CN102688066B - 超声波诊断装置和产生超声波图像方法 - Google Patents

超声波诊断装置和产生超声波图像方法 Download PDF

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Abstract

一种超声波诊断装置和产生超声波图像的方法。所述超声波诊断装置包括：关注区域设置器，在B模式图像上设置关注区域；控制器，执行超声波束的发送和接收，在多个点处形成发送焦点，从而获取用于声速测量的接收数据，所述多个点是在声线上比关注区域浅的位置和深的位置处设置的；以及声速计算器，基于用于声速测量的接收数据，计算在所述关注区域中的平均局部声速值。

Description

超声波诊断装置和产生超声波图像方法
技术领域
本发明涉及超声波诊断装置和产生超声波图像的方法，且具体地涉及使用超声波探头的换能器阵列来发送和接收超声波以同时执行B模式图像产生和声速测量的超声波诊断装置。
背景技术
迄今为止，已将使用超声波图像的超声波诊断装置在医疗领域中投入实际应用。一般而言，该类型的超声波诊断装置具有内嵌换能器阵列的超声波探头和连接到超声波探头的装置本体。从超声波探头向对象发送超声波束，由超声波探头接收来自对象的超声回波，以及由装置本体对接收信号进行电处理，以产生超声波图像。
近些年来，为了以令人满意的精确度对对象内的被诊断区域进行诊断，测量位于被诊断部位中的声速。
例如，JP 2010-99452A描述了一种超声波诊断装置，其在被诊断部位附近设置多个格点，并基于通过向每个格点发送和接收超声波束所获得的接收数据，来计算局部声速值。
发明内容
在JP 2010-99452A的装置中，从超声波探头向对象发送超声波束并由超声波探头接收该超声波束，从而获得在被诊断部位中的局部声速值。例如，有可能以叠加的方式显示B模式图像和局部声速值的信息。
然而，当设置关注区域，且获得预定区域中的多个局部声速值时，取决于所设置的格点的位置等，可能花费了大量的时间。可能不能准确计算在关注区域中的平均局部声速值。
如果在被诊断部位中存在病变部，则降低了来自病变部的超生回波的强度，且形成了在B模式图像上显示为黑色的低亮度区域。对于低亮度区域，尽管存在很多用于有效诊断的测量局部声速值以及B模式图像的情况，由于超声回波的强度在低亮度区域中较低，接收信号容易受到噪声的影响，使得难以测量准确的声速。
为了解决现有技术中固有的问题而完成了本发明，且本发明的目的是提供能够以令人满意的精度在短时间内测量关注区域中的平均声速值的超声波诊断装置和产生超声波图像的方法。
本发明的目的是提供能够准确测量在B模式图像上指定的低亮度区域的局部声速值的超声波诊断装置和产生超声波图像的方法。
根据本发明的第一方面的一种超声波诊断装置，包括：
换能器阵列；
发送电路，从所述换能器阵列向对象发送超声波束；
接收电路，处理从换能器阵列输出的接收信号，以产生接收数据，所述换能器阵列已接收到来自所述对象的超声回波；
图像产生器，基于由所述接收电路获得的接收数据，产生B模式图像；
关注区域设置器，在所述图像产生器产生的B模式图像上设置关注区域；
控制器，控制所述发送电路和所述接收电路，以执行超声波束的发送和接收，在多个点处形成发送焦点，从而获取用于声速测量的接收数据，所述多个点是在声线上比所述关注区域设置器设置的关注区域浅的位置和深的位置处设置的；以及
声速计算器，基于用于声速测量的接收数据，计算在所述关注区域中的平均局部声速值，
其中，在浅层点区域中，设置在较浅位置处设置的所述点，所述浅层点区域是根据所述关注区域的深度位置、所述关注区域在深度方向上的长度、以及所述换能器阵列中的用于发送每个超声波束的同时可用换能器的宽度而确定的。
根据本发明的第二方面的一种超声波诊断装置，包括：
换能器阵列：
发送电路，从所述换能器阵列向对象发送超声波束；
接收电路，处理从换能器阵列输出的接收信号，以产生接收数据，所述换能器阵列已接收到来自所述对象的超声回波；
图像产生器，基于由所述接收电路获得的接收数据，产生B模式图像；
关注区域设置器，在所述图像产生器产生的B模式图像上设置关注区域；
低亮度区域检测器，在所述关注区域设置器设置的关注区域中检测亮度等于或小于预定值的低亮度区域；
控制器，控制所述发送电路和所述接收电路，以执行超声波束的发送和接收，在多个点处形成发送焦点，从而获取用于声速测量的接收数据，所述多个点是在比所述低亮度区域检测器检测到的低亮度区域浅的位置和深的位置处设置的；以及
声速计算器，假设声速在较浅位置和较深位置之间是均匀的，基于用于声速测量的接收数据，计算所述低亮度区域的局部声速值。
根据本发明的第三方面的一种产生超声波图像的方法，包括以下步骤：
基于从发送电路供应的驱动信号，从换能器阵列向对象发送超声波束；
由接收电路处理从换能器阵列输出的接收信号，以产生接收数据，所述换能器阵列已接收到来自所述对象的超声回波；
基于所获得的接收数据，产生B模式图像；
在所产生的B模式图像上设置关注区域；
