JP2013102959A - Ultrasonic diagnostic apparatus and method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To calculate the direction of a scanning line of ultrasonic waves to be transmitted/received from an ultrasonic probe accurately and in a short processing time.SOLUTION: Received signals are obtained from at least three grid points (upper grid points B1n and B2n and a lower grid point An) with different depths on ultrasonic scanning lines n and m based on ultrasonic detection signals from the ultrasonic probe, and propagation times between the respective grid points (Δt1, Δt1b, Δt2, Δt2b, etc.) are calculated. The angle between the scanning lines n and m is calculated based on the calculated propagation times.

Description

本発明は超音波診断装置及び方法に係り、特に超音波の走査線方向を算出し、被検体内の一部(診断部位)における音速(以下、「局所音速」という)を精度よく算出する技術に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus and method, and in particular, a technique for calculating the ultrasonic scanning line direction and calculating the sound speed (hereinafter referred to as “local sound speed”) in a part (diagnosis site) within a subject with high accuracy. About.

音速が一定の媒質からなる被検体OBJ1内の音速Vは、下記のようにして算出することができる。図13(a)に示すように、被検体OBJ内の反射点(領域)X1ROIから超音波探触子300Aまでの距離をLとすると、反射点X1ROIで超音波が反射されてから反射点X1ROIの直下の超音波トランスデューサ(素子)302A0で受信されるまでの経過時間Tは、T=L/Vである。素子302A0からX方向(素子302Aの配列方向)に距離X離れた位置にある素子302Aiで受信されるまで経過時間をT+ΔTとすると、素子302A0と302Aiとの間の遅延時間ΔTは、下記の[数1]式により表される。 The sound speed V in the subject OBJ1 made of a medium having a constant sound speed can be calculated as follows. As shown in FIG. 13A, when the distance from the reflection point (region) X1 ROI in the subject OBJ to the ultrasonic probe 300A is L, the reflection is performed after the ultrasonic wave is reflected at the reflection point X1 ROI. The elapsed time T until reception by the ultrasonic transducer (element) 302A0 immediately below the point X1 ROI is T = L / V. Assuming that the elapsed time T + ΔT until the element 302Ai located at a distance X away from the element 302A0 in the X direction (the arrangement direction of the element 302A) is T + ΔT, the delay time ΔT between the elements 302A0 and 302Ai is: [Expression 1]

Figure 2013102959
Figure 2013102959

従って、超音波が送波されて反射点X1ROIで時間T後に反射された後、各素子により受信されるまでの経過時間[2T,2T+ΔT]を測定することにより、反射点X1ROIまでの距離Lと速度Vを一意に求めることができる。 Therefore, by measuring the elapsed time [2T, 2T + ΔT] from when the ultrasonic wave is transmitted and reflected after the time T at the reflection point X1 ROI until it is received by each element, the reflection point X1 ROI is obtained. The distance L and the speed V can be obtained uniquely.

上記のように、被検体内の音速が一定の場合には、音速Vを求めることが可能であるが、図13(b)に示す被検体OBJ2のように、内部の音速が一定でない場合には、上記の方法では、反射点(領域)X2ROIまでの距離L及び音速V,V´を求めることは困難である。 As described above, when the sound speed in the subject is constant, the sound speed V can be obtained, but when the internal sound speed is not constant as in the subject OBJ2 shown in FIG. In the above method, it is difficult to obtain the distance L to the reflection point (region) X2 ROI and the sound speeds V and V ′.

これに対し、被検体内の音速が一定でない場合であっても、局所音速を精度よく算出することができる超音波診断方法が提案されている(特許文献1)。   On the other hand, there has been proposed an ultrasonic diagnostic method capable of accurately calculating the local sound speed even when the sound speed in the subject is not constant (Patent Document 1).

この超音波診断方法は、超音波探触子から超音波走査線を所定の間隔で被検体に出射し、被検体によって反射される。   In this ultrasonic diagnostic method, an ultrasonic scanning line is emitted from an ultrasonic probe to a subject at a predetermined interval and reflected by the subject.

超音波を受信して得た受信信号のうち、着目する走査線上の着目領域に設定された格子点(上格子点)での反射の受信信号に基づいて上格子点から超音波探触子までの領域の平均音速である環境音速および受信時刻を算出するとともに、前記上格子点と前記超音波探触子との間に設定された各走査線上の格子点(下格子点)での反射の受信信号に基づいて、各下格子点から超音波探触子までの領域の平均音速である環境音速および受信時刻を算出し、一方、前記着目領域における仮定音速を仮定し、上格子点から各下格子点までの伝播時間を算出する。   From the received signal obtained by receiving the ultrasonic wave, from the upper lattice point to the ultrasonic probe based on the received signal reflected at the lattice point (upper lattice point) set in the target region on the target scanning line The ambient sound velocity and the reception time, which are the average sound velocity in the region, are calculated, and the reflection at the lattice point (lower lattice point) on each scanning line set between the upper lattice point and the ultrasonic probe is calculated. Based on the received signal, the ambient sound velocity and the reception time, which are the average sound speed of the region from each lower lattice point to the ultrasonic probe, are calculated, while assuming the assumed sound velocity in the region of interest, Calculate the propagation time to the lower grid point.

また、スネルの法則により前記上格子点から各下格子点に入射する超音波の入射角と、前記着目領域の仮定音速と前記下格子点での反射に関連して算出した環境音速とに基づいて各下格子点から出射する超音波の出射角を算出し、前記下格子点から前記算出した出射角で出射する超音波が入射する前記超音波探触子の素子の位置と該素子に入射するまでの伝播時間とを算出する。   Further, based on Snell's law, the incident angle of the ultrasonic wave incident on each lower lattice point from the upper lattice point, the assumed sound velocity of the region of interest and the environmental sound velocity calculated in relation to the reflection at the lower lattice point Then, the emission angle of the ultrasonic wave emitted from each lower lattice point is calculated, and the position of the ultrasonic probe element where the ultrasonic wave emitted from the lower lattice point with the calculated emission angle is incident and incident on the element. Calculate the propagation time until

そして、超音波探触子の素子の位置における超音波の受信時刻を、前記2つの伝播時間を加算することにより算出し、この算出した受信時刻と前記上格子点での反射の超音波探触子の素子の位置における受信時刻との誤差が最小になるように前記仮定音速を修正し、その修正した仮定音速を着目領域における局所音速として判定するようにしている。   Then, the ultrasonic reception time at the position of the element of the ultrasonic probe is calculated by adding the two propagation times, and the ultrasonic reception of the reflection at the calculated reception time and the upper lattice point is calculated. The assumed sound speed is corrected so that the error from the reception time at the position of the child element is minimized, and the corrected assumed sound speed is determined as the local sound speed in the region of interest.

また、特許文献2には、超音波画像におけるフォーカス精度に基づき、浅い領域から局所的な音速を順次決定することにより音速分布を求める方法が開示されている。   Patent Document 2 discloses a method for obtaining a sound speed distribution by sequentially determining a local sound speed from a shallow region based on focus accuracy in an ultrasonic image.

特許文献3には、超音波送波振動子と受波振動子とを所定距離離間して配置し、これらの振動子の送波及び受波角度を変えながら、送波振動子から受波振動子までの超音波の伝播時間を計測し、この計測した伝播時間と、別途仮想音速分布に基づいて計算した送波振動子から受波振動子までの超音波の伝播時間との誤差を求め、この誤差が最小となるように仮想音速分布を修正することにより被検体内の音速分布を求める方法が開示されている。   In Patent Document 3, an ultrasonic transmission transducer and a reception transducer are arranged at a predetermined distance from each other, and the received vibration from the transmission transducer is changed while changing the transmission and reception angles of these transducers. Measure the propagation time of the ultrasonic wave to the child, find the error between this measured propagation time and the propagation time of the ultrasonic wave from the transmitting transducer to the receiving transducer calculated separately based on the virtual sound velocity distribution, A method for obtaining the sound speed distribution in the subject by correcting the virtual sound speed distribution so that this error is minimized is disclosed.

特開2010−99452号公報JP 2010-99452 A 特開2009−56140号公報JP 2009-56140 A 特開平5−95946号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-95946

特許文献1に記載の超音波診断方法は、局所音速の測定の前提として、着目領域に設定される上格子点に対し、浅い領域に設定される各下格子点の相対的な空間位置が既知でなければならない。   In the ultrasonic diagnostic method described in Patent Document 1, the relative spatial position of each lower lattice point set in a shallow region is known with respect to the upper lattice point set in a region of interest as a premise of measuring the local sound speed. Must.

しかしながら、各格子点は走査線位置と受信時刻とによりその位置が定義され、空間位置は未知である。これに対し、特許文献1においては、各走査線の空間位置を既知とし、また、同一の受信時刻を同一深さと近似する事で、空間位置を与えている。   However, the position of each grid point is defined by the scanning line position and the reception time, and the spatial position is unknown. In contrast, in Patent Document 1, the spatial position of each scanning line is known, and the spatial position is given by approximating the same reception time to the same depth.

したがって、走査線方向が屈折により変化すると、各格子点の空間位置が方位方向にも、深さ方向にも変化してしまい、算出される局所音速に誤差が生じるという問題がある。   Therefore, when the scanning line direction changes due to refraction, the spatial position of each lattice point changes both in the azimuth direction and in the depth direction, resulting in an error in the calculated local sound speed.

例えば、測定対象が肝臓の場合、それよりも浅い腹壁における屈折により各走査線方向が変化する。   For example, when the measurement target is the liver, the direction of each scanning line changes due to refraction at the shallower abdominal wall.

また、特許文献2に記載の方法においても、超音波画像におけるフォーカスは音速のみでなく屈折にも依存するため、屈折を求めずに音速分布を求めることはできない。   Also in the method described in Patent Document 2, since the focus on the ultrasonic image depends not only on the sound speed but also on refraction, the sound speed distribution cannot be obtained without obtaining refraction.

特許文献3に記載の方法は、以下の課題がある。   The method described in Patent Document 3 has the following problems.

(1)所望の角度で送波・受波できるための専用の装置構成が必要である。   (1) A dedicated device configuration is required to transmit and receive waves at a desired angle.

(2)多大な送波・受波回数、及び仮想音速分布を探索するための多大な処理時間が必要になる。着目領域のみの音速を求めるためでも、他の全領域を伝播した結果の時間の計測値と計算値とを比較する原理のため、多大な送・受回数及び処理時間が必要なことに変わりない。   (2) A great deal of processing time is required to search for a large number of transmission / reception times and a virtual sound velocity distribution. Even in order to obtain the sound speed of only the region of interest, there is no change in the need for a large number of transmission / reception times and processing time due to the principle of comparing the measured value with the calculated value as a result of propagation through all other regions. .

(3)伝播経路を算出するために、音速場を線型近似した三角形に展開するモデルにて与えているが、実際の音速場はより複雑であり、特許文献3に記載のような近似モデルにて解を得ることは困難である。また、もし複雑な音速場を再現できるモデルを与えたとしても、特許文献3に記載の発明のように限られた送波・受波データから解を得ることは困難である。   (3) In order to calculate the propagation path, the sound velocity field is given by a model that expands into a linearly approximated triangle. However, the actual sound velocity field is more complicated, and the approximation model as described in Patent Document 3 is used. It is difficult to obtain a solution. Further, even if a model capable of reproducing a complicated sound velocity field is given, it is difficult to obtain a solution from limited transmission / reception data as in the invention described in Patent Document 3.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、超音波探触子の各素子の受信信号を活用する新規手段により、通常の装置構成によって超音波の走査線方向を精度よく、かつ少ない処理時間で算出することを目的とする。また、これによって着目領域における音速を精度よく算出することができる超音波診断装置及び方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and by using a new means that utilizes the received signals of each element of the ultrasonic probe, the ultrasonic scanning line direction can be accurately and reduced with a normal apparatus configuration. The purpose is to calculate the processing time. It is another object of the present invention to provide an ultrasonic diagnostic apparatus and method that can accurately calculate the speed of sound in a region of interest.

