JP2010207490A - Ultrasonograph and sonic speed estimation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波を送受信することにより生体内の臓器等の撮像を行って、診断のために用いられる超音波画像を生成する超音波診断装置に関し、さらに、そのような超音波診断装置において生体内の音速を推定するために用いられる音速推定方法に関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that performs imaging of an organ or the like in a living body by transmitting and receiving ultrasonic waves to generate an ultrasonic image used for diagnosis, and further in such an ultrasonic diagnostic apparatus. The present invention relates to a sound speed estimation method used for estimating sound speed in a living body.
医療分野においては、被検体の内部を観察して診断を行うために、様々な撮像技術が開発されている。特に、超音波を送受信することによって被検体の内部情報を取得する超音波撮像は、リアルタイムで画像観察を行うことができる上に、X線写真やRI(radio isotope)シンチレーションカメラ等の他の医用画像技術と異なり、放射線による被曝がない。そのため、超音波撮像は、安全性の高い撮像技術として、産科領域における胎児診断の他、婦人科系、循環器系、消化器系等を含む幅広い領域において利用されている。 In the medical field, various imaging techniques have been developed in order to perform diagnosis by observing the inside of a subject. In particular, ultrasonic imaging that acquires internal information of a subject by transmitting and receiving ultrasonic waves enables real-time image observation, and other medical applications such as X-ray photographs and RI (radio isotope) scintillation cameras. Unlike imaging technology, there is no radiation exposure. Therefore, ultrasonic imaging is used as a highly safe imaging technique in a wide range of fields including gynecological, circulatory, and digestive systems as well as fetal diagnosis in the obstetrics field.
超音波撮像の原理は、次のようなものである。超音波は、被検体内における構造物の境界のように、音響インピーダンスが異なる領域の境界において反射される。そこで、超音波ビームを人体等の被検体内に送信し、被検体内において生じた超音波エコーを受信し、超音波エコーが生じた反射位置や反射強度を求めることにより、被検体内に存在する構造物(例えば、内臓や病変組織等)の輪郭を抽出することができる。 The principle of ultrasonic imaging is as follows. Ultrasound is reflected at the boundary between regions having different acoustic impedances, such as the boundary between structures in the subject. Therefore, by transmitting an ultrasonic beam into a subject such as a human body, receiving an ultrasonic echo generated in the subject, and determining the reflection position and reflection intensity where the ultrasonic echo is generated, It is possible to extract the contour of the structure (eg, internal organs or lesion tissue).
一般に、超音波診断装置においては、超音波の送受信機能を有する複数の超音波トランスデューサ(振動子)を含む超音波プローブが用いられる。送信フォーカス処理によって複数の超音波を合波して形成される超音波ビームを用いて被検体を走査し、被検体内部において反射された超音波エコーを受信して受信フォーカス処理を行うことにより、超音波エコーの強度に基づいて、被検体内に存在する構造物に関する画像情報が得られ、表示部に超音波画像が表示される。 In general, in an ultrasonic diagnostic apparatus, an ultrasonic probe including a plurality of ultrasonic transducers (vibrators) having an ultrasonic transmission / reception function is used. By scanning a subject using an ultrasonic beam formed by combining a plurality of ultrasonic waves by transmission focus processing, receiving an ultrasonic echo reflected inside the subject, and performing reception focus processing, Based on the intensity of the ultrasonic echo, image information relating to a structure existing in the subject is obtained, and an ultrasonic image is displayed on the display unit.
このように、従来の超音波診断装置において表示される超音波画像は、生体から反射された超音波エコーの受信信号の強度に応じて輝度変調を行うことによって得られる断層像である。ここでは、音響理論に基づいて、生体内の組織各部に固有の音響インピーダンスの差異を表す断層像が得られる。しかしながら、得られた断層像の臨床的意味は、経験的に評価されるものであり、必ずしも物理的な意味を持って臨床情報に反映されているとは言えない。 Thus, the ultrasonic image displayed in the conventional ultrasonic diagnostic apparatus is a tomographic image obtained by performing luminance modulation according to the intensity of the received signal of the ultrasonic echo reflected from the living body. Here, based on acoustic theory, a tomographic image representing a difference in acoustic impedance unique to each part of tissue in a living body is obtained. However, the clinical meaning of the obtained tomographic image is evaluated empirically, and it cannot be said that it has a physical meaning and is reflected in clinical information.