在声线上比所设置的关注区域浅的位置和深的位置处设置多个点，在较浅位置处设置的所述点被设置在浅层点区域中，所述浅层点区域是根据所述关注区域的深度位置、所述关注区域在深度方向上的长度、以及所述换能器阵列中的用于发送每个超声波束的同时可用换能器的宽度确定，
执行超声波束的发送和接收，在所设置的点处形成发送焦点，从而获取用于声速测量的接收数据；以及
基于所获取的用于声速测量的接收数据，计算所述关注区域的平均局部声速值。
根据本发明的第四方面的一种产生超声波图像的方法，包括以下步骤：
基于从发送电路供应的驱动信号，从换能器阵列向对象发送超声波束；
由接收电路处理从换能器阵列输出的接收信号，以产生接收数据，所述换能器阵列已接收到来自所述对象的超声回波；
基于所获得的接收数据，产生B模式图像；
在所产生的B模式图像上设置关注区域；
在所述关注区域中检测亮度等于或小于预定值的低亮度区域；
在比检测到的低亮度区域浅的位置和深的位置处设置多个点，
执行超声波束的发送和接收，在所设置的点处形成发送焦点，从而获取用于声速测量的接收数据；以及
假设声速在较浅位置和较深位置之间是均匀的，基于获取的用于声速测量的接收数据，计算所述低亮度区域的局部声速值。
附图说明
图1是示出了根据本发明的实施例1的超声波诊断装置的配置的框图。
图2A和2B是示意性地示出了实施例1的声速计算的原理的图。
图3是示出了在实施例1中设置的格点的图。
图4A是示出了针对在浅层位置处的关注区域所设置的格点的位置的图，且图4B是示出了针对在深层位置处的关注区域所设置的格点的位置的图。
图5A是示出了针对在深度方向上的短关注区域所设置的格点的位置的图，且图5B是示出了针对在深度方向上的长关注区域所设置的格点的位置的图。
图6A是示出了在发送和接收使用短宽度的同时可用换能器来发送的超声波束时设置的格点的位置的图，以及图6B是示出了在发送和接收使用长宽度的同时可用换能器来发送的超声波束时设置的格点的位置的图。
图7是示出了在实施例2中设置的格点的图。
图8是示出了在实施例3中的序列的图，在该序列中，在每个格点处形成超声波束的发送焦点。
图9是示出了根据实施例4的超声波诊断装置的配置的框图。
图10是示出了在实施例4中设置的格点的图。
图11是示出了在实施例4的修改中设置的格点的图。
图12是示出了在实施例4的修改中设置的格点的图。
图13A是示出了在实施例5中提供在深度方向上短的低亮度区域时设置的格点的位置的图，且图13B是示出了在实施例5中提供在深度方向上长的低亮度区域时设置的格点的位置的图。
图14是示出了在实施例6中设置的格点的图。
具体实施方式
下文中将参照附图来描述本发明的实施例。
实施例1
图1示出了根据本发明的实施例1的超声波诊断装置的配置。超声波诊断装置包括换能器阵列1，且发送电路2和接收电路3连接到换能器阵列1。信号处理器4、DSC(数字扫描转换器)5、图像处理器6、显示控制器7和监视器8顺序连接到接收电路3。图像存储器9连接到图像处理器6。接收数据存储器10和声速计算器11连接到接收电路3
控制器12连接到信号处理器4、DSC 5、显示控制器7、接收数据存储器10以及声速计算器11。操作单元13和存储单元14连接到控制器12。
换能器阵列1具有以一维或二维方式排列的多个超声波换能器。这些超声波换能器响应于从发送电路2供应的驱动信号来发送超声波，接收来自对象的超声回波，并输出接收信号。每个超声波换能器由振动器构成，在该振动器中，在压电体的两端形成电极，压电体由以下各项制成：以PZT(锆钛酸铅)为代表的压电陶瓷、以PVDF(聚偏二氟乙烯)为代表的聚合压电器件、以PMN-PT(铌镁酸铅钛酸铅固溶，lead magnesium niobate-lead titanate solid solution)为代表的压电单晶等等。
如果向振动器的电极施加脉冲电压或连续波电压，则压电体膨胀并收缩。从振动器产生脉冲或连续超声波，并将这些超声波合成以形成超声波束。当接收传播中的超声波时，振动器产生电信号，并将电信号作为超声波的接收信号加以输出。
发送电路2包括例如多个脉冲器。发送电路2基于响应于来自控制器12的控制信号所选择的发送延迟模式，调整每个驱动信号的延迟量，使得从换能器阵列1的多个超声波换能器发送的超声波形成超声波束，并向多个超声波换能器供应该驱动信号。
接收电路3对从换能器阵列1的每个超声波换能器发送的接收信号进行放大，并执行A/D转换，以产生接收数据。
信号处理器4通过以下步骤执行接收定焦过程：针对由接收电路3产生的接收数据，根据基于接收延迟模式设置的声速或声速的分布，向每条接收数据提供延迟(该接收延迟模式是响应于来自控制器12的控制信号所选择的)，并对接收数据求和。将超声回波的焦点缩窄以产生声线信号。信号处理器根据超声波的反射位置的深度，对取决于距离的衰减进行校正，并执行包络检测过程，从而产生作为与对象的组织相关的断层成像图像信息的B模式图像信号。
DSC 5将信号处理器4产生的B模式图像信号转换(光栅转换)为基于普通电视信号扫描系统的图像信号。
