CN103917890B - 被检体信息获取装置、被检体信息获取方法和程序 - Google Patents

Abstract

本发明的被检体信息获取装置包括：向被检体(000)传送弹性波并接收在被检体(000)内的各位置处反射的反射波的包含多个转换元件(002)的传送/接收单元(003、005)；通过使用从所述转换元件(002)输出的多个接收信号获取与来自被检体(000)内的各位置的反射波对应的多个信号作为扫描线信号的扫描线信号获取单元(006)；以及，通过使用多个扫描线信号获取对象物的移动信息的处理单元(007、008)。处理单元(007、008)通过使用不同位置的扫描线信号之间的多个相互相关值，基于由包含时间差轴和距离差轴的两个轴代表的平面上的相互相关值的分布，来获取对象物的移动信息。

Description

被检体信息获取装置、被检体信息获取方法和程序

技术领域

本发明涉及被检体信息获取装置、被检体信息获取方法和程序，特别是涉及用于向被检体传送弹性波、接收在被检体中反射的弹性波并获取被检体内的信息的技术。

背景技术

作为被检体信息获取装置的超声诊断装置被广泛用于医疗领域等中。超声诊断装置不仅可获取反映活体内的声阻分布的形态信息，而且可通过使用Doppler技术获取诸如血流速度信息的对象物的移动信息。

为了获取血流速度信息，使用来自包含血液的区域的反射波。来自包含血液的区域的反射波主要是从包含于血液中的红细胞反射或散射的弹性波(典型地是超声波)。一般的超声诊断装置使用的超声波的波长比红细胞的尺寸长，使得不能相互区分各单个红细胞。结果，来自包含血液的区域的反射波反映由多个红细胞形成的散射体的集合体(散射体组)的面貌(各单个红细胞的形状、取向和相对位置)。

为了通过使用来自由红细胞形成的散射体组的反射波来提取血流速度信息，常常使用用于获得反射波的Doppler偏移频率的技术。但是，在原理上，用于测量Doppler偏移频率的技术只能测量血流速度的超声束的传送/接收方向(扫描线方向)的投影分量。换句话说，为了获得本来的血流速度，必须在考虑血流方向与超声波传送/接收方向之间的角度的情况下执行校正。校正是将从Doppler偏移频率估计的流速除以血流方向与超声波传送/接收方向之间的角度的余弦的处理。该角度越大，则误差增加的可能性越大。

因此，PTL1公开了即使血流沿与超声波传送/接收方向垂直的方向前进也可测量流速的例子。PTL1的方法通过在断层图像中计算与超声束的反射/散射波形有关的两个点之间的相互相关值并将两个点之间的距离除以两个点之间的相互相关值达到峰值的时间来获取血流速度。

引文列表

专利文献

PTL1日本专利公开No.61-187843

发明内容

顺便说一句，当血液中的红细胞在血管中流动时，红细胞的分布改变。换句话说，即使当通过多个相同的红细胞形成散射体组时，红细胞的形状、取向和相对布置也改变。通过这种改变，随着获取反射信号的时间之间的差值增加，通过使用在不同的时间获取的反射信号的接收信号(通过接收反射信号获取的接收信号)计算的相互相关值(相互相关系数)减小。

当出现这种随着获取时间差增加相互相关值减小的现象时，除非考虑包含散射体组的相对位置变化的散射体组的时间变化来估计血流速度信息，否则会产生误差。

鉴于以上的问题，本发明通过在考虑作为被检体内的对象物的散射体组的时间变化的情况下计算诸如血流速度的移动信息来提高对象物的移动信息的获取精度。

本发明的被检体信息获取装置获取被检体内的对象物的移动信息，并且包括：

包含向被检体传送弹性波并接收在被检体内的各位置处反射的反射波的多个转换元件的传送/接收单元；

通过使用从多个转换元件输出的多个接收信号获取与来自被检体内的各位置的反射波对应的多个信号作为扫描线信号的扫描线信号获取单元；和

通过使用多个扫描线信号获取对象物的移动信息的处理单元。

处理单元通过使用不同位置的扫描线信号之间的多个相互相关值基于由包含时间差轴和距离差轴的两个轴代表的平面上的相互相关值的分布获取对象物的移动信息。

本发明的被检体信息获取方法获取被检体内的对象物的移动信息，并且包括：

通过向被检体传送弹性波并接收在被检体内的各位置处反射的反射波来接收从多个转换元件输出的多个接收信号的步骤；

通过使用多个接收信号获取与来自被检体内的各位置的反射波对应的多个信号作为扫描线信号的步骤；和

通过使用多个扫描线信号来获取对象物的移动信息的步骤。

在获取移动信息的步骤中，通过使用不同位置的扫描线信号之间的多个相互相关值基于由包含时间差轴和距离差轴的两个轴代表的平面上的相互相关值的分布获取对象物的移动信息。

根据本发明，能够通过考虑作为被检体中的对象物的散射体组的时间变化而精确地获取对象物的移动信息。

附图说明

图1是表示根据本发明的被检体信息获取装置的系统概要的框图。

图2A和图2B是表示相互相关值的等高线的示图。

图3是示意性地表示被检体与散射体组的示图。

图4是用于解释本发明的处理的概念的示图。

图5是表示根据本发明的处理步骤的流程图。

图6是示意性地表示被检体与散射体组的示图。

图7是用于解释第一实施例的概念的示图。

图8是第一实施例的显示器的例子的示意图。

图9A和图9B是用于解释第二实施例的概念的示图。

图10是表示根据第二实施例的处理步骤的流程图。

图11是表示第三实施例的系统概要的框图。

图12A和图12B是用于解释用于获取速度分布的处理的概念的示图。

具体实施方式

将参照附图描述本发明的实施例。在本发明中，弹性波典型地是超声波，并且包含称为声波、超声波和音波的弹性波。本发明的被检体信息获取装置包括向被检体传送弹性波、接收在被检体中反射的反射波(反射弹性波)并获取被检体信息作为图像数据的装置。获取的被检体信息是反映被检体中的组织中的声阻的差异的信息和被检体中的对象物的移动信息。被检体中的对象物的移动信息包括诸如与由红细胞形成的散射体组的移动速度对应的血流速度和血流的速度分布的速度信息以及诸如被检体内的组织的位移和组织的位移分布的位移信息。