一方、直接的な物理情報として、組織各部の弾性率が臨床情報を与えることが一般に知られており、弾性率に相当する値の分布をエラストグラフィの画像として表示する機器も市販されている。例えば、腫瘍は他の組織と比べて一般的に硬くなり、従って、弾性率が大きくなる。エラストグラフィの臨床的価値は評価されているが、エラストグラフィの画像を取得するためには生体を外部から圧迫する必要があり、極めて高度の検査技術を必要としている。 On the other hand, it is generally known that the elastic modulus of each part of the tissue gives clinical information as direct physical information, and devices that display a distribution of values corresponding to the elastic modulus as an elastographic image are also commercially available. For example, tumors are generally harder than other tissues and thus have a higher modulus of elasticity. Although the clinical value of elastography has been evaluated, in order to acquire an elastography image, it is necessary to press the living body from the outside, and an extremely advanced examination technique is required.
ところで、音速は弾性率の関数として与えられるものであるから、生体内の組織各部の音速が示す臨床的価値は、弾性率と同等であると考えられる。従って、音速による断層像もエラストグラフィと同様に臨床的価値があるものと推察できる。音速の測定は、音が既知の長さを通過する時間を測定することによって行われるが、無侵襲で生体内の組織各部の音速を求める方法は知られていない。 By the way, since the sound velocity is given as a function of the elastic modulus, the clinical value indicated by the sound velocity of each part of the tissue in the living body is considered to be equivalent to the elastic modulus. Therefore, it can be inferred that the tomographic image based on the sound velocity has clinical value as well as elastography. The speed of sound is measured by measuring the time for which sound passes a known length, but no method is known for determining the speed of sound in various parts of a living body in a non-invasive manner.
関連する技術として、特許文献1には、送受波開口の全素子の設定音速を変化させ、設定音速の変更の断層像への影響が容易に確認でき、なおかつ、各素子の設定音速が必ず最適値に収束することを目的とする超音波診断装置が開示されている。この超音波診断装置は、被検体に超音波を送波し、被検体から反射してきた超音波を受波するための配列された複数の素子と、素子のそれぞれの送受波信号に遅延時間分布を与え、所定の方向に指向性をもつ超音波ビームを形成する手段と、被検体の断層像を表示する表示手段と、遅延時間分布を定めるために素子のそれぞれに設定する被検体内の音速を、超音波ビームの焦点位置と素子のそれぞれの位置とに応じて変更する音速変更手段とを有し、音速変更手段が、所定数の素子からなる送受信口径内の素子のそれぞれの配列位置に対応して順次付した配列番号を変数とみなす直交関数系をなす関数と、直交関数系をなす各々の関数に乗算する展開係数とから、素子のそれぞれに設定する音速を変更することを特徴とする。即ち、特許文献1には、得られた超音波画像の解像度を判定し、解像度が最適となるように媒質の設定音速を変更することが開示されている。 As a related technique, Patent Document 1 discloses that the set sound speed of all the elements of the transmission / reception aperture can be changed to easily check the influence of the change of the set sound speed on the tomographic image, and the set sound speed of each element is always optimal. An ultrasonic diagnostic apparatus intended to converge to a value is disclosed. This ultrasonic diagnostic apparatus transmits ultrasonic waves to a subject and receives a plurality of arranged elements for receiving ultrasonic waves reflected from the subject, and a delay time distribution in each of the transmitted and received signals of the elements A means for forming an ultrasonic beam having directivity in a predetermined direction, a display means for displaying a tomographic image of the subject, and a sound velocity within the subject set for each of the elements to determine a delay time distribution Is changed according to the focal position of the ultrasonic beam and the respective positions of the elements, and the sound speed changing means is arranged at each arrangement position of the elements within the transmission / reception aperture composed of a predetermined number of elements. Corresponding sequential array numbers are regarded as variables, a function that forms an orthogonal function system, and a expansion coefficient that multiplies each function that forms the orthogonal function system, and the speed of sound set for each element is changed. To do. That is, Patent Document 1 discloses that the resolution of the obtained ultrasonic image is determined, and the set sound speed of the medium is changed so that the resolution is optimized.