图像处理器6对从DSC 5输入的B模式图像信号执行所需的各种过程(比如，渐变过程)，然后向显示控制器7输出B模式图像信号或将B模式图像信号存储在图像存储器9中。
信号处理器4、DSC 5、图像处理器6以及图像存储器9形成了图像产生器15。
显示控制器7基于已经过图像处理器6的图像处理的B模式图像信号，在监视器8上显示超声波诊断图像。
监视器8包括例如显示设备(比如，LCD)，并在显示控制器7的控制下显示超声波诊断图像。
接收数据存储器10针对每个通道，按时间序列存储从接收电路3输出的接收数据。接收数据存储器10将从控制器12输入的与帧速率相关的信息(比如，超声波的反射位置的深度、扫描线的密度以及视野的宽度)与接收数据进行关联存储。
在控制器12的控制下，声速计算器11基于在接收数据存储器10中存储的接收数据，计算局部声速值。
控制器12根据操作者从操作单元13输入的命令，控制超声波诊断装置的相应单元。
在操作者执行输入操作时使用操作单元13，且操作单元13构成了本发明的关注区域设置器。操作单元13可以是键盘、鼠标、轨迹球、触摸板等。
存储单元14存储操作程序等，且作为存储单元30中的记录介质，可以使用诸如硬盘、软盘、MO、MT、RAM、CD-ROM、DVD-ROM、SD卡、CF卡、或USB存储器、服务器之类的记录介质。
信号处理器4、DSC 5、图像处理器6、显示控制器7和声速计算器11均由CPU和引起CPU执行各种类型过程的操作程序构成，且它们也可以由数字电路构成。
操作者可以从操作单元13来选择以下三种显示模式之一。即，可以使用以下模式中的所需模式来执行显示：单独显示B模式图像的模式；以叠加的方式在B模式图像上显示关注区域中的平均局部声速值的模式；以及并列显示B模式图像和关注区域中的平均局部声速值的模式。
当显示B模式图像时，首先，响应于从发送电路2供应的驱动信号，换能器阵列1的多个超声波换能器发送超声波。将来自已从对象接收到超声回波的每个超声波换能器的接收信号向接收电路3输出，并由接收电路3产生接收数据。被输入了接收数据的信号处理器4产生B模式图像信号，且由DSC 5对B模式图像信号进行光栅转换。由图像处理器6对B模式图像信号进行各种图像过程，然后基于该B模式图像信号，由显示控制器7在监视器8上显示超声波诊断图像。
可以通过例如以本申请人的名义提交的JP 2010-99452A中所描述的方法来执行对局部声速值的计算。
如图2A所示，根据该方法，当向对象内部发送超声波时，对从作为对象的反射点的格点X到达换能器阵列1的接收波Wx定焦。然后如图2B所示，在比格点X更浅的位置处(即，更接近换能器阵列1的位置处)以规则间隔排列多个格点A1、A2、...。根据惠更斯原理，来自己从格点X接收到接收波的多个格点A1、A2、...的接收波W1、W2、...的合成波Wsum与来自格点X的接收波Wx一致，且通过使用该点，获得在格点X处的局部声速值。
首先，获得所有格点X、A1、A2、...的最优声速值。最优声速值是满足以下条件的声速值：基于针对每个格点所设置的声速，使用定焦计算来执行成像，以形成超声波图像，且当所设置的声速以各种方式改变时，使得图像的对比度和锐度变为最高。例如，如JP 8-317926A中描述的，可以基于图像对比度、扫描方向上的空间频率、分散(dispersion)等等来确定最优声速值。
接下来，使用格点X的最优声速值来计算从格点X发射的虚接收波Wx的波形。
格点X处的虚局部声速值V以各种方式改变，以计算来自格点A1、A2、...的接收波W1、W2、...的虚合成波Wsum。此时假定声速在格点X和每个格点A1、A2、...之间的区域Rxa中是均匀的，且等于在格点X处的局部声速值V。超声波从格点X传播到格点A1、A2、...的时间变为XA1/V、XA2/V、...，XA1、XA2、...是在相应格点A1、A2、...和格点X之间的距离。因此，将从格点A1、A2、...发射的反射波与时间XA1/V、XA2/V、...的延迟相合成，从而获得虚合成波Wsum。
接下来，计算通过改变格点处的虚局部声速值V所计算出的多个虚合成波Wsum与来自格点X的虚接收波Wx之间的差，且将具有最小误差的虚局部声速值V确定为格点X处的局部声速值。作为计算虚合成波Wsum和来自格点X的虚接收波Wx之间的差的方法，可以使用以下方法：进行互相关的方法、在将从合成波Wsum获得的延迟应用到接收波Wx时执行相位匹配求和的方法、以及在将从接收Wx获得的延迟应用到合成波Wsum时执行相位匹配求和的方法等等。
以上述方式，有可能基于接收电路3产生的接收数据，以高精度计算对象内的局部声速值。类似地，有可能产生表示局部声速值在所设置的关注区域中的分布的声速图。
将参照图3来描述实施例1中的设置格点的方法。在图3中，为了简单起见，将换能器阵列1示出为其中排列了9个超声波换能器，且以超声波换能器的阵列间距形成声线S 1至S9。在方位方向(azimuthdirection)上具有宽度Wr且在深度方向上具有垂直长度H的关注区域在声线S4至S6上延伸。最浅部分具有深度D1，且最深部分具有深度D2。
