JP4137202B2

JP4137202B2 - Ultrasonic diagnostic equipment

Info

Publication number: JP4137202B2
Application number: JP28575797A
Authority: JP
Inventors: 田一成石; 本眞治岸
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1997-10-17
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2017-10-17
Also published as: JPH11113900A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波ビームを走査させることで被検体の診断部位について断層像を得る超音波診断装置に関し、特に生体の不均一を考慮した受波フォーカシングを行い得る超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波診断装置として、例えば図６に示すような構成のものがあった。
このものは、振動子素子が複数配列され被検体内に超音波を送受信する探触子１と、該探触子１を駆動して超音波を発生させると共に受信した反射エコーの信号を処理する超音波送受信部２と、該超音波送受信部２を介して得られる受信信号をデジタル信号に変換して整相加算し、１走査線分の画像データを得るデジタル整相部１３と、走査線毎のデータを書き込んで画像データを形成するスキャンコンバータ８と、該スキャンコンバータ８から出力された画像データを表示する画像表示装置９とを備えて構成される。
【０００３】
前記デジタル整相部１３は、例えば図示したように、受信信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器３と、該アナログ／デジタル変換器３を介して得られたデジタル信号を時系列に全チャンネル分記録するメモリ４と、該メモリ４からデータを読み出して加算する加算器７とから構成される。
【０００４】
また、前記メモリ４からの読み出し開始アドレスの指定によって、各チャンネルにおける信号の遅延時間を制御するための構成として、メモリ４から２つのチャンネルのデータを読み出し、該読み出したデータの相関から遅延時間演算を行う適応像再生遅延時間検出部５と、該適応像再生遅延時間検出部５で演算された遅延時間に基づいてメモリ４に対して読み出し開始アドレスを指定する適応像再生制御部６とが設けられる。
【０００５】
前記適応像再生遅延時間検出部５は、２つのチャンネルの受信信号を相互相関法，位相検出法などによって解析することで、各振動子素子への到達時間差を求め、該到達時間差に対応する遅延時間を設定するものである。尚、整相加算によって得られる１次元の断層像のフォーカス具合が最適となるように前記遅延時間を決定する最大輝度法と呼ばれる方法が用いられる場合もある。
【０００６】
このように構成された超音波診断装置においては、生体内の音速が不均一であっても、その不均一を考慮した精度の良い受波フォーカシングが可能となるものであり、かかる機能を一般に適応像再生と称している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のように構成された超音波診断装置においては、適応像再生のための遅延時間の演算を、２つのチャンネルの信号の相関に基づいて行っているため、受信信号にノイズが乗ったときには、かかるノイズ部分と正常な信号成分との位相を合わせるような誤った遅延時間が演算され、これによって、画像にボケや虚像が表れる可能性があった。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、ノイズ等に影響された不適切な遅延時間に基づいて整相加算が行われることを回避でき、以て、ボケや虚像のない断層像が得られる超音波診断装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による超音波診断装置は、振動子素子が複数配列され被検体内に超音波を送受信する探触子と、該探触子からの受信信号を各チャンネル毎に遅延させて加算する整相加算手段と、該整相加算手段で加算される受信信号の相関に応じて前記整相加算手段における各チャンネル毎の遅延時間を求める遅延時間検出手段と、を備えてなる超音波診断装置において、前記遅延時間検出手段で求められた各チャンネル毎の遅延時間について、任意の複数チャンネルにおける遅延時間から各チャンネルと遅延時間との相関を近似する近似式を生成し、時間的又は空間的に異なる近似式相互を比較して該近似式を補正し、該補正された近似式に基づいて上記遅延時間が各チャンネル間で連続性をもって変化するように修正する遅延時間修正手段を設けたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明にかかる超音波診断装置の第１の実施形態におけるシステム構成を示すブロック図である。
【００１４】
この図１において、探触子１は、機械的又は電気的に超音波ビームを走査して被検体に超音波を送信及び受信するもので、該探触子１には、超音波の発生源であると共に反射エコーを受信する複数の振動子素子が配列されている。超音波送受信部２は、上記探触子１に対して駆動パルスを送出して超音波を発生させると共に受信した反射エコーの信号を処理するもので、探触子１から被検体へ送波する超音波ビームを形成するための公知の送波パルサ及び送波遅延回路と、上記探触子１の各振動子素子で受信した反射エコー信号を増幅する受波増幅器が内蔵されている。
【００１５】