尚、走査線方向の情報は、横波音速計測や横方向のスペックルトラッキング、画像歪み補正など、方位方向の変位情報を要する何れの機能に対しても精度改良に有効であり、これら機能の精度改良も目的とする。   Scan line direction information is effective in improving the accuracy of any function that requires displacement information in the azimuth direction, such as transverse wave velocity measurement, lateral speckle tracking, and image distortion correction. Also aimed at improvement.

前記目的を達成するために本発明の一の態様に係る超音波診断装置は、超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の素子を含む超音波探触子と、前記超音波検出信号に基づいて前記超音波の3つ以上の異なる深さからの各反射の受信信号を取得する受信信号取得手段と、前記取得した受信信号に基づいて走査線方向を算出する走査線方向算出手段と、を備えたことを特徴としている。   In order to achieve the above object, an ultrasonic diagnostic apparatus according to an aspect of the present invention transmits an ultrasonic wave to a subject, receives an ultrasonic wave reflected by the subject, and outputs an ultrasonic detection signal An ultrasonic probe including a plurality of elements, a reception signal acquisition means for acquiring a reception signal of each reflection from three or more different depths of the ultrasonic wave based on the ultrasonic detection signal, and the acquisition Scanning line direction calculating means for calculating the scanning line direction based on the received signal.

本発明の一の態様によれば、前記3つ以上の異なる深さからの各反射の受信信号から各反射点の位置を求め、これらの位置関係から走査線方向を算出するようにしている。   According to one aspect of the present invention, the position of each reflection point is obtained from the reception signals of each reflection from the three or more different depths, and the scanning line direction is calculated from these positional relationships.

本発明の他の態様に係る超音波診断装置において、前記受信信号は、前記超音波探触子の複数の素子において受信された信号であることを特徴としている。   In the ultrasonic diagnostic apparatus according to another aspect of the present invention, the received signal is a signal received by a plurality of elements of the ultrasonic probe.

本発明の更に他の態様に係る超音波診断装置において、前記走査線方向算出手段は、前記超音波探触子から送受信される走査線のうちの着目する第1の走査線上の3つ以上の異なる深さに対応する格子点と、前記第1の走査線と異なる第2の走査線上の3つ以上の異なる深さに対応する格子点との各格子点間の超音波の伝播時間を、前記受信信号取得手段により取得した受信信号に基づいて算出する伝播時間算出手段と、前記第1の走査線上の3つ以上の異なる深さに対応する格子点のうちの第1の格子点を原点とし、前記第1の走査線を基準とする第1の時間座標上で、前記第2の走査線上の第2の格子点の第2の位置を、前記伝播時間算出手段により算出した伝播時間に基づいて算出する第1の位置算出手段と、前記第2の走査線上の3つ以上の異なる深さに対応する格子点のうちの第2の格子点を原点とし、前記第2の走査線を基準とする第2の時間座標上で、前記第1の走査線上の第1の格子点の第1の位置を、前記伝播時間算出手段により算出した伝播時間に基づいて算出する第2の位置算出手段と、前記第1の位置算出手段により算出した前記第2の位置を原点とし、前記第1の時間座標に対して任意の角度だけ回転した第3の時間座標上で、前記第1の走査線上の第1の格子点の第3の位置を座標変換により算出する第3の位置算出手段と、前記第2の位置算出手段により算出された前記第1の格子点の第1の位置と、前記第3の位置算出手段により算出された前記第1の格子点の第3の位置との誤差が最小となるときの前記第3の時間座標の回転角を、前記第1の走査線と第2の走査線とのなす角度として算出する角度算出手段と、からなることを特徴としている。   In the ultrasonic diagnostic apparatus according to still another aspect of the present invention, the scanning line direction calculation means includes three or more on the first scanning line of interest among the scanning lines transmitted / received from the ultrasonic probe. A propagation time of ultrasonic waves between the lattice points corresponding to different depths and lattice points corresponding to three or more different depths on the second scanning line different from the first scanning line, Propagation time calculating means for calculating based on the received signal acquired by the received signal acquiring means, and a first lattice point among the lattice points corresponding to three or more different depths on the first scanning line as an origin And the second position of the second lattice point on the second scanning line is set to the propagation time calculated by the propagation time calculating means on the first time coordinate with the first scanning line as a reference. First position calculating means for calculating based on the second scanning line and 3 on the second scanning line Of the grid points corresponding to the different depths, the first grid point on the first scan line is set on the second time coordinate with the second grid point as the origin and the second scan line as a reference. The first position of the lattice point is calculated based on the propagation time calculated by the propagation time calculating means, and the second position calculated by the first position calculating means is the origin. The third position of the first lattice point on the first scanning line is calculated by coordinate transformation on the third time coordinate rotated by an arbitrary angle with respect to the first time coordinate. A first position of the first lattice point calculated by the position calculating means, a second position calculating means, and a third position of the first lattice point calculated by the third position calculating means. The rotation angle of the third time coordinate when the error from the position is minimized, And an angle calculating means for calculating as the angle between the second scan line 査線 is characterized in that it consists of.

本発明の他の態様によれば、前記第1の走査線上の3つ以上の異なる深さに対応する格子点のうちの第1の格子点を原点とし、該第1の走査線を基準とする第1の時間座標上で、前記第2の走査線上の第2の格子点の第2の位置を算出し、同様に前記第2の走査線上の3つ以上の異なる深さに対応する格子点のうちの第2の格子点を原点とし、該第2の走査線を基準とする第2の時間座標上で、前記第1の走査線上の第1の格子点の第1の位置を算出し、前記算出した前記第2の位置を原点とし、前記第1の時間座標に対して任意の角度だけ回転した第3の時間座標上で、前記第1の走査線上の第1の格子点の第3の位置を座標変換により算出し、前記算出された前記第1の格子点の第1の位置と、前記座標変換した前記第1の格子点の第3の位置との誤差が最小となるときの、前記第3の時間座標の回転角を前記第1の走査線と第2の走査線とのなす角度として算出するようにしている。   According to another aspect of the present invention, a first grid point of grid points corresponding to three or more different depths on the first scan line is set as an origin, and the first scan line is used as a reference. Calculating a second position of the second grid point on the second scan line on the first time coordinate and similarly corresponding to three or more different depths on the second scan line The first position of the first grid point on the first scan line is calculated on the second time coordinate with the second grid point of the points as the origin and the second scan line as a reference. The first lattice point on the first scanning line on the third time coordinate rotated by an arbitrary angle with respect to the first time coordinate with the calculated second position as the origin. A third position is calculated by coordinate conversion, and the calculated first position of the first grid point and the third of the first grid point after the coordinate conversion are calculated. When the error between the position is minimized, and the rotation angle of the third time coordinate calculated as the angle between the first scan line and the second scan line.

本発明の更に他の態様に係る超音波診断装置において、前記走査線方向算出手段は、n(n:3以上の整数)本の走査線から前記第1の走査線と前記第2の走査線とのなす角度を(n−1)個算出し、これらの算出した角度の平均を前記第1の走査線と前記第2の走査線とのなす角度とすることを特徴としている。これにより、走査線方向の算出精度を上げることができる。   In the ultrasonic diagnostic apparatus according to still another aspect of the present invention, the scanning line direction calculation means includes the first scanning line and the second scanning line from n (n: an integer of 3 or more) scanning lines. (N-1) angles are calculated, and the average of these calculated angles is defined as the angle formed by the first scanning line and the second scanning line. Thereby, the calculation accuracy in the scanning line direction can be increased.

本発明の更に他の態様に係る超音波診断装置において、前記走査線方向算出手段は、n(n:3以上の整数)本の走査線から前記第1の走査線と前記第2の走査線とのなす角度を(n−1)個算出し、これらの算出した角度の平均を前記第1の走査線と前記第2の走査線とのなす角度とするとともに、前記第1の走査線上の第1の格子点を原点とし、前記第1の走査線を基準とする第1の時間座標上で、前記第2の走査線上の第2の格子点の第2の位置を(n−1)個算出し、これらの算出した第2の位置の平均を前記第2の走査線の第2の格子点の位置とすることを特徴としている。これにより、走査線方向の算出精度、及び各格子点の位置の算出精度を上げることができる。   In the ultrasonic diagnostic apparatus according to still another aspect of the present invention, the scanning line direction calculation means includes the first scanning line and the second scanning line from n (n: an integer of 3 or more) scanning lines. (N-1) angles are calculated, and an average of these calculated angles is set as an angle formed by the first scanning line and the second scanning line, and the angle on the first scanning line is calculated. The second position of the second grid point on the second scan line is defined as (n−1) on the first time coordinate with the first grid point as the origin and the first scan line as a reference. In this case, the average of these calculated second positions is used as the position of the second grid point of the second scanning line. Thereby, the calculation accuracy in the scanning line direction and the calculation accuracy of the position of each grid point can be increased.

本発明の更に他の態様に係る超音波診断装置において、前記走査線方向算出手段は、前記超音波探触子から送受信される走査線のうちの着目する第1の走査線上の3つ以上の異なる深さに対応する格子点と、前記第1の走査線と異なる複数本の第2の走査線上の第2の格子点との各格子点間の超音波の伝播時間を、前記受信信号取得手段により取得した受信信号に基づいて算出する伝播時間算出手段と、前記第1の走査線上の3つ以上の異なる深さに対応する格子点のうちの第1の格子点を原点とし、前記第1の走査線を基準とする時間座標上で、前記第2の走査線上の複数の第2の格子点の位置を、前記伝播時間算出手段により算出した伝播時間に基づいて算出する位置算出手段と、前記複数の第2の格子点の位置を結んだ曲線に対して直角に交わる直線の方向を、前記第1の走査線に対する前記第2の走査線の方向とすることを特徴としている。   In the ultrasonic diagnostic apparatus according to still another aspect of the present invention, the scanning line direction calculation means includes three or more on the first scanning line of interest among the scanning lines transmitted / received from the ultrasonic probe. The ultrasonic wave propagation time between lattice points corresponding to different depths and second lattice points on a plurality of second scanning lines different from the first scanning line is obtained as the received signal. A propagation time calculating means for calculating based on the received signal obtained by the means, and a first lattice point of lattice points corresponding to three or more different depths on the first scanning line as an origin, and the first Position calculating means for calculating the positions of a plurality of second grid points on the second scanning line based on the propagation time calculated by the propagation time calculating means on a time coordinate with one scanning line as a reference; , A straight line with respect to a curve connecting the positions of the plurality of second lattice points. The direction of a straight line intersecting the is characterized in that the direction of the second scanning lines for the first scan line.

本発明の更に他の態様に係る超音波診断装置において、前記伝播時間算出手段は、着目する走査線上の上格子点から前記超音波探触子の各素子までの第1の伝播時間を算出する第1の伝播時間算出手段と、前記上格子点と前記超音波探触子との間の領域に設定された下格子点から前記超音波探触子の各素子までの第2の伝播時間を算出する第2の伝播時間算出手段と、前記超音波探触子の各素子上で、前記算出された第1の伝播時間と第2の伝播時間との時間差が最大となる素子上の時間差を、前記上格子点から下格子点までの超音波の伝播時間として算出する手段と、からなることを特徴としている。これによれば、前記上格子点から前記超音波探触子の各素子までの第1の伝播時間と前記下格子点から前記超音波探触子の各素子までの第2の伝播時間とに基づいて、前記上格子点から下格子点までの超音波の伝播時間を簡単に算出することができる。   In the ultrasonic diagnostic apparatus according to still another aspect of the present invention, the propagation time calculation means calculates a first propagation time from an upper lattice point on the target scanning line to each element of the ultrasonic probe. A first propagation time calculating means; and a second propagation time from a lower lattice point set in a region between the upper lattice point and the ultrasonic probe to each element of the ultrasonic probe. A time difference on the element that maximizes the time difference between the calculated first propagation time and the second propagation time on each element of the second propagation time calculating means and the ultrasonic probe is calculated. And means for calculating the propagation time of ultrasonic waves from the upper lattice point to the lower lattice point. According to this, the first propagation time from the upper lattice point to each element of the ultrasonic probe and the second propagation time from the lower lattice point to each element of the ultrasonic probe. Based on this, it is possible to easily calculate the propagation time of the ultrasonic wave from the upper lattice point to the lower lattice point.

