CN103622721A - 被检体信息获取装置和方法与信息处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及被检体信息获取装置和方法与信息处理装置。提供一种被检体信息获取装置，该被检体信息获取装置包括：接收从被检体传播的声波并将声波转换成作为电信号的接收信号的多个接收元件；在使用接收信号时执行根据接收信号调整接收方向性的自适应波束形成的自适应波束形成器；在使用接收信号时执行具有预设的方向性的延迟与求和波束形成的延迟与求和波束形成器；使用自适应波束形成器和延迟与求和波束形成器之中的一个的输出信号以对所述波束形成器之中的另一个的输出信号执行振幅调制的振幅调制器；和基于通过振幅调制器输出的信号生成被检体内部的图像数据的生成器。

Description

被检体信息获取装置和方法与信息处理装置

技术领域

本发明涉及被检体信息获取装置、信息处理装置和被检体信息获取方法。

背景技术

用于通过使用超声波将被检体内部的三维结构成像的超声成像装置在医疗领域中被广泛用作超声诊断装置。

紧随超声成像技术的进展，超声诊断装置的性能逐年迅速提高。作为寻求进一步提高该性能的一种技术，依赖于自适应（adaptive）信号处理的图像重构正得到研究。例如，J.F.Synnevag,et al.,“Adaptive Beamforming Applied to Medical Ultrasound Imaging”,IEEE Trans.ULTRASONIC，FERROELECTRICS，ANDFREQUENCY CONTROL,VOL.54,NO.8,AUGUST2007报告了依赖于DCMP（方向约束电力最小化）方法的形式的自适应信号处理的超声波波束形成技术。

DCMP方法是作为自适应天线的一种技术开发的自适应信号处理技术。DCMP方法是包括基于约束条件自适应地调整接收方向即使得希望的方向的到达波的接收增益恒定并且使包含干涉波的所有接收信号的强度最小化的接收方法。该方法使得能够使干涉波强度与信号强度的比最小化，并由此允许接收具有良好的SN比的信号。同样，已知，与基于延迟与求和（delay-and-sum）的普通的波束形成方法相比，该方法允许提高重构图像的分辨率和对比度。DCMP方法也被称为CAPON方法。

美国专利申请公开No.2003/0065262（专利文献2）的说明书和美国专利No.6798380（专利文献3）的说明书公开了在超声成像中使用DCMP方法的情况下的计算方法。日本专利申请公开No.2010-200926（专利文献1）公开了束信号合成方法，在该束信号合成方法中，比较基于DCMP方法的波束形成的输出信号和延迟与求和波束形成的输出信号，并且输出较小的信号。

专利文献1：日本专利申请公开No.2010-200926

专利文献2：美国专利申请公开No.2003/0065262的说明书

专利文献3：美国专利No.6798380的说明书

非专利文献1：J.F.Synnevag,et al.,“Adaptive BeamformingApplied to Medical Ultrasound Imaging”,IEEE Trans.ULTRASONIC,FERROELECTRICS,AND FREQUENCYCONTROL,VOL.54,NO.8,AUGUST2007

发明内容

通过DCMP方法的超声波波束形成的有利之处在于，该方法明显提高重构的图像的分辨率。但是，已知，DCMP方法的问题在于，当与从焦点到达的信号分量相关的相关干涉波作为噪声被输入时，来自焦点的信号分量被消除。在超声成像的情况下，一个传送波在各种反射体中被反射，并且，其复合信号被接收。因此，原则上，来自焦点以外的点的噪声波均是相关的干涉波，这生成特别严重的问题。

在DCMP方法被用于超声图像中的情况下，为了解决以上的问题，通常需要大量的附加的处理运算，例如，相关矩阵的空间平均化处理、相关矩阵的时间平均化处理、和/或相关矩阵的对角项的微小正数的求和。这些附加的处理运算减轻DCMP方法的问题，并且对于包含各种噪声波的接收信号有效地增强波束形成的鲁棒性。

但是，这些附加的处理运算在一定程度上贬损DCMP方法的特性，因此，DCMP方法的特性在一些情况下取决于以上的条件比普通的延迟与求和波束形成方法的特性差。特别地，易于出现DCMP方法在分辨率上占优但延迟与求和方法在对比度上占优的情况。即，在DCMP方法中，分辨率好但对比度不令人满意，而在延迟与求和波束形成中，对比度好但分辨率不令人满意。