被检体信息获取装置的基本配置

将参照图1描述能够应用本发明的被检体信息获取装置的配置。图1是表示根据本发明的被检体信息获取装置的系统概要的示图。根据本实施例的被检体信息获取装置包括探测器001、接收电路系统005、传送电路系统003、延迟和加算块006、相关计算块007、相关图案处理块008、图像产生块009、图像处理块010、系统控制单元004和图像显示系统011。探测器001是向多个位置传送弹性波和接收反射波并包含将弹性波转换成电信号的多个转换元件002的传送/接收单元。可与本发明的被检体信息获取装置分开地设置图像显示系统011。

在本发明中，作为延迟和加算单元的延迟和加算块006是获取被检体内的多个位置处的多个信号(即，与在多个位置处反射的弹性波对应的信号)作为扫描线信号的扫描线信号获取单元。作为相关计算单元的相关计算块007和作为相关处理单元的相关图案处理块008至少形成本发明的处理单元。

作为传送信号产生单元的传送电路系统003根据来自系统控制单元004的控制信号产生具有与关注的位置和关注的方向对应的延迟时间和振幅的电压波形作为传送信号。传送信号通过多个转换元件002被转换成弹性波，并且从探测器001被传送到被检体000中。在被检体000中反射的反射波(弹性波)通过多个转换元件002被转换成多个接收信号。多个接收信号被输入到作为接收信号处理单元的接收电路系统005中。

接收电路系统005放大多个接收信号并将接收信号转换成多个数字信号。从接收电路系统005输出的多个数字信号被输入到延迟和加算块006中。延迟和加算块006对多个数字信号执行延迟处理，并进一步根据传送弹性波的方向和位置加算数字信号，即，执行延迟和加算处理。延迟和加算处理是用于产生与在被检体内的各位置处反射的反射波的声压对应的信号作为扫描线信号的处理。通过以这种方式使用多个接收信号执行延迟和加算处理获得的扫描线信号被输入到相关计算块007和图像产生块009中。

首先，将描述图像产生块009中的处理。图像产生块009计算输入的扫描线信号的包络曲线，并且将包络曲线作为包络曲线信号输出到图像处理块010。包络曲线信号是反映被检体内的各位置之间的声阻的差异的信号。图像产生块009可根据需要执行各种处理，诸如向输入的扫描线信号施加带通滤波。图像处理块010对输入的包络曲线信号执行强度调整处理和各种滤波处理，并且向图像显示系统011输出阻抗强度数据(所谓的B模式图像)作为反映组织中的声阻的差异的分布信息。

下面，将描述相关计算块007中的处理。相关计算块007根据来自系统控制单元004的指令计算输入的扫描线信号之间的多个相互相关值(相互相关系数)，并将计算的相互相关值输出到相关图案处理块008。相关图案处理块008通过使用多个输入的相互相关值计算诸如速度的移动信息，并将移动信息输出到图像处理块010。相关图案处理块008可不仅获取速度的值，而且获取与速度有关的参数和指示各位置处的速度的速度分布作为移动信息。将在后面参照图3～5描述相关计算块007和相关图案处理块008的功能的细节。

图像处理块010处理诸如速度的输入的移动信息，并将处理的移动信息作为移动信息强度数据输出到图像显示系统011。图像显示系统011根据来自系统控制单元004的指令显示输入的移动信息强度数据和输入的阻抗强度数据。作为显示方法，移动信息强度数据和阻抗强度数据可重叠在一起并被显示，或者可被并排布置和被显示。当然，可以只显示各数据的强度数据。可通过来自系统控制单元004的指令改变显示模式。上述的配置是本实施例的被检体信息获取装置的基本配置。

考虑散射体组的时间变化的相互相关值的行为

下面，在要描述相关计算块007中的具体处理之前，将描述来自散射体组的反射波的相互相关值的行为。

当散射体组随时间改变(具体而言，散射体的形状和取向及其相对位置随时间改变)时，考虑来自位于某个关注位置处的散射体组的反射波形(与扫描线信号的波形对应)和来自位于与该某个关注位置分开ξ的关注位置处的散射体组的反射波形(与扫描线信号的波形对应)。在这种情况下，ξ越大，两个关注位置之间的距离越大，则某个关注位置的扫描线信号和与该某个关注位置分开ξ的关注位置的扫描线信号之间的相互相关值越小。当包含于散射体组中的散射体改变散射体组的形态(改变散射体组的相对位置等)时，关于在不同的时间从包含相同的散射体的散射体组反射的两个反射波之间的相互相关值，时间之间的差τ越大，则相互相关值越小。换句话说，当关注位置之间的距离增加时，或者，当获取反射波的时间之间的差增加时，相互相关值减小。

图2A示出相互相关值的等高线的示图，其中，横轴表示关注位置之间的距离ξ，纵轴表示获取反射波的时间之间的差τ。当散射体组不移动时，可通过关于两个轴对称的椭圆形状(包含圆形)来近似等高线。相互相关值在两个轴相交的位置(原点)处最大。换句话说，当关注位置之间的距离为0且时间差为0时，相互相关值最大。