本発明の更に他の態様に係る超音波診断装置において、前記走査線方向算出手段により算出された複数の走査線方向に基づいて屈折のない2本以上の走査線を抽出する抽出手段と、前記抽出した2本以上の走査線の同一の深さの格子点の時間間隔と所定の音速とを乗算して前記2本上の走査線間の空間的な距離を算出する距離算出手段と、前記超音波探触子から送信される走査線のうちの屈折のない走査線の前記格子点における走査線間隔と前記距離算出手段により算出された距離とが一致するように前記所定の音速を算出し、この算出した音速に基づいて前記時間座標上の各格子点の位置から空間座標上の位置に変換する変換手段と、を備えたことを特徴としている。   In the ultrasonic diagnostic apparatus according to still another aspect of the present invention, an extracting unit that extracts two or more scanning lines having no refraction based on a plurality of scanning line directions calculated by the scanning line direction calculating unit, A distance calculating means for calculating a spatial distance between the two scanning lines by multiplying a time interval between lattice points of the same depth of two or more extracted scanning lines by a predetermined sound velocity; The predetermined sound velocity is calculated so that the scanning line interval at the lattice point of the scanning line having no refraction among the scanning lines transmitted from the ultrasonic probe coincides with the distance calculated by the distance calculating unit. And converting means for converting from the position of each grid point on the time coordinate to the position on the spatial coordinate based on the calculated sound speed.

前記超音波探触子から送信される走査線のうちの屈折のない走査線の、前記格子点における走査線間隔は既知である。例えば、超音波探触子がリニアプローブの場合には、素子の物理的な間隔により走査線間隔が決定され、超音波探触子がコンベックプローブの場合には、素子の間隔、走査線の広がり角度、及び格子点の深さにより算出することができる。そして、この既知の走査線の間隔と、前記抽出した屈折のない2本以上の走査線上の同一の深さの格子点の時間間隔と所定の音速とを乗算して求めた前記2本上の走査線間の空間的な距離とが一致するように前記所定の音速を決定する。この決定した音速により時間座標上の格子点の位置を空間座標上の位置に変換するようにしている。   Of the scanning lines transmitted from the ultrasonic probe, the scanning line spacing at the lattice points of the scanning lines without refraction is known. For example, when the ultrasonic probe is a linear probe, the scanning line interval is determined by the physical interval between the elements. When the ultrasonic probe is a convex probe, the element interval and the scanning line spread are determined. It can be calculated from the angle and the depth of the lattice points. Then, the interval between the known scanning lines, the time interval between lattice points of the same depth on the extracted two or more scanning lines without refraction, and a predetermined sound speed are multiplied by the above two lines. The predetermined sound speed is determined so that the spatial distance between the scanning lines matches. The position of the grid point on the time coordinate is converted to the position on the space coordinate by the determined sound speed.

本発明の更に他の態様に係る超音波診断装置において、前記超音波探触子から送受信される走査線のうちの着目する第1の走査線上の3つ以上の異なる深さに対応する格子点と、前記第1の走査線と異なる複数本の第2の走査線上の第2の格子点との各格子点間の超音波の伝播時間を、前記受信信号取得手段により取得した受信信号に基づいて算出する伝播時間算出手段と、前記第1の走査線上の3つ以上の異なる深さに対応する格子点のうちの第1の格子点を原点とし、前記第1の走査線を基準とする時間座標上で、前記第2の走査線上の複数の第2の格子点の位置を、前記伝播時間算出手段により算出した伝播時間に基づいて算出する位置算出手段と、前記第1の格子点及び第2の格子点の前記時間座標上の位置を所定の音速に基づいて空間座標上の位置に変換する座標変換手段と、前記超音波探触子から送信される前記第1及び第2の走査線に対応する走査線であって屈折する前の走査線上の同一深さの複数の端点と、前記第1及び第2の格子点の前記空間座標上の位置とを接続し、各端点における方向変化の大きさ、又は隣り合う走査線の各端点における方向変化の差の大きさを全走査線に関して積分する積分手段と、前記積分手段による積分値が最小となる前記所定の音速を算出し、この算出した音速に基づいて前記時間座標上の各格子点の位置から空間座標上の位置に変換する変換手段と、を備えたことを特徴としている。   In the ultrasonic diagnostic apparatus according to still another aspect of the present invention, lattice points corresponding to three or more different depths on the first scanning line of interest among scanning lines transmitted and received from the ultrasonic probe. And the propagation time of the ultrasonic wave between each lattice point with the second lattice points on the plurality of second scanning lines different from the first scanning line, based on the reception signal acquired by the reception signal acquisition means The propagation time calculation means for calculating the first scanning line and the first scanning line of three or more different depths on the first scanning line as the origin and the first scanning line as a reference Position calculation means for calculating positions of a plurality of second grid points on the second scanning line on the time coordinates based on the propagation time calculated by the propagation time calculation means, the first grid points, The position of the second grid point on the time coordinate is based on a predetermined sound speed. Coordinate conversion means for converting to a position on the inter-coordinate, and a scanning line corresponding to the first and second scanning lines transmitted from the ultrasonic probe and the same depth on the scanning line before refraction Are connected to the spatial coordinates of the first and second grid points, and the magnitude of the direction change at each end point or the difference in direction change at each end point of the adjacent scanning line Integration means for integrating the magnitudes over all scanning lines, and the predetermined sound speed at which the integration value by the integration means is minimized, and based on the calculated sound speed, space is calculated from the position of each lattice point on the time coordinate. Conversion means for converting the position into a coordinate position.

前記第1の走査線を基準とする時間座標上で、前記第2の走査線上の複数の第2の格子点の位置を算出し、前記第1の格子点及び第2の格子点の前記時間座標上の位置を所定の音速に基づいて空間座標上の位置に変換する。一方、前記第1及び第2の走査線に対応する走査線であって屈折する前の走査線上の同一深さの複数の端点の位置は、屈折していないため既知である。そして、上記複数の端点の位置と、前記算出した第1及び第2の格子点の前記空間座標上の位置とを接続し、各端点における方向変化の大きさ、又は隣り合う走査線の各端点における方向変化の差の大きさを全走査線に関して積分し、その積分値が最小となるときの所定の音速を求め、この音速に基づいて時間座標上の各格子点の位置から空間座標上の位置に変換するようにしている。   The position of a plurality of second grid points on the second scan line is calculated on the time coordinate with the first scan line as a reference, and the time of the first grid point and the second grid point is calculated. The position on the coordinates is converted into a position on the space coordinates based on a predetermined sound speed. On the other hand, the positions of a plurality of end points having the same depth on the scanning line corresponding to the first and second scanning lines before being refracted are known because they are not refracted. Then, the positions of the plurality of end points and the calculated positions of the first and second grid points on the spatial coordinates are connected, the magnitude of the direction change at each end point, or each end point of the adjacent scanning line Integrate the magnitude of the direction change difference in all the scanning lines, obtain a predetermined sound speed when the integrated value is minimum, and based on this sound speed, from the position of each grid point on the time coordinate on the space coordinate The position is converted.

本発明の更に他の態様に係る超音波診断装置において、前記着目する第1の走査線上の3つ以上の異なる深さに対応する格子点のうちの着目領域に設定される上格子点と、前記上格子点と前記超音波探触子との間に設定される下格子点と、前記第1の走査線と異なる第2の走査線上の下格子点とを、前記算出された空間座標上の位置に基づいて設定する格子点設定手段と、前記下格子点での反射の受信信号に基づいて、該下格子点から前記超音波探触子までの領域の平均音速である環境音速を算出する環境音速算出手段と、前記着目領域における仮定音速を仮定し、前記上格子点から下格子点までの第1の伝播時間を算出する手段と、スネルの法則により前記上格子点から下格子点に入射する超音波の入射角と、前記着目領域の仮定音速と前記下格子点と前記超音波探触子との間の領域の環境音速とに基づいて前記下格子点から出射する超音波の出射角を算出する手段と、前記下格子点から前記算出した出射角で出射する超音波が入射する前記超音波探触子の素子の位置と該素子に入射するまでの第2の伝播時間とを算出する手段と、前記超音波探触子の素子の位置における超音波の受信時刻を、前記第1の伝播時間と第2の伝播時間とを加算して算出する手段と、前記上格子点での反射の前記超音波探触子の素子の位置における受信時刻と前記算出した受信時刻との誤差が最小となる前記仮定音速を、前記着目領域における局所音速として判定する局所音速判定手段と、を備えたことを特徴としている。   In the ultrasonic diagnostic apparatus according to still another aspect of the present invention, an upper lattice point set in a region of interest among lattice points corresponding to three or more different depths on the first scanning line of interest; A lower lattice point set between the upper lattice point and the ultrasonic probe and a lower lattice point on a second scanning line different from the first scanning line are represented on the calculated spatial coordinates. Based on the lattice point setting means that is set based on the position of the position and the reception signal of the reflection at the lower lattice point, the environmental sound speed that is the average sound speed of the region from the lower lattice point to the ultrasonic probe is calculated An environmental sound speed calculating means for calculating a first propagation time from the upper lattice point to the lower lattice point, assuming an assumed sound speed in the region of interest, and Snell's law from the upper lattice point to the lower lattice point. The incident angle of the ultrasonic wave incident on the Means for calculating an emission angle of an ultrasonic wave emitted from the lower lattice point based on an environmental sound velocity in a region between the lower lattice point and the ultrasonic probe; and the calculated emission angle from the lower lattice point. Means for calculating the position of the element of the ultrasonic probe to which the ultrasonic wave emitted by the laser beam enters and the second propagation time until it enters the element, and the superposition at the position of the element of the ultrasonic probe. Means for calculating the reception time of the sound wave by adding the first propagation time and the second propagation time; and the reception time at the position of the element of the ultrasonic probe reflected at the upper lattice point; And a local sound speed determining means for determining the assumed sound speed that minimizes an error from the calculated reception time as a local sound speed in the region of interest.

