CN102105107A - 用于检测诸如高反射率的反射体的独特区域的信号处理装置、超声波装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种信号处理装置将声波束扫描到被检体中，获取多个扫描线的接收波形数据，并且执行信号处理，以便从多个扫描线的接收波形数据形成所述被检体的断层图像。该信号处理装置包括扫描线相关计算部分(009)和相关改变位置提取部分(010)，所述扫描线相关计算部分(009)对于扫描线上的多个位置计算第一扫描线和与第一扫描线具有规定的关系的第二扫描线之间的接收波形数据的相关值；所述相关改变位置提取部分(010)从所述扫描线上的多个位置中提取相关值变为与规定值不同的值的位置作为可能存在独特区域的位置。

Description

用于检测诸如高反射率的反射体的独特区域的信号处理装置、超声波装置及方法

技术领域

本发明涉及通过使用弹性波形式的超声波获取样本的断层图像或三维图像的信号处理装置和超声波装置，并且尤其涉及用于检测诸如高反射率的反射体等的独特区域的信号处理装置和超声波装置。

另外，本发明涉及用于通过使用弹性波形式的超声波获取样本的断层图像或三维图像的信号处理装置的控制方法和超声波装置的控制方法，并且特别地，本发明涉及用于检测诸如高反射率的反射体等的独特区域的信号处理装置的控制方法或超声波装置的控制方法。

背景技术

通过使用一般弹性波形式的超声波获得断层图像的常规装置具有用于向样本传输弹性波形式的超声波的传输部分、用于接收反射波的接收部分、以及用于扫描传输和接收波的扫描单元。另外，提供了用于将接收的反射信号转换并且可视化为亮度信号的单元。因此，通过使用由上述单元获得的时间序列断层图像来观察样本的内部。另外，在一种形式的上述装置中，通过借助于上述扫描单元沿上下方向以及沿左右方向扫描超声波获得三维图像。

现在将一活体作为将通过超声波被观察的被检体之一。超声波具有实时、方便、非侵袭性等优势，因此通常使用超声波来观察活体内部。

用于观察活体内部的超声波通过多个电气机械换能器(主要为压电元件)被传输和接收。

在传输时，通过将电信号以时间偏移方式提供给多个元件使得超声波的相位在焦点位置彼此一致，产生会聚到该焦点位置的超声波。由这种驱动所产生的超声波穿过的区域是围绕因此被驱动的多个元件的中心与该焦点位置之间连接的直线的区域，并且其有时可被称为传输波束。在接收到反射波时，焦点位置处的超声波的反射信号通过校正它们相应于该焦点位置的时间延迟被获取，以便将它们分别与利用所述多个元件从接收到的超声波产生的电信号相加。这样被添加了来自所述多个元件的电信号的反射信号成为保持超声波波形的接收波形数据。然后，通过获取此接收波形数据的包络线(也被称为包络检测)，将此接收波形数据转换为强度数据。通过根据要被显示的图像的像素稀疏化(thin)或舍入这种强度数据，并且在需要时对这样经稀疏化的或舍入的强度数据进行插值，最终形成图像。此处，应注意可使得接收时的焦点位置实时地改变。另外，由上述传输波束的接收处理产生的焦点位置的区域可被称为被接收波束。

通过执行这种传输和接收控制，超声波装置可通过向要被观察的部分发射超声波并且接收从其反射的波对活体内部成像。此处注意，通过这些传输波束和被接收波束获取的线性区域被称为扫描线，并且通过彼此平行地布置各用于这种扫描线的多段数据来形成图像。

由于根据上述原理超声波能够以非侵袭方式对活体内部成像，它们被广泛用于检测各种形式的活体的内部。在这些各种形式中，存在对诸如结石的高反射体的检测。在医疗领域中经常实施的结石检测方法中的一种方法是依赖于在结石后侧、即在远离搜索单元或探针的一侧或在更深区域处的图像中是否产生声音阴影来检测结石的技术。此处，应注意声音阴影是如下这样的阴影部分，在该部分中，由于超声波脉冲未到达高反射体后面并且接收波束被高反射体中断，因此未形成高反射体后面的图像。

在日本专利申请公开No.2003-339696中公开了这样的超声波装置，该超声波装置获取相邻扫描线的相关，以便设定扫描线的密度，并且作为其结果控制传输波束形成器或接收波束形成器。另外，在日本专利申请公开No.2005-169155中，公开了基于图像数据来提取组织的轮廓的超声波装置。

另外，在日本专利申请公开No.H04-317641中，公开了这样的超声波成像装置，该超声波成像装置通过使用反射波的相位信息来检测断层图像中的直线边界或三维信息中的边界表面。作为一种特定手段，公开了这样的手段，该手段从指定的位置计算各个扫描线的互相关函数成为最大的时刻，并且将从这些时刻获得的位置相互连接，从而显示要被检查的样本的外形或轮廓信息以及被检体的连续边界。

发明内容

然而，取决于高反射体的位置、大小和形状，有时不能容易地产生上述的声音阴影，并且在该情况下，高反射体的提取变得困难。一种这样的情况是当采用如上所述实时移动在接收反射波束时的焦点位置的技术时的情况。在这种技术中，可在要被观察的所有深度处稀疏化被接收波束，并且因此具有可提高整个图像的分辨率的有益效果。现在，将参考图1进行描述。在图1中，100表示高反射体，101表示接收焦点，并且102是被接收波束。例如，在接收焦点101被设置在比高反射体100深的位置的情况下，被接收波束102的宽度在存在高反射体的深度处扩展，结果接收到穿过高反射体侧面的超声波。因此，变得难以产生由于高反射体100导致的声音阴影，并且对声音阴影的搜索变得困难。另外，取决于高反射体的大小或形状，聚焦到高反射体上的波束的反射波(也被称为反射回波或反射信号)的强度有时可能小。例如，在高反射体的尺寸小的情况下(例如，当假设高反射体的形状近似为球体、反射体的直径是1mm或更小时)，由检测器检测到的反射波的强度变得小。另外，在形状不均匀(例如，在局部包括平坦表面或不规则性的情况下，或在非对称形状的情况下等)并且在检测器侧不存在最高反射率的反射表面的情况下，由检测器检测到的反射波的强度变得小。也就是说，即使有高反射体，也可能产生小的检测信号。在这种情况下，在高反射体位置处获得的反射波与在其周围获得的反射波之间的信号强度的差变得小。

另外，如上所述，可通过以下面的方式分别处理由各元件接收的各个超声波信号来获得最终图像数据。即，通过获得(1)根据时间延迟校正和相加处理的接收波形数据以及(2)通过获取其包络线得到的强度数据，并且通过执行(3)这样获得的强度数据的稀疏化、舍入和插值处理，获得图像数据。然而，在这些处理中从超声波信号中可能丢失大量信息。例如，在来自高反射体的反射回波强度和来自平面组织界面的反射回波强度为基本相同的水平的情况下，在图像上来自高反射体的反射回波可能被掩蔽在来自组织界面的反射回波中。图2A到图3B是概略示出了这种情况的视图。图2A示出了高反射体104被布置在模拟组织103中。通过布置在模拟组织103的上表面上的超声波探针001执行超声波的传输和接收。图2B是其中概略绘制了分别从图2A中的深度A-A′、B-B′和C-C′反射的回波的强度的曲线图。在图2B的曲线图中，高反射体被布置在水平轴中心附近。如从该曲线图中可见，来自高反射体的回波突出超过来自其周围组织的反射回波。接着，图3A示出了模拟组织103，其中布置有层状组织或结构105而没有布置高反射体。层状组织105具有被设为比高反射体的反射率低的反射率。图3B是其中概略绘制了分别来自图3A中的深度A-A′、B-B′和C-C′的反射回波的强度的曲线图。在图3B的曲线图中，绘制了由说明“高反射体A-A′”表示的实线，并且来自图2B的高反射体的反射回波的强度被叠加于其上。如从此曲线图可见，甚至是来自低反射率的层状结构的反射回波的强度也与来自高反射率的高反射体的反射回波的强度几乎相同。因此，难以仅仅基于反射回波的强度确定是否存在高反射体。即，即使在没有高反射体的情况下，也可检测到具有某种强度程度的信号。