このように、配列振動子を用いて送受信ビームフォーミングを行う超音波診断装置においては、送信時あるいは受信時に各素子に適当な遅延量を与えることによって超音波ビームを対象領域にフォーカスさせる手法が用いられる。配列振動子を用いる場合には、振動子と対象領域との間の相対的な幾何学的位置の違いによって送受信経路が異なる。従って、同じ対象領域に超音波ビームをフォーカスさせるためには、送受信経路の差を補償するために、送信信号あるいは受信信号に遅延を与える必要がある。その遅延量は、振動子と対象領域との間の経路の差を、媒質中の音速で除することによって与えられる。即ち、超音波ビームをフォーカスさせるためには、設定された媒質音速に応じた遅延量が各振動子に与えられることになる。特に、受信時においては、対象領域の深さの変化に応じてこの遅延量を変えることによって、あらゆる領域で超音波ビームがフォーカスされるようにしている。 As described above, in an ultrasonic diagnostic apparatus that performs transmission / reception beam forming using an array transducer, a technique of focusing an ultrasonic beam on a target region by giving an appropriate delay amount to each element at the time of transmission or reception is used. It is done. When using an array transducer, the transmission / reception path differs depending on the relative geometric position between the transducer and the target region. Therefore, in order to focus the ultrasonic beam on the same target region, it is necessary to delay the transmission signal or the reception signal in order to compensate for the difference between the transmission and reception paths. The amount of delay is given by dividing the path difference between the transducer and the target area by the speed of sound in the medium. That is, in order to focus the ultrasonic beam, a delay amount corresponding to the set medium sound speed is given to each transducer. In particular, at the time of reception, the ultrasonic beam is focused in every region by changing the delay amount according to the change in the depth of the target region.
各振動子に遅延量を与える場合に、媒質中の音速は、予め想定された値に設定しなければならない。しかしながら、媒質中の実際の音速は、この設定音速値と同じであるとは限らず、特に生体においては、通常、音速は未知であるから、設定音速値とは異なっていることが一般的である。さらに、生体においては、臓器や各部位によって音速が異なるので、場所によっては実際の音速が設定音速値と大きく異なることもあり得る。 When a delay amount is given to each transducer, the sound speed in the medium must be set to a value assumed in advance. However, the actual sound speed in the medium is not always the same as the set sound speed value. In particular, in the living body, since the sound speed is usually unknown, it is generally different from the set sound speed value. is there. Furthermore, in the living body, the sound speed varies depending on the organ and each part, and therefore the actual sound speed may greatly differ from the set sound speed value depending on the location.
設定音速値が実際の音速と等しい場合には、理論通りに超音波ビームがフォーカスされる。そして、この状態よりも超音波ビームのフォーカス状態が良くなることはあり得ない。また、超音波ビームのフォーカス状態が最良の場合に超音波画像の画質が最良になることは、容易に推定できる。そこで、超音波画像の画質が最良となることを判定することによって、設定音速値を実際の音速に近づけることが可能である。特許文献1は、まさに、この手法を開示したものである。 When the set sound speed value is equal to the actual sound speed, the ultrasonic beam is focused as theoretically. The focus state of the ultrasonic beam cannot be improved compared to this state. Further, it can be easily estimated that the image quality of the ultrasonic image is best when the focus state of the ultrasonic beam is the best. Therefore, it is possible to bring the set sound speed value closer to the actual sound speed by determining that the image quality of the ultrasonic image is the best. Patent Document 1 exactly discloses this technique.
しかしながら、たとえ超音波画質を判定して設定音速値を実際の音速に近づけても、設定音速値はあくまでも1つの値しかとり得ない。異なる関心領域において異なる設定音速値を用いることは可能であるが、任意の関心領域に対して設定された音速値は、超音波がその関心領域に到達するまでの経路全体において同一の設定音速値として適用される。一方、生体内の音速は経路の各領域において異なるので、このときの設定音速値を経路の各領域における音速とすることはできない。即ち、領域毎に超音波画質を最適に設定し、領域毎に音速値の設定を行ったとしても、その設定音速値は、その領域における音速を表す訳ではない。 However, even if the ultrasonic image quality is determined and the set sound speed value is brought close to the actual sound speed, the set sound speed value can take only one value. Although it is possible to use different set sound speed values in different regions of interest, the sound speed value set for any region of interest is the same set sound speed value in the entire path until the ultrasonic wave reaches the region of interest. As applied. On the other hand, since the sound speed in the living body is different in each area of the path, the set sound speed value at this time cannot be set as the sound speed in each area of the path. That is, even if the ultrasonic image quality is optimally set for each area and the sound speed value is set for each area, the set sound speed value does not represent the sound speed in that area.