下面，考虑散射体组以速度v移动的情况下的相互相关值。将考虑图2A中的点P(关注位置之间的距离差为0且时间差为τ0)。点P以速度v移动，使得点P在时间差τ0中移动v×τ0的距离。具体而言，将考虑点P移动到图2B中的点P′的位置(关注位置之间的距离差为vτ0且时间差为τ0)。换句话说，当散射体组沿与P和P′的连线相同的方向移动时，点P′具有与点P相同的相互相关值。结果，可通过图2B所示的畸变的椭圆形状近似图2A所示的相互相关值的等高线。此时，由图2B中的点划线表示的直线(原点与点P′的连线)是斜率为1/v的直线。由于直线的斜率是速度的倒数，因此，当获得通过由实线表示的椭圆形状近似的形状时，可获得由点划线表示的直线即散射体组的速度。由点划线表示的直线表示在各时间差处相互相关值最大的点的连线。换句话说，可通过获得与某个时间差处的相互相关值的最大值(即，某个时间差处的峰值)有关的信息，获得散射体组的速度。“与某个时间差处的相互相关值的最大值有关的信息”可以是可识别相互相关值的峰值的信息，诸如相互相关值最大时的距离差的信息。

以这种方式，当考虑散射体组自身的时间变化时，可通过使用横轴作为关注位置之间的距离差并使用纵轴作为获取反射波的时间之间的时间差并获取由两个轴表示的平面上的相互相关值的分布，获取散射体组的移动信息。

基本处理流程

下面，将参照图3到5描述相关计算块007和相关图案处理块008的处理的细节。

图3是示意性地表示包含在血管301中流动的红细胞的散射体组302的示图。图4是用于解释相关计算块007和相关图案处理块008的处理的示图。

在执行相关计算块007的处理之前，在之前的延迟和加算块006中，通过使用当多个转换元件002传送和接收弹性波时获得的多个接收信号执行延迟和加算处理，并计算扫描线信号。在本实施例中，延迟和加算块006计算图3中的扫描线303和扫描线304上的多个扫描线信号。在本发明中，扫描线意味着沿从探测器传送的弹性波的行进方向形成的虚拟线，并且，扫描线信号意味着扫描线上的某个位置处的信号。换句话说，一个扫描线是通过沿弹性波的行进方向布置扫描线信号而形成的虚拟线。

图5是表示相关计算块007和相关图案处理块008中的处理流程的流程图。首先，在步骤500中，由延迟和加算块006计算的扫描线303和扫描线304上的扫描线信号被输入到相关计算块007中。

在步骤501中，相关计算块007提取使用来自扫描线303上的区域Q的反射信号的接收信号(当接收反射信号时获取的接收信号)的扫描线信号X0和使用来自扫描线304上的区域Q′的反射信号的接收信号的扫描线信号Y0。简言之，相关计算块007提取区域Q的扫描线信号X0和区域Q′的扫描线信号Y0。区域Q与区域Q′之间的距离是L。然后，多次传送和接收弹性波，并且，提取区域Q的扫描线信号X1、X2、X3、X4、…、XN和区域Q′的扫描线信号Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、…、YN(N是正整数)。

在步骤502中，相关计算块007通过使用下式计算扫描线信号之间的相互相关值R(ξ，τ)，并输出相互相关值R(ξ，τ)。这里，例如，相关计算块007计算扫描线信号X0与其它的扫描线信号(X1、X2、X3、…、XN和Y0、Y1、Y2、…、YN)之间的相互相关值。

[式1]

$R(\mathrm{\ξ},\mathrm{\τ})=\underset{u}{\max }\frac{\underset{t^{\text{'}}=0}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}S(x_1,t_1+t^{\text{'}})S(x_2,t_2+t^{\text{'}}+u)}{\sqrt{\underset{t=t_1}{\overset{t_1+T}{\mathrm{\Σ}}}{\left|S(x_1,t)\right|}^2\underset{t=t_2}{\overset{t_2+T}{\mathrm{\Σ}}}{\left|S(x_2,t+u)\right|}^2}}$

式中，S(x,t)是获取位置x和获取时间t的扫描线信号。式中，ξ＝x2-x1，τ＝t2-t1。式中，u被用于调整用于计算相互相关值的扫描线信号的提取位置。可通过在与波长对应的时间宽度中搜索最大值来更加稳定地计算相互相关值。

在步骤503中，从相关计算块007输出的多个相互相关值被输入到相关图案处理块008中。相关图案处理块008通过使用扫描线信号X0与其它扫描线信号之间的相互相关值估计区域Q与区域Q′之间的移动信息。

以下，将参照图4描述相关图案处理块008的处理的例子。图4中的横轴表示两个关注位置(区域Q与区域Q′)之间的距离差。纵轴表示从当获取扫描线信号X0时到当获取其它的扫描线信号时的之间的时间差(即，由扫描线信号X0表示的反射波的获取时间与由其它扫描线信号表示的反射波的获取时间之间的差值)。点RX1、RX、RX3、…、RXN和RY0、RY1、RY2、…、RYN是在包含两个轴的平面上的坐标轴上绘制计算的相互相关值的点。例如，点RY0是在横轴表示区域Q与区域Q′之间的距离(L)且纵轴表示获取扫描线信号X0的时间与获取扫描线信号Y0的时间之间的时间差的位置处绘制扫描线信号X0与扫描线信号Y0之间的相互相关值的点。点RX1、RX、RX3、…、RXN是对各获取时间差绘制同一区域Q上的扫描线信号之间的相互相关值的点。

然后，在步骤504中，相关图案处理块008在从点RY0到点RYN的区域中提取相互相关值最大的点A(L，τ′)。在这种情况下，作为点RY0～RYN的相互相关值的替代，可通过在相互相关值之间内插来更精确地提取相互相关值最大的点。

在步骤505中，在从点RX0到点RXN的区域中，提取具有与点A相同的相互相关值的点B。以与步骤504相同的方式，可通过在从点RX1到点RXN的相互相关值之间内插来更精确地获得点B。以这种方式获取的在点A处具有切线(通过点RY0～RYN形成)并穿过点B的畸变椭圆形状近似相互相关值的等高线。

并且，在步骤506中，获得在畸变椭圆形状上出现纵轴方向的最大值的点C(L0，τ0)。穿过点C和原点O的直线的斜率的倒数(L0/τ0)是散射体组在区域Q与区域Q′之间穿过的速度。