另外，在由于来自微小散射体的反射回波的干涉而产生斑纹图案并且高反射体的反射回波共同存在于其中的情况下，难以用选择方式提取仅仅源自微小散射体的那些信号，并且将它们与其它信号区分开。特别地，在高反射体小并且在图像上表现为点状回波的情况下，变得更难以辨别高反射体。

此处，应注意，在日本专利申请公开No.H04-317641中描述的超声波成像装置是这样的装置，该装置从指定位置计算与该指定位置具有时间偏移的、在该处各扫描线之间的互相关函数变为最大的位置，并且通过将这些位置相互连接以显示边界。因此，在高反射体作为点状回波存在的情况下(即，当在相邻扫描线上没有检测到任何回波时)，点状回波周围将不存在要与该点状回波连接的其它位置(即，仅存在高反射体位置的一个点)。因此，难以通过应用日本专利申请公开No.H04-317641中描述的技术提取高反射体。

在上面提及的情况下，为了提取高反射体的位置以及存在或不存在的信息，需要一种考虑了高反射体特有的(多个)特征而不是使用图像数据的具有更高灵敏度的技术。

鉴于上述问题做出本发明，并且本发明提供了一种能够从弹性波的接收波形数据检测诸如高反射体的独特区域(特殊区域、特定区域)可能存在的位置的技术。另外，本发明提供了一种借助于超声波诊断来帮助检测独特区域的技术。另外，本发明提供了一种能够估计独特区域的物理属性值的技术。

本发明在第一方面提供了一种信号处理装置，该信号处理装置将弹性波束扫描到被检体内、获取多个扫描线的接收波形数据、并且执行信号处理以从该多个扫描线的接收波形数据形成该被检体的断层图像，该装置具有：扫描线相关计算部分，对于扫描线上的多个位置，该扫描线相关计算部分计算第一扫描线和与该第一扫描线具有规定相关性的第二扫描线之间的接收波形数据的相关值；以及相关改变位置提取部分，该相关改变位置提取部分从该扫描线上的多个位置中提取该相关值变为与规定值不同的值的位置作为可存在独特区域的位置。

本发明在第二方面提供了一种信号处理装置，该信号处理装置对通过接收来自被检体内部的弹性波的反射信号获得的信号执行信号处理，以便形成图像，该装置具有：扫描线相关计算部分，该扫描线相关计算部分从该反射信号的至少两个互相靠近的扫描线的接收波形数据计算并且输出该靠近的扫描线之间的相关值；以及辨别部分，该辨别部分从该相关值的改变提取该被检体内部的深度方向上的位置信息，并且基于该改变之后的相关值辨别该被检体内部的独特区域的类别。

本发明在第三方面提供了一种超声波装置，该超声波装置将作为弹性波的超声波的波束扫描到被检体内、获取多个扫描线的接收波形数据、并且执行信号处理以从该多个扫描线的接收波形数据形成该被检体的断层图像，该装置具有：扫描线相关计算部分，对于扫描线上的多个位置，该扫描线相关计算部分计算第一扫描线和与该第一扫描线具有规定相关性的第二扫描线之间的接收波形数据的相关值；以及相关改变位置提取部分，该相关改变位置提取部分从该扫描线上的多个位置中提取该相关值变为与规定值不同的值的位置作为可存在高反射体的位置。

本发明在第四方面提供了一种信号处理装置的控制方法，该信号处理装置获取被检体内反射的多个扫描线的接收波形数据、并且执行信号处理以从该多个扫描线的接收波形数据形成该被检体的断层图像，该方法包括：扫描线相关计算步骤，对于扫描线上的多个位置，该扫描线相关计算步骤计算第一扫描线和与该第一扫描线具有规定相关性的第二扫描线之间的接收波形数据的相关值；以及相关改变位置提取步骤，该相关改变位置提取步骤从该扫描线上的多个位置中提取该相关值变为与规定值不同的值的位置作为可存在独特区域的位置。

本发明在第五方面提供了一种超声波装置的控制方法，该超声波装置获取被检体内反射的多个扫描线的接收波形数据、并且从该多个扫描线的接收波形数据形成该被检体的断层图像，该方法包括：扫描线相关计算步骤，对于扫描线上的多个位置，该扫描线相关计算步骤计算第一扫描线和与该第一扫描线具有规定相关性的第二扫描线之间的接收波形数据的相关值；以及相关改变位置提取步骤，该相关改变位置提取步骤从该扫描线上的多个位置中提取该相关值变为与规定值不同的值的位置作为可存在高反射体的位置的候选。

本发明在第六方面提供了一种信号处理装置，该信号处理装置将弹性波束扫描到被检体内、获取多个扫描线的接收波形数据、并且执行信号处理以从该多个扫描线的接收波形数据形成该被检体的断层图像，该装置具有：扫描线相关计算部分，对于扫描线上的多个位置，该扫描线相关计算部分计算第一扫描线和与该第一扫描线具有规定相关性的第二扫描线之间的接收波形数据的相关值；以及处理部分，该处理部分对针对预定深度计算的互相关值在扫描方向上的分布应用变换处理，并且通过使用变换处理的结果估计可存在独特区域的位置，该变换处理将在预定大小的独特区域的相对端处具有下降的第一分布形状变换为在该独特区域的中心位置具有下降的第二分布形状。

本发明在第七方面提供了一种信号处理装置，该信号处理装置将弹性波束扫描到被检体内、获取多个扫描线的接收波形数据，并且执行信号处理以从该多个扫描线的接收波形数据形成该被检体的断层图像，所述装置具有：扫描线相关计算部分，对于扫描线上的多个位置，该扫描线相关计算部分计算第一扫描线和与该第一扫描线具有规定相关性的第二扫描线之间的接收波形数据的相关值；相关改变位置提取部分，该相关改变位置提取部分从该扫描线上的多个位置中提取该相关值变为与规定值不同的值的位置作为可存在独特区域的位置的位置候选；以及处理部分，该处理部分对针对基于该位置候选设定的标注区域计算的互相关值在扫描方向上的分布应用变换处理，并且通过使用变换处理的结果估计能够存在独特区域的位置，该变换处理将在预定大小的独特区域的相对端处具有下降的第一分布形状变换为在该独特区域的中心位置具有下降的第二分布形状。

本发明在第八方面提供了一种信号处理装置的控制方法，该信号处理装置将弹性波束扫描到被检体内、获取多个扫描线的接收波形数据，并且执行信号处理以从该多个扫描线的接收波形数据形成该被检体的断层图像，该方法包括：扫描线相关计算步骤，对于该扫描线上的多个位置，该扫描线相关计算步骤计算第一扫描线和与该第一扫描线具有规定相关性的第二扫描线之间的接收波形数据的相关值；变换处理步骤，该变换处理步骤对针对预定深度计算的互相关值在扫描方向上的分布应用变换处理，该变换处理将在预定大小的独特区域的相对端处具有下降的第一分布形状变换为在该独特区域的中心位置具有下降的第二分布形状；以及估计步骤，该估计步骤通过使用该变换处理步骤中的处理的结果估计可存在独特区域的位置。