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、被検体内において反射された超音波エコーの受信信号に基づいて、被検体内の所望の領域における音速を求めることができる超音波診断装置及び音速推定方法を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above points, the present invention provides an ultrasonic diagnostic apparatus and a sound speed estimation capable of obtaining a sound speed in a desired region in a subject based on a reception signal of an ultrasonic echo reflected in the subject. It aims to provide a method.
上記課題を解決するため、本発明の1つの観点に係る超音波診断装置は、複数の駆動信号に従って超音波を被検体に送信すると共に、被検体から伝搬する超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波プローブと、複数の駆動信号を複数の超音波トランスデューサに供給すると共に、複数の超音波トランスデューサから出力される複数の受信信号に対して受信フォーカス処理及び検波処理を施すことにより、超音波の受信方向に沿った音線信号を生成する信号処理手段と、信号処理手段によって生成される音線信号に基づいて、超音波画像を表す画像信号を生成する画像信号生成手段と、被検体内の複数の領域について、設定音速値が順次変更されたときの受信フォーカス処理におけるビーム集束度を判定するフォーカス判定手段と、フォーカス判定手段の判定結果に従って、少なくとも超音波プローブから第1の領域に至る経路における第1の平均音速と、超音波プローブから第2の領域に至る経路における第2の平均音速とを求め、第1及び第2の平均音速と、超音波プローブから第1及び第2の領域までの距離とに基づいて、第1の領域から第2の領域に到る経路における平均音速を計算する音速値計算手段とを具備する。 In order to solve the above problem, an ultrasonic diagnostic apparatus according to one aspect of the present invention transmits an ultrasonic wave to a subject according to a plurality of drive signals, and receives a plurality of ultrasonic echoes propagated from the subject. An ultrasonic probe including a plurality of ultrasonic transducers that output a reception signal of the same, and a plurality of drive signals are supplied to the plurality of ultrasonic transducers, and a plurality of reception signals output from the plurality of ultrasonic transducers are received. By performing focus processing and detection processing, a signal processing unit that generates a sound ray signal along the reception direction of the ultrasonic wave, and an image signal representing an ultrasonic image based on the sound ray signal generated by the signal processing unit Image signal generating means for generating a signal and a reception focus process when a set sound velocity value is sequentially changed for a plurality of regions in the subject. A focus determination unit that determines a degree of beam convergence, and at least a first average sound velocity in a path from the ultrasonic probe to the first region, and from the ultrasonic probe to the second region according to a determination result of the focus determination unit. The second average sound velocity in the path is obtained, and the first region is changed from the first region to the second region based on the first and second average sound velocities and the distances from the ultrasonic probe to the first and second regions. And a sound speed value calculating means for calculating an average sound speed in the route to reach.
また、本発明の1つの観点に係る音速推定方法は、複数の駆動信号を超音波プローブ内の複数の超音波トランスデューサに供給して超音波を被検体に送信すると共に、被検体から伝搬する超音波エコーを受信した複数の超音波トランスデューサから出力される複数の受信信号に対して受信フォーカス処理及び検波処理を施すことにより、超音波の受信方向に沿った音線信号を生成するステップ(a)と、ステップ(a)において生成される音線信号に基づいて、超音波画像を表す画像信号を生成するステップ(b)と、被検体内の複数の領域について、設定音速値が順次変更されたときの受信フォーカス処理におけるビーム集束度を判定するステップ(c)と、ステップ(c)における判定結果に従って、少なくとも超音波プローブから第1の領域に至る経路における第1の平均音速と、超音波プローブから第2の領域に至る経路における第2の平均音速とを求め、第1及び第2の平均音速と、超音波プローブから第1及び第2の領域までの距離とに基づいて、第1の領域から第2の領域に到る経路における平均音速を計算するステップ(d)とを具備する。 In addition, the sound velocity estimation method according to one aspect of the present invention supplies a plurality of drive signals to a plurality of ultrasonic transducers in an ultrasonic probe to transmit ultrasonic waves to the subject, and transmits an ultrasonic wave from the subject. Step (a) of generating a sound ray signal along the reception direction of the ultrasonic wave by performing reception focus processing and detection processing on the plurality of reception signals output from the plurality of ultrasonic transducers that have received the acoustic echoes. And (b) generating an image signal representing an ultrasonic image based on the sound ray signal generated in step (a), and the set sound velocity values are sequentially changed for a plurality of regions in the subject. Step (c) for determining the degree of beam convergence in the reception focus processing, and at least the first from the ultrasonic probe according to the determination result in step (c) The first average sound speed in the path to the area and the second average sound speed in the path from the ultrasonic probe to the second area are obtained, and the first and second average sound speeds and the first and second sound speeds from the ultrasonic probe are determined. And (d) calculating an average sound speed in a route from the first area to the second area based on the distance to the second area.