因此，需要一些新颖的组合具有这样不同的优点和缺点的两种或更多种波束形成方法的输出信号并强调所述方法的优点的输出信号生成手段。

鉴于以上的情况，本发明的目的是，提供通过对从被检体接收的超声波执行自适应信号处理生成被检体内部的图像数据的装置，并提高图像质量。

本发明提供一种被检体信息获取装置，该被检体信息获取装置包括：

被配置为接收从被检体传播的声波并被配置为将声波转换成作为电信号的接收信号的多个接收元件；

被配置为执行在使用接收信号时根据接收信号调整接收方向性的自适应波束形成的自适应波束形成器；

被配置为在使用接收信号时执行具有预设的方向性的延迟与求和波束形成的延迟与求和波束形成器；

被配置为使用自适应波束形成器和延迟与求和波束形成器之中的一个的输出信号以对所述波束形成器之中的另一个的输出信号执行振幅调制的振幅调制器；和

被配置为基于通过振幅调制器输出的信号生成被检体内部的图像数据的生成器。

本发明还提供一种基于通过接收从被检体传播的声波的多个接收元件输出的接收信号生成被检体内部的图像数据的信息处理装置，该信息处理装置包括：

被配置为执行在使用接收信号时根据接收信号调整接收方向性的自适应波束形成的自适应波束形成器；

被配置为在使用接收信号时执行具有预设的方向性的延迟与求和波束形成的延迟与求和波束形成器；和

被配置为使用自适应波束形成器和延迟与求和波束形成器之中的一个的输出信号以对所述波束形成器之中的另一个的输出信号执行振幅调制的振幅调制器。

本发明还提供一种被检体信息获取方法，该被检体信息获取方法包括：

通过多个接收元件接收从被检体传播的声波并将声波转换成作为电信号的接收信号的步骤；

在使用接收信号时执行根据接收信号调整接收方向性的自适应波束形成的自适应波束形成步骤；

在使用接收信号时执行具有预设的方向性的延迟与求和波束形成的延迟与求和波束形成步骤；

在使用自适应波束形成步骤和延迟与求和波束形成步骤之中的一个中的输出信号时执行振幅调制以对另一个的输出信号执行振幅调制的振幅调制步骤；和

基于经振幅调制的信号生成被检体内部的图像数据的生成步骤。

本发明成功地提供通过对从被检体接收的超声波执行自适应信号处理生成被检体内部的图像数据的装置，并成功地提高图像质量。

从参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清楚。

附图说明

图1是示出利用DCMP方法的常规的装置的配置的示图；

图2A～2D是示出延迟与求和方法和DCMP方法的线波形的例子的示图；

图3是示出根据例子1的装置的配置的示图；

图4A～4E是用于通过使用一点目标的回声图像解释例子1中的结果的示图；

图5A～5E是用于通过使用两点目标的回声图像解释例子1中的结果的示图；

图6是示出根据例子2的装置的配置的示图；

图7是示出根据例子3的装置的配置的示图；

图8是示出根据例子4的装置的配置的示图；

图9是示出根据例子5的装置的配置的示图。

具体实施方式

以下参照附图详细解释本发明的实施例。根据要使用本发明的装置的配置并且根据各种条件，在适当的条件下，以下描述的具体的计算式和计算过程等要被修改。因此，本发明的范围不限于以下阐述的特征。

本发明的被检体信息获取装置包括依赖于超声波回声技术的超声成像方法和装置，该超声波回声技术包括将超声波传送到被检体、接收在被检体内部反射和传播通过被检体的反射波（回声波）并获取图像数据形式的被检体信息。本发明还包括将光（电磁波）照射到被检体上、接收由于光声效应在被检体内生成和传播通过被检体的声波并且以图像数据的形式获取被检体信息的光声成像方法和装置。

在依赖于前者的超声波回声技术的装置的情况下，获取的被检体信息是反映被检体内部的组织之间的声学阻抗的差异的信息。在依赖于光声效应的后者的装置的情况下，获取的被检体信息表示作为光照射的结果生成的声波的源的分布、被检体内的初始声压分布、或者从初始声压分布导出的光能吸收密度分布和/或吸收系数分布以及构成组织的物质的浓度的分布。物质浓度分布可以是例如氧饱和度分布、氧合血红蛋白还原的血红蛋白浓度分布等。

如在本发明中使用的那样，术语声波包括称为音波、超声波和声波的弹性波，典型的是超声波。由于光声效应生成的声波被称为光声波或光超声波。声学检测器（例如，探头）接收在被检体中生成或反射并且通过后者传播的声波。

本发明还可被视为用于通过计算机等的控制实现在被检体信息获取装置中执行的各种操作的被检体信息获取方法。在源自已通过探头获取的声波的转换的电信号被存储于存储装置中的情况下，本发明也可被视为使用这些信号以构成图像数据的形式的被检体信息的信息处理装置。