根据本发明，可从典型地为弹性波形式的超声波的接收波形数据检测存在诸如高反射体等的独特区域的位置的候选，从而使得可帮助借助于超声波诊断的独特区域的检测。另外，根据本发明的超声波装置，可估计独特区域的物理属性值。特别地，可高精度检测微小高反射体。

从下文参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其它特征将变得清晰。

附图说明

图1是用于解释被接收波束的宽度的范围的视图。

图2A是其中存在高反射体的拟组织模型的视图。

图2B是示出了来自该拟组织模型的反射回波的强度的视图。

图3A是其中存在层状结构的拟组织模型的视图。

图3B是示出了来自该拟组织模型的反射回波的强度的视图。

图4是根据本发明的第一实施例的超声波装置的框图。

图5是解释用于计算互相关的技术的视图。

图6是用于解释相邻扫描线的视图。

图7A和图7B分别是断层图像和高反射体的位置信息的显示例子。

图8A和图8B是其中绘制了其的互相关的曲线图。

图9是根据本发明的第二实施例的超声波装置的框图。

图10A和10B是根据本发明的第三实施例的超声波装置的框图。

图11A和11B是根据本发明的第四实施例的超声波装置的框图。

图12是用于解释第四实施例中的传输焦点改变操作的视图。

图13是解释根据本发明的用于获得相关值的一个过程的流程图。

图14是根据本发明的第五实施例的超声波装置的框图。

图15是对根据本发明的第五实施例的高反射体的位置与互相关之间的关系建模的视图。

图16是示出了本发明的第五实施例中的处理结果的视图。

图17是根据本发明的第六实施例的超声波装置的框图。

图18是解释本发明的第六实施例中的处理的定位过程的流程图。

具体实施方式

在本发明中，弹性波指的是包括超声波的振动波。

在本发明中，独特区域(特殊区域、特定区域)指的是被检体或样本内的与其周围处于不同状态的区域。例如，它指的是这样的区域，该区域的组成、结构、物理属性等与其周围不同，并且该区域是具有层状组织或结构的区域，或者是典型地由钙化等导致的对于超声波的高反射体构成的区域。

本发明中的作为将要检测的一个目标的高反射体的大小指的是在高反射体被近似为球体形状的假设下具有2mm或更小直径的球。另外，优选的直径为1mm或更小，并且特别地，更优选的直径为100微米(μm)或更小。在微小高反射体被近似为球体形状的情况下，如果球的直径等于或小于2mm，根据常规方法，反射波本身变得太小以至于其的检测变得困难，或是反射波信号迷失在周围信号中，从而其辨别变得困难。

另外，在本发明中，通过提取扫描线之间的相关值(也被称为互相关值)减小的位置来检测高反射体的存在或不存在。因此，如果使用具有等于或大于在没有高反射体的情况下的某个固定值的相关值的各个扫描线的数据，可检测微小的高反射体。根据发明人的发现，即使对于具有大约0.5的互相关值的那些各个扫描线，例如，也可进行高反射体的检测。

为了提高高反射体的检测精度，希望使用具有高于该值的互相关的扫描线。例如，两个靠近的扫描线或两个相邻的扫描线可以是具有高互相关的扫描线。

在本发明中，将要针对其计算上述互相关的第一扫描线和第二扫描线之间的关系指的是具有满足下列要求的关系。即，第一扫描线和第二扫描线之间的上述相关值应使得在被检体内的不存在高反射体的区域中，第一扫描线和第二扫描线之间的相关值是0.5或更大。另外，适合地，在本发明中该相关值优选的是0.7或更大，并且最优选的是0.9或更大。

此处，将进一步描述第一扫描线和第二扫描线之间的上述相关值。当第一扫描线和第二扫描线之间的相关值为1.0时，这意味着第一扫描线和第二扫描线是相同波(信号)。另外，当第一扫描线和第二扫描线之间的相关值为0时，这意味着第一扫描线和第二扫描线是彼此非常不同(通常完全不同)的波(信号)。于是，这意味着扫描线之间的相关值越大，产生反射波(反射回波、反射信号)的区域中的声阻抗的分布状态彼此越类似。当利用超声波成像时，如果相邻扫描线在波束宽度范围中具有重叠区域，则相邻扫描线之间的相关值具有恒定或固定值，并且因此，希望以可在波束宽度范围中获得重叠区域的间隔来传输波束。

在本发明中，当在上述相关值为0.5或更大的情况下其它扫描线之一被高反射体反射时，可在上述相关值(被高反射体反射之前的相关值)和在比高反射体的位置更深的位置处的第一扫描线与第二扫描线之间的相关值之间获得显著差异。

另外，本发明可以辨别被检体内的表现为具有恒定反射率的反射体的形式的高反射体(特别是微小钙化部分等)和层状结构。(由于高反射体包括大面积的反射区域，因此即使使用常规技术也可以辨别大尺寸的高反射体)。

根据本发明，根据靠近的或相邻的扫描线之间的相关值的改变指定可存在高反射体或层状结构的位置，并且可基于在比该位置更浅或更深的位置处的相关值的改变来辨别高反射体和层状结构。即，在(微小)高反射体的情况下，仅有彼此靠近或相邻的两个扫描线中的一个扫描线被该(微小)高反射体反射，而其它扫描线不被反射。与此相反，在层状结构的情况下，层状结构比微小高反射体大得多，从而两个靠近的或相邻的扫描线都被反射。因此，在(微小)高反射体的情况下，两个靠近的或相邻的扫描线的相关值指示大的值，直至存在高反射体的位置，并且在比存在该(微小)高反射体的位置更深的位置处，上述相关值变小。另一方面，在层状结构的情况下，两个靠近的或相邻的扫描线的相关值指示大的值，直至存在层状结构的位置。另外，即使在比存在层状结构的位置更深的位置处，相关值也不会有很大改变(改变量有限)。

因此，根据本发明，基于存在高反射体或层状结构的基准位置，当两个靠近的或相邻的扫描线的相关值在比上述基准位置更深的位置处变得较小时，可以辨别高反射体，并且当相关值不改变或具有很小的改变时，可以辨别层状结构。另外，在需要时，本发明的信号处理装置或超声波装置可具有辨别部分，该辨别部分基于上述辨别方法将高反射体和层状结构彼此区分开。

根据发明人的发现，希望上述的第一扫描线和第二扫描线相互处于它们的相关强(大)的关系，并且典型地，希望两个扫描线彼此相邻。然而，在满足上述相关值的关系的情况下，第一扫描线和第二扫描线不必彼此相邻，而是在这些扫描线之间可以存在其它(多个)扫描线。因此，可以使用在满足上述关系的范围中彼此靠近的两个扫描线。

图13示出了描述本发明的用于获得相关值的一个过程的流程图。首先，作为形成扫描线的前提(S400)，需要在不包括高反射体的区域中第一扫描线和第二扫描线之间的相关值为0.5或更大。然后，形成并且向被检体传输满足上述需要的传输波束(S401)。接收来自被检体内部的特定位置的反射波(S402)，并且计算在被检体内部的深度方向上的其的相关值，并且将该相关值与预先设定的设定值比较(S404)。当比较结果满足预定条件时，获取位置信息(S405)。当比较结果不满足预定条件时，返回(S400)，再次接收在深度方向上与先前反射波被反射和接收的位置不同且更深的位置处反射的反射波。重复这一系列步骤，直到被检体的深度方向上的所有位置被检查，或直到比较结果满足预定条件。在S405的步骤中获取了位置信息之后，该信息被叠加在图像上(S406)。上述过程是一个例子，并且本发明不限于上述过程。