本発明の更に他の態様は、着目領域に上格子点を設定するとともに、前記上格子点と前記超音波探触子との間に下格子点を設定し、着目領域の音速(仮定音速)を仮定することにより、上格子点から下格子点までの第1の伝播時間を算出する。一方、前記仮定音速と、格子点から超音波探触子までの領域の平均音速である環境音速とから、上格子点から所定の入射角で下格子点に入射する超音波の出射角(屈折角)をスネルの法則により算出する。尚、スネルの法則は、2つの媒質中における音波のそれぞれの伝播速度と2つの媒質の境界面での入射角・出射角とは一定の関係にあることを表した法則であり、屈折の法則とも呼ばれている。このようにして下格子点での屈折角を求めることができるため、下格子点から超音波が入射する前記超音波探触子の素子の位置と該素子に入射するまでの第2の伝播時間とを算出することができる。そして、前記第1の伝播時間と第2の伝播時間とを加算することにより求めた前記超音波探触子の素子の位置における受信時刻と、前記上格子点での反射の前記超音波探触子の素子の位置における実際の受信時刻との誤差が最小となるときの仮定音速を、前記着目領域における局所音速として判定するようにしている。尚、上記格子点の空間座標上の位置は精度よく算出されているため、上記のようにして求めた局所音速も精度の高いものとなる。   According to still another aspect of the present invention, an upper lattice point is set in a region of interest, and a lower lattice point is set between the upper lattice point and the ultrasonic probe, so that the sound speed (assumed sound velocity) of the region of interest is set. As a result, the first propagation time from the upper lattice point to the lower lattice point is calculated. On the other hand, from the assumed sound velocity and the environmental sound velocity that is the average sound velocity in the region from the lattice point to the ultrasonic probe, the emission angle (refracted) of the ultrasonic wave incident on the lower lattice point at a predetermined incident angle from the upper lattice point. Is calculated according to Snell's law. Snell's law is a law that expresses that there is a fixed relationship between the propagation velocity of each sound wave in two media and the incident and exit angles at the interface between the two media. It is also called. Since the refraction angle at the lower lattice point can be obtained in this way, the position of the element of the ultrasonic probe where the ultrasonic wave is incident from the lower lattice point and the second propagation time until it is incident on the element. And can be calculated. Then, the reception time at the element position of the ultrasonic probe obtained by adding the first propagation time and the second propagation time, and the ultrasonic probe of the reflection at the upper lattice point The assumed sound speed when the error from the actual reception time at the position of the child element is minimized is determined as the local sound speed in the region of interest. Since the position of the lattice point on the spatial coordinates is calculated with high accuracy, the local sound velocity obtained as described above is also highly accurate.

本発明の更に他の態様に係る超音波診断装置において、前記着目する第1の走査線上の3つ以上の異なる深さに対応する格子点のうちの着目領域に設定される上格子点と、前記上格子点と前記超音波探触子との間に設定される下格子点と、前記第1の走査線と異なる第2の走査線上の下格子点とを、前記算出された空間座標上の位置に基づいて設定する格子点設定手段と、前記上格子点及び下格子点での反射の受信信号に基づいて、各格子点から前記超音波探触子までの領域の平均音速である環境音速を算出する環境音速算出手段と、前記上格子点を反射点としたときの第1の受信波を、該上格子点に対応して算出した環境音速に基づいて算出する第1の算出手段と、前記着目領域における仮定音速を仮定し、前記上格子点から下格子点までの伝播時間を算出する手段と、前記下格子点からの第2受信波を、該下格子点に対応して算出した環境音速及び前記算出した伝播時間に基づいて算出する第2の算出手段と、前記第1の算出手段により算出された第1の受信波と前記第2の算出手段により算出された第2の成受信波との誤差が最小となる前記仮定音速を、前記着目領域における局所音速として判定する局所音速判定手段と、を備えたことを特徴としている。   In the ultrasonic diagnostic apparatus according to still another aspect of the present invention, an upper lattice point set in a region of interest among lattice points corresponding to three or more different depths on the first scanning line of interest; A lower lattice point set between the upper lattice point and the ultrasonic probe and a lower lattice point on a second scanning line different from the first scanning line are represented on the calculated spatial coordinates. An environment that is an average sound speed of a region from each lattice point to the ultrasonic probe based on a reception signal of reflection at the upper lattice point and the lower lattice point, and a lattice point setting unit that is set based on the position of the lattice point Environmental sound speed calculating means for calculating sound speed, and first calculation means for calculating a first received wave when the upper lattice point is a reflection point, based on the environmental sound speed calculated corresponding to the upper lattice point Assuming the assumed sound speed in the region of interest, from the upper lattice point to the lower lattice point Means for calculating a propagation time; and second calculation means for calculating a second received wave from the lower lattice point based on the ambient sound velocity calculated corresponding to the lower lattice point and the calculated propagation time; The assumed sound speed at which the error between the first received wave calculated by the first calculating means and the second received wave calculated by the second calculating means is minimized is the local sound speed in the region of interest. And a local sound speed determination means.

本発明の更に他の態様は、着目領域に上格子点を設定するとともに、前記上格子点と前記超音波探触子との間に下格子点を設定し、着目領域の音速(仮定音速)を仮定し、また、上格子点及び下格子点での反射の受信信号に基づいて各格子点から前記超音波探触子までの領域の平均音速である環境音速を算出する。そして、前記上格子点を反射点としたときの第1の受信波を該上格子点に対応した算出した環境音速に基づいて演算する。一方、前記着目領域における仮定音速を仮定し、前記上格子点から各下格子点までの伝播時間を算出し、この伝播時間と下格子点に対応して算出した環境音速とに基づいて、下格子点からの第2の受信波を算出する。そして、前記算出された第1の受信波と第2の受信波との誤差が最小となるときの仮定音速を、前記着目領域における局所音速として判定するようにしている。これは、ホイヘンスの原理により、上格子点からの受信波と、下格子点からの受信波とが一致することを利用している。   According to still another aspect of the present invention, an upper lattice point is set in a region of interest, and a lower lattice point is set between the upper lattice point and the ultrasonic probe, so that the sound speed (assumed sound velocity) of the region of interest is set. And the ambient sound velocity, which is the average sound velocity in the region from each lattice point to the ultrasonic probe, is calculated based on the reception signals reflected at the upper lattice point and the lower lattice point. Then, the first received wave when the upper grid point is used as a reflection point is calculated based on the calculated environmental sound speed corresponding to the upper grid point. On the other hand, assuming the assumed sound velocity in the region of interest, the propagation time from the upper lattice point to each lower lattice point is calculated, and based on this propagation time and the ambient sound velocity calculated corresponding to the lower lattice point, A second received wave from the lattice point is calculated. Then, the assumed sound speed when the calculated error between the first received wave and the second received wave is minimized is determined as the local sound speed in the region of interest. This utilizes the fact that the received wave from the upper lattice point and the received wave from the lower lattice point coincide with each other by Huygens' principle.

本発明の更に他の態様に係る超音波診断装置において、前記算出された所定の音速を、前記第1の格子点と第2の格子点との間の着目領域における局所音速として取得することを特徴としている。即ち、格子点の空間座標上の位置を算出するときに使用した音速を局所音速として取得するようにしている。   In the ultrasonic diagnostic apparatus according to still another aspect of the present invention, the calculated predetermined sound speed is acquired as a local sound speed in a region of interest between the first lattice point and the second lattice point. It is a feature. That is, the sound speed used when calculating the position of the lattice point on the spatial coordinates is acquired as the local sound speed.

本発明の更に他の態様に係る超音波診断装置において、前記超音波の走査線上の深さの異なる第1の格子点及び第2の格子点からの各反射の受信信号に基づいて前記第1の格子点と第2の格子点との間の超音波の伝播時間を算出する伝播時間算出手段と、前記変換手段により変換された空間座標上の前記第1の格子点及び第2の格子点の位置と、前記伝播時間算出手段により算出した前記第1の格子点と第2の格子点との間の超音波の伝播時間とに基づいて前記第1の格子点と第2の格子点との間の着目領域における局所音速を算出する局所音速算出手段と、を備えたことを特徴としている。   In the ultrasonic diagnostic apparatus according to still another aspect of the present invention, the first diagnostic signal is based on the reception signals of the reflections from the first and second grid points having different depths on the scanning line of the ultrasonic waves. Propagation time calculation means for calculating the propagation time of the ultrasonic wave between the lattice point and the second lattice point, and the first and second lattice points on the spatial coordinates converted by the conversion means And the first lattice point and the second lattice point based on the propagation time of the ultrasonic wave between the first lattice point and the second lattice point calculated by the propagation time calculating means. And a local sound speed calculating means for calculating the local sound speed in the region of interest between the two.

本発明の更に他の態様は、前記第1の格子点と第2の格子点の空間座標上の位置から超音波の伝播距離を求めることができるため、この伝播距離と第1の格子点と第2の格子点との間の超音波伝播時間とから前記第1の格子点と第2の格子点との間の着目領域における局所音速を算出するようにしている。   According to still another aspect of the present invention, since the ultrasonic propagation distance can be obtained from the spatial coordinates of the first lattice point and the second lattice point, the propagation distance, the first lattice point, The local sound speed in the region of interest between the first lattice point and the second lattice point is calculated from the ultrasonic propagation time between the second lattice point and the second lattice point.

本発明の更に他の態様に係る超音波診断装置において、各走査線についてそれぞれ求めた前記局所音速を平均して前記着目領域の局所音速を算出することを特徴としている。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to yet another aspect of the present invention is characterized in that the local sound speed of the region of interest is calculated by averaging the local sound speeds obtained for each scanning line.

本発明の更に他の態様に係る超音波診断装置において、前記走査線方向算出手段により算出された複数の走査線方向に基づいて屈折のない複数の走査線を抽出する抽出手段を備え、前記抽出された屈折のない複数の走査線についてそれぞれ求めた前記局所音速を平均して前記着目領域の局所音速を算出することを特徴としている。尚、前記抽出手段により抽出される屈折のない複数の走査線は、これらの走査線の元々の走査線方向から変化の小さい(例えば、1度以下)走査線を含んでいてもよい。そして、屈折のない走査線群の格子点の情報のみを用いて、上記と同様にして着目領域の局所音速を算出するようにしている。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to still another aspect of the present invention includes an extraction unit that extracts a plurality of scanning lines without refraction based on the plurality of scanning line directions calculated by the scanning line direction calculation unit, and the extraction The local sound speed of the region of interest is calculated by averaging the local sound speeds obtained for the plurality of scanning lines without refraction. Note that the plurality of non-refractive scanning lines extracted by the extraction unit may include scanning lines whose change is small (for example, 1 degree or less) from the original scanning line direction of these scanning lines. Then, the local sound speed of the region of interest is calculated in the same manner as described above using only the information on the lattice points of the scanning line group without refraction.

本発明の更に他の態様に係る超音波診断装置において、前記超音波検出信号の振幅を点の輝度により表す振幅画像を作成する振幅画像作成手段を更に備えたことを特徴としている。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to still another aspect of the present invention is characterized by further comprising amplitude image creating means for creating an amplitude image representing the amplitude of the ultrasonic detection signal by the luminance of a point.

本発明の更に他の態様に係る超音波診断装置において、前記走査線方向算出手段により算出した走査線方向を表示する表示手段を更に備えたことを特徴としている。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to still another aspect of the present invention is characterized by further comprising display means for displaying the scanning line direction calculated by the scanning line direction calculation means.

本発明の更に他の態様に係る超音波診断装置において、前記変換手段により変換された空間座標上の前記格子点の位置、又は格子点の位置を接続した線を表示する表示手段を更に備えたことを特徴としている。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to still another aspect of the present invention further includes display means for displaying the position of the grid point on the spatial coordinates converted by the conversion means or a line connecting the positions of the grid points. It is characterized by that.

本発明の更に他の態様に係るに超音波診断装置おいて、前記超音波探触子から送受信される走査線のステア角を調整するステア角調整手段を備え、前記走査線方向算出手段は、前記ステア角調整手段によりステア角が調整される毎に前記取得した受信信号に基づいて前記走査線方向を算出することを特徴としている。走査線が異なる媒質の境界面に対して略直交するように入射する場合には、その走査線の屈折は小さくなる。従って、走査線のステア角を調整し、走査線の屈折が小さくなるステア角で走査線を送信して着目領域における局所音速を求めることができる。   In the ultrasonic diagnostic apparatus according to still another aspect of the present invention, the ultrasonic diagnostic apparatus includes a steer angle adjustment unit that adjusts a steer angle of a scan line transmitted and received from the ultrasonic probe, and the scan line direction calculation unit includes: The scanning line direction is calculated based on the acquired received signal every time the steering angle is adjusted by the steering angle adjusting means. When the scanning line is incident so as to be substantially orthogonal to the boundary surface of different media, the refraction of the scanning line becomes small. Therefore, the local sound velocity in the region of interest can be obtained by adjusting the steer angle of the scan line and transmitting the scan line at a steer angle at which the refraction of the scan line is small.