デジタル整相部１３（整相加算手段）は、上記超音波送受信部２で得られた受信信号をデジタルに変換して整相加算を行なうものであり、アナログ／デジタル変換器３，メモリ４，加算器７を備えて構成される。アナログ／デジタル変換器３は、上記超音波送受信部２で得られた各チャンネル毎の受信信号をデジタル信号に変換するものである。メモリ４は、アナログ／デジタル変換器３でデジタル信号に変換された受信信号を各チャンネル毎に時系列に記録するものである。加算器７は、後述するようにして指定される読み出し開始アドレスに従って順次メモリ４から読み出されるデータを加算するものである。
【００１６】
ここで、適応像再生遅延時間検出部５（遅延時間検出手段）は、メモリ４に記録された２つのチャンネルの信号から、適応像再生のため遅延時間値を算出するもので、相互相関法、位相検出法、最大輝度法などのアルゴリズムによって前記遅延時間を演算する。遅延補間部１０Ａは、適応像再生遅延時間検出部５で得られた遅延時間について補間演算を行って遅延時間を再計算するものであり、実用遅延時間生成部１１は、遅延補間部１０Ａで再計算された遅延時間に基づいてメモリ４に記録された受信信号の読み出し開始アドレスを生成するものである。適応像再生制御部６は、上記適応像再生に関連する部分について適切な連携を保つよう制御するためのものである。上記遅延補間部１０Ａ及び実用遅延時間生成部１１によって、本実施の形態における遅延時間修正手段が構成される。
【００１７】
スキャンコンバータ８は、加算器７から超音波ビームの走査線毎に出力されるデータを断層画像のデータヘ変換するものであり、画像表示装置９はスキャンコンバータ８で作成された断層画像を表示するためのもので、たとえばテレビモニタからなる。
【００１８】
以下、このように構成された第１の実施形態の超音波診断装置の動作を詳細に説明する。
超音波ビームの走査線ｘ，深度ｙの点Ｆ（ｘ，ｙ）からの超音波反射波は、探触子１で受信されたのち、超音波送受信部２，アナログ／デジタル変換器３を経て、メモリ４に一旦蓄えられる。
【００１９】
ここで、メモリ４は、探触子１に含まれる受信素子数（チャンネル数）と１走査線のデータの２次元配列の構成をとり、これを以下の説明のために、Ｍ（ｃｈ，ｔ）という配列で定義するものとする。例えば、Ｍ（３，３０）というのは、チャンネル３で受信した受信開始から３０単位時間後の受信データ値を表わすものである。
【００２０】
適応像再生遅延時間検出部５では、適応像再生のための遅延時間を求めるが、ここでは、一例として相互相関法について説明する。
基準となる受信チャンネルをＳとし、遅延時間を求めたいチャンネルをｉとすると、それぞれのデータは、Ｍ（Ｓ，ｔ）、Ｍ（ｉ，ｔ）となり、２つの相互相関値Ｒ（τ_i）は、前記チャンネルｉに与える遅延時間をτ_iとしたときに、
Ｒ（τ_i）＝∫Ｍ（Ｓ，ｔ）・Ｍ（ｉ，ｔ−τ_i）ｄｔ
で表わされる。ここで、Ｒ（τ_i）が最大となるようなτ_iを求めて２つのチャンネル間の遅延時間とする。この操作をすべてのチャンネルｉについて行ってそれぞれにτ_iを求める。
【００２１】
次に、遅延補間部１０Ａでは、上記のようにして求められた任意の複数のτ_iより他のτ_iを補間演算を用いて再計算し、それを最終的な遅延時間とする。例えば、τ_i-1とτ_i+1よりτ_iを次の計算式にて再計算する。
τ_i＝（τ_i-1＋τ_i+1）／２
即ち、一般的な被検体においては、各チャンネルにおける遅延時間は、各チャンネル間で連続性をもって変化するのが通常であることから、補間演算を行うことで前記連続性をもった遅延時間に修正するものである。このようにして、再計算されたτ_iを遅延時間に基づき、実用遅延時間生成部１１では、読み出し開始アドレスを生成する。
【００２２】
上記構成によれば、ノイズ等に影響されて誤った遅延時間が計算されても、隣接するチャンネルでの遅延時間に基づく補間演算によって、本来の連続的な変化特性を示す値に修正されるので、誤った遅延時間がそのまま用いられて画像のボケや虚像が発生することを抑止でき、以て、分解能の高い断層像を得ることができる。
【００２３】
図２は、第２の実施形態における超音波診断装置のシステム構成を示すブロック図であり、図１に示す遅延補間部１０Ａに代えて、遅延近似式生成部１０Ｂを設けたものであって、その他の構成は図１に示したものと同一である。従って、図１と同一の構成要素については説明を省略する。尚、以下の第２〜第４の実施形態においては、遅延近似式生成部１０Ｂ及び実用遅延時間生成部１１によって、遅延時間修正手段が構成される。
【００２４】
前記遅延近似式生成部１０Ｂは、適応像再生遅延時間検出部５で得られた遅延時間から、各チャンネルを変数とした遅延時間の近似式を生成するもので、例えば、ｎ次多項式やスプライン関数などの近似式を生成する。そして、実用遅延時間生成部１１は、遅延近似式生成部１０Ｂで得られた近似式から、実際に整相加算時において用いる遅延時間を各チャンネル毎に算出し、メモリ４に記録された受信信号の読み出し開始アドレスを生成する。
【００２５】
ここで、上記第２の実施形態における超音波診断装置の動作を、図３を参照しつつ詳細に説明する。
遅延近似式生成部１０Ｂでは、上記したように、適応像再生遅延時間検出部５で得られた任意の複数のτ_iよりチャンネルｉを変数とする近似関数ｆ（ｉ）を生成する。前記近似関数ｆ（ｉ）を、例えば３次の多項式とする場合には、
ｆ（ｉ）＝Ａｉ³＋Ｂｉ²＋Ｃｉ＋Ｄ
となり、この近似関数ｆ（ｉ）がフォーカス点Ｆ（ｘ，ｙ）における遅延時間の近似関数となる。
【００２６】
そして、実用遅延時間生成部１１では、Ｆ（ｘ，ｔ）点における適応像再生のための遅延時間を、上記遅延近似式生成部１０Ｂで得られた近似関数ｆ（ｉ）をそのまま用いて計算し、チャンネルｉの遅延時間とし、該遅延時間に応じて読み出し開始アドレスを生成する。
【００２７】