接着，将使用图15说明本发明的相关滤波处理。当查看对于预定深度(要获取信息的某一标注深度)计算的互相关值的在扫描方向(即，大体垂直于扫描线的方向)上的分布时，即使对于单个高反射体，仍可在存在高反射体的深度的多个位置或比该深度更深的位置处产生相关值的下降或减小。图15示出相关值在高反射体的相对端减小的模型。图15中的数字401表示在存在高反射体的位置具有下降的函数f。可以说，此函数f示出了在高反射体的尺寸足够小的假设下的理想的互相关值分布。在互相关值分布示出类似于函数f的轮廓的情况下，可高精度地指定表现为独特区域的形式的高反射体的位置。然而，实际上，高反射体具有有限大小并且反射多个扫描线，从而不能获得类似函数f的轮廓，并且如类似于以数字402表示的互相关值分布g所示，在高反射体的相对端处的两个位置出现相关值的下降或减小。

此处，当考虑理想函数f在被变换为互相关值分布g的同时被观察，并且以H表示这种变换矩阵时，它们的关系可被以下面的等式表示。

g＝Hf

此处注意，变换矩阵H是根据波束宽度和高反射体的大小改变的矩阵。可通过给定相应于高反射体的估计大小的滤波参数来计算变换矩阵H。另外，通过使用相应于不同大小的滤波参数，可以计算相应于各反射体大小的变换矩阵H。这里，优选的是高反射体的估计大小为2mm或更小，但是还可设定相应于2mm或更大尺寸的参数。

由上述关系，应当理解，可根据对于某一标注深度计算的互相关值分布g和给定的变换矩阵H估计理想函数f。这种估计处理相应于本发明的相关滤波处理。即，相关滤波处理是从对于某一标注深度计算的互相关值分布g来估计在高反射体的位置处具有下降的函数f的处理。换言之，相关滤波处理是将变换处理应用于对于某一标注深度计算的互相关值在扫描方向上的分布g的处理，该变换处理将在预定大小的高反射体的相对端处具有下降的第一函数(第一分布形状)变换为在高反射体的中心位置具有下降的第二函数(第二分布形状)。另外，可以说相关滤波处理是对上述的互相关值分布g应用该处理的逆变换的处理，该逆变换将在高反射体的中心位置具有下降的第二函数(第二分布形状)变换为在高反射体的相对端处具有下降的第一函数(第一分布形状)。因此，可通过对从多个扫描线计算的互相关值分布g应用相关滤波处理，明确高反射体的存在位置。

由于变换矩阵H根据高反射体的大小改变，因此相关滤波处理是取决于高反射体的大小的处理。在高反射体的大小已知的情况下，仅需要进行相应于该大小的相关滤波处理。然而，在高反射体的大小未知的情况下，优选地通过改变高反射体的估计大小(即，改变滤波参数)执行多个相关滤波处理。在这种情况下，可显示多个滤波处理的所有结果，或在比较这些结果之后，可仅采用和显示最佳结果。此处注意，还可从这些比较结果估计高反射体的大小。

在上述的相关滤波处理中，可以应用根据包括Wiener滤波器的各种类型的逆滤波器设计技术的滤波处理。另外，还可使用简单的模式识别技术。

下面，将参考附图以示例方式详细描述本发明的优选实施例。另外，将说明使用超声波作为弹性波的装置和方法。

[第一实施例]

下面，在第一实施例中将描述计算相邻扫描线的互相关并且指示该相关变为等于或小于设定值的位置信息的超声波装置。

图4是示出了根据本发明的第一实施例的超声波装置的系统示意图。此超声波装置具有产生且显示普通超声波断层图像的功能，以及检测活体中的高反射体并且显示其存在位置的候选的功能(扫描线相关计算部分009和相关改变位置提取部分101)。例如，后一种功能被用于检测结石、微小钙化区域等。

(断层图像的产生和显示)

首先，将使用图4描述直到显示断层图像的流程。此实施例的超声波装置是这样的系统，具有多个换能器002的超声波探针001与该系统连接。当用于传输超声波的位置(传输焦点)被设定时，该设定信息被从系统控制部分004发送到传输电路系统003。传输电路系统003在基于该信息决定时间延迟和信号强度之后，传输驱动超声波探针001内的多个换能器002的电信号。该电信号被分别转换为换能器002中的位移，并且作为超声波传播通过被检体内部。这样传播的超声波在被检体内部形成直线声压分布。这被称为传输波束。在被检体中传播的超声波作为由于被检体内部的声学特性而被散射和反射的回波返回换能器002。这些回波借助于换能器002被转换为电信号，并且这些电信号被输入接收电路系统005。在接收电路系统005中，在基于从系统控制部分004给出的关于接收焦点的位置的信息计算时间延迟量之后，对输入的时间序列电信号执行时间延迟处理，然后将它们彼此相加。根据此处理，可选择性地提取被检体内部的接收焦点位置处的反射波(也被称为反射回波)。相对于传输波束，具有通过这种处理如此形成的接收灵敏度的区域被称为接收或被接收波束。

这样获得的时间序列接收波形数据被从接收电路系统005发送到断层信号处理系统006。在断层图像处理系统006中，在根据需要被进行诸如带通滤波的滤波处理之后，输入的时间序列接收波形数据的包络线被检测并且输出作为强度数据。此强度数据被传输到图像处理系统(图像处理部分)007。通过使用从系统控制部分004发送的传输波束以及被接收波束的位置信息和强度数据，图像处理系统007通过根据将要被显示的图像的像素对数据进行稀疏化、舍入或插值，产生要被观察的区域中的每个位置处的亮度信号。通过这样一系列的操作形成一个扫描线的图像。改变传输波束和被接收波束的方向和位置，并且通过在改变传输波束和接收波束的方向或位置的同时再次执行类似处理，在被检体内部的不同区域中形成另一个扫描线。通过以这种方式在要观察的区域中形成多个扫描线，可形成要被观察的区域的断层图像。图像处理系统007将这样获得的断层图像传输到图像显示设备008，并且在其上显示它们。

这里，应注意，作为一个例子描述了通过一个传输波束和一个被接收波束形成的扫描线。然而，本发明不限于此，而是还可适用于通过对于一个传输形成多个接收波束来同时形成多个扫描线的技术。另外，本发明不限于二维断层图像，而是在观察三维区域时也是适用的。

(高反射体的检测和显示)

接着，将通过使用图4到图6说明检测(多个)高反射体及其(多个)存在位置的(多个)候选的处理。

如图4所示，该超声波装置具有扫描线相关计算部分009和相关改变位置提取部分010。由接收电路系统005产生的时间序列接收波形数据被发送到扫描线相关计算部分009。扫描线相关计算部分009根据该接收波形数据和从系统控制部分004发送的扫描线位置的信息，计算相邻扫描线之间的沿着时间轴的互相关。图5示出了其概念图。第一扫描线的接收波形数据106被以S₁(r)表示，并且相邻的第二扫描线的接收波形数据107被以S₂(r)表示。扫描线相关计算部分009设定每个扫描线上的标注位置(标注深度)，从各接收波形数据提取基于标注位置的预定宽度区域中的波形数据，并且执行提取的波形数据之间的互相关的计算108。通过这种计算操作获得标注位置的相关值(也被称为互相关值)。然后，通过在深度方向(接收波形数据的时间轴方向)上移动标注位置的同时重复上述计算操作，可计算扫描线上的多个位置(深度)的相关值。图5的曲线图109中示出了以这种方式计算的相关值在深度方向上的改变。例如，作为等式(1)中的Y(τ)的针对τ的最大值计算该相关值。

