52h which are receiving elements.
- the reflection point 54 does not exist on the transmission direction of the ultrasonic beam 56, that is, on the straight line connecting the center element 52 e and the focal point 58. Therefore, the ultrasonic beam 56 is not transmitted to the reflection point 54.
- the element data does not include the reflection signal from the reflection point (the signal intensity of the element data becomes “0”).
- the actual ultrasonic beam diffuses after converging at the focal point 58, like the ultrasonic beam 64 shown in FIGS. 5A and 5C, the actual ultrasonic beam is wider than the element spacing.
- the ultrasonic beam 64 is transmitted using the element 52d immediately above the reflection point 54 as the central element and the elements 52c to 52e as the transmitting elements.
- the focal point 58 is on a straight line connecting the element 52 d and the reflection point 54. Accordingly, the ultrasonic beam 64 is reflected at the reflection point 54, and an ultrasonic echo is generated.
- FIG. 5A the ultrasonic beam 64 is transmitted using the element 52d immediately above the reflection point 54 as the central element and the elements 52c to 52e as the transmitting elements.
- Element data 66 including a true signal as shown in FIG. 5B is obtained (hereinafter also referred to as “true element data” for convenience).
- the central element is shifted by one element, the adjacent element 52e is used as the central element, and the elements 52d to 52f are used as the transmitting elements.
- the beam 56 is transmitted, and ultrasonic echoes are received using the elements 52b to 52h as receiving elements.
- the ultrasonic beam 64 is wide, even if the reflection point 54 does not exist on the transmission direction of the ultrasonic wave, that is, on the straight line connecting the element 52e which is the central element and the focal point 58, the ultrasonic beam 64
- the sound beam 64 is transmitted (arrives) to the reflection point 54.
- an ultrasonic echo that does not originally exist that is, a so-called ghost reflection echo is generated from the reflection point 54 in the transmission direction of the ultrasonic beam.
- the ghost reflection echo from the reflection point 54 is received by the elements 52b to 52h, which are reception elements, through the reception path 60 that spreads to a predetermined angle.
- the element data 68 including a ghost signal as shown in FIG. 5D (hereinafter also referred to as “ghost element data” for convenience) is obtained by the elements 52b to 52h.
- Such ghost element data 68 causes a decrease in the accuracy of the ultrasonic image generated from the element data.
- the element data processing unit 22 calculates a delay time corresponding to the element data by the delay time calculation unit 48, and the overlay processing unit 49 determines that the two or more element data items are in accordance with the delay time and the absolute position of the element. By superimposing them, processed element data, which is highly accurate element data in which a true signal is emphasized and a ghost signal is attenuated, is generated.
- the delay time calculation unit 48 calculates the delay time of the element data received by each element of the reception element (reception aperture). That is, the propagation distance of the ultrasonic beam 64 shown in FIG. 5C is such that the transmission path from the element 52e, which is the central element of the ultrasonic beam 64, to the reflection point 54 via the focal point 58, and the reflection echo of the ghost. This is the sum of the reception path from the reflection point 54 to each of the elements 52b to 52h, which are reception elements.
- the propagation distance of the ultrasonic beam 64 shown in FIG. 5C is the propagation distance of the ultrasonic beam 64 shown in FIG. 5A, that is, the ultrasonic beam 64 is reflected from the central element 52d via the focal point 58.
- the transmission path to the point 54 and the true ultrasonic echo are longer than the sum of the reception path from the reflection point 54 to the receiving elements 52a to 52g. For this reason, the ghost element data 68 as shown in FIG. 5D is delayed with respect to the true element data 66 as shown in FIG. 5B.
- the delay time calculation unit 48 of the element data processing unit 22 the time difference between the ghost element data and the true element data, that is, the delay time is the speed of sound, the transmitting element, the focal point of the ultrasonic beam, the reflection point of the subject, and the receiving element. It is calculated from the geometric arrangement of Therefore, the calculation of the delay time requires information such as the shape of the probe 12 (element spacing, linear, convex, etc.), sound speed, focal position, transmission aperture, and reception aperture.
- the delay time calculation unit 48 acquires the information input by the operation unit 32 or stored in the storage unit 34, and calculates the delay time.
- the sound speed may be a fixed value (for example, 1540 m / sec), or when the sound speed calculation unit is provided, the sound speed (environmental sound speed) calculated by the sound speed calculation unit may be used, or The operator may be able to input.
- the delay time calculating unit 48 calculates the delay time using the sound speed value set by the processing condition changing unit 23. .
- the delay time is calculated from, for example, the geometrical arrangement of the transmission element, the focal point of the ultrasonic beam, the reflection point of the subject, and the reception element, and the transmission path of the ultrasonic beam from the transmission element to the reflection point through the focal point. And the total length (propagation distance) of the reception path of the true reflected ultrasonic echo or ghost reflected signal from the reflection point to the receiving element, and the difference between the propagation times calculated by the sound speed.
- the lengths of the transmission path and the reception path of the ultrasonic beam in the case of a true ultrasonic echo and a ghost reflection echo are obtained.
- the x direction is the azimuth direction
- the y direction is the depth direction. 6A performs transmission / reception of ultrasonic waves similar to FIG. 5A
- FIG. 6B performs transmission / reception of ultrasonic waves similar to FIG. 5C.
- the element 52d which is the central element, the focal point 58, and the reflection point 54 are located on a straight line. (The azimuth position is the same.) That is, the focal point 58 and the reflection point 54 are located directly below the central element 52d. Therefore, if the position of the element 52d as the central element is the coordinates (x0, 0) on the xy two-dimensional coordinates, the x coordinates of the focal point 58 and the reflection point 54 are also “x0”.
- the position of the focal point 58 in this transmission is set to coordinates (x0, df)
- the position of the reflection point 54 is set to coordinates (x0, z)
- the element interval is set to Le.
- the transmitting element and the receiving element are shifted by one element in the x direction (azimuth direction) (shifted to the right in the figure), and transmission / reception is performed using the central element as the element 52e. .
- FIG. 5C in this case, what is reflected at the reflection point 54 is a ghost reflection echo.
- the reflection point 54 is located directly below the element 52d (the same position in the azimuth direction). Therefore, as shown in FIG. 6B, in this transmission / reception, the position in the x direction between the element 52e as the central element and the reflection point 54 is shifted in the x direction by one element, that is, Le.
- the coordinate of the element 52d whose position in the x direction coincides with the reflection point 54 is (x0, 0)
- the coordinate of the element 52e as the central element is (x0 + Le, 0)
- the coordinate of the focal point 58 in this transmission is (x0 + Le). , Df).
- the coordinates of the reflection point 54 are (x0, z).
- the transmission path 61 is a model passing through the focal point 58.
- the present invention is not limited to this, and for example, via the focal point 58. Instead, a route that directly reaches the reflection point 54 may be used.
- FIG. 6A and FIG. 6B is a case of a linear probe, not only this but the other geometrical calculation can be performed from the shape of a probe. .
- a geometric model can be set from the probe radius and the element spacing angle, and the calculation can be performed in the same manner.
- the delay time is not limited to the method of calculating the delay time using the geometric model, and the delay time is obtained for each measurement condition from the measurement result obtained by measuring the high-intensity reflection point according to the measurement condition of the apparatus in advance. By storing in the apparatus, the delay time of the same measurement condition may be read out. Alternatively, when the delay time is changed by the processing condition changing unit 23, the delay time to be used may be set based on the delay time information supplied from the processing condition changing unit 23.
- FIG. 6C shows true element data 66 and ghost element data 68.
- the center of the azimuth direction is true element data 66, that is, element data obtained by transmission / reception in which the center element and the reflection point 54 have the same position in the x direction (in the illustrated example, Element data with the element 52d as the central element).
- ghost element data on both sides of the center that is, element data obtained by transmission / reception in which the positions of the central element and the reflection point 54 do not coincide with each other in the x direction (in the illustrated example, element data 52c, element 52e, Element data as a central element).
- FIG. 6D shows an example of the delay time of the ghost element data 68 with respect to the true element data 66 obtained from the above-described geometric calculation. It is shown that the element data 68 of the ghost signal is symmetrically delayed in the x direction, that is, the azimuth direction, with the true element data 66 as the center. In this way, the delay time calculated by the delay time calculation unit 48 of the element data processing unit 22 can also be used for delay correction in the phasing addition unit 38.
- the element data obtained by transmitting an ultrasonic beam having a certain element of interest as the central element is different from the central element, and the ultrasonic beam
- the element data obtained by transmitting at least a part of the overlapping ultrasonic beam is overlapped with the reception time of the ultrasonic echo and the position of the element so as to superimpose the processed element data (second element) of the element of interest.
- Data (reconstruct the element data of the element of interest).
- the reflection point 54 is a position of a certain sampling point (element data output position) located directly below the target element (same position in the azimuth direction / on a straight line connecting the target element and the focal point).
- the transmission / reception path to the sampling point in the transmission / reception of the element of interest is regarded as the transmission / reception path of the true element data, and the transmission / reception path to the same sampling point in the transmission / reception of ultrasonic waves with different central elements (transmission / reception from peripheral elements)
- a delay time is calculated from the difference between the two transmission paths, and the element data time is combined using this delay time to perform superposition.
- the delay time is calculated and the element data is overlapped. Align.
- the delay time is calculated according to the same concept, and the element data is superimposed to generate processed element data for each element. To do.
- the position of the sampling point (reflection point) is shifted in the azimuth direction (x direction)
- the length of the reception path (reception path distance Lrb) does not change.
- a delay time with element data by transmission / reception with different central elements may be calculated for each sampling point in the depth direction (y direction). Further, in this superposition process, it is not necessary to know which element data is the true element data. That is, as will be described in detail later with reference to FIGS. 7A to 7H, in this superposition process, if the signal included in the element data is a true signal, the signal is automatically emphasized and the signal is If the signal is a ghost signal, the signal is canceled. That is, if there is a reflection point on the line of the element of interest, the processing by the delay time coincides and the signal from this reflection point is emphasized, and the signal from the reflection point on the line other than the element of interest depends on the delay time. The signal is canceled without the processing being matched.
- the overlay processing of the element data is performed using the delay time thus calculated by the delay time calculating section 48.
- the overlay processing in the overlay processing unit 49 requires information on the number of superimposing element data and the overlay processing method at the time of overlaying, but these may be input in advance by the operation unit 32. It may be stored in the storage unit 34. Further, as described above, when the number of superpositions and / or the apodization coefficient (weighting coefficient) is changed by the processing condition changing unit 23, the superposition is performed based on the information supplied from the processing condition changing unit 23. Perform the alignment process.
- FIG. 7A to FIG. 7H show an example of the overlay process performed in the overlay processor 49.
- the examples shown in FIGS. 7A to 7H are cases where the number of element data is five and the number of overlapping element data is three.
- FIG. 7A shows five element data obtained by transmitting and receiving five ultrasonic waves side by side.
- FIG. 7A shows a state where an ultrasonic beam is transmitted and an ultrasonic echo is received for each element data.
- the horizontal axis of each element data represents a receiving element, and the respective element data are displayed centering on the central element in transmission / reception of the ultrasonic beam.
- the vertical axis represents the reception time.
- the ultrasonic wave is transmitted and received five times by shifting the central element, such as the elements 52b to 52f, one element at a time.
- FIG. 7A shows a state in which one reflection point exists only directly below the central element in the central element data. That is, among the five element data, in the middle element data, a true ultrasonic echo from the reflection point is received in transmission / reception of ultrasonic waves. That is, the middle element data is true element data.
- the reflected echo element data that is, the ghost element data
- the propagation time of the ultrasonic wave to the reflection point becomes longer, so that the reception time becomes slower than the true element data.
- the position of the receiving element where the ultrasonic echo from the reflection point is first received is the element immediately above the reflection point (the element whose position in the azimuth direction coincides with the reflection point).
- each element data in FIG. 7A is centered on the central element at the time of transmission of the ultrasonic beam. Therefore, in the example shown in FIG. 7A, since the central element is shifted by one element for each element data, the absolute position of the element in the azimuth direction is shifted by one element in each element data. ing. In other words, in the middle element data, the receiving element from which the reflected signal from the reflection point is first received is the central element, but in the element data on both sides, the element data is shifted by one element from the middle element data. The element data is shifted one element to the left, and the left element data is shifted one element to the right.
- the element data at both ends are shifted by two elements from the middle element data, the leftmost element data is shifted by two elements to the left, and the leftmost element data is shifted by two elements to the right.
- the ghost signal is not only delayed in reception time with respect to the true signal, but also deviated from the direction of the receiving element.
- FIG. 7B shows an example of the delay time of the reception time for the middle element data among the five element data shown in FIG.
- the delay time is corrected by three element data, and the element data on both sides is corrected in accordance with the element position difference from the target element (the difference in position between the central elements) in the illustrated example.
- the unprocessed element data corresponding to the three element data are superposed by matching the phase, and obtained as one superposed processed element data of the element of interest.
- the element data obtained by transmission / reception of the ultrasonic wave with the target element as the central element (hereinafter also referred to as element data of the target element) is the ultrasonic wave with the element adjacent to the target element as the central element.
- the element data obtained by the transmission / reception (hereinafter also referred to as element data of the adjacent element) is superimposed to generate processed element data of the element data of the element of interest.
- FIG. 7 (c) shows the element-processed element data of the target element obtained in this way.
- the element data of the target element shown in FIG. 7A is true element data in which a reflection point exists immediately below the central element (that is, the target element).
- element data obtained by transmission / reception using an element adjacent to the element of interest as a central element is also data of reflected ultrasonic echoes incident on the reflection point. Therefore, when the element data of the adjacent element on both sides of the element data of the element of interest is subjected to delay time correction and azimuth shift to perform phase matching, as shown in FIG. And the element data of the element of interest overlap at a high luminance position because the phases match. Therefore, when these element data are added, for example, the element data value shows a large value (high luminance value), and for example, even if an average value is obtained by averaging, an emphasized value (high luminance value) is shown.
- FIG. 7 (d) shows an example in which the element data is the same as that in FIG. 7 (a), but the central element of the element data on the left side of the middle element data is the target element. That is, this example shows an example of the case where the central element is the element of interest in the transmission / reception of ultrasonic waves with the element having no reflection point directly below as the central element. Therefore, element data having this element as the central element is ghost element data.
- FIG. 7 (e) is the same as FIG. 7 (b), and shows an example of the delay time of the reception time for the element data of the target element of the five element data shown in FIG. 7 (a). That is, since FIG. 7A and FIG.
- the delay time shown in FIG. 7E (that is, the same as FIG. 7B) is used for the number of overlay element data, centering on the element data of the element of interest.
- the element data on both sides is corrected for one element according to the difference in element position with respect to the element of interest (the difference in position between the central elements).
- the unprocessed element data corresponding to the three element data is overlapped by shifting in the azimuth direction to obtain one overlapped processed element data of the element of interest.
- FIG. 7F shows element data obtained by superimposing the target element obtained in this way.
- the element data of the element of interest shown in FIG. 7D is ghost element data. Therefore, even if the phase adjustment is performed by performing the delay time correction and the azimuth direction shift on the unprocessed element data of the adjacent element on both sides of the element data of the element of interest, as shown in FIG.
- the element data and the element data of the target element do not overlap because the phases do not match each other. For this reason, even if these three element data are added, for example, since the phases are not matched, signals that are inverted in phase cancel each other out, so the added value does not increase. When the average value is obtained, a small value is shown.
- FIG. 7H shows the result of, for example, addition processing or averaging processing as overlay processing.
- FIG. 7 (h) when a central element having a reflection point immediately below shown in FIG. 7 (a) is used as a target element, the true signal element data has a high luminance value. It is obtained as combined element data.
- element data whose phases are not matched with each other are added to the ghost element data or averaged.
- the element data will cancel each other, so that the ghost superposition processed element data is compared with the superposition processed element data having a high luminance value whose value is the element data of the true signal.
- the influence of the ghost element data on the true element data can be reduced, or the influence can be reduced to the extent that the influence can be ignored.
- a certain element is used as an element of interest, and the element data (element data of the element of interest) obtained by transmission of an ultrasonic beam using the element of interest as a central element is different from the central element, and transmission of an ultrasonic beam is performed.
- the element data obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves with overlapping regions by performing time and azimuth alignment, and generating processed element data corresponding to the element data of the element of interest ( In other words, by reconstructing (correcting) the element data of the element of interest using element data by transmission and reception with at least a part of the ultrasonic beam overlapping and different central elements), the true element data is increased. Brightness and ghost element data can be reduced.
- phasing addition and detection processing are performed on the processed element data, reception data is generated, and an ultrasonic image is generated, thereby eliminating the influence of ghosts, that is, focusing on all points on the sound ray. Since an ultrasonic image can be generated with element data equal to that, it is possible to generate a high-quality ultrasonic image with high brightness and excellent sharpness.
- the generation of processed element data is also referred to as multiline processing.
- the central element is an element at the center in the azimuth direction when the numerical aperture for transmission (the number of elements for transmitting ultrasonic waves) is an odd number.
- the numerical aperture is an even number
- one of the central elements in the azimuth direction is used as the central element, or the central element is assumed to be present in the middle of the azimuth direction. That is, when the numerical aperture is an even number, the calculation may be performed assuming that the focal point is on the middle line of the aperture.
- the superimposition processing method in the superimposition processing unit 49 is not simply the addition, but may be an average value or a median value, or may be performed after multiplication by coefficients. Note that taking an average value or median value is thought to correspond to applying an averaging filter or median filter at the element data level, but is performed by normal image processing instead of the averaging filter or median filter. An inverse filter or the like may also be applied. Alternatively, each element data to be overlapped is compared, and if they are similar, the maximum value is taken, if not, the average value is taken, and if there is a distribution bias, the intermediate value is taken. The overlay process may be changed based on the feature amount of each element data to be superimposed.
- the number of element data to be superimposed on the element data of the element of interest is not limited to two in the illustrated example, and may be one or three or more. That is, the number of element data to be superimposed on the element data of the element of interest may be appropriately set according to the required processing speed (frame rate or the like), image quality, and the like. Basically, the image quality improves as the number of element data to be superimposed increases.
- the number of element data to be superimposed may be changed according to the transmission numerical aperture.
- the number of overlapping element data may be changed based on the feature value such as the luminance value of the image, or the optimum number of overlapping element data is selected from images created by changing the number of overlapping element data in multiple patterns. May be.
- the processed element data generated by superposition does not need to correspond to any of the unprocessed element data used for superposition. That is, the generated processed element data may be data corresponding to a position (line) different from the unprocessed element data. For example, processed element data corresponding to a line at an intermediate position of a line corresponding to each unprocessed element data may be generated.
- the number of lines for generating processed element data may be the same as the number of lines from which unprocessed element data has been acquired (the number of lines on which ultrasonic waves have been transmitted / received), or may be more or less. . That is, for example, by generating processed reception data corresponding to a line from which unprocessed element data has been acquired and a line at an intermediate position between these lines, a line twice the number of lines in which ultrasonic waves have been transmitted and received Processed received data corresponding to the number may be generated.
- the processed element data of the element data of the element of interest is generated, the present invention is not limited to this.
- the processed element data may be generated by superimposing element data obtained by transmitting a plurality of ultrasonic beams having different transmission directions (angles) with the same central element.
- which element data obtained by transmission of the ultrasonic beam to generate processed element data depends on the examination site and the probe.
- Processed element data may be generated.
- the element data processing unit 22 sends the generated processed element data to the image generation unit 24 (the phasing addition unit 38).
- the phasing / addition unit 38 performs phasing addition of the processed element data and performs reception focus processing to generate reception data
- a detection processing unit 40 generates B-mode image data by performing attenuation correction and envelope detection processing on the received data.
- the DSC 42 raster-converts the B-mode image data into image data corresponding to a normal television signal scanning method, and the image processing unit 44 performs predetermined processing such as gradation processing.
- the image processing unit 44 stores the generated B-mode image data in the image memory 46 and / or sends it to the display control unit 26 to display the B-mode image of the subject on the display unit 28.
- the processing condition changing unit 23 performs multiline processing of the element data processing unit 22 based on the information on the set region of interest.
- the element data processing unit 22 performs multiline processing based on the set processing conditions. Specifically, for example, the number of overlapping in the multiline processing is different between the region of interest ROI and the region other than the region of interest ROI.
- FIG. 8A is a conceptual diagram for explaining the range (number of overlapping) of the addition lines before and after setting the region of interest ROI.
- FIG. 8A shows an imaging region.
- the horizontal direction corresponds to the element arrangement direction
- the vertical direction corresponds to the depth direction.
- multiline processing under a predetermined condition to generate an ultrasonic image. For example, in the figure, when multi-line processing is performed on a target line represented using a one-dot chain line, the number of overlaps in multi-line processing is set to the number of lines within a range indicated by using a broken line.
- the number of lines in the range indicated by the thick line is set for the attention line (sampling point) in the region of interest ROI.
- the number of lines for multi-line processing is set to be larger than the number of overlapping before setting the region of interest ROI.
- the number of lines to be overlapped in the multiline processing after setting the region of interest ROI is Set according to the beam width. At that time, in the region other than the region of interest ROI, the number of overlaps in the multi-line process is the same as the number of overlaps before the region of interest ROI is set.
- FIG. 8B is a conceptual diagram for explaining another example of the range (number of overlapping) of the addition lines before and after setting the region of interest ROI.
- FIG. 8B shows an imaging region.
- the horizontal direction corresponds to the element arrangement direction
- the vertical direction corresponds to the depth direction.
- the number of superimpositions of multiline processing corresponds to the width of the ultrasonic beam, and the number of overlaps of the multiline processing is within the range indicated by the broken line in the figure.
- the number of lines when the region of interest ROI indicated by the solid line in the figure is set, the bold line is used for the attention line (sampling point) in the region of interest ROI as before the region of interest ROI is set.
- the multi-line processing is performed with the number of lines within the range shown in FIG.
- an ultrasonic image is generated from unprocessed element data without performing multi-line processing for regions other than the region of interest ROI.
- the processing condition changing unit 23 sets the number of overlapping multiline processes in the region other than the region of interest ROI as the region of interest ROI setting.
- the same number of overlaps as before (without changing), and the number of overlaps in multiline processing in the region of interest ROI, that is, the number of overlaps in regions other than the region of interest ROI is increased.
- the multi-line processing in the region of interest ROI can be performed with high accuracy, and the image quality of the region of interest ROI can be improved.
- the number of overlaps in the region other than the region of interest ROI after setting the region of interest ROI may be smaller than the number of overlaps before setting the region of interest ROI.
- the number of overlapping regions other than the region of interest ROI may be set so that the total number of overlapping regions in one frame is the same. Thereby, the fall of a frame rate can be prevented suitably.
- the processing condition changing method by the processing condition changing unit 23 is not limited to the configuration in which the number of overlapping multi-line processes in the region of interest ROI is increased.
- the processing condition changing unit 23 sets the number of overlaps in the attention area ROI when the attention area ROI is set, before setting the attention area ROI.
- the number of overlaps may be the same as the number of overlaps, and the number of overlaps in a region other than the region of interest ROI may be smaller than the number of overlaps before setting the region of interest ROI.
- the processing condition changing unit 23 may not perform multiline processing (the number of overlaps is 1) in regions other than the region of interest ROI.
- an ultrasonic image may be generated from unprocessed element data in a region other than the region of interest ROI.