本発明の1つの観点によれば、超音波プローブから第1の領域に至る経路における第1の平均音速と、超音波プローブから第2の領域に至る経路における第2の平均音速とに基づいて、第1の領域から第2の領域に到る経路における平均音速を計算することにより、被検体内の所望の領域における音速を求めることができる。 According to one aspect of the present invention, based on the first average sound velocity in the path from the ultrasonic probe to the first region and the second average sound speed in the route from the ultrasonic probe to the second region. By calculating the average sound velocity in the path from the first region to the second region, the sound velocity in a desired region in the subject can be obtained.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。この超音波診断装置は、超音波プローブ10と、走査制御部11と、送信遅延パターン記憶部12と、送信制御部13と、駆動信号発生部14と、受信信号処理部21と、受信遅延パターン記憶部22と、受信制御部23と、Bモード画像信号生成部30と、フォーカス判定部41と、音速値計算部42と、音速マップ作成部43と、画像表示制御部51と、表示部52と、操作卓61と、制御部62と、格納部63とを有している。ここで、送信遅延パターン記憶部12〜受信制御部23は、信号処理手段を構成している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention. The ultrasonic diagnostic apparatus includes an
超音波プローブ10は、1次元又は2次元のトランスデューサアレイを構成する複数の超音波トランスデューサ10aを含んでいる。それらの超音波トランスデューサ10aは、印加される複数の駆動信号に基づいて超音波を被検体に送信すると共に、被検体から伝搬する超音波エコーを受信して複数の受信信号を出力する。
The
各超音波トランスデューサ10aは、例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛:Pb(lead) zirconate titanate)に代表される圧電セラミックや、PVDF(ポリフッ化ビニリデン:polyvinylidene difluoride)に代表される高分子圧電素子等の圧電性を有する材料(圧電体)の両端に電極を形成した振動子によって構成される。そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮する。この伸縮により、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生し、それらの超音波の合成によって超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することによって伸縮し、電気信号を発生する。それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。
Each
走査制御部11は、超音波ビームの送信方向及び超音波エコーの受信方向を順次設定する。送信遅延パターン記憶部12は、超音波ビームを形成する際に用いられる複数の送信遅延パターンを記憶している。送信制御部13は、走査制御部11において設定された送信方向に応じて、送信遅延パターン記憶部12に記憶されている複数の遅延パターンの中から1つのパターンを選択し、そのパターンに基づいて、複数の超音波トランスデューサ10aの駆動信号にそれぞれ与えられる遅延時間を設定する。あるいは、送信制御部13は、複数の超音波トランスデューサ10aから一度に送信される超音波が被検体の撮像領域全体に届くように遅延時間を設定しても良い。
The
駆動信号発生部14は、例えば、複数の超音波トランスデューサ10aに対応する複数のパルサによって構成されている。駆動信号発生部14は、送信制御部13によって設定された遅延時間に従って、複数の超音波トランスデューサ10aから送信される超音波が超音波ビームを形成するように複数の駆動信号を超音波プローブ10に供給し、又は、複数の超音波トランスデューサ10aから一度に送信される超音波が被検体の撮像領域全体に届くように複数の駆動信号を超音波プローブ10に供給する。
For example, the
受信信号処理部21は、複数の超音波トランスデューサ10aに対応して、複数の増幅器(プリアンプ)21aと、複数のA/D変換器21bとを含んでいる。超音波トランスデューサ10aから出力される受信信号は、増幅器21aにおいて増幅され、増幅器21aから出力されるアナログの受信信号は、A/D変換器21bによってディジタルの受信信号に変換される。A/D変換器21bは、ディジタルの受信信号を受信制御部23に出力する。
The reception
受信遅延パターン記憶部22は、複数の超音波トランスデューサ10aから出力される複数の受信信号に対して受信フォーカス処理を行う際に用いられる複数の受信遅延パターンを記憶している。受信制御部23は、走査制御部11において設定された受信方向に基づいて、受信遅延パターン記憶部22に記憶されている複数の受信遅延パターンの中から1つのパターンを選択し、その受信遅延パターンと設定音速値とに基づいて、複数の受信信号に遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれた受信信号(音線信号)が形成される。さらに、受信制御部23は、形成された音線信号に対して包絡線検波処理を施す。
The reception delay
ここで、受信フォーカス処理における受信信号の遅延量は、被検体内の音速に基づいて定められる。一般には、生体内の音速値C0として、1530m/s又は1540m/sが設定されているが、実際には、生体内の組織によって音速値が異なっている。そこで、被検体内の平均音速Ciを設定し、受信遅延パターンにおける遅延量D0(j)に(C0/Ci)を乗ずることにより、複数の遅延量D1(j)=(C0/Ci)・D0(j)が決定される(j=1、2、・・・、N)。ただし、Nは、使用される超音波トランスデューサの数である。 Here, the delay amount of the reception signal in the reception focus process is determined based on the sound speed in the subject. In general, 1530 m / s or 1540 m / s is set as the in-vivo sound velocity value C0, but actually, the sound velocity value differs depending on the tissue in the living body. Therefore, by setting the average sound velocity Ci in the subject and multiplying the delay amount D0 (j) in the reception delay pattern by (C0 / Ci), a plurality of delay amounts D1 (j) = (C0 / Ci) · D0. (J) is determined (j = 1, 2,..., N). Where N is the number of ultrasonic transducers used.
