JP2018108141A - Ultrasonic measurement apparatus and control method of ultrasonic measurement apparatus - Google Patents

Ultrasonic measurement apparatus and control method of ultrasonic measurement apparatus Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively reduce an artifact that appears in an ultrasonic image.SOLUTION: An ultrasonic measurement apparatus includes a probe for transmitting/receiving an ultrasonic wave and an arithmetic processing part for subjecting a reception signal of the probe to arithmetic processing. The arithmetic processing part includes a reception wave estimation part for calculating an estimated reception signal by computing propagation of the ultrasonic wave for a given reflectance distribution in an object region, a reflectance distribution data update part for updating the reflectance distribution based on a difference between the reception signal and the estimated reception signal, and an ultrasonic image generation part for generating an ultrasonic image of the object region using the reflectance distribution. The calculation by the reception wave estimation part and the update by the reflectance distribution data update part are repeatedly performed.SELECTED DRAWING: Figure 14

Description

本発明は、超音波測定を行う超音波測定装置等に関する。   The present invention relates to an ultrasonic measurement device that performs ultrasonic measurement.

従来から、複数の超音波素子(超音波振動子)が配列された超音波プローブを用いて超音波ビームを走査し、生体や構造体内部の様子を画像化して診断や検査に用いる超音波測定装置が知られている。   Conventionally, an ultrasonic probe is used to scan an ultrasonic beam using an ultrasonic probe in which a plurality of ultrasonic elements (ultrasonic transducers) are arranged, and images the state of a living body or a structure to be used for diagnosis or inspection. The device is known.

超音波画像の生成において問題となるアーチファクト(虚像)の1つに、サイドローブによるアーチファクトがある。サイドローブの方向に強い反射体が存在すると、強反射体で反射した不要波を受信してしまい画質の劣化を招く。この問題を解決するための技術として、画像化にあたって行う受信ビームフォーミング処理に際し、所望の方向以外の方向からの不要波に対して感度を持たないように各素子で受信した受信信号を加算する技術が知られている(例えば特許文献1を参照)。   One artifact (virtual image) that is a problem in the generation of an ultrasonic image is an artifact caused by side lobes. If a strong reflector exists in the direction of the side lobe, an unnecessary wave reflected by the strong reflector is received, resulting in deterioration of image quality. As a technique for solving this problem, a technique of adding received signals received by each element so as not to be sensitive to unwanted waves from directions other than a desired direction during reception beam forming processing performed in imaging. Is known (see, for example, Patent Document 1).

特開2015−77393号公報JP-A-2015-77393

しかし、特許文献1の技術は、所望の方向以外の方向からの反射波に対する感度を最小化する重みを算出し、受信信号の加算に用いるものであり、実際に生体内に存在する反射体の位置やその反射率は考慮していない。そのため、アーチファクトの低減効果が不十分な場合があった。   However, the technique of Patent Document 1 calculates a weight that minimizes sensitivity to a reflected wave from a direction other than a desired direction, and uses it to add received signals. The position and its reflectance are not considered. Therefore, the artifact reduction effect may be insufficient.

本発明は、こうした事情を鑑みてなされたものであり、超音波画像に現れるアーチファクトを効果的に低減することができる技術の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a technique capable of effectively reducing artifacts appearing in an ultrasonic image.

上記課題を解決するための第1の発明は、超音波を送受信するプローブと、前記プローブの受信信号を演算処理する演算処理部と、を備え、前記演算処理部は、対象領域の所与の反射率分布に対する前記超音波の伝搬を計算することで推定受信信号を算出する受信波推定部と、前記受信信号と前記推定受信信号との差に基づいて前記反射率分布を更新する反射率分布データ更新部と、前記反射率分布を用いて前記対象領域の超音波画像を生成する超音波画像生成部と、を備え、前記受信波推定部による算出と前記反射率分布データ更新部による更新とを繰り返し実行する、超音波測定装置である。   1st invention for solving the said subject is provided with the probe which transmits / receives an ultrasonic wave, and the arithmetic processing part which arithmetically processes the received signal of the said probe, The said arithmetic processing part is a given of the object area | region. A received wave estimation unit that calculates an estimated received signal by calculating propagation of the ultrasonic wave with respect to the reflectance distribution, and a reflectance distribution that updates the reflectance distribution based on a difference between the received signal and the estimated received signal A data update unit, and an ultrasonic image generation unit that generates an ultrasonic image of the target region using the reflectance distribution, and the calculation by the received wave estimation unit and the update by the reflectance distribution data update unit, Is an ultrasonic measurement device that repeatedly executes.

また、第11の発明として、超音波を送受信するプローブを用いて超音波測定を行う超音波測定装置の制御方法であって、対象領域の所与の反射率分布に対する前記超音波の伝搬を計算することで推定受信信号を算出するステップと、前記プローブの受信信号と前記推定受信信号との差に基づいて前記反射率分布を更新するステップとを繰り返すことと、前記反射率分布を用いて前記対象領域の超音波画像を生成することと、を含む制御方法を構成してもよい。   According to an eleventh aspect of the invention, there is provided a control method for an ultrasonic measurement apparatus that performs ultrasonic measurement using a probe that transmits and receives ultrasonic waves, and calculates the propagation of the ultrasonic wave for a given reflectance distribution in a target region. Repeating the steps of calculating an estimated received signal, updating the reflectance distribution based on a difference between the received signal of the probe and the estimated received signal, and using the reflectance distribution A control method including generating an ultrasound image of the target region may be configured.

第1又は第11の発明によれば、対象領域の所与の反射率分布に対する超音波の伝搬を計算することで推定受信信号を算出し、受信信号と推定受信信号との差に基づいて反射率分布を更新する処理(以下、「反射率分布生成処理」という)を繰り返し行うことができる。そして、繰り返しの結果得られた反射率分布を用いて、対象領域の超音波画像を生成することができる。これによれば、超音波画像に現れるアーチファクトを効果的に低減することができ、超音波画像の高画質化が実現できる。   According to the first or eleventh invention, an estimated received signal is calculated by calculating the propagation of the ultrasonic wave with respect to a given reflectance distribution of the target region, and reflection is performed based on the difference between the received signal and the estimated received signal. The process of updating the rate distribution (hereinafter referred to as “reflectance distribution generation process”) can be repeated. An ultrasonic image of the target region can be generated using the reflectance distribution obtained as a result of repetition. According to this, artifacts appearing in the ultrasonic image can be effectively reduced, and high image quality of the ultrasonic image can be realized.

また、第2の発明として、前記反射率データ更新部は、前記受信信号と前記推定受信信号の差となる差分信号に基づいて反射率残差分布を求め、当該反射率残差分布を合成することで前記反射率分布を更新する、第1の発明の超音波測定装置を構成してもよい。   As a second invention, the reflectance data updating unit obtains a reflectance residual distribution based on a difference signal that is a difference between the received signal and the estimated received signal, and synthesizes the reflectance residual distribution. Thus, the ultrasonic measurement apparatus according to the first aspect of the present invention may be configured to update the reflectance distribution.

第2の発明によれば、反射率分布生成処理の繰り返しのたびに受信信号と推定受信信号との差分信号に基づいて反射率残差分布を求め、求めた反射率残差分布を反射率分布に合成して更新することができる。   According to the second invention, each time the reflectance distribution generation process is repeated, the reflectance residual distribution is obtained based on the difference signal between the received signal and the estimated received signal, and the obtained reflectance residual distribution is determined as the reflectance distribution. Can be combined and updated.

また、第3の発明として、前記反射率データ更新部は、前記差分信号を用いた受信ビームフォーミング処理を行い、所与の高反射条件を満たす反射率部分から前記反射率残差分布を求める、第2の発明の超音波測定装置を構成してもよい。   Further, as a third invention, the reflectance data update unit performs reception beam forming processing using the difference signal, and obtains the reflectance residual distribution from a reflectance portion that satisfies a given high reflection condition. You may comprise the ultrasonic measuring apparatus of 2nd invention.

第3の発明によれば、差分信号を用いた受信ビームフォーミング処理を行い、求めた反射率分布のうちの所与の高反射条件を満たす反射率部分から反射率残差分布を求めることができる。   According to the third aspect of the invention, the reception residual beam forming process using the differential signal is performed, and the reflectance residual distribution can be obtained from the reflectance portion that satisfies the given high reflection condition in the obtained reflectance distribution. .

また、第4の発明として、前記繰り返し実行することは、前記繰り返しの回数が増加するに従って、閾値を低減することで前記高反射条件を徐々に緩和することを含む、第3の発明の超音波測定装置を構成してもよい。   Further, as a fourth invention, the repeated execution includes gradually relaxing the high reflection condition by reducing a threshold as the number of repetitions increases, the ultrasonic wave of the third invention A measuring device may be configured.

第4の発明によれば、反射率分布生成処理の繰り返しの回数が増加するに従って閾値を低減することで、高反射条件を徐々に緩和しながら反射率分布生成処理を繰り返すことができる。   According to the fourth aspect, by reducing the threshold value as the number of repetitions of the reflectance distribution generation process increases, the reflectance distribution generation process can be repeated while gradually relaxing the high reflection condition.

また、第5の発明として、前記繰り返し実行することは、前記高反射条件が所定の限界閾値条件に達した場合に前記繰り返しを終了することを含む、第4の発明の超音波測定装置を構成してもよい。   According to a fifth aspect of the invention, the iterative execution includes ending the repetition when the high reflection condition reaches a predetermined limit threshold condition. May be.

第5の発明によれば、反射率分布生成処理の繰り返しのたびに閾値を低減した結果、高反射条件が所定の限界閾値条件に達した場合に、反射率分布生成処理の繰り返しを終了することができる。   According to the fifth aspect, as a result of reducing the threshold value each time the reflectance distribution generation process is repeated, the repetition of the reflectance distribution generation process is terminated when the high reflection condition reaches a predetermined limit threshold condition. Can do.

また、第6の発明として、前記繰り返し実行することは、所定回数の前記繰り返しを行った場合に前記繰り返しを終了することを含む、第1〜第4の何れかの発明の超音波測定装置を構成してもよい。   Further, as a sixth invention, the ultrasonic measurement apparatus according to any one of the first to fourth inventions, wherein the repeated execution includes terminating the repetition when the predetermined number of repetitions is performed. It may be configured.

第6の発明によれば、反射率分布生成処理を所定回数繰り返した場合に、反射率分布生成処理の繰り返しを終了できる。   According to the sixth aspect, when the reflectance distribution generation process is repeated a predetermined number of times, the repetition of the reflectance distribution generation process can be terminated.

また、第7の発明として、前記超音波画像生成部は、前記反射率分布に、前記高反射条件を満たさない反射率部分の分布を合成した画像を前記超音波画像として生成する、第3〜第5の何れかの発明の超音波測定装置を構成してもよい。   Further, as a seventh invention, the ultrasonic image generation unit generates, as the ultrasonic image, an image obtained by combining the reflectance distribution with a distribution of a reflectance portion that does not satisfy the high reflection condition. You may comprise the ultrasonic measuring apparatus of any 5th invention.

第7の発明によれば、反射率分布生成処理の繰り返しのたびに高反射条件を満たす反射率部分に基づき更新して得た反射率分布に、高反射条件を満たさない反射率部分の分布を合成した画像を超音波画像として生成することができる。   According to the seventh aspect of the invention, the reflectance distribution obtained by updating the reflectance portion satisfying the high reflectance condition every time the reflectance distribution generation process is repeated is changed to a distribution of the reflectance portion that does not satisfy the high reflectance condition. The synthesized image can be generated as an ultrasonic image.

また、第8の発明として、前記反射率データ更新部は、前記受信信号を観測値とし、前記反射率分布を状態変数とするカルマンフィルター処理を行うことで前記更新を行う、第1〜第7の何れかの発明の超音波測定装置を構成してもよい。   According to an eighth aspect of the invention, the reflectance data update unit performs the update by performing Kalman filter processing using the received signal as an observation value and the reflectance distribution as a state variable. The ultrasonic measurement apparatus according to any one of the inventions may be configured.

第8の発明によれば、受信信号を観測値とし、反射率分布を状態変数とするカルマンフィルター処理を行って反射率分布を更新することができる。   According to the eighth aspect of the invention, the reflectance distribution can be updated by performing Kalman filter processing using the received signal as an observed value and the reflectance distribution as a state variable.

また、第9の発明として、前記繰り返し実行することは、前記プローブが1フレーム分の超音波を送受信して得られた前記受信信号について複数回繰り返すことである、第1〜第8の何れかの発明の超音波測定装置を構成してもよい。   Further, as a ninth invention, any one of the first to eighth aspects wherein the repetitive execution is that the probe repeats a plurality of times for the received signal obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves for one frame. You may comprise the ultrasonic measuring apparatus of invention of this invention.

第9の発明によれば、1フレーム分の超音波を送受信して得られた受信信号について反射率分布生成処理を複数回繰り返すことにより、処理対象のフレーム(以下「処理フレーム」という)に係る超音波画像を生成することができる。   According to the ninth aspect, the reflectance distribution generation processing is repeated a plurality of times for a received signal obtained by transmitting and receiving one frame of ultrasonic waves, thereby relating to a processing target frame (hereinafter referred to as “processing frame”). An ultrasound image can be generated.