在步骤507中，相关图案处理块008将以这种方式获得的与速度有关的参数作为移动信息输出到图像处理块010。以这种方式，相关图案处理块008可通过使用扫描线信号X0与其它的扫描线信号之间的多个相互相关值获取区域Q与区域Q′之间的移动信息。

这里，考虑在不考虑散射体组的时间变化的情况下仅通过使用单纯通过使用区域Q和区域Q′获取的相互相关值来估计速度的情况。在这种情况下，假定出现扫描线信号X0与在区域Q′中获取的扫描线信号Y0～YN之间的相互相关值的最大值的点(即，点A附近的位置)是散射体组穿过的时间点。在这种情况下，计算的速度是与真实值(L0/τ0)不同的L/τ′。理解了，本发明可通过考虑散射体组的时间变化来提高速度的计算精度。

以这种方式，当至少通过使用在多个不同的位置处获取的相互相关值来计算移动信息时，获取由包含时间差轴和距离差轴的两个轴代表的平面中的相互相关值的分布，使得可提高计算的精度。简言之，在本发明中，获取上述面上的相互相关值的分布，使得可获得与某个时间差处的相互相关值的最大值有关的信息，并因此可获得更精确的移动信息。

这里，使用两个关注位置即区域Q和区域Q′。但是，关注位置不限于这些区域(参见第一到第三实施例)。通过考虑更多的点，能够获取二维平面或三维空间中的速度分布作为移动信息。还能够通过使用沿扫描线方向通过Doppler方法获得的速度并通过沿扫描线方向以外的方向(例如，与扫描线方向垂直的方向)用本发明的方法计算速度，获取二维平面或三维空间中的速度分布。换句话说，能够通过组合本发明的方法和Doppler方法获取诸如速度分布的移动信息。

并且，虽然这里描述了在不同的定时获取区域Q和区域Q′的扫描线信号的例子，但是本发明可被应用于同时向两个区域传送弹性波并且同时获取两个区域的情况。

以下，将参照附图详细描述根据本发明的被检体信息获取装置的实施例。

第一实施例

将参照图1、图5、图6和图7描述本发明的第一实施例。在本实施例中，将描述当执行诸如在获取被检体信息的范围中依次移动用于传送和接收弹性波束(超声脉冲)的位置(即，依次移动用于接收扫描线信号的位置)的线性电子扫描的控制时获得散射体组的速度的例子。在本实施例中，执行用于向多个位置依次传送弹性波束的电子扫描两次或更多次。

本实施例的被检体信息获取装置的装置配置与通过使用图1描述的装置配置相同，因此将省略部件的描述，并且将仅描述与上述情况不同的相关计算块007和相关图案处理块008的处理内容。本实施例的相关计算块007和相关图案处理块008的处理与通过使用图5描述的流程所示的处理基本上相同，因此，仅将详细描述与上述情况不同的各步骤的处理内容。图6是示意性地表示包含在血管301中流动的红细胞的散射体组302的示图。图7是用于解释相关计算块007和相关图案处理块008的处理的概念的示图。

第一实施例的处理流程

在执行相关计算块007的处理之前，在之前的延迟和加算块006中，通过使用当多个转换元件002传送和接收弹性波时获得的多个接收信号来执行延迟和加算处理，并且，计算扫描线601～606上的多个扫描线信号。这里，通过两个或更多个电子扫描动作获取多个扫描线信号。在步骤500中，这些扫描线信号被输入到相关计算块007中。

在步骤501中，从多个输入的扫描线信号提取以下描述的扫描线信号作为通过第一电子扫描获得的扫描线信号。以下的区域相互离开距离p。

·使用来自扫描线601上的区域Q1的反射信号的接收信号的扫描线信号S1_0；

·使用来自扫描线602上的区域Q2的反射信号的接收信号的扫描线信号S2_0；

·使用来自扫描线603上的区域Q3的反射信号的接收信号的扫描线信号S3_0；

·使用来自扫描线604上的区域Q4的反射信号的接收信号的扫描线信号S4_0；

·使用来自扫描线605上的区域Q5的反射信号的接收信号的扫描线信号S5_0；

·使用来自扫描线606上的区域Q6的反射信号的接收信号的扫描线信号S6_0。

然后，重复执行传送和接收，并进一步提取以下的扫描线信号作为通过第二电子扫描获得的扫描线信号。

·使用来自区域Q1的反射信号的接收信号的扫描线信号S1_1；

·使用来自区域Q2的反射信号的接收信号的扫描线信号S2_1；

·使用来自区域Q3的反射信号的接收信号的扫描线信号S3_1；

·使用来自区域Q4的反射信号的接收信号的扫描线信号S4_1；

·使用来自区域Q5的反射信号的接收信号的扫描线信号S5_1；

·使用来自区域Q6的反射信号的接收信号的扫描线信号S6_1。

虽然这里示出通过第二电子扫描获得的扫描线信号，但可以提取通过第三电子扫描获得的扫描线信号。换句话说，可以提取通过第二和以后的电子扫描获得的扫描线信号。

在步骤502中，相关计算块007计算这些扫描线信号之间的相互相关值，并输出计算的相互相关值。这里，例如，相关计算块007计算扫描线信号S1_0与其它的扫描线信号(S1_1、S2_0、S2_1、S3_0、S3_1、S4_0、S4_1、S5_0、S5_1、S6_0和S6_1)之间的相互相关值。这里，扫描线信号S1_0代表通过第一电子扫描获得的扫描线信号之中的预先确定的基准点处的扫描线信号。换句话说，在本实施例中，作为第一传送位置的区域Q1被定义为基准点。但是，在本发明中，基准点不限于第一传送位置，并且，区域Q1以外的位置(例如，区域Q3)可被定义为基准点。例如，如果区域Q3被定义为基准点，那么可计算扫描线信号S3_0与其它的扫描线信号之间的相互相关值。

在步骤503中，从相关计算块007输出的相互相关值被输入到相关图案处理块008中。相关图案处理块008通过使用扫描线信号S1_0(第一电子扫描中的基准点处的扫描线信号)与其它扫描线信号(扫描线信号S1_0以外的扫描线信号)之间的相互相关值来估计从区域Q1到区域Q5的区域中的移动信息。