对于关注区域R，将格点设置在离开关注区域R的浅层位置上(即，在接近换能器阵列1的位置上)，且设置在离开关注区域R的深层位置上(即，在与换能器阵列1相对的声线上)。在图3中，在声线S2至S8上在离开关注区域R的浅层位置和方位方向上的相邻位置上设置由“●”指示的多个格点E1，且在声线S4至S6上在离开关注区域R的深层位置和方位方向上的相邻位置上设置由“▲”指示的多个格点E2。此时，将在离开关注区域R的浅层位置上设置的格点E1设置在根据关注区域R的最浅部分的深度D1、关注区域R的深度方向上的垂直长度H、以及换能器阵列1的用于发送每个超声波束的同时可用换能器的宽度所确定的浅层格点区域中。假设在深层位置上设置的每个格点E2和在浅层位置上设置的多个格点E1之间的区域中声速是均匀的，计算在区域之间的局部声速值，并计算在关注区域R中的平均局部声速值：。
接下来，将描述实施例1的操作。
首先，响应于来自发送电路2的驱动信号，从换能器阵列1的多个超声波换能器发送超声波束，且将来自已从对象接收到超声回波的每个超声波换能器的接收信号输出至接收电路3，以产生接收数据。显示控制器7基于图像产生器15产生的B模式图像信号，在监视器8上显示B模式图像。
如果在监视器8上显示B模式图像，则操作者操作操作单元13在B模式图像上设置关注区域R，且如图3所示，控制器12在离开关注区域R的深层位置上通过关注区域R的所有声线S4至S6上设置格点E2。随后，控制器12在离开关注区域R的浅层位置上设置在方位方向上具有宽度Wg的浅层格点区域，且在通过浅层格点区域的所有声线S2至S8上设置格点E1。
将浅层格点区域设置为落入在深层位置上的每个格点E2处形成发送焦点时发送和接收的任一超声波束的区域，使得可以仅在以下位置处设置格点E1：所述位置是在发送和接收超声波束B时获得具有很小失真的接收波的合成波所必需的位置。这是由于根据惠更斯原理，来自己从深层位置处的格点E2接收到接收波的浅层位置处的多个格点E1的接收波的合成波与来自格点E2的接收波一致，且通过使用该点，计算局部声速值。如果以上述方式设置浅层格点区域，当ΔW＝Wg-Wr时，确定ΔW∶H＝Wa∶(H+D1)，且获得关系表达式Wg＝Wr+Wa/(1+(D1/H))。即，根据关注区域R的深度位置D1、关注区域R的深度方向上的长度H、以及换能器阵列1中用于发送每个超声波束的同时可用换能器的宽度Wa，在最优范围中确定浅层格点区域的宽度Wg。
这样，控制器12执行控制，使得发送电路2和接收电路3在格点E1和E2(格点E1和E2在深度方向上将关注区域R夹在中间)中每一个格点处形成发送焦点，随后执行用于声速测量的超声波束B的发送和接收，且获取来自格点E1和E2的接收波。
在接收数据存储器10中顺序存储每次接收超声波束B时由接收电路3产生的用于声速测量的接收数据。如果将在所有格点E1和E2处形成发送焦点时通过发送和接收超声波束B所获取的用于声速测量的接收数据存储在接收数据存储器10中，则声速计算器11假定在深层位置上设置的每个格点E2和在浅层位置上设置的多个格点E1之间的每个区域中的声速，使用在接收数据存储器10中存储的用于声速测量的接收数据来计算相应区域的局部声速值，且对局部声速值求平均，以计算并存储关注区域R中的平均局部声速值。
此时，如参照图2B所述，根据惠更斯原理，来自己从深层位置上的格点E2中的一个格点接收到接收波的浅层位置上的多个格点E1的接收波的合成波与从一个格点E2接收的接收波一致。通过使用该点，计算在格点E1和E2之间的区域的局部声速值。
声速计算器11将在每个格点E2和格点E1之间的区域的如此计算的局部声速值的平均值定义为关注区域R的平均局部声速值。
例如如下执行对浅层格点区域的长度Wg的设置。
当固定关注区域R在深度方向上的长度H以及用于发送每个超声波束B的同时可用换能器的宽度Wa的值，且改变关注区域R的深度位置D1的值时，以及当关注区域R位于图4A所示深度位置D1时，将浅层格点区域设置为包括声线S2至S8。同时，随着关注区域R的深度位置D1的变深，缩短在格点E2处形成发送焦点时发送和接收的超声波束B的区域宽度，且将浅层格点区域设置为短。当关注区域R位于图4B所示的深度位置D1时，将浅层格点区域设置为包括声线S3至S7。
当固定关注区域R的深度位置D1以及用于发送每个超声波束B的同时可用换能器的宽度Wa的值，并改变关注区域R在深度方向上的长度H的值时，以及当关注区域R具有如图5A所示的长度H时，将浅层格点区域设置为包括声线S3至S7。同时，随着关注区域R在深度方向上的长度H的延长，延长在格点E2处形成发送焦点时发送和接收的超声波束B的区域宽度，且将浅层格点区域设置为长。当关注区域R具有如图5B所示的长度H时，将浅层格点区域设置为包括声线S2至S8。