本発明の他の態様に係る超音波診断方法は、複数の素子を含む超音波探触子から超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を取得する工程と、前記取得した超音波検出信号に基づいて前記超音波の走査線上の3つ以上の異なる深さからの各反射の受信信号を取得する受信信号取得工程と、前記取得した受信信号に基づいて前記走査線方向を算出する走査線方向算出工程と、を含むことを特徴としている。   An ultrasonic diagnostic method according to another aspect of the present invention transmits ultrasonic waves from an ultrasonic probe including a plurality of elements to a subject, receives ultrasonic waves reflected by the subject, and receives ultrasonic waves. A step of acquiring a detection signal, a reception signal acquisition step of acquiring a reception signal of each reflection from three or more different depths on the scanning line of the ultrasonic wave based on the acquired ultrasonic detection signal, and the acquisition And a scanning line direction calculating step of calculating the scanning line direction based on the received signal.

本発明によれば、超音波探触子の各素子の受信信号であって、超音波の3つ以上の異なる深さからの各反射の受信信号を活用する新規手段により、通常の装置構成によって超音波の走査線方向を精度よく算出することができるとともに、簡単な演算処理により算出することができ、これにより、着目領域における音速(局所音速)も精度よく算出することができるという効果、また横波音速計測や横方向のスペックルトラッキングなどの機能において方位方向の変位検出精度を改良できるという効果がある。   According to the present invention, the received signal of each element of the ultrasonic probe, and the received signal of each reflection from three or more different depths of the ultrasonic wave is used by a normal device configuration. The ultrasonic scanning line direction can be calculated with high accuracy, and can be calculated with a simple calculation process, whereby the sound speed (local sound speed) in the region of interest can be calculated with high accuracy, and There is an effect that the accuracy of displacement detection in the azimuth direction can be improved in functions such as transverse wave velocity measurement and lateral speckle tracking.

本発明に係る超音波診断装置の実施形態を示すブロック図1 is a block diagram showing an embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. 超音波探触子から出射される超音波ビームのステア角等を説明するために用いた図The figure used to explain the steer angle of the ultrasonic beam emitted from the ultrasonic probe 被検体の着目領域における局所音速を算出する処理手順の第1の実施形態を示すフローチャートThe flowchart which shows 1st Embodiment of the process sequence which calculates the local sound speed in the attention area | region of a subject. 被検体の着目領域に設定される各格子点の一例を示す図The figure which shows an example of each lattice point set to the attention area of a subject 上格子点から下格子点への伝播時間の算出方法を説明するために用いた図Diagram used to explain how to calculate the propagation time from the upper grid point to the lower grid point 下格子点の位置及び走査線方向の算出方法を説明するために用いた図The figure used to explain the calculation method of the position of the lower grid point and the scanning line direction 下格子点の位置の時間座標から空間座標への変換を説明するために用いた図Figure used to explain the conversion of the position of the lower grid point from time coordinates to space coordinates 特許文献1に開示された屈折モデル計算により局所音速を算出する方法を模式的に示した図The figure which showed typically the method of calculating a local sound speed by the refraction model calculation disclosed by patent document 1 特許文献1に開示されたホイヘンスの原理を利用して局所音速を算出する方法を模式的に示した図The figure which showed typically the method of calculating a local sound speed using the Huygens principle disclosed by patent document 1 被検体の着目領域における局所音速を算出する処理手順の第2の実施形態を示すフローチャートThe flowchart which shows 2nd Embodiment of the process sequence which calculates the local sound speed in the attention area | region of a subject. ある走査線iと隣接する走査線i+1の下格子点の位置及び走査線方向の算出方法の他の実施形態を示すフローチャートThe flowchart which shows other embodiment of the calculation method of the position and scanning line direction of the lower lattice point of the scanning line i + 1 adjacent to a certain scanning line i 図11に示した下格子点の位置及び走査線方向の算出方法を説明するために用いた図The figure used in order to explain the calculation method of the position of the lower lattice point and the scanning line direction shown in FIG. 被検体の媒質(音速)が均一な場合と不均一の場合の超音波探触子での受信時刻を示す図The figure which shows the reception time in the ultrasonic probe in the case where the medium (sound velocity) of the subject is uniform and non-uniform

以下、添付図面に従って本発明に係る超音波診断装置及び方法の好ましい実施の形態について説明する。   Preferred embodiments of an ultrasonic diagnostic apparatus and method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

[装置構成]
図1は本発明に係る超音波診断装置の実施形態を示すブロック図である。
[Device configuration]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.

図1に示す超音波診断装置10は、超音波探触子300から被検体OBJに超音波ビームを送信して、被検体OBJによって反射された超音波ビーム(超音波エコー)を受信し、超音波エコーの検出信号から超音波画像を作成・表示する装置である。   The ultrasonic diagnostic apparatus 10 shown in FIG. 1 transmits an ultrasonic beam from the ultrasonic probe 300 to the subject OBJ, receives an ultrasonic beam (ultrasonic echo) reflected by the subject OBJ, and This is an apparatus for creating and displaying an ultrasonic image from a detection signal of a sound echo.

CPU(Central Processing Unit:中央処理装置)100は、操作入力部200からの操作入力に応じて超音波診断装置10の各ブロックの制御を行う。   A CPU (Central Processing Unit) 100 controls each block of the ultrasound diagnostic apparatus 10 in accordance with an operation input from the operation input unit 200.

操作入力部200は、オペレータからの操作入力を受け付ける入力デバイスであり、操作卓202とポインティングデバイス204とを含んでいる。操作卓202は、文字情報(例えば、患者情報)の入力を受け付けるキーボードと、振幅画像(Bモード画像)を単独で表示するモードと局所音速の判定結果を表示するモードとの間で表示モードを切り替える表示モード切り替えボタンと、ライブモードとフリーズモードとの切り替えを指示するためのフリーズボタンと、シネメモリ再生を指示するためのシネメモリ再生ボタンと、超音波画像の解析・計測を指示するための解析・計測ボタンとを含んでいる。ポインティングデバイス204は、表示部104の画面上における領域の指定の入力を受け付けるデバイスであり、例えば、トラックボール又はマウスである。尚、ポインティングデバイス204としては、タッチパネルを用いることも可能である。   The operation input unit 200 is an input device that receives an operation input from an operator, and includes an operation console 202 and a pointing device 204. The console 202 has a display mode between a keyboard that accepts input of character information (for example, patient information), a mode that displays an amplitude image (B-mode image) alone, and a mode that displays a determination result of local sound speed. Display mode switching button for switching, freeze button for instructing switching between live mode and freeze mode, cine memory playback button for instructing cine memory playback, analysis for instructing analysis / measurement of ultrasonic images Includes a measurement button. The pointing device 204 is a device that receives an input for designating an area on the screen of the display unit 104, and is, for example, a trackball or a mouse. Note that a touch panel can be used as the pointing device 204.

格納部102は、CPU100により超音波診断装置10の各ブロックの制御を制御するための制御プログラム、パラメータ及び本発明に係る走査線方向等を算出するためのプログラムを格納する記憶装置であり、例えば、ハードディスク又は半導体メモリである。   The storage unit 102 is a storage device that stores a control program for controlling the control of each block of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 by the CPU 100, a parameter, a program for calculating a scanning line direction and the like according to the present invention. A hard disk or a semiconductor memory.

表示部104は、例えば、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ又は液晶ディスプレイであり、超音波画像(動画及び静止画)の表示、本発明に係る走査線方向、局所音速マップ、及び各種の設定画面を表示する。   The display unit 104 is, for example, a CRT (Cathode Ray Tube) display or a liquid crystal display, and displays an ultrasonic image (moving image and still image), a scanning line direction according to the present invention, a local sound velocity map, and various setting screens. indicate.

超音波探触子300は、被検体OBJに当接させて用いるプローブであり、1次元又は2次元の超音波トランスデューサアレイを構成する複数の素子302を備えている。複数の素子302は、送信回路402から印加される駆動信号に基づいて超音波ビームを被検体OBJに送信するとともに、被検体OBJから反射される超音波エコーを受信して検出信号を出力する。   The ultrasonic probe 300 is a probe used in contact with the subject OBJ, and includes a plurality of elements 302 constituting a one-dimensional or two-dimensional ultrasonic transducer array. The plurality of elements 302 transmit an ultrasonic beam to the subject OBJ based on the drive signal applied from the transmission circuit 402, receive an ultrasonic echo reflected from the subject OBJ, and output a detection signal.

超音波探触子300の各素子302は、圧電性を有する材料(圧電体)の両端に電極が形成されて構成された振動子を含んでいる。上記振動子を構成する圧電体としては、例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛:Pb (lead) zirconate titanate)のような圧電セラミック、PVDF(ポリフッ化ビニリデン:polyvinylidene difluoride)のような高分子圧電素子を用いることができる。上記振動子の電極に電気信号を送って電圧を印加すると圧電体が伸縮し、この圧電体の伸縮により各振動子において超音波が発生する。例えば、振動子の電極にパルス状の電気信号を送るとパルス状の超音波が発生し、振動子の電極に連続波の電気信号を送ると連続波の超音波が発生する。そして、各振動子において発生した超音波が合成されて超音波ビームが形成される。また、各振動子により超音波が受信されると、各振動子の圧電体が伸縮して電気信号を発生する。各振動子において発生した電気信号は、超音波の検出信号として受信回路404に出力される。   Each element 302 of the ultrasonic probe 300 includes a vibrator configured by forming electrodes on both ends of a piezoelectric material (piezoelectric body). Examples of the piezoelectric body constituting the vibrator include a piezoelectric ceramic such as PZT (lead zirconate titanate) and a polymer piezoelectric element such as PVDF (polyvinylidene difluoride). Can be used. When an electric signal is sent to the electrodes of the vibrator and a voltage is applied, the piezoelectric body expands and contracts, and ultrasonic waves are generated in each vibrator by the expansion and contraction of the piezoelectric body. For example, when a pulsed electric signal is sent to the electrode of the vibrator, a pulsed ultrasonic wave is generated, and when a continuous wave electric signal is sent to the electrode of the vibrator, a continuous wave ultrasonic wave is generated. Then, the ultrasonic waves generated in the respective vibrators are combined to form an ultrasonic beam. Further, when an ultrasonic wave is received by each vibrator, the piezoelectric body of each vibrator expands and contracts to generate an electric signal. The electrical signal generated in each transducer is output to the receiving circuit 404 as an ultrasonic detection signal.

尚、超音波探触子300の素子302としては、超音波変換方式の異なる複数種類の素子を用いることも可能である。例えば、超音波を送信する素子として上記圧電体により構成される振動子を用いて、超音波を受信する素子として光検出方式の超音波トランスデューサを用いるようにしてもよい。ここで、光検出方式の超音波トランスデューサとは、超音波信号を光信号に変換して検出するものであり、例えば、ファブリーペロー共振器又はファイバブラッググレーティングである。   As the element 302 of the ultrasonic probe 300, a plurality of types of elements having different ultrasonic conversion methods can be used. For example, a transducer constituted by the piezoelectric body may be used as an element that transmits ultrasonic waves, and an optical transducer of an optical detection type may be used as an element that receives ultrasonic waves. Here, the light detection type ultrasonic transducer converts an ultrasonic signal into an optical signal for detection, and is, for example, a Fabry-Perot resonator or a fiber Bragg grating.