在以下的公开中，术语延迟与求和表示在考虑超声波探头中的多个接收元件的位置以及被检体内的目标位置的情况下求出被检体信息的处理。更具体而言，根据传送声波的方向并根据波的返回位置（在利用光声效应的情况下，是生成声波的位置）对于多个接收信号实施延迟处理。在延迟处理之后，然后对多个接收信号执行求和处理。即，在这里执行延迟与求和处理。这种延迟与求和处理是基于接收波束形成，生成与来自被检体内的各位置的声波的声压对应的信号的处理。

可在将多个接收信号乘以各权重之后执行延迟与求和处理中的求和。具体而言，传送和接收的观察位置和条件在信号接收之前是已知的，由此，可通过将接收信号乘以根据这些条件建立的权重执行求和处理来获得良好的图像。利用事先根据观察位置与传送和接收条件计算的固定权重作为这些权重的方法可被称为在普通的延迟与求和处理运算中执行的固定类型信号处理。

可实施的其它方法包括用于相乘的权重根据接收信号自适应地改变的方法，即，自适应信号处理方法。其例子包括例如上述的DCMP方法（CAPON方法）。在这种自适应波束形成中，接收方向性根据接收信号被调整。

由此在被检体内的各位置（像素或体素（voxel））处获得的信号强度（体数据）的处理也被称为图像重构，意思是构建用于显示的图像数据。

在详细解释本发明之前，将解释常规的DCMP方法的例子。

图1示出依赖于DCMP方法的常规的被检体信息获取装置的配置。图中，传送信号控制电路2根据来自CPU16的指令生成传送信号3，通过传送和接收控制电路4驱动超声波探头1的超声波传送和接收元件组5，并且传送脉冲的超声波束6。

通过超声波束6的反射生成的超声回声波7再一次通过超声波传送和接收元件组5被转换成M个信道的电信号，并且通过传送和接收控制电路4被发送到整相延迟电路8。发送的电信号通过AD转换电路（未示出）被转换成数字信号。整相延迟电路8以来自超声波束6上的任意点Q的回声信号的到达时间均等的方式调整信号的延迟时间。

复变换电路9将已调整其延迟时间的M信道信号转换成相应的复信号。复变换电路9中的复变换处理包括：基于包含实数值序列的输入信号生成各频率分量的相位偏移90°的信号，以及作为虚部添加90°相位偏移信号以由此将信号转换成复信号。可通过使用具有奇数抽头（tap）和奇对称系数的FIR滤波器计算90°相位偏移信号，并由此可容易地实现复变换电路9。在以下的解释中，复变换电路9中的时刻t点处的M个信道输出信号表示为x[1,t]、x[2,t]、x[3,t]、…、x[M,t]。图中，M与5对应，并且，时刻t被省略。

用于从复接收信号x[1,t]、x[2,t]、x[3,t]、…、x[M,t]计算复相关矩阵A[t]的过程遵照作为用于衰减相关干涉波的影响的方法的已知的空间平均化方法。在空间平均化方法中，如式（1）那样，通过在L个批次中取M个复信号来定义子阵列信号矢量Xj[t]，并且，根据式（2）计算复相关矩阵。通常，使用约M/2的数值作为数值L。在式（2）中，Xj[t]的上标中的符号H表示矢量的转置和复共轭。

[数学1]

$\mathrm{Xj}\left[t\right]=\left(\begin{array}{c}x[j,t]\\ x[j+1,t]\\ \·\\ \·\\ \·\\ x[j+L-1,t]\end{array}\right),j=\mathrm{1,2},...,M-L+1---\left(1\right)$

$A\left[t\right]=\frac{1}{M-L+1}\·\underset{j=1}{\overset{M-L+1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Xj}\left[t\right]\mathrm{Xj}{\left[t\right]}^H---\left(2\right)$

图中，相关矩阵计算电路10[1]、10[2]、10[3]是计算子阵列信号矢量X1[t]、X2[t]、X3[t]的各相关矩阵的电路。平均化电路11求和与平均所计算的相关矩阵，并且输出式（2）的复相关矩阵A[t]。图中，L与3对应。

相关矩阵修正电路12是将与Trace[A]成比例的ε×Trace[A]加到复相关矩阵A[t]的对角项上以生成修正的复相关矩阵A′[t]的计算电路。这里，ε是小的正数，Trace[A]是矩阵A的对角项之和。将ε×Trace[A]加到对角项上的处理引起使随后的最佳权重计算稳定化和增强DCMP方法的输出的鲁棒性的效果。在由式（3）给出的计算式中，I表示单位矩阵。