また、第10の発明として、前記繰り返し実行することは、前のフレームに係る前記反射率分布を後のフレームで利用することにより、フレーム間を跨いで前記反射率分布を連綿と更新することを含む、第1〜第8の何れかの発明の超音波測定装置を構成してもよい。   Further, as a tenth aspect of the invention, the repetitive execution includes updating the reflectance distribution across the frames by using the reflectance distribution related to the previous frame in the subsequent frame. The ultrasonic measurement apparatus according to any one of the first to eighth inventions may be configured.

第10の発明によれば、前のフレームで得た反射率分布を後のフレームで利用することで反射率分布生成処理を繰り返しながら、処理フレームで更新した反射率分布を用いて当該処理フレームの超音波画像を生成することができる。   According to the tenth aspect of the invention, the reflectance distribution obtained in the previous frame is used in the subsequent frame to repeat the reflectance distribution generation process, and the reflectance distribution updated in the processing frame is used. An ultrasound image can be generated.

超音波測定装置のシステム構成例を示す図。The figure which shows the system structural example of an ultrasonic measurement apparatus. 超音波測定を簡略的に示す模式図。The schematic diagram which shows an ultrasonic measurement simply. 対象領域の一例を示す図。The figure which shows an example of an object area | region. 従来法で得た超音波画像の一例を示す図。The figure which shows an example of the ultrasonic image obtained by the conventional method. 超音波画像生成処理のおおまかな流れを示す図。The figure which shows the general flow of an ultrasonic image generation process. 各素子の受信波の一例を示す図。The figure which shows an example of the received wave of each element. 各素子の受信波に係るベースバンド信号の一例を示す図。The figure which shows an example of the baseband signal which concerns on the received wave of each element. 受信BF処理結果の一例を示す図。The figure which shows an example of a reception BF process result. 反射率残差分布の一例を示す図。The figure which shows an example of a reflectance residual distribution. 超音波の伝搬モデルを説明する模式図。The schematic diagram explaining the propagation model of an ultrasonic wave. 各素子の推定受信波の一例を示す図。The figure which shows an example of the estimated received wave of each element. 各素子の推定受信波に係るベースバンド信号の一例を示す図。The figure which shows an example of the baseband signal which concerns on the estimated received wave of each element. 実施形態の超音波画像生成処理で得た超音波画像の一例を示す図。The figure which shows an example of the ultrasonic image obtained by the ultrasonic image generation process of embodiment. 超音波測定装置の機能構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the function structural example of an ultrasonic measurement apparatus. 超音波画像生成処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of an ultrasonic image generation process. 変形例1における超音波画像生成処理で得た超音波画像の一例を示す図。The figure which shows an example of the ultrasonic image obtained by the ultrasonic image generation process in the modification 1. 変形例1における超音波画像生成処理の流れを示すフローチャート。9 is a flowchart showing a flow of ultrasonic image generation processing in Modification 1; 対象領域の他の例を示す模式図。The schematic diagram which shows the other example of an object area | region. 従来法で得た超音波画像の他の例を示す図。The figure which shows the other example of the ultrasonic image obtained by the conventional method. 変形例1の超音波画像生成処理で得た超音波画像の他の例を示す図。FIG. 10 is a diagram showing another example of an ultrasound image obtained by the ultrasound image generation process of Modification 1. 変形例1の超音波画像生成処理で得た超音波画像の他の例を示す図。FIG. 10 is a diagram showing another example of an ultrasound image obtained by the ultrasound image generation process of Modification 1. 変形例2における超音波画像生成処理の流れを示すフローチャート。9 is a flowchart showing a flow of ultrasonic image generation processing in Modification 2.

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下説明する実施形態によって本発明が限定されるものではなく、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限定されるものでもない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付す。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described below, and modes to which the present invention can be applied are not limited to the following embodiments. In the description of the drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals.

図1は、本実施形態における超音波測定装置10のシステム構成例を示す図である。超音波測定装置10は、超音波測定を利用して被検体2の生体情報を取得するためのものであり、後述する反射波データや操作情報等を画像表示するための手段および操作入力のための手段を兼ねるタッチパネル12と、操作入力をするためのキーボード14と、超音波プローブ(探触子)16と、処理装置30とを備える。   FIG. 1 is a diagram illustrating a system configuration example of an ultrasonic measurement apparatus 10 according to the present embodiment. The ultrasonic measurement apparatus 10 is for acquiring biological information of the subject 2 using ultrasonic measurement, for means for displaying reflected wave data and operation information, which will be described later, and for operation input. A touch panel 12 that also serves as the above means, a keyboard 14 for inputting an operation, an ultrasonic probe (probe) 16, and a processing device 30.

処理装置30には、制御基板31が搭載されており、タッチパネル12、キーボード14、超音波プローブ16等の装置各部と信号送受可能に接続されている。制御基板31には、CPU(Central Processing Unit)32、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field-Programmable Gate Array)等の各種集積回路の他、ICメモリーやハードディスク等による記憶媒体33と、外部装置とのデータ通信を実現する通信IC34とが搭載されている。超音波測定装置10は、処理装置30においてCPU32等が記憶媒体33に記憶されているプログラムを実行することにより、超音波測定をはじめとする生体情報の取得に必要な処理を行う。   A control board 31 is mounted on the processing apparatus 30 and is connected to various parts of the apparatus such as the touch panel 12, the keyboard 14, and the ultrasonic probe 16 so that signals can be transmitted and received. In addition to various integrated circuits such as a CPU (Central Processing Unit) 32, ASIC (Application Specific Integrated Circuit) and FPGA (Field-Programmable Gate Array), the control board 31 includes a storage medium 33 such as an IC memory or a hard disk, and an external device. A communication IC 34 that implements data communication with the apparatus is mounted. In the processing apparatus 30, the ultrasonic measurement apparatus 10 performs processing necessary for acquiring biological information including ultrasonic measurement by the CPU 32 and the like executing a program stored in the storage medium 33.

具体的には、超音波測定装置10は、処理装置30の制御により超音波プローブ16から被検体2へ超音波ビームを送信し、その反射波を受信して超音波測定を行う。そして、超音波プローブ16の受信信号を増幅・信号処理し、被検体2の生体内構造の位置情報や経時変化等の反射波データを生成する。超音波測定は所定周期で行われる。1周期に係る測定単位を「フレーム」と呼ぶ。また、「受信信号」を厳密に定義すると、超音波測定に際し超音波プローブ16において各超音波素子161(図2を参照)で受信した受信波のことと、反射波データを生成するにあたり受信波から取り出されるベースバンド信号のこととの2つの意味があるが、本実施形態における「受信信号」は何れの意味であってもよい広義の意味である。   Specifically, the ultrasonic measurement device 10 transmits an ultrasonic beam from the ultrasonic probe 16 to the subject 2 under the control of the processing device 30, receives the reflected wave, and performs ultrasonic measurement. Then, the reception signal of the ultrasonic probe 16 is amplified and signal-processed to generate reflected wave data such as positional information of the in-vivo structure of the subject 2 and changes with time. Ultrasonic measurement is performed at a predetermined cycle. A unit of measurement for one period is called a “frame”. In addition, if the “reception signal” is strictly defined, the reception wave received by each ultrasonic element 161 (see FIG. 2) in the ultrasonic probe 16 during ultrasonic measurement, and the reception wave when generating reflected wave data. The “reception signal” in the present embodiment has a broad meaning which may have any two meanings.

反射波データには、いわゆるBモードの画像が少なくとも含まれるが、その他のいわゆるAモード、Mモード、カラードップラーモードの各モードの画像が含まれることとしてもよい。Aモードは、第1軸を超音波ビームの送受信方向に沿った受信信号のサンプリング点列とし、第2軸を各サンプリング点での反射波の受信信号強度(反射率)として、反射波の振幅(Aモード画像)を表示するモードである。また、Bモードは、超音波ビームを所定のスキャン範囲内で走査させながら得た反射波振幅(Aモード画像)を輝度値に変換することで可視化した、生体内構造の二次元の超音波画像(Bモード画像)を表示するモードである。   The reflected wave data includes at least a so-called B mode image, but may include other so-called A mode, M mode, and color Doppler mode images. In the A mode, the first axis is the sampling point sequence of the received signal along the transmission / reception direction of the ultrasonic beam, the second axis is the received signal intensity (reflectance) of the reflected wave at each sampling point, and the amplitude of the reflected wave This is a mode for displaying (A mode image). In the B mode, a two-dimensional ultrasound image of a living body structure visualized by converting a reflected wave amplitude (A mode image) obtained by scanning an ultrasound beam within a predetermined scan range into a luminance value. This is a mode for displaying (B-mode image).

図2は、超音波プローブ16を対象物の表面に当てて超音波測定している状態を簡略的に示す模式図である。超音波プローブ16は、列状に等間隔で配置された複数(n個)の超音波素子(超音波振動子)161を内蔵しており、例えば、リニアスキャン方式で超音波測定を行う。すなわち、超音波プローブ16は、超音波素子(以下、単に「素子」ともいう)161の配列方向に超音波ビームの入射位置をずらしながら、互いに平行な複数の走査線Lに沿って超音波ビームを送受信することで矩形のスキャン範囲Rを走査する。なお、スキャン方式はリニアスキャン方式に限らず、例えばセクタースキャン方式等の他の走査方式を採用する場合にも同様に適用が可能である。   FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing a state in which ultrasonic measurement is performed by placing the ultrasonic probe 16 on the surface of an object. The ultrasonic probe 16 incorporates a plurality (n) of ultrasonic elements (ultrasonic transducers) 161 arranged at equal intervals in a row, and performs ultrasonic measurement by, for example, a linear scan method. That is, the ultrasonic probe 16 moves along the plurality of scanning lines L parallel to each other while shifting the incident position of the ultrasonic beam in the arrangement direction of the ultrasonic elements (hereinafter also simply referred to as “elements”) 161. The rectangular scan range R is scanned by transmitting / receiving. Note that the scan method is not limited to the linear scan method, and can be similarly applied to other scan methods such as a sector scan method.

ここで、超音波ビームのスキャン方向をx方向、これと直交する走査線Lの方向をz方向と定義する。z方向は、生体表面からの深さ方向に対応する。実際に超音波測定装置10が行う超音波測定では、超音波プローブ16が被検体2の生体表面(図1では頸部)に当てられ、スキャン範囲に相当する対象領域が画像化される。なお、超音波プローブ16が当てられる部位は頸部に限らず、手首、腕、腹部等、測定(診断)の目的に応じた被検体2の部位としてよい。   Here, the scanning direction of the ultrasonic beam is defined as the x direction, and the direction of the scanning line L orthogonal thereto is defined as the z direction. The z direction corresponds to the depth direction from the living body surface. In the ultrasonic measurement actually performed by the ultrasonic measurement apparatus 10, the ultrasonic probe 16 is applied to the living body surface of the subject 2 (the neck in FIG. 1), and a target region corresponding to the scan range is imaged. The part to which the ultrasonic probe 16 is applied is not limited to the neck, but may be a part of the subject 2 according to the purpose of measurement (diagnosis), such as a wrist, an arm, and an abdomen.

この超音波測定の測定結果に基づき超音波プローブ16の受信信号から超音波画像を生成する際、処理装置30は、受信ビームフォーミング(BF;Beam Forming)処理を行ってサンプリング点毎に各素子161の受信信号を整相加算する。これにより各素子161の受信信号が各サンプリング点における反射率を表す二次元データとされ、当該二次元データに検波処理や対数変換処理等の必要な処理を施してサンプリング点毎に輝度値を得ることで、対象領域の超音波画像を生成できる。なお、隣接する複数の超音波素子161が1つのチャンネルを構成して超音波の送受信を行う場合は、チャンネル毎に得られる受信信号を整相加算することで超音波画像を生成できる。   When generating an ultrasonic image from the reception signal of the ultrasonic probe 16 based on the measurement result of the ultrasonic measurement, the processing device 30 performs reception beam forming (BF) processing and performs each element 161 for each sampling point. The received signals are phased and added. As a result, the received signal of each element 161 becomes two-dimensional data representing the reflectance at each sampling point, and the two-dimensional data is subjected to necessary processing such as detection processing and logarithmic conversion processing to obtain a luminance value for each sampling point. Thus, an ultrasonic image of the target area can be generated. When a plurality of adjacent ultrasonic elements 161 configure one channel to transmit and receive ultrasonic waves, an ultrasonic image can be generated by phasing and adding reception signals obtained for each channel.

[原理]
超音波ビームの送受信に際しては、走査線Lに沿って放射される音圧の高いメインローブと併せて、走査線Lの方向から外れた斜めの方向にも感度の低い超音波ビームが放射されている(サイドローブ)。そのため、サイドローブの方向に反射体が存在すると、その虚像(アーチファクト)が超音波画像内に現れて画質を悪化させる問題がある。例えば図3に示すように、実体として2つの反射体O11,O13が存在する対象領域の超音波測定を行って超音波画像を生成すると、図4に示すように、生成される超音波画像には反射体O11,O13の周辺にアーチファクトが現れる。
[principle]
When transmitting and receiving an ultrasonic beam, an ultrasonic beam with low sensitivity is also emitted in an oblique direction away from the direction of the scanning line L along with the main lobe with high sound pressure radiated along the scanning line L. Yes (side lobe). Therefore, when a reflector exists in the direction of the side lobe, there is a problem that the virtual image (artifact) appears in the ultrasonic image and the image quality is deteriorated. For example, as shown in FIG. 3, when an ultrasonic image is generated by performing ultrasonic measurement of a target area where two reflectors O11 and O13 exist as entities, as shown in FIG. Show artifacts around the reflectors O11 and O13.