次に、ライブモード時における超音波診断処理について説明する。ライブモードは、被検体OBJに超音波探触子300を当接させて超音波の送受信を行うことによって得られた超音波画像(動画)の表示、解析・計測を行うモードである。   Next, ultrasonic diagnostic processing in the live mode will be described. The live mode is a mode for displaying, analyzing, and measuring an ultrasonic image (moving image) obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves by bringing the ultrasonic probe 300 into contact with the subject OBJ.

超音波探触子300が被検体OBJに当接されて、操作入力部200からの指示入力により超音波診断が開始されると、CPU100は、送受信部400に制御信号を出力して、超音波ビームの被検体OBJへの送信、及び被検体OBJからの超音波エコーの受信を開始させる。CPU100は、素子302毎に超音波ビームの送信方向と超音波エコーの受信方向とを設定する。   When the ultrasound probe 300 is brought into contact with the subject OBJ and ultrasound diagnosis is started by an instruction input from the operation input unit 200, the CPU 100 outputs a control signal to the transmission / reception unit 400, and the ultrasound Transmission of the beam to the subject OBJ and reception of ultrasonic echoes from the subject OBJ are started. The CPU 100 sets the transmission direction of the ultrasonic beam and the reception direction of the ultrasonic echo for each element 302.

また、CPU100は、超音波ビームの送信方向に応じて送信遅延パターンを選択するとともに、超音波エコーの受信方向に応じて受信遅延パターンを選択する。ここで、送信遅延パターンとは、複数の素子302から送信される超音波によって所望の方向に超音波ビームを形成するために駆動信号に与えられる遅延時間のパターンデータであり、受信遅延パターンとは、複数の素子302によって受信される超音波によって所望の方向からの超音波エコーを抽出するために検出信号に与えられる遅延時間のパターンデータである。上記送信遅延パターン及び受信遅延パターンは予め格納部102に格納されている。CPU100は、格納部102に格納されているものの中から送信遅延パターン及び受信遅延パターンを選択し、選択した送信遅延パターン及び受信遅延パターンに従って、送受信部400に制御信号を出力して超音波の送受信制御を行う。   Further, the CPU 100 selects a transmission delay pattern according to the transmission direction of the ultrasonic beam, and selects a reception delay pattern according to the reception direction of the ultrasonic echo. Here, the transmission delay pattern is pattern data of a delay time given to the drive signal in order to form an ultrasonic beam in a desired direction by ultrasonic waves transmitted from the plurality of elements 302, and the reception delay pattern is The pattern data of the delay time given to the detection signal in order to extract the ultrasonic echo from the desired direction by the ultrasonic waves received by the plurality of elements 302. The transmission delay pattern and the reception delay pattern are stored in the storage unit 102 in advance. The CPU 100 selects a transmission delay pattern and a reception delay pattern from those stored in the storage unit 102, and outputs a control signal to the transmission / reception unit 400 according to the selected transmission delay pattern and reception delay pattern to transmit / receive ultrasonic waves. Take control.

送信回路402は、CPU100からの制御信号に応じて駆動信号を生成して、該駆動信号を素子302に印加する。また、送信回路402は、図2に示すように素子302毎に遅延回路τ〜τを有し、CPU100によって選択された送信遅延パターンに基づいて、各素子302に印加する駆動信号を遅延させる。ここで、送信回路402は、複数の素子302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、各素子302に駆動信号を印加するタイミングを調整(遅延)したり、図2に示すように超音波ビームの方向(ステア角α)を調整するように、各素子302に駆動信号を印加するタイミングを調整(遅延)する。尚、複数の素子302から一度に送信される超音波が被検体OBJの撮像領域全体に届くように、駆動信号を印加するタイミングを調節するようにしてもよい。 The transmission circuit 402 generates a drive signal in accordance with a control signal from the CPU 100 and applies the drive signal to the element 302. The transmission circuit 402 has delay circuits τ 1 to τ N for each element 302 as shown in FIG. 2, and delays the drive signal applied to each element 302 based on the transmission delay pattern selected by the CPU 100. Let Here, the transmission circuit 402 adjusts (delays) the timing at which the drive signal is applied to each element 302 so that the ultrasonic waves transmitted from the plurality of elements 302 form an ultrasonic beam, as shown in FIG. Thus, the timing for applying the drive signal to each element 302 is adjusted (delayed) so as to adjust the direction of the ultrasonic beam (steer angle α). Note that the timing of applying the drive signal may be adjusted so that the ultrasonic waves transmitted from the plurality of elements 302 at a time reach the entire imaging region of the subject OBJ.

受信回路404は、超音波探触子300の各素子302から出力される超音波検出信号を受信して増幅する。上記のように、各素子302と被検体OBJ内の超音波反射源との間の距離がそれぞれ異なるため、各素子302に反射波が到達する時間が異なる。受信回路404は遅延回路を備えており、CPU100によって選択された音速(以下、「仮定音速」という)又は音速の分布に基づいて設定される受信遅延パターンに従って、反射波の到達時刻の差(遅延時間)に相当する分、各検出信号を遅延させる。   The receiving circuit 404 receives and amplifies an ultrasonic detection signal output from each element 302 of the ultrasonic probe 300. As described above, since the distance between each element 302 and the ultrasonic wave reflection source in the subject OBJ is different, the time for the reflected wave to reach each element 302 is different. The reception circuit 404 includes a delay circuit, and a difference (delay) in the arrival time of the reflected wave according to a reception delay pattern set based on a sound speed selected by the CPU 100 (hereinafter referred to as “assumed sound speed”) or a sound speed distribution. Each detection signal is delayed by an amount corresponding to (time).

次に、受信回路404は、遅延時間を与えた検出信号を整合加算することにより受信フォーカス処理を行う。超音波反射源XROIと異なる位置に別の超音波反射源がある場合には、別の超音波反射源からの超音波検出信号は到達時刻が異なるので、上記加算回路で加算することにより、別の超音波反射源からの超音波検出信号の位相が打ち消し合う。これにより、超音波反射源XROIからの受信信号が最も大きくなり、フォーカスが合う。上記受信フォーカス処理によって、超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号(以下、「RF信号」という)が形成される。 Next, the reception circuit 404 performs reception focus processing by matching and adding detection signals given delay times. When there is another ultrasonic reflection source at a position different from the ultrasonic reflection source X ROI , the arrival time of the ultrasonic detection signal from the other ultrasonic reflection source is different. The phases of the ultrasonic detection signals from other ultrasonic reflection sources cancel each other. As a result, the received signal from the ultrasonic wave reflection source X ROI becomes the largest and is focused. By the reception focus process, a sound ray signal (hereinafter referred to as “RF signal”) in which the focus of the ultrasonic echo is narrowed is formed.

A/D変換器406は、受信回路404から出力されるアナログのRF信号をデジタルRF信号(以下、「RFデータ」という)に変換する。ここで、RFデータは、受信波(搬送波)の位相情報を含んでいる。A/D変換器406から出力されるRFデータは、信号処理部502とシネメモリ602にそれぞれ入力される。   The A / D converter 406 converts the analog RF signal output from the receiving circuit 404 into a digital RF signal (hereinafter referred to as “RF data”). Here, the RF data includes phase information of the received wave (carrier wave). The RF data output from the A / D converter 406 is input to the signal processing unit 502 and the cine memory 602, respectively.

シネメモリ602は、A/D変換器406から入力されるRFデータを順次格納する。また、シネメモリ602は、CPU100から入力されるフレームレートに関する情報(例えば、超音波の反射位置の深度、走査線の密度、視野幅を示すパラメータ)を上記RFデータに関連付けて格納する。   The cine memory 602 sequentially stores the RF data input from the A / D converter 406. The cine memory 602 stores information related to the frame rate input from the CPU 100 (for example, parameters indicating the depth of the reflection position of the ultrasonic wave, the density of the scanning line, and the visual field width) in association with the RF data.

信号処理部502は、上記RFデータに対して、STC(Sensitivity Time gain Control)によって、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した後、包絡線検波処理を施し、Bモード画像データ(超音波エコーの振幅を点の明るさ(輝度)により表した画像データ)を生成する。   The signal processing unit 502 corrects the attenuation due to the distance according to the depth of the reflection position of the ultrasonic wave by STC (Sensitivity Time gain Control) with respect to the RF data, and then performs an envelope detection process to obtain the B mode. Image data (image data representing the amplitude of ultrasonic echoes by the brightness (luminance) of a point) is generated.

信号処理部502によって生成されたBモード画像データは、通常のテレビジョン信号の走査方式と異なる走査方式によって得られたものである。このため、DSC(Digital Scan Converter)504は、上記Bモード画像データを通常の画像データ(例えば、テレビジョン信号の走査方式(NTSC方式)の画像データ)に変換(ラスター変換)する。画像処理部506は、DSC504から入力される画像データに、各種の必要な画像処理(例えば、階調処理)を施す。   The B-mode image data generated by the signal processing unit 502 is obtained by a scanning method different from a normal television signal scanning method. Therefore, the DSC (Digital Scan Converter) 504 converts (raster conversion) the B-mode image data into normal image data (for example, television signal scanning method (NTSC method image data)). The image processing unit 506 performs various necessary image processing (for example, gradation processing) on the image data input from the DSC 504.

画像メモリ508は、画像処理部506から入力される画像データを格納する。D/A変換器510は、画像メモリ508から読み出された画像データをアナログの画像信号に変換して表示部104に出力する。これにより、超音波探触子300によって撮影された超音波画像(動画)が表示部104に表示される。   The image memory 508 stores image data input from the image processing unit 506. The D / A converter 510 converts the image data read from the image memory 508 into an analog image signal and outputs the analog image signal to the display unit 104. Thereby, an ultrasonic image (moving image) photographed by the ultrasonic probe 300 is displayed on the display unit 104.

尚、本実施形態では、受信回路404において受信フォーカス処理が施された検出信号をRF信号としたが、受信フォーカス処理が施されていない検出信号をRF信号としてもよい。この場合、複数の素子302から出力される複数の超音波検出信号が、受信回路404において増幅され、増幅された検出信号、即ち、RF信号が、A/D変換器406においてA/D変換されることによってRFデータが生成される。そして、上記RFデータは、信号処理部502に供給されるとともに、シネメモリ602に格納される。受信フォーカス処理は、信号処理部502においてデジタル的に行われる。   In the present embodiment, the detection signal subjected to the reception focus process in the reception circuit 404 is an RF signal, but the detection signal not subjected to the reception focus process may be an RF signal. In this case, a plurality of ultrasonic detection signals output from the plurality of elements 302 are amplified in the reception circuit 404, and the amplified detection signals, that is, RF signals are A / D converted in the A / D converter 406. As a result, RF data is generated. The RF data is supplied to the signal processing unit 502 and stored in the cine memory 602. The reception focus process is performed digitally in the signal processing unit 502.

次に、シネメモリ再生モードについて説明する。シネメモリ再生モードは、シネメモリ602に格納されているRFデータに基づいて超音波診断画像の表示、解析・計測を行うモードである。   Next, the cine memory playback mode will be described. The cine memory playback mode is a mode for displaying, analyzing and measuring an ultrasonic diagnostic image based on RF data stored in the cine memory 602.