$Y\left(\mathrm{\τ}\right)=\frac{|\underset{R-\mathrm{\Δr}}{\overset{R+\mathrm{\Δr}}{\∫}}{S}_1\left(r\right)\·S_2(r+\mathrm{\τ})\mathrm{dr}|}{\sqrt{\underset{R-\mathrm{\Δr}}{\overset{R+\mathrm{\Δr}}{\∫}}{S_1}^2\left(r\right)\mathrm{dr}\·\underset{R-\mathrm{\Δr}}{\overset{R+\mathrm{\Δr}}{\∫}}{S_2}^2(r+\mathrm{\τ})\mathrm{dr}}}--\left(1\right)$

此处，应注意，R表示标注深度(标注位置)，并且Δr表示在其中获取其互相关的宽度。通过改变标注深度R计算深度方向上的互相关。Δr被设定为在从大约传输超声波的波长到该波长的数十倍的范围中。

另外，通过以T₁(r)、T₂(r)表示通过对接收波形数据应用Hilbert变换所获得的分析信号，可根据等式2计算互相关。

$\frac{\underset{R-\mathrm{\Δr}}{\overset{R+\mathrm{\Δr}}{\∫}}|T_1\left(r\right)\·T_2\left(r\right)|\mathrm{dr}}{\underset{R-\mathrm{\Δr}}{\overset{R+\mathrm{\Δr}}{\∫}}\left|T_1\left(r\right)\right|\mathrm{dr}\·\underset{R-\mathrm{\Δr}}{\overset{R+\mathrm{\Δr}}{\∫}}\left|T_2\left(r\right)\right|\mathrm{dr}}---\left(2\right)$

图5示出了第一扫描线上存在高反射体100的例子。应当理解，互相关109在比高反射体100更深的位置处减小。

现在，将通过使用图6说明相邻扫描线。图6是概略示出超声波探针001、在被检体内部形成的5个扫描线201、202、203、204、205和高反射体200的视图。例如，在扫描线201的数据的获取之后获取扫描线202的数据的情况下，这些扫描线201、202彼此互相相邻，从而扫描线相关计算部分009计算扫描线201、202之间的互相关。例如，在扫描线获取顺序是扫描线201、扫描线203、扫描线205、扫描线202和扫描线204的顺序的情况下，当首先获取扫描线202时，获取相邻扫描线的数据。因此，此时，扫描线相关计算部分009计算扫描线201、202之间的互相关值。

扫描线相关计算部分009计算沿时间轴(沿被检体的深度)的两个扫描线的接收波形数据的互相关。由于相邻扫描线被以它们的要被观察的区域的一部分彼此相互重叠的方式设定，它们一般指示高相关。例如，扫描线204和扫描线205之间的互相关具有等于或大于固定值的值，直到被检体中的某一深度位置为止。然而，关注于扫描线202和扫描线203，高反射体200存在于扫描线203上。因此，扫描线202和扫描线203之间的互相关在比高反射体200浅的部分中具有类似于扫描线204、205的互相关的等于或大于某一固定值的值，但是在比高反射体200更深的部分中从该值减小。具有这种属性的沿深度的相关值被从扫描线相关计算部分009传输到相关改变位置提取部分010。

如上所述，当被检体中存在高反射体时，在高反射体的位置(深度)出现相关值减小。典型地，在高反射体的位置(深度)相关值从第一值改变为第二值。因此，此实施例的相关改变位置提取部分010提取相关值从预定条件(极大地)减小等于或大于规定值的值的位置。然后，所提取的位置被作为高反射体的存在位置的候选输出。

另外，考虑到即使在一个扫描线的深度方向上以离散方式存在多个高反射体的情况，在各高反射体的各位置(深度)处的相关值的改变量与高反射体不存在的情况相比仍较大，从而各高反射体的位置(深度)处的相关值可以是高反射体的存在位置的候选。

例如，可根据沿深度方向的相关值的变化率(减小率)是否大于预定值，确定相关值是否不同于(典型地，明显低于)规定值(包括预定条件)。可替换地，通过将相关值和规定的设定值(阈值)进行比较，相关值变得比设定值小的位置可被视为相关值从预定条件极大地减小的位置。在这个实施例中，采用后一种确定技术。下面，将给出其的详细描述。

相关改变位置提取部分010以从系统控制部分004传输的扫描线位置信息和设定值(阈值)、以及从扫描线相关计算部分009传输的沿扫描线深度的互相关作为其输入(扫描线相关计算步骤)。然后，提取相关值变得等于或小于该设定值的位置(相关改变位置提取步骤)，并且将其传输到图像处理系统007。传输到图像处理系统007的位置信息中至少包括水平位置(在扫描方向上的位置)和深度。

图像处理系统007将这样输入的位置信息叠加在断层图像上，并且将其传输到图像显示设备008。图7A和7B是从相关改变位置提取部分获得的位置信息的显示例子，其中检测到互相关的下降的位置被以诸如箭头201、片段202等的标记表示。这里，应注意，除了这些之外，还可采用能够将检测到的位置通知操作员的任意表达形式(诸如改变断层图像的色调、圈出检测到的位置等)。

下面，将通过使用图2A、图8A和图8B说明这个实施例的效果。如上所述，图2A示出了高反射体104被布置在模拟组织103中。图8A是绘制了图2A中的截面B-B′和C-C′附近的相邻扫描线之间的互相关值的曲线图。横坐标轴表示水平位置(扫描方向)，并且纵坐标轴表示互相关值。高反射体104被布置在横坐标轴中心附近。截面B-B′和C-C′两者处于比高反射体104更深的位置，从而应当理解，相邻扫描线之间的互相关在存在高反射体的位置、即横坐标轴中心附近减小。

因此，在存在高反射体104的情况下，相邻扫描线之间的互相关在比高反射体更深的部分中显著减小。因此，可通过提取相邻扫描线之间的互相关减小的位置，示出对于存在高反射体104的位置的候选。即使由高反射体产生的反射回波自身的强度小，仍可通过基于相邻扫描线之间的互相关的关系执行如上所述的控制/处理，示出存在高反射体104的位置候选。

此处，应注意，用于提取互相关减小的位置的设定值(阈值)的初始值是通过从相同深度处的互相关的值、例如截面B-B′上的互相关的平均值中减去标准偏差的X倍获得的值。于是，具有低于此值的互相关的位置成为存在高反射体的位置候选。图8A中的设定值110是在X＝2的情况下的对于截面C-C′上的数据的值，并且设定值111是在X＝2的情况下的对于截面B-B′上的数据的值。另外，设定值112是在X＝3的情况下的对于截面C-C′的数据的值，并且设定值113是在X＝3的情况下的对于截面B-B′上的数据的值。在图8A的例子中，希望将X的值设定为大约2到3。当然，X的此值可被改变为从控制屏单独输入的值。如果X值减小，可以更高的灵敏度进行高反射体的检测。如果X值增加，可以更高的独特性程度进行高反射体的检测。

图8B是这样的曲线图，其中在对图3A所示的层状结构执行类似处理时的互相关的值在被叠加在图8A所示的高反射体的互相关的值上的同时被绘制。如从此曲线图可见，应理解，在存在高反射体的情况下互相关减小，但是在存在层状结构的情况下，互相关不减小。可理解，即使反射回波的强度具有几乎相同的水平(见图3B)，在这样的互相关中仍将产生清晰的差异。这意味着即使在其中反射回波强度被显示为亮度值的图像上难以辨别高反射体的情况下，仍可根据此实施例中的计算互相关的技术提取存在高反射体的位置的候选。

如上所述，在这个实施例中，可通过计算深度方向上的相邻扫描线的接收波形数据的互相关、并且通过显示这样计算的互相关的值改变的位置，提取高反射体的存在位置候选。

[第二实施例]