- an image of only the region of interest ROI may be displayed and nothing may be displayed in a region other than the region of interest ROI, or an image immediately before the region of interest ROI is set may be displayed.
- the region of interest ROI is set as a configuration for generating an ultrasonic image from unprocessed element data without performing multiline processing (with the number of overlaps being 1).
- the processing condition changing unit 23 may perform multiline processing by setting the number of overlapping in the region of interest ROI to 2 or more.
- the multiline processing in the region of interest ROI can be performed with high accuracy, and the calculation load in the region other than the region of interest ROI can be reduced. Therefore, the image quality of the region of interest ROI can be improved, and a decrease in frame rate can be prevented.
- the processing condition changed by the processing condition changing unit 23 is not limited to the number of overlapping in the multiline processing.
- the processing condition changing unit 23 may be configured to change a weighting coefficient (apodization coefficient) in the superimposition process in the superimposition processing unit 49 in accordance with the set region of interest ROI.
- an apodization coefficient may be set in accordance with the width of the region of interest ROI.
- the processing condition changing unit 23 sets the sound speed at the time when the delay time calculating unit 48 calculates the delay time or the delay time itself according to the position of the region of interest ROI. May be.
- the speed of sound in a living body varies depending on a part such as muscle or fat.
- the delay time differs depending on the part of interest, and if the overlay is performed without using an appropriate delay time, the proper overlay cannot be performed and there is a possibility that sufficient image quality may not be obtained.
- the sound speed or the delay time according to the position where the region of interest ROI is set, the overlay accuracy can be improved and the image quality of the region of interest ROI can be improved.
- the sound speed setting method is not particularly limited, and various known sound speed setting methods used in the ultrasonic diagnostic apparatus can be used. For example, a sound speed value is selected based on a method of calculating sound speed by analyzing data in the region of interest ROI, an input instruction to the operation unit 32 by an operator, or an instruction to select a region such as muscle / fat from a menu The method of doing etc. can be used.
- the processing condition changing unit 23 may change a plurality of processing conditions among the number of superpositions, the apodization coefficient, and the sound speed (delay time). At this time, a plurality of combinations of at least one condition of the processing condition changing unit 23 overlap number, apodization coefficient and sound speed (delay time) are stored in advance as presets, and stored according to the set region of interest ROI. One of the presets may be recalled.
- the configuration in which the processing conditions of the multiline processing are different inside and outside the region of interest ROI is not limited, and a region in which a region having a predetermined width (margin region) is added to the region of interest ROI and other regions
- the multi-line processing conditions may be different.
- the processing condition changing unit 23 changes the processing condition of the multiline processing, and also changes the condition of ultrasonic transmission by the transmitting unit 14, and You may make it change to the transmission conditions optimal for multiline processing.
- the transmission condition to be changed for example, by changing the F value and / or the focal position so that the transmission beam in the region of interest ROI is expanded, the number of element data that can be effectively used for multiline processing is increased.
- the processing condition change part 23 can improve the precision of a multi-line process more by changing the superposition number of a multi-line process.
- a setting information storage unit that stores the processing conditions changed by the processing condition changing unit 23 may be included. Preserving (storing) the changed processing conditions is preferable in that the measurement under the same processing conditions can be easily reproduced.
- the program of the present invention is a program that causes a computer included in the ultrasonic diagnostic apparatus 10 to execute the following signal processing method.
- the transmission unit 14 responds to the probe 12 (the transducer array 36) with the set transmission frequency.
- An ultrasonic transducer (element) is driven (with a predetermined numerical aperture and position), an ultrasonic beam is transmitted to the subject, and an ultrasonic echo reflected by the subject is received by the ultrasonic transducer (element).
- An analog reception signal (analog element signal) is output to the receiver 16.
- the receiving unit 16 subjects the analog received signal (analog element signal) to predetermined processing such as amplification, and supplies the processed signal to the A / D conversion unit 18.
- the A / D conversion unit 18 performs A / D conversion on the analog reception signal (analog element signal) supplied from the reception unit 16 to obtain element data that is a digital reception signal (digital element signal).
- the element data is stored in the element data storage unit 20.
- the element data processing unit 22 sequentially reads element data stored in the element data storage unit, performs multiline processing, and generates processed element data. Specifically, as shown in FIG. 7A to FIG. 7H described above, the element data processing unit 22 performs, for example, the element data of the element of interest on the element of interest and the adjacent elements on both sides. The delay time of the element data of both adjacent elements is calculated, the delay time correction of the element data of the adjacent element and the shift in the azimuth direction are performed, and the element data of the adjacent elements on both sides are superimposed on the element data of the target element. In addition, processed element data of the element of interest is generated.
- the element data processing unit 22 generates a plurality of processed element data by superimposing element data on each of element data corresponding to a plurality of predetermined lines.
- the element data processing unit 22 supplies the generated processed element data to the image generation unit 24.
- the image generation unit 24 generates an ultrasonic image (B-mode image data) using the processed element data.
- the generated ultrasonic image is supplied to the display control unit 26 and displayed on the display unit 28.
- the processing condition changing unit 23 determines the size, position, etc. of the set region of interest ROI. Information is acquired, and processing conditions in the element data processing unit 22 are set based on the information on the region of interest ROI. From the frame (transmission / reception) after the new processing condition is set in the processing condition changing unit 23, the element data processing unit 22 processes element data (multi-element data) based on the processing condition set in the processing condition changing unit 23. Line processing) is performed to generate a plurality of processed element data. The image generation unit 24 generates an ultrasonic image (B-mode image data) using the processed element data.
- B-mode image data ultrasonic image
- the generated ultrasonic image is supplied to the display control unit 26 and displayed on the display unit 28.
- the processing conditions for the multiline processing are set based on the set information on the ROI, the frame rate can be prevented from being lowered while improving the image quality in the ROI.
- the processing condition changing unit 23 is configured to set the processing condition in the element data processing unit based on the attention area ROI when the attention area ROI is set.
- the invention is not limited to this, and when the region of interest ROI is set, the processing condition changing unit 23 determines whether to change the processing condition by determining whether to change the processing condition. It is good also as a structure which sets a process condition.
- FIG. 10 is a block diagram conceptually showing an example of the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention.
- the ultrasonic diagnostic apparatus 100 shown in FIG. 10 has the same configuration as the ultrasonic diagnostic apparatus 10 shown in FIG. 1 except that the processing condition change determination unit 102 is included. Reference numerals are assigned and detailed description thereof is omitted.
- the processing condition change determination unit 102 is a part that determines whether or not to change the processing condition by the processing condition change unit 23 when the attention region ROI is set by the attention region setting unit 21. Specifically, the processing condition change determination unit 102 does not need to change the processing conditions of the multiline processing based on the set information on the ROI of interest, such as when the effect of the multiline processing is small (not present). If it is determined that the processing condition is not changed. For example, when the region of interest ROI is set to a position that surrounds the focal position of the ultrasonic beam, the image near the focal point has good image quality without performing multiline processing, and the effect of multiline processing is effective. Since it is small, the processing condition change determination unit 102 determines not to change the processing condition in the element data processing unit 22. Alternatively, when the region of interest is set on the entire screen, the processing condition change determination unit 102 can perform processing in the element data processing unit 22 because improvement in image quality and frame rate cannot be expected even if the processing condition is changed. It is determined that the condition is not changed
- multiline processing can be performed under more appropriate processing conditions, and the super The image quality of the sound wave image can be further improved.
- the processing condition change determination unit 102 displays on the display unit 28 or the like whether or not the processing condition is to be changed, and changes the processing condition based on the operator's input operation to the operation unit 32. It may be configured to determine whether or not. Such a configuration will be described with reference to a block diagram shown in FIG. 10 and a flowchart shown in FIG.
- the processing condition changing unit 23 selects one appropriate processing condition preset based on the information on the set region of interest ROI, and the selected preset Is supplied to the processing condition change determination unit 102.
- the processing condition change determination unit 102 supplies the display control unit 26 with a signal to display on the display unit 28 a display for prompting whether to change the processing condition (preset).
- the processing condition change determination unit 102 determines whether to change the processing condition based on an input instruction from the operation unit 32, and processes the determination result. It supplies to the condition change part 23.
- the processing condition change unit 23 does not change the processing condition.
- the element data processing unit 22 generates processed element data by performing multiline processing under the processing conditions before the region of interest ROI is set.
- the processing condition change unit 23 changes the processing condition in the element data processing unit 22 based on the determination result.
- the element data processing unit 22 performs multiline processing on the element data of the subsequent frames (transmission / reception of ultrasonic waves) according to the newly set processing conditions, and performs a plurality of processes.
- Generated element data is generated.
- the image generation unit 24 generates an ultrasonic image using the processed element data, and the generated ultrasonic image is displayed on the display unit 28.
- the processing condition change determination unit 102 selects one appropriate processing condition (preset), and displays a display for prompting whether to change the processing condition (preset).
- preset the processing condition for increasing image quality by increasing the number of overlaps in the region of interest ROI
- frame rate priority the processing condition for increasing the frame rate by decreasing the number of overlaps in regions other than the region of interest ROI
- the processing condition change determination unit 102 determines whether or not to change the processing condition of the multiline processing based on the set information of the region of interest ROI, and further displays whether or not to change the processing condition. May be displayed on the display unit 28 or the like, and based on the operator's input operation to the operation unit 32, it may be determined whether to change the processing condition.
- the processing condition changing unit 23 determines whether or not to change the processing condition based on the set information on the region of interest ROI. For example, when the region of interest ROI includes a focal position, it is determined that the processing condition is not changed, and according to the processing condition before setting the region of interest ROI, ultrasonic wave is transmitted and received to obtain element data. Multiline processing is performed to generate an ultrasonic image and display it on the display unit 28.
- the processing condition change determination unit 102 displays a signal for instructing the display unit 28 to display whether or not to change the processing condition (preset), or A signal for displaying a display prompting the user to select one of two or more processing conditions (preset) is supplied to the display control unit 26.
- the processing condition change determination unit 102 determines whether to change the processing condition based on an input instruction from the operation unit 32. Or which preset is selected, and the determination result is supplied to the processing condition changing unit 23.
- the processing condition changing unit 23 changes the processing condition in the element data processing unit 22 based on the determination result.
- the element data processing unit 22 performs multiline processing on the element data of the subsequent frames (transmission / reception of ultrasonic waves) according to the newly set processing conditions, and performs a plurality of processes.
- Generated element data is generated.
- the image generation unit 24 generates an ultrasonic image using the processed element data, and the generated ultrasonic image is displayed on the display unit 28.
- the multiline processing in the element data processing unit 22 is performed using element data.
- the present invention is not limited to this, and the first element data is phased.
- the first received data that has been added may be subjected to multiline processing.
- FIG. 13 conceptually shows an example of an ultrasonic diagnostic apparatus 110 according to the third embodiment of the present invention using a block diagram.
- the ultrasonic diagnostic apparatus 110 illustrated in FIG. 13 includes a data processing unit 114 instead of the element data processing unit 22 and an image generation unit 116 instead of the image generation unit 24 as illustrated in FIG. Since the ultrasonic diagnostic apparatus 10 has the same configuration, the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
- the ultrasonic diagnostic apparatus 110 includes an ultrasonic probe 12, a transmission unit 14 and a reception unit 16 connected to the ultrasonic probe 12, an A / D conversion unit 18, an element data storage unit 20, and a region of interest setting unit 21.
- FIG. 14 conceptually shows the configuration of the data processing unit 114 using a block diagram.
- the data processing unit 114 includes a phasing addition unit 118, a delay time calculation unit 48, and an overlay processing unit 120.
- the phasing addition unit 118 performs phasing addition on the element data read from the element data storage unit 20 to perform reception focus processing, and generates first reception data (unprocessed reception data).
- the phasing addition unit 118 performs the reception focus process a plurality of times by changing the reference element, that is, the reference line, for one element data, and performs two or more unprocessed processes for each element data. Generate received data.
- the superposition processing unit 120 acquires the unprocessed received data generated by the phasing addition unit 118 based on the information regarding data processing such as the number of data to be superposed and the superposition processing method. In addition, the superimposition processing unit 120 sets two or more unprocessed reception data on the reception time, that is, the time based on the delay time corresponding to each unprocessed reception data calculated by the delay time calculation unit 48. Are combined to generate processed (second) received data.
- the superimposition processing unit 120 converts the unprocessed reception data that has been subjected to the phasing addition processing with respect to the unprocessed reception data supplied from the phasing addition unit 118 to each other, Superimposing the ultrasonic transducers according to the time at which the ultrasonic echoes are received, the processed received data corresponding to one unprocessed received data is generated.
- the phasing / adding unit 118 and the overlay processing unit 120 will be described in more detail with reference to FIGS. 15 (a) to 15 (i) and FIGS. 16 (a) to 16 (h).
- FIGS. 15 (a), 15 (d) and 15 (g) are conceptual diagrams for explaining the respective receiving elements
- FIGS. 15 (b), 15 (e) and 15 (h) are conceptual diagrams for explaining the respective receiving elements
- FIGS. 15 (b), 15 (e) and 15 (h) are conceptual diagrams for explaining the respective receiving elements
- FIGS. 15 (b), 15 (e) and 15 (h) show phasing addition processing of each element data.
- FIGS. 15 (c), 15 (f), and 15 (i) show phasing addition processing of each element data.
- It is a conceptual diagram which shows the unprocessed reception data obtained.
- FIGS. 15A to 15I show a state where a reflection point exists on a line corresponding to the nth element.
- FIG. 15A is a diagram conceptually showing a transducer array 36 in which a plurality of elements are arranged.
- the position of the element is represented by n, and the receiving element is indicated by hatching. That is, FIG. 15A shows that the n-4th to n + 4th elements are the receiving elements, with the nth element as the central element.
- FIG. 15B is a diagram conceptually showing element data acquired by the receiving element shown in FIG. Further, the position of FIG. 15B is displayed corresponding to the position of the receiving element shown in FIG.
- element data obtained using the nth element as a central element is referred to as nth element data.
- the phasing addition unit 118 reads out the nth element data from the element data storage unit 20, and performs a phasing addition process using a line corresponding to the nth element (hereinafter also referred to as the nth line) as a reference line. Then, the n (n) th unprocessed received data shown in the center of FIG. 15C is generated. Further, the phasing addition unit 118 performs phasing addition processing on the nth element data using the (n ⁇ 2) th line as a reference line, and n (n ⁇ n) shown on the left in FIG. 2) Generate the first raw received data.
- the phasing addition processing is performed on the nth element data, and the n (n ⁇ 1) th unprocessed received data, n ( The (n + 1) th unprocessed received data and the n (n + 2) th unprocessed received data are generated.
- reception data generated by performing phasing addition on the x-th element data with reference to the y-th line is represented as x (y) -th reception data.
- one element data corresponds to each of the two elements on the left and right of the center element including a line corresponding to the center element of the receiving element corresponding to the element data.
- the phasing addition processing is performed on each of the five lines in total, and five unprocessed received data are generated as shown in FIG.
- FIGS. 15D to 15F for the (n ⁇ 1) th element data, the n ⁇ 3th to n + 1th lines centering on the (n ⁇ 1) th line respectively.
- a phasing addition process is performed to generate five unprocessed received data shown in FIG.
- FIGS. 15 (g) to 15 (i) for the (n + 1) th element data, the phasing addition processing is performed on the (n ⁇ 1) th to n + 3th lines centering on the (n + 1) th line, respectively.
- the phasing addition unit 118 performs phasing addition processing a plurality of times on necessary element data, and generates a plurality of unprocessed received data.
- the phasing addition unit 118 supplies the unprocessed received data to the overlay processing unit 120.
- the number of unprocessed received data generated from one element data in the phasing adder 118 is not particularly limited, and is appropriately determined according to the performance of the apparatus, required processing speed (frame rate, etc.), image quality, and the like. You can decide. Further, it is preferable that the phasing addition unit 118 generates unprocessed reception data for a line corresponding to the width according to the width of the ultrasonic beam. That is, when changing the number of superpositions in the superposition processing in the superposition processing unit described later in accordance with the width of the ultrasonic transmission beam, the element data is added to each element data in accordance with the number of superpositions.
- the phasing addition is performed with the center element of the corresponding receiving element as a reference, and the phasing addition processing is performed by shifting the element serving as a reference for the phasing addition by the number of overlapping. For example, when the number of superpositions is 11, the phasing addition processing is performed with reference to the central element of the receiving element corresponding to the element data to be processed and the five left and right elements of the central element. Thereby, the effect of superposition can be fully exhibited, and the amount of data to be stored can be reduced.
- the phasing addition unit 22 changes the number of phasing addition processing for one element data depending on the depth,
- the processed received data may be generated, or the number of unprocessed received data corresponding to the maximum width of the ultrasonic beam may be generated regardless of the depth.
- the phasing adder 118 preferably generates unprocessed received data for 3 to 10 lines for one element data.
- FIGS. 16 (a) and 16 (e) are conceptual diagrams showing unprocessed received data to be superimposed, and FIGS. 16 (b) and (f) are diagrams for explaining the delay times thereof.
- FIGS. 16 (c) and 16 (g) are conceptual diagrams for explaining the superposition state of unprocessed received data.
- FIGS. 16 (d) and 16 (h) It is a conceptual diagram for demonstrating the result of superimposition of unprocessed received data. Note that the examples shown in FIGS. 16A to 16H are examples in which the number of superpositions in the superposition processing unit 120 is five.
- the unprocessed received data shown in FIGS. 16A and 16E is a conceptual diagram of the unprocessed received data in a state where a reflection point exists on the nth line.
- the superimposition processing unit 120 when generating processed received data corresponding to the n (n) th unprocessed received data, the superimposition processing unit 120 performs nth processing for each different element data. 5 unprocessed received data (n ⁇ 2 (n), n ⁇ 1 (n), n (n), n + 1 (n , N + 2 (n) th unprocessed received data). Based on the delay time calculated by the delay time calculation unit 48 (FIG. 16B), the superimposition processing unit 120 performs delay time correction on each of the five unprocessed received data and superimposes them (see FIG. 16). 16 (c)), the processed received data corresponding to the n (n) th unprocessed received data is generated by adding or averaging (FIG. 16 (d)). This processed received data is processed received data corresponding to the nth element (line).
- the superimposition processing unit 120 is based on the processing conditions set by the processing condition changing unit 23 (number of superpositions, apodization coefficient, sound speed (delay time)). Then, superposition processing is performed to generate processed reception data. As a result, it is possible to obtain optimum processing conditions for the set region of interest ROI, to improve the image quality of the region of interest ROI, and to prevent a decrease in frame rate.
- the superimposition processing unit 120 when generating the processed received data corresponding to the (n ⁇ 1) th line, the superimposition processing unit 120 performs the phasing addition process on the basis of the (n ⁇ 1) th line, Unprocessed received data (FIG. 16 (e)) is acquired. Based on the delay time (FIG. 16 (f)), the overlay processing unit 120 performs delay time correction on each of the five unprocessed received data (FIG. 16 (g)), and adds or By averaging, the (n-1) th processed reception data is generated (FIG. 16 (h)).
- a delay time is applied to the unprocessed element data that has been subjected to the phasing addition processing with reference to the line where the reflection point exists (the nth line).
- the phase of the signal from the reflection point matches, so that the signal (true signal) from this reflection point is emphasized by the superposition process (high luminance value). . (FIG. 16 (d)).
- FIG. 16 (e) to FIG.
- each element is regarded as an element of interest, and two or more unprocessed received data subjected to phasing addition processing with reference to the line of the element of interest are read out, and superposition processing is performed based on the delay time.
- the true signal can be emphasized and the ghost signal can be canceled to reduce the influence of the ghost signal. Therefore, by performing detection processing etc. on the processed reception data and generating an ultrasonic image, the influence of the ghost is eliminated, that is, the ultrasonic image is obtained by the reception data equivalent to focusing at all points on the sound ray. Therefore, it is possible to generate a high-quality ultrasonic image with high brightness and excellent sharpness.
- the data processing unit 114 supplies the generated processed reception data to the image generation unit 116.
- the image generation unit 116 includes a detection processing unit 40, a DSC 42, an image processing unit 44, and an image memory 46.
- the detection processing unit 40 In the image generation unit 116, the detection processing unit 40 generates B-mode image data by performing attenuation correction and envelope detection processing on the received data. Further, the DSC 42 raster-converts the B-mode image data into image data corresponding to a normal television signal scanning method, and performs predetermined processing such as gradation processing by the image processing unit 44. The image processing unit 44 stores the generated B-mode image data in the image memory 46 and / or sends it to the display control unit 26 to display the B-mode image of the subject on the display unit 28.