そこで、本実施形態では、以下説明する原理で超音波画像を生成することで、超音波画像に現れるアーチファクトの低減を図る。図5は、超音波画像生成処理のおおまかな流れを示す図である。本実施形態の超音波画像生成処理では、所与の反射率分布データ540に基づいて対象領域中の超音波の伝搬を計算し、推定受信信号を算出するステップと、受信信号と推定受信信号との差に基づいて反射率分布データ540を更新するステップとを含む処理(反射率分布生成処理)を繰り返す。所与の反射率分布データ540は、各サンプリング点の反射率を定めた対象領域内の反射率分布を表し、フレーム毎に各サンプリング点の値が「0」に初期化される。そして、反射率分布生成処理の繰り返しは、処理フレームにおける1フレーム分の超音波プローブ16の受信信号を用いてフレーム毎に複数回行い、複数回繰り返したことで得られた反射率分布データ540から、当該処理フレームにおける超音波画像を生成する。   Therefore, in the present embodiment, artifacts appearing in the ultrasound image are reduced by generating an ultrasound image based on the principle described below. FIG. 5 is a diagram showing a rough flow of the ultrasonic image generation processing. In the ultrasonic image generation processing of the present embodiment, the step of calculating the propagation of ultrasonic waves in the target region based on given reflectance distribution data 540 and calculating the estimated received signal, the received signal, the estimated received signal, The process including the step of updating the reflectance distribution data 540 based on the difference between them (reflectance distribution generation process) is repeated. The given reflectance distribution data 540 represents the reflectance distribution in the target area where the reflectance of each sampling point is determined, and the value of each sampling point is initialized to “0” for each frame. The repetition of the reflectance distribution generation process is performed a plurality of times for each frame using the reception signal of the ultrasonic probe 16 for one frame in the processing frame, and the reflectance distribution data 540 obtained by repeating the plurality of times is used. Then, an ultrasonic image in the processing frame is generated.

はじめに、1フレーム分の超音波測定を行って反射波を受信する(ステップS1)。その後初回の反射率分布生成処理を行い、初期化された反射率分布データ540を更新する。すなわち先ず、ステップS1において各素子161で受信した受信波からベースバンド信号を取り出す(ステップS3)。そして、差分検出処理を行い(ステップS5)、受信BF処理を行う(ステップS7)。ステップS5の差分検出処理は、ステップS3で取り出されたベースバンド信号と、後述するステップS15で取り出されるベースバンド信号との差を求め、各ベースバンド信号の差分信号を出力する処理である。ベースバンド信号の差分信号を算出することにより、信号帯域を制限してデータ量を削減した上で、各素子161の受信波(受信信号とも言える)と推定受信波(推定受信信号とも言える)との比較が行える。なお、初回の差分検出処理では、推定受信波に係るベースバンド信号を初期値「0」として差分信号を算出し、ステップS3で得た受信波に係るベースバンド信号をそのまま後段の受信BF処理へと渡す。   First, an ultrasonic measurement for one frame is performed and a reflected wave is received (step S1). Thereafter, the first reflectance distribution generation process is performed, and the initialized reflectance distribution data 540 is updated. That is, first, a baseband signal is extracted from the received wave received by each element 161 in step S1 (step S3). Then, difference detection processing is performed (step S5), and reception BF processing is performed (step S7). The difference detection process in step S5 is a process for obtaining a difference between the baseband signal extracted in step S3 and a baseband signal extracted in step S15 described later, and outputting a difference signal of each baseband signal. By calculating the difference signal of the baseband signal, the signal band is limited to reduce the amount of data, and then the received wave (also referred to as a received signal) and the estimated received wave (also referred to as an estimated received signal) of each element 161. Can be compared. In the first difference detection process, the difference signal is calculated with the baseband signal related to the estimated received wave as the initial value “0”, and the baseband signal related to the received wave obtained in step S3 is directly transferred to the subsequent reception BF process. And pass.

図6は、ステップS1で受信される受信波の一例を示す図である。図6では、図3に示す対象領域の反射体O11を通る中央の走査線Lに沿って超音波ビームを送受信した結果、各素子161で受信した受信波の受信波形例を示している。また、図7は、図6の受信波から取り出したベースバンド信号の大きさを示す図である。図6および図7において横軸は受信時刻(深さに相当する)を、縦軸は、超音波プローブ16における配列順に各素子161に割り振られた素子番号を表し、個々の信号波形が、縦軸に示す素子番号の素子161で受信した受信波およびそれから取り出したベースバンド信号に対応する。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the received wave received in step S1. FIG. 6 shows a received waveform example of a received wave received by each element 161 as a result of transmitting and receiving an ultrasonic beam along the central scanning line L passing through the reflector O11 in the target region shown in FIG. FIG. 7 is a diagram showing the magnitude of the baseband signal extracted from the received wave of FIG. 6 and 7, the horizontal axis represents the reception time (corresponding to the depth), the vertical axis represents the element number assigned to each element 161 in the order of arrangement in the ultrasonic probe 16, and individual signal waveforms are represented in the vertical direction. This corresponds to the received wave received by the element 161 having the element number indicated on the axis and the baseband signal extracted therefrom.

ここで、図6および図7に示すように、超音波プローブ16の各素子161において反射体O11からの反射波が最初に到達するのは反射体O11に最も近い中央の素子161であり、その両側の素子161には、それよりも遅れて到達する。反射体O11との距離が最も離れた両端の素子161には、反射波は最後に到達する。図5のステップS7で行う受信BF処理では、各素子161からのベースバンド信号に上記距離差に応じた遅延をかけて位相を揃え、その上でそれらを加算する処理を走査線L毎に行うことで、各サンプリング点における反射率を得る。   Here, as shown in FIGS. 6 and 7, the reflected wave from the reflector O11 first reaches each element 161 of the ultrasonic probe 16 at the central element 161 closest to the reflector O11. The elements 161 on both sides arrive later than that. The reflected wave reaches the element 161 at both ends farthest from the reflector O11. In the reception BF process performed in step S7 in FIG. 5, the baseband signal from each element 161 is delayed for the distance difference to align the phase, and then the process of adding them is performed for each scanning line L. Thus, the reflectance at each sampling point is obtained.

図8は、受信BF処理結果を示す図である。これを画像化したBモード画像が従来法で得られる超音波画像(図4)である。図8に示すように、受信BF処理の結果得られる対象領域の反射率は、反射体O11,O13の位置で大きい。しかし、反射体O11,O13の周辺にアーチファクトとなる反射率成分が分布している。   FIG. 8 is a diagram illustrating a reception BF processing result. A B-mode image obtained by imaging this is an ultrasonic image (FIG. 4) obtained by a conventional method. As shown in FIG. 8, the reflectance of the target region obtained as a result of the reception BF process is large at the positions of the reflectors O11 and O13. However, the reflectance component which becomes an artifact is distributed around the reflectors O11 and O13.

ところで、通常のアーチファクトは、実体(反射体)からの反射波よりも弱い反射波が当該実体の方向とは異なる方向から返ってきたように見えるため、アーチファクトに係る反射率は、実体の反射率よりも小さくなる。したがって、受信BF処理結果から反射率の高い領域を抽出することで、アーチファクト部分の反射率分布を取り除いた、実体に対する反射波の可能性が高い領域を選び出す効果が期待できる。   By the way, a normal artifact appears to be a reflected wave that is weaker than a reflected wave from an entity (reflector) from a direction different from the direction of the entity. Therefore, the reflectance related to the artifact is the reflectance of the entity. Smaller than. Therefore, by extracting a region having a high reflectance from the reception BF processing result, it is possible to expect an effect of selecting a region having a high possibility of a reflected wave with respect to an entity, by removing the reflectance distribution of the artifact portion.

そこで、続く図5のステップS9では反射率残差分布算出処理を行い、受信BF処理結果から反射率残差分布を求める。具体的には、受信BF処理結果である各サンプリング点の反射率が所与の高反射条件を満たす反射率部分の分布を求める。例えば、「反射率が判定用閾値以上であること」を高反射条件とし、当該高反射条件を満たすサンプリング点を抽出する。そして、抽出した各サンプリング点の反射率分布を反射率残差分布として得る。   Therefore, in the subsequent step S9 in FIG. 5, the reflectance residual distribution calculation process is performed, and the reflectance residual distribution is obtained from the reception BF processing result. Specifically, the distribution of the reflectance portion where the reflectance at each sampling point, which is the reception BF processing result, satisfies a given high reflectance condition is obtained. For example, a sampling point that satisfies the high reflection condition is extracted by setting “the reflectance is equal to or higher than the determination threshold” as a high reflection condition. And the reflectance distribution of each extracted sampling point is obtained as a reflectance residual distribution.

判定用閾値は、予め定められる初回判定用閾値を初期値とし、反射率分布生成処理の繰り返しの回数が増加するに従って、例えば所定量ずつ低減するように設定される。このように判定用閾値を段階的に低減させることで、繰り返しのたびに高反射条件を徐々に緩和していくことができる。そして、判定用閾値を下限判定用閾値以下まで低減させた場合に、高反射条件が所定の限界閾値条件に達したとして、処理フレームについての反射率分布生成処理の繰り返しを終える。下限判定用閾値は、予め所定値として設定しておくのでもよいし、初回の受信BF処理結果における反射率の最大値を用い、フレーム毎に設定するのでもよい。例えば、当該最大値から40[dB]の範囲を特定し、その下限値を下限判定用閾値としてもよい。   The threshold value for determination is set so as to decrease, for example, by a predetermined amount as the number of repetitions of the reflectance distribution generation process increases with the initial determination threshold value set in advance as an initial value. In this way, by reducing the determination threshold step by step, the high reflection condition can be gradually relaxed at each repetition. Then, when the determination threshold value is reduced to a lower limit determination threshold value or less, it is assumed that the high reflection condition has reached a predetermined limit threshold condition, and the repetition of the reflectance distribution generation process for the processing frame is finished. The lower limit determination threshold value may be set in advance as a predetermined value, or may be set for each frame using the maximum reflectance value in the first received BF processing result. For example, a range of 40 [dB] from the maximum value may be specified, and the lower limit value may be used as the lower limit determination threshold value.

さて、図9は、図8に示す初回の受信BF処理結果から求めた反射率残差分布を示す図である。初回の反射率残差分布算出処理では、測定結果を受信BF処理することで得た対象領域の反射率分布のうちの高い反射率部分の分布が、反射率残差分布として求まる。図9の例では、アーチファクト部分の反射率分布が概ね取り除かれ、反射率残差分布として、実体である2つの反射体O11,O13の反射率分布が得られている。   FIG. 9 is a diagram showing the reflectance residual distribution obtained from the first reception BF processing result shown in FIG. In the first reflectance residual distribution calculation process, the distribution of the high reflectance portion of the reflectance distribution of the target region obtained by performing the reception BF process on the measurement result is obtained as the reflectance residual distribution. In the example of FIG. 9, the reflectance distribution of the artifact portion is substantially removed, and the reflectance distribution of the two reflectors O11 and O13 that are the substance is obtained as the reflectance residual distribution.

続いて、図5に示すように、求めた反射率残差分布を反射率分布データ540に加算することで合成し、これを更新する(ステップS11)。初回の反射率分布生成処理に先立ち反射率分布データ540は初期化されているため、初回の更新では、ステップS9で求めた反射率残差分布が反射率分布データ540とされる。   Subsequently, as shown in FIG. 5, the obtained reflectance residual distribution is synthesized by adding it to the reflectance distribution data 540, and this is updated (step S11). Since the reflectance distribution data 540 is initialized prior to the first reflectance distribution generation process, the reflectance residual distribution obtained in step S9 is used as the reflectance distribution data 540 in the first update.

続いて、更新後の反射率分布データ540に基づき、対象領域中の超音波の伝搬を計算し、推定受信信号である各素子161の推定受信波を算出する(ステップS13)。   Subsequently, based on the updated reflectance distribution data 540, the propagation of the ultrasonic wave in the target region is calculated, and the estimated received wave of each element 161 that is the estimated received signal is calculated (step S13).

図10は、超音波の伝搬モデルを説明する模式図である。図10では、n個の素子161のうちのi番目の素子161を送信素子、j番目の素子161を受信素子として、送信素子から送信されてk番目の反射体(O2)で反射し、受信素子で受信される超音波の伝搬経路を示している。図10の伝搬モデルを用い、受信素子に至る伝搬経路を伝搬する超音波の伝搬波形を送信素子と反射体の全ての組合せについて求めて重ねることで、当該受信素子における受信波を算出することができる。ここで、送信素子から受信素子までの超音波の伝搬距離plは、送信素子から反射体O2までの距離l(i,k)と、反射体O2から受信素子までの距離l(j,k)とを用いて次式(1)で表される。
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an ultrasonic wave propagation model. In FIG. 10, of the n elements 161, the i-th element 161 is a transmitting element, and the j-th element 161 is a receiving element, which is transmitted from the transmitting element and reflected by the k-th reflector (O2). The propagation path of the ultrasonic wave received by the element is shown. Using the propagation model shown in FIG. 10, the received wave at the receiving element can be calculated by superimposing and superimposing the propagation waveform of the ultrasonic wave propagating on the propagation path to the receiving element for all combinations of the transmitting element and the reflector. it can. Here, the propagation distance pl of the ultrasonic wave from the transmitting element to the receiving element is the distance l (i, k) from the transmitting element to the reflector O2, and the distance l (j, k) from the reflector O2 to the receiving element. And is represented by the following formula (1).