当固定关注区域R的深度位置D1以及关注区域R在深度方向上的长度H的值，并改变用于发送每个超声波束B的同时可用换能器的宽度Wa的值时，以及当以具有如图6A所示大小的宽度Wa来发送和接收超声波束B时，将浅层格点区域设置为包括声线S3至S7。同时，随着宽度Wa的增加，延长在格点E2处形成发送焦点时发送和接收的超声波束B的区域宽度，且将浅层格点区域设置为长。当宽度Wa如图6B所示增加时，将浅层格点区域设置为包括声线S2至S8。
这样，通过对关注区域R的设置，将在离开关注区域R的浅层位置上设置的格点E1和在离开关注区域R的深层位置上设置的格点E2设置在最优位置处。因此，有可能以令人满意的精度在短时间内计算关注区域R中的局部声速值和平均局部声速值。
实施例2
在实施例1中，可以进行如下配置：测量在关注区域R中的平均局部声速值，且产生在关注区域R中的声速图。
例如，如图7所示，如果通过操作单元13的操作，在B模式图像上设置关注区域R，控制器12将格点E1和E2设置在离开关注区域R的浅层位置和深层位置上，且将由“■”指示的用于声速图的多个格点E3设置在方位方向上位于格点E1和E2之间的位置D3处。优选地，将用于声速图的格点E3设置为落入在浅层位置设置的每个格点E2处形成发送焦点时发送和接收的任一超声波束B的区域。
随后，控制器12执行控制，使得发送电路2和接收电路3在格点E1和E2以及用于声速图的格点E3中的每一个格点处形成发送焦点，并随后执行对用于声速测量的超声波束的发送和接收，且将接收电路3产生的用于声速测量的接收数据顺序存储在接收数据存储器10中。与实施例1中一样，声速计算器11使用在接收数据存储器10中存储的与格点E1和E2相关的接收数据，来计算在关注区域R中的局部声速值和平均局部声速值。同时，声速计算器11使用与格点E1和E2相关的接收数据以及与用于声速图的格点E3相关的用于声速图的接收数据，计算格点E1、E2和E3的局部声速值，并产生关注区域R中的声速图。
由DSC 5对声速计算器11产生的与声速图相关的数据进行光栅转换，该数据经过图像处理器6的各种过程，并被发送到显示控制器7。根据操作者从操作单元13所选的显示模式，以重叠方式在监视器8上显示B模式图像和声速图(例如，颜色或亮度取决于局部声速值而改变的显示，或将具有相同局部声速值的点用线相连的显示)，或在监视器8上并列显示B模式图像和声速图图像。
这样，有可能测量关注区域R中的局部声速值或平均局部声速值，并执行B模式图像的产生和声速图的产生。
实施例3
在实施例1和2中，可以将序列设置为使得：由于格点之间相距短距离，以短的时间间隔来发送和接收在控制器12设置的每个格点处形成发送焦点时发送和接收的超声波束B。
例如，对于图8所示的格点，可以按照格点Ea、Ec、Ef、Ei、...、Eb、Ee、...的顺序来形成超声波束的发送焦点，即，可以在方位方向上相同深度处的格点上顺序形成超声波束的发送焦点，且可以在深度方向上重复该步骤。可以按照格点Ea、Eb、Ec、Ed、Ee、...的顺序来形成超声波束的发送焦点，即，可以在相同声线上设置的格点处形成超声波束的发送焦点，且可以针对每条声线重复该步骤。
这样，当从相距短距离的格点顺序形成发送焦点时，执行超声波束的发送和接收，由此以短的时间间隔获得相距短距离的格点的接收信号，并更准确地测量关注区域R中的平均局部声速值。
尽管在实施例1至3中，将接收电路3输出的接收数据临时存储在接收数据存储器10中，且声速计算器11使用在接收数据存储器10中存储的接收数据来计算关注区域R的平均局部声速值，声速计算器11可以直接接收作为输入的从接收电路3输出的接收数据，以计算关注区域R中的平均局部声速值。
在实施例1至3中，为了简单起见，附图中所示的换能器阵列1的开口的数目(即，声线的数目)、格点的数目等是很小的，然而本发明不限于此。优选地将开口的数目和格点的数目设置为适合基于B模式图像和声速测量的诊断。
实施例4
图9示出了根据实施例4的超声波诊断装置的配置。提供该超声波诊断装置，以准确地测量在B模式图像上指定的低亮度区域的局部声速值。低亮度区域检测器16连接到图1所示的实施例1的超声波诊断装置的图像处理器6和控制器12。
低亮度区域检测器16基于经过图像处理器6中的图像过程的B模式图像信号，检测在B模式图像上的亮度等于或小于预定值的低亮度区域。
声速计算器11在控制器12的控制下，基于在接收数据存储器10中存储的接收数据，计算由低亮度区域检测器16检测到的低亮度区域的局部声速值。
可以通过JP 2010-99452A所述的方法，与实施例1中一样执行局部声速值的计算，其中，在图2B中的格点X和每个格点A1、A2、...之间的区域Rxa作为具有等于或小于预定值的低亮度区域。即，当计算在区域Rxa中的来自格点A1、A2、...的接收波W1、W2、...的合成波Wsum时，在区域Rxa中，反射强度很小，即，声阻抗Z＝ρ·c(ρ是密度，且c是声速)的改变很小，且可以将声速c实质上视为是均匀的。这是因为对象中的密度ρ未显著地改变，且在由声速c的改变引起密度ρ的改变的情况下，值Z＝ρ·c不太可能不改变。因此，可以假定在区域Rxa中的声速c是均匀的，且等于格点X处的局部声速值V。