上記第２の実施形態によると、各チャンネルｉ毎に遅延時間が計算された後で、遅延時間の特性をチャンネルｉを変数とする近似式で近似し、該近似した関数上の値を用いて遅延処理を行わせるから、ノイズ等に影響されて近似式で示される連続的な変化特性から逸脱する値（特異値）については、近似式上の値に置き換えられて遅延処理が行われることになり、誤った遅延時間がそのまま用いられて画像のボケや虚像が発生することを抑止でき、以て、分解能の高い断層像を得ることができる。
【００２８】
図４は、第３の実施形態における超音波診断装置のシステム構成を示すブロック図であり、図２に示した構成に加えて、遅延記録部１２を追加してある。
前記遅延記録部１２は、前記遅延近似式生成部１０Ｂで得られた近似関数ｆ（ｉ）を記録するためのものであり、実用遅延時間生成部１１では、遅延近似式生成部１０Ｂで生成された近似関数と、前記遅延記録部１２に記録されている時間的又は空間的に異なる近似関数とを比較することで、近似関数に補正を加え、該補正された近似関数に基づいて各チャンネルの遅延時間を計算し、該遅延時間に応じた読み出し開始アドレスを生成する。
【００２９】
ここで、上記第３の実施形態における超音波診断装置の動作を、図５を参照しつつ詳細に説明する。
まず、隣接する３本の走査線Ｆ（ｘ−１，ｔ），Ｆ（ｘ，ｔ），Ｆ（ｘ＋１，ｔ）における近似関数ｆ_x-1（ｉ），ｆ_x（ｉ），ｆ_x+1（ｉ）をそれぞれ上記遅延近似式生成部１０Ｂにおいて求め、遅延記録部１２に記録しておく。
ｆ_x-1（ｉ）＝Ａ_x-1ｉ³＋Ｂ_x-1ｉ²＋Ｃ_x-1ｉ＋Ｄ_x-1
ｆ_x （ｉ）＝Ａ_xｉ³＋Ｂ_xｉ²＋Ｃ_xｉ＋Ｄ_x
ｆ_x+1（ｉ）＝Ａ_x+1ｉ³＋Ｂ_x+1ｉ²＋Ｃ_x+1ｉ＋Ｄ_x+1
【００３０】
実用遅延時間生成部１１では、走査線Ｆ（ｘ，ｔ）における近似関数ｆ_x（ｉ）と空間的に異なる他の２つの走査線Ｆ（ｘ−１，ｔ），Ｆ（ｘ＋１，ｔ）における近似関数ｆ_x-1（ｉ），ｆ_x+1（ｉ）とを比較して、係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの差をそれぞれに演算する。そして、この係数の差がある規定値αを越える場合は、Ｆ（ｘ，ｔ）の近似関数ｆ_x（ｉ）の係数を、例えば係数Ａの例で示すと、Ａ_x＝（Ａ_x-1＋Ａ_x+1）／２として補正し、近似関数ｆ_x（ｉ）が他の２つの近似関数ｆ_x-1（ｉ），ｆ_x+1（ｉ）に対して連続的な相関を示すようにする。一方、前記係数の差が規定値α以下であれば、近似関数ｆ_x（ｉ）の空間的な連続性が確保されていると見做して、係数の補正は行わない。
【００３１】
このようして、係数に補正が加えられた近似関数ｆ_x（ｉ）を用いて、各チャンネルｉに対する遅延時間を計算し、該遅延時間に応じた読み出し開始アドレスを生成する。
尚、上記動作を、１本の走査線で深さ方向に隣接するＦ（ｘ，ｔ−１）、Ｆ（ｘ，ｔ），Ｆ（ｘ，ｔ＋１）の３点で同様に行っても良い。
【００３２】
上記第３の実施形態によると、近似関数ｆ_x（ｉ）が空間的な連続性を有することに基づいて、近似関数ｆ_x（ｉ）をより適切に補正するので、ノイズ等に影響された近似関数ｆ_x（ｉ）に基づいて遅延時間の計算が行われることを回避でき、以て、ボケや虚像のない分解能の高い断層像をより確実に得ることができる。
【００３３】
次に、第４の実施形態を説明するが、該第４の実施形態におけるハードウェア構成は、前述の第３の実施形態と同様であるので、図４及び図５を参照しつつその動作を以下に説明する。
第４の実施形態においては、同じ走査線Ｆ（ｘ，ｔ）について異なる３つの時刻Ｔｎ−１，Ｔｎ，Ｔｎ＋１でそれぞれ計算された近似関数ｆ_n-1（ｉ），ｆ_n（ｉ），ｆ_n+1（ｉ）をそれぞれ上記遅延近似式生成部１０Ｂにおいて求め、遅延記録部１２に記録しておく。
ｆ_n-1（ｉ）＝Ａ_n-1ｉ³＋Ｂ_n-1ｉ²＋Ｃ_n-1ｉ＋Ｄ_n-1
ｆ_n （ｉ）＝Ａ_nｉ³＋Ｂ_nｉ²＋Ｃ_nｉ＋Ｄ_n
ｆ_n+1（ｉ）＝Ａ_n+1ｉ³＋Ｂ_n+1ｉ²＋Ｃ_n+1ｉ＋Ｄ_n+1
【００３４】
そして、前記第３の実施形態と同様に、異なる時刻に演算された３つの近似関数ｆ_n-1（ｉ），ｆ_n（ｉ），ｆ_n+1（ｉ）の係数を比較することで係数の補正を行い、係数が補正された近似関数ｆ_n（ｉ）に基づき各チャンネルの遅延時間を計算し、該遅延時間に応じて読み出し開始アドレスを生成する。
【００３５】
上記第４の実施形態によると、近似関数ｆ_x（ｉ）が時間的な連続性を有することに基づいて、近似関数ｆ_x（ｉ）をより適切に補正するので、ノイズ等に影響された近似関数ｆ_x（ｉ）に基づいて遅延時間の計算が行われることを回避でき、以て、ボケや虚像のない分解能の高い断層像をより確実に得ることができる。
尚、空間的な近似関数の比較と、時間的な近似関数の比較とを組み合わせて実行し、近似関数の補正を行わせる構成としても良い。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係る発明によれば、遅延時間修正手段により、遅延時間検出手段で求められた各チャンネル毎の遅延時間について、任意の複数チャンネルにおける遅延時間から各チャンネルと遅延時間との相関を近似する近似式を生成し、時間的又は空間的に異なる近似式相互を比較して該近似式を補正し、該補正された近似式に基づいて上記遅延時間が各チャンネル間で連続性をもって変化するように修正することができる。これにより、ノイズの影響を受けて誤った遅延時間が求められても、この遅延時間がそのまま用いられて画像のボケや虚像が発生することを抑止できる。また、前記遅延時間の修正を各チャンネルと遅延時間との相関を近似する近似式に基づいて行わせることにより、全チャンネルにおける遅延時間の連続性を確保でき、より精度良く遅延時間を求めることができる。さらに、時間的又は空間的に異なる近似式相互を比較して近似式を補正し、該補正された近似式に基づいて遅延時間を修正するようにしたことにより、近似式の誤りを正してより一層精度良く遅延時間を求めることができる。したがって、分解能の高い断層像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる超音波診断装置の第１の実施形態におけるシステム構成を示すブロック図である。