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Abstract
マルチライン処理を行う超音波診断装置において、着目領域を設定した場合に、高画質な着目領域の画像を得ることができ、着目領域でのフレームレートの低下を防止できる音響波処理装置、信号処理方法およびプログラムを提供する。複数の第1の素子データ、あるいは、第1の素子データに整相加算処理を行って生成した複数の第1の受信データから、2以上のデータを選択して重ね合わせ処理を行うデータ処理ステップと、撮像領域内に着目領域を設定する着目領域設定ステップと、着目領域設定ステップにより着目領域が設定された際に、設定された着目領域の情報に基づいて、データ処理ステップにおける処理条件を変更する処理条件変更ステップとを有する。
Description
本発明は、音響波ビームを送受信することにより生体内の臓器等の検査対象物の撮像を行って、検査対象物の検査や診断のために用いられる音響波画像等を生成する音響波処理装置、信号処理方法およびプログラムに関する。
従来から、医療分野において、超音波等の音響波を用いて検査対象物の検査や診断のために用いる超音波画像を生成する超音波画像診断装置等の音響波診断装置が実用化されている。
一般に、この種の超音波診断装置は、複数の素子(超音波トランスデューサ)を内蔵した超音波プローブ(超音波探触子 以下、プローブとも言う)と、このプローブに接続された装置本体とを有している。超音波診断装置では、プローブの複数の素子から所定の焦点(送信焦点)を形成するように被検体(検査対象物)に向けて超音波ビームを送信し、被検体からの超音波エコーをプローブによって受信して、受信した超音波エコーの受信信号を装置本体によって電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
一般に、この種の超音波診断装置は、複数の素子(超音波トランスデューサ)を内蔵した超音波プローブ(超音波探触子 以下、プローブとも言う)と、このプローブに接続された装置本体とを有している。超音波診断装置では、プローブの複数の素子から所定の焦点(送信焦点)を形成するように被検体(検査対象物)に向けて超音波ビームを送信し、被検体からの超音波エコーをプローブによって受信して、受信した超音波エコーの受信信号を装置本体によって電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
超音波ビームは、所定の送信遅延パターンに基づいて複数の素子を駆動し、設定した焦点を形成するように送信される。このような超音波ビームは横方向に幅を有する形状となる。そのため、横方向にずれた位置にある反射点の情報を拾ってしまい、いわゆるゴースト信号として超音波画像上に再生されてしまうという問題があった。
このような問題に対して、超音波診断装置では、1つの超音波画像の生成において、各送信によって得られた複数のデータ(素子データあるいは受信データ)を受信時間や素子の位置に応じて重ね合わせて、データを補正する、いわゆるマルチライン処理が行われている(特許文献1および2)。ゴースト信号の場合には、受信時間や素子の位置に応じてデータを重ね合わせても、ゴースト信号同士は、ずれた状態で重ね合せられて、互いに打ち消し合うため、ゴースト信号を除去することができる。
このような問題に対して、超音波診断装置では、1つの超音波画像の生成において、各送信によって得られた複数のデータ(素子データあるいは受信データ)を受信時間や素子の位置に応じて重ね合わせて、データを補正する、いわゆるマルチライン処理が行われている(特許文献1および2)。ゴースト信号の場合には、受信時間や素子の位置に応じてデータを重ね合わせても、ゴースト信号同士は、ずれた状態で重ね合せられて、互いに打ち消し合うため、ゴースト信号を除去することができる。
しかしながら、マルチライン処理を行う超音波診断装置において、撮像領域に着目領域を設定した場合に、マルチライン処理の処理条件が、設定した着目領域には適切でない処理条件となっている場合があった。そのため、着目領域において画質の低下やフレームレートの低下が生じるおそれがあった。
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、マルチライン処理を行う超音波診断装置において、着目領域を設定した場合に、着目領域の画像を高画質にすることができ、着目領域でのフレームレートの低下を防止できる音響波処理装置、信号処理方法およびプログラムを提供することにある。
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、複数の第1の素子データ、あるいは、第1の素子データに整相加算処理を行って生成した複数の第1の受信データから、2以上のデータを選択して重ね合わせ処理を行うデータ処理部と、撮像領域内に着目領域を設定する着目領域設定部と、着目領域設定部により着目領域が設定された際に、設定された着目領域の情報に基づいて、データ処理部における処理条件を変更する処理条件変更部とを有することによって上記課題が解決できることを見出した。
すなわち、本発明は、以下の(1)~(13)を提供する。
すなわち、本発明は、以下の(1)~(13)を提供する。
(1) 音響波ビームを送信し、かつ、送信された音響波ビームを受信した検査対象物によって反射された音響波エコーを受信して、受信した音響波エコーに応じたアナログ素子信号を出力する、複数の素子が配列された探触子と、
探触子に、複数の素子のうちの2以上の素子を送信素子として用い、音響波ビームを複数回送信することにより所定の送信焦点を形成する送信部と、
個々の音響波ビームの送信それぞれに対応して、複数の素子のうちの2以上の素子を受信素子として音響波エコーを受信して、受信素子が出力したアナログ素子信号を受け、所定の処理を施す受信部と、
受信部が処理したアナログ素子信号をA/D変換して、デジタル素子信号である第1の素子データとするA/D変換部と、
A/D変換部によって出力された複数の第1の素子データ、あるいは、第1の素子データに整相加算処理を行って生成した複数の第1の受信データから、2以上のデータを選択して重ね合わせ処理を行うデータ処理部と、
撮像領域内に着目領域を設定する着目領域設定部と、
着目領域設定部により着目領域が設定された際に、設定された着目領域の情報に基づいて、データ処理部における処理条件を変更する処理条件変更部と、を有する音響波処理装置。
(2) データ処理部は、複数の第1の素子データから、2以上の第1の素子データを選択して、選択した2以上の第1の素子データを、素子が超音波エコーを受信した受信時間および素子の位置に応じて重ね合わせて、第2の素子データを生成する(1)に記載の音響波処理装置。
(3) 各第1の素子データに対して、少なくとも2つの素子をそれぞれ基準にして整相加算を行い、第1の素子データごとに、少なくとも2つの第1の受信データを生成する整相加算部を有し、
データ処理部は、複数の第1の受信データから2以上の第1の受信データを選択して、選択した2以上の第1の受信データを、素子が超音波エコーを受信した受信時間および前記素子の位置に応じて重ね合わせて、第2の受信データを生成する(1)に記載の音響波処理装置。
(4) データ処理部は、異なる第1の素子データから生成され、かつ、同一の素子を基準にして整相加算処理されて生成された2以上の第1の受信データを重ね合わせる(3)に記載の音響波処理装置。
(5) 処理条件変更部は、データ処理部における、重ね合わせのデータ数、アポダイゼーションの係数、音速および遅延時間の少なくとも1つを変更する(1)~(4)のいずれかに記載の音響波処理装置。
(6) 処理条件変更部は、設定された着目領域の大きさ、位置および形状の少なくとも1つの情報に基づいて、データ処理部における処理条件を変更する(1)~(5)のいずれかに記載の音響波処理装置。
(7) 着目領域設定部により着目領域が設定された際に、処理条件変更部による処理条件の変更を行うか否かを判断する処理条件変更判断部を有する(1)~(6)のいずれかに記載の音響波処理装置。
(8) 処理条件変更判断部は、設定された着目領域の情報に基づいて、処理条件の変更を行うか否かを判断する(7)に記載の音響波処理装置。
(9) 処理条件変更判断部は、操作部から入力された指示に応じて、処理条件の変更を行うか否かを判断する(7)に記載の音響波処理装置。
(10) さらに、処理条件変更部により変更された処理条件を保存する設定情報保存部を有する(1)~(9)のいずれかに記載の音響波処理装置。
(11) 送信部は、中心となる素子の変更、および、超音波ビームの送信方向の変更の少なくとも一方を行って、探触子に複数回の超音波ビームの送信を行わせる(1)~(10)のいずれかに記載の音響波処理装置。
探触子に、複数の素子のうちの2以上の素子を送信素子として用い、音響波ビームを複数回送信することにより所定の送信焦点を形成する送信部と、
個々の音響波ビームの送信それぞれに対応して、複数の素子のうちの2以上の素子を受信素子として音響波エコーを受信して、受信素子が出力したアナログ素子信号を受け、所定の処理を施す受信部と、
受信部が処理したアナログ素子信号をA/D変換して、デジタル素子信号である第1の素子データとするA/D変換部と、
A/D変換部によって出力された複数の第1の素子データ、あるいは、第1の素子データに整相加算処理を行って生成した複数の第1の受信データから、2以上のデータを選択して重ね合わせ処理を行うデータ処理部と、
撮像領域内に着目領域を設定する着目領域設定部と、
着目領域設定部により着目領域が設定された際に、設定された着目領域の情報に基づいて、データ処理部における処理条件を変更する処理条件変更部と、を有する音響波処理装置。
(2) データ処理部は、複数の第1の素子データから、2以上の第1の素子データを選択して、選択した2以上の第1の素子データを、素子が超音波エコーを受信した受信時間および素子の位置に応じて重ね合わせて、第2の素子データを生成する(1)に記載の音響波処理装置。
(3) 各第1の素子データに対して、少なくとも2つの素子をそれぞれ基準にして整相加算を行い、第1の素子データごとに、少なくとも2つの第1の受信データを生成する整相加算部を有し、
データ処理部は、複数の第1の受信データから2以上の第1の受信データを選択して、選択した2以上の第1の受信データを、素子が超音波エコーを受信した受信時間および前記素子の位置に応じて重ね合わせて、第2の受信データを生成する(1)に記載の音響波処理装置。
(4) データ処理部は、異なる第1の素子データから生成され、かつ、同一の素子を基準にして整相加算処理されて生成された2以上の第1の受信データを重ね合わせる(3)に記載の音響波処理装置。
(5) 処理条件変更部は、データ処理部における、重ね合わせのデータ数、アポダイゼーションの係数、音速および遅延時間の少なくとも1つを変更する(1)~(4)のいずれかに記載の音響波処理装置。
(6) 処理条件変更部は、設定された着目領域の大きさ、位置および形状の少なくとも1つの情報に基づいて、データ処理部における処理条件を変更する(1)~(5)のいずれかに記載の音響波処理装置。
(7) 着目領域設定部により着目領域が設定された際に、処理条件変更部による処理条件の変更を行うか否かを判断する処理条件変更判断部を有する(1)~(6)のいずれかに記載の音響波処理装置。
(8) 処理条件変更判断部は、設定された着目領域の情報に基づいて、処理条件の変更を行うか否かを判断する(7)に記載の音響波処理装置。
(9) 処理条件変更判断部は、操作部から入力された指示に応じて、処理条件の変更を行うか否かを判断する(7)に記載の音響波処理装置。
(10) さらに、処理条件変更部により変更された処理条件を保存する設定情報保存部を有する(1)~(9)のいずれかに記載の音響波処理装置。
(11) 送信部は、中心となる素子の変更、および、超音波ビームの送信方向の変更の少なくとも一方を行って、探触子に複数回の超音波ビームの送信を行わせる(1)~(10)のいずれかに記載の音響波処理装置。
(12) 音響波ビームを送信し、かつ、送信された音響波ビームを受信した検査対象物によって反射された音響波エコーを受信して、受信した音響波エコーに応じたアナログ素子信号を出力する、複数の素子が配列された探触子を用いて検査対象物を検査する音響波処理装置の信号処理方法であって、
探触子の複数の素子のうちの2以上の素子を送信素子として用い、音響波ビームを複数回送信することにより所定の送信焦点を形成する送信ステップと、
個々の音響波ビームの送信それぞれに対応して、複数の素子のうちの2以上の素子を受信素子として音響波エコーを受信して、アナログ素子信号を出力する受信ステップと、
受信ステップにおいて処理したアナログ素子信号をA/D変換して、デジタル素子信号である第1の素子データを生成するA/D変換ステップと、
A/D変換ステップによって出力された複数の第1の素子データ、あるいは、第1の素子データに整相加算処理を行って生成した複数の第1の受信データから、2以上のデータを選択して重ね合わせ処理を行うデータ処理ステップと、
撮像領域内に着目領域を設定する着目領域設定ステップと、
着目領域設定ステップにより着目領域が設定された際に、設定された着目領域の情報に基づいて、データ処理ステップにおける処理条件を変更する処理条件変更ステップと、を有する音響波処理装置の信号処理方法。
探触子の複数の素子のうちの2以上の素子を送信素子として用い、音響波ビームを複数回送信することにより所定の送信焦点を形成する送信ステップと、
個々の音響波ビームの送信それぞれに対応して、複数の素子のうちの2以上の素子を受信素子として音響波エコーを受信して、アナログ素子信号を出力する受信ステップと、
受信ステップにおいて処理したアナログ素子信号をA/D変換して、デジタル素子信号である第1の素子データを生成するA/D変換ステップと、
A/D変換ステップによって出力された複数の第1の素子データ、あるいは、第1の素子データに整相加算処理を行って生成した複数の第1の受信データから、2以上のデータを選択して重ね合わせ処理を行うデータ処理ステップと、
撮像領域内に着目領域を設定する着目領域設定ステップと、
着目領域設定ステップにより着目領域が設定された際に、設定された着目領域の情報に基づいて、データ処理ステップにおける処理条件を変更する処理条件変更ステップと、を有する音響波処理装置の信号処理方法。
(13) 音響波ビームを送信し、かつ、送信された音響波ビームを受信した検査対象物によって反射された音響波エコーを受信して、受信した音響波エコーに応じたアナログ素子信号を出力する、複数の素子が配列された探触子を用いて検査対象物を検査する音響波処理装置の信号処理方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
探触子の複数の素子のうちの2以上の素子を送信素子として用い、音響波ビームを複数回送信することにより所定の送信焦点を形成する送信ステップと、
個々の音響波ビームの送信それぞれに対応して、複数の素子のうちの2以上の素子を受信素子として音響波エコーを受信して、アナログ素子信号を出力する受信ステップと、
受信ステップにおいて処理したアナログ素子信号をA/D変換して、デジタル素子信号である第1の素子データを生成するA/D変換ステップと、
A/D変換ステップによって出力された複数の第1の素子データ、あるいは、第1の素子データに整相加算処理を行って生成した複数の第1の受信データから、2以上のデータを選択して重ね合わせ処理を行うデータ処理ステップと、
撮像領域内に着目領域を設定する着目領域設定ステップと、
着目領域設定ステップにより着目領域が設定された際に、設定された着目領域の情報に基づいて、データ処理ステップにおける処理条件を変更する処理条件変更ステップと、をコンピュータに実行させる音響波処理装置の信号処理プログラム。
探触子の複数の素子のうちの2以上の素子を送信素子として用い、音響波ビームを複数回送信することにより所定の送信焦点を形成する送信ステップと、
個々の音響波ビームの送信それぞれに対応して、複数の素子のうちの2以上の素子を受信素子として音響波エコーを受信して、アナログ素子信号を出力する受信ステップと、
受信ステップにおいて処理したアナログ素子信号をA/D変換して、デジタル素子信号である第1の素子データを生成するA/D変換ステップと、
A/D変換ステップによって出力された複数の第1の素子データ、あるいは、第1の素子データに整相加算処理を行って生成した複数の第1の受信データから、2以上のデータを選択して重ね合わせ処理を行うデータ処理ステップと、
撮像領域内に着目領域を設定する着目領域設定ステップと、
着目領域設定ステップにより着目領域が設定された際に、設定された着目領域の情報に基づいて、データ処理ステップにおける処理条件を変更する処理条件変更ステップと、をコンピュータに実行させる音響波処理装置の信号処理プログラム。
本発明によれば、マルチライン処理を行う音響波処理装置において、着目領域を設定した場合に、高画質な着目領域の画像を得ることができ、着目領域でのフレームレートの低下を防止できる音響波処理装置、信号処理方法およびプログラムを提供することができる。
以下、本発明の音響波処理装置、信号処理方法およびプログラムについて、添付の図面に示される好適な第1実施形態を基に、詳細に説明する。
なお、本発明の実施形態では、音響波として超音波を用いるが、超音波に限定されるものでは無く、検査対象や測定条件等に応じて適切な周波数を選択してさえいれば、可聴周波数の音響波を用いても良い。
なお、本発明の実施形態では、音響波として超音波を用いるが、超音波に限定されるものでは無く、検査対象や測定条件等に応じて適切な周波数を選択してさえいれば、可聴周波数の音響波を用いても良い。
図1に、本発明の超音波診断装置(音響波処理装置)の一例を、ブロック図によって概念的に示す。
図1に示すように、超音波診断装置10は、超音波プローブ12と、超音波プローブ12に接続される送信部14および受信部16と、A/D変換部18と、素子データ記憶部20と、着目領域設定部21と、素子データ処理部22と、処理条件変更部23と、画像生成部24と、表示制御部26と、表示部28と、制御部30と、操作部32と、格納部34とを有する。
図示例においては、送信部14、受信部16、A/D変換部18、素子データ記憶部20、着目領域設定部21と、素子データ処理部22、処理条件変更部23と、画像生成部24、表示制御部26、表示部28、制御部30、操作部32、および、格納部34が、超音波診断装置10の装置本体を構成する。
図示例においては、送信部14、受信部16、A/D変換部18、素子データ記憶部20、着目領域設定部21と、素子データ処理部22、処理条件変更部23と、画像生成部24、表示制御部26、表示部28、制御部30、操作部32、および、格納部34が、超音波診断装置10の装置本体を構成する。
超音波プローブ(超音波探触子)12は、通常の超音波診断装置に用いられる、公知の超音波プローブである。
超音波プローブ12(以下、プローブ12とする)は、超音波トランスデューサを一次元的または二次元的に配列してなる振動子アレイ36を有する。
超音波トランスデューサは、検査対象物(以下、被検体という)の超音波画像の撮像の際に、それぞれ送信部14から供給される駆動信号に従って超音波ビームを被検体に送信し、かつ、被検体によって反射された超音波エコーを受信して、受信した超音波の強さに応じた受信信号を出力する。
超音波プローブ12(以下、プローブ12とする)は、超音波トランスデューサを一次元的または二次元的に配列してなる振動子アレイ36を有する。
超音波トランスデューサは、検査対象物(以下、被検体という)の超音波画像の撮像の際に、それぞれ送信部14から供給される駆動信号に従って超音波ビームを被検体に送信し、かつ、被検体によって反射された超音波エコーを受信して、受信した超音波の強さに応じた受信信号を出力する。
各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)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)に代表される高分子圧電素子、PMN-PT(マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体)に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した、振動子から構成される。
このような振動子の電極に、パルス状または連続波状の電圧を印加すると、印加された電圧に応じて圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状または連続波の超音波を発生する。また、各振動子から発生した超音波は、各振動子の駆動の遅延に応じて、設定された焦点に収束して合成されて(すなわち送信フォーカスされて)、超音波ビームが形成される。
また、振動子は、被検体内において反射された超音波エコーが入射することによって伸縮し、この伸縮の大きさ応じた電気信号を発生する。この電気信号が、受信信号(アナログ素子信号)として、受信部16に出力される。
また、振動子は、被検体内において反射された超音波エコーが入射することによって伸縮し、この伸縮の大きさ応じた電気信号を発生する。この電気信号が、受信信号(アナログ素子信号)として、受信部16に出力される。
送信部14は、例えば、複数のパルサを有し、プローブ12の各超音波トランスデューサ(振動子)に、駆動信号を供給する(駆動電圧を印加する)。
送信部14は、制御部30が選択した送信遅延パターンに基づいて、所定数(複数)の超音波トランスデューサが送信する超音波が、設定した焦点に収束する超音波ビームを形成するように、駆動信号の遅延量(駆動電圧の印加タイミング)を調節する送信フォーカスを行って、駆動信号を超音波トランスデューサに供給する。
これにより、プローブ12(振動子アレイ36)から被検体に、目的とする超音波ビームが送信される。
送信部14は、制御部30が選択した送信遅延パターンに基づいて、所定数(複数)の超音波トランスデューサが送信する超音波が、設定した焦点に収束する超音波ビームを形成するように、駆動信号の遅延量(駆動電圧の印加タイミング)を調節する送信フォーカスを行って、駆動信号を超音波トランスデューサに供給する。
これにより、プローブ12(振動子アレイ36)から被検体に、目的とする超音波ビームが送信される。
受信部16は、制御部30からの制御信号に応じて、1回の超音波ビームの送信に対応して、所定数(複数)の超音波トランスデューサが出力した受信信号を受け取り、増幅等の所定の処理を施して、A/D変換部18に供給する。
なお、本発明の超音波診断装置10において、超音波の送受信の方法は、基本的に、公知の超音波診断装置と同様である。
従って、1回の超音波の送受信(1本の超音波ビームの送信、および、この送信に対応する超音波エコーの受信)において、超音波を発生する超音波トランスデューサの数(送信開口の数)、および、超音波を受信(受信部16が受信信号を受け取る)する超音波トランスデューサの数(受信開口の数)は、共に、複数であれば、限定は無い。また、1回の送受信において、送信と受信とで、開口数は、同じでも異なってもよい。
また、少なくとも方位方向(アジマス方向(超音波トランスデューサの配列方向))に隣接する超音波ビームで、送信領域が重複していれば、1つの超音波画像を形成するための超音波の送受信の回数(音線数)や、送受信の中心となる超音波トランスデューサ(中心素子)の間隔(すなわち走査線/音線の密度)にも、限定は無い。従って、超音波によって走査する領域に対応する全ての超音波トランスデューサを中心素子として超音波の送受信を行ってもよく、2個置きや4個置きなどの所定間隔の超音波トランスデューサを中心素子として超音波の送受信を行ってもよい。
また、公知の超音波診断装置と同様に、1つの超音波画像を形成するために、送受信位置を順次、移動させて複数の位置(ライン)において送受信を行う。
従って、1回の超音波の送受信(1本の超音波ビームの送信、および、この送信に対応する超音波エコーの受信)において、超音波を発生する超音波トランスデューサの数(送信開口の数)、および、超音波を受信(受信部16が受信信号を受け取る)する超音波トランスデューサの数(受信開口の数)は、共に、複数であれば、限定は無い。また、1回の送受信において、送信と受信とで、開口数は、同じでも異なってもよい。
また、少なくとも方位方向(アジマス方向(超音波トランスデューサの配列方向))に隣接する超音波ビームで、送信領域が重複していれば、1つの超音波画像を形成するための超音波の送受信の回数(音線数)や、送受信の中心となる超音波トランスデューサ(中心素子)の間隔(すなわち走査線/音線の密度)にも、限定は無い。従って、超音波によって走査する領域に対応する全ての超音波トランスデューサを中心素子として超音波の送受信を行ってもよく、2個置きや4個置きなどの所定間隔の超音波トランスデューサを中心素子として超音波の送受信を行ってもよい。
また、公知の超音波診断装置と同様に、1つの超音波画像を形成するために、送受信位置を順次、移動させて複数の位置(ライン)において送受信を行う。
A/D変換部18は、受信部16から供給されたアナログの受信信号(アナログ素子信号)を、アナログ/デジタル変換して、デジタルの受信信号(デジタル素子信号)である素子データ(第1の素子データ)とする。
A/D変換部18は、A/D変換した素子データを素子データ記憶部20に供給する。