将参照图10来描述实施例4中的设置格点的方法。在图10中，为了简化起见，将换能器阵列1示出为其中排列了9个超声波换能器，且以超声波换能器的阵列间距形成声线S 1至S9。存在低亮度区域L，在声线S4至S6上延伸。
对于低亮度区域L，将格点设置在离开低亮度区域L的浅层位置上(即，在接近换能器阵列1的位置上)，且设置在离开低亮度区域L的深层位置上(即，在与换能器阵列1相对的声线上)。在图10中，在声线S3至S7上在与比低亮度区域L浅的深度De1相对应的位置处设置由“●”指示的多个格点E1，且在声线S5上在与比低亮度区域L深的深度De2相对应的位置处设置由“▲”指示的一个格点E2。基于以下假设来计算低亮度区域L的局部声速值：在与深度De1相对应的浅层位置和与深度De2相对应的深层位置之间的区域中的声速是均匀。
接下来，将描述实施例4的操作。
首先，响应于来自发送电路2的驱动信号，从换能器阵列1的多个超声波换能器发送超声波束，且将来自己从对象接收到超声回波的每个超声波换能器的接收信号输出至接收电路3，以产生接收数据。显示控制器7基于图像产生器15产生的B模式图像信号，在监视器8上显示B模式图像。
如果操作者操作操作单元13并在监视器8上显示的B模式图像上设置关注区域R，则低亮度区域检测器16基于图像产生器15产生的B模式图像，在关注区域R中检测亮度等于或小于预定值的低亮度区域L。如果在关注区域R中检测到低亮度区域L，如图10所示，则控制器12在与比低亮度区域L更浅的深度De1相对应的位置上设置多个格点E1，且在与比低亮度区域L更深的深度De2相对应的位置上设置一个格点E2。即，设置格点E1和格点E2，使得在深度方向上将低亮度区域L夹在中间。
接下来，控制器12执行控制，使得发送电路2和接收电路3在以上述方式设置的格点E1和E2中每一个格点处形成发送焦点，随后执行用于声速测量的超声波束B的发送和接收，并捕获来自格点E1和E2的接收波。
在接收数据存储器10中顺序存储每次接收超声波束时由接收电路3产生的用于声速测量的接收数据。如果将在所有格点E1和E2处形成发送焦点时通过发送和接收超声波束所获取的用于声速测量的接收数据存储在接收数据存储器10中，则声速计算器11假定在具有深度De1的格点E1和具有深度De2的格点E2之间的区域中的声速是均匀的，并使用在接收数据存储器10中存储的用于声速测量的接收数据，来计算在深度De1和深度De2之间的区域的局部声速值。
此时，如参照图2B所述，根据惠更斯原理，来自已从与深度De2相对应的深度位置处的格点E2接收到接收波的与深度De1相对应的浅层位置处的多个格点E1的接收波的合成波与来自格点E2的接收波一致，且通过使用该点，计算在深度De1和深度De2之间的区域的局部声速值。
声速计算器11将在深度De1和深度De2之间的区域的如此计算的局部声速值定义为低亮度区域L的局部声速值。
如上所述，使用将具有低超声回波强度的低亮度区域L排除在外的、在离开低亮度区域L的浅层位置处设置的格点和在离开低亮度区域L的深层位置处设置的格点处形成发送焦点时通过发送和接收超声波束所获得的用于声速测量的接收数据，从而准确地测量低亮度区域L的局部声速值。
如上所述，来自己从深层位置处的格点E2接收到接收波的浅层位置处的多个格点E1的接收波的合成波与来自格点E2的接收波一致，且通过使用该点，获得低亮度区域L的局部声速值。因此，优选地在浅层位置处设置比在深层位置处设置的格点E2更多的格点E1。
尽管在图10中，在深度De1处的多个格点E1中的全部格点是离开低亮度区域L的浅层位置，如图11所示，取决于低亮度区域La的形状，多个格点E1中的一些格点E1a可以位于低亮度区域La中。同时，由于来自低亮度区域La中的格点E1a的超声回波的强度低，因此通过在格点E1a处形成发送焦点时通过发送和接收超声波束所获得的用于声速测量的接收数据对在深度De1和深度De2之间的区域的局部声速值的计算作出了较低程度的贡献。
类似于低亮度区域La，对于在浅层方向上局部突出的低亮度区域，例如如图12所示，仅可以将与突出相对应的格点E1b设置在比其他格点E1更浅的位置处。在使用格点E1和E1b的情况下，类似地有可能计算在深度De1和深度De2之间的区域的局部声速值。
实施例5
在实施例4中，可以根据低亮度区域在深度方向上的长度，来调整在离开低亮度区域的浅层位置处设置的格点数目。
例如，如图13A所示，假定在低亮度区域L1中的浅层位置处设置3个格点E1，所述低亮度区域L1在深度方向上具有长度z1。此时，优选地，在来自换能器阵列1的超声波束B的区域中设置3个格点E1，其中该超声波束B在离开低亮度区域L1的深层区域处设置的格点E2处形成发送焦点。这是因为根据惠更斯原理，来自已从深层位置处的格点E2接收到接收波的浅层位置处的多个格点E1的接收波的合成波与来自格点E2的接收波一致，且通过使用该点，计算低亮度区域L1的局部声速值。