【図２】本発明にかかる超音波診断装置の第２の実施形態におけるシステム構成を示すブロック図である。
【図３】上記第２の実施形態における遅延近似式生成部及び実用遅延時間生成部の詳細を示すブロック図である。
【図４】本発明にかかる超音波診断装置の第３及び第４の実施形態に共通のシステム構成を示すブロック図である。
【図５】上記第３及び第４の実施形態における遅延近似式生成部及び実用遅延時間生成部の詳細を示すブロック図である。
【図６】従来の超音波診断装置のシステム構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…探触子
２…超音波送受信部
３…アナログ／デジタル変換器
４…メモリ
５…適応像再生遅延時間検出部
６…適応像再生制御部
７…加算器
８…スキャンコンバータ
９…画像表示装置
１０Ａ…遅延補間部
１０Ｂ…遅延近似式生成部
１１…実用遅延時間生成部
１２…遅延記録部
１３…デジタル整相部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that obtains a tomographic image of a diagnostic region of a subject by scanning an ultrasonic beam, and more particularly to an ultrasonic diagnostic apparatus that can perform reception focusing in consideration of non-uniformity of a living body.
[0002]
[Prior art]
As a conventional ultrasonic diagnostic apparatus, for example, there is a configuration as shown in FIG.
The probe 1 includes a transducer 1 in which a plurality of transducer elements are arranged and transmits / receives ultrasonic waves in a subject, drives the probe 1 to generate ultrasonic waves, and processes received echo signals. An ultrasonic transmission / reception unit 2, a digital phasing unit 13 that converts a reception signal obtained via the ultrasonic transmission / reception unit 2 into a digital signal and performs phasing addition to obtain image data for one scanning line; A scan converter 8 that writes image data to form image data and an image display device 9 that displays image data output from the scan converter 8 are configured.
[0003]
For example, as shown in the drawing, the digital phasing unit 13 converts the received signal into a digital signal, and all the digital signals obtained via the analog / digital converter 3 in time series. The memory 4 is recorded for each channel, and an adder 7 that reads data from the memory 4 and adds the data.
[0004]
In addition, as a configuration for controlling the delay time of the signal in each channel by designating the read start address from the memory 4, the data of two channels is read from the memory 4 and the delay time is calculated from the correlation of the read data. And an adaptive image reproduction control unit 6 for designating a read start address to the memory 4 based on the delay time calculated by the adaptive image reproduction delay time detection unit 5. It is done.
[0005]