A/D変換部18は、A/D変換した素子データを素子データ記憶部20に供給する。
素子データ記憶部20は、A/D変換部18から供給された素子データを、順次、記憶する。また、素子データ記憶部20は、制御部30から入力されるフレームレートに関する情報(例えば、超音波の反射位置の深度、走査線の密度、視野幅を示すパラメータ)を、各素子データに関連付けて格納する。
好ましくは、素子データ記憶部20は、少なくとも1つの超音波画像(1フレームの超音波画像)に対応する全ての素子データを記憶し、かつ、少なくとも超音波画像の表示を終了するまでは、表示中および表示前の超音波画像の素子データを消去しない。
好ましくは、素子データ記憶部20は、少なくとも1つの超音波画像(1フレームの超音波画像)に対応する全ての素子データを記憶し、かつ、少なくとも超音波画像の表示を終了するまでは、表示中および表示前の超音波画像の素子データを消去しない。
着目領域設定部21は、被検体内の着目領域ROIを設定する部位である。
着目領域設定部21による着目領域ROIの設定方法には特に限定はなく、種々の公知の着目領域ROIの設定方法が利用可能である。例えば、操作者が、表示部28に表示された超音波画像を見ながら、操作部38を操作して、ROIを示す枠を超音波画像に重畳して表示させ、この超音波画像に重畳して表示されるROIを示す枠を移動、縮小拡大、変形して、着目領域ROIの位置、大きさ、形状を指示する。着目領域設定部21は、操作部38からの入力操作に基づいて着目領域ROIを設定する。なお、この際に、例えば、着目領域ROIの決定を示す指示が入力された場合を着目領域ROIが設定されたとみなしてもよく、あるいは、ROIを示す枠が所定時間(所定フレーム数の間)、停止した場合を、着目領域ROIが設定されたとみなしてもよい。あるいは、着目領域ROIを設定する操作を開始した時点を着目領域ROIが設定されたとみなしてもよい。
着目領域設定部21は、設定した着目領域ROIの情報を処理条件変更部23、および、表示制御部26に供給する
着目領域設定部21による着目領域ROIの設定方法には特に限定はなく、種々の公知の着目領域ROIの設定方法が利用可能である。例えば、操作者が、表示部28に表示された超音波画像を見ながら、操作部38を操作して、ROIを示す枠を超音波画像に重畳して表示させ、この超音波画像に重畳して表示されるROIを示す枠を移動、縮小拡大、変形して、着目領域ROIの位置、大きさ、形状を指示する。着目領域設定部21は、操作部38からの入力操作に基づいて着目領域ROIを設定する。なお、この際に、例えば、着目領域ROIの決定を示す指示が入力された場合を着目領域ROIが設定されたとみなしてもよく、あるいは、ROIを示す枠が所定時間(所定フレーム数の間)、停止した場合を、着目領域ROIが設定されたとみなしてもよい。あるいは、着目領域ROIを設定する操作を開始した時点を着目領域ROIが設定されたとみなしてもよい。
着目領域設定部21は、設定した着目領域ROIの情報を処理条件変更部23、および、表示制御部26に供給する
素子データ処理部22は、素子データを重ね合わせて、各素子データに対応する処理済素子データ(第2の素子データ)を生成する部位である。
具体的には、素子データ処理部22は、制御部30による制御および処理条件変更部23からの処理条件の情報に基づいて、素子データ記憶部20に記憶された素子データのうち、中心となる超音波トランスデューサ(中心となる素子(中心素子))が異なり、かつ、超音波ビームの送信領域が重なり合う、所定数(複数)の超音波ビームの送信によって得られた素子データを、各超音波トランスデューサが超音波エコーを受信した時間(遅延時間)、および、超音波トランスデューサの位置に応じて重ね合わせて、素子データ(後述する注目素子の素子データ)に対応する処理済素子データを生成する。
素子データ処理部22における処理については、後に詳述する。
素子データ処理部22は、生成した処理済素子データを、画像生成部24に送る。
具体的には、素子データ処理部22は、制御部30による制御および処理条件変更部23からの処理条件の情報に基づいて、素子データ記憶部20に記憶された素子データのうち、中心となる超音波トランスデューサ(中心となる素子(中心素子))が異なり、かつ、超音波ビームの送信領域が重なり合う、所定数(複数)の超音波ビームの送信によって得られた素子データを、各超音波トランスデューサが超音波エコーを受信した時間(遅延時間)、および、超音波トランスデューサの位置に応じて重ね合わせて、素子データ(後述する注目素子の素子データ)に対応する処理済素子データを生成する。
素子データ処理部22における処理については、後に詳述する。
素子データ処理部22は、生成した処理済素子データを、画像生成部24に送る。
処理条件変更部23は、着目領域設定部21が設定した着目領域の情報に基づいて、素子データ処理部22における素子データの処理の条件を変更する部位である。
具体的には、処理条件変更部23は、着目領域の大きさ、位置および形状の少なくとも1つの情報に基づいて、素子データ処理部22において行う重ね合わせ処理の重ね合わせ数、重ね合わせの際の重みづけの係数(アポダイゼーションの係数)、重ね合わせの際に用いる遅延時間、および、遅延時間の算出に用いる音速値の少なくとも1つの条件を変更(設定)する。
この点に関しては後に詳述する。
処理条件変更部23は、設定した処理条件の情報を素子データ処理部22に供給する。
具体的には、処理条件変更部23は、着目領域の大きさ、位置および形状の少なくとも1つの情報に基づいて、素子データ処理部22において行う重ね合わせ処理の重ね合わせ数、重ね合わせの際の重みづけの係数(アポダイゼーションの係数)、重ね合わせの際に用いる遅延時間、および、遅延時間の算出に用いる音速値の少なくとも1つの条件を変更(設定)する。
この点に関しては後に詳述する。
処理条件変更部23は、設定した処理条件の情報を素子データ処理部22に供給する。
画像生成部24は、制御部30による制御に基づいて、素子データ処理部22から供給された処理済素子データから受信データ(音線信号)を生成し、この受信データから超音波画像を生成するものである。
画像生成部24は、整相加算部38、検波処理部40、DSC42、画像処理部44、および、画像メモリ46を有する。
画像生成部24は、整相加算部38、検波処理部40、DSC42、画像処理部44、および、画像メモリ46を有する。
整相加算部38は、素子データ処理部22が生成した処理済素子データを整合加算して受信フォーカス処理を行い、受信データを生成する。
前述のように、プローブ12の振動子アレイ36は、複数の素子(超音波トランスデューサ)を一次元的あるいは二次元的に配列してなるものである。従って、被検体内の1つの反射点との間の距離は、各々超音波トランスデューサで異なる。そのため、同じ反射点において反射された超音波エコーであっても、各超音波トランスデューサに超音波エコーが到達する時間が異なる。整相加算部38は、制御部30が選択した受信遅延パターンに応じて、超音波トランスデューサ毎の超音波エコーの到達時刻の差(遅延時間)に相当する分、処理済み素子データの各信号を遅延して、遅延時間を与えた処理済素子データを整合加算することにより、デジタル的に受信フォーカス処理を行い、受信データを生成する。
整相加算部38は、生成した受信データを、検波処理部40に供給する。
前述のように、プローブ12の振動子アレイ36は、複数の素子(超音波トランスデューサ)を一次元的あるいは二次元的に配列してなるものである。従って、被検体内の1つの反射点との間の距離は、各々超音波トランスデューサで異なる。そのため、同じ反射点において反射された超音波エコーであっても、各超音波トランスデューサに超音波エコーが到達する時間が異なる。整相加算部38は、制御部30が選択した受信遅延パターンに応じて、超音波トランスデューサ毎の超音波エコーの到達時刻の差(遅延時間)に相当する分、処理済み素子データの各信号を遅延して、遅延時間を与えた処理済素子データを整合加算することにより、デジタル的に受信フォーカス処理を行い、受信データを生成する。
整相加算部38は、生成した受信データを、検波処理部40に供給する。
図2に、受信フォーカス処理の一例を示す。
ここで、図2は、プローブ12が有する複数の超音波トランスデューサが、同図中左右方向に一列に配列されているリニアプローブの場合である。しかしながら、コンベックスプローブの場合もプローブ形状が違うだけで、考え方は同じでよい。
ここで、図2は、プローブ12が有する複数の超音波トランスデューサが、同図中左右方向に一列に配列されているリニアプローブの場合である。しかしながら、コンベックスプローブの場合もプローブ形状が違うだけで、考え方は同じでよい。
方位方向における各々の超音波トランスデューサの幅をLとすると、方位方向の中心の超音波トランスデューサから端部に向かってn番目の超音波トランスデューサまでの距離はnLとなる。
同図に示すように、超音波の反射点が、中心の超音波トランスデューサから配列方向に対して垂直な距離(深さ)dの位置にあるとすると、n番目の超音波トランスデューサと反射点との間の距離(長さ)dnは、式(1)により算出される。
dn=((nL)2+d2)1/2 … (1)
従って、被検体内の超音波の音速(環境音速)Vaを用いて、超音波エコーが反射点からn番目の超音波トランスデューサに到達(受信)する時間tnは、式(2)により算出される。
tn=dn/Va=((nL)2+d2)1/2/Va … (2)
同図に示すように、超音波の反射点が、中心の超音波トランスデューサから配列方向に対して垂直な距離(深さ)dの位置にあるとすると、n番目の超音波トランスデューサと反射点との間の距離(長さ)dnは、式(1)により算出される。
dn=((nL)2+d2)1/2 … (1)
従って、被検体内の超音波の音速(環境音速)Vaを用いて、超音波エコーが反射点からn番目の超音波トランスデューサに到達(受信)する時間tnは、式(2)により算出される。
tn=dn/Va=((nL)2+d2)1/2/Va … (2)
前述のように、超音波トランスデューサと反射点との間の距離は、超音波トランスデューサ毎に異なる。そのため、この例の場合、同図上部のグラフに示すように、超音波エコーの到達時間tnは、配列方向の端部側の超音波トランスデューサほど、長くなる。
具体的には、n番目の超音波トランスデューサによって受信される超音波は、超音波が反射点から中心の超音波トランスデューサによって受信されるまでの時間をt1とすると、中心の超音波トランスデューサによって受信される超音波に対して、時間Δt=tn-t1だけ遅れる。本例では、この遅延時間Δtが、すなわち、受信遅延パターンである。
整相加算部38は、各々の超音波トランスデューサに対応する信号について、上記時間Δtによって表される遅延時間を用いて整相加算を行い、受信フォーカス処理を行い、受信データを生成する。
具体的には、n番目の超音波トランスデューサによって受信される超音波は、超音波が反射点から中心の超音波トランスデューサによって受信されるまでの時間をt1とすると、中心の超音波トランスデューサによって受信される超音波に対して、時間Δt=tn-t1だけ遅れる。本例では、この遅延時間Δtが、すなわち、受信遅延パターンである。
整相加算部38は、各々の超音波トランスデューサに対応する信号について、上記時間Δtによって表される遅延時間を用いて整相加算を行い、受信フォーカス処理を行い、受信データを生成する。
検波処理部40は、整相加算部38が生成した受信データに対し、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した後、包絡線検波処理を施すことにより、被検体内における断層の画像情報(輝度画像情報)であるBモード画像データを生成する。
DSC(digital scan converter)42は、検波処理部40によって生成されたBモード画像データを、通常のテレビジョン信号の走査方式に対応する画像データに変換(ラスター変換)する。
DSC(digital scan converter)42は、検波処理部40によって生成されたBモード画像データを、通常のテレビジョン信号の走査方式に対応する画像データに変換(ラスター変換)する。
画像処理部44は、DSC42から入力されるBモード画像データに、階調処理等の各種の必要な画像処理を施して、表示に供するためのBモード画像データとする。画像処理部44は、画像処理済のBモード画像データを、表示のために表示制御部26に出力し、および/または、画像メモリ46に格納する。
画像メモリ46は、画像処理部44が処理したBモード画像データを格納する、公知の記憶手段(記憶媒体)である。画像メモリ46に格納されたBモード画像データは、必要に応じて、表示部28で表示するために表示制御部26に読み出される。
画像メモリ46は、画像処理部44が処理したBモード画像データを格納する、公知の記憶手段(記憶媒体)である。画像メモリ46に格納されたBモード画像データは、必要に応じて、表示部28で表示するために表示制御部26に読み出される。
表示制御部26は、画像処理部44によって所定の画像処理が施されたBモード画像データを用いて、表示部28に超音波画像を表示させる。また、着目領域ROIが設定された場合には、表示制御部26は、超音波画像に加えて、着目領域設定部21から供給される着目領域ROIの情報に基づいて、表示部28に着目領域ROIも表示させる。
表示部28は、例えば、LCD等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部26の制御の下で、超音波画像を表示する。また、着目領域ROIが設定された場合には、超音波画像に重畳して、着目領域ROIを表示する。
表示部28は、例えば、LCD等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部26の制御の下で、超音波画像を表示する。また、着目領域ROIが設定された場合には、超音波画像に重畳して、着目領域ROIを表示する。
制御部30は、操作者により操作部32から入力された指令に基づいて超音波診断装置10の各部の制御を行う部位である。
また、制御部30は、操作部32を用いて操作者によって入力された各種の情報を、必要な部位に供給する。例えば、操作部32に、着目領域設定部21において用いられる着目領域ROIの設定に必要な情報、素子データ処理部22および画像生成部24の整相加算部38において用いられる遅延時間算出に必要な情報、ならびに、素子データ処理部22における素子データ処理に必要な情報の入力が行われた場合には、これらの情報を、必要に応じて、送信部14、受信部16、素子データ記憶部20、着目領域設定部21、素子データ処理部22、画像生成部24および表示制御部26等の各部に供給する。
また、制御部30は、操作部32を用いて操作者によって入力された各種の情報を、必要な部位に供給する。例えば、操作部32に、着目領域設定部21において用いられる着目領域ROIの設定に必要な情報、素子データ処理部22および画像生成部24の整相加算部38において用いられる遅延時間算出に必要な情報、ならびに、素子データ処理部22における素子データ処理に必要な情報の入力が行われた場合には、これらの情報を、必要に応じて、送信部14、受信部16、素子データ記憶部20、着目領域設定部21、素子データ処理部22、画像生成部24および表示制御部26等の各部に供給する。
操作部32は、操作者が入力操作を行うためのものであり、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。
また、操作部32は、操作者が、必要に応じて各種の情報を入力するための、入力機能を備えている。例えば、操作部32は、プローブ12(超音波トランスデューサ)の情報、プローブ12(振動子アレイ36)における送信開口および受信開口、重ね合わせる素子データ数や方法などの処理済素子データの生成に関する情報、超音波ビームの焦点位置等を入力するための、入力機能を備えている。また、操作部32は、着目領域ROIを設置するための情報を入力するための入力機能を備えている。
これらは、例えば、撮影部位(診察部位)の選択、画質の選択、撮影する超音波画像の深度の選択等によって、入力される。
また、操作部32は、操作者が、必要に応じて各種の情報を入力するための、入力機能を備えている。例えば、操作部32は、プローブ12(超音波トランスデューサ)の情報、プローブ12(振動子アレイ36)における送信開口および受信開口、重ね合わせる素子データ数や方法などの処理済素子データの生成に関する情報、超音波ビームの焦点位置等を入力するための、入力機能を備えている。また、操作部32は、着目領域ROIを設置するための情報を入力するための入力機能を備えている。
これらは、例えば、撮影部位(診察部位)の選択、画質の選択、撮影する超音波画像の深度の選択等によって、入力される。
格納部34は、制御部30が超音波診断装置10の各部の制御を実行するための動作プログラム、送信遅延パターンおよび受信遅延パターン、処理済素子データの生成に関する情報、さらには、操作部32から入力されたプローブ12の情報、送信開口および受信開口、焦点位置の情報など、制御部30が超音波診断装置の動作や制御を行うための必要な情報等を格納するものである。
格納部34には、ハードディスク、フレキシブルディスク、MO(Magneto-Optical disk)、MT(Masking Tape)、RAM(Random Access Memory)、CD-ROM、DVD-ROM等の公知の記録媒体を用いることができる。
格納部34には、ハードディスク、フレキシブルディスク、MO(Magneto-Optical disk)、MT(Masking Tape)、RAM(Random Access Memory)、CD-ROM、DVD-ROM等の公知の記録媒体を用いることができる。
なお、超音波診断装置10において、着目領域設定部21、素子データ処理部22、整相加算部38、検波処理部40、DSC42、画像処理部44、および表示制御部26等は、CPUと、CPUに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成される。しかしながら、本発明においては、これらの部位をデジタル回路によって構成してもよい。
前述のように、素子データ処理部22は、素子データ記憶部20に記憶された素子データ(未処理素子データ)のうち、中心となる超音波トランスデューサ(中心素子)が異なり、かつ、超音波ビームの送信領域が重なる、所定数(複数)の超音波ビームの送信によって得られた素子データを、各超音波トランスデューサが受信した時間および超音波トランスデューサの位置に応じて重ね合わせて、処理済素子データを生成する部位である。
なお、以下の説明では、超音波トランスデューサのことを、単に『素子』とも言う。
なお、以下の説明では、超音波トランスデューサのことを、単に『素子』とも言う。
図3に、素子データ処理部22の構成を、ブロック図によって概念的に示す。
図3に示すように、素子データ処理部22は、遅延時間算出部48と、重ね合わせ処理部49とを有する。
図3に示すように、素子データ処理部22は、遅延時間算出部48と、重ね合わせ処理部49とを有する。
遅延時間算出部48は、処理条件変更部23から供給された音速の情報、操作部32から入力された、もしくは、操作部32から入力されて格納部34に格納されているプローブ12(超音波トランスデューサ(素子))、超音波ビームの焦点位置、サンプリングポイントの位置(素子データの出力位置)、プローブ12の送信開口および受信開口などに関する情報を事前に取得しておく。
また、遅延時間算出部48は、超音波ビームを送信(生成)するために超音波を発振する送信開口の素子と、被検体からの超音波エコーを受信する受信開口の素子との幾何学的な位置に基づいて、受信開口の素子によって受信される超音波エコーすなわち素子データの遅延時間を算出する。
遅延時間算出部48は、算出した遅延時間の情報を重ね合わせ処理部49に供給する。
また、遅延時間算出部48は、超音波ビームを送信(生成)するために超音波を発振する送信開口の素子と、被検体からの超音波エコーを受信する受信開口の素子との幾何学的な位置に基づいて、受信開口の素子によって受信される超音波エコーすなわち素子データの遅延時間を算出する。
遅延時間算出部48は、算出した遅延時間の情報を重ね合わせ処理部49に供給する。
重ね合わせ処理部49は、処理条件変更部23から供給された、あるいは、操作部32から入力された、もしくは、操作部32から入力されて格納部34に格納されている、重ね合わせる素子データの数および重ね合わせ処理方法等の素子データ処理に関する情報に基づいて、素子データ記憶部20に記憶されている素子データから、重ね合わせを行う素子データ(中心素子が異なり、かつ、送信領域が重なる超音波ビームによって得られた素子データ(2以上の対象領域毎に生成された2以上の素子データ))を読み出す。
さらに、重ね合わせ処理部49は、遅延時間算出部48によって算出された、それぞれの素子データに対応する遅延時間に基づいて、2以上の素子データを、受信時間上で、即ち時間を合わせて、かつ、受信された探触子の素子の絶対的な位置を合わせて、重ね合わせて、処理済素子データを生成する。
さらに、重ね合わせ処理部49は、遅延時間算出部48によって算出された、それぞれの素子データに対応する遅延時間に基づいて、2以上の素子データを、受信時間上で、即ち時間を合わせて、かつ、受信された探触子の素子の絶対的な位置を合わせて、重ね合わせて、処理済素子データを生成する。
以下に、素子データ処理部22において行う素子データの処理について、詳細に説明する。
初めに、超音波プローブ12において、送信開口すなわち超音波ビームを送信するために超音波を発信する素子(以下、単に送信素子という)から、被検体に超音波ビームを送信し、被検体との間の相互作用によって発生された超音波エコーを、受信開口すなわち超音波エコーの受信を行う素子(以下、単に受信素子という)によって受信して、素子データを得る場合において、送信素子からの超音波ビームと受信素子によって得られる素子データとの関係について説明する。
初めに、超音波プローブ12において、送信開口すなわち超音波ビームを送信するために超音波を発信する素子(以下、単に送信素子という)から、被検体に超音波ビームを送信し、被検体との間の相互作用によって発生された超音波エコーを、受信開口すなわち超音波エコーの受信を行う素子(以下、単に受信素子という)によって受信して、素子データを得る場合において、送信素子からの超音波ビームと受信素子によって得られる素子データとの関係について説明する。
一例として、図4(a)に示すように、3つの素子52c~52eを送信素子として超音波ビームを送信し、7つの素子52a~52gを受信素子として超音波エコーを受信する。次いで、図4(c)に示すように、1素子分、素子を方位方向に移動(以下、シフトとも言う)して、3つの素子52d~52fを送信素子として超音波ビームを送信し、7つの素子52b~52hを受信素子として超音波エコーを受信して、それぞれ、素子データを取得する。
すなわち、図4(a)に示す例では、中心素子(中心となる素子)は、素子52dであり、図4(c)に示す例では、中心素子は素子52eである。
すなわち、図4(a)に示す例では、中心素子(中心となる素子)は、素子52dであり、図4(c)に示す例では、中心素子は素子52eである。
この際において、反射点54を含む検査対象領域に送信する超音波ビーム56が、焦点58において収束して、素子間隔以下に絞れている理想的な場合を考える。
図4(a)のように、反射点54の真上(反射点と焦点とを結ぶ直線上)にある素子52dを中心素子として、送信素子である素子52c~52eから超音波ビーム56を送信し、受信素子である素子52a~52gによって超音波エコーを受信して素子データを取得すると、超音波ビーム56の焦点58は、中心素子である素子52dと反射点54とを結ぶ一直線上にある。この場合、超音波ビーム56は、反射点54まで送信されるので、反射点54から反射される超音波エコーが生成される。
反射点54からの超音波エコーは、所定角度に拡がる受信経路60を通って受信素子である素子52a~52gに受信され、素子52a~52gによって、図4(b)に示すような素子データ62が得られる。なお、図4(b)において、縦軸は時間であり、横軸は図4(a)に一致する方位方向の位置(素子の位置)である(図4(d)も同じ)。
図4(a)のように、反射点54の真上(反射点と焦点とを結ぶ直線上)にある素子52dを中心素子として、送信素子である素子52c~52eから超音波ビーム56を送信し、受信素子である素子52a~52gによって超音波エコーを受信して素子データを取得すると、超音波ビーム56の焦点58は、中心素子である素子52dと反射点54とを結ぶ一直線上にある。この場合、超音波ビーム56は、反射点54まで送信されるので、反射点54から反射される超音波エコーが生成される。
反射点54からの超音波エコーは、所定角度に拡がる受信経路60を通って受信素子である素子52a~52gに受信され、素子52a~52gによって、図4(b)に示すような素子データ62が得られる。なお、図4(b)において、縦軸は時間であり、横軸は図4(a)に一致する方位方向の位置(素子の位置)である(図4(d)も同じ)。
これに対し、図4(c)に示すように、中心素子を1素子分、シフトさせた場合には、反射点54の真上にある素子52dの隣の素子52eが、中心素子となる。