因此，如图13B所示，对于位于与低亮度区域L1相同深度的、比低亮度区域L1更长、且在深度方向上具有长度z2的低亮度区域L2，可以在将发送焦点形成于在深层位置处设置的格点E2处的换能器阵列1的超声波束B的区域中设置5个格点E1。
这样，由于低亮度区域在深度方向上的长度较长，则在浅层位置上设置更多的格点E1，使得有可能更准确地测量低亮度区域的局部声速值。
实施例6
在实施例4和5中，可以进行如下配置：测量在低亮度区域L中的局部声速值，且产生在关注区域R中的声速图。
例如，如图14所示，通过来自操作单元13的操作，在B模式图像上设置关注区域R。如果由低亮度区域检测器16在关注区域R中检测到低亮度区域L，则控制器12将格点E1和E2设置在离开低亮度区域L的浅层位置和深层位置上，且将由“○”指示的用于声速图的多个格点E3设置在关注区域R内和低亮度区域L外。
控制器12执行控制，使得发送电路2和接收电路3在格点E1和E2以及用于声速图的格点E3中的每个格点处形成发送焦点，并执行对用于声速测量的超声波束的发送和接收，且将接收电路3产生的用于声速测量的接收数据顺序存储在接收数据存储器10中。与实施例4和5中一样，声速计算器11使用在接收数据存储器10中存储的与格点E1和E2相关的接收数据，来计算低亮度区域L的局部声速值。同时，使用与格点E1和E2相关的接收数据以及与用于声速图的格点E3相关的用于声速图的接收数据，计算格点E1、E2和E3的局部声速值，并连同低亮度区域L的局部声速值一起，产生关注区域R中的声速图。
由DSC 5对声速计算器11产生的与声速图相关的数据进行光栅转换，该数据经过图像处理器6的各种图像过程，并被发送到显示控制器7。根据操作者从操作单元13所选的显示模式，以重叠方式在监视器8上显示B模式图像和声速图(例如，颜色或亮度取决于局部声速值而改变的显示，或将具有相同局部声速值的点用线相连的显示)，或在监视器8上并列显示B模式图像和声速图图像。
这样，有可能测量关注区域R中的低亮度区域L的局部声速值，且执行B模式图像的产生和声速图的产生。
尽管在实施例4至6中，将接收电路3输出的接收数据临时存储在接收数据存储器10中，且声速计算器11使用在接收数据存储器10中存储的接收数据，来计算关注区域R中的低亮度区域的局部声速值，声速计算器11可以直接接收作为输入的从接收电路3输出的接收数据，并且可以计算低亮度区域的局部声速值。
尽管在实施例4至6中，为了简单起见，附图中所示的换能器阵列1的开口的数目(即，声线的数目)、关注区域R中的格点数目等是很小的，然而本发明不限于此。优选地将开口的数目和格点的数目设置为适合基于B模式图像和声速测量的诊断。

Claims (16)

1.一种超声波诊断装置，包括：
换能器阵列；
发送电路，从所述换能器阵列向对象发送超声波束；
接收电路，处理从换能器阵列输出的接收信号，以产生接收数据，所述换能器阵列已接收到来自所述对象的超声回波；
图像产生器，基于由所述接收电路获得的接收数据，产生B模式图像；
关注区域设置器，在所述图像产生器产生的B模式图像上设置关注区域；
控制器，控制所述发送电路和所述接收电路，以执行超声波束的发送和接收，在多个点处形成发送焦点，从而获取用于声速测量的接收数据，所述多个点是在声线上比所述关注区域设置器设置的关注区域浅的位置和深的位置处设置的；以及
声速计算器，基于用于声速测量的接收数据，计算在所述关注区域中的平均局部声速值，
其中，在浅层点区域中，设置在所述浅的位置处设置的所述点，所述浅层点区域是根据所述关注区域的深度位置、所述关注区域在深度方向上的长度、以及所述换能器阵列中的用于发送每个超声波束的同时可用换能器的宽度而确定的。
2.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，
其中，将在所述浅的位置处设置的所述点的范围设置为落入任一超声波束的区域中，所述任一超声波束是将发送焦点形成于在所述深的位置处设置的点处时发送的。
3.根据权利要求1或2所述的超声波诊断装置，
其中，随着所述关注区域设置器设置的关注区域的位置变深，所述控制器扩展所述浅层点区域。
4.根据权利要求1或2所述的超声波诊断装置，
其中，随着所述关注区域设置器设置的关注区域在深度方向上的长度变长，所述控制器扩展所述浅层点区域。
5.根据权利要求1或2所述的超声波诊断装置，
其中，随着所述换能器阵列中用于发送每个超声波束的同时可用换能器的宽度变宽，所述控制器扩展所述浅层点区域。
6.根据权利要求1或2所述的超声波诊断装置，
其中，所述控制器还在所述深的位置和所述浅的位置之间的位置处设置附加点，以及控制所述发送电路和所述接收电路，以执行超声波束的发送和接收，在所有所设置的点处形成发送焦点，从而获取用于声速图的接收数据，以及
所述声速计算器基于用于声速图的接收数据，计算所述所有所设置的点的局部声速值，并产生所述关注区域中的声速图。
7.根据权利要求3所述的超声波诊断装置，