実際の伝搬計算は、対象領域をメッシュ状に分割して超音波の伝搬シミュレーションを行う。各送信素子からの伝搬をi(i=1〜n)、各メッシュ部分をk(k=1〜nk)とすると、受信素子の受信波rは、次式(2)で表すことができる。式(2)において、αはメッシュ部分kの反射率を表し、attは伝搬距離plに応じた減衰を表し、pulseは送信波形を表す。送信波形pulseは、伝搬距離plに応じた遅延と、送信フォーカスのための送信遅延時間delayを考慮して設定される。cは音速を表す。図5のステップS13では、全ての素子161について式(1),(2)に従って受信波rを算出し、各素子161の推定受信波として得る。
In actual propagation calculation, an ultrasonic wave propagation simulation is performed by dividing the target region into a mesh shape. If the propagation from each transmitting element is i (i = 1 to n) and each mesh part is k (k = 1 to nk), the received wave r j of the receiving element can be expressed by the following equation (2). . In Expression (2), α represents the reflectance of the mesh portion k, att represents attenuation according to the propagation distance pl, and pulse represents the transmission waveform. The transmission waveform pulse is set in consideration of a delay according to the propagation distance pl and a transmission delay time delay for transmission focus. c represents the speed of sound. In step S13 of FIG. 5, the received wave r j is calculated according to the expressions (1) and (2) for all the elements 161 and obtained as the estimated received wave of each element 161.

なお、伝搬計算に用いる伝搬モデルは、図10に示した伝搬モデルに限らず、多重反射を考慮して複数の反射体間の伝搬パスを加えるとか、反射体表面の指向性の効果を伝搬方向に依存した反射率として現す等、超音波画像の画質に影響を与える要因を適宜取り込んだ伝搬モデルを用いるとしてよい。或いは、対象領域に存在する各反射体の透過率が事前にわかれば、これを考慮して伝搬モデルを構築しておくこともできる。   The propagation model used for the propagation calculation is not limited to the propagation model shown in FIG. 10, and a propagation path between a plurality of reflectors is added in consideration of multiple reflections, or the directivity effect on the reflector surface is propagated in the propagation direction. It is possible to use a propagation model that appropriately incorporates factors that affect the image quality of an ultrasonic image, such as the reflectivity depending on the frequency. Alternatively, if the transmittance of each reflector existing in the target region is known in advance, a propagation model can be constructed in consideration of this.

図5の説明に戻る。伝搬計算を行って各素子161の推定受信波を算出したならば、当該推定受信波からベースバンド信号を取り出す(ステップS15)。その後ステップS5に移行し、2回目の反射率分布生成処理に係る差分検出処理を行う。   Returning to the description of FIG. If propagation calculation is performed and the estimated received wave of each element 161 is calculated, a baseband signal is extracted from the estimated received wave (step S15). Thereafter, the process proceeds to step S5, and a difference detection process related to the second reflectance distribution generation process is performed.

ここで、ステップS13での伝搬計算の結果得られる推定受信波は、もしも仮に反射率分布データ540が実際の対象領域の反射率分布と一致していれば、ステップS1において各素子161で受信した受信波と一致する。ステップS15で取り出した推定受信波に係るベースバンド信号も、ステップS3において取り出した受信波に係るベースバンド信号と一致する。図11は、図6と同じ走査線Lについて算出した各素子161の推定受信波を示す図であり、図12は、図11の推定受信波から取り出したベースバンド信号の大きさを示す図である。本例では、前段の反射率残差分布算出処理において対象領域に存在する2つの反射体O11,O13の反射率分布が反射率残差分布として得られていることから、反射率分布データ540は、対象領域の反射率分布とほぼ一致している。したがって、推定受信波およびそれから取り出したベースバンド信号は、図6の受信波および図7のベースバンド信号とほぼ一致した波形となる。よって、2回目の差分検出処理で得られる差分信号はほぼ「0」となり、反射率分布データ540はその後のステップS11で変動せず収束する。   Here, the estimated received wave obtained as a result of the propagation calculation in step S13 is received by each element 161 in step S1 if the reflectance distribution data 540 matches the reflectance distribution of the actual target region. Matches the received wave. The baseband signal related to the estimated received wave extracted in step S15 also matches the baseband signal related to the received wave extracted in step S3. 11 is a diagram showing the estimated received wave of each element 161 calculated for the same scanning line L as in FIG. 6, and FIG. 12 is a diagram showing the magnitude of the baseband signal extracted from the estimated received wave in FIG. is there. In this example, since the reflectance distribution of the two reflectors O11 and O13 existing in the target region is obtained as the reflectance residual distribution in the reflectance residual distribution calculation process in the previous stage, the reflectance distribution data 540 is This is almost the same as the reflectance distribution of the target area. Therefore, the estimated received wave and the baseband signal extracted therefrom have a waveform that substantially matches the received wave of FIG. 6 and the baseband signal of FIG. Therefore, the difference signal obtained in the second difference detection process is substantially “0”, and the reflectance distribution data 540 converges without being changed in the subsequent step S11.

そして、このように実際の対象領域の反射率分布とほぼ一致した反射率分布データ540が得られれば、この反射率分布データ540を画像化することで、アーチファクトを除去或いは低減した超音波画像の生成が実現できる。図13は、図9の反射率残差分布で更新された反射率分布データ540を用い、各サンプリング点の反射率を輝度値に変換して生成した超音波画像を示す図である。図13に示すように、反射率分布データ540を用いて超音波画像を生成することにより、アーチファクトの少ない超音波画像を生成することができる。   If the reflectance distribution data 540 that substantially matches the reflectance distribution of the actual target region is obtained in this way, the reflectance distribution data 540 is imaged, and an ultrasonic image with artifacts removed or reduced is imaged. Generation can be realized. FIG. 13 is a diagram illustrating an ultrasonic image generated by using the reflectance distribution data 540 updated with the reflectance residual distribution of FIG. 9 and converting the reflectance at each sampling point into a luminance value. As shown in FIG. 13, by generating an ultrasonic image using the reflectance distribution data 540, an ultrasonic image with few artifacts can be generated.

しかし、現実には、対象領域に存在する実体の反射率は本例のように全て同程度とは限らない。また、一定程度以上の反射率を有する実体の数も不明である。そのため、ある程度の反射率がありながらも実体として存在する対象領域に対する反射率分布は、反射率分布生成処理を1回行っただけで、全ての領域で高反射条件を満たすことは稀である。2回目以降の反射率分布生成処理の繰り返しは、このように未だ高反射条件を満たしていない実体部分の反射率分布を反射率分布データ540に反映していくために行う。すなわち、反射率分布生成処理の繰り返しのたびに反射率残差分布算出処理で用いる判定用閾値を段階的に低減させていくことによって、差分信号に残った実体部分に係る反射率成分を反射率残差分布として求め、反射率分布データ540に加算することで合成していく。この結果、実体ではない虚像を排除しつつ、一定程度以上の反射率を有する実体を徐々に抽出していくことが可能となり、アーチファクトが生じない、或いは、アーチファクトを低減した反射率分布データ540を生成することができる。   However, in reality, the reflectances of the entities existing in the target area are not always the same as in this example. In addition, the number of entities having a certain degree of reflectivity is unknown. For this reason, it is rare that the reflectance distribution for a target region that exists as an entity with a certain degree of reflectance satisfies the high reflectance condition in all regions by performing the reflectance distribution generation process only once. The second and subsequent reflectance distribution generation processes are repeated in order to reflect the reflectance distribution of the substantial part that does not yet satisfy the high reflection condition in the reflectance distribution data 540. In other words, each time the reflectance distribution generation process is repeated, the threshold value for determination used in the reflectance residual distribution calculation process is gradually reduced, so that the reflectance component related to the substantial part remaining in the difference signal is reflected in the reflectance. A residual distribution is obtained and added to the reflectance distribution data 540 to be synthesized. As a result, it is possible to gradually extract an entity having a certain degree of reflectance while eliminating a virtual image that is not an entity. Can be generated.

[機能構成]
図14は、超音波測定装置10の機能構成例を示すブロック図である。超音波測定装置10は、処理装置30と、超音波プローブ16とを備え、処理装置30は、操作入力部310と、表示部330と、通信部350と、演算処理部370と、記憶部500とを備える。
[Function configuration]
FIG. 14 is a block diagram illustrating a functional configuration example of the ultrasonic measurement apparatus 10. The ultrasonic measurement device 10 includes a processing device 30 and an ultrasonic probe 16, and the processing device 30 includes an operation input unit 310, a display unit 330, a communication unit 350, an arithmetic processing unit 370, and a storage unit 500. With.

超音波プローブ16は、複数の超音波素子161を配列して備え、処理装置30(より詳細には演算処理部370の超音波測定制御部371)からのパルス電圧に基づいて超音波を送信する。そして、送信した超音波の反射波を受信し、各素子161で受信した受信波を超音波測定制御部371へ出力する。   The ultrasonic probe 16 includes a plurality of ultrasonic elements 161 arranged, and transmits ultrasonic waves based on the pulse voltage from the processing device 30 (more specifically, the ultrasonic measurement control unit 371 of the arithmetic processing unit 370). . And the reflected wave of the transmitted ultrasonic wave is received, and the received wave received by each element 161 is output to the ultrasonic measurement control unit 371.

操作入力部310は、ユーザーによる各種操作入力を受け付け、操作入力に応じた操作入力信号を演算処理部370へ出力する。ボタンスイッチやレバースイッチ、ダイヤルスイッチ、トラックパッド、マウス等により実現できる。図1ではタッチパネル12やキーボード14がこれに該当する。   The operation input unit 310 receives various operation inputs from the user and outputs an operation input signal corresponding to the operation input to the arithmetic processing unit 370. It can be realized with a button switch, lever switch, dial switch, trackpad, mouse, etc. In FIG. 1, the touch panel 12 and the keyboard 14 correspond to this.

表示部330は、LCD(Liquid Crystal Display)等の表示装置によって実現され、演算処理部370からの表示信号に基づく各種表示を行う。図1ではタッチパネル12がこれに該当する。   The display unit 330 is realized by a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display), and performs various displays based on display signals from the arithmetic processing unit 370. In FIG. 1, the touch panel 12 corresponds to this.

通信部350は、演算処理部370の制御のもと、外部との間でデータを送受するための通信装置である。この通信部350の通信方式としては、所定の通信規格に準拠したケーブルを介して有線接続する形式や、クレイドル等と呼ばれる充電器と兼用の中間装置を介して接続する形式、無線通信を利用して無線接続する形式等、種々の方式を適用可能である。図1では通信IC34がこれに該当する。   The communication unit 350 is a communication device for transmitting / receiving data to / from the outside under the control of the arithmetic processing unit 370. As a communication method of the communication unit 350, a method of wired connection via a cable compliant with a predetermined communication standard, a method of connection via an intermediate device also used as a charger called a cradle, etc., wireless communication is used. Various systems such as a wireless connection type can be applied. In FIG. 1, the communication IC 34 corresponds to this.

演算処理部370は、例えば、CPUやGPU(Graphics Processing Unit)等のマイクロプロセッサーや、ASIC、FPGA、ICメモリー等の電子部品によって実現される。そして、演算処理部370は、各機能部との間でデータの入出力制御を行い、所定のプログラムやデータ、操作入力部310からの操作入力信号、超音波プローブ16の受信信号等に基づき各種の演算処理を実行して、被検体2の生体情報を算出する。図1ではCPU32がこれに該当する。なお、演算処理部370を構成する各部は、専用のモジュール回路等のハードウェアで構成することとしてもよい。   The arithmetic processing unit 370 is realized by, for example, a microprocessor such as a CPU or a GPU (Graphics Processing Unit), or an electronic component such as an ASIC, FPGA, or IC memory. The arithmetic processing unit 370 performs data input / output control with each functional unit, and performs various operations based on a predetermined program and data, an operation input signal from the operation input unit 310, a reception signal of the ultrasonic probe 16, and the like. The biological information of the subject 2 is calculated by executing the above calculation process. In FIG. 1, the CPU 32 corresponds to this. Each unit constituting the arithmetic processing unit 370 may be configured by hardware such as a dedicated module circuit.

この演算処理部370は、超音波測定制御部371と、受信信号処理部400とを含む。   The arithmetic processing unit 370 includes an ultrasonic measurement control unit 371 and a received signal processing unit 400.