下面，在第二实施例中，将说明不仅相邻扫描线之间的互相关而且其强度被用于检测高反射体的位置的情况的例子。

图9是示出了根据此实施例的超声波装置的系统示意图。显示断层图像的信号流与第一实施例的信号流相同，因此被忽略。

接收电路系统005输出接收波形数据。扫描线相关计算部分009根据输入其中的接收波形数据计算相邻扫描线之间的互相关。扫描线相关计算部分009输出该互相关，并且相关改变位置提取部分010提取相关值改变的位置作为高反射体的存在位置的第一候选。然后，为了获取该第一候选的周围区域中的回波强度，相关改变位置提取部分010从断层信号处理系统006接收在相关值改变的位置的周围的强度数据、以及最接近或穿过相关值改变的位置的扫描线的强度数据。相关改变位置提取部分010根据该强度数据计算在相关值改变的位置的周围的平均强度值，并且计算强度变得大于上述在相关值改变的位置的周围的平均值的部分的深度。然后，代替从相关值计算的深度信息，相关改变位置提取部分010输出从强度计算的深度信息作为高反射体候选的位置信息。图像处理系统007接收此位置信息，并且类似于第一实施例，将这样输入的位置信息叠加在断层图像上，并且将其传输到图像显示设备008。

相对于深度方向，强度的改变程度大于互相关的改变程度。因此，在这个实施例中，在根据互相关提取存在高反射体的候选位置之后，通过使用在该候选位置的周围的强度数据，缩窄其在深度方向上的位置。通过这样做，可用比第一实施例更高的精度提取高反射体的存在位置候选。

[第三实施例]

下面，在第三实施例中，将描述这样一种超声波装置，该超声波装置根据相邻扫描线的接收波形数据计算互相关值、提取高反射体的存在位置候选、并且进一步从相邻扫描线的强度比估计高反射体的物理属性值。

图10A是示出了根据此实施例的超声波装置的系统示意图。图10B是详细示出了图10A中的阴影区域的构造的视图。显示断层图像的处理类似于上述实施例。扫描线相关计算部分021输出相邻扫描线的接收波形数据的互相关。相关改变位置提取部分023检测相关值变得等于或小于设定值的位置，并且将这样获得的位置信息传输到图像处理系统007和物理属性计算部分022。

物理属性计算部分022从断层信号处理系统006接收从相关改变位置提取部分023输出的位置(下面称为“第一位置”)的周围的强度数据。然后，物理属性计算部分022计算第一强度比α，第一强度比α是在比第一位置浅的部分中的扫描线的强度和与首先提及的扫描线处于相同位置的相邻扫描线的强度之间的强度比。随后，物理属性计算部分022计算第二强度比β，第二强度比β是该首先提及的扫描线在比第一位置深的部分中的强度和与该首先提及的扫描线处于相同位置的该相邻扫描线的强度之间的强度比。下面将描述使用对于邻域的强度比的原因。超声波在传播时衰减，从而存在这样的可能性，即当按原样比较深度方向上的强度时，在这种衰减的影响下可使得所计算的物理属性值发生改变。可以通过获得标注位置处的强度与在其附近的、尤其在相同深度的强度的比，来抑止衰减的影响。

通过使用这些强度比α、β的值，根据下面的等式3计算拟电功率传输系数Tp、拟电功率反射系数Rp和拟声阻抗Z。

$T_p={\left(\frac{\mathrm{\β}}{\mathrm{\α}}\right)}^{1/2}$

$R_p=1-{\left(\frac{\mathrm{\β}}{\mathrm{\α}}\right)}^{1/2}$ (3)

$Z=\frac{Z_0{\left(\frac{\mathrm{\β}}{\mathrm{\α}}\right)}^{1/4}}{2-{\left(\frac{\mathrm{\β}}{\mathrm{\α}}\right)}^{1/4}}$

此处，应注意，Z₀可被以活体的一般声阻抗替代，并且使用大约从1.35×10⁶到1.7×10⁶kg/m²·s的值。

物理属性计算部分022将这些物理属性值输出到图像处理系统007。图像处理系统007使用拟电功率传输系数Tp、拟电功率反射系数Rp和拟声阻抗Z中的指定参数。然后，图像处理系统007以在由相关改变位置提取部分023提取的位置或在断层图像的显示区域之外显示这些物理属性参数的方式产生图像信号，并且在图像显示设备008上显示该图像信号。

另外，给拟电功率传输系数Tp、拟电功率反射系数Rp和拟声阻抗Z这三个参数中的每一个中提供被单独设定的基准值，从而使得显示形式根据每个参数的范围而不同。具体地，根据每个参数的值的大小，改变指示高反射体位置的标记的颜色或厚度，或改变正被显示的参数的显示颜色或字体。通过以这种方式改变显示，可表示高反射体的物理属性值。因此，通过观看这种显示，操作员不仅可发现高反射体的位置候选，而且可直观地理解被检体的物理属性，结果操作员可以用高效的方式执行对被检体的观察、高反射体的检测以及其它操作。

此处，将作为例子说明根据活体中的结石的种类的物理属性值的改变。在结石的组成包括95％的磷灰石钙和5％的二水合草酸钙的情况下，其声阻抗是4.2kg/m²·s。在一水合草酸钙的情况下，声阻抗是9.2kg/m²·s。具有不同声阻抗Z1、Z2的材料彼此接触的界面中的能量反射率R被表示如下：

R＝|(Z2-Z1)/(Z2+Z1)|²

当假设活体的平均声阻抗为大约1.5kg/m²·s时，具有相应组成的结石的能量透射率T(＝1-R)分别为77.6％和48.2％。从比结石更深的位置返回的反射回波透过结石的界面四次，并且可被以T⁴计算，分别得到36.3％和54％的能量。因此，应当理解，甚至在结石的情况下，当结石的组成彼此不同时，反射回波的强度改变。

[第四实施例]

下面，在第四实施例中，将说明其中传输焦点根据高反射体的位置候选改变的超声波装置。图11A是此实施例中的超声波装置的系统概念图，并且图11B是详细示出了图11A的阴影区域的构造的视图。显示断层图像的处理与上述实施例相似，并且因此被忽略。在这个实施例中，由相关改变位置提取部分023计算的位置信息被输出到系统控制部分004(在图中以箭头031表示)。被输入此位置信息的系统控制部分004向传输电路系统003传输信号，从而形成扫描线，并且其传输焦点被设定在该位置处。这样设定的扫描线的接收波形数据被再次输入扫描线相关计算部分021，并且其物理属性被通过物理属性计算部分022计算。

将通过使用图12描述其效果。图12是概略示出高反射体200如何存在于被检体中的视图。被形成用于显示普通断层图像的传输波束302被设定为具有传输焦点深度301。在该情况下，某些信号在经过高反射体200的侧面的同时被传输和接收，从而接收到这样的信号，该信号以混合方式包括反映高反射体200的物理属性的反射波、以及在经过高反射体的侧面的同时被传输和接收的反射波。然而，当高反射体200的位置被提取、并且传输波束303被以其传输焦点被设定在这样提取的位置处的方式形成时，如在此实施例中，与传输波束302相比，占据传输波束303的宽度的高反射体200的比例增加。换言之，接收到的反射波中的反映高反射体200的物理属性的反射波的比例增加。结果，变得可以用更准确的方式计算高反射体200的存在位置和物理属性。

此处，应注意，如果其传输焦点被设定为该位置信息的传输波束303被与用于显示断层图像的普通传输和接收波束分离地形成，变得可以在不使断层图像的图像质量劣化的情况下计算断层图像的物理属性值。另外，如果通过校正用于显示断层图像的传输和接收波束的传输焦点的位置来形成传输波束303，可在不降低帧率的情况下提高物理属性的计算精度。

[第五实施例]