其中，所述控制器还在所述深的位置和所述浅的位置之间的位置处设置附加点，以及控制所述发送电路和所述接收电路，以执行超声波束的发送和接收，在所有所设置的点处形成发送焦点，从而获取用于声速图的接收数据，以及
所述声速计算器基于用于声速图的接收数据，计算所述所有所设置的点的局部声速值，并产生所述关注区域中的声速图。
8.根据权利要求4所述的超声波诊断装置，
其中，所述控制器还在所述深的位置和所述浅的位置之间的位置处设置附加点，以及控制所述发送电路和所述接收电路，以执行超声波束的发送和接收，在所有所设置的点处形成发送焦点，从而获取用于声速图的接收数据，以及
所述声速计算器基于用于声速图的接收数据，计算所述所有所设置的点的局部声速值，并产生所述关注区域中的声速图。
9.根据权利要求5所述的超声波诊断装置，
其中，所述控制器还在所述深的位置和所述浅的位置之间的位置处设置附加点，以及控制所述发送电路和所述接收电路，以执行超声波束的发送和接收，在所有所设置的点处形成发送焦点，从而获取用于声速图的接收数据，以及
所述声速计算器基于用于声速图的接收数据，计算所述所有所设置的点的局部声速值，并产生所述关注区域中的声速图。
10.一种超声波诊断装置，包括：
换能器阵列；
发送电路，从所述换能器阵列向对象发送超声波束；
接收电路，处理从换能器阵列输出的接收信号，以产生接收数据，所述换能器阵列已接收到来自所述对象的超声回波；
图像产生器，基于由所述接收电路获得的接收数据，产生B模式图像；
关注区域设置器，在所述图像产生器产生的B模式图像上设置关注区域；
低亮度区域检测器，在所述关注区域设置器设置的关注区域中检测亮度等于或小于预定值的低亮度区域；
控制器，控制所述发送电路和所述接收电路，以执行超声波束的发送和接收，在多个点处形成发送焦点，从而获取用于声速测量的接收数据，所述多个点是在比所述低亮度区域检测器检测到的低亮度区域浅的位置和深的位置处设置的；以及
声速计算器，假设声速在所述浅的位置和所述深的位置之间是均匀的，基于用于声速测量的接收数据，计算所述低亮度区域的局部声速值。
11.根据权利要求10所述的超声波诊断装置，
其中，同在所述深的位置处设置的点相比，所述控制器在所述浅的位置处设置更多数目的点。
12.根据权利要求10或11所述的超声波诊断装置，
其中，随着所述低亮度区域检测器检测到的低亮度区域在深度方向上的长度变长，所述控制器在所述浅的位置处设置更多的点。
13.根据权利要求10或11所述的超声波诊断装置，
其中，所述控制器在所述关注区域内和所述低亮度区域外设置用于声速图的多个点，以及控制所述发送电路和所述接收电路，以执行超声波束的发送和接收，在用于声速图的所述点处形成发送焦点，从而获取用于声速图的接收数据，以及
所述声速计算器基于用于声速图的接收数据，来计算用于声速图的多个点的局部声速值，以及连同所述低亮度区域的局部声速值一起产生在所述关注区域中的声速图。
14.根据权利要求12所述的超声波诊断装置，
其中，所述控制器在所述关注区域内和所述低亮度区域外设置用于声速图的多个点，以及控制所述发送电路和所述接收电路，以执行超声波束的发送和接收，在用于声速图的所述点处形成发送焦点，从而获取用于声速图的接收数据，以及
所述声速计算器基于用于声速图的接收数据，来计算用于声速图的多个点的局部声速值，以及连同所述低亮度区域的局部声速值一起产生在所述关注区域中的声速图。
15.一种产生超声波图像的方法，所述方法包括以下步骤：
基于从发送电路供应的驱动信号，从换能器阵列向对象发送超声波束；
由接收电路处理从换能器阵列输出的接收信号，以产生接收数据，所述换能器阵列已接收到来自所述对象的超声回波；
基于所获得的接收数据，产生B模式图像；
在所产生的B模式图像上设置关注区域；
在声线上比所设置的关注区域浅的位置和深的位置处设置多个点，在所述浅的位置处设置的所述点被设置在浅层点区域中，所述浅层点区域是根据所述关注区域的深度位置、所述关注区域在深度方向上的长度、以及所述换能器阵列中的用于发送每个超声波束的同时可用换能器的宽度确定，
执行超声波束的发送和接收，在所设置的点处形成发送焦点，从而获取用于声速测量的接收数据；以及
基于所获取的用于声速测量的接收数据，计算所述关注区域的平均局部声速值。
16.一种产生超声波图像的方法，包括以下步骤：
基于从发送电路供应的驱动信号，从换能器阵列向对象发送超声波束；
由接收电路处理从换能器阵列输出的接收信号，以产生接收数据，所述换能器阵列已接收到来自所述对象的超声回波；
基于所获得的接收数据，产生B模式图像；
在所产生的B模式图像上设置关注区域；
在所述关注区域中检测亮度等于或小于预定值的低亮度区域；
在比检测到的低亮度区域浅的位置和深的位置处设置多个点，
执行超声波束的发送和接收，在所设置的点处形成发送焦点，从而获取用于声速测量的接收数据；以及
假设声速在所述浅的位置和所述深的位置之间是均匀的，基于获取的用于声速测量的接收数据，计算所述低亮度区域的局部声速值。
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