The adaptive image reproduction delay time detector 5 analyzes the received signals of the two channels by a cross-correlation method, a phase detection method, or the like to obtain an arrival time difference to each transducer element, and a delay corresponding to the arrival time difference Set the time. In some cases, a method called a maximum luminance method is used in which the delay time is determined so that the focus state of a one-dimensional tomographic image obtained by phasing addition is optimized.
[0006]
In the ultrasonic diagnostic apparatus configured as described above, even when the sound speed in the living body is non-uniform, it is possible to perform accurate receiving focusing in consideration of the non-uniformity, and such a function is generally applied. This is called image reproduction.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the ultrasonic diagnostic apparatus configured as described above, the delay time for adaptive image reproduction is calculated based on the correlation between the signals of the two channels. In some cases, an erroneous delay time is calculated such that the phase of the noise portion and the normal signal component is matched, and this may cause blurring or a virtual image in the image.
[0008]
Therefore, the present invention addresses such a problem and can avoid performing phasing addition based on an inappropriate delay time affected by noise or the like, and therefore, a tomographic image without blur or virtual image. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of obtaining the above.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention includes a probe in which a plurality of transducer elements are arranged and transmits / receives ultrasonic waves in a subject, and a received signal from the probe for each channel. And a delay time detecting means for obtaining a delay time for each channel in the phasing and adding means according to the correlation of the received signals added by the phasing and adding means. For the delay time for each channel obtained by the delay time detection means, an approximate expression for approximating the correlation between each channel and the delay time is generated from the delay time in an arbitrary plurality of channels . temporally or spatially to compare the different approximate expression mutually corrects the approximate equation, modified as the delay time changing with continuity between each channel based on the corrected approximation formula Is provided with a delay time correcting means that.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration in a first embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.