[数学2]

A′[t]=A[t]+ε·Trace[A[t]]·I           (3)

虽然在图的例子中没有示出，但是，为了增强DCMP方法的输出的鲁棒性，可以类似地在时间上将复相关矩阵A[t]平均化。

权重矢量计算电路13通过使用修正的复相关矩阵A′[t]和已知的约束矢量C计算最佳权重矢量W[t]。根据DCMP方法，给出最佳权重矢量W[t]作为在式（4）的约束条件下使式（5）的信号强度P最小化的矢量W[t]。

[数学3]

W[t]^HC=1              (4)

P[t]=W[t]^HA′W[t]                       (5)

可在解析上求解以式（4）为约束条件求出使P最小化的最佳权重矢量W的问题。最佳权重矢量W[t]的解由式（6）给出。A′[t]的上标-1表示A′[t]的i矩阵。约束矢量C是已知矢量，该已知矢量指定接收的信号的到达方向，使得通常对于整相延迟输出信号将矢量的所有元素设为1。为了便于以下的解释，如式（7）那样，这里使用的约束矢量具有归一化为1的大小。权重矢量计算电路13计算式（6）。

[数学4]

$W\left[t\right]=\frac{A^{\′}{\left[t\right]}^{-1}C}{C^H{A}^{\′}{\left[t\right]}^{-1}C}---\left(6\right)$

$C=\frac{1}{\sqrt{L}}\·\left(\begin{array}{c}1\\ 1\\ \·\\ \·\\ \·\\ 1\end{array}\right)---\left(7\right)$

输出信号计算电路14基于最佳权重矢量W[t]和子阵列复信号矢量Xj[t]根据式（8）计算复输出信号Y（t）。信号强度计算电路15基于输出信号Y根据式（9）计算输出信号强度Pow[t]，并将结果转送到CPU16。

[数学5]

$Y\left[t\right]=\underset{j=1}{\overset{M-L+1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Xj}{\left[t\right]}^{H}W\left[t\right]---\left(8\right)$

Pow[k]=|Y[t]|²               (9)

CPU16可由此获得传送束路径上的高精度回声强度信号。通过传送信号控制电路2，CPU16使超声波束的传送位置和方向被依次扫描，收集各超声波束路径上的回声强度信号，并且，基于它创建回声图像并在显示装置17上显示回声图像。

可通过使用数字电路手段或通用高速计算机计算式（1）～式（9）的处理运算。因此，可通过执行以上的过程实现依赖于DCMP方法的被检体信息获取装置。

详细解释了将常规的DCMP方法应用于超声波波束形成的情况的例子。已知，根据DCMP方法生成的回声图像基本上根据例如由式（3）给出的微小参数ε而改变。如果微小参数ε被设为非常小，那么存在于被检体内的孤立点目标的分辨率明显提高；但是，在一些情况下，由于来自周围的反射波的干涉，信号强度在线性目标等的情况下明显降低。

随着微小参数ε增大，回声图像渐近地接近子阵列接收信号的延迟与求和回声图像。子阵列接收信号的信号数L变窄为原接收信号数M的约一半。因此，这意味着，与来自M个元件信号的普通的延迟与求和图像相比，设定大的微小参数ε导致渐近接近更差的分辨率的延迟与求和图像。

通过适当地选择ε参数的值，可在一定程度上避免这些问题。但是，根据反射体在被检体内分布的方式，与普通的延迟与求和方法相比，即使适当地选择ε参数的值，图像对比度也仍然可能降低。

在时间上平滑化并对于最佳权重计算使用相关矩阵的方法类似地构成用于改善DCMP方法的鲁棒性的有效方法。但是，在一些情况下，根据条件，这种方法也引起图像对比度降低。作为DCMP方法的特性，当在接收信号上重叠大量的接收随机噪声时，与将ε设为大的值的情况类似，分辨率和图像对比度在一些情况下降低。

图2示出在给定的条件下延迟与求和方法和DCMP方法的输出回声图像的一线波形。图2A示出孤立的点目标的延迟与求和的结果，图2B示出DCMP方法的结果，图2C示出两个分离的点目标的延迟与求和的结果，以及图2D示出DCMP方法的结果。结果表明，DCMP方法的回声图像中的峰宽窄于延迟与求和方法的回声图像中的峰宽，因此前者在分辨率上占优。但是，DCMP方法的回声图像在与峰分开的位置处表现出较高的信号电平，这表明该方法在对比度上差。