操作卓202のシネメモリ再生ボタンが押下されると、CPU100は、超音波診断装置10の動作モードをシネメモリ再生モードに切り替える。シネメモリ再生モード時には、CPU100は、オペレータからの操作入力により指定されたRFデータの再生をシネメモリ再生部604に指令する。シネメモリ再生部604は、CPU100からの指令に従って、シネメモリ602からRFデータを読み出して、画像信号生成部500の信号処理部502に送信する。シネメモリ602から送信されたRFデータは、信号処理部502、DSC504及び画像処理部506において所定の処理(ライブモード時と同様の処理)が施されて画像データに変換された後、画像メモリ508及びD/A変換器510を経て表示部104に出力される。これにより、シネメモリ602に格納されたRFデータに基づく超音波画像(動画又は静止画)が表示部104に表示される。   When the cine memory playback button on the console 202 is pressed, the CPU 100 switches the operation mode of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 to the cine memory playback mode. In the cine memory reproduction mode, the CPU 100 instructs the cine memory reproduction unit 604 to reproduce the RF data designated by the operation input from the operator. The cine memory reproduction unit 604 reads RF data from the cine memory 602 according to a command from the CPU 100 and transmits the RF data to the signal processing unit 502 of the image signal generation unit 500. The RF data transmitted from the cine memory 602 is subjected to predetermined processing (processing similar to that in the live mode) in the signal processing unit 502, DSC 504, and image processing unit 506, and converted into image data. The data is output to the display unit 104 via the D / A converter 510. Accordingly, an ultrasonic image (moving image or still image) based on the RF data stored in the cine memory 602 is displayed on the display unit 104.

ライブモード又はシネメモリ再生モード時において、超音波画像(動画)が表示されているときに操作卓202のフリーズボタンが押下されると、フリーズボタン押下時に表示されている超音波画像が表示部104に静止画表示される。これにより、オペレータは、着目領域(ROI:Region of Interest)の静止画を表示させて観察することができる。   When the freeze button on the console 202 is pressed while an ultrasonic image (moving image) is displayed in the live mode or the cine memory playback mode, the ultrasonic image displayed when the freeze button is pressed is displayed on the display unit 104. A still image is displayed. Thereby, the operator can display and observe a still image of a region of interest (ROI).

操作卓202の計測ボタンが押下されると、オペレータからの操作入力により指定された解析・計測が行われる。データ解析計測部106は、各動作モード時に計測ボタンが押下された場合に、A/D変換器406又はシネメモリ602から、画像処理が施される前のRFデータを取得し、当該RFデータを用いてオペレータ指定の解析・計測(例えば、組織部の歪み解析(硬さ診断)、血流の計測、組織部の動き計測、又はIMT(内膜中膜複合体厚:Intima-Media Thickness)値計測)を行う。データ解析計測部106による解析・計測結果は、画像信号生成部500のDSC504に出力される。DSC504は、データ解析計測部106による解析・計測結果を超音波画像の画像データに挿入して表示部104に出力する。これにより、超音波画像と解析・計測結果とが表示部104に表示される。   When the measurement button on the console 202 is pressed, analysis / measurement designated by an operation input from the operator is performed. When the measurement button is pressed in each operation mode, the data analysis measurement unit 106 acquires RF data before image processing is performed from the A / D converter 406 or the cine memory 602, and uses the RF data. Operator-specified analysis / measurement (for example, tissue strain analysis (hardness diagnosis), blood flow measurement, tissue motion measurement, or IMT (Intima-Media Thickness) measurement )I do. The analysis / measurement result by the data analysis measurement unit 106 is output to the DSC 504 of the image signal generation unit 500. The DSC 504 inserts the analysis / measurement result by the data analysis / measurement unit 106 into the image data of the ultrasonic image and outputs it to the display unit 104. Thereby, the ultrasonic image and the analysis / measurement result are displayed on the display unit 104.

また、表示モード切り替えボタンが押下されると、Bモード画像を単独で表示するモード、Bモード画像に局所音速の判定結果を重畳して表示するモード(例えば、局所音速に応じて色分け又は輝度を変化させる表示、又は局所音速が等しい点を線で結ぶ表示)、Bモード画像と局所音速値の判定結果の画像を並べて表示するモードの間で表示モードが切り替わる。これにより、オペレータは、局所音速の判定結果を観察することで、例えば、病変を発見することができる。尚、局所音速の判定結果に基づいて、送信フォーカス処理及び受信フォーカス処理の少なくとも一方を施すことにより得られたBモード画像を表示部104に表示してもよい。   In addition, when the display mode switching button is pressed, a mode for displaying the B mode image alone, a mode for displaying the determination result of the local sound speed superimposed on the B mode image (for example, color coding or luminance according to the local sound speed). The display mode is switched between a mode in which a B-mode image and a local sound speed value determination result image are displayed side by side, or a display in which the local sound speed is equalized by a line. Thereby, the operator can find a lesion, for example, by observing the determination result of the local sound speed. Note that a B-mode image obtained by performing at least one of the transmission focus process and the reception focus process may be displayed on the display unit 104 based on the determination result of the local sound speed.

また、超音波診断装置10は、上記局所音速を精度よく算出するための前提として、超音波探触子300の各素子302での受信信号に基づいて、複数の超音波ビーム(以下、「走査線」という)の走査線方向を算出する。尚、走査線方向の算出方法については、後述する。表示部104には、算出した走査線方向を表示することができる。   In addition, as a premise for accurately calculating the local sound velocity, the ultrasonic diagnostic apparatus 10 uses a plurality of ultrasonic beams (hereinafter referred to as “scanning”) based on reception signals at each element 302 of the ultrasonic probe 300. The scanning line direction is calculated. A method for calculating the scanning line direction will be described later. The display unit 104 can display the calculated scanning line direction.

[局所音速測定の第1の実施形態]
図3は、被検体の着目領域における局所音速を算出する処理手順の第1の実施形態を示すフローチャートである。
[First Embodiment of Local Sound Velocity Measurement]
FIG. 3 is a flowchart showing a first embodiment of a processing procedure for calculating the local sound velocity in the region of interest of the subject.

図3に示すように、まず被検体の着目領域を設定する(ステップS1)。この着目領域は、表示部104に表示される超音波画像の静止画上で、オペレータがポインティングデバイスにより設定してもよいし、制御プログラムが自動的に所定位置、所定サイズにて設定してもよいし、超音波画像を二値化処理するとともに、白の部分(又は黒の部分)が連続した画素に同じ番号を割り振るラベリング処理を行い、ラベリングした番号順に自動的に設定してもよい。   As shown in FIG. 3, first, a region of interest of the subject is set (step S1). This region of interest may be set by an operator using a pointing device on a still image of an ultrasonic image displayed on the display unit 104, or may be automatically set at a predetermined position and a predetermined size by a control program. Alternatively, binarization processing may be performed on the ultrasonic image, labeling processing may be performed in which the same numbers are assigned to pixels in which white portions (or black portions) are continuous, and the settings may be automatically performed in the order of the labeled numbers.

続いて、前記設定した着目領域内に上格子点及び下格子点を設定し、各格子点における環境音速を求める(ステップS2)。各格子点は、走査線位置と受信時刻によって、その位置が定義される。即ち、図4に示すように、超音波探触子300から被検体OBJの着目領域に出射される、所定の間隔の走査線1,2,…,n上の深さの異なる反射点を格子点として設定する。ここで、下格子点A1,A2,A3,…,Anは、各走査線1,2,…,n上の受信時刻が同一の反射点であり、同様に上格子点B11,B12,B13,…,B1n及び上格子点B21,B22,B23,…,B2nもそれぞれ各走査線1,2,…,n上の受信時刻が同一の反射点である。 Subsequently, an upper lattice point and a lower lattice point are set in the set region of interest, and the environmental sound speed at each lattice point is obtained (step S2). The position of each grid point is defined by the scanning line position and the reception time. That is, as shown in FIG. 4, reflection points with different depths on the scanning lines 1, 2,..., N, which are emitted from the ultrasound probe 300 to the region of interest of the subject OBJ, are latticed. Set as a point. Here, the lower lattice point A 1, A 2, A 3 , ..., A n , each scanning lines 1, ..., reception time on n are the same reflection point, likewise the upper grid point B1 1 , B1 2, B1 3, ..., B1 n and upper grid points B2, 1, B2 2, B2 3, ..., B2 n are reflection points having the same reception time on each scanning line 1, 2, ..., n. is there.

尚、図4上では、下格子点A、上格子点B1,B2は、同じ深さの格子点として図示されているが、実際には各格子点と超音波探触子300との間の領域の音速は均一でないため、空間上では異なる深さの反射点となり、また、リニア走査される各走査線1,2,…,nも走査線の伝播領域の音速の違いにより屈折するため、全ての走査線は必ずしも平行にはならない。   In FIG. 4, the lower lattice point A and the upper lattice points B1 and B2 are illustrated as lattice points having the same depth, but in actuality, between each lattice point and the ultrasonic probe 300, Since the sound speed of the area is not uniform, it becomes a reflection point of different depth in the space, and each scanning line 1, 2, ..., n that is linearly scanned is also refracted due to the difference in the sound speed of the propagation area of the scanning line, All scan lines are not necessarily parallel.

また、各格子点の範囲及び個数は予め決めておく。ここで、局所音速演算に使用する格子点の範囲が広いと局所音速値の誤差が大きくなり、狭いと仮想受信波との誤差が大きくなるため、格子点の範囲はこれらの兼ね合いで決める。各格子点のx方向の間隔は、分解能と処理時間の兼ね合いで決定される。格子点のx方向の間隔は、一例で1mmから1cmである。また、下格子点と上格子点のy方向の間隔が狭いと誤差計算における誤差が大きくなり、広いと局所音速の誤差が大きくなる。格子点のy方向の間隔は、超音波画像の画像分解能の設定に基づいて決定され、一例で1cmである。   Further, the range and number of grid points are determined in advance. Here, if the range of the lattice point used for the local sound speed calculation is wide, the error of the local sound speed value becomes large, and if it is narrow, the error with the virtual received wave becomes large. Therefore, the range of the lattice point is determined based on these factors. The interval between the lattice points in the x direction is determined by the balance between the resolution and the processing time. The interval between the lattice points in the x direction is, for example, 1 mm to 1 cm. Also, if the distance between the lower lattice point and the upper lattice point in the y direction is narrow, the error in error calculation becomes large, and if it is wide, the error in local sound speed becomes large. The interval between the lattice points in the y direction is determined based on the setting of the image resolution of the ultrasonic image, and is 1 cm as an example.

次に、上記のように設定した各格子点における環境音速を以下のようにして算出する。   Next, the environmental sound speed at each lattice point set as described above is calculated as follows.

<環境音速の算出>
図13(a)に示したように、ある反射点(格子点)X1ROIから超音波探触子300Aまでの距離をLとすると、格子点x1ROIで超音波が反射されてから格子点X1ROIの直下の素子302Aで受信されるまでの経過時間Tは、T=L/Vである。素子302AからX方向(素子302Aの配列方向)に距離X離れた位置にある素子302Aで受信されるまで経過時間をT+ΔTとすると、素子302Aと302Aとの間の遅延時間ΔTは、下記の式(1)により表される。
<Calculation of environmental sound speed>
As shown in FIG. 13A, if the distance from a certain reflection point (grid point) X1 ROI to the ultrasonic probe 300A is L, the lattice point X1 after the ultrasonic wave is reflected at the lattice point x1 ROI. The elapsed time T until reception by the element 302A 0 immediately below ROI is T = L / V. When the elapsed time from the element 302A 0 until received by the element 302A i in the distance X away (array direction of elements 302A) X direction is T + [Delta] T, the delay time [Delta] T between the elements 302A 0 and 302A i Is represented by the following formula (1).

Figure 2013102959
Figure 2013102959

従って、超音波が送波されて格子点x1ROIで時間T後に反射された後、各素子により受信されるまでの経過時間[2T,2T+ΔT]を測定することにより、格子点x1ROIまでの距離Lと速度Vを一意に求めることができる。 Accordingly, by measuring the elapsed time [2T, 2T + ΔT] from when the ultrasonic wave is transmitted and reflected after the time T at the lattice point x1 ROI until it is received by each element, it reaches the lattice point x1 ROI. The distance L and the speed V can be obtained uniquely.