[0014]
In FIG. 1, a probe 1 mechanically or electrically scans an ultrasonic beam to transmit and receive an ultrasonic wave to a subject, and the probe 1 includes an ultrasonic wave generation source. And a plurality of transducer elements that receive reflected echoes are arranged. The ultrasonic transmission / reception unit 2 transmits a drive pulse to the probe 1 to generate an ultrasonic wave and processes the received reflected echo signal, and transmits the signal from the probe 1 to the subject. A known transmission pulser and transmission delay circuit for forming an ultrasonic beam and a receiving amplifier for amplifying a reflected echo signal received by each transducer element of the probe 1 are incorporated.
[0015]
The digital phasing unit 13 (phasing addition unit) converts the received signal obtained by the ultrasonic transmission / reception unit 2 into digital and performs phasing addition. The analog / digital converter 3, the memory 4, An adder 7 is provided. The analog / digital converter 3 converts the received signal for each channel obtained by the ultrasonic transmission / reception unit 2 into a digital signal. The memory 4 records the received signal converted into a digital signal by the analog / digital converter 3 in time series for each channel. The adder 7 adds data sequentially read from the memory 4 in accordance with a read start address specified as described later.
[0016]
Here, the adaptive image reproduction delay time detection unit 5 (delay time detection means) calculates a delay time value for adaptive image reproduction from the signals of the two channels recorded in the memory 4. The delay time is calculated by an algorithm such as a phase detection method or a maximum luminance method. The delay interpolation unit 10A performs an interpolation operation on the delay time obtained by the adaptive image reproduction delay time detection unit 5 and recalculates the delay time. The practical delay time generation unit 11 regenerates the delay time by the delay interpolation unit 10A. Based on the calculated delay time, a read start address of the received signal recorded in the memory 4 is generated. The adaptive image reproduction control unit 6 is for performing control so as to maintain an appropriate linkage with respect to the portion related to the adaptive image reproduction. The delay interpolating unit 10A and the practical delay time generating unit 11 constitute a delay time correcting unit in the present embodiment.
[0017]
The scan converter 8 converts data output from the adder 7 for each scanning line of the ultrasonic beam into tomographic image data, and the image display device 9 displays the tomographic image created by the scan converter 8. For example, a television monitor.
[0018]
Hereinafter, the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment configured as described above will be described in detail.
The ultrasonic reflected wave from the point F (x, y) at the scanning line x and depth y of the ultrasonic beam is received by the probe 1, and then passes through the ultrasonic transmission / reception unit 2 and the analog / digital converter 3. , Once stored in the memory 4.
[0019]
Here, the memory 4 takes a configuration of a two-dimensional array of the number of receiving elements (number of channels) included in the probe 1 and data of one scanning line, and this will be referred to as M (ch, t ). For example, M (3, 30) represents a received data value 30 units after the start of reception received on channel 3.
[0020]
The adaptive image reproduction delay time detection unit 5 obtains a delay time for adaptive image reproduction. Here, the cross-correlation method will be described as an example.
Assuming that the reference reception channel is S and the channel whose delay time is to be obtained is i, the respective data are M (S, t) and M (i, t), and two cross-correlation values R (τ _i ). Where τ _i is the delay time given to the channel i,
R (τ _i ) = ∫M (S, t) · M (i, t−τ _i ) dt
It is represented by Here, R (τ _i) is the delay time between the two channels in search of such tau _i becomes maximum. This operation is performed for all channels i, and τ _i is obtained for each channel i.
[0021]
Next, the delay interpolator unit 10A, the other tau _i from any of a plurality of tau _i obtained as described above was recalculated using interpolation to it the final delay time. For example, a tau _i-1 and tau _{i + 1} than tau _i recalculating by the following formula.
τ _i = (τ _i-1 + τ _{i + 1} ) / 2
In other words, in general subjects, the delay time in each channel usually changes with continuity between channels, so the interpolation time is used to correct the delay time with the continuity. To do. In this way, the practical delay time generation unit 11 generates a read start address based on the recalculated τ _i based on the delay time.
[0022]
According to the above configuration, even if an erroneous delay time is calculated due to noise or the like, it is corrected to a value indicating the original continuous change characteristic by the interpolation calculation based on the delay time in the adjacent channel. In addition, it is possible to suppress the occurrence of blurring or virtual images of an image by using an erroneous delay time as it is, and tomographic images with high resolution can be obtained.