Bモード画像信号生成部30は、受信制御部23によって生成される音線信号に基づいて、被検体内の組織に関する断層画像情報であるBモード画像信号を生成する。そのために、Bモード画像信号生成部30は、STC(sensitivity time control)部31と、DSC(digital scan converter:ディジタル・スキャン・コンバータ)32とを含んでいる。
The B-mode image
STC部31は、受信制御部23によって生成される音線信号に対して、超音波の反射位置の深度に応じて、距離による減衰の補正を施す。また、DSC32は、STC部31によって補正された音線信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換(ラスター変換)し、階調処理等の必要な画像処理を施すことにより、Bモード画像信号を生成する。Bモード画像信号生成部30によって生成されるBモード画像信号に基づいて、表示部52に超音波画像が表示される。
The
制御部62は、Bモード画像信号生成部30によるBモード画像信号の生成と並行して、設定音速値Ciを順次変更するように、音速値計算部42を制御する。フォーカス判定部41は、超音波画像内の複数の領域について、設定音速値Ciが順次変更されたときの受信フォーカス処理におけるビーム集束度を判定する。
The
例えば、フォーカス判定部41は、受信制御部23によって生成される音線信号を高速フーリエ変換することにより、音線信号における高域成分の比率(例えば、高域成分対中域成分の比)が最大になったときにビーム集束度が最大であると判定しても良いし、Bモード画像信号生成部30によって生成されるBモード画像信号を高速フーリエ変換することにより、Bモード画像信号における空間周波数の高域成分の比率が最大になったときにビーム集束度が最大であると判定しても良い。
For example, the
音速値計算部42は、フォーカス判定部41の判定結果に従って、少なくとも超音波プローブ10から第1の領域に至る経路における第1の平均音速と、超音波プローブ10から第2の領域に至る経路における第2の平均音速とを求め、第1及び第2の平均音速と、超音波プローブ10から第1及び第2の領域までの距離とに基づいて、第1の領域から第2の領域に到る経路(第1の領域から第2の領域に到る第3の領域)における平均音速を計算する。被検体内の複数の領域についてこのような計算を繰り返し行うことにより、被検体内の各領域における音速を計算することができる。
The sound velocity
音速マップ作成部43は、音速値計算部42によって複数の領域について計算される平均音速に基づいて、被検体内における音速分布を表示する音速マップを表す画像信号を生成する。画像表示制御部51は、操作卓61を用いたオペレータの操作に従って、Bモード画像信号生成部30によって生成されるBモード画像信号と、音速マップ作成部43によって生成される音速マップを表す画像信号との内の少なくとも1つを選択して、表示用の画像信号を生成する。表示部52は、例えば、CRTやLCD等のディスプレイ装置を含んでおり、表示用の画像信号に基づいて超音波画像又は音速マップを表示する。
The sound speed
制御部62は、操作卓61を用いたオペレータの操作に従って、走査制御部11、Bモード画像信号生成部30、フォーカス判定部41等を制御する。本実施形態においては、走査制御部11、送信制御部13、受信制御部23〜画像表示制御部51、及び、制御部62が、CPUとソフトウェア(プログラム)によって構成されるが、それらをディジタル回路やアナログ回路で構成しても良い。上記のソフトウェア(プログラム)は、格納部63に格納される。格納部63における記録媒体としては、内蔵のハードディスクの他に、フレキシブルディスク、MO、MT、RAM、CD−ROM、又は、DVD−ROM等を用いることができる。
The
次に、図1に示す超音波診断装置において用いられる音速推定方法について詳しく説明する。
図2は、図1に示す超音波診断装置において用いられる音速推定方法を示すフローチャートであり、図3は、超音波プローブと被検体内に設定された関心領域との間の相対的な位置関係を示す図である。図3においては、説明を簡単にするために、超音波プローブ10の真下に関心領域(ROI)が位置するものとする。
Next, the sound speed estimation method used in the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. 1 will be described in detail.