鉴于以上的情况，需要组合具有不同的特性的两种波束形成方法的输出，以生成带来两种方法的优点的新的输出信号。换句话说，必须在通过使从被检体接收的超声波经受自适应信号处理（DCMP方法）来生成被检体内部的图像数据的装置中提高图像质量。

例子1

图3是示出根据例子1的装置的示图。与图1的常规的例子相比，这里，作为输出信号计算电路14的替代，在例子1中添加块21～25。以下的解释着眼于该差异。

信号强度计算电路21基于式（10）根据DCMP方法从修正的相关矩阵A′[t]和最佳权重矢量W[t]计算输出信号强度Pw。

[数学6]

Pw[t]=W[t]^HA′[t]W[t]                     (10)

信号强度计算电路22基于式（11）从修正的相关矩阵A′[t]和约束矢量C计算接收的信号的到达方向的信号强度Pc。

[数学7]

Pc[t]=C^HA′[t]C             (11)

这里，如果ε参数是小的正数，那么A′[t]可由A[t]近似，因此，信号强度Pc基本上等于由式（12）给出的子阵列信号的延迟与求和的平均信号强度。因此，可基于子阵列信号Xj的延迟与求和的平均信号强度，直接执行式（11）中的Pc的计算。

[数学8]

$\mathrm{Pc}\left[t\right]\≅C^{H}A\left[t\right]C$

$=\frac{1}{M-L+1}\·C^H\left(\underset{j=1}{\overset{M-L+1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Xj}\right[t\left]\mathrm{Xj}{\left[t\right]}^H\right)C$

$=\frac{1}{M-L+1}\·\underset{j=1}{\overset{M-L+1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\mathrm{Xj}{\left[t\right]}^{H}C\right|}^2---\left(12\right)$

调制比计算电路23如式（13）那样计算两个输出信号强度Pw与Pc之间的比，以由此计算调制比γ。

[数学9]

$\mathrm{\γ}\left[t\right]=\frac{\mathrm{Pw}\left[t\right]}{\mathrm{Pc}\left[t\right]}=\frac{W{\left[t\right]}^H{A}^{\′}\left[t\right]W\left[t\right]}{C^H{A}^{\′}\left[t\right]C}---\left(13\right)$

式（13）中的分子Pw[t]是基于式（4）的约束条件计算的最小强度。当约束矢量C被视为一个权重矢量时，约束矢量C也是满足式（4）的约束条件的权重矢量。结果，这确保根据式（13）计算的调制比γ保持在式（14）的范围内。

[数学10]

0≤γ[t]≤1       (14)

求和电路24对输入信号求和，并且基于延迟与求和方法计算波束形成信号Ydas。计算的延迟与求和信号Ydas如式（15）那样在振幅调制电路25中经受振幅调制，并且，调制的延迟与求和信号Y′[t]被发送到信号强度计算电路15。

[数学11]

Y′[t]=Ydas[t]·γ[t]             (15)

信号强度计算电路15对延迟与求和信号Y′[t]执行包络线检测和向强度信号的转换，并将结果转送到CPU16。CPU16接收各超声波束的强度信号的输入，将信号重构为回声图像，并在显示电路17上显示结果。

因此，可通过使用数字电路手段或通用高速计算机计算式（10）～（15）的处理，并由此可以以容易的方式实现本发明。

图4是用于通过使用孤立点目标的回声图像的线波形解释本例子的效果的示图。图4A是与Ydas对应的普通延迟与求和方法的输出线波形，图4B是与Pc对应的子阵列信号的延迟与求和方法的输出线波形。子阵列信号的延迟与求和的波形（图4B）具有比源自普通的延迟与求和的波形（图4A）的情况少的要被求和的接收信号，由此波形的伸展大并且分辨率差。

图4C是与Pw对应的DCMP方法的输出信号强度波形。通过DCMP方法的输出信号强度（图4C）和延迟与求和的结果（图4A）的比较揭示，虽然分辨率明显提高，但是，波形的底部的伸展较大，并且图像对比度较差。图4D是与γ对应的调制比波形。调制比γ是DCMP方法的子阵列信号的延迟与求和输出的衰减的比率，并且可被视为DCMP方法的特性改善的比率。在本例子中，来自普通的延迟与求和的输出信号乘以DCMP方法的“改善”比率γ，以提高普通的延迟与求和的输出特性。

图4E是得到的调制输出信号Y′的强度波形。通过乘以“改善”比率γ，得到的Y′的强度波形（图4E）拥有DCMP方法的波形（图4C）的高分辨率，并且，同时明显衰减底部伸展，并且对比度还好于来自延迟与求和的波形（图4A）。如式（14）所示，“改善”比率γ不大于1，由此，对比度的改善可超出可通过延迟与求和实现的结果。