超音波測定制御部371は、超音波プローブ16とともに超音波測定部20を構成し、この超音波測定部20によって超音波測定が行われる。超音波測定制御部371は、公知技術を用いて実現できる。すなわち、超音波測定制御部371は、超音波プローブ16による超音波パルスの送信タイミングを制御し、送信タイミングでパルス電圧を発生させて超音波プローブ16へ出力する。その際、送信遅延処理を行って各素子161へのパルス電圧の出力タイミングの調整を行う。また、各素子161で受信した受信波の増幅やフィルター処理を行って、処理後の各素子161の受信波(測定結果)を受信信号処理部400のベースバンド信号取得部410へ出力する。   The ultrasonic measurement control unit 371 configures the ultrasonic measurement unit 20 together with the ultrasonic probe 16, and ultrasonic measurement is performed by the ultrasonic measurement unit 20. The ultrasonic measurement control unit 371 can be realized using a known technique. That is, the ultrasonic measurement control unit 371 controls the transmission timing of the ultrasonic pulse by the ultrasonic probe 16, generates a pulse voltage at the transmission timing, and outputs the pulse voltage to the ultrasonic probe 16. At that time, transmission delay processing is performed to adjust the output timing of the pulse voltage to each element 161. In addition, the reception wave received by each element 161 is amplified and filtered, and the received wave (measurement result) of each element 161 after processing is output to the baseband signal acquisition unit 410 of the reception signal processing unit 400.

受信信号処理部400は、ベースバンド信号取得部410と、差分検出部420と、受信BF処理部430と、反射率残差分布算出部440と、反射率分布データ更新部450と、受信波推定部460と、超音波画像生成部470とを含む。   The reception signal processing unit 400 includes a baseband signal acquisition unit 410, a difference detection unit 420, a reception BF processing unit 430, a reflectance residual distribution calculation unit 440, a reflectance distribution data update unit 450, and a reception wave estimation. A unit 460 and an ultrasonic image generation unit 470.

ベースバンド信号取得部410は、超音波測定制御部371から入力される各素子161の受信波からベースバンド信号を取り出し、差分検出部420へ出力する。また、このベースバンド信号取得部410には、処理フレームにおける前回の反射率分布生成処理で受信波推定部460が算出した各素子161の推定受信波が入力される。ベースバンド信号取得部410は、この各素子161の推定受信波からベースバンド信号を取り出し、差分検出部420へ出力する。   The baseband signal acquisition unit 410 extracts a baseband signal from the received wave of each element 161 input from the ultrasonic measurement control unit 371 and outputs the baseband signal to the difference detection unit 420. In addition, the baseband signal acquisition unit 410 receives the estimated reception wave of each element 161 calculated by the reception wave estimation unit 460 in the previous reflectance distribution generation process in the processing frame. Baseband signal acquisition section 410 extracts a baseband signal from the estimated received wave of each element 161 and outputs the baseband signal to difference detection section 420.

差分検出部420は、差分検出処理を行って各素子161の受信波に係るベースバンド信号と推定受信波に係るベースバンド信号との差分信号を算出し、受信BF処理部430へ出力する。   The difference detection unit 420 performs difference detection processing to calculate a difference signal between the baseband signal related to the reception wave of each element 161 and the baseband signal related to the estimated reception wave, and outputs the difference signal to the reception BF processing unit 430.

受信BF処理部430は、受信BF処理を行って各素子161の差分信号を整相加算し、反射率残差分布算出部440へ出力する。   The reception BF processing unit 430 performs reception BF processing, performs phasing addition on the difference signals of the respective elements 161, and outputs the result to the reflectance residual distribution calculation unit 440.

反射率残差分布算出部440は、受信BF処理部430が各素子161の差分信号について行った受信BF処理結果から反射率が判定用閾値以上のサンプリング点を抽出することで、高反射条件を満たす反射率残差分布を求める。求めた反射率残差分布は、反射率分布データ更新部450へ出力される。この反射率残差分布算出部440は、高反射条件設定部441と、限界閾値条件判定部443とを備える。   The reflectance residual distribution calculation unit 440 extracts a sampling point having a reflectance equal to or higher than the determination threshold from the reception BF processing result that the reception BF processing unit 430 performed on the difference signal of each element 161, thereby satisfying the high reflection condition. Find the reflectance residual distribution to satisfy. The obtained reflectance residual distribution is output to the reflectance distribution data update unit 450. The reflectance residual distribution calculation unit 440 includes a high reflection condition setting unit 441 and a limit threshold condition determination unit 443.

高反射条件設定部441は、各フレームにおいて反射率分布生成処理の繰り返し回数が増加するのに従って判定用閾値を初回判定用閾値から所定量ずつ低減させて設定する。反射率分布生成処理の繰り返し回数と、判定用閾値を低減させるタイミングとは、任意に定めることができる。例えば、繰り返し回数1回ごとに判定用閾値を徐々に低減させるとしてもよいし、繰り返し回数2回ごとに判定用閾値を低減させるとしてもよい。限界閾値条件判定部443は、各フレームにおいて判定用閾値が下限判定用閾値以下となったことを限界閾値条件として判定する。   The high reflection condition setting unit 441 sets the determination threshold value by decreasing the initial determination threshold value by a predetermined amount as the number of repetitions of the reflectance distribution generation process increases in each frame. The number of repetitions of the reflectance distribution generation process and the timing for reducing the threshold for determination can be arbitrarily determined. For example, the threshold value for determination may be gradually reduced for each repetition count, or the threshold value for determination may be decreased for every second repetition count. The limit threshold condition determination unit 443 determines that the determination threshold is equal to or lower than the lower limit determination threshold in each frame as the limit threshold condition.

反射率分布データ更新部450は、反射率残差分布を反射率分布データ540に合成し、反射率分布データ540を更新する。   The reflectance distribution data update unit 450 combines the reflectance residual distribution with the reflectance distribution data 540 and updates the reflectance distribution data 540.

受信波推定部460は、反射率分布データ更新部450が更新した反射率分布データ540に基づいて対象領域における超音波の伝搬計算を行い、各素子161の推定受信波を算出してベースバンド信号取得部410に出力する。   The reception wave estimation unit 460 performs ultrasonic wave propagation calculation in the target region based on the reflectance distribution data 540 updated by the reflectance distribution data update unit 450, calculates an estimated reception wave of each element 161, and generates a baseband signal. The data is output to the acquisition unit 410.

超音波画像生成部470は、反射率分布データ540を用いて超音波画像を生成する。   The ultrasonic image generation unit 470 generates an ultrasonic image using the reflectance distribution data 540.

記憶部500は、ICメモリーやハードディスク、光学ディスク等の記憶媒体により実現されるものである。この記憶部500には、超音波測定装置10を動作させ、超音波測定装置10が備える種々の機能を実現するためのプログラムや、当該プログラムの実行中に使用されるデータ等が事前に記憶され、或いは処理の都度一時的に記憶される。図1では、制御基板31に搭載されている記憶媒体33がこれに該当する。なお、演算処理部370と記憶部500との接続は、装置内の内部バス回路による接続に限らず、LAN(Local Area Network)やインターネット等の通信回線で実現してもよい。その場合、記憶部500は、超音波測定装置10とは別の外部記憶装置により実現されるとしてもよい。   The storage unit 500 is realized by a storage medium such as an IC memory, a hard disk, or an optical disk. The storage unit 500 stores in advance a program for operating the ultrasonic measurement apparatus 10 to realize various functions provided in the ultrasonic measurement apparatus 10, data used during execution of the program, and the like. Alternatively, it is temporarily stored for each processing. In FIG. 1, the storage medium 33 mounted on the control board 31 corresponds to this. Note that the connection between the arithmetic processing unit 370 and the storage unit 500 is not limited to a connection by an internal bus circuit in the apparatus, but may be realized by a communication line such as a LAN (Local Area Network) or the Internet. In that case, the storage unit 500 may be realized by an external storage device different from the ultrasonic measurement device 10.

また、記憶部500には、超音波測定プログラム510と、受信波データ520と、推定受信波データ530と、反射率分布データ540と、超音波画像データ(反射波データ)550とが格納される。   The storage unit 500 stores an ultrasonic measurement program 510, received wave data 520, estimated received wave data 530, reflectance distribution data 540, and ultrasonic image data (reflected wave data) 550. .

演算処理部370は、超音波測定プログラム510を読み出して実行することにより、超音波測定制御部371や受信信号処理部400等の機能を実現する。なお、これらの機能部を電子回路等のハードウェアで実現する場合には、当該機能を実現させるためのプログラムの一部を省略することができる。   The arithmetic processing unit 370 implements the functions of the ultrasonic measurement control unit 371, the reception signal processing unit 400, and the like by reading and executing the ultrasonic measurement program 510. When these functional units are realized by hardware such as an electronic circuit, a part of a program for realizing the functions can be omitted.

受信波データ520は、超音波測定の結果各素子161で受信した受信波をフレーム毎に記憶する。受信信号データということもできる。また、推定受信波データ530は、反射率分布生成処理の過程で行う超音波の伝搬計算で得た各素子161の推定受信波をフレーム毎に記憶する。推定受信信号データということもできる。   The received wave data 520 stores the received wave received by each element 161 as a result of ultrasonic measurement for each frame. It can also be referred to as received signal data. The estimated received wave data 530 stores the estimated received wave of each element 161 obtained by ultrasonic propagation calculation performed in the process of the reflectance distribution generation for each frame. It can also be referred to as estimated received signal data.

反射率分布データ540は、フレーム毎に初期化・更新される対象領域内の反射率分布を記憶する。   The reflectance distribution data 540 stores the reflectance distribution in the target region that is initialized and updated for each frame.

超音波画像データ550は、超音波測定の測定結果に基づきフレーム毎に生成された超音波画像である各フレームのBモード画像のデータを記憶する。   The ultrasonic image data 550 stores B-mode image data of each frame, which is an ultrasonic image generated for each frame based on the measurement result of the ultrasonic measurement.

[処理の流れ]
図15は、本実施形態における超音波画像生成処理の流れを示すフローチャートである。ここで説明する処理は、例えば、ユーザーにより超音波プローブ16が被検体2の生体表面に当てられ、所定の測定開始操作入力が為されると開始される。なお、本処理は、演算処理部370が記憶部500から超音波測定プログラム510を読み出して実行し、超音波測定装置10の各部を動作させることで実現できる。
[Process flow]
FIG. 15 is a flowchart showing the flow of ultrasonic image generation processing in the present embodiment. The processing described here is started when, for example, the user places the ultrasonic probe 16 on the living body surface of the subject 2 and inputs a predetermined measurement start operation. This processing can be realized by causing the arithmetic processing unit 370 to read out and execute the ultrasonic measurement program 510 from the storage unit 500 and operate each unit of the ultrasonic measurement apparatus 10.

図15に示すように、本実施形態の超音波画像生成処理では、フレーム毎にループAの処理を繰り返す(ステップS101〜ステップS139)。そして、ループAでは先ず、反射率分布データ540を初期化する(ステップS103)。また、初回の反射率分布生成処理において各素子161の推定受信波として用いる初期値「0」を推定受信波データ530に格納して設定するとともに(ステップS105)、判定用閾値を初期値である初回判定用閾値として設定する(ステップS107)。   As shown in FIG. 15, in the ultrasonic image generation process of the present embodiment, the process of loop A is repeated for each frame (steps S101 to S139). In loop A, first, the reflectance distribution data 540 is initialized (step S103). In addition, the initial value “0” used as the estimated received wave of each element 161 in the first reflectance distribution generation process is stored and set in the estimated received wave data 530 (step S105), and the determination threshold is the initial value. The threshold is set as the initial determination threshold (step S107).

以上の初期設定の後、超音波測定部20が、1フレーム分の超音波測定を開始する(ステップS109)。ここでの処理により、処理フレームの測定結果(各素子161の受信波)が受信波データ520へ格納されていく。   After the above initial setting, the ultrasonic measurement unit 20 starts ultrasonic measurement for one frame (step S109). By the processing here, the measurement result of the processing frame (the reception wave of each element 161) is stored in the reception wave data 520.

その後は、反射率分布生成処理であるステップS111〜ステップS135の処理を複数回繰り返す。すなわち先ず、走査線L毎にループBの処理を実行する(ステップS111〜ステップS125)。そして、ループBでは先ず、ベースバンド信号取得部410が、処理対象の走査線(処理走査線)Lに係る各素子161の受信波を受信波データ520から読み出し、当該受信波からベースバンド信号を取り出す(ステップS113)。また、処理フレームについての前回の反射率分布生成処理において後段のステップS135で算出された各素子161の推定受信波を推定受信波データ530から読み出し、当該推定受信波からベースバンド信号を取り出す(ステップS115)。ここでの処理を処理フレームについて初回に行うときには、ステップS105で推定受信波データ530に格納された初期値「0」が読み出され、取り出されるベースバンド信号も初期値「0」となる。   Thereafter, the processes of steps S111 to S135, which are the reflectance distribution generation process, are repeated a plurality of times. That is, first, the process of loop B is executed for each scanning line L (steps S111 to S125). Then, in the loop B, first, the baseband signal acquisition unit 410 reads the reception wave of each element 161 related to the scanning line (processing scanning line) L to be processed from the reception wave data 520 and obtains the baseband signal from the reception wave. Take out (step S113). In addition, the estimated received wave of each element 161 calculated in the subsequent step S135 in the previous reflectance distribution generation process for the processing frame is read from the estimated received wave data 530, and the baseband signal is extracted from the estimated received wave (step). S115). When this processing is performed for the processing frame for the first time, the initial value “0” stored in the estimated received wave data 530 is read in step S105, and the extracted baseband signal also has the initial value “0”.