以下，将参照图7描述相关图案处理块008的处理的例子。图7中的横轴表示区域Q1与区域Q2、Q3、Q4、Q5和Q6之间的距离差。纵轴表示获取扫描线信号S1_0时与获取其它扫描线信号时之间的时间差(即，由扫描线信号S1_0表示的反射波的获取时间与由其它扫描线信号表示的反射波的获取时间之间的差值)。图7中的点RS2_0、RS3_0、…、RS6_0和RS1_1、RS2_1、…、RS6_1是在包含两个轴的平面上的坐标轴上绘制计算的相互相关值的点。

例如，点RS2_1是在横轴表示区域Q1与区域Q2之间的距离p且纵轴表示扫描线信号S1_0与扫描线信号S2_1之间的获取时间差的位置处绘制扫描线信号S1_0与扫描线信号S2_1之间的相互相关值的点。

然后，在步骤504中，在从点RS1_1到点RS6_1的区域中提取相互相关值最大的点A(p′，τ′)。在这种情况下，作为各点的相互相关值的替代，可通过在相互相关值之间内插来更精确地提取相互相关值最大的点。

在步骤505中，在从点RS2_0到点RS6_0的区域中提取具有与点A的相互相关值相同的相互相关值的点B。以与步骤504相同的方式，可通过这些点的相互相关值之间的内插来更精确地获得点B。以这种方式获取的在点A处具有切线(通过点RS1_1～RS6_1形成)并穿过点B的畸变椭圆形状近似相互相关值的等高线。

并且，在步骤506中，获得畸变椭圆形状上的出现纵轴方向的最大值的点C(p0，τ0)。穿过点C和原点O的直线的斜率的倒数(p0/τ0)是散射体组在区域之间穿过的速度。如上所述，直线代表各时间差处的相互相关值的最大值的连线。

这里，考虑在不考虑散射体组的时间变化的情况下仅通过使用单纯获取的相互相关值来估计速度的情况。在这种情况下，假定出现扫描线信号S1_0与扫描线信号RS1_1～RS6_1之间的相互相关值的最大值的点(即，点A附近的位置)是散射体组穿过的时间点。在这种情况下，计算的速度是与真实值(p0/τ0)不同的p′/τ′。可以理解，本实施例可通过考虑散射体组的时间变化提高速度的估计精度。具体而言，获取由包含时间差轴和距离差轴的两个轴代表的平面上的相互相关值的分布，使得可获得与某个时间差处的相互相关值的最大值有关的信息，并因此可获得更精确的移动信息。

最后，在步骤507中，相关图案处理块008将通过上述步骤获得的与速度有关的参数作为移动信息输出到图像处理块010。以这种方式，相关图案处理块008可通过使用扫描线信号S1_0与其它的扫描线信号之间的相互相关值来获取散射体组的移动信息。相关图案处理块008可不仅获取与速度有关的参数，而且可获取移动信息作为指示各位置处的速度的速度分布。

诸如最终获得的与速度有关的参数和速度分布的移动信息通过图像处理块010被图像处理以被显示，并通过图像显示系统011被显示。图8是表示显示的例子的示意图。图8通过使用获得的速度分布用到测量点的线段的长度表示速度的大小并用线段的方向表示速度的方向(散射体组流动的方向)。虽然在图8中使用线段来显示速度，但也可使用箭头并且可通过亮度、颜色或浓度等代表速度的大小。并且，可通过颜色代表速度的方向。并且，可通过使用速度分布由流线代表速度。不仅通过如本实施例那样沿水平方向布置关注位置，而且通过使用更多的点，能够计算二维平面和三维空间中的速度分布。

并且，在本实施例中，通过依次移动传送和接收弹性波的位置(即，在通过电子扫描移动扫描线的同时)获取扫描线信号，使得能够在获取正常的B模式图像的同时获得速度分布。也可通过使用通过颠倒移动扫描线的方向获取的数据进一步提高精度。

并且，可通过设定移动扫描线的方向使得该方向与散射体组移动的方向相交(典型地，该方向被设为与散射体组移动的方向相反)，提高速度分布的计算精度。因此，在检测被检体中的散射体组的移动方向之后，可执行控制以沿与移动方向相反的方向移动扫描线。

这里，将参照图7描述通过以上的方法提高速度分布的计算精度的原因。当扫描线的移动方向被设为与散射体组移动的方向相反并且计算由图7中的点划线表示的直线上的相互相关值时，相互相关值在点划线上的点W处最大，并且，点W是畸变椭圆上的切点。图7中的点A是扫描线的移动方向被设为散射体组移动的方向且由图7中的点线表示的直线上的相互相关值最大的点(即，点A是椭圆上的切点)。这里，从图7可以理解，当比较点A和W的位置处的椭圆的曲率时，点W处的曲率比点A处的曲率大，并且，相互相关值在包含点W的切线上与在包含点A的切线上相比改变更大。因此，当获得直线上的相互相关值最大的点时，与在包含点A的切线上相比，很可能可在包含点W的切线上更精确地获得该点。因此，扫描线沿与散射体组的移动方向相交的方向(典型地是与散射体组的移动方向相反的方向)移动，使得，结果，可望提高速度分布的计算精度。

第二实施例

将参照图1、图9和图10描述本发明的第二实施例。在本实施例中，将描述通过多个随机扫描线信号的组合计算相互相关值并且更精确和稳定地获得散射体组的速度的例子。

本实施例的被检体信息获取装置的装置配置与通过使用图1描述的装置配置相同，因此将省略部件的描述，并且将仅描述与上述情况不同的相关计算块007和相关图案处理块008的处理内容。图9A和图9B是用于解释相关计算块007和相关图案处理块008的处理的示图。图10是表示相关计算块007和相关图案处理块008中的处理流程的流程图。