在第五实施例中，将说明能够以更高精度提取表现为独特区域的形式的高反射体的位置的超声波装置。

首先注意图8A。虽然存在单个高反射体，但是在跨越高反射体的两个地点中造成了互相关值的减小。由于当超声波束位于高反射体的端部时互相关值减小，因此认为互相关值减小的两个地点的位置代表相应于高反射体的相对端的位置。换言之，互相关值减小的位置和高反射体的位置之间的关系与高反射体的大小和超声波束的宽度之间的关系相关联。通过使用这种现象，这个实施例的超声波装置以更高精度提取高反射体的位置。

图14是示出了根据这个实施例的超声波装置的系统示意图的视图。现在将描述与上述实施例的系统不同的那些部分。该超声波装置具有相关滤波处理部分050。各深度处的相关值被从扫描线相关计算块009输出到相关滤波处理部分050。相关滤波处理部分050通过使用从系统控制部分004输入其中的参数，对相关值执行相关滤波处理。当相关滤波处理的结果(局部最小值)等于或小于阈值时，相关滤波处理部分050将位置信息传输给图像处理系统007。图像处理系统007在将该位置信息叠加在断层图像上的同时在图像显示设备008上显示该位置信息。此处，应注意，相关滤波处理部分050可使用通过从相关滤波处理的结果的平均值中减去标准偏差的X倍获得的值作为上述阈值。用户还可以在图中没有示出的控制屏中改变这个X值。如果X值减小，可以用更高灵敏度提取高反射体，而如果X值增加，可以用更高的独特程度检测高反射体。

接着，将通过使用图15说明相关滤波处理。图15示出了其中相关值在高反射体的相对端处减小的模型。在这个实施例中，当考虑到在高反射体的位置处具有下降的函数f(数字401)在被变换为互相关值分布g(数字402)的同时被观察、并且以H表示这种变换矩阵时，它们之间的关系被以下列等式表示。

g＝Hf+n

其中n是噪声矢量。

通过使用Wiener滤波，根据互相关值分布g计算函数f的估计f_s。

f_s＝Wg

W＝FH^T(HFH^T+N)^-1

F＝E[ff^T]

N＝E[nn^T]

O＝E[fn^T]

其中E[.]是期望值，并且f和n彼此不相关。

${\stackrel{\‾}{f}}_{\mathrm{ij}}=\left\{\begin{array}{cc}{P}_s/m& (i=j)\\ 0& (i\≠j)\end{array}\right.$

${\stackrel{\‾}{n}}_{\mathrm{ij}}=\left\{\begin{array}{cc}{P}_s/m& (i=j)\\ 0& (i\≠j)\end{array}\right.$

$h_{\mathrm{ij}}=\left\{\begin{array}{cc}1& \left(\right|i-j|=p)\\ 0& \left(\mathrm{else}\right)\end{array}\right.$

然而，Pn被在互相关值不减小的部分中计算，并且满足下列关系：Ps+Pn＝g^Tg。

图16是这样执行的计算的结果。该图中以虚线表示的曲线是相邻扫描线之间的互相关值。以实线表示的曲线是通过使用上述的Wiener滤波计算的对于在高反射体的位置处具有下降的函数的估计。因此，根据本实施例的超声波装置，应当理解，即使在互相关值分布中的多个位置看到减小，仍可以用较高的精度估计高反射体的位置。

另外，等式中的p是相应于高反射体的大小的值。系统控制部分004向相关滤波处理部分提供不同的p值，从而可对于具有相应于每个p值的大小的高反射体提取位置候选。换言之，这个实施例中的超声波装置不仅可以用较高精度估计高反射体的位置，而且可估计这样提取的高反射体的大小。通过在图像上与候选位置一起显示这样估计的高反射体的大小，可提供具有较高可靠性的超声波装置。

在多个高反射体彼此相邻地存在的情况下，处理结果依赖于高反射体之间的距离和超声波束的宽度之间的关系而改变。换言之，多个高反射体被单独提取，或多个高反射体被识别为单个高反射体(即，它们被作为其大小由多个高反射体的外部边缘或最外边缘表示的高反射体提取)。在任一情况下，即使当多个高反射体彼此靠近地存在时，仍可提取高反射体，并且可实现本发明的预期效果。

[第六实施例]

在第六实施例中，将说明具有在其中执行相关滤波处理的缩小的区域的超声波装置。

图17是示出了根据这个实施例的超声波装置的系统示意图。将在关注于与上述实施例的系统不同之处的同时进行描述。由扫描线相关计算块009计算的互相关值被发送到相关改变位置提取块010和相关滤波处理部分050。相关改变位置提取块010提取互相关值变得等于或小于预定值的部分，并且将其作为位置候选发送到相关滤波处理部分050。通过使用在从相关改变位置提取块010发送的位置候选的周围的互相关值(从扫描线相关计算块009传输的)执行相关滤波处理，相关滤波处理部分050输出可存在独特区域的位置。

将通过使用图18进一步描述这些步骤。扫描线相关计算块009计算对于某一标注深度的互相关值(S210)。相关改变位置提取块010确定该互相关值是否等于或小于预定值(S211)。当互相关值大于预定值时，换言之，当没有高反射体时，处理转移到下一深度位置或下一扫描线(S212)。当互相关值等于或小于预定值时，相关改变位置提取块010将当前位置(扫描线)和标注深度作为位置候选传输到相关滤波处理部分050。相关滤波处理部分050将基于此位置候选的预定范围(例如，围绕位置候选的具有数十毫米的宽度的区域)设为标注区域，并且将在这个标注区域内获得的互相关值制成数据(S213)。随后，相关滤波处理部分050通过使用被从系统控制部分004传输给该相关滤波处理部分050的参数执行相关滤波处理(S214)。当相关滤波处理的结果满足预定条件(例如，局部最小值等于或小于阈值)时(S215为是)，相关滤波处理部分050确定存在高反射体，并且将其位置信息作为独特区域的候选输出到图像处理系统007(S216)。另外，滤波参数或大小信息被从系统控制部分004输入图像处理系统007。图像处理系统007通过将高反射体的位置信息和大小信息叠加在断层图像上来显示高反射体的位置信息和大小信息(S217)。此时，高反射体的位置信息和大小信息可被以数字值显示，或可通过使其颜色或色度不同于断层图像的颜色或色度被显示。此处，应注意，在步骤S214，相关滤波处理部分050通过使用相应于高反射体的不同大小的多个滤波参数执行相关滤波处理。在即使在系统控制部分设定的范围中改变滤波参数也未识别出高反射体的情况下(S215为否)，处理结束一次，并且然后处理转移到下一深度位置或下一扫描线(S212)。

通过执行这种处理，仅对高反射体的位置候选的周围的有限数据应用相关滤波处理，从而与对整个区域应用相关滤波处理的情况相比，可以减小处理规模。在另一方面，对位置候选进行相关滤波处理，从而与不执行相关滤波处理的情况相比，可以用更高精度执行位置提取。

虽然已经参考示例实施例描述了本发明，应当理解，本发明不限于公开的示例实施例。下面的权利要求的范围应被给予最宽泛的解释，以便包含所有这些修改和等同结构和功能。

本申请要求提交于2008年7月31日的日本专利申请No.2008-198500的权益，通过引用将其完整结合在此。本申请要求提交于2009年3月5日的日本专利申请No.2009-51886的权益，通过引用将其完整结合在此。

Claims (15)

1.一种信号处理装置，所述信号处理装置将弹性波束扫描到被检体内、获取多个扫描线的接收波形数据、并且执行信号处理以从所述多个扫描线的接收波形数据形成所述被检体的断层图像，所述装置包括：

扫描线相关计算部分，对于第一扫描线和与所述第一扫描线具有规定相关性的第二扫描线上的多个位置，所述扫描线相关计算部分计算所述第一扫描线和第二扫描线之间的接收波形数据的相关值；以及