続いて、当該処理走査線Lについて一定時間のサンプリングを行い、各サンプリング点を順次処理対象点としてループCの処理を実行する(ステップS117〜ステップS123)。ループCでは先ず、差分検出部420が差分検出処理を行い、ステップS113で取り出された各素子161の受信波に係るベースバンド信号と、ステップS115で取り出された各素子161の推定受信波に係るベースバンド信号との差分信号を素子161毎に算出する(ステップS119)。その後、受信BF処理部430が受信BF処理を行い、ステップS119で算出された各素子161の差分信号を整相加算する(ステップS121)。   Subsequently, the processing scanning line L is sampled for a certain time, and the processing of the loop C is executed with each sampling point as a processing target point in sequence (steps S117 to S123). In the loop C, first, the difference detection unit 420 performs difference detection processing, and relates to the baseband signal related to the received wave of each element 161 extracted in step S113 and the estimated received wave of each element 161 extracted in step S115. A difference signal from the baseband signal is calculated for each element 161 (step S119). Thereafter, the reception BF processing unit 430 performs reception BF processing, and performs phasing addition of the differential signals of the respective elements 161 calculated in step S119 (step S121).

このループCの処理を繰り返し、処理走査線Lのサンプリングを終えたならば、処理走査線LについてのループBの処理を終える。そして、全ての走査線を処理対象としてループBの処理を行ったならば、ステップS127に移行する。   When the processing of the loop C is repeated and the sampling of the processing scanning line L is finished, the processing of the loop B for the processing scanning line L is finished. Then, when the process of loop B is performed for all the scanning lines as processing targets, the process proceeds to step S127.

そして、ステップS127では、反射率残差分布算出部440が反射率残差分布算出処理を行い、ステップS121の受信BF処理結果から高反射条件を満たす反射率残差分布を求める。その後、反射率分布データ更新部450が、反射率残差分布を反射率分布データ540に合成して更新する(ステップS129)。   In step S127, the reflectance residual distribution calculating unit 440 performs the reflectance residual distribution calculating process, and obtains the reflectance residual distribution satisfying the high reflectance condition from the reception BF processing result in step S121. Thereafter, the reflectance distribution data updating unit 450 combines the reflectance residual distribution with the reflectance distribution data 540 and updates it (step S129).

続いて、高反射条件設定部441が、現在の判定用閾値が下限判定用閾値以下か否かを判定する。そして、下限判定用閾値より大きい場合には(ステップS131:NO)、現在の判定用閾値から予め定められる所定値を減算して判定用閾値を再設定する(ステップS133)。そして、受信波推定部460が、反射率分布データ540を用いて対象領域における超音波の伝搬計算を行い、走査線L毎に各素子161の推定受信波を算出する(ステップS135)。ここでの処理により、各素子161の推定受信波が推定受信波データ530へ格納されていく。その後ステップS111に戻り、反射率分布生成処理の次の繰り返しを行う。   Subsequently, the high reflection condition setting unit 441 determines whether the current determination threshold is equal to or lower than the lower limit determination threshold. If it is larger than the lower limit determination threshold value (step S131: NO), the determination threshold value is reset by subtracting a predetermined value from the current determination threshold value (step S133). Then, the reception wave estimation unit 460 performs ultrasonic wave propagation calculation in the target region using the reflectance distribution data 540, and calculates an estimated reception wave of each element 161 for each scanning line L (step S135). By the processing here, the estimated received wave of each element 161 is stored in the estimated received wave data 530. Thereafter, the process returns to step S111, and the next repetition of the reflectance distribution generation process is performed.

一方、現在の判定用閾値が下限判定用閾値以下であれば(ステップS131:YES)、超音波画像生成部470が、反射率分布データ540に設定されている各サンプリング点の反射率を輝度値に変換して超音波画像を生成する(ステップS137)。生成された超音波画像は、適宜表示部330に表示制御される。以上で処理フレームについての超音波画像生成処理を終える。   On the other hand, if the current determination threshold value is less than or equal to the lower limit determination threshold value (step S131: YES), the ultrasonic image generation unit 470 uses the reflectance of each sampling point set in the reflectance distribution data 540 as the luminance value. To generate an ultrasonic image (step S137). The generated ultrasonic image is appropriately displayed on the display unit 330. This completes the ultrasonic image generation process for the processing frame.

以上説明したように、本実施形態によれば、各素子161の受信波から得た対象領域の反射率分布をもとに高反射条件を満たす反射率分布を求め、所与の反射率分布データ540を生成することができる。また、この反射率分布データ540に基づいて対象領域における超音波の伝搬を計算し、各素子161の推定受信波を算出することができる。そして、各素子161の受信波に係るベースバンド信号と推定受信波に係るベースバンド信号との差分信号を受信BF処理して反射率残差分布を求め、これを合成することで更新した反射率分布データ540から各素子161の推定受信波を算出する処理を繰り返し行うことができる。これによれば、反射率分布データ540を実際の対象領域の反射率分布に近づけて収束させることができる。また、このようにして得た反射率分布データ540を用いて超音波画像を生成できる。したがって、超音波画像に現れるアーチファクトを効果的に低減することができ、超音波画像の高画質化が実現できる。   As described above, according to the present embodiment, the reflectance distribution satisfying the high reflectance condition is obtained based on the reflectance distribution of the target region obtained from the received wave of each element 161, and given reflectance distribution data. 540 can be generated. Further, the propagation of ultrasonic waves in the target region can be calculated based on the reflectance distribution data 540, and the estimated received wave of each element 161 can be calculated. Then, the difference signal between the baseband signal related to the received wave of each element 161 and the baseband signal related to the estimated received wave is subjected to reception BF processing to obtain a reflectance residual distribution, and this is combined to update the reflectance. The process of calculating the estimated received wave of each element 161 from the distribution data 540 can be repeated. According to this, the reflectance distribution data 540 can be converged close to the reflectance distribution of the actual target region. Also, an ultrasonic image can be generated using the reflectance distribution data 540 thus obtained. Therefore, artifacts appearing in the ultrasonic image can be effectively reduced, and high image quality of the ultrasonic image can be realized.

なお、上記実施形態では、高反射条件が限界閾値条件に達した場合に反射率分布生成処理の繰り返しを終了することとしたが、各素子161の受信波に係るベースバンド信号と推定受信波に係るベースバンド信号との差分信号が「0」に近づき、当該差分信号が予め定められる所定値以下まで十分小さくなった時点で終了する構成としてもよい。これによれば、実際の対象領域の反射率分布とほぼ一致した反射率分布データ540を用いて超音波画像を生成することができるので、アーチファクトを確実に低減できる。   In the above embodiment, the repetition of the reflectance distribution generation process is terminated when the high reflection condition reaches the limit threshold condition. However, the baseband signal and the estimated reception wave related to the reception wave of each element 161 are terminated. It may be configured to end when the difference signal from the baseband signal approaches “0” and the difference signal becomes sufficiently small to a predetermined value or less. According to this, since an ultrasonic image can be generated using the reflectance distribution data 540 that substantially matches the reflectance distribution of the actual target region, artifacts can be reliably reduced.

[変形例1]
その他にも、反射率分布生成処理の繰り返しの回数は、予め定められる所定回数(例えば20回等)としてもよい。また、上記実施形態では、反射率分布生成処理を複数回繰り返して得られる反射率分布データ540を用いて超音波画像を生成することとした。これに対し、複数回の繰り返しの後、処理フレームについての最終回の反射率分布生成処理で高反射条件を満たさないとした反射率部分の分布を、反射率分布データ540に加算して合成するとしてもよい。そして、当該合成後の反射率分布データ540を用いて超音波画像を生成するとしてもよい。例えば、図13に示した反射率分布データ540に、この反射率分布データ540に係る反射率残差分布を求めた際の低反射率分布を合成することで生成した超音波画像を図16に示す。
[Modification 1]
In addition, the number of repetitions of the reflectance distribution generation process may be a predetermined number (for example, 20 times) set in advance. In the above embodiment, the ultrasound image is generated using the reflectance distribution data 540 obtained by repeating the reflectance distribution generation process a plurality of times. On the other hand, after repeating a plurality of times, the distribution of the reflectance portion that does not satisfy the high reflection condition in the final reflectance distribution generation processing for the processing frame is added to the reflectance distribution data 540 and synthesized. It is good. Then, an ultrasonic image may be generated using the combined reflectance distribution data 540. For example, FIG. 16 shows an ultrasonic image generated by combining the reflectance distribution data 540 shown in FIG. 13 with the low reflectance distribution obtained when the reflectance residual distribution related to the reflectance distribution data 540 is obtained. Show.

反射率分布生成処理の繰り返しの回数が少ないと、対象領域に存在する反射率の低い実体部分の反射率分布が高反射条件を満たさないまま繰り返しが終了してしまい、当該反射率分布が反射率分布データ540に反映されない場合がある。その一方で、繰り返しのたびに超音波の伝搬計算を行うことから、繰り返しの回数を増やせばその分処理時間が増大してしまう。   If the number of repetitions of the reflectance distribution generation process is small, the repetition of the reflectance distribution of the low-reflectance entity part existing in the target region does not satisfy the high reflection condition, and the reflectance distribution is the reflectance. The distribution data 540 may not be reflected. On the other hand, since the propagation calculation of the ultrasonic wave is performed at each repetition, the processing time increases correspondingly if the number of repetitions is increased.

ここで、反射率分布生成処理を所定回数繰り返しても高反射条件を満たさなかった実体の反射率分布は、最終回の反射率残差分布算出処理において受信BF処理結果から抽出されなかったサンプリング点の反射率分布(以下、「低反射率分布」という)に含まれる。したがって、反射率分布生成処理の繰り返しの後、最終的に残った低反射率分布を反射率分布データ540に合成することで、超音波画像において当該実体を描出することができる。ただし、この場合、低反射率分布にはアーチファクト部分の反射率分布も含まれ得る。しかし、当初のアーチファクト部分の反射率分布の一部は、それまでに繰り返された反射率分布生成処理の結果反射率残差分布から消失している。したがって、本変形例1においても、従来法と比べてアーチファクトの少ない超音波画像を生成することができる。よって、変形例1によれば、反射率分布生成処理の繰り返し回数を調整することで処理時間を短縮しつつ、超音波画像に現れるアーチファクトを低減できる。   Here, the reflectance distribution of the entity that does not satisfy the high reflection condition even if the reflectance distribution generation process is repeated a predetermined number of times is a sampling point that is not extracted from the reception BF process result in the last reflectance residual distribution calculation process Are included in the reflectance distribution (hereinafter referred to as “low reflectance distribution”). Accordingly, after the repetition of the reflectance distribution generation process, the entity can be depicted in the ultrasonic image by combining the remaining low reflectance distribution with the reflectance distribution data 540. However, in this case, the low reflectance distribution may include the reflectance distribution of the artifact portion. However, a part of the reflectance distribution of the original artifact part has disappeared from the reflectance residual distribution as a result of the reflectance distribution generation process repeated so far. Therefore, also in the first modification, an ultrasonic image with fewer artifacts than the conventional method can be generated. Therefore, according to the first modification, the artifact appearing in the ultrasonic image can be reduced while the processing time is shortened by adjusting the number of repetitions of the reflectance distribution generation process.

図17は、変形例1における超音波画像生成処理の流れを示すフローチャートである。なお、図17において、上記実施形態と同様の処理工程には同一の符号を付して説明は省略する。   FIG. 17 is a flowchart showing a flow of ultrasonic image generation processing in the first modification. In FIG. 17, the same processing steps as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図17に示すように、変形例1では、フレーム毎にループDの処理を繰り返す(ステップS201〜ステップS247)。そして、ステップS129において反射率残差分布を反射率分布データ540に合成して更新した後、反射率分布生成処理を所定回数繰り返したか否かを判定する(ステップS241)。所定回数繰り返していなければ(ステップS241:NO)、ステップS133に移行する。一方、所定回数繰り返した場合には(ステップS241:YES)、処理フレームについて直前に行ったステップS127で高反射条件を満たさなかった低反射率分布を反射率分布データ540に合成し、これを更新する(ステップS243)。その後、ステップS243で更新した反射率分布データ540を用いて超音波画像を生成する(ステップS245)。   As shown in FIG. 17, in Modification 1, the process of loop D is repeated for each frame (steps S201 to S247). Then, after the reflectance residual distribution is synthesized and updated in the reflectance distribution data 540 in step S129, it is determined whether or not the reflectance distribution generation processing has been repeated a predetermined number of times (step S241). If it has not been repeated a predetermined number of times (step S241: NO), the process proceeds to step S133. On the other hand, when the process is repeated a predetermined number of times (step S241: YES), the low reflectance distribution that does not satisfy the high reflectance condition in step S127 performed immediately before the processing frame is combined with the reflectance distribution data 540 and updated. (Step S243). Thereafter, an ultrasonic image is generated using the reflectance distribution data 540 updated in step S243 (step S245).