素子52eを中心素子として、送信素子である素子52d~52fから超音波ビーム56を送信し、受信素子である素子52b~52hによって超音波エコーを受信する。この際に、同様に超音波ビーム56が理想的であれば、超音波ビーム56の送信方向、即ち、中心素子52eと焦点58とを結ぶ直線上に反射点54が存在しない。従って、この超音波ビーム56は、反射点54に送信されない。
そのため、反射点54から反射される超音波エコーは生成されず、受信素子である素子52b~52hは、反射点54からの超音波エコーを受信しないので、図4(d)に示すように、反射点からの反射信号を含まない素子データとなる(素子データの信号強度が『0』になる)。
素子52eを中心素子として、送信素子である素子52d~52fから超音波ビーム56を送信し、受信素子である素子52b~52hによって超音波エコーを受信する。この際に、同様に超音波ビーム56が理想的であれば、超音波ビーム56の送信方向、即ち、中心素子52eと焦点58とを結ぶ直線上に反射点54が存在しない。従って、この超音波ビーム56は、反射点54に送信されない。
そのため、反射点54から反射される超音波エコーは生成されず、受信素子である素子52b~52hは、反射点54からの超音波エコーを受信しないので、図4(d)に示すように、反射点からの反射信号を含まない素子データとなる(素子データの信号強度が『0』になる)。
しかしながら、実際の超音波ビームは、図5(a)および図5(c)に示す超音波ビーム64のように、焦点58において収束した後に拡散するので、素子間隔より幅が広い。
ここで、図4(a)と同様に、図5(a)のように、反射点54の真上にある素子52dを中心素子として、素子52c~52eを送信素子として超音波ビーム64を送信した場合には、超音波ビーム56が幅広であっても、その焦点58は、素子52dと反射点54とを結ぶ一直線上にある。従って、超音波ビーム64は、反射点54において反射され、超音波エコーが生成される。
その結果、図4(a)の場合と同様に、反射点54からの超音波エコーは、所定角度に拡がる受信経路60を通って受信素子である素子52a~52gに受信され、同様に、図5(b)に示すような真の信号を含む素子データ66(以下、便宜的に、「真の素子データ」、ともいう)が得られる。
ここで、図4(a)と同様に、図5(a)のように、反射点54の真上にある素子52dを中心素子として、素子52c~52eを送信素子として超音波ビーム64を送信した場合には、超音波ビーム56が幅広であっても、その焦点58は、素子52dと反射点54とを結ぶ一直線上にある。従って、超音波ビーム64は、反射点54において反射され、超音波エコーが生成される。
その結果、図4(a)の場合と同様に、反射点54からの超音波エコーは、所定角度に拡がる受信経路60を通って受信素子である素子52a~52gに受信され、同様に、図5(b)に示すような真の信号を含む素子データ66(以下、便宜的に、「真の素子データ」、ともいう)が得られる。
次いで、図4(c)と同様、図5(c)に示すように、中心素子を1素子分、シフトして、隣の素子52eを中心素子として、素子52d~52fを送信素子として超音波ビーム56を送信し、素子52b~52hを受信素子として超音波エコーを受信する。この場合でも、超音波ビーム64は幅広であるため、その超音波の送信方向、即ち、中心素子である素子52eと焦点58とを結ぶ直線上に反射点54が存在していなくても、超音波ビーム64は、反射点54に送信される(到達する)。
そのため、反射点54から、超音波ビームの送信方向には、本来、存在しない超音波エコー、所謂ゴーストの反射エコーが発生する。この反射点54からのゴーストの反射エコーは、図5(c)に示すように、所定角度に拡がる受信経路60を通って受信素子である素子52b~52hに受信される。その結果、素子52b~52hによって、図5(d)に示すようなゴースト信号を含む素子データ68(以下、便宜的に「ゴーストの素子データ」ともいう)が得られることになる。
そのため、反射点54から、超音波ビームの送信方向には、本来、存在しない超音波エコー、所謂ゴーストの反射エコーが発生する。この反射点54からのゴーストの反射エコーは、図5(c)に示すように、所定角度に拡がる受信経路60を通って受信素子である素子52b~52hに受信される。その結果、素子52b~52hによって、図5(d)に示すようなゴースト信号を含む素子データ68(以下、便宜的に「ゴーストの素子データ」ともいう)が得られることになる。
このようなゴーストの素子データ68は、素子データから生成される超音波画像の精度を低下させる原因となる。
素子データ処理部22は、素子データに対応する遅延時間を遅延時間算出部48によって算出し、重ね合わせ処理部49が、2以上の素子データを、この遅延時間および素子の絶対的な位置に応じて重ね合わせることによって、真の信号を強調して、ゴーストの信号を減衰させた、高精度な素子データである処理済素子データを生成するものである。
素子データ処理部22は、素子データに対応する遅延時間を遅延時間算出部48によって算出し、重ね合わせ処理部49が、2以上の素子データを、この遅延時間および素子の絶対的な位置に応じて重ね合わせることによって、真の信号を強調して、ゴーストの信号を減衰させた、高精度な素子データである処理済素子データを生成するものである。
前述のように、遅延時間算出部48は、受信素子(受信開口)の各素子によって受信される素子データの遅延時間を算出する。
すなわち、図5(c)に示す超音波ビーム64の伝播距離は、超音波ビーム64が中心素子である素子52eから焦点58を経由して反射点54に至る送信経路と、ゴーストの反射エコーが反射点54から受信素子である素子52b~52hの個々に至る受信経路との和となる。
この図5(c)に示す超音波ビーム64の伝播距離は、図5(a)に示す超音波ビーム64の伝播距離、すなわち、超音波ビーム64が中心素子52dから焦点58を経由して反射点54に至る送信経路と、真の超音波エコーが反射点54から受信素子である素子52a~52gに至る受信経路との和より長くなる。
そのため、図5(d)に示すようなゴーストの素子データ68は、図5(b)に示すような真の素子データ66に対して、遅延することになる。
すなわち、図5(c)に示す超音波ビーム64の伝播距離は、超音波ビーム64が中心素子である素子52eから焦点58を経由して反射点54に至る送信経路と、ゴーストの反射エコーが反射点54から受信素子である素子52b~52hの個々に至る受信経路との和となる。
この図5(c)に示す超音波ビーム64の伝播距離は、図5(a)に示す超音波ビーム64の伝播距離、すなわち、超音波ビーム64が中心素子52dから焦点58を経由して反射点54に至る送信経路と、真の超音波エコーが反射点54から受信素子である素子52a~52gに至る受信経路との和より長くなる。
そのため、図5(d)に示すようなゴーストの素子データ68は、図5(b)に示すような真の素子データ66に対して、遅延することになる。
素子データ処理部22の遅延時間算出部48において、真の素子データに対するゴーストの素子データの時間差、即ち遅延時間は、音速、送信素子、超音波ビームの焦点、被検体の反射点、および受信素子の幾何学的配置から算出される。
したがって、遅延時間の計算には、プローブ12の形状(素子間隔、リニア、コンベックスなど)、音速、焦点の位置、送信開口、受信開口などの情報が必要である。遅延時間算出部48では、操作部32によって入力された、若しくは格納部34に格納されたこれらの情報を取得して、遅延時間の計算を行う。
なお、音速は、固定値(例えば、1540m/sec)を用いてもよく、あるいは、音速算出部を有する場合には、音速算出部が算出した音速(環境音速)を用いてもよく、あるいは、操作者が入力できるようにしてもよい。
ここで、前述のとおり、処理条件変更部23が音速の値を変更した場合には、遅延時間算出部48は、処理条件変更部23が設定した音速の値を用いて遅延時間の算出を行う。
遅延時間は、例えば、送信素子、超音波ビームの焦点、被検体の反射点、および受信素子の幾何学的配置から算出される、送信素子から焦点を経て反射点に至る超音波ビームの送信経路および反射点から受信素子に至る真の反射超音波エコーまたはゴーストの反射信号の受信経路の合計長さ(伝播距離)と、音速によって算出される伝播時間の差から算出することができる。
したがって、遅延時間の計算には、プローブ12の形状(素子間隔、リニア、コンベックスなど)、音速、焦点の位置、送信開口、受信開口などの情報が必要である。遅延時間算出部48では、操作部32によって入力された、若しくは格納部34に格納されたこれらの情報を取得して、遅延時間の計算を行う。
なお、音速は、固定値(例えば、1540m/sec)を用いてもよく、あるいは、音速算出部を有する場合には、音速算出部が算出した音速(環境音速)を用いてもよく、あるいは、操作者が入力できるようにしてもよい。
ここで、前述のとおり、処理条件変更部23が音速の値を変更した場合には、遅延時間算出部48は、処理条件変更部23が設定した音速の値を用いて遅延時間の算出を行う。
遅延時間は、例えば、送信素子、超音波ビームの焦点、被検体の反射点、および受信素子の幾何学的配置から算出される、送信素子から焦点を経て反射点に至る超音波ビームの送信経路および反射点から受信素子に至る真の反射超音波エコーまたはゴーストの反射信号の受信経路の合計長さ(伝播距離)と、音速によって算出される伝播時間の差から算出することができる。
本発明では、例えば、図6(a)および図6(b)に示すようにして、真の超音波エコーとゴーストの反射エコーの場合の超音波ビームの送信経路および受信経路の長さを求めることができる。なお、図6(a)および図6(b)において、x方向は方位方向であり、y方向は深度方向である。
また、図6(a)は、図5(a)と同様の超音波の送受信を行い、図6(b)は、図5(c)と同様の超音波の送受信を行うものである。
また、図6(a)は、図5(a)と同様の超音波の送受信を行い、図6(b)は、図5(c)と同様の超音波の送受信を行うものである。
真の超音波エコーの場合、図6(a)(図5(a))に示すように、中心素子である素子52dと、焦点58と、反射点54とは、一直線上に位置している(方位方向の位置が一致している)。すなわち、中心素子52dの真下に、焦点58および反射点54が位置している。
従って、中心素子である素子52dの位置をx-yの2次元座標上の座標(x0、0)とすると、焦点58および反射点54のx座標も『x0』となる。以下、この送信における焦点58の位置を座標(x0、df)、反射点54の位置を座標(x0、z)とし、さらに、素子の間隔をLeとする。
この際において、中心素子である素子52dから焦点58を経て反射点54に至る超音波ビームの送信経路61の長さ(送信経路距離)Lta、および、反射点54から素子52dに至る真の反射超音波エコーの受信経路60の長さ(受信経路距離)Lraは、Lta=Lra=zによって算出できる。
したがって、真の超音波エコーの場合、超音波エコーの伝播距離Luaは、Lua=Lta+Lra=2zとなる。
従って、中心素子である素子52dの位置をx-yの2次元座標上の座標(x0、0)とすると、焦点58および反射点54のx座標も『x0』となる。以下、この送信における焦点58の位置を座標(x0、df)、反射点54の位置を座標(x0、z)とし、さらに、素子の間隔をLeとする。
この際において、中心素子である素子52dから焦点58を経て反射点54に至る超音波ビームの送信経路61の長さ(送信経路距離)Lta、および、反射点54から素子52dに至る真の反射超音波エコーの受信経路60の長さ(受信経路距離)Lraは、Lta=Lra=zによって算出できる。
したがって、真の超音波エコーの場合、超音波エコーの伝播距離Luaは、Lua=Lta+Lra=2zとなる。
次いで、図6(b)に示すように、送信素子および受信素子をx方向(方位方向)に1素子分ずらして(図中右方向にシフトして)、中心素子を素子52eとして送受信を行う。図5(c)によって示したように、この場合には、反射点54において反射されるのは、ゴーストの反射エコーとなる。
反射点54は、素子52dの真下(方位方向の同位置)に位置している。従って、図6(b)に示すように、この送受信では、中心素子である素子52eと、反射点54とのx方向の位置は、1素子分すなわちLeだけ、x方向にずれる。
反射点54とx方向の位置が一致する素子52dの座標が(x0、0)であるので、中心素子である素子52eの座標は(x0+Le、0)、この送信における焦点58の座標は(x0+Le、df)となる。なお、前述のように、反射点54の座標は(x0、z)である。
従って、中心素子である素子52eから焦点58を経て、反射点54に至る超音波ビームの送信経路61の長さ(送信経路距離)Ltbは、Ltb=df+√{(z-df)2+Le2}によって算出できる。他方、反射点54から、直下(x方向=方位方向の同位置)の素子52dに至るゴーストの反射信号の受信経路60の長さ(受信経路距離)Lrbは、Lrb=zによって算出できる。
したがって、ゴーストの反射エコーの場合の超音波の伝播距離Lubは、Lub=Ltb+Lrb=df+√{(z-df)2+Le2}+zとなる。
反射点54は、素子52dの真下(方位方向の同位置)に位置している。従って、図6(b)に示すように、この送受信では、中心素子である素子52eと、反射点54とのx方向の位置は、1素子分すなわちLeだけ、x方向にずれる。
反射点54とx方向の位置が一致する素子52dの座標が(x0、0)であるので、中心素子である素子52eの座標は(x0+Le、0)、この送信における焦点58の座標は(x0+Le、df)となる。なお、前述のように、反射点54の座標は(x0、z)である。
従って、中心素子である素子52eから焦点58を経て、反射点54に至る超音波ビームの送信経路61の長さ(送信経路距離)Ltbは、Ltb=df+√{(z-df)2+Le2}によって算出できる。他方、反射点54から、直下(x方向=方位方向の同位置)の素子52dに至るゴーストの反射信号の受信経路60の長さ(受信経路距離)Lrbは、Lrb=zによって算出できる。
したがって、ゴーストの反射エコーの場合の超音波の伝播距離Lubは、Lub=Ltb+Lrb=df+√{(z-df)2+Le2}+zとなる。
こうして、図6(a)に示す幾何学配置から求めた送信経路61の距離Ltaと受信経路60の距離Lraを合計した超音波の伝播距離Luaを、音速によって割った値が、真の超音波エコーの伝播時間となる。また、図6(b)に示す幾何学配置から求めた送信経路61の距離Ltbと受信経路60の距離Lrbを合計した超音波の伝播距離Lubを、音速によって割った値がゴーストの反射エコーの伝播時間となる。
遅延時間は、反射点54と中心素子とのx座標が一致している時の真の超音波エコーの伝播時間から、反射点54と中心素子とのx座標を1素子間隔ずつずらしたときのゴーストの反射エコーの伝播時間の差から求められる。
なお、図6(a)および図6(b)の幾何学モデルでは、送信経路61が焦点58を経由したモデルになっているが、本発明はこれに限定されず、例えば、焦点58を経由せずに、直接、反射点54に至る経路であっても良い。
遅延時間は、反射点54と中心素子とのx座標が一致している時の真の超音波エコーの伝播時間から、反射点54と中心素子とのx座標を1素子間隔ずつずらしたときのゴーストの反射エコーの伝播時間の差から求められる。
なお、図6(a)および図6(b)の幾何学モデルでは、送信経路61が焦点58を経由したモデルになっているが、本発明はこれに限定されず、例えば、焦点58を経由せずに、直接、反射点54に至る経路であっても良い。
また、図6(a)および図6(b)の幾何学モデルはリニアプローブの場合であるが、これに限らず他のプローブにおいても、プローブの形状から同様の幾何学計算を行うことができる。
例えば、コンベックスプローブの場合、プローブの半径と素子間隔の角度から幾何学モデルを設定して、同じように計算することができる。
例えば、コンベックスプローブの場合、プローブの半径と素子間隔の角度から幾何学モデルを設定して、同じように計算することができる。
また、ステア送信の場合には、送信角度などの情報を考慮した幾何学モデルを用い、送信素子と反射点との位置関係から、真の素子データおよびその周辺のゴーストの素子データの遅延時間を算出することができる。
さらに、幾何学モデルよって遅延時間を算出する方法に限らず、あらかじめ装置の計測条件に合わせて高輝度反射点を計測した計測結果から、計測条件毎に遅延時間を求めておき、その遅延時間を装置内に記憶しておくことによって、同じ計測条件の遅延時間を読み出すようにしておいてもよい。
あるいは、処理条件変更部23により、遅延時間が変更された場合には、処理条件変更部23から供給される遅延時間の情報に基づいて、利用する遅延時間を設定してもよい。
さらに、幾何学モデルよって遅延時間を算出する方法に限らず、あらかじめ装置の計測条件に合わせて高輝度反射点を計測した計測結果から、計測条件毎に遅延時間を求めておき、その遅延時間を装置内に記憶しておくことによって、同じ計測条件の遅延時間を読み出すようにしておいてもよい。
あるいは、処理条件変更部23により、遅延時間が変更された場合には、処理条件変更部23から供給される遅延時間の情報に基づいて、利用する遅延時間を設定してもよい。
図6(c)に、真の素子データ66およびゴーストの素子データ68を示す。
図6(c)において、方位方向の中央が、真の素子データ66、すなわち、中心素子と反射点54とでx方向の位置が一致している送受信によって得られた素子データ(図示例では、素子52dを中心素子とした素子データ)である。また、中央の両側が、ゴーストの素子データ、すなわち、中心素子と反射点54とでx方向の位置が一致していない送受信によって得られた素子データ(図示例では、素子52cや素子52e等を中心素子とした素子データ)である。
また、図6(d)に、上述の幾何学計算から得られた真の素子データ66に対する、ゴーストの素子データ68の遅延時間の一例を示す。真の素子データ66を中心に、ゴーストの信号の素子データ68は、x方向すなわち方位方向に対称的に時間が遅れることが示されている。
なお、こうして、素子データ処理部22の遅延時間算出部48において算出された遅延時間は、整相加算部38における遅延補正に用いることもできる。
図6(c)において、方位方向の中央が、真の素子データ66、すなわち、中心素子と反射点54とでx方向の位置が一致している送受信によって得られた素子データ(図示例では、素子52dを中心素子とした素子データ)である。また、中央の両側が、ゴーストの素子データ、すなわち、中心素子と反射点54とでx方向の位置が一致していない送受信によって得られた素子データ(図示例では、素子52cや素子52e等を中心素子とした素子データ)である。
また、図6(d)に、上述の幾何学計算から得られた真の素子データ66に対する、ゴーストの素子データ68の遅延時間の一例を示す。真の素子データ66を中心に、ゴーストの信号の素子データ68は、x方向すなわち方位方向に対称的に時間が遅れることが示されている。
なお、こうして、素子データ処理部22の遅延時間算出部48において算出された遅延時間は、整相加算部38における遅延補正に用いることもできる。
後に詳述するが、本発明においては、或る注目素子を中心素子とする超音波ビームの送信(注目素子の送受信)によって得られた素子データに、中心素子が異なり、かつ、超音波ビームの少なくとも一部が重複する超音波ビームの送信によって得られた素子データを、超音波エコーの受信時間と素子の位置とを合わせて重ね合わせることによって、注目素子の処理済素子データ(第2の素子データ)を生成する(注目素子の素子データを再構築する)。
図6(a)において、反射点54は、注目素子の真下(方位方向の同位置/注目素子と焦点とを結ぶ直線上)に位置する或るサンプリングポイントの位置(素子データの出力位置)を示している。本発明では、注目素子の送受信におけるサンプリングポイントへの送受信経路を真の素子データの送受信経路と見なし、中心素子が異なる超音波の送受信(周辺素子からの送受信)における同じサンプリングポイントへの送受信経路をゴーストの送受信経路と見なして、両送信経路の差から、遅延時間を算出して、この遅延時間を用いて素子データの時間を合わせて、重ね合わせを行う。言い換えれば、注目素子の送受信によって得られた素子データを真の素子データ、中心素子が異なる送受信によって得られた素子データをゴーストの素子データと仮定して、遅延時間を算出し、素子データの重ね合わせを行う。
本発明では、全てのサンプリングポイント(全ての素子データの出力位置)に対応して、同様の考え方によって遅延時間を算出して、素子データの重ね合わせを行い、各素子の処理済素子データを生成する。
ここで、実際には、方位方向(x方向)にサンプリングポント(反射点)の位置をズラしても、受信経路の長さ(受信経路距離Lrb)は変わらない。従って、各注目素子に関しては、深さ方向(y方向)の各サンプリングポイント毎に、中心素子が異なる送受信による素子データとの遅延時間の算出を行えばよい。
また、この重ね合わせ処理においては、真の素子データがどの素子データであるかを知っている必要はない。すなわち、後に図7(a)~図7(h)を用いて詳述するが、この重ね合わせ処理では、素子データに含まれる信号が真の信号であれば、自動的に強調されて信号が残り、ゴーストの信号であれば信号は打ち消される。すなわち、注目素子のライン上に反射点が存在すれば、遅延時間による処理が一致してこの反射点からの信号が強調され、注目素子以外のライン上の反射点からの信号は、遅延時間による処理が一致せずに、信号が打ち消される。
図6(a)において、反射点54は、注目素子の真下(方位方向の同位置/注目素子と焦点とを結ぶ直線上)に位置する或るサンプリングポイントの位置(素子データの出力位置)を示している。本発明では、注目素子の送受信におけるサンプリングポイントへの送受信経路を真の素子データの送受信経路と見なし、中心素子が異なる超音波の送受信(周辺素子からの送受信)における同じサンプリングポイントへの送受信経路をゴーストの送受信経路と見なして、両送信経路の差から、遅延時間を算出して、この遅延時間を用いて素子データの時間を合わせて、重ね合わせを行う。言い換えれば、注目素子の送受信によって得られた素子データを真の素子データ、中心素子が異なる送受信によって得られた素子データをゴーストの素子データと仮定して、遅延時間を算出し、素子データの重ね合わせを行う。
本発明では、全てのサンプリングポイント(全ての素子データの出力位置)に対応して、同様の考え方によって遅延時間を算出して、素子データの重ね合わせを行い、各素子の処理済素子データを生成する。
ここで、実際には、方位方向(x方向)にサンプリングポント(反射点)の位置をズラしても、受信経路の長さ(受信経路距離Lrb)は変わらない。従って、各注目素子に関しては、深さ方向(y方向)の各サンプリングポイント毎に、中心素子が異なる送受信による素子データとの遅延時間の算出を行えばよい。
また、この重ね合わせ処理においては、真の素子データがどの素子データであるかを知っている必要はない。すなわち、後に図7(a)~図7(h)を用いて詳述するが、この重ね合わせ処理では、素子データに含まれる信号が真の信号であれば、自動的に強調されて信号が残り、ゴーストの信号であれば信号は打ち消される。すなわち、注目素子のライン上に反射点が存在すれば、遅延時間による処理が一致してこの反射点からの信号が強調され、注目素子以外のライン上の反射点からの信号は、遅延時間による処理が一致せずに、信号が打ち消される。
次に、本発明の素子データ処理部22の重ね合わせ処理部49においては、こうして遅延時間算出部48において算出された遅延時間を用いて、素子データの重ね合わせ処理を行う。
なお、重ね合わせ処理部49における重ね合わせ処理では、重ね合わせる時の重ね合わせ素子データ数と重ね合わせ処理方法の情報が必要になるが、これらは、予め、操作部32によって入力しておいても良いし、格納部34に格納しておいても良い。また、前述のとおり、処理条件変更部23により、重ね合わせ数および/またはアポダイゼーションの係数(重みづけ係数)が変更された場合には、処理条件変更部23から供給される情報に基づいて、重ね合わせ処理を行う。
なお、重ね合わせ処理部49における重ね合わせ処理では、重ね合わせる時の重ね合わせ素子データ数と重ね合わせ処理方法の情報が必要になるが、これらは、予め、操作部32によって入力しておいても良いし、格納部34に格納しておいても良い。また、前述のとおり、処理条件変更部23により、重ね合わせ数および/またはアポダイゼーションの係数(重みづけ係数)が変更された場合には、処理条件変更部23から供給される情報に基づいて、重ね合わせ処理を行う。
図7(a)~図7(h)に、重ね合わせ処理部49において行われる、重ね合わせ処理の一例を示す。なお、図7(a)~図7(h)に示す例は、素子データ数が5つ、重ね合わせ素子データ数が3つの場合である。
図7(a)は、5回の超音波の送受信によって得られた5つの素子データを横に並べて表示している。また、図7(a)は、素子データ毎に、超音波ビームを送信して、超音波エコーを受信した様子を表している。各素子データの横軸は、受信素子を表しており、それぞれの素子データにおいて超音波ビームの送受信における中心素子を中心にして表示している。縦軸は、受信時間を表す。この例では、例えば前記素子52b~52fなど、中心素子を、1素子ずつ、ずらして、5回の超音波の送受信を行っている。