图5是示出两点目标的回声图像的线波形的示图。与图4类似，图5A是与Ydas对应的回声图像的线波形，而图5B与Pc对应，图5C与Pw对应，图5D与γ对应，图5E与Y′对应。与图4的孤立点目标的情况同样，本例子中的输出（图5E）在分辨率和对比度上均优于延迟与求和方法和DCMP方法。

因此，本发明允许组合具有不同的特性的两种波束形成方法（即延迟与求和波束形成方法和DCMP波束形成方法）的输出。在本发明中，这等同于通过自适应波束形成器执行的自适应波束形成（DCMP方法）和通过延迟与求和波束形成器执行的延迟与求和波束形成，并且等同于通过使用来自自适应波束形成器和延迟与求和波束形成器的一个的输出信号对另一个的输出信号通过振幅调制器执行振幅调制。基于来自振幅调制器的输出信号生成被检体的内部的图像数据。

结果，变得能够生成具有优异的特性的波束形成输出信号。本发明允许提供用于实现高的分辨率和高的对比度特性的手段，这是迄今不可能通过采用常规的单一波束形成方法实现的。

变更例

本例子可在其实现方式上允许各种变更。振幅调制处理不限于诸如在式（15）中给出的简单的乘法，并且，可以以适当的方式校正调制比。例如，通过使用任意的单调增加的函数g（x），如式（16）那样，在变更例中也可望实现类似的效果。

[数学12]

Y′[t]=Ydas[t]·g(γ[t])       (16)

为了根据被检体内部的深度强调普通的延迟与求和处理的特性，诸如式（17）中的一个的线性内插公式可被用作α的时间变化的参数。

[数学13]

Y′[t]=Ydas[t]·((1-α)+α·γ[t])    (17)

为了有利于信号强度的计算，在本例子中，通过使用复变换电路9的复输出作为输入，执行延迟与求和。但是，也可原样通过整相延迟电路8的输出的实数值的求和与振幅调制并且通过信号强度计算电路15中的包络线检测，实现计算。

即使式（10）和式（11）的相关矩阵A′变更为平均计算电路的输出A，Pc和Pw的计算也产生类似的结果。

并且，可以如在本例子中那样不对延迟与求和信号实施振幅调制，并且，通过交换振幅调制电路25和信号强度计算电路15的位置并通过在转换为信号强度之后执行振幅调制，可实现类似的效果。

因此，在本发明的计算处理中，通过修改各种计算的次序并通过用类似的变量替代计算式中的变量，可望实现等同或相同的效果。但是，这种变更例包含于本发明中，原因是变更例符合后者的要旨，即，从第一和第二波束形成方法中，通过使用一个波束形成方法的输出信号强度调制另一波束形成方法的输出。

例子2

图6是示出根据例子2的装置的示图。例子2与例子1的简化版本的例子对应。这里，来自直接延迟与求和波束形成方法的输出信号Ydas通过使用来自DCMP波束形成方法的输出信号强度Pw经受振幅调制。

本例子的图6与例子1的图3之间的比较表明，不同点在于，信号强度计算电路22和调制比计算电路23被省略，并且，输出的Pw被输入到振幅调制电路25。即，不实施利用调制比γ的计算。

本例子中的振幅调制电路25可例如执行式（18a）或式（18b）的计算处理。在这些数学式中，K是常数。这样，可输出作为两种波束形成方法的中间物的输出信号，并且，虽然没有例子1中那样多，但是可输出减轻两种波束形成方法的缺点的合成信号。

[数学14]

Y′[t]=Ydas[t]·Pw        (18a)

$Y^{\′}\left[t\right]=\mathrm{Ydas}\left[t\right]\·\frac{\mathrm{Pw}}{{\left|\mathrm{Ydas}\right[t\left]\right|}^2+K}---\left(18b\right)$

例子3

图7是示出根据例子3的装置的示图。与例子2相反，例子3是通过使用延迟与求和波束形成方法的输出强度信号执行DCMP波束形成方法的输出信号的振幅调制的例子。

在该图中，通过求和电路24输出的延迟与求和信号Ydas通过绝对值电路31被转换成强度信号。通过使用延迟与求和信号Ydas的强度信号，在振幅调制电路32中振幅调制通过输出信号计算电路14输出的DCMP方法的输出信号Yw，并且，结果被输入到信号强度计算电路15。

例如，通过振幅调制电路32输出的调制输出信号Y′被设定为由式（19a）或式（19b）给出。这样，虽然没有例子1中那样多，但是可输出减轻两种波束形成方法的缺点的合成信号。