相关改变位置提取部分，所述相关改变位置提取部分从所述扫描线上的多个位置中提取所述相关值变为与规定值不同的值的位置作为能够存在独特区域的位置。

2.如权利要求1所述的信号处理装置，其中

所述相关改变位置提取部分提取所述相关值从第一值改变为第二值的位置作为能够存在所述独特区域的位置。

3.如权利要求1或2所述的信号处理装置，其中

所述第一扫描线和所述第二扫描线之间的规定的相关性被设定为使得所述第一扫描线和所述第二扫描线的相关值是0.5或更大。

4.如权利要求1到3中任一个所述的信号处理装置，还包括：

图像处理部分，所述图像处理部分在将能够存在所述独特区域的并且被从所述相关改变位置提取部分输出的位置叠加在所述被检体的断层图像上的同时显示所述位置。

5.如权利要求1到4中任一个所述的信号处理装置，其中：

所述扫描线相关计算部分

设定所述扫描线上的标注位置、从所述第一扫描线和所述第二扫描线中的每一个的接收波形数据中提取基于所述标注位置的具有预定宽度的区域中的波形数据、并且通过计算所述提取的波形数据之间的相关值获得所述标注位置的相关值，和

通过移动所述标注位置，计算所述扫描线上的多个位置处的各个相关值。

6.如权利要求1到5中任一个所述的信号处理装置，其中：

所述相关改变位置提取部分通过将相关值小于规定设定值的位置作为相关值变为不同于所述规定值的值的位置，提取所述相关值小于所述规定设定值的位置作为能够存在所述独特区域的位置。

7.如权利要求1到6中任意一个所述的信号处理装置，其中：

在基于所述相关值提取能够存在所述独特区域的位置的第一候选之后，所述相关改变位置提取部分获取所述第一候选的周围区域中的回波强度，并且代替所述第一候选，输出所述周围区域中的回波强度变得高于预定值的位置作为能够存在独特区域的位置。

8.如权利要求1到7中任一个所述的信号处理装置，还包括：

物理属性计算部分，当所述第一扫描线上的第一位置被提取作为能够存在所述独特区域的位置时，通过使用在比所述第一位置浅的部分中的所述第一扫描线和所述第二扫描线的回波强度的比，以及在比所述第一位置深的部分中的所述第一扫描线和所述第二扫描线的回波强度的比，计算所述第一位置的物理属性参数。

9.一种信号处理装置，所述信号处理装置对通过接收来自被检体内部的弹性波的反射信号获得的信号执行信号处理，以便形成图像，所述装置包括：

扫描线相关计算部分，所述扫描线相关计算部分从所述反射信号的至少两个互相靠近的扫描线的接收波形数据计算并且输出所述靠近的扫描线之间的相关值；以及

辨别部分，所述辨别部分从所述相关值的改变提取所述被检体内部的深度方向上的位置信息，并且基于所述改变之后的相关值辨别所述被检体内部的独特区域的类别。

10.一种超声波装置，所述超声波装置将作为弹性波的超声波的波束扫描到被检体内、获取多个扫描线的接收波形数据、并且执行信号处理以从所述多个扫描线的接收波形数据形成所述被检体的断层图像，所述装置包括：

扫描线相关计算部分，对于第一扫描线和与所述第一扫描线具有规定相关性的第二扫描线上的多个位置，所述扫描线相关计算部分计算所述第一扫描线和第二扫描线之间的接收波形数据的相关值；以及

相关改变位置提取部分，所述相关改变位置提取部分从所述扫描线上的多个位置中提取所述相关值变为与规定值不同的值的位置作为能够存在高反射体的位置。

11.一种信号处理装置的控制方法，所述信号处理装置获取被检体内反射的多个扫描线的接收波形数据、并且执行信号处理以从所述多个扫描线的接收波形数据形成所述被检体的断层图像，所述方法包括：

扫描线相关计算步骤，对于第一扫描线和与所述第一扫描线具有规定相关性的第二扫描线上的多个位置，所述扫描线相关计算步骤计算所述第一扫描线和第二扫描线之间的接收波形数据的相关值；以及

相关改变位置提取步骤，所述相关改变位置提取步骤从所述扫描线上的多个位置中提取所述相关值变为与规定值不同的值的位置作为能够存在独特区域的位置。

12.一种超声波装置的控制方法，所述超声波装置获取被检体内反射的多个扫描线的接收波形数据、并且从所述多个扫描线的接收波形数据形成所述被检体的断层图像，所述方法包括：

扫描线相关计算步骤，对于第一扫描线和与所述第一扫描线具有规定相关性的第二扫描线上的多个位置，所述扫描线相关计算步骤计算所述第一扫描线和第二扫描线之间的接收波形数据的相关值；以及

相关改变位置提取步骤，所述相关改变位置提取步骤从所述扫描线上的多个位置中提取所述相关值变为与规定值不同的值的位置作为能够存在高反射体的位置的候选。

13.一种信号处理装置，所述信号处理装置将弹性波束扫描到被检体内、获取多个扫描线的接收波形数据、并且执行信号处理以从所述多个扫描线的接收波形数据形成所述被检体的断层图像，所述装置包括：

扫描线相关计算部分，对于第一扫描线和与所述第一扫描线具有规定相关性的第二扫描线上的多个位置，所述扫描线相关计算部分计算所述第一扫描线和第二扫描线之间的接收波形数据的相关值；以及

处理部分，所述处理部分对针对预定深度计算的互相关值在扫描方向上的分布应用变换处理，并且通过使用变换处理的结果估计能够存在独特区域的位置，所述变换处理将在预定大小的独特区域的相对端处具有下降的第一分布形状变换为在所述独特区域的中心位置具有下降的第二分布形状。

14.一种信号处理装置，所述信号处理装置将弹性波束扫描到被检体内、获取多个扫描线的接收波形数据，并且执行信号处理以从所述多个扫描线的接收波形数据形成所述被检体的断层图像，所述装置包括：

扫描线相关计算部分，对于第一扫描线和与所述第一扫描线具有规定相关性的第二扫描线上的多个位置，所述扫描线相关计算部分计算所述第一扫描线和第二扫描线之间的接收波形数据的相关值；

相关改变位置提取部分，所述相关改变位置提取部分从所述扫描线上的多个位置中提取所述相关值变为与规定值不同的值的位置作为能够存在独特区域的位置的位置候选；以及

处理部分，所述处理部分对针对基于所述位置候选设定的标注区域计算的互相关值在扫描方向上的分布应用变换处理，并且通过使用变换处理的结果估计能够存在独特区域的位置，所述变换处理将在预定大小的独特区域的相对端处具有下降的第一分布形状变换为在所述独特区域的中心位置具有下降的第二分布形状。

15.一种信号处理装置的控制方法，所述信号处理装置将弹性波束扫描到被检体内、获取多个扫描线的接收波形数据，并且执行信号处理以从所述多个扫描线的接收波形数据形成所述被检体的断层图像，所述方法包括：

扫描线相关计算步骤，对于第一扫描线和与所述第一扫描线具有规定相关性的第二扫描线上的多个位置，所述扫描线相关计算步骤计算所述第一扫描线和第二扫描线之间的接收波形数据的相关值；

变换处理步骤，所述变换步骤对针对预定深度计算的互相关值在扫描方向上的分布应用变换处理，所述变换处理将在预定大小的独特区域的相对端处具有下降的第一分布形状变换为在所述独特区域的中心位置具有下降的第二分布形状；以及

估计步骤，所述估计步骤通过使用所述变换处理步骤中的处理的结果估计能够存在独特区域的位置。

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