ここで、比較検討するために、図18に示すように縦に2つずつ並んだ4つの反射体O31〜O34が存在する対象領域を想定し、超音波測定を行った場合の対象領域の超音波画像を生成した。4つの反射体O31〜O34のうち左下の反射体O32を弱反射体とし、それ以外の3つの反射体O31,O33,O34を強反射体とした。図19は、従来法で得た当該対象領域の超音波画像を示す図であり、図20および図21は、変形例1の超音波画像生成処理で得た当該対象領域の超音波画像を示す図である。図20は反射率分布生成処理の繰り返し回数を15回とし、図21は25回とした場合の超音波画像をそれぞれ示している。図19に示すように、従来法で得た超音波画像では、強反射体O31の周囲に現れたアーチファクトに隠れてその下方の弱反射体O32が観察できない。一方、反射率分布生成処理の繰り返しの回数を増やしていくと、図20および図21に示すようにアーチファクトはだんだんと低減していき、図21の超音波画像では、弱反射体O32が視認できる。   Here, in order to make a comparative study, it is assumed that there is a target region where four reflectors O31 to O34 arranged two by two vertically as shown in FIG. A sonic image was generated. Of the four reflectors O31 to O34, the lower left reflector O32 is a weak reflector, and the other three reflectors O31, O33, and O34 are strong reflectors. FIG. 19 is a diagram showing an ultrasound image of the target region obtained by the conventional method, and FIGS. 20 and 21 show ultrasound images of the target region obtained by the ultrasound image generation processing of the first modification. FIG. FIG. 20 shows ultrasonic images when the reflectance distribution generation processing is repeated 15 times, and FIG. 21 shows 25 times. As shown in FIG. 19, in the ultrasonic image obtained by the conventional method, the weak reflector O32 below it cannot be observed because it is hidden by artifacts appearing around the strong reflector O31. On the other hand, when the number of repetitions of the reflectance distribution generation process is increased, the artifact is gradually reduced as shown in FIGS. 20 and 21, and the weak reflector O32 can be visually recognized in the ultrasonic image of FIG. .

なお、反射率分布データ540に低反射率分布を合成するのではなく、反射率分布データ540から生成した画像に低反射率分布から生成した画像を合成し、超音波画像を生成するとしてもよい。   Instead of synthesizing the low reflectance distribution with the reflectance distribution data 540, an image generated from the low reflectance distribution may be combined with an image generated from the reflectance distribution data 540 to generate an ultrasonic image. .

またその場合は、合成に先立ち、反射率分布データ540から生成した画像または低反射率分布から生成した画像の何れか一方に所定のフィルターを適用し、或いは、双方の画像に異なるフィルターを適用してもよい。また、適用するフィルターは、ユーザーの操作入力に従って決定してもよい。   In that case, a predetermined filter is applied to either the image generated from the reflectance distribution data 540 or the image generated from the low reflectance distribution, or different filters are applied to both images prior to synthesis. May be. Further, the filter to be applied may be determined according to a user operation input.

例えば、超音波画像の表示にあたっては、生体組織の境界や臓器の輪郭部分の把握がし易い表示が望ましい。その一方で、生体組織の内部や臓器内部の領域については、スペックルノイズを抑えた表示が求められている。ここで、反射率分布データ540は、対象領域内の反射率の高い実体部分の反射率分布、具体的には、組織境界や臓器の輪郭部分の反射率分布を多く含む。すなわち、反射率分布データ540は、対象領域における生体内構造を表している。これに対し、低反射率分布は、組織内部や臓器内部の反射率分布を多く含む。そこで、低反射率分布から生成した画像に対してスペックルリダクションフィルター等を適用して平滑化処理を行う一方、反射率分布データ540から生成した画像に対しては、エッジを強調するフィルター処理を行うとしてもよい。これによれば、生体内構造の輪郭を強調しつつ、スペックルノイズの発生を抑えた見易い超音波画像を生成することができる。   For example, when displaying an ultrasonic image, it is desirable to display the boundary of the living tissue and the outline of the organ. On the other hand, a display in which speckle noise is suppressed is required for an area inside a living tissue or an area inside an organ. Here, the reflectance distribution data 540 includes a large number of reflectance distributions of the substantial part in the target region, specifically, the reflectance distributions of the tissue boundary and the contour part of the organ. That is, the reflectance distribution data 540 represents the in vivo structure in the target region. On the other hand, the low reflectance distribution includes many reflectance distributions inside a tissue or an organ. Therefore, the speckle reduction filter or the like is applied to the image generated from the low reflectance distribution to perform smoothing processing, while the image generated from the reflectance distribution data 540 is subjected to filter processing for enhancing the edge. It may be done. According to this, it is possible to generate an easy-to-see ultrasonic image in which the generation of speckle noise is suppressed while enhancing the contour of the in vivo structure.

[変形例2]
上記実施形態や変形例1では、フレーム毎に反射率分布生成処理を複数回繰り返すこととした。これに対し、各フレームで行う反射率分布生成処理は1回とし、前のフレームで得た反射率分布データ540を後のフレームで利用することによって、フレーム間を跨いで反射率分布データ540を連綿と更新することとしてもよい。
[Modification 2]
In the embodiment and the first modification, the reflectance distribution generation process is repeated a plurality of times for each frame. On the other hand, the reflectance distribution generation process performed in each frame is performed once, and the reflectance distribution data 540 obtained in the previous frame is used in the subsequent frame, so that the reflectance distribution data 540 is straddled between frames. It is good also as updating with continuous cotton.

例えば、超音波プローブ16を当てる位置を動かさずに対象領域の超音波画像を観察する等の使用態様では、対象領域の画像が大きく変化しない。このような場合では、前のフレームで得た反射率分布データ540を更新していくことで、反射率分布データ540を実際の対象領域の反射率分布に近づけて収束させることができ、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。   For example, in a usage mode in which an ultrasonic image of the target area is observed without moving the position where the ultrasonic probe 16 is applied, the image of the target area does not change significantly. In such a case, by updating the reflectance distribution data 540 obtained in the previous frame, the reflectance distribution data 540 can be converged close to the reflectance distribution of the actual target region. The same effect as the form can be achieved.

また、この場合において、フレーム毎に更新される反射率分布データ540の分散値を信頼度として用い、所定のフィルター処理や重み付けを行うことで、フレーム間の画像変化を滑らかにしたり、ノイズを低減することができる。   In this case, the dispersion value of the reflectance distribution data 540 updated for each frame is used as the reliability, and predetermined filter processing and weighting are performed to smooth the image change between frames and reduce noise. can do.

その一例として、各素子161の受信波を観測値yとし、反射率分布データ540の反射率分布を状態変数とするカルマンフィルター処理を行うとしてもよい。カルマンフィルターは、次式(3)の状態方程式と、次式(4)の観測方程式とから定義される。式(3),(4)において、Fは時間遷移の線形モデル、Gは雑音モデル、Hは観測モデル、wは観測ノイズ、vはプロセス誤差を表す。なお、カルマンフィルターは、反射率分布データ540の全域に適用してもよいし、その代表値に適用するとしてもよい。
x(k+1)=Fx(k)+Gw ・・・(3)
y(k)=Hx(k)+v ・・・(4)
As an example, Kalman filter processing may be performed in which the received wave of each element 161 is the observation value y and the reflectance distribution of the reflectance distribution data 540 is a state variable. The Kalman filter is defined by a state equation of the following equation (3) and an observation equation of the following equation (4). In equations (3) and (4), F represents a linear model of time transition, G represents a noise model, H represents an observation model, w represents observation noise, and v represents a process error. The Kalman filter may be applied to the entire area of the reflectance distribution data 540 or may be applied to the representative value.
x (k + 1) = Fx (k) + Gw (3)
y (k) = Hx (k) + v (4)

カルマンフィルター処理を行うと、フレーム間で反射率分布データ540の変化が小さい場合に、更新前の反射率分布データ540を信頼して更新後の反射率分布データ540が補正される。したがって、反射率分布データ540を安定させることができ、フレーム間での超音波画像のちらつきを抑えることができる。カルマンフィルター処理は、反射率分布データ540を更新する処理の後段の処理ということができるため、反射率分布データ540の更新処理の一部ととらえることができる。なお、超音波プローブ16の静止時は時間変化がないため式(3)の時間遷移の線形モデルFは不要であるが、超音波プローブ16の移動量を検出して時間遷移の線形モデルFに反映することで、超音波プローブ16が動かされた場合の追従性が向上する。   When the Kalman filter process is performed, when the change in the reflectance distribution data 540 between frames is small, the updated reflectance distribution data 540 is corrected by relying on the reflectance distribution data 540 before the update. Therefore, the reflectance distribution data 540 can be stabilized, and the flickering of the ultrasonic image between frames can be suppressed. The Kalman filter process can be regarded as a process subsequent to the process of updating the reflectance distribution data 540, and thus can be regarded as a part of the update process of the reflectance distribution data 540. Note that the time transition linear model F of Equation (3) is not necessary when the ultrasonic probe 16 is stationary, but the amount of movement of the ultrasonic probe 16 is detected to obtain the time transition linear model F. By reflecting, the followability when the ultrasonic probe 16 is moved is improved.

超音波プローブ16の移動量は、例えば、更新前の反射率分布データ540(前のフレームで更新した反射率分布データ540)と、更新後の反射率分布データ540(処理フレームで更新した反射率分布データ540)とを比較することで検出できる。すなわち、反射率分布データ540は、上記のように主として生体組織の境界や臓器の輪郭部分の反射率分布を含み、対象領域における生体内構造を表していることから、更新前後の反射率分布データ540を比較することで、該当するフレーム間における超音波プローブ16の移動量を検出することができる。   The amount of movement of the ultrasonic probe 16 is, for example, the reflectance distribution data 540 before update (reflectance distribution data 540 updated in the previous frame) and the reflectance distribution data 540 after update (reflectance updated in the processing frame). It can be detected by comparing with the distribution data 540). That is, the reflectance distribution data 540 mainly includes the reflectance distribution of the boundary of the living tissue and the outline of the organ as described above, and represents the in-vivo structure in the target region. By comparing 540, the amount of movement of the ultrasonic probe 16 between the corresponding frames can be detected.

図22は、変形例2における超音波画像生成処理の流れを示すフローチャートである。なお、図22において、上記実施形態と同様の処理工程には同一の符号を付して説明は省略する。   FIG. 22 is a flowchart showing a flow of ultrasonic image generation processing in the second modification. In FIG. 22, the same processing steps as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図22に示すように、変形例2では、フレーム毎にループEの処理を繰り返す(ステップS301〜ステップS351)。そして、ステップS129で反射率分布データ540を更新した後、カルマンフィルター処理を行う(ステップS330)。また、変形例2では、ステップS135において伝搬計算を行った後、ステップS349に移行する。ステップS349では、処理フレームにおいてステップS129で更新し、ステップS330のカルマンフィルター処理で補正された反射率分布データ540を用い、超音波画像を生成する。なお、ステップS349に先立ち、変形例1のように、処理フレームについて行ったステップS127で高反射条件を満たさなかった低反射率分布を反射率分布データ540に合成してもよい。或いは、補正後の反射率分布データ540から生成した画像と、低反射率分布から生成した画像とを合成し、超音波画像を生成するとしてもよい。   As shown in FIG. 22, in the second modification, the process of loop E is repeated for each frame (steps S301 to S351). Then, after updating the reflectance distribution data 540 in step S129, Kalman filter processing is performed (step S330). Moreover, in the modification 2, after performing propagation calculation in step S135, it transfers to step S349. In step S349, an ultrasonic image is generated using the reflectance distribution data 540 that is updated in step S129 in the processing frame and corrected by the Kalman filter processing in step S330. Prior to step S349, a low reflectance distribution that does not satisfy the high reflection condition in step S127 performed on the processing frame may be combined with the reflectance distribution data 540 as in Modification 1. Alternatively, an ultrasonic image may be generated by combining an image generated from the corrected reflectance distribution data 540 and an image generated from the low reflectance distribution.

[その他の変形例]
上記実施形態等では、図15等のステップS133で行う判定用閾値の再設定を、現在の判定用閾値から予め定められる所定値を減算することで行うとした。そして、今回の繰り返しに係る受信BF処理結果において反射率が現在の判定用閾値以上であることを高反射条件として、反射率残差分布を求めることとした。これに対し、今回の繰り返しに係る受信BF処理結果のうちの反射率の最大値を用い、「反射率が当該最大値から例えば10%以内であること」を高反射条件として、反射率残差分布を求めるようにしてもよい。或いは、超音波プローブ16が送受信する超音波ビームのビーム径を用い、「今回の繰り返しに係る受信BF処理結果において反射率が最大であるサンプリング点を中心とした、直径がビーム径の範囲内であること」を高反射条件とし、当該範囲内のサンプリング点を抽出して反射率残差分布を求めるとしてもよい。
[Other variations]
In the above-described embodiment and the like, the determination threshold is reset by subtracting a predetermined value from the current determination threshold in step S133 in FIG. Then, in the reception BF processing result related to the current iteration, the reflectance residual distribution is obtained under the condition that the reflectance is equal to or higher than the current determination threshold. On the other hand, using the maximum value of the reflectance in the reception BF processing result according to the current iteration, the reflectance residual is assumed to be that the reflectance is within 10% of the maximum value, for example, as a high reflection condition. The distribution may be obtained. Alternatively, the beam diameter of the ultrasonic beam transmitted and received by the ultrasonic probe 16 is used, and “within the range of the beam diameter, the diameter is centered on the sampling point where the reflectance is maximum in the reception BF processing result according to the current repetition. It is also possible to obtain a reflectance residual distribution by extracting sampling points within the range under the condition that “there is” a high reflection condition.