[数学15]

Y′[t]=Yw·|Ydas[t]|²       (19a)

$Y^{\′}\left[t\right]=\mathrm{Yw}\left[t\right]\·\frac{{\left|\mathrm{Ydas}\right[t\left]\right|}^2}{{\left|\mathrm{Yw}\right[t\left]\right|}^2+K}---\left(19b\right)$

例子4

图8是根据例子4的装置的情况的例子，这里，对于二维波束形成使用本发明。通过使用沿一维排列多个传送和接收元件的一维探头1执行本例子中的超声波束的二维扫描。通过一维探头1的电子扫描，进行阵列方向U上的扫描，并且，通过一维探头1的机械位移，实现垂直方向v上的扫描。

为了减少包含于计算二维波束形成中的普通的计算处理运算，这里沿一个方向执行一维波束形成，并且，基于获得的结果，沿与该方向垂直的方向执行一维波束形成。这些处理运算允许获取例如多个断层图像的形式的被检体的图像数据，并且允许在显示装置等上显示被检体的内部结构。排列元件的方向和机械位移的方向不限于相互垂直，这些方向相交就够了。

在本例子中，第一步骤首先包括沿u方向执行电子扫描并沿v方向执行机械扫描，并且在存储电路40中存储二维的各扫描位置处的一维波束形成的结果。图中，DCMP波束形成电路101是实现例子1的DCMP处理功能并且输出调制比γ的电路。可通过使用该DCMP波束形成电路101以及求和电路24和振幅调制电路25，根据例子1的方法实现各位置处的一维波束形成。

然后，在第二步骤中，从存储电路40并行地读取沿同一u坐标上的v方向排成行的一维波束形成结果，并且，执行v方向上的一维波束形成。

与由附图标记101、附图标记24和附图标记25表示的电路相同的DCMP波束形成电路102、求和电路41和振幅调制电路42沿v方向执行本发明的波束形成方法，并且，结果被输出到强度计算电路15。强度计算电路15将振幅调制电路42的输出信号转换成输出强度信号。CPU16从强度计算电路15接收二维的各位置处的输出强度信号的输入，重构回声图像，并且在显示装置17上显示回声图像。

这样，也可容易地对于二维波束形成方法实施本发明，并且，变得能够提供高质量的回声图像。在本例子中，作为超声波束的二维扫描的例子，解释了电子扫描和一维探头的机械扫描的组合，但是，显然，通过电子切换二维探头的输出，可实施类似的扫描，因此，本发明也可被用于后一种情况中。

例子5

图9是在通过依赖于光声效应获取图像的光声成像装置中使用本发明的情况的例子。图中，光源51根据来自CPU16的指令通过光源控制电路50向被检体内部照射电磁波。存在于被检体内部的要被检查的物质吸收照射的电磁波，并且由于热膨胀一致地生成光声波。超声波接收元件组52将到达的声波转换成电信号，并且，信号通过选择电路54被传送到整相延迟电路8。

这里在被检体内部定义任意的扫描线55，并且，通过仅关注在扫描线55上生成的光声波，发现通过超声波接收元件组52接收的光声波53的生成位置Q随着时间的流逝从扫描线55上的附近位置偏移到远离的位置。因此，通过根据接收时间修改整相延迟电路8中的延迟时间，整相延迟电路8能够以均匀相位的信号的形式输出在一个扫描线55上的所有点处生成的光声波信号。

该信号与从通过沿扫描线55的方向传送超声波束获得的回声信号的整相延迟得到的信号完全相同。因此，可通过用于回声信号接收的与例子1完全相同的图9的电路配置，计算光声信号强度波形。DCMP波束形成电路101是实现例子1的DCMP处理功能并且输出调制比γ的电路。因此，可通过在偏移扫描线的位置的同时重复照射电磁波并接收光声波，创建被检体内部的整个表面的光声图像。

这样一种配置也是可能的，即，如图那样设置存储接收信号的存储电路56，使得来自初始电磁波照射的接收信号存储于存储电路56中，并且，从存储电路56读出的信号被用于第二和随后的接收信号。只要光源51和超声波接收元件组52的位置不变，通过电磁波照射的接收信号就每次相同。因此，在修正扫描线位置的同时，通过存储来自单一电磁波照射的接收信号并通过重复执行从存储电路56读取信号并计算一个扫描线55上的重构图像的处理，可减少电磁波照射的次数，并且，可实现具有良好的效率的装置。