図7(a)では、中央の素子データにおける中心素子の真下にのみ、1つの反射点が存在している状態を示す。すなわち、5つの素子データのうち、真中の素子データでは、超音波の送受信において、反射点からの真の超音波エコーが受信されている。つまり、真中の素子データは、真の素子データである。
図7(a)は、5回の超音波の送受信によって得られた5つの素子データを横に並べて表示している。また、図7(a)は、素子データ毎に、超音波ビームを送信して、超音波エコーを受信した様子を表している。各素子データの横軸は、受信素子を表しており、それぞれの素子データにおいて超音波ビームの送受信における中心素子を中心にして表示している。縦軸は、受信時間を表す。この例では、例えば前記素子52b~52fなど、中心素子を、1素子ずつ、ずらして、5回の超音波の送受信を行っている。
図7(a)では、中央の素子データにおける中心素子の真下にのみ、1つの反射点が存在している状態を示す。すなわち、5つの素子データのうち、真中の素子データでは、超音波の送受信において、反射点からの真の超音波エコーが受信されている。つまり、真中の素子データは、真の素子データである。
真中の素子データ以外の両側2つの素子データについては、超音波の送受信の中心素子の真下には反射点は存在していない。しかしながら、送信した超音波ビームの広がりによって、真中の素子データの送信素子の真下に存在する反射点に超音波ビームが当たることによって生じた反射エコーの素子データ、即ちゴーストの素子データが写り込んでいる。
ゴーストの素子データは、真の素子データから離れるほど、反射点までの超音波の伝播時間が長くなるため、真の素子データよりも受信時間が遅くなる。また、反射点からの超音波エコーが初めに受信される受信素子の位置は、反射点の真上の素子(反射点と方位方向の位置が一致する素子)である。
ここで、図7(a)の各素子データの横軸は、超音波ビームの送信時における中心素子を中心にしている。従って、図7(a)に示す例では、素子データ毎に、この中心素子を1素子ずつずらして送信していることから、各素子データにおいて方位方向の素子の絶対位置は、1素子ずつずれている。つまり、真中の素子データでは、反射点からの反射信号が初めに受信される受信素子は中心素子であるが、両隣の素子データにおいては、真中の素子データよりも1素子ずれており、右側の素子データでは左に1素子ずれ、左側の素子データでは右に1素子ずれている。さらに、両端の素子データでは、真中の素子データよりも2素子ずれており、右端の素子データでは左に2素子ずれ、左端の素子データでは右に2素子ずれている。このように、ゴーストの信号は、真の信号に対して、受信時間が遅れるだけでなく、受信素子の方向に対してもずれを生じている。
ゴーストの素子データは、真の素子データから離れるほど、反射点までの超音波の伝播時間が長くなるため、真の素子データよりも受信時間が遅くなる。また、反射点からの超音波エコーが初めに受信される受信素子の位置は、反射点の真上の素子(反射点と方位方向の位置が一致する素子)である。
ここで、図7(a)の各素子データの横軸は、超音波ビームの送信時における中心素子を中心にしている。従って、図7(a)に示す例では、素子データ毎に、この中心素子を1素子ずつずらして送信していることから、各素子データにおいて方位方向の素子の絶対位置は、1素子ずつずれている。つまり、真中の素子データでは、反射点からの反射信号が初めに受信される受信素子は中心素子であるが、両隣の素子データにおいては、真中の素子データよりも1素子ずれており、右側の素子データでは左に1素子ずれ、左側の素子データでは右に1素子ずれている。さらに、両端の素子データでは、真中の素子データよりも2素子ずれており、右端の素子データでは左に2素子ずれ、左端の素子データでは右に2素子ずれている。このように、ゴーストの信号は、真の信号に対して、受信時間が遅れるだけでなく、受信素子の方向に対してもずれを生じている。
図7(b)に、図7(a)に示す5つの素子データのうちの真中の素子データに対する受信時間の遅延時間の一例を示す。
重ね合わせ処理部49では、図7(b)に示す遅延時間を用いて、真中の素子データの中心素子を注目素子とした場合に、注目素子の素子データを中心に、重ね合わせる素子データの数分、図示例では3素子データ分だけ遅延時間補正を行い、かつ、各素子データを注目素子との素子位置の差(中心素子同士の位置の差)に応じて、図示例では両側の素子データをそれぞれ1素子分だけ方位方向にシフトさせて、即ち位相を合わせて3素子データ分の未処理素子データを重ね合わせ、注目素子の1つの重ね合わせ処理済素子データとして求める。
すなわち、本例においては、注目素子を中心素子とする超音波の送受信によって得られた素子データ(以下、注目素子の素子データとも言う)に、注目素子の隣の素子を中心素子とする超音波の送受信によって得られた素子データ(以下、隣の素子の素子データとも言う)を重ね合わせて、注目素子の素子データの処理済素子データを生成している。
重ね合わせ処理部49では、図7(b)に示す遅延時間を用いて、真中の素子データの中心素子を注目素子とした場合に、注目素子の素子データを中心に、重ね合わせる素子データの数分、図示例では3素子データ分だけ遅延時間補正を行い、かつ、各素子データを注目素子との素子位置の差(中心素子同士の位置の差)に応じて、図示例では両側の素子データをそれぞれ1素子分だけ方位方向にシフトさせて、即ち位相を合わせて3素子データ分の未処理素子データを重ね合わせ、注目素子の1つの重ね合わせ処理済素子データとして求める。
すなわち、本例においては、注目素子を中心素子とする超音波の送受信によって得られた素子データ(以下、注目素子の素子データとも言う)に、注目素子の隣の素子を中心素子とする超音波の送受信によって得られた素子データ(以下、隣の素子の素子データとも言う)を重ね合わせて、注目素子の素子データの処理済素子データを生成している。
こうして得られた注目素子の重ね合わせ処理済素子データを図7(c)に示す。
前述のように、図7(a)に示す注目素子の素子データは、中心素子(すなわち注目素子)の真下に反射点が存在する、真の素子データである。また、注目素子に隣接する素子を中心素子とする送受信によって得られた素子データも、反射点に入射して、反射された超音波エコーのデータである。
従って、注目素子の素子データの両側の隣の素子の素子データに遅延時間補正および方位方向のシフトを行って位相合わせを行うと、図7(c)に示すように、隣の素子の素子データと、注目素子の素子データとは、位相が合うので高輝度位置において重なり合う。そのため、これらの素子データを、例えば加算すると素子データ値は大きな値(高輝度値)を示し、例えば、平均して平均値を求めても強調された値(高輝度値)を示す。
前述のように、図7(a)に示す注目素子の素子データは、中心素子(すなわち注目素子)の真下に反射点が存在する、真の素子データである。また、注目素子に隣接する素子を中心素子とする送受信によって得られた素子データも、反射点に入射して、反射された超音波エコーのデータである。
従って、注目素子の素子データの両側の隣の素子の素子データに遅延時間補正および方位方向のシフトを行って位相合わせを行うと、図7(c)に示すように、隣の素子の素子データと、注目素子の素子データとは、位相が合うので高輝度位置において重なり合う。そのため、これらの素子データを、例えば加算すると素子データ値は大きな値(高輝度値)を示し、例えば、平均して平均値を求めても強調された値(高輝度値)を示す。
これに対し、図7(d)は、図7(a)と同じ素子データであるが、真中の素子データの左隣の素子データの中心素子を、注目素子とした場合の一例を示す。すなわち、この例は、真下に反射点が存在しない素子を中心素子とする超音波の送受信の、中心素子を注目素子とした場合の一例を示す。従って、この素子を中心素子とする素子データは、ゴーストの素子データである。
図7(e)は、図7(b)と同じものであり、図7(a)に示す5つの素子データの注目素子の素子データに対する受信時間の遅延時間の一例を示す。即ち、図7(a)と図7(d)は同じ素子データであるので、図7(d)に示す5つの素子データの真中の素子データに対する受信時間の遅延時間とも同じである。
重ね合わせ処理部49では、図7(e)(即ち、図7(b)と同じ)に示す遅延時間を用いて、注目素子の素子データを中心に、重ね合わせ素子データ数分、図示例では3素子データ分だけ遅延時間補正を行い、かつ、各素子データを注目素子との素子位置の差(中心素子同士の位置の差)に応じて、図示例では両側の素子データをそれぞれ1素子分だけ方位方向にシフトさせて、3素子データ分の未処理素子データを重ね合わせ、注目素子の1つの重ね合わせ処理済素子データとして求める。
図7(e)は、図7(b)と同じものであり、図7(a)に示す5つの素子データの注目素子の素子データに対する受信時間の遅延時間の一例を示す。即ち、図7(a)と図7(d)は同じ素子データであるので、図7(d)に示す5つの素子データの真中の素子データに対する受信時間の遅延時間とも同じである。
重ね合わせ処理部49では、図7(e)(即ち、図7(b)と同じ)に示す遅延時間を用いて、注目素子の素子データを中心に、重ね合わせ素子データ数分、図示例では3素子データ分だけ遅延時間補正を行い、かつ、各素子データを注目素子との素子位置の差(中心素子同士の位置の差)に応じて、図示例では両側の素子データをそれぞれ1素子分だけ方位方向にシフトさせて、3素子データ分の未処理素子データを重ね合わせ、注目素子の1つの重ね合わせ処理済素子データとして求める。
こうして得られた注目素子の重ね合わせ処理済素子データを図7(f)に示す。
図7(d)に示す注目素子の素子データは、ゴーストの素子データである。そのため、注目素子の素子データの両側の隣接素子の未処理素子データに遅延時間補正および方位方向のシフトを行って位相合わせを行っても、図7(f)に示すように、隣接素子の各素子データと注目素子の素子データとは、互いに位相が合わないので重なり合わない。このため、これらの3つの素子データを、例えば加算しても、位相が合っていないために、位相が反転している信号などは信号が打ち消しあうため、加算値は大きくならず、例えば、平均して平均値を求めると小さな値を示すことになる。
図7(d)に示す注目素子の素子データは、ゴーストの素子データである。そのため、注目素子の素子データの両側の隣接素子の未処理素子データに遅延時間補正および方位方向のシフトを行って位相合わせを行っても、図7(f)に示すように、隣接素子の各素子データと注目素子の素子データとは、互いに位相が合わないので重なり合わない。このため、これらの3つの素子データを、例えば加算しても、位相が合っていないために、位相が反転している信号などは信号が打ち消しあうため、加算値は大きくならず、例えば、平均して平均値を求めると小さな値を示すことになる。
他の素子データに関しても、注目素子の素子データとして同様の遅延時間補正および方位方向のシフトを行った結果、図示例の5素子データそれぞれについての隣接する3素子データの重なり状態を図7(g)に示し、これらに対して、重ね合わせ処理として、例えば、加算処理、若しくは平均処理した結果を図7(h)に示す。
図7(h)に示すように、図7(a)に示す直下に反射点が存在している中心素子を注目素子とした場合には、真の信号の素子データが高輝度値を持つ重ね合わせ処理済素子データとして求められる。これに対して、その両側の各2素子データの全4素子データでは、ゴーストの素子データは互いに位相が合わない素子データを加算し、または平均化する。そのため、素子データ同士が、互いに打ち消し合うことになるため、ゴーストの重ね合わせ処理済素子データは、その値が真の信号の素子データである高輝度値を持つ重ね合わせ処理済素子データに対して小さくなり、真の素子データに対してゴーストの素子データの影響を低減させることができ、または、その影響を無視できる程、小さくすることができる。
図7(h)に示すように、図7(a)に示す直下に反射点が存在している中心素子を注目素子とした場合には、真の信号の素子データが高輝度値を持つ重ね合わせ処理済素子データとして求められる。これに対して、その両側の各2素子データの全4素子データでは、ゴーストの素子データは互いに位相が合わない素子データを加算し、または平均化する。そのため、素子データ同士が、互いに打ち消し合うことになるため、ゴーストの重ね合わせ処理済素子データは、その値が真の信号の素子データである高輝度値を持つ重ね合わせ処理済素子データに対して小さくなり、真の素子データに対してゴーストの素子データの影響を低減させることができ、または、その影響を無視できる程、小さくすることができる。
すなわち、或る素子を注目素子として、この注目素子を中心素子とする超音波ビームの送信によって得られた素子データ(注目素子の素子データ)に、中心素子が異なり、かつ、超音波ビームの送信領域が重なり合う超音波の送受信によって得られた素子データを、1以上、時間および方位方向の位置合わせを行って重ね合わせて、注目素子の素子データに対応する処理済素子データを生成することにより(言い換えれば、超音波ビームの少なくとも一部が重なり、かつ、中心素子が異なる送受信による素子データを用いた、注目素子の素子データの再構築(補正)を行うことにより)、真の素子データを高輝度化して、かつ、ゴーストの素子データを小さくできる。
そのため、処理済素子データに整相加算や検波処理を行って、受信データを生成して、超音波画像を生成することにより、ゴーストの影響を無くし、すなわち音線上の全ての点において焦点を結んだのに等しい素子データによって超音波画像を生成できるので、高輝度であり、鮮鋭性に優れた、高画質な超音波画像を生成することができる。
そのため、処理済素子データに整相加算や検波処理を行って、受信データを生成して、超音波画像を生成することにより、ゴーストの影響を無くし、すなわち音線上の全ての点において焦点を結んだのに等しい素子データによって超音波画像を生成できるので、高輝度であり、鮮鋭性に優れた、高画質な超音波画像を生成することができる。
なお、以下の説明では、この処理済素子データの生成を、マルチライン処理とも言う。
本発明において、中心素子とは、送信の開口数(超音波の送信を行う素子数)が奇数の場合には、方位方向の中央の素子である。
他方、開口数が偶数の場合には、方位方向の中央の素子のいずれかを中心素子とし、あるいは、方位方向の真中に素子が有ると仮定して、中心素子とする。すなわち、開口数が偶数の場合には、開口の真中のライン上に焦点が有るものとして計算を行ってもよい。
他方、開口数が偶数の場合には、方位方向の中央の素子のいずれかを中心素子とし、あるいは、方位方向の真中に素子が有ると仮定して、中心素子とする。すなわち、開口数が偶数の場合には、開口の真中のライン上に焦点が有るものとして計算を行ってもよい。
なお、重ね合わせ処理部49における重ね合わせ処理方法としては、単に、加算するだけでなく、平均値や中央値をとってもよいし、係数を掛け合わせた上で加算してもよい。なお、平均値や中央値を取ることは、素子データレベルでの平均化フィルタやメディアンフィルタを掛けることに相当すると考えられるが、平均化フィルタやメディアンフィルタの代わりに、通常の画像処理で行われる逆フィルタなども適用してもよい。
あるいは、重ね合わせる各素子データ同士を比較し、類似している場合には最大値、類似していない場合には平均値、分布の偏りがある場合には中間値をとるなど、これに限らず、重ね合わせる各素子データの特徴量に基づいて重ね合わせ処理を変えてもよい。
あるいは、重ね合わせる各素子データ同士を比較し、類似している場合には最大値、類似していない場合には平均値、分布の偏りがある場合には中間値をとるなど、これに限らず、重ね合わせる各素子データの特徴量に基づいて重ね合わせ処理を変えてもよい。
また、注目素子の素子データに重ね合わせる素子データの数は、図示例の2つに限定はされず、1つでもよく、あるいは、3つ以上でもよい。すなわち、注目素子の素子データに重ね合わせる素子データの数は、要求される処理速度(フレームレート等)や画質などに応じて、適宜、設定すればよい。基本的には、重ね合わせる素子データの数が多いほど画質は向上する。
ここで、注目素子の素子データに重ね合わせる素子データ数は、超音波ビームのビーム幅の広がり程度に合わせた方が望ましい。従って、深さによってビーム幅が変わる場合には、重ね合わせる素子データ数も深さによって変更してもよい。
また、ビーム幅は送信開口数に依存することから、送信開口数に応じて重ね合わせる素子データの数を変更してもよい。あるいは、画像の輝度値などの特徴量に基づいて重ね合わせ素子データ数を変更してもよいし、重ね合わせ素子データ数を複数パターンを変えて作成した画像から最適な重ね合わせ素子データ数を選択してもよい。
また、重ね合わせによって生成する処理済素子データは、重ね合わせに用いる未処理素子データのいずれかに対応するものである必要はない。すなわち、生成した処理済素子データは、未処理素子データとは異なる位置(ライン)に対応するデータであってもよい。
例えば、各未処理素子データに対応するラインの中間位置のラインに対応する処理済素子データを生成してもよい。
また、処理済素子データを生成するラインの数は、未処理素子データを取得したライン数(超音波の送受信を行ったライン数)と同じであっても良いし、多くても少なくてもよい。
すなわち、例えば、未処理素子データを取得したライン、および、これらのラインの中間位置のラインに対応する処理済受信データを生成することによって、超音波の送受信を行ったライン数の2倍のライン数に対応する処理済受信データを生成してもよい。
ここで、注目素子の素子データに重ね合わせる素子データ数は、超音波ビームのビーム幅の広がり程度に合わせた方が望ましい。従って、深さによってビーム幅が変わる場合には、重ね合わせる素子データ数も深さによって変更してもよい。
また、ビーム幅は送信開口数に依存することから、送信開口数に応じて重ね合わせる素子データの数を変更してもよい。あるいは、画像の輝度値などの特徴量に基づいて重ね合わせ素子データ数を変更してもよいし、重ね合わせ素子データ数を複数パターンを変えて作成した画像から最適な重ね合わせ素子データ数を選択してもよい。
また、重ね合わせによって生成する処理済素子データは、重ね合わせに用いる未処理素子データのいずれかに対応するものである必要はない。すなわち、生成した処理済素子データは、未処理素子データとは異なる位置(ライン)に対応するデータであってもよい。
例えば、各未処理素子データに対応するラインの中間位置のラインに対応する処理済素子データを生成してもよい。
また、処理済素子データを生成するラインの数は、未処理素子データを取得したライン数(超音波の送受信を行ったライン数)と同じであっても良いし、多くても少なくてもよい。
すなわち、例えば、未処理素子データを取得したライン、および、これらのラインの中間位置のラインに対応する処理済受信データを生成することによって、超音波の送受信を行ったライン数の2倍のライン数に対応する処理済受信データを生成してもよい。
なお、以上のマルチライン処理では、中心素子が異なり、かつ、超音波ビームの送信方向が平行(角度が同一)である、複数の超音波ビームの送信によって得られた素子データを重ね合わせることにより、注目素子の素子データの処理済素子データを生成したが、本発明は、これに限定はされない。
例えば、中心素子を同一として、送信方向(角度)が異なる複数の超音波ビームの送信によって得られた素子データを重ね合わせることにより、処理済素子データを生成してもよい。この際において、何れの超音波ビームの送信によって得られた素子データの処理済素子データを生成するか(すなわち、どの方向の音線の処理済素子データを生成するか)は、診察部位やプローブの種類等に応じてデフォルトで設定されていてもよく、あるいは、操作者が選択するようにしてもよい。
また、中心素子が異なり、平行な超音波ビームの送信によって得られた素子データと、中心素子を同一として、送信方向が異なる超音波ビームの送信によって得られた素子データとの両方を用いて、処理済素子データを生成してもよい。
例えば、中心素子を同一として、送信方向(角度)が異なる複数の超音波ビームの送信によって得られた素子データを重ね合わせることにより、処理済素子データを生成してもよい。この際において、何れの超音波ビームの送信によって得られた素子データの処理済素子データを生成するか(すなわち、どの方向の音線の処理済素子データを生成するか)は、診察部位やプローブの種類等に応じてデフォルトで設定されていてもよく、あるいは、操作者が選択するようにしてもよい。
また、中心素子が異なり、平行な超音波ビームの送信によって得られた素子データと、中心素子を同一として、送信方向が異なる超音波ビームの送信によって得られた素子データとの両方を用いて、処理済素子データを生成してもよい。
前述のように、素子データ処理部22は、生成した処理済素子データを、画像生成部24(整相加算部38)に送る。
処理済素子データを供給された画像生成部24では、前述のように、整相加算部38が処理済素子データを整相加算して受信フォーカス処理を行って受信データを生成し、検波処理部40が、受信データに減衰補正および包絡線検波処理を施すことにより、Bモード画像データを生成する。
画像生成部24では、さらに、DSC42が、Bモード画像データを通常のテレビジョン信号の走査方式に対応する画像データにラスター変換し、画像処理部44において階調処理等の所定の処理を施す。
画像処理部44は、生成したBモード画像データを画像メモリ46に格納し、および/または、表示制御部26に送って、被検体のBモード画像を表示部28に表示する。
処理済素子データを供給された画像生成部24では、前述のように、整相加算部38が処理済素子データを整相加算して受信フォーカス処理を行って受信データを生成し、検波処理部40が、受信データに減衰補正および包絡線検波処理を施すことにより、Bモード画像データを生成する。
画像生成部24では、さらに、DSC42が、Bモード画像データを通常のテレビジョン信号の走査方式に対応する画像データにラスター変換し、画像処理部44において階調処理等の所定の処理を施す。
画像処理部44は、生成したBモード画像データを画像メモリ46に格納し、および/または、表示制御部26に送って、被検体のBモード画像を表示部28に表示する。
ここで、前述のとおり、着目領域設定部21により着目領域が設定された場合には、処理条件変更部23が、設定された着目領域の情報に基づいて、素子データ処理部22のマルチライン処理の処理条件を変更し、素子データ処理部22は、設定された処理条件に基づいてマルチライン処理を行う。
具体的には、例えば、着目領域ROI内と、着目領域ROI以外の領域とで、マルチライン処理における重ね合わせ数を異なるものとする。
このような処理条件変更部23による処理条件の変更方法の一例を、図8(a)および図8(b)を用いて詳細に説明する。
具体的には、例えば、着目領域ROI内と、着目領域ROI以外の領域とで、マルチライン処理における重ね合わせ数を異なるものとする。
このような処理条件変更部23による処理条件の変更方法の一例を、図8(a)および図8(b)を用いて詳細に説明する。
図8(a)は、着目領域ROIの設定前後の加算ラインの範囲(重ね合わせ数)を説明するための概念図である。
図8(a)は、撮像領域を示すものであり、図中、横方向が素子の配列方向に対応し、縦方向が深さ方向に対応する。
まず、着目領域ROIを設定する前は、撮像領域全体で所定の条件によってマルチライン処理を行って、超音波画像を生成する。例えば、図中、一点鎖線を用いて表す注目ラインについてマルチライン処理する場合に、マルチライン処理の重ね合わせ数は、破線を用いて示す範囲内のライン数とする。
これに対して、図中、実線を用いて示す着目領域ROIが設定された場合には、この着目領域ROI内の注目ライン(サンプリングポイント)については、太線を用いて示す範囲内のライン数を、マルチライン処理のライン数とし、着目領域ROIを設定する前の重ね合わせ数よりも多くする。例えば、着目領域ROI設定前のマルチライン処理において重ね合わせるラインの範囲が、超音波ビームの幅よりも小さい場合には、着目領域ROI設定後のマルチライン処理における重ね合わせるラインの数を、超音波ビームの幅に合わせて設定する。
その際、着目領域ROI以外の領域においては、マルチライン処理の重ね合わせ数は、着目領域ROI設定前の重ね合わせ数と同じである。
図8(a)は、撮像領域を示すものであり、図中、横方向が素子の配列方向に対応し、縦方向が深さ方向に対応する。
まず、着目領域ROIを設定する前は、撮像領域全体で所定の条件によってマルチライン処理を行って、超音波画像を生成する。例えば、図中、一点鎖線を用いて表す注目ラインについてマルチライン処理する場合に、マルチライン処理の重ね合わせ数は、破線を用いて示す範囲内のライン数とする。
これに対して、図中、実線を用いて示す着目領域ROIが設定された場合には、この着目領域ROI内の注目ライン(サンプリングポイント)については、太線を用いて示す範囲内のライン数を、マルチライン処理のライン数とし、着目領域ROIを設定する前の重ね合わせ数よりも多くする。例えば、着目領域ROI設定前のマルチライン処理において重ね合わせるラインの範囲が、超音波ビームの幅よりも小さい場合には、着目領域ROI設定後のマルチライン処理における重ね合わせるラインの数を、超音波ビームの幅に合わせて設定する。