また、これら高反射条件を、ユーザーの操作入力に従って可変に設定してもよい。すなわち、上記所定値や割合(例えば上記した「10%」)の数値をユーザーが指定できるようにしてもよい。或いは、ユーザーの操作入力に従って超音波ビームのビーム径を設定する構成とし、ユーザーが指定したビーム径に応じて反射率残差分布を求めるとしてもよい。   Further, these high reflection conditions may be variably set according to a user operation input. That is, the user may be able to specify a numerical value of the predetermined value or the ratio (for example, “10%” described above). Alternatively, the beam diameter of the ultrasonic beam may be set in accordance with a user operation input, and the reflectance residual distribution may be obtained according to the beam diameter designated by the user.

また、素子161毎に受信波形と推定受信波形とを比較し、コヒーレント性を評価する処理を行ってもよい。散乱信号が重畳した反射波を受信した場合、スペックルノイズによる画質の低下を招く。ここで、反射波に散乱信号が重畳している場合、各受信時刻で受信波と推定受信波との差が大きくばらつくため、コヒーレント性は低下する。したがって、ばらつきの大小からコヒーレント性の低い領域を特定でき、対象領域内の組織境界と散乱領域とを判別することができる。そこで、コヒーレント性の低い散乱領域をスペックル領域とし、反射率分布データ540の更新に際してスペックル領域をマスクすることによって、当該領域の反射率分布が更新されないようにしてもよい。或いは、反射率残差分布についてスペックル領域を平滑化処理し、その上で反射率分布データ540に合成するようにしてもよい。   Further, for each element 161, the received waveform and the estimated received waveform may be compared to perform processing for evaluating coherency. When the reflected wave on which the scattered signal is superimposed is received, the image quality is deteriorated due to speckle noise. Here, when the scattered signal is superimposed on the reflected wave, the difference between the received wave and the estimated received wave varies greatly at each reception time, so that the coherency decreases. Therefore, a region with low coherency can be identified from the magnitude of variation, and a tissue boundary and a scattering region in the target region can be discriminated. Therefore, the scattering region with low coherency may be a speckle region, and the reflectance distribution of the region may not be updated by masking the speckle region when updating the reflectance distribution data 540. Alternatively, the speckle region may be smoothed with respect to the reflectance residual distribution and then combined with the reflectance distribution data 540.

また、上記実施形態等では、超音波プローブ16のスキャン範囲の全域を対象領域とし、当該対象領域の超音波画像を生成することとした。これに対し、スキャン範囲の一部の領域を対象領域として超音波画像を生成する構成としてもよい。この場合には、例えば、スキャン範囲内の任意の領域を選択する領域選択操作を受け付ける。そして、ユーザーが当該領域選択操作を入力した場合には、選択された領域を対象領域として、その超音波画像を生成する。選択する領域は矩形の領域でもよいし、扇状の領域であってもよく、形状は特に限定されない。これによれば、スキャン範囲よりも狭い領域を対象領域とすることができるので、伝搬計算の計算量を削減でき、1回の反射率分布生成処理に要する処理時間の高速化が実現できる。   In the above-described embodiment and the like, the entire scan range of the ultrasonic probe 16 is set as a target region, and an ultrasonic image of the target region is generated. On the other hand, it is good also as a structure which produces | generates an ultrasonic image by making the one part area | region of a scanning range into an object area | region. In this case, for example, an area selection operation for selecting an arbitrary area within the scan range is accepted. When the user inputs the region selection operation, the ultrasound image is generated using the selected region as a target region. The area to be selected may be a rectangular area or a fan-shaped area, and the shape is not particularly limited. According to this, since the region narrower than the scan range can be set as the target region, the amount of propagation calculation can be reduced, and the processing time required for one reflectance distribution generation process can be increased.

また、フレーム毎に生成される超音波画像を全て超音波画像データ550に格納して保存しておくのではなく、ユーザーが保存指示操作を入力したときのフレームの超音波画像(静止画)のみを保存するとしてもよい。   Also, instead of storing and saving all the ultrasonic images generated for each frame in the ultrasonic image data 550, only the ultrasonic image (still image) of the frame when the user inputs a save instruction operation. May be saved.

またその場合、保存指示操作が入力された保存時のフレームについてのみ上記実施形態等の超音波画像生成処理を行い、保存時以外のフレームでは従来法により超音波画像を生成するとしてもよい。或いは、保存時のフレームでの反射率分布生成処理の繰り返しの回数を多くし、保存時以外のフレームでの反射率分布生成処理の繰り返しの回数を少なくして上記実施形態の超音波画像生成処理を行うとしてもよい。また、保存時以外のフレームでは反射率分布データ540を間引いて用い、伝搬計算を行うようにしてもよい。   In that case, the ultrasonic image generation processing of the above-described embodiment or the like may be performed only for the frame at the time of storage in which the storage instruction operation is input, and an ultrasonic image may be generated by a conventional method in a frame other than the time of storage. Alternatively, the number of repetitions of the reflectance distribution generation process in a frame at the time of storage is increased, and the number of repetitions of the reflectance distribution generation process in a frame other than at the time of storage is decreased to reduce the number of repetitions of the reflectance distribution generation process. May be performed. Further, in the frames other than the storage time, the reflectance distribution data 540 may be thinned out and used for propagation calculation.

また、本発明の超音波測定装置は、上記した実施形態等のように超音波測定を利用して生体内の対象領域の超音波画像を生成する場合に限らず、例えば、生体以外の構造体の内部の領域を対象領域として超音波画像を生成し、その検査等に用いる場合にも同様に適用することができる。   In addition, the ultrasonic measurement apparatus of the present invention is not limited to the case where an ultrasonic image of a target region in a living body is generated using ultrasonic measurement as in the above-described embodiment, and for example, a structure other than a living body. The present invention can also be applied to the case where an ultrasonic image is generated using the region inside the target region as a target region and used for the inspection or the like.

10…超音波測定装置、16…超音波プローブ、161…超音波素子、20…超音波測定部、30…処理装置、310…操作入力部、330…表示部、350…通信部、370…演算処理部、371…超音波測定制御部、400…受信信号処理部、410…ベースバンド信号取得部、420…差分検出部、430…受信BF処理部、440…反射率残差分布算出部、441…高反射条件設定部、443…限界閾値条件判定部、450…反射率分布データ更新部、460…受信波推定部、470…超音波画像生成部、500…記憶部、510…超音波測定プログラム、520…受信波データ、530…推定受信波データ、540…反射率分布データ、550…超音波画像データ、2…被検体   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Ultrasonic measurement apparatus, 16 ... Ultrasonic probe, 161 ... Ultrasonic element, 20 ... Ultrasonic measurement part, 30 ... Processing apparatus, 310 ... Operation input part, 330 ... Display part, 350 ... Communication part, 370 ... Calculation Processing unit 371 Ultrasonic measurement control unit 400 Reception signal processing unit 410 Baseband signal acquisition unit 420 Difference detection unit 430 Reception BF processing unit 440 Reflectance residual distribution calculation unit 441 ... High reflection condition setting unit, 443 ... Limit threshold condition determination unit, 450 ... Reflectance distribution data update unit, 460 ... Received wave estimation unit, 470 ... Ultrasonic image generation unit, 500 ... Storage unit, 510 ... Ultrasonic measurement program 520 ... received wave data, 530 ... estimated received wave data, 540 ... reflectance distribution data, 550 ... ultrasound image data, 2 ... subject

Claims (11)

超音波を送受信するプローブと、
前記プローブの受信信号を演算処理する演算処理部と、
を備え、
前記演算処理部は、
対象領域の所与の反射率分布に対する前記超音波の伝搬を計算することで推定受信信号を算出する受信波推定部と、
前記受信信号と前記推定受信信号との差に基づいて前記反射率分布を更新する反射率分布データ更新部と、
前記反射率分布を用いて前記対象領域の超音波画像を生成する超音波画像生成部と、
を備え、
前記受信波推定部による算出と前記反射率分布データ更新部による更新とを繰り返し実行する、超音波測定装置。
A probe for transmitting and receiving ultrasound,
An arithmetic processing unit for arithmetically processing the received signal of the probe;
With
The arithmetic processing unit includes:
A received wave estimator that calculates an estimated received signal by calculating the propagation of the ultrasonic wave for a given reflectance distribution of the target region;
A reflectance distribution data update unit that updates the reflectance distribution based on a difference between the received signal and the estimated received signal;
An ultrasonic image generation unit that generates an ultrasonic image of the target region using the reflectance distribution;
With
An ultrasonic measurement apparatus that repeatedly executes calculation by the received wave estimation unit and update by the reflectance distribution data update unit.
前記反射率分布データ更新部は、前記受信信号と前記推定受信信号の差となる差分信号に基づいて反射率残差分布を求め、当該反射率残差分布を合成することで前記反射率分布を更新する、
請求項1に記載の超音波測定装置。
The reflectance distribution data update unit obtains a reflectance residual distribution based on a difference signal that is a difference between the received signal and the estimated received signal, and synthesizes the reflectance distribution by combining the reflectance residual distribution. Update,
The ultrasonic measurement apparatus according to claim 1.
前記反射率分布データ更新部は、前記差分信号を用いた受信ビームフォーミング処理を行い、所与の高反射条件を満たす反射率部分から前記反射率残差分布を求める、
請求項2に記載の超音波測定装置。
The reflectance distribution data update unit performs reception beam forming processing using the difference signal and obtains the reflectance residual distribution from a reflectance part that satisfies a given high reflectance condition.
The ultrasonic measurement apparatus according to claim 2.
前記繰り返し実行することは、前記繰り返しの回数が増加するに従って、閾値を低減することで前記高反射条件を徐々に緩和することを含む、
請求項3に記載の超音波測定装置。
The repeated execution includes gradually relaxing the high reflection condition by reducing a threshold as the number of repetitions increases.
The ultrasonic measurement apparatus according to claim 3.
前記繰り返し実行することは、前記高反射条件が所定の限界閾値条件に達した場合に前記繰り返しを終了することを含む、
請求項4に記載の超音波測定装置。
Performing the iteration includes terminating the iteration when the high reflection condition reaches a predetermined threshold threshold condition;
The ultrasonic measurement apparatus according to claim 4.
前記繰り返し実行することは、所定回数の前記繰り返しを行った場合に前記繰り返しを終了することを含む、
請求項1〜4の何れか一項に記載の超音波測定装置。
The repeated execution includes terminating the repetition when the repetition is performed a predetermined number of times.
The ultrasonic measurement apparatus according to any one of claims 1 to 4.
前記超音波画像生成部は、前記反射率分布に、前記高反射条件を満たさない反射率部分の分布を合成した画像を前記超音波画像として生成する、
請求項3〜5の何れか一項に記載の超音波測定装置。
The ultrasonic image generation unit generates, as the ultrasonic image, an image obtained by combining the reflectance distribution with a distribution of a reflectance portion that does not satisfy the high reflection condition.
The ultrasonic measurement apparatus according to any one of claims 3 to 5.
前記反射率分布データ更新部は、前記受信信号を観測値とし、前記反射率分布を状態変数とするカルマンフィルター処理を行うことで前記更新を行う、
請求項1〜7の何れか一項に記載の超音波測定装置。
The reflectance distribution data update unit performs the update by performing a Kalman filter process using the received signal as an observation value and the reflectance distribution as a state variable.
The ultrasonic measurement apparatus according to claim 1.
前記繰り返し実行することは、前記プローブが1フレーム分の超音波を送受信して得られた前記受信信号について複数回繰り返すことである、
請求項1〜8の何れか一項に記載の超音波測定装置。
The repetitive execution is to repeat the reception signal obtained by transmitting / receiving ultrasonic waves for one frame a plurality of times.
The ultrasonic measurement apparatus according to claim 1.
前記繰り返し実行することは、前のフレームに係る前記反射率分布を後のフレームで利用することにより、フレーム間を跨いで前記反射率分布を連綿と更新することを含む、
請求項1〜8の何れか一項に記載の超音波測定装置。
The repeated execution includes updating the reflectance distribution continuously between frames by using the reflectance distribution related to the previous frame in the subsequent frame.
The ultrasonic measurement apparatus according to claim 1.
超音波を送受信するプローブを用いて超音波測定を行う超音波測定装置の制御方法であって、
対象領域の所与の反射率分布に対する前記超音波の伝搬を計算することで推定受信信号を算出するステップと、前記プローブの受信信号と前記推定受信信号との差に基づいて前記反射率分布を更新するステップとを繰り返すことと、
前記反射率分布を用いて前記対象領域の超音波画像を生成することと、
を含む制御方法。
A method for controlling an ultrasonic measurement apparatus that performs ultrasonic measurement using a probe that transmits and receives ultrasonic waves,
Calculating an estimated received signal by calculating propagation of the ultrasonic wave for a given reflectance distribution in a target area; and determining the reflectance distribution based on a difference between the received signal of the probe and the estimated received signal. Repeating the updating step;
Generating an ultrasound image of the target region using the reflectance distribution;
Control method.
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