因此，本发明也可被用于接收作为电磁波照射的结果生成的光超声波并且重构光超声图像的被检体信息获取装置中，并且变得能够提供高质量的光超声图像。

在本发明中，作为自适应波束形成的具体的例子解释了DCMP方法，但是，APES（振幅和相位估计）是类似的已知的方法。在APES中，计算最佳权重矢量W时的相关矩阵A的计算方法与式（2）的不同在于，这里的计算方法不利用子阵列信号矢量本身，而是利用子阵列信号矢量及其平均矢量的差值矢量。但是，即使考虑以上的差值，作为自适应波束形成方法的方法的特性也基本上与DCMP方法的特性相同，因此，本发明也可被用于APES中。

虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (13)

1.一种被检体信息获取装置，包括：

多个接收元件，所述多个接收元件被配置为接收从被检体传播的声波并被配置为将声波转换成作为电信号的接收信号；

自适应波束形成器，所述自适应波束形成器被配置为在使用所述接收信号时执行根据所述接收信号调整接收方向性的自适应波束形成；

延迟与求和波束形成器，所述延迟与求和波束形成器被配置为在使用所述接收信号时执行具有预设的方向性的延迟与求和波束形成；

振幅调制器，所述振幅调制器被配置为使用自适应波束形成器和延迟与求和波束形成器之中的一个的输出信号以对所述波束形成器之中的另一个的输出信号执行振幅调制；和

生成器，所述生成器被配置为基于通过所述振幅调制器输出的信号生成被检体内部的图像数据。

2.根据权利要求1的被检体信息获取装置，其中，所述振幅调制器通过使用来自所述自适应波束形成器的输出信号对来自所述延迟与求和波束形成器的输出信号执行振幅调制。

3.根据权利要求2所述的被检体信息获取装置，还包括：

计算电路，所述计算电路被配置为基于来自所述自适应波束形成器的输出信号和通过使用约束矢量求出的信号强度计算调制比，

其中，所述振幅调制器通过使用所述调制比对来自所述延迟与求和波束形成器的输出信号执行振幅调制。

4.根据权利要求3所述的被检体信息获取装置，其中，所述振幅调制器通过使用经随时间改变的函数校正的调制比来执行振幅调制。

5.根据权利要求4所述的被检体信息获取装置，其中，所述振幅调制器通过使用单调增加的函数校正调制比。

6.根据权利要求4所述的被检体信息获取装置，其中，所述振幅调制器根据包含随时间改变的参数的线性内插公式校正调制比。

7.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，所述振幅调制器通过使用来自所述延迟与求和波束形成器的输出信号对来自所述自适应波束形成器的输出信号执行振幅调制。

8.根据权利要求1～7中的任一项所述的被检体信息获取装置，其中，

所述多个接收元件以一维的方式被排列，并且在元件由于其沿与排列方向相交的方向的机械位移而到达的各位置处生成接收信号；

所述自适应波束形成器和所述延迟与求和波束形成器通过对各位置处的接收信号执行波束形成来生成输出信号，并且，所述振幅调制器在各位置处执行振幅调制；并且，

通过使用通过所述振幅调制器生成和输出的信号在多个位置处执行沿与排列方向相交的方向的波束形成。

9.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，所述自适应波束形成是DCMP方法。

10.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，从被检体传播的声波是被传送到被检体的超声波的回声波。

11.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，从被检体传播的声波是在将电磁波照射到被检体上时生成的光声波。

12.一种基于通过接收从被检体传播的声波的多个接收元件输出的接收信号来生成被检体内部的图像数据的信息处理装置，所述信息处理装置包括：

自适应波束形成器，所述自适应波束形成器被配置为在使用所述接收信号时执行根据所述接收信号调整接收方向性的自适应波束形成；

延迟与求和波束形成器，所述延迟与求和波束形成器被配置为在使用所述接收信号时执行具有预设的方向性的延迟与求和波束形成；和

振幅调制器，所述振幅调制器被配置为使用自适应波束形成器和延迟与求和波束形成器之中的一个的输出信号以对所述波束形成器之中的另一个的输出信号执行振幅调制。

13.一种被检体信息获取方法，包括：

通过多个接收元件接收从被检体传播的声波并将所述声波转换成作为电信号的接收信号的步骤；

在使用所述接收信号时执行根据所述接收信号调整接收方向性的自适应波束形成的自适应波束形成步骤；

在使用所述接收信号时执行具有预设的方向性的延迟与求和波束形成的延迟与求和波束形成步骤；

执行使用自适应波束形成步骤和延迟与求和波束形成步骤之中的一个中的输出信号的振幅调制以对另一个中的输出信号执行振幅调制的振幅调制步骤；和

基于经振幅调制的信号生成被检体内部的图像数据的生成步骤。

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