その際、着目領域ROI以外の領域においては、マルチライン処理の重ね合わせ数は、着目領域ROI設定前の重ね合わせ数と同じである。
図8(b)は、着目領域ROIの設定前後の加算ラインの範囲(重ね合わせ数)の他の一例を説明するための概念図である。
図8(b)は、撮像領域を示すものであり、図中、横方向が素子の配列方向に対応し、縦方向が深さ方向に対応する。
まず、着目領域ROIを設定する前は、超音波ビームの幅に対応して、サンプリングポイントの深さに応じて、マルチライン処理の重ね合わせ数は、図中、破線を用いて示す範囲内のライン数とする。
これに対して、図中、実線を用いて示す着目領域ROIが設定された場合には、着目領域ROI内の注目ライン(サンプリングポイント)については、着目領域ROI設定前と同様に、太線を用いて示す範囲内のライン数をマルチライン処理のライン数としてマルチライン処理を行う。一方、着目領域ROI以外の領域についてはマルチライン処理を行わず、未処理素子データから超音波画像を生成する。
図8(b)は、撮像領域を示すものであり、図中、横方向が素子の配列方向に対応し、縦方向が深さ方向に対応する。
まず、着目領域ROIを設定する前は、超音波ビームの幅に対応して、サンプリングポイントの深さに応じて、マルチライン処理の重ね合わせ数は、図中、破線を用いて示す範囲内のライン数とする。
これに対して、図中、実線を用いて示す着目領域ROIが設定された場合には、着目領域ROI内の注目ライン(サンプリングポイント)については、着目領域ROI設定前と同様に、太線を用いて示す範囲内のライン数をマルチライン処理のライン数としてマルチライン処理を行う。一方、着目領域ROI以外の領域についてはマルチライン処理を行わず、未処理素子データから超音波画像を生成する。
すなわち、図8(a)に示す例では、処理条件変更部23は、着目領域ROIが設定された際に、着目領域ROI以外の領域でのマルチライン処理の重ね合わせ数は、着目領域ROI設定前と同じ重ね合わせ数とし(変更せずに)、着目領域ROI内でのマルチライン処理の重ね合わせ数を、すなわち、着目領域ROI以外の領域での重ね合わせ数よりも多くする。
これにより、着目領域ROI内のマルチライン処理を高精度なものとして、着目領域ROIの画質を向上できる。また、着目領域ROI以外の領域での計算負荷を低減でき、フレームレートの低下を防止できる。
なお、着目領域ROI設定後の着目領域ROI以外の領域における重ね合わせ数は、着目領域ROI設定前の重ね合わせ数よりも少なくしてもよい。例えば、1フレーム中における全体での重ね合わせ数が同じになるように、着目領域ROI以外の領域の重ね合わせ数を設定すればよい。これにより、フレームレートの低下を好適に防止できる。
なお、着目領域ROI設定後の着目領域ROI以外の領域における重ね合わせ数は、着目領域ROI設定前の重ね合わせ数よりも少なくしてもよい。例えば、1フレーム中における全体での重ね合わせ数が同じになるように、着目領域ROI以外の領域の重ね合わせ数を設定すればよい。これにより、フレームレートの低下を好適に防止できる。
なお、本発明において、処理条件変更部23による処理条件の変更方法は、上記の着目領域ROI内でのマルチライン処理の重ね合わせ数を多くする構成に限定されない。
例えば、図8(b)に示す例のように、処理条件変更部23は、着目領域ROIが設定された際に、着目領域ROI内での重ね合わせ数を、着目領域ROIを設定する前の重ね合わせ数と同じとし、着目領域ROI以外の領域での重ね合わせ数を、着目領域ROIを設定する前の重ね合わせ数よりも少なくしてもよい。
あるいは、処理条件変更部23は、着目領域ROIが設定された際に、着目領域ROI以外の領域では、マルチライン処理を行わないように(重ね合わせ数を1に)してもよい。すなわち、着目領域ROI以外の領域では、未処理素子データから超音波画像を生成するようにしてもよい。
あるいは、着目領域ROIのみの画像を表示して、着目領域ROI以外の領域では、何も表示しない構成としてもよく、着目領域ROIを設定する直前の画像を表示するようにしてもよい。
例えば、図8(b)に示す例のように、処理条件変更部23は、着目領域ROIが設定された際に、着目領域ROI内での重ね合わせ数を、着目領域ROIを設定する前の重ね合わせ数と同じとし、着目領域ROI以外の領域での重ね合わせ数を、着目領域ROIを設定する前の重ね合わせ数よりも少なくしてもよい。
あるいは、処理条件変更部23は、着目領域ROIが設定された際に、着目領域ROI以外の領域では、マルチライン処理を行わないように(重ね合わせ数を1に)してもよい。すなわち、着目領域ROI以外の領域では、未処理素子データから超音波画像を生成するようにしてもよい。
あるいは、着目領域ROIのみの画像を表示して、着目領域ROI以外の領域では、何も表示しない構成としてもよく、着目領域ROIを設定する直前の画像を表示するようにしてもよい。
また、着目領域ROIが設定されていない状態では、マルチライン処理を行わず(重ね合わせ数を1にして)、未処理素子データから超音波画像を生成する構成として、着目領域ROIが設定された場合に、処理条件変更部23は、着目領域ROI内での重ね合わせ数を2以上として、マルチライン処理を行なうようにしてもよい。
これらの構成により、着目領域ROI内のマルチライン処理を高精度なものとし、また、着目領域ROI以外の領域での計算負荷を低減できる。従って、着目領域ROIの画質を向上でき、また、フレームレートの低下を防止できる。
また、本発明において、処理条件変更部23が変更する処理条件は、マルチライン処理における重ね合わせ数に限定はされない。
例えば、処理条件変更部23は、重ね合わせ処理部49における重ね合わせ処理の際の重みづけの係数(アポダイゼーションの係数)を、設定された着目領域ROIに応じて変更する構成としてもよい。例えば、着目領域ROIの幅に合わせてアポダイゼーションの係数を設定すればよい。
アポダイゼーションの条件を着目領域ROIに適切な値に変更することによって、着目領域ROIでの未処理素子データの重ね合わせの効果をより好適なものとすることができ、マルチライン処理後の処理済素子データから生成される超音波画像の画質を向上できる。
例えば、処理条件変更部23は、重ね合わせ処理部49における重ね合わせ処理の際の重みづけの係数(アポダイゼーションの係数)を、設定された着目領域ROIに応じて変更する構成としてもよい。例えば、着目領域ROIの幅に合わせてアポダイゼーションの係数を設定すればよい。
アポダイゼーションの条件を着目領域ROIに適切な値に変更することによって、着目領域ROIでの未処理素子データの重ね合わせの効果をより好適なものとすることができ、マルチライン処理後の処理済素子データから生成される超音波画像の画質を向上できる。
あるいは、処理条件変更部23は、遅延時間算出部48が遅延時間を算出する際の音速、あるいは、遅延時間自体を着目領域ROIの位置に応じてその位置における音速または遅延時間を設定するようにしてもよい。
生体内における音速は、筋肉や脂肪等の部位によって異なる。そのため、着目する部位によって遅延時間が異なり、適切な遅延時間を用いずに重ね合わせを行うと、適正な重ね合わせができず、十分な画質が得られないおそれがある。
これに対して、着目領域ROIが設定された位置に応じて音速、あるいは遅延時間を設定することによって、重ね合わせの精度を向上して、着目領域ROIの画質を向上できる。
音速の設定方法としては、特に限定はなく、超音波診断装置で用いられている種々の公知の音速の設定方法が利用可能である。例えば、着目領域ROI内のデータを解析して音速を算出する方法や、操作者による操作部32への入力指示や、筋肉・脂肪などの部位をメニューから選択する指示に基づいて音速値を選択する方法等が利用可能である。
生体内における音速は、筋肉や脂肪等の部位によって異なる。そのため、着目する部位によって遅延時間が異なり、適切な遅延時間を用いずに重ね合わせを行うと、適正な重ね合わせができず、十分な画質が得られないおそれがある。
これに対して、着目領域ROIが設定された位置に応じて音速、あるいは遅延時間を設定することによって、重ね合わせの精度を向上して、着目領域ROIの画質を向上できる。
音速の設定方法としては、特に限定はなく、超音波診断装置で用いられている種々の公知の音速の設定方法が利用可能である。例えば、着目領域ROI内のデータを解析して音速を算出する方法や、操作者による操作部32への入力指示や、筋肉・脂肪などの部位をメニューから選択する指示に基づいて音速値を選択する方法等が利用可能である。
また、処理条件変更部23は、着目領域ROIが設定された場合に、上記の重ね合わせ数、アポダイゼーションの係数および音速(遅延時間)のうちの複数の処理条件を変更するようにしてもよい。
その際、処理条件変更部23重ね合わせ数、アポダイゼーションの係数および音速(遅延時間)の少なくとも1つの条件の組み合わせを複数、予めプリセットとして記憶しておき、設定された着目領域ROIに応じて、記憶されたプリセットのうちの1つを呼び出すようにしてもよい。
その際、処理条件変更部23重ね合わせ数、アポダイゼーションの係数および音速(遅延時間)の少なくとも1つの条件の組み合わせを複数、予めプリセットとして記憶しておき、設定された着目領域ROIに応じて、記憶されたプリセットのうちの1つを呼び出すようにしてもよい。
なお、着目領域ROIの範囲内外において、マルチライン処理の処理条件を異なるものとする構成に限定はされず、着目領域ROIに所定の幅の領域(余白領域)を付与した領域とそれ以外の領域とで、マルチライン処理の処理条件を異なるものとする構成としてもよい。
また、着目領域ROIの設定に応じて、処理条件変更部23がマルチライン処理の処理条件を変更し、かつ、送信部14による超音波の送信の条件を変更し、着目領域ROIの位置でのマルチライン処理に最適な送信条件に変更するようにしてもよい。
変更する送信条件としては、例えば、F値および/または焦点位置を変えて着目領域ROIでの送信ビームが広がるように設定することによって、マルチライン処理に有効に利用できる素子データの数を多くし、かつ、これに合わせて、処理条件変更部23がマルチライン処理の重ね合わせ数を変更することによって、マルチライン処理の精度をより向上することができる。
変更する送信条件としては、例えば、F値および/または焦点位置を変えて着目領域ROIでの送信ビームが広がるように設定することによって、マルチライン処理に有効に利用できる素子データの数を多くし、かつ、これに合わせて、処理条件変更部23がマルチライン処理の重ね合わせ数を変更することによって、マルチライン処理の精度をより向上することができる。
また、処理条件変更部23により変更された処理条件を保存する設定情報保存部を有してもよい。変更された処理条件を保存(記憶)しておくことによって、同じ処理条件での計測が容易に再現できる点で好ましい。
以下、図9に示すフローチャートを参照して、超音波診断装置10における信号処理方法(本発明の信号処理方法)について、詳細に説明する。
なお、本発明のプログラムは、超音波診断装置10が有するコンピュータに、以下の信号処理方法を実行させるプログラムである。
なお、本発明のプログラムは、超音波診断装置10が有するコンピュータに、以下の信号処理方法を実行させるプログラムである。
超音波診断装置10において、まず、制御部30からの指示に応じて、素子データを取得するために、送信部14が、設定された送信周波数で、プローブ12(振動子アレイ36)の対応する超音波トランスデューサ(素子)を駆動して(所定の開口数、開口位置で)、被検体に超音波ビームを送信し、被検体によって反射された超音波エコーが超音波トランスデューサ(素子)によって受信され、アナログの受信信号(アナログ素子信号)が受信部16に出力される。
受信部16は、アナログの受信信号(アナログ素子信号)に、増幅等の所定の処理を施して、A/D変換部18に供給する。
A/D変換部18は、受信部16から供給されたアナログの受信信号(アナログ素子信号)をA/D変換して、デジタルの受信信号(デジタル素子信号)である素子データとする。
素子データは、素子データ記憶部20に記憶される。
受信部16は、アナログの受信信号(アナログ素子信号)に、増幅等の所定の処理を施して、A/D変換部18に供給する。
A/D変換部18は、受信部16から供給されたアナログの受信信号(アナログ素子信号)をA/D変換して、デジタルの受信信号(デジタル素子信号)である素子データとする。
素子データは、素子データ記憶部20に記憶される。
素子データ処理部22は、順次、素子データ記憶部に記憶された素子データを読み出して、マルチライン処理を行って、処理済素子データを生成する。
具体的には、素子データ処理部22は、前述の図7(a)~図7(h)に示すように、例えば、注目素子と、その両隣の素子とに対して、注目素子の素子データに対する、両隣の素子の素子データの遅延時間を算出し、隣の素子の素子データの遅延時間補正および方位方向のシフトを行い、注目素子の素子データに、両側の隣の素子の素子データを重ね合わせて、注目素子の処理済素子データを生成する。
具体的には、素子データ処理部22は、前述の図7(a)~図7(h)に示すように、例えば、注目素子と、その両隣の素子とに対して、注目素子の素子データに対する、両隣の素子の素子データの遅延時間を算出し、隣の素子の素子データの遅延時間補正および方位方向のシフトを行い、注目素子の素子データに、両側の隣の素子の素子データを重ね合わせて、注目素子の処理済素子データを生成する。
素子データ処理部22は、所定の複数のラインに対応する素子データそれぞれに対して、素子データの重ね合わせを行って、複数の処理済素子データを生成する。素子データ処理部22は、生成した処理済素子データを、画像生成部24に供給する。画像生成部24は、この処理済素子データを用いて、超音波画像(Bモード画像データ)を生成する。生成された超音波画像は、表示制御部26に供給され、表示部28に表示される。
ここで、操作部32からの入力操作に基づいて、着目領域設定部21により、着目領域ROIが設定されると、処理条件変更部23は、設定された着目領域ROIの大きさ、位置等の情報を取得し、この着目領域ROIの情報に基づいて、素子データ処理部22における処理条件を設定する。素子データ処理部22は、処理条件変更部23において新たな処理条件が設定された後のフレーム(送受信)からは、処理条件変更部23において設定された処理条件に基づいて素子データの処理(マルチライン処理)を行って、複数の処理済素子データを生成する。画像生成部24は、この処理済素子データを用いて、超音波画像(Bモード画像データ)を生成する。生成された超音波画像は、表示制御部26に供給され、表示部28に表示される。
このように、設定された着目領域ROIの情報に基づいてマルチライン処理の処理条件を設定するので、着目領域ROIでの画質を向上しつつ、フレームレートの低下を防止できる。
このように、設定された着目領域ROIの情報に基づいてマルチライン処理の処理条件を設定するので、着目領域ROIでの画質を向上しつつ、フレームレートの低下を防止できる。
なお、上記の第1実施形態においては、処理条件変更部23は、着目領域ROIが設定されると、着目領域ROIに基づいて、素子データ処理部における処理条件を設定する構成としたが、本発明はこれに限定はされず、着目領域ROIが設定された場合に、処理条件を変更するか否かの判断を行って、処理条件を変更すると判断された場合に、処理条件変更部23が処理条件を設定する構成としてもよい。
図10は、本発明の第2実施形態の超音波診断装置の構成の一例を概念的に示すブロック図である。
なお、図10に示す超音波診断装置100は、処理条件変更判断部102を有する以外には、図1に示す超音波診断装置10と同じ構成を有するので、同一の構成要素には、同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
なお、図10に示す超音波診断装置100は、処理条件変更判断部102を有する以外には、図1に示す超音波診断装置10と同じ構成を有するので、同一の構成要素には、同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
処理条件変更判断部102は、着目領域設定部21により、着目領域ROIが設定された際に、処理条件変更部23による処理条件の変更を行うか否かを判断する部位である。
具体的には、処理条件変更判断部102は、設定された着目領域ROIの情報に基づいて、マルチライン処理の効果が小さい(ない)場合など、マルチライン処理の処理条件を変更する必要がないと判断した場合に、処理条件の変更を行わないと判断する。
例えば、着目領域ROIが、超音波ビームの焦点位置を囲む位置に設定された場合には、焦点近傍の位置における画像は、マルチライン処理を行わなくても画質が良く、マルチライン処理の効果が小さいので、処理条件変更判断部102は、素子データ処理部22における処理条件の変更を行わないと判断する。
あるいは、画面全体に着目領域が設定された場合には、処理条件を変更しても画質の向上やフレームレートの向上が見込めないため、処理条件変更判断部102は、素子データ処理部22における処理条件の変更を行わないと判断する。
具体的には、処理条件変更判断部102は、設定された着目領域ROIの情報に基づいて、マルチライン処理の効果が小さい(ない)場合など、マルチライン処理の処理条件を変更する必要がないと判断した場合に、処理条件の変更を行わないと判断する。
例えば、着目領域ROIが、超音波ビームの焦点位置を囲む位置に設定された場合には、焦点近傍の位置における画像は、マルチライン処理を行わなくても画質が良く、マルチライン処理の効果が小さいので、処理条件変更判断部102は、素子データ処理部22における処理条件の変更を行わないと判断する。
あるいは、画面全体に着目領域が設定された場合には、処理条件を変更しても画質の向上やフレームレートの向上が見込めないため、処理条件変更判断部102は、素子データ処理部22における処理条件の変更を行わないと判断する。
このように、着目領域ROIの情報に基づいて、マルチライン処理の処理条件を変更するか否かを判断することにより、より適正な処理条件によってマルチライン処理を行うことができ、作成される超音波画像の画質をより向上することができる。
あるいは、処理条件変更判断部102は、処理条件を変更するか否かの表示を表示部28等に表示して、操作部32への操作者の入力操作に基づいて、処理条件を変更するか否かを判断する構成としてもよい。
このような構成について、図10に示すブロック図、および、図11に示すフローチャートを用いて説明する。
このような構成について、図10に示すブロック図、および、図11に示すフローチャートを用いて説明する。
着目領域設定部21によって着目領域ROIが設定されると、処理条件変更部23は、設定された着目領域ROIの情報に基づいて、適切な処理条件のプリセットを1つ選択して、選択したプリセットを処理条件変更判断部102に供給する。処理条件変更判断部102は、処理条件(プリセット)を変更するか否かの指示を促す表示を表示部28に表示させる旨の信号を表示制御部26に供給する。
操作部32への操作者の入力操作が行われると、処理条件変更判断部102は、操作部32からの入力指示に基づいて、処理条件を変更するか否かを判断し、判断結果を処理条件変更部23に供給する。
操作部32への操作者の入力操作が行われると、処理条件変更判断部102は、操作部32からの入力指示に基づいて、処理条件を変更するか否かを判断し、判断結果を処理条件変更部23に供給する。
処理条件変更判断部102が処理条件を変更しないと判断した場合には、処理条件変更部23は、処理条件を変更しない。すなわち、素子データ処理部22は、着目領域ROIが設定される前の処理条件で、マルチライン処理を行って処理済素子データを生成する。
一方、処理条件変更判断部102が処理条件を変更すると判断した場合には、処理条件変更部23は、判断結果に基づいて、素子データ処理部22における処理条件を変更する。処理条件が変更されると、素子データ処理部22は、これ以降のフレーム(超音波の送受信)の素子データに対して、新たに設定された処理条件によってマルチライン処理を行って、複数の処理済素子データを生成する。画像生成部24は、処理済素子データを用いて、超音波画像を生成し、生成された超音波画像は、表示部28に表示される。
なお、図11に示す例では、処理条件変更判断部102は、1つの適切な処理条件(プリセット)を選択して、処理条件(プリセット)を変更するか否かの指示を促す表示を表示部28に表示させる構成としたが、これに限定はされず、2以上の処理条件(プリセット)を表示して、操作者に選択させるようにしてもよい。例えば、着目領域ROIでの重ね合わせ数を多くして画質を高くする処理条件を「画質優先」、着目領域ROI以外の領域での重ね合わせ数を少なくしてフレームレートを高くする処理条件を「フレームレート優先」と表示して、画質とフレームレートいずれを優先するかを操作者に選択させるようにしてもよい。
また、処理条件変更判断部102は、設定された着目領域ROIの情報に基づいて、マルチライン処理の処理条件を変更するか否かを判断し、さらに、処理条件を変更するか否かの表示を表示部28等に表示して、操作部32への操作者の入力操作に基づいて、処理条件を変更するか否かを判断する構成としてもよい。
具体的には、図12に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、着目領域設定部21によって着目領域ROIが設定されると、処理条件変更部23は、設定された着目領域ROIの情報に基づいて、処理条件を変更するか否かを判断する。
例えば、着目領域ROIが焦点位置を含む場合には、処理条件を変更しないと判断し、着目領域ROI設定前の処理条件によって、超音波の送受信を行い素子データを取得して、この素子データにマルチライン処理を施して、超音波画像を生成して表示部28に表示する。
まず、着目領域設定部21によって着目領域ROIが設定されると、処理条件変更部23は、設定された着目領域ROIの情報に基づいて、処理条件を変更するか否かを判断する。
例えば、着目領域ROIが焦点位置を含む場合には、処理条件を変更しないと判断し、着目領域ROI設定前の処理条件によって、超音波の送受信を行い素子データを取得して、この素子データにマルチライン処理を施して、超音波画像を生成して表示部28に表示する。
一方、処理条件を変更すると判断した場合には、処理条件変更判断部102は、処理条件(プリセット)を変更するか否かの指示を促す表示を表示部28に表示させる旨の信号、あるいは、2以上の処理条件(プリセット)のいずれを選択するかの指示を促す表示を表示させる旨の信号を表示制御部26に供給する。
表示部28に表示に基づいて、操作部32への操作者の入力操作が行われると、処理条件変更判断部102は、操作部32からの入力指示に基づいて、処理条件を変更するか否か、いずれのプリセットを選択するかを判断し、判断結果を処理条件変更部23に供給する。
表示部28に表示に基づいて、操作部32への操作者の入力操作が行われると、処理条件変更判断部102は、操作部32からの入力指示に基づいて、処理条件を変更するか否か、いずれのプリセットを選択するかを判断し、判断結果を処理条件変更部23に供給する。
処理条件変更部23は、判断結果に基づいて、素子データ処理部22における処理条件を変更する。処理条件が変更されると、素子データ処理部22は、これ以降のフレーム(超音波の送受信)の素子データに対して、新たに設定された処理条件によってマルチライン処理を行って、複数の処理済素子データを生成する。画像生成部24は、処理済素子データを用いて、超音波画像を生成し、生成された超音波画像は、表示部28に表示される。
また、第1実施形態においては、素子データ処理部22におけるマルチライン処理は、素子データを用いて行う構成としたが、本発明は、これに限定はされず、第1の素子データを整相加算した第1の受信データをマルチライン処理する構成としてもよい。
図13に、本発明の第3実施形態である超音波診断装置110の一例をブロック図によって概念的に示す。
なお、図13に示す超音波診断装置110は、素子データ処理部22に代えてデータ処理部114を有し、画像生成部24に代えて画像生成部116を有する以外には、図1に示す超音波診断装置10と同じ構成を有するので、同一の構成要素には、同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
なお、図13に示す超音波診断装置110は、素子データ処理部22に代えてデータ処理部114を有し、画像生成部24に代えて画像生成部116を有する以外には、図1に示す超音波診断装置10と同じ構成を有するので、同一の構成要素には、同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
超音波診断装置110は、超音波プローブ12と、超音波プローブ12に接続される送信部14及び受信部16と、A/D変換部18と、素子データ記憶部20と、着目領域設定部21と、データ処理部114と、処理条件変更部23と、画像生成部116と、表示制御部26と、表示部28と、制御部30と、操作部32と、格納部34とを有する。
図14に、データ処理部114の構成を、ブロック図を用いて概念的に示す。
データ処理部114は、整相加算部118と、遅延時間算出部48と、重ね合わせ処理部120とを有する。
データ処理部114は、整相加算部118と、遅延時間算出部48と、重ね合わせ処理部120とを有する。