[0023]
FIG. 2 is a block diagram showing a system configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment, in which a delay approximation expression generation unit 10B is provided instead of the delay interpolation unit 10A shown in FIG. Other configurations are the same as those shown in FIG. Therefore, the description of the same components as those in FIG. 1 is omitted. In the following second to fourth embodiments, the delay approximate expression generating unit 10B and the practical delay time generating unit 11 constitute a delay time correcting unit.
[0024]
The delay approximation expression generation unit 10B generates an approximation expression of the delay time using each channel as a variable from the delay time obtained by the adaptive image reproduction delay time detection unit 5. For example, an n-order polynomial or a spline function Generate an approximate expression such as Then, the practical delay time generation unit 11 calculates the delay time actually used in the phasing addition for each channel from the approximate expression obtained by the delay approximate expression generation unit 10B, and the received signal recorded in the memory 4 The read start address is generated.
[0025]
Here, the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus in the second embodiment will be described in detail with reference to FIG.
As described above, the delay approximation expression generation unit 10B generates an approximation function f (i) having the channel i as a variable from an arbitrary plurality of τ _i obtained by the adaptive image reproduction delay time detection unit 5. When the approximate function f (i) is, for example, a cubic polynomial,
f (i) = Ai ³ + Bi ² + Ci + D
This approximate function f (i) becomes an approximate function of the delay time at the focus point F (x, y).
[0026]
The practical delay time generation unit 11 calculates the delay time for adaptive image reproduction at the point F (x, t) using the approximate function f (i) obtained by the delay approximation formula generation unit 10B as it is. The read start address is generated according to the delay time of channel i.
[0027]
According to the second embodiment, after the delay time is calculated for each channel i, the characteristics of the delay time are approximated by the approximate expression using the channel i as a variable, and the value on the approximate function is used. Since the delay process is performed, a value (singular value) that deviates from the continuous change characteristic indicated by the approximate expression due to noise or the like is replaced with a value on the approximate expression and the delay process is performed. Thus, it is possible to suppress the occurrence of blurring or virtual images of an image by using an erroneous delay time as it is, thereby obtaining a high-resolution tomographic image.
[0028]
FIG. 4 is a block diagram showing the system configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the third embodiment. In addition to the configuration shown in FIG. 2, a delay recording unit 12 is added.
The delay recording unit 12 is for recording the approximate function f (i) obtained by the delay approximation formula generation unit 10B, and the practical delay time generation unit 11 is generated by the delay approximation formula generation unit 10B. The approximate function is compared with a temporally or spatially different approximate function recorded in the delay recording unit 12 to correct the approximate function, and based on the corrected approximate function, each channel is corrected. A delay time is calculated, and a read start address corresponding to the delay time is generated.
[0029]
Here, the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus in the third embodiment will be described in detail with reference to FIG.
First, approximate functions f _x-1 (i), f _x (i), and f _x in three adjacent scanning lines F (x−1, t), F (x, t), and F (x + 1, t). Each of ₊₁ (i) is obtained by the delay approximation expression generation unit 10B and recorded in the delay recording unit 12.
f _x-1 (i) = A _x-1 i ³ + B _x-1 i ² + C _x-1 i + D _x-1
f _x (i) = A _x i ³ + B _x i ² + C _x i + D _x
f _{x + 1} (i) = A _{x + 1} i ³ + B _{x + 1} i ² + C _{x + 1} i + D _{x + 1}
[0030]
In the practical delay time generation unit 11, the other two scanning lines F (x−1, t) and F (x + 1, t) that are spatially different from the approximate function f _x (i) in the scanning line F (x, t). Are compared with the approximate functions f _x-1 (i) and f _{x + 1} (i), respectively, and the difference between the coefficients A, B, C, and D is calculated. If the difference between the coefficients exceeds a predetermined value α, the coefficient of the approximate function f _x (i) of F (x, t) is represented by, for example, the coefficient A, and A _x = (A _{x− 1} + A _{x + 1} ) / 2, and the approximate function f _x (i) shows a continuous correlation with the other two approximate functions f _x−1 (i) and f _{x + 1} (i). Like that. On the other hand, if the difference between the coefficients is equal to or less than the specified value α, it is considered that the spatial continuity of the approximate function f _x (i) is secured, and the coefficient is not corrected.
[0031]
Thus, the delay time for each channel i is calculated using the approximate function f _x (i) in which the coefficient is corrected, and a read start address corresponding to the delay time is generated.
The above operation may be similarly performed at three points F (x, t−1), F (x, t), and F (x, t + 1) adjacent in the depth direction with one scanning line. .