2 is a flowchart showing a sound speed estimation method used in the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 shows a relative positional relationship between the ultrasonic probe and a region of interest set in the subject. FIG. In FIG. 3, it is assumed that a region of interest (ROI) is located directly below the
図2のステップS1において、オペレータが、操作卓61を操作することにより、少なくともROI1及びROI2を設定する。図3に示すように、超音波プローブ10から距離(深さ)dの位置における被検体内にROI1が設定され、超音波プローブ10から距離(深さ)d+Δdの位置における被検体内にROI2が設定される。
In step S <b> 1 of FIG. 2, the operator sets at least ROI <b> 1 and ROI <b> 2 by operating the console 61. As shown in FIG. 3, ROI1 is set in the subject at a distance (depth) d from the
図2のステップS2において、音速値計算部42が設定音速値を順次変更して、受信制御部23が受信フォーカス処理を行う。ステップS3において、フォーカス判定部41又はオペレータが、少なくともROI1及びROI2について、設定音速値が順次変更されたときの受信フォーカス処理におけるビーム集束度を判定する。
In step S2 of FIG. 2, the sound speed
例えば、フォーカス判定部41が、受信制御部23によって生成される音線信号を高速フーリエ変換することにより、音線信号における高域成分の比率(例えば、高域成分対中域成分の比)が最大になったときにビーム集束度が最大であると判定しても良いし、Bモード画像信号生成部30によって生成されるBモード画像信号を高速フーリエ変換することにより、Bモード画像信号における空間周波数の高域成分の比率が最大になったときにビーム集束度が最大であると判定しても良い。あるいは、オペレータが、表示部52に表示される超音波画像の画質に基づいて、受信フォーカス処理におけるビーム集束度を判定するようにしても良い。
For example, when the
ここで、ROI1における画質が最適となるときの設定音速値は、超音波プローブ10からROI1(深さd)に至る経路における平均音速C1であると考えるのが妥当である。なぜならば、ROI1において画質が最適となっているのであるから、ROI1においては超音波ビームが最もフォーカスされていると考えられるからである。このとき振動子に与えられた遅延量は、経路の音速分布に関わらず、経路全体としては設定音速値に基づいて算出された遅延時間と等しい。同様に、ROI2における画質が最適となるときの設定音速値は、超音波プローブ10からROI2(深さd+Δd)に至る経路における平均音速C2であると考えられる。
Here, it is reasonable to consider that the set sound speed value when the image quality in ROI 1 is optimal is the average sound speed C 1 in the path from the
これにより、音速値計算部42は、ステップS4において、ROI1におけるビーム集束度(超音波画像の画質)を最大にする設定音速値に基づいて、超音波プローブ10からROI1に至る経路における平均音速C1を求め、ステップS5において、ROI2におけるビーム集束度(超音波画像の画質)を最大にする設定音速値に基づいて、超音波プローブ10からROI2に至る経路における平均音速C2を求める。
Thereby, in step S4, the sound
ステップS6において、音速値計算部42は、平均音速C1及びC2と、超音波プローブ10からROI1及びROI2までの距離とに基づいて、ROI1からROI2に到る経路における平均音速Cxを計算する。
In step S6, sound
ここで、超音波プローブ10からの距離(深さ)に応じた音速をg(x)とすれば、超音波プローブ10からROI1に至る経路における平均音速C1は、次式(1)によって表される。
同様にして、超音波プローブ10からROI2に至る経路における平均音速C2は、次式(2)によって表される。
式(2)に基づいて、平均音速C1及びC2を用いて平均音速Cxを表すと、次式(4)のようになる。
本発明は、超音波を送受信することにより生体内の臓器等の撮像を行って、診断のために用いられる超音波画像を生成する超音波診断装置において利用することが可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in an ultrasonic diagnostic apparatus that performs imaging of an organ or the like in a living body by transmitting and receiving ultrasonic waves and generates an ultrasonic image used for diagnosis.