在步骤1000中，扫描线信号从延迟和加算块006被输入到相关计算块007中。上述的处理与基本的处理流程和第一实施例的处理流程相同。

在步骤1001中，相关计算块007从多个输入的扫描线信号提取关注位置处的扫描线信号。图9A表示输入到相关计算块007中的扫描线信号之中的要在关注位置处提取的扫描线信号的获取定时和获取位置。在图9A中，横轴表示获取位置，纵轴表示获取定时(获取时间)。例如，关于由点f3表示的扫描线信号，获取位置是3Δξ，获取定时是2Δτ。

在步骤1002中，相关计算块007从以这种方式获取的M类的扫描线信号提取两个扫描线信号并计算相互相关值。M表示正整数。由于扫描线信号选自M类的扫描线信号，因此能够计算M×(M-1)/2个相互相关值。

在步骤1003中，从相关计算块007输出的相互相关值被输入到相关图案处理块008中。

在步骤1004中，相关图案处理块008通过使用多个输入的相互相关值估计相互相关值的分布。图9B示出可从可由图9A中的点f1～f7表示的扫描线信号的组合计算的绘制相互相关值的状态。以下，将描述一些例子。

在图9B中的横轴Δξ和纵轴Δτ的位置处绘制可由点f1表示的扫描线信号与可由点f2表示的扫描线信号之间的相互相关值。在图9B中的横轴3Δξ和纵轴2Δτ的位置处绘制可由点f1表示的扫描线信号与可由点f3表示的扫描线信号之间的相互相关值。在横轴Δξ和纵轴Δτ的位置处绘制可由点f4表示的扫描线信号与可由点f5表示的扫描线信号之间的相互相关值。在图9B中的相同位置处绘制可由点f1表示的扫描线信号与可由点f2表示的扫描线信号之间的相互相关值以及可由点f4表示的扫描线信号与可由点f6表示的扫描线信号之间的相互相关值。以这种方式，通过平均化在相同的位置处绘制的相互相关值，能够更稳定地计算相互相关值并进一步提高速度的估计精度。通过使用使用许多点处的相互相关值作为输入的下式，估计相互相关值的分布。

[式2]

$({\mathrm{\ξ}}_A,{\mathrm{\τ}}_A,v_A)=\arg \underset{{\mathrm{\ξ}}_0,{\mathrm{\τ}}_0,v}{\min }\underset{i=k}{\overset{k+N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_i{\{{\mathrm{\ρ}}_i-{{\mathrm{\ρ}}_i}^{\text{'}}({\mathrm{\ξ}}_0,{\mathrm{\τ}}_0,v)\}}^2$

这里，ρi表示距离差ξi和时间差τi的位置处的相互相关值，ρi′(ξ0,τ0,v)表示距离差ξ0、时间差τ0和速度v处的相互相关值的理论值。N是用于估计相互相关值的分布的相互相关值的组合次数(绘制位置的类型数)。例如，在图9B中，N＝13。在式2中，αi是权重，并且，例如，通过使用可通过式3获得的di，αi可被设定，使得αi＝di或者αi＝ρi×di。

[式3]

$d_i=\sqrt{{({\mathrm{\ξ}}_i/{\mathrm{\ξ}}_0)}^2+{({\mathrm{\τ}}_i/{\mathrm{\τ}}_0)}^2}$

假定离由包含时间差轴和距离差轴的两个轴表示的平面上的原点越远则椭圆形状的估计精度越高，并且相互相关值越高则可靠性越高，使得可望通过使用权重αi进一步提高椭圆形状的估计精度。这里，可通过假定能够通过椭圆形状近似由包含时间差轴和距离差轴的两个轴表示的平面上的相互相关值的等高线，计算理论值。

并且，αi可被设定为在相同的位置处绘制的相互相关值的数量或反映所述数量的系数(随数量增加而增加的系数)。当以这种方式设定αi时，能够通过对通过平均化相互相关值而提高精度的各相互相关值进行加权来估计分布，使得进一步提高椭圆形状的估计精度。

如上所述，同样，在本实施例中，获得由包含时间差轴和距离差轴的两个轴表示的平面上的相互相关值的分布，使得可获得与某时间差处的相互相关值的最大值有关的信息，并因此可获得更精确的移动信息。在步骤1005中，相关图案处理块008将通过上述步骤获得的与速度有关的参数作为移动信息输出到图像处理块010。图像处理块010的随后的处理与第一实施例相同，因此将省略描述。

如图12A所示，在由包含时间差轴和距离差轴的两个轴表示的平面上，通过计算关于原点沿多个方向定位的位置(例如，由图12A中的黑点表示的位置)处的相互相关值，不管散射体组的行进方向如何，都可稳定地计算速度。并且，如图12B所示，在由包含时间差轴、x方向的距离差ξx的轴、与x方向垂直的y方向的距离差ξy的轴的三个轴表示的空间中，通过计算诸如例如由点线表示的半球面上的多个点(图12B未示出)的关于原点沿多个方向定位的各位置处的相互相关值，可在二维平面中获取散射体组的移动信息。

在本实施例中，能够通过组合多个扫描线信号计算更多的相互相关值，使得可更精确地考虑散射体组的时间变化并可稳定且精确地获得速度。另外，通过不对相关图案处理块008使用使用S/N比低的信号的相互相关值和具有小值的相互相关值以估计相互相关值的分布，可进一步提高稳定性。

并且，通过使用希望获得速度的区域附近的扫描线(例如，三条扫描线或五条扫描线)上的大量的扫描线信号，能够执行相互相关值和速度的更精确的计算。在理论上，在横轴代表关注位置之间的距离差且纵轴代表扫描线信号的获取时间差的坐标空间上的相互相关值的分布中，当通过速度偏微分相互相关值时，使用偏微分值比其它区域(坐标点组)大的区域(坐标点组)中的相互相关值，使得可执行精确的速度计算。在关注点之间的距离差小的区域中，常出现包含大的偏微分值的区域。因此，希望在要观察的区域中使用在相邻的位置处获得的扫描线信号。特别地，优选使用相邻的三条扫描线上的三个点处的扫描线信号。为了使用希望获得速度的区域附近的更多的扫描线，可以使用关于通过组合扫描线信号获得的相互相关值增加上述的权重或者与其它区域相比增加每单位时间的传送/接收动作的次数的方法。