[0032]
According to the third embodiment, the approximation function f _x (i) is based on having a spatial continuity, since the approximation function f _x (i) is appropriately correct, was influenced by noise or the like Calculation of the delay time based on the approximate function f _x (i) can be avoided, and thus a high-resolution tomographic image free from blur or virtual image can be obtained more reliably.
[0033]
Next, a fourth embodiment will be described. Since the hardware configuration in the fourth embodiment is the same as that of the third embodiment described above, the operation will be described with reference to FIGS. This will be described below.
In the fourth embodiment, approximate functions f _n−1 (i), f _n (i), f _n (i), calculated at three different times Tn−1, Tn, Tn + 1 for the same scanning line F (x, t), respectively. f _{n + 1} (i) is obtained by the delay approximation expression generation unit 10B and recorded in the delay recording unit 12.
f _n-1 (i) = A _n-1 i ³ + B _n-1 i ² + C _n-1 i + D _n-1
f _n (i) = A _n i ³ + B _n i ² + C _n i + D _n
f _{n + 1} (i) = A _{n + 1} i ³ + B _{n + 1} i ² + C _{n + 1} i + D _{n + 1}
[0034]
As in the third embodiment, the coefficients of the three approximate functions f _n-1 (i), f _n (i), and f _{n + 1} (i) calculated at different times are compared. The coefficient is corrected, the delay time of each channel is calculated based on the approximate function f _n (i) with the corrected coefficient, and a read start address is generated according to the delay time.
[0035]
According to the fourth embodiment, based on the approximation function f _x (i) has continuity in time, since the approximation function f _x (i) is appropriately correct, it was influenced by noise or the like Calculation of the delay time based on the approximate function f _x (i) can be avoided, and thus a high-resolution tomographic image free from blur or virtual image can be obtained more reliably.
It should be noted that the approximation function may be corrected by executing a combination of the comparison of spatial approximation functions and the comparison of temporal approximation functions.
[0036]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, according to the first aspect of the present invention, the delay time for each channel obtained by the delay time detection means is determined by the delay time correction means for any delay in a plurality of channels. An approximate expression that approximates the correlation between each channel and the delay time is generated from the time, the approximate expressions that are different in time or space are compared with each other, the approximate expression is corrected, and the above approximate expression is corrected based on the corrected approximate expression. The delay time can be modified to change with continuity between each channel. As a result, even if an erroneous delay time is obtained due to the influence of noise, it is possible to suppress the occurrence of blurring or a virtual image of the image by using this delay time as it is. Further, by causing the delay time to be corrected based on an approximate expression that approximates the correlation between each channel and the delay time, continuity of the delay time in all channels can be secured, and the delay time can be obtained more accurately. it can. Furthermore, the approximation formulas are corrected by comparing different approximation formulas in time or space, and the delay time is corrected based on the corrected approximation formulas. The delay time can be obtained with higher accuracy. Therefore, a high-resolution tomographic image can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration in a first embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a system configuration in a second embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing details of a delay approximation expression generation unit and a practical delay time generation unit in the second embodiment.
FIG. 4 is a block diagram showing a system configuration common to the third and fourth embodiments of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a block diagram illustrating details of a delay approximation expression generation unit and a practical delay time generation unit in the third and fourth embodiments.
FIG. 6 is a block diagram showing a system configuration of a conventional ultrasonic diagnostic apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Probe 2 ... Ultrasonic transmission / reception part 3 ... Analog / digital converter 4 ... Memory 5 ... Adaptive image reproduction delay time detection part 6 ... Adaptive image reproduction control part 7 ... Adder 8 ... Scan converter 9 ... Image display apparatus DESCRIPTION OF SYMBOLS 10A ... Delay interpolation part 10B ... Delay approximation formula production | generation part 11 ... Practical delay time production | generation part 12 ... Delay recording part 13 ... Digital phasing part

Claims

A probe in which a plurality of transducer elements are arranged and transmits / receives ultrasonic waves in a subject, a phasing addition means for delaying and adding received signals from the probe for each channel, and the phasing addition means In the ultrasonic diagnostic apparatus comprising: delay time detecting means for obtaining a delay time for each channel in the phasing and adding means in accordance with the correlation of the received signal added in
For the delay time for each channel obtained by the delay time detection means, an approximate expression for approximating the correlation between each channel and the delay time is generated from the delay times in an arbitrary plurality of channels, and the approximations differing in time or space. Comparing the equations with each other, correcting the approximate equation, and providing delay time correcting means for correcting the delay time so as to change with continuity between the channels based on the corrected approximate equation. Ultrasound diagnostic device.