10 超音波プローブ
10a 超音波トランスデューサ
11 走査制御部
12 送信遅延パターン記憶部
13 送信制御部
14 駆動信号発生部
21 受信信号処理部
21a 増幅器
21b A/D変換器
22 受信遅延パターン記憶部
23 受信制御部
30 Bモード画像信号生成部
31 STC部
32 DSC
41 フォーカス判定部
42 音速値計算部
43 音速マップ作成部
51 画像表示制御部
52 表示部
61 操作卓
62 制御部
63 格納部
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (6)
複数の駆動信号を前記複数の超音波トランスデューサに供給すると共に、前記複数の超音波トランスデューサから出力される複数の受信信号に対して受信フォーカス処理及び検波処理を施すことにより、超音波の受信方向に沿った音線信号を生成する信号処理手段と、
前記信号処理手段によって生成される音線信号に基づいて、超音波画像を表す画像信号を生成する画像信号生成手段と、
被検体内の複数の領域について、設定音速値が順次変更されたときの受信フォーカス処理におけるビーム集束度を判定するフォーカス判定手段と、
前記フォーカス判定手段の判定結果に従って、少なくとも前記超音波プローブから第1の領域に至る経路における第1の平均音速と、前記超音波プローブから第2の領域に至る経路における第2の平均音速とを求め、第1及び第2の平均音速と、前記超音波プローブから第1及び第2の領域までの距離とに基づいて、第1の領域から第2の領域に到る経路における平均音速を計算する音速値計算手段と、
を具備する超音波診断装置。 An ultrasonic probe including a plurality of ultrasonic transducers that transmit ultrasonic waves to a subject according to a plurality of drive signals and output a plurality of received signals by receiving ultrasonic echoes propagating from the subject;
A plurality of drive signals are supplied to the plurality of ultrasonic transducers, and a reception focus process and a detection process are performed on the plurality of reception signals output from the plurality of ultrasonic transducers, so that the ultrasonic reception direction can be obtained. Signal processing means for generating a sound ray signal along;
Image signal generating means for generating an image signal representing an ultrasonic image based on the sound ray signal generated by the signal processing means;
Focus determination means for determining the beam convergence in the reception focus processing when the set sound velocity value is sequentially changed for a plurality of regions in the subject;
According to the determination result of the focus determination means, at least a first average sound speed in a path from the ultrasonic probe to the first area and a second average sound speed in the path from the ultrasonic probe to the second area. The average sound speed in the path from the first area to the second area is calculated based on the first and second average sound speeds and the distance from the ultrasonic probe to the first and second areas. Sound velocity value calculation means to
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
ステップ(a)において生成される音線信号に基づいて、超音波画像を表す画像信号を生成するステップ(b)と、
被検体内の複数の領域について、設定音速値が順次変更されたときの受信フォーカス処理におけるビーム集束度を判定するステップ(c)と、
ステップ(c)における判定結果に従って、少なくとも前記超音波プローブから第1の領域に至る経路における第1の平均音速と、前記超音波プローブから第2の領域に至る経路における第2の平均音速とを求め、第1及び第2の平均音速と、前記超音波プローブから第1及び第2の領域までの距離とに基づいて、第1の領域から第2の領域に到る経路における平均音速を計算するステップ(d)と、
を具備する音速推定方法。 A plurality of drive signals are supplied to a plurality of ultrasonic transducers in the ultrasonic probe to transmit ultrasonic waves to the subject, and are output from the plurality of ultrasonic transducers that have received ultrasonic echoes propagating from the subject. (A) generating a sound ray signal along the reception direction of ultrasonic waves by performing reception focus processing and detection processing on a plurality of reception signals;
A step (b) of generating an image signal representing an ultrasonic image based on the sound ray signal generated in step (a);
A step (c) of determining a beam convergence degree in the reception focus process when the set sound velocity value is sequentially changed for a plurality of regions in the subject; and
According to the determination result in step (c), at least a first average sound speed in a path from the ultrasonic probe to the first area and a second average sound speed in the path from the ultrasonic probe to the second area are calculated. The average sound speed in the path from the first area to the second area is calculated based on the first and second average sound speeds and the distance from the ultrasonic probe to the first and second areas. Performing step (d);
A sound speed estimation method comprising:
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