第三实施例

下面将描述第三实施例。本实施例仅在包含血液的区域中计算相互相关值。图11表示根据本实施例的被检体信息获取装置的系统示意图。除了向图1的装置配置添加血流位置提取块012以外，本实施例的被检体信息获取装置的装置配置与图1所示的装置配置基本上相同，因此描述与上述的实施例不同的部分。

在本实施例中，扫描线信号从延迟和加算块006被输出到图像产生块009、相关计算块007和血流位置提取块012。扫描线信号被输入到图像产生块009中之后的处理与上述的实施例相同，因此将省略其描述。

血流位置提取块012通过使用从延迟和加算块006输入的多个扫描线信号执行功率Doppler处理。功率Doppler处理是用于指定包含被检体内的血液(即，诸如包含多个红细胞的散射体的对象物)的目标范围的处理。换句话说，血流位置提取块012是本发明中的目标范围指定单元。

但是，在本发明中，用于指定包含对象物的目标范围的方法不限于功率Doppler处理，而也可使用颜色Doppler处理。也可使用基于正常阻抗强度数据(反映被检体中的声阻之间的差值的分布的强度数据，诸如正常B模式图像)提取诸如血管的目标范围的方法。在这种情况下，例如，以与图像产生块009相同的方式，基于多个扫描线信号计算多个包络曲线信号，并且，通过使用包络曲线信号获取阻抗强度数据。然后，通过从阻抗强度数据的分布提取强度比预先确定的值大的位置来提取血管壁，使得可获取血管的范围作为目标范围。并且，可在图像显示系统011上显示阻抗强度数据的图像，并且，可获取由用户指定的范围作为目标范围。

在本实施例中，作为目标范围指定单元的血流位置提取块012将通过功率Doppler处理提取的包含血流的目标范围的信息输出到系统控制单元004。

相关计算块007根据从系统控制单元004输入的包含血流的目标范围的信息仅通过使用从延迟和加算块006输入的扫描线信号之中的包含血流的目标范围中的扫描线信号来计算相互相关值。此后的处理与基本处理流程和第一和第二实施例中的处理相同。

根据本实施例，仅在包含血流的目标范围中计算相互相关值，使得计算负担小，并因此能够提供小得多的装置。

第四实施例

本实施例同时获取多个位置处的扫描线信号，并使用扫描线信号。本实施例的被检体信息获取装置的配置与通过使用图1和图11描述的配置基本上相同，因此，将仅描述与通过使用图1和图11描述的功能单元不同的功能单元。

在本实施例中，同时沿多个方向或者向多个位置传送弹性波且接收弹性波的反射波的处理被执行多次。在本发明中，用于“同时”传送弹性波的动作不仅包括在确切相同的时间传送弹性波的情况，而且包括不在确切相同的时间传送弹性波但可将接收信号处理为仿佛弹性波被同时传送的情况。

延迟和加算块006通过使用接收信号执行延迟和加算处理并计算多个扫描线信号。相关计算块007对在不同时间传送的弹性波(即，基于基于在不同传送时间传送的弹性波的反射波)计算多个不同位置处的扫描线信号之间的多个相互相关值。

相关图案处理块008确定是否在多个相互相关值中存在峰值，并且，当存在峰值时，相关图案处理块008估计相互相关值为峰值的位置。然后，相关图案处理块008基于相互相关值是峰值的时间差和距离差计算移动信息。当在多个相互相关值中不存在峰值时，相关图案处理块008通过使用上述实施例中的方法中的一种来计算移动信息。即使当在多个相互相关值中存在峰值时，相关图案处理块008也可通过使用上述实施例中的方法中的一种来计算移动信息。也可通过向某个区域传送弹性波、在传送弹性波的区域中与多个方向或位置相关地执行延迟和加算处理、并且计算多个扫描线信号，实现本实施例。

在本实施例中，可通过切换如上述的实施例中那样获取由包含时间差轴和距离差轴的两个轴表示的平面上的相互相关值的分布的情况与使用相互相关值的峰值的情况，获得移动信息。

第五实施例

可通过执行以下描述的处理实现本发明。实现上述的实施例的功能的软件(程序)通过网络或各种存储介质被供给到系统或装置，并且，系统或装置的计算机(或CPU或MPU)读取程序并执行程序。

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。

本申请要求在2011年11月7日提交的日本专利申请No.2011-243607和在2012年2月6日提交的日本专利申请No.2012-023343的权益，在此通过引用并且它们的全部内容。

附图标记列表

000被检体

001探测器

002转换元件

003传送电路系统

004系统控制单元

005接收电路系统

006延迟和加算块

007相关计算块

008相关图案处理块

009图像产生块

010图像处理块

011图像显示系统

012血流位置提取块

301血管

302散射体组

303、304扫描线

601～606扫描线

Claims (18)

1.一种用于获取被检体内的对象物的移动信息的被检体信息获取装置，该被检体信息获取装置包括：

传送/接收单元，所述传送/接收单元包含被配置为向被检体传送弹性波并接收在被检体内的各位置处反射的反射波的多个转换元件；

扫描线信号获取单元，所述扫描线信号获取单元被配置为通过使用从所述多个转换元件输出的多个接收信号来获取与来自被检体内的各位置的反射波对应的多个信号作为扫描线信号；和