整相加算部118は、素子データ記憶部20から読み出した素子データを整相加算して受信フォーカス処理を行い、第1の受信データ(未処理受信データ)を生成する。
ここで、整相加算部118は、1つの素子データに対して、基準となる素子、すなわち、基準ラインを変えて、複数回、上記受信フォーカス処理を行い、素子データごとに2以上の未処理受信データを生成する。
ここで、整相加算部118は、1つの素子データに対して、基準となる素子、すなわち、基準ラインを変えて、複数回、上記受信フォーカス処理を行い、素子データごとに2以上の未処理受信データを生成する。
重ね合わせ処理部120は、重ね合わせるデータの数および重ね合わせ処理方法等のデータ処理に関する情報に基づいて、整相加算部118によって生成された未処理受信データを取得する。
また、重ね合わせ処理部120は、遅延時間算出部48によって算出された、それぞれの未処理受信データに対応する遅延時間に基づいて、2以上の未処理受信データを、受信時間上で、即ち時間を合わせて、重ね合わせて、処理済(第2の)受信データを生成する。
また、重ね合わせ処理部120は、遅延時間算出部48によって算出された、それぞれの未処理受信データに対応する遅延時間に基づいて、2以上の未処理受信データを、受信時間上で、即ち時間を合わせて、重ね合わせて、処理済(第2の)受信データを生成する。
具体的には、重ね合わせ処理部120は、整相加算部118から供給される未処理受信データに対して、同一の素子を基準にして整相加算処理された未処理受信データ同士を、各超音波トランスデューサが超音波エコーを受信した時間に応じて重ね合せて、1つの未処理受信データに対応する処理済受信データを生成する。
整相加算部118および重ね合わせ処理部120について、図15(a)~図15(i)および図16(a)~図16(h)を用いてより詳細に説明する。
まず、整相加算部118における整相加算処理について、図15(a)~図15(i)を用いて詳細に説明する。
図15(a)、図15(d)および図15(g)は、それぞれの受信素子を説明するための概念図であり、図15(b)、図15(e)および図15(h)は、それぞれの超音波の送受信によって得られる素子データを示す概念図であり、図15(c)、図15(f)および図15(i)は、それぞれの素子データを整相加算処理して得られる未処理受信データを示す概念図である。
なお、図15(a)~図15(i)は、n番目の素子に対応するライン上に、反射点が存在している状態を示す。
図15(a)、図15(d)および図15(g)は、それぞれの受信素子を説明するための概念図であり、図15(b)、図15(e)および図15(h)は、それぞれの超音波の送受信によって得られる素子データを示す概念図であり、図15(c)、図15(f)および図15(i)は、それぞれの素子データを整相加算処理して得られる未処理受信データを示す概念図である。
なお、図15(a)~図15(i)は、n番目の素子に対応するライン上に、反射点が存在している状態を示す。
まず、図15(a)~図15(c)を用いて、1つの素子データから2以上の未処理受信データを生成する一例を説明する。
図15(a)は、複数の素子が配列された振動子アレイ36を概念的に示す図である。図15(a)中、素子の位置をnを用いて表し、受信素子をハッチングで示す。すなわち、図15(a)は、n番目の素子を中心素子とする、n-4~n+4番目の素子が受信素子であることを示す。
図15(a)は、複数の素子が配列された振動子アレイ36を概念的に示す図である。図15(a)中、素子の位置をnを用いて表し、受信素子をハッチングで示す。すなわち、図15(a)は、n番目の素子を中心素子とする、n-4~n+4番目の素子が受信素子であることを示す。
図15(b)は、図15(a)に示す受信素子によって取得した素子データを概念的に示す図である。また、図15(b)の位置は、図15(a)に示す受信素子の位置に対応して表示する。
なお、以下の説明では、n番目の素子を中心素子として得られた素子データをn番目の素子データという。
なお、以下の説明では、n番目の素子を中心素子として得られた素子データをn番目の素子データという。
整相加算部118は、n番目の素子データを素子データ記憶部20から読み出して、n番目の素子に対応するライン(以下、n番目のラインともいう)を基準ラインとして、整相加算処理を行い、図15(c)の図中中央に示すn(n)番目の未処理受信データを生成する。また、整相加算部118は、n-2番目のラインを基準ラインとして、n番目の素子データに対して整相加算処理を行い、図15(c)の図中左に示すn(n-2)番目の未処理受信データを生成する。同様にして、n-1、n+1、n+2番目のラインをそれぞれ基準ラインとして、n番目の素子データに対して整相加算処理を行い、n(n-1)番目の未処理受信データ、n(n+1)番目の未処理受信データ、n(n+2)番目の未処理受信データを生成する。
ここで、本明細書中においては、例えば、x番目の素子データに対して、y番目のラインを基準として整相加算を行い生成した受信データを、x(y)番目の受信データと表す。
ここで、本明細書中においては、例えば、x番目の素子データに対して、y番目のラインを基準として整相加算を行い生成した受信データを、x(y)番目の受信データと表す。
すなわち、本実施形態の整相加算部118においては、1つの素子データに対して、この素子データに対応する受信素子の中心素子に対応するラインを含む、中心素子の左右各2つの素子に対応するラインの、合計5つのラインにおいてそれぞれ整相加算処理を行い、図15(c)に示すように、5つの未処理受信データを生成する。
したがって、図15(d)~図15(f)に示すように、n-1番目の素子データに対しては、n-1番目のラインを中心とするn-3~n+1番目のラインにおいてそれぞれ整相加算処理を行い、図15(f)に示す5つの未処理受信データを生成する。また、図15(g)~図15(i)に示すように、n+1番目の素子データに対しては、n+1番目のラインを中心とするn-1~n+3番目のラインにおいてそれぞれ整相加算処理を行い、図15(i)に示す5つの未処理受信データを生成する。
このようにして、整相加算部118は、必要な素子データに対して、複数回の整相加算処理を行い、複数の未処理受信データを生成する。
整相加算部118は、未処理受信データを重ね合わせ処理部120に供給する。
このようにして、整相加算部118は、必要な素子データに対して、複数回の整相加算処理を行い、複数の未処理受信データを生成する。
整相加算部118は、未処理受信データを重ね合わせ処理部120に供給する。
なお、整相加算部118において、1つの素子データから生成する未処理受信データの数には特に限定はなく、装置の性能、要求される処理速度(フレームレート等)、画質等に応じて適宜、決定すればよい。
また、整相加算部118は、超音波ビームの幅に応じて、この幅に対応するライン分の未処理受信データを生成するのも好ましい。
すなわち、超音波の送信ビームの幅に合わせて、後述する重ね合わせ処理部における重ね合わせ処理における重ね合わせ数を変化させる場合には、重ね合わせる数に合わせて、素子データごとに、この素子データに対応する受信素子の中心素子を基準として整相加算を行い、かつ、重ね合わせる数分、整相加算の基準となる素子をずらして整相加算処理を行うのが好ましい。
例えば、重ね合わせ数が11の場合には、処理を行う素子データに対応する受信素子の中心素子、および、この中心素子の左右各5素子を基準として整相加算処理を行う。
これにより、重ね合わせの効果を十分に発揮させることができ、かつ、記憶するデータ量を低減することができる。
なお、データ処理部24おける重ね合わせ数が深さによって変化する場合には、整相加算部22は、1つの素子データに対して整相加算処理を行う数を深さによって変えて複数の未処理受信データを生成も良いし、あるいは、深さによらず、超音波ビームの最大幅に対応する数の未処理受信データを生成してもよい。
具体的には、整相加算部118は、1つの素子データに対して、3~10ライン分の未処理受信データを生成するのが好ましい。
また、整相加算部118は、超音波ビームの幅に応じて、この幅に対応するライン分の未処理受信データを生成するのも好ましい。
すなわち、超音波の送信ビームの幅に合わせて、後述する重ね合わせ処理部における重ね合わせ処理における重ね合わせ数を変化させる場合には、重ね合わせる数に合わせて、素子データごとに、この素子データに対応する受信素子の中心素子を基準として整相加算を行い、かつ、重ね合わせる数分、整相加算の基準となる素子をずらして整相加算処理を行うのが好ましい。
例えば、重ね合わせ数が11の場合には、処理を行う素子データに対応する受信素子の中心素子、および、この中心素子の左右各5素子を基準として整相加算処理を行う。
これにより、重ね合わせの効果を十分に発揮させることができ、かつ、記憶するデータ量を低減することができる。
なお、データ処理部24おける重ね合わせ数が深さによって変化する場合には、整相加算部22は、1つの素子データに対して整相加算処理を行う数を深さによって変えて複数の未処理受信データを生成も良いし、あるいは、深さによらず、超音波ビームの最大幅に対応する数の未処理受信データを生成してもよい。
具体的には、整相加算部118は、1つの素子データに対して、3~10ライン分の未処理受信データを生成するのが好ましい。
次に、図16(a)~図16(h)を用いて、重ね合わせ処理部120における重ね合わせ処理について詳細に説明する。
図16(a)および図16(e)は、それぞれ重ね合わせを行う未処理受信データを示す概念図であり、図16(b)および図(f)は、それらの遅延時間を説明するための概念図であり、図16(c)および図16(g)は、未処理受信データの重ね合わせの状態を説明するための概念図であり、図16(d)および図16(h)は、未処理受信データの重ね合わせの結果を説明するための概念図である。
なお、図16(a)~図(h)に示す例は、重ね合わせ処理部120における重ね合わせ数を5つとした例である。
また、図16(a)、図16(e)に示す未処理受信データは、n番目のライン上に反射点が存在する状態の未処理受信データの概念図である。
図16(a)および図16(e)は、それぞれ重ね合わせを行う未処理受信データを示す概念図であり、図16(b)および図(f)は、それらの遅延時間を説明するための概念図であり、図16(c)および図16(g)は、未処理受信データの重ね合わせの状態を説明するための概念図であり、図16(d)および図16(h)は、未処理受信データの重ね合わせの結果を説明するための概念図である。
なお、図16(a)~図(h)に示す例は、重ね合わせ処理部120における重ね合わせ数を5つとした例である。
また、図16(a)、図16(e)に示す未処理受信データは、n番目のライン上に反射点が存在する状態の未処理受信データの概念図である。
図16(a)に示すように、n(n)番目の未処理受信データに対応する処理済受信データを生成する場合には、重ね合わせ処理部120は、異なる素子データに対してそれぞれn番目のラインを基準に整相加算処理を行って生成した未処理受信データである、5つの未処理受信データ(n-2(n)、n-1(n)、n(n)、n+1(n)、n+2(n)番目の未処理受信データ)を取得する。
重ね合わせ処理部120は、遅延時間算出部48が算出した遅延時間(図16(b))に基づいて、5つの未処理受信データそれぞれに対して、遅延時間補正を行って重ね合わせて(図16(c))、加算または平均することによってn(n)番目の未処理受信データに対応する処理済受信データを生成する(図16(d))。この処理済受信データは、n番目の素子(ライン)に対応する処理済受信データである。
重ね合わせ処理部120は、遅延時間算出部48が算出した遅延時間(図16(b))に基づいて、5つの未処理受信データそれぞれに対して、遅延時間補正を行って重ね合わせて(図16(c))、加算または平均することによってn(n)番目の未処理受信データに対応する処理済受信データを生成する(図16(d))。この処理済受信データは、n番目の素子(ライン)に対応する処理済受信データである。
ここで、重ね合わせ処理部120は、着目領域ROIが設定された場合には、処理条件変更部23によって設定された処理条件(重ね合わせ数、アポダイゼーションの係数、音速(遅延時間))に基づいて、重ね合わせ処理を行い処理済受信データを生成する。
これにより、設定された着目領域ROIに最適な処理条件とすることができ、着目領域ROIの画質を向上でき、また、フレームレートの低下を防止できる。
これにより、設定された着目領域ROIに最適な処理条件とすることができ、着目領域ROIの画質を向上でき、また、フレームレートの低下を防止できる。
同様に、n-1番目のラインに対応する処理済受信データを生成する場合には、重ね合わせ処理部120は、n-1番目のラインを基準に整相加算処理を行って生成した5つの未処理受信データ(図16(e))を取得する。
重ね合わせ処理部120は、遅延時間(図16(f))に基づいて、5つの未処理受信データそれぞれに対して、遅延時間補正を行って重ね合わせて(図16(g))、加算または平均することによってn-1番目の処理済受信データを生成する(図16(h))。
重ね合わせ処理部120は、遅延時間(図16(f))に基づいて、5つの未処理受信データそれぞれに対して、遅延時間補正を行って重ね合わせて(図16(g))、加算または平均することによってn-1番目の処理済受信データを生成する(図16(h))。
ここで、図16(a)~図16(d)のように、反射点が存在するライン(n番目のライン)を基準として整相加算処理を行った未処理素子データに対して、遅延時間補正を行って重ね合わせを行うと、反射点からの信号の位相が一致するので、重ね合わせ処理によって、この反射点からの信号(真の信号)が強調された値(高輝度値)を示す。(図16(d))。
一方、図16(e)~図16(h)のように、反射点が存在しないライン(n-1番目のライン)を基準として整相加算処理を行った未処理素子データに対して、遅延時間補正を行っても、反射点からの信号(ゴースト信号)の位相は一致しないので、重ね合わせを行うことによって、信号が打ち消しあい、小さな値となる(図16(h))。
一方、図16(e)~図16(h)のように、反射点が存在しないライン(n-1番目のライン)を基準として整相加算処理を行った未処理素子データに対して、遅延時間補正を行っても、反射点からの信号(ゴースト信号)の位相は一致しないので、重ね合わせを行うことによって、信号が打ち消しあい、小さな値となる(図16(h))。
他の素子(ライン)に関しても、それぞれの素子を注目素子として、注目素子のラインを基準として整相加算処理を行った2以上の未処理受信データを読み出して、遅延時間に基づいて重ね合わせ処理を行うことによって、真の信号は強調し、ゴースト信号は打ち消して、ゴースト信号の影響を低減することができる。
そのため、処理済受信データに検波処理等を行って、超音波画像を生成することにより、ゴーストの影響を無くし、すなわち音線上の全ての点において焦点を結んだのに等しい受信データによって超音波画像を生成できるので、高輝度であり、鮮鋭性に優れた、高画質な超音波画像を生成することができる。
そのため、処理済受信データに検波処理等を行って、超音波画像を生成することにより、ゴーストの影響を無くし、すなわち音線上の全ての点において焦点を結んだのに等しい受信データによって超音波画像を生成できるので、高輝度であり、鮮鋭性に優れた、高画質な超音波画像を生成することができる。
このように、素子データを整相加算処理した未処理受信データを用いて重ね合わせ処理(マルチライン処理)を行うこともできる。なお、整相加算処理を行った後に、重ね合わせ処理を行う構成は、保持(記憶)するデータの量を低減できる点で好ましい。
データ処理部114は、生成した処理済受信データを画像生成部116に供給する。
データ処理部114は、生成した処理済受信データを画像生成部116に供給する。
画像生成部116は、検波処理部40と、DSC42と、画像処理部44と、画像メモリ46とを有する。
画像生成部116では、検波処理部40が、受信データに減衰補正および包絡線検波処理を施すことにより、Bモード画像データを生成する。さらに、DSC42が、Bモード画像データを通常のテレビジョン信号の走査方式に対応する画像データにラスター変換し、画像処理部44によって階調処理等の所定の処理を施す。
画像処理部44は、生成したBモード画像データを画像メモリ46に格納し、および/または、表示制御部26に送って、被検体のBモード画像を表示部28に表示する。
画像処理部44は、生成したBモード画像データを画像メモリ46に格納し、および/または、表示制御部26に送って、被検体のBモード画像を表示部28に表示する。
以上、本発明の音響波処理装置、信号処理方法およびプログラムに関して詳細に説明したが、本発明は、上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
例えば、1画像分の素子データを記憶する素子データ記憶部20を有さずに、マルチライン処理を行うために、1つの注目素子に対応して、毎回、必要な回数の超音波の送受信を行うようにしてもよい。
10、100、110 超音波診断装置
12 (超音波)プローブ
14 送信部
16 受信部
18 A/D変換部
20 素子データ記憶部
21 着目領域設定部
22 素子データ処理部
23 処理条件変更部
24、116 画像生成部
26 表示制御部
28 表示部
30 制御部
32 操作部
34 格納部
36 振動子アレイ
38、118 整相加算部
40 検波処理部
42 DSC
44 画像処理部
46 画像メモリ
48 遅延時間算出部
49、120 重ね合わせ処理部
52 素子
54 反射点
56、64 超音波ビーム
58 焦点
60 受信経路
61 送信経路
62 素子データ
66 真の素子データ
68 ゴーストの素子データ
114 データ処理部
12 (超音波)プローブ
14 送信部
16 受信部
18 A/D変換部
20 素子データ記憶部
21 着目領域設定部
22 素子データ処理部
23 処理条件変更部
24、116 画像生成部
26 表示制御部
28 表示部
30 制御部
32 操作部
34 格納部
36 振動子アレイ
38、118 整相加算部
40 検波処理部
42 DSC
44 画像処理部
46 画像メモリ
48 遅延時間算出部
49、120 重ね合わせ処理部
52 素子
54 反射点
56、64 超音波ビーム
58 焦点
60 受信経路
61 送信経路
62 素子データ
66 真の素子データ
68 ゴーストの素子データ
114 データ処理部
Claims (13)
- 音響波ビームを送信し、かつ、送信された前記音響波ビームを受信した検査対象物によって反射された音響波エコーを受信して、受信した前記音響波エコーに応じたアナログ素子信号を出力する、複数の素子が配列された探触子と、
前記探触子に、前記複数の素子のうちの2以上の素子を送信素子として用い、前記音響波ビームを複数回送信することにより所定の送信焦点を形成する送信部と、
個々の前記音響波ビームの送信それぞれに対応して、前記複数の素子のうちの2以上の素子を受信素子として音響波エコーを受信して、前記受信素子が出力したアナログ素子信号を受け、所定の処理を施す受信部と、
前記受信部が処理したアナログ素子信号をA/D変換して、デジタル素子信号である第1の素子データとするA/D変換部と、
前記A/D変換部によって出力された複数の前記第1の素子データ、あるいは、前記第1の素子データに整相加算処理を行って生成した複数の第1の受信データから、2以上のデータを選択して重ね合わせ処理を行うデータ処理部と、
撮像領域内に着目領域を設定する着目領域設定部と、
前記着目領域設定部により前記着目領域が設定された際に、設定された前記着目領域の情報に基づいて、前記データ処理部における処理条件を変更する処理条件変更部と、を有する音響波処理装置。 - 前記データ処理部は、前記複数の第1の素子データから、2以上の第1の素子データを選択して、選択した前記2以上の第1の素子データを、前記素子が音響波エコーを受信した受信時間および前記素子の位置に応じて重ね合わせて、第2の素子データを生成する請求項1に記載の音響波処理装置。
- 各前記第1の素子データに対して、少なくとも2つの素子をそれぞれ基準にして整相加算を行い、前記第1の素子データごとに、少なくとも2つの第1の受信データを生成する整相加算部を有し、
前記データ処理部は、前記複数の第1の受信データから2以上の前記第1の受信データを選択して、選択した前記2以上の第1の受信データを、前記素子が音響波エコーを受信した受信時間および前記素子の位置に応じて重ね合わせて、第2の受信データを生成する請求項1に記載の音響波処理装置。 - 前記データ処理部は、異なる前記第1の素子データから生成され、かつ、同一の素子を基準にして整相加算処理されて生成された前記2以上の第1の受信データを重ね合わせる請求項3に記載の音響波処理装置。
- 前記処理条件変更部は、前記データ処理部における、重ね合わせのデータ数、アポダイゼーションの係数、音速および遅延時間の少なくとも1つを変更する請求項1~4のいずれか1項に記載の音響波処理装置。
- 前記処理条件変更部は、設定された前記着目領域の大きさ、位置および形状の少なくとも1つの情報に基づいて、前記データ処理部における処理条件を変更する請求項1~5のいずれか1項に記載の音響波処理装置。
- 前記着目領域設定部により前記着目領域が設定された際に、前記処理条件変更部による前記処理条件の変更を行うか否かを判断する処理条件変更判断部を有する請求項1~6のいずれか1項に記載の音響波処理装置。
- 前記処理条件変更判断部は、設定された前記着目領域の情報に基づいて、前記処理条件の変更を行うか否かを判断する請求項7に記載の音響波処理装置。
- 前記処理条件変更判断部は、操作部から入力された指示に応じて、前記処理条件の変更を行うか否かを判断する請求項7に記載の音響波処理装置。
- さらに、前記処理条件変更部により変更された処理条件を保存する設定情報保存部を有する請求項1~9のいずれか1項に記載の音響波処理装置。
- 前記送信部は、中心となる素子の変更、および、音響波ビームの送信方向の変更の少なくとも一方を行って、前記探触子に前記複数回の音響波ビームの送信を行わせる請求項1~10のいずれか1項に記載の音響波処理装置。
- 音響波ビームを送信し、かつ、送信された前記音響波ビームを受信した検査対象物によって反射された音響波エコーを受信して、受信した前記音響波エコーに応じたアナログ素子信号を出力する、複数の素子が配列された探触子を用いて前記検査対象物を検査する音響波処理装置の信号処理方法であって、
前記探触子の前記複数の素子のうちの2以上の素子を送信素子として用い、前記音響波ビームを複数回送信することにより所定の送信焦点を形成する送信ステップと、
個々の前記音響波ビームの送信それぞれに対応して、前記複数の素子のうちの2以上の素子を受信素子として音響波エコーを受信して、アナログ素子信号を出力する受信ステップと、
前記受信ステップにおいて処理したアナログ素子信号をA/D変換して、デジタル素子信号である第1の素子データを生成するA/D変換ステップと、
前記A/D変換ステップによって出力された複数の前記第1の素子データ、あるいは、前記第1の素子データに整相加算処理を行って生成した複数の第1の受信データから、2以上のデータを選択して重ね合わせ処理を行うデータ処理ステップと、
撮像領域内に着目領域を設定する着目領域設定ステップと、
前記着目領域設定ステップにより前記着目領域が設定された際に、設定された前記着目領域の情報に基づいて、前記データ処理ステップにおける処理条件を変更する処理条件変更ステップと、を有する音響波処理装置の信号処理方法。 - 音響波ビームを送信し、かつ、送信された前記音響波ビームを受信した検査対象物によって反射された音響波エコーを受信して、受信した前記音響波エコーに応じたアナログ素子信号を出力する、複数の素子が配列された探触子を用いて前記検査対象物を検査する音響波処理装置の信号処理方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記探触子の前記複数の素子のうちの2以上の素子を送信素子として用い、前記音響波ビームを複数回送信することにより所定の送信焦点を形成する送信ステップと、
個々の前記音響波ビームの送信それぞれに対応して、前記複数の素子のうちの2以上の素子を受信素子として音響波エコーを受信して、アナログ素子信号を出力する受信ステップと、
前記受信ステップにおいて処理したアナログ素子信号をA/D変換して、デジタル素子信号である第1の素子データを生成するA/D変換ステップと、
前記A/D変換ステップによって出力された複数の前記第1の素子データ、あるいは、前記第1の素子データに整相加算処理を行って生成した複数の第1の受信データから、2以上のデータを選択して重ね合わせ処理を行うデータ処理ステップと、
撮像領域内に着目領域を設定する着目領域設定ステップと、
前記着目領域設定ステップにより前記着目領域が設定された際に、設定された前記着目領域の情報に基づいて、前記データ処理ステップにおける処理条件を変更する処理条件変更ステップと、をコンピュータに実行させる音響波処理装置の信号処理プログラム。
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