处理单元，所述处理单元被配置为通过使用多个扫描线信号来获取对象物的移动信息，

其中，所述处理单元通过使用不同位置的扫描线信号之间的多个相互相关值，基于由包含时间差轴和距离差轴的两个轴代表的平面上的相互相关值的分布，来获取对象物的移动信息。

2.根据权利要求1所述的被检体信息获取装置，其中，所述处理单元获取通过由所述两个轴代表的平面上的相互相关值的等高线形成的形状，并且基于所述形状获取所述移动信息。

3.根据权利要求2所述的被检体信息获取装置，其中，所述处理单元获取相互相关值的等高线的形状作为近似于椭圆的形状，并且获取所述形状上的相互相关值在时间差轴方向的某时间差处最大的点与原点的连接线的斜率的倒数作为移动信息。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的被检体信息获取装置，其中，所述处理单元通过进一步使用相同位置处的扫描线信号之间的相互相关值来获取移动信息。

5.根据权利要求1～3中的任一项所述的被检体信息获取装置，其中，

所述多个转换元件执行依次向多个位置传送弹性波束的电子扫描两次或更多次，

所述扫描线信号获取单元通过执行电子扫描两次或更多次来获取多个扫描线信号，并且，

所述处理单元通过使用通过第二和随后的电子扫描获取的扫描线信号与通过第一电子扫描获取的基准点处的扫描线信号之间的相互相关值、以及通过第一电子扫描获取的基准点处的扫描线信号与该扫描线信号以外的扫描线信号之间的相互相关值，来获取相互相关值的分布。

6.根据权利要求1～3中的任一项所述的被检体信息获取装置，其中，所述处理单元通过使用随机组合的扫描线信号之间的相互相关值来获取相互相关值的分布。

7.根据权利要求1～3中的任一项所述的被检体信息获取装置，还包括：

目标范围指定单元，所述目标范围指定单元被配置为指定获取对象物的移动信息的目标范围，

其中，通过仅使用由目标范围指定单元指定的目标范围中的扫描线信号，获取目标范围中的移动信息。

8.根据权利要求1～3中的任一项所述的被检体信息获取装置，其中，所述处理单元获取对象物的速度分布作为移动信息。

9.一种用于获取被检体内的对象物的移动信息的被检体信息获取装置，该被检体信息获取装置包括：

传送/接收单元，所述传送/接收单元包含被配置为向被检体传送弹性波并接收在被检体内的各位置处反射的反射波的多个转换元件；

扫描线信号获取单元，所述扫描线信号获取单元被配置为通过使用从所述多个转换元件输出的多个接收信号来获取与来自被检体内的各位置的反射波对应的多个信号作为扫描线信号；和

处理单元，所述处理单元被配置为通过使用多个扫描线信号来获取对象物的移动信息，

其中，所述处理单元通过使用不同位置处的扫描线信号之间的多个相互相关值，基于由包含时间差轴和距离差轴的两个轴代表的平面上的相互相关值的分布，来获取对象物的移动信息，其中，考虑了由于对象物的时间变化导致的相互相关值的降低。

10.根据权利要求9所述的被检体信息获取装置，其中，所述处理单元通过使用不同位置处的扫描线信号之间的多个相互相关值、基于与扫描线信号的获取时间差之中的某时间差处的相互相关值的最大值有关的信息，来获取对象物的移动信息。

11.根据权利要求9或10所述的被检体信息获取装置，其中，所述处理单元通过进一步使用相同位置处的扫描线信号之间的相互相关值来获取移动信息。

12.根据权利要求9或10所述的被检体信息获取装置，其中，

所述多个转换元件执行依次向多个位置传送弹性波束的电子扫描两次或更多次，

所述扫描线信号获取单元通过执行电子扫描两次或更多次来获取多个扫描线信号，并且

所述处理单元通过使用通过第二和随后的电子扫描获取的扫描线信号与通过第一电子扫描获取的基准点处的扫描线信号之间的相互相关值、以及通过第一电子扫描获取的基准点处的扫描线信号与该扫描线信号以外的扫描线信号之间的相互相关值，来获取移动信息。

13.根据权利要求9或10所述的被检体信息获取装置，其中，所述处理单元通过使用随机组合的扫描线信号之间的相互相关值来获取移动信息。

14.根据权利要求9所述的被检体信息获取装置，其中，

所述多个转换元件执行同时向多个位置传送弹性波的处理两次或更多次，并且，

所述处理单元通过使用基于在不同的时间传送的弹性波且位于不同位置处的扫描线信号之间的相互相关值来获取移动信息。

15.根据权利要求9或10所述的被检体信息获取装置，还包括：

目标范围指定单元，所述目标范围指定单元被配置为指定获取对象物的移动信息的目标范围，

其中，通过仅使用由目标范围指定单元指定的目标范围中的扫描线信号，获取目标范围中的移动信息。

16.根据权利要求9或10所述的被检体信息获取装置，其中，所述处理单元获取对象物的速度分布作为移动信息。

17.一种用于获取被检体中的对象物的移动信息的被检体信息获取方法，被检体信息获取方法包括：

通过向被检体传送弹性波并接收在被检体内的各位置处反射的反射波来接收从多个转换元件输出的多个接收信号的步骤；

通过使用所述多个接收信号来获取与来自被检体内的各位置的反射波对应的多个信号作为扫描线信号的步骤；和

通过使用多个扫描线信号来获取对象物的移动信息的步骤，

其中，在获取移动信息的步骤中，通过使用不同位置处的扫描线信号之间的多个相互相关值，基于由包含时间差轴和距离差轴的两个轴代表的平面上的相互相关值的分布，来获取对象物的移动信息。

18.一种用于获取被检体中的对象物的移动信息的被检体信息获取方法，被检体信息获取方法包括：

通过向被检体传送弹性波并接收在被检体内的各位置处反射的反射波来接收从多个转换元件输出的多个接收信号的步骤；

通过使用所述多个接收信号来获取与来自被检体内的各位置的反射波对应的多个信号作为扫描线信号的步骤；和

通过使用多个扫描线信号来获取对象物的移动信息的步骤，

其中，在获取移动信息的步骤中，通过使用不同位置处的扫描线信号之间的多个相互相关值，基于由包含时间差轴和距离差轴的两个轴代表的平面上的相互相关值的分布，来获取对象物的移动信息，其中，考虑了由于对象物的时间变化导致的相互相关值的降低。