ここで、ある格子点の環境音速とは、その格子点から超音波探触子までの領域の平均音速であり、画像のコントラスト、シャープネスが最も高くなる音速である。従って、環境音速の判定方法としては、例えば、画像のコントラスト、スキャン方向の空間周波数、分散などから判定する方法(例えば、特開平8-317926号公報)を適用することができる。また、環境音速を十分な精度で求められるように、着目領域内にて細密深度間隔にて送信焦点を形成するようにフォーカスをかけることが好ましい。   Here, the environmental sound speed at a certain grid point is the average sound speed in the region from the grid point to the ultrasonic probe, and is the sound speed at which the contrast and sharpness of the image are the highest. Therefore, as a method for determining the environmental sound speed, for example, a method (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-317926) for determining from the contrast of the image, the spatial frequency in the scanning direction, dispersion, and the like can be applied. Further, it is preferable to focus so as to form transmission focal points at fine depth intervals in the region of interest so that the environmental sound speed can be obtained with sufficient accuracy.

この様にして求めた環境音速から、その格子点からの反射の各素子の受信時刻を得る事ができる。つまり、その格子点からの反射の各素子受信信号に対して、ある音速を仮定して遅延を決定し、その遅延を使用して生成した画像のコントラスト、シャープネスが最も高くなる場合、その遅延が各素子受信時刻に最も近づく事を意味しているため、その音速(環境音速)、つまり遅延を以って各素子受信時刻と見做す事ができる。環境音速の代わりに、位相収差解析などの手法により、各素子の受信時刻を求めて、以降に使用してもよい。   The reception time of each element reflected from the lattice point can be obtained from the environmental sound velocity thus obtained. That is, for each element reception signal reflected from the lattice point, a delay is determined assuming a certain sound speed, and when the contrast and sharpness of an image generated using the delay are the highest, the delay is This means that the reception time of each element is closest, so that it can be regarded as the reception time of each element with its sound speed (environmental sound speed), that is, with a delay. Instead of the environmental sound speed, the reception time of each element may be obtained by a method such as phase aberration analysis and used thereafter.

<下格子位置及び走査線方向の算出並びに局所音速の算出>
次に、各下格子点A1,A2,A3,…,An(及び上格子点B11,B12,B13,…,B1n, B21,B22,B23,…,B2n,)を通る各走査線1,2,…,nについて、周囲走査線の下格子点の位置および走査線方向を求め、それに基づいて局所音速を求める(ステップS3)。
<Calculation of lower lattice position and scanning line direction and calculation of local sound velocity>
Next, each lower lattice point A 1, A 2, A 3, ..., An (and upper lattice points B1 1 , B1 2 , B1 3 ,…, B1n, B2 1 , B2 2 , B2 3 ,…, B2n ,) For each scanning line 1, 2,..., N, the position of the lower grid point of the surrounding scanning line and the scanning line direction are obtained, and the local sound speed is obtained based on the position (step S3).

(i)上格子点から下格子点への伝播時間の算出
まず、着目する走査線、及びその周囲走査線に対し、上格子点から下格子点への伝播時間を求める。
(i) Calculation of propagation time from upper lattice point to lower lattice point First, the propagation time from the upper lattice point to the lower lattice point is obtained for the scanning line of interest and its surrounding scanning lines.

図5に示すように、着目する走査線上の格子点(上格子点)Bから周囲走査線上の格子点(下格子点)A1,A2,A3への伝播時間ΔT1,ΔT2,ΔT3は、次式により算出することができる。   As shown in FIG. 5, the propagation times ΔT1, ΔT2, and ΔT3 from the lattice point (upper lattice point) B on the scanning line of interest to the lattice points (lower lattice points) A1, A2, and A3 on the peripheral scanning line are Can be calculated.

[数2]
ΔTn=max(TBi-TAni)
上記[数2]式において、
ΔTn:格子点Bから格子Anまでの伝播時間
TBi:格子点Bから超音波探触子の素子iまでの伝播時間(格子点B反射の素子iでの受信時刻)
TAni:格子点Anから超音波探触子の素子iまでの伝播時間(格子点An反射の素子iでの受信時刻)
である。
[Equation 2]
ΔTn = max (TBi-TAni)
In the above [Equation 2],
ΔTn: Propagation time from lattice point B to lattice An TBi: Propagation time from lattice point B to element i of the ultrasonic probe (reception time of lattice point B reflection at element i)
TAni: propagation time from the lattice point An to the element i of the ultrasonic probe (reception time of the lattice point An reflection at the element i)
It is.

但し、TBi及びTAniは、伝播経路の片道の伝播時間を示しており、超音波探触子の各素子の受信時刻又は環境音速から往路分の伝播時間(着目走査線上の素子における受信時刻または最短受信時刻の半分)を引くことにより求められる。   However, TBi and TAni indicate the propagation time of one way of the propagation path. The propagation time of each element of the ultrasonic probe or the propagation time from the environmental sound speed (the reception time or the shortest time at the element on the target scanning line). It is obtained by subtracting half of the reception time.

図5には、格子点Bの反射の超音波探触子の各素子iでの受信時刻を示す曲線と、格子点A1,A2,A3の反射の超音波探触子の各素子iでの受信時刻を示す曲線とが示されている。ホイヘンスの原理によれば、格子点Bからの受信波(受信時刻を示す曲線)と、格子点A1,A2,A3…からの受信波を、格子点Bからそれぞれの格子点までの伝播時間だけ遅延させて仮想的に合成した仮想合成受信波(各受信時刻を示す曲線の包絡線)とは一致する。上記[数2]式により算出されるΔTnは、格子点Bからの受信波と、格子点A1,A2,A3…からの仮想合成受信波とが一致するために必要な格子点Bから格子点Anまでの伝播時間を示す。又は、[数2]式の様に各伝播時間ΔTnを独立に求める代わりに、下格子点A1,A2,A3・・・の位置を仮想的に既知として、特許文献1に開示されている方法によって上格子点Bと下格子点A1,A2,A3・・・との間の局所音速を仮想的に求めても良い。仮想的に決めた下格子点A1,A2,A3・・・の位置および求めた局所音速に基き、各伝播時間ΔTnを求める事ができる。   FIG. 5 shows a curve indicating the reception time at each element i of the reflection ultrasonic probe at the lattice point B, and each element i of the reflection ultrasonic probe at the reflection of the lattice points A1, A2, and A3. A curve indicating the reception time is shown. According to Huygens' principle, the reception wave from the lattice point B (curve indicating the reception time) and the reception wave from the lattice points A1, A2, A3,... Are transmitted only for the propagation time from the lattice point B to each lattice point. This coincides with a virtual composite received wave (curve envelope indicating each reception time) that is virtually combined with delay. ΔTn calculated by the above [Expression 2] is a grid point from the grid point B necessary for the received wave from the grid point B and the virtual synthesized received wave from the grid points A1, A2, A3. The propagation time to An is shown. Or, instead of obtaining each propagation time ΔTn independently as in the formula [2], the position of the lower lattice points A1, A2, A3. Thus, the local sound speed between the upper lattice point B and the lower lattice points A1, A2, A3,. Each propagation time ΔTn can be obtained based on the positions of the lower lattice points A1, A2, A3.

(ii)下格子点の位置及び走査線方向の算出
次に、着目する走査線に対し、周囲走査線のなす角度を求める。
(ii) Calculation of the position of the lower grid point and the scanning line direction Next, the angle formed by the surrounding scanning lines with respect to the scanning line of interest is obtained.

図6に示すように、ある走査線n上の下格子点Anに対して、別の走査線m上の下格子点Aの位置(Δx,Δy)は、走査線n上の異なる深さの2つの上格子点B1n,B2nと下格子点An, Aとの間の伝播時間(Δt1,Δt1b,Δt2,Δt2b)から、次式により求めることができる。 As shown in FIG. 6, to the lower lattice point A n on one scanning line n, the position of the lower lattice point A m on another scanning line m (Δx, Δy) is different depths on the scanning line n are the two upper lattice points B1 n, B2 n and a lower lattice point a n, the propagation time between a m (Δt1, Δt1b, Δt2 , Δt2b) can be obtained from the following equation.

Figure 2013102959
Figure 2013102959

但し、下格子点Aの位置(Δx,Δy)は、走査線nをy軸、下格子点Anを原点とする座標上の位置である。また、Δy’は、上格子点B1nと下格子点Aのy方向の距離を示し、Vは下格子点An, A及び上格子点B1n,B2n間の局所音速を示す。ここで、Δxの符号はx軸方向と逆の場合は負とする。 However, the position of the lower lattice point A m (Δx, Δy) is, y-axis scanning line n, is the position on the coordinates of the origin of the lower lattice point A n. Further, [Delta] y 'denotes the distance in the y direction of the upper lattice points B1 n and the lower grid points A m, V denotes the local sound velocity between the bottom grid points A n, A m and the upper lattice points B1 n, B2 n . Here, the sign of Δx is negative when it is opposite to the x-axis direction.

上記の例では、下格子点Anに対して、2つの異なる深さの上格子点B1n,B2n(合計、3つの異なる深さの格子点)の伝播時間を使用しているが、更に異なる深さの上格子点B3n,B4n,…を使用することにより下格子点Aの位置(Δx,Δy)の精度を向上させることができる。 In the example above, relative to the lower grid point A n, on the lattice points of the two different depths B1 n, B2 n (total, grid points of three different depths) but using the propagation time, it is possible to improve the accuracy of the position of the lower lattice point a m (Δx, Δy) by using further different on grid points of depth B3 n, B4 n, a ....

例えば、上格子点B1nとB2n,B3n,…それぞれの伝播時間から下格子点Aの位置(Δx12,Δy12),(Δx13,Δy13),…を求め、上格子点B2nとB3n,B4n,…それぞれの伝播時間から下格子点Aの位置(Δx23,Δy23),(Δx24,Δy24),…を求め、上格子点B3nとB4n,B5n,…それぞれの伝播時間から下格子点Aの位置(Δx34,Δy34),(Δx35,Δy35),…を求め、これを繰り返し、下格子点Aの位置(Δxij,Δyij)(i=1〜N,j=2〜N+1,但し、i<j)を求めた後に、その平均値を下格子点Aの位置(Δx,Δy)としてもよい。 For example, the upper lattice points B1 n and B2 n, B3 n, ... position below the grid points A m from each propagation time (Δx 12, Δy 12), (Δx 13, Δy 13), ... look, on the grid point B2 n and B3 n, B4 n, ... position below the grid points a m from each propagation time (Δx 23, Δy 23), (Δx 24, Δy 24), seeking ... upper grid point B3 n and B4 n , B5 n, ... position below the grid points a m from each propagation time (Δx 34, Δy 34), (Δx 35, Δy 35), seeking ..., repeating this, the position of the lower lattice point a m ([Delta] x ij, Δy ij) (i = 1~N, j = 2~N + 1, where, i <after obtaining the j), the mean value position beneath the grid points a m (Δx, Δy) may be.

以上の方法により、走査線nをy軸、下格子点Anを原点とする座標上の走査線m上の下格子点Aの位置(Δx,Δy)を求めることができる。但し、この段階では、局所音速Vが未知数であるため、時間座標系における位置である。 By the above method, the scanning line n y axis, it is possible to determine the position of the lower lattice point A m on the scanning line m on the coordinate having the origin under the grid point A n (Δx, Δy). However, at this stage, since the local sound speed V is an unknown number, it is a position in the time coordinate system.

次に、上記と同様にして、走査線mをy軸、下格子点Aを原点とする座標上の走査線n上の下格子点Anの位置(Δx’,Δy’)を求める。 Next, in the same manner as above, y-axis scanning line m, the position of the lower lattice point A n of the scan line n on the coordinate having the origin under grid point A m (Δx ', Δy' ) obtained.

一方、走査線mをy軸、下格子点Aを原点とする座標を、その原点を中心に角度θだけ回転させたときの走査線n上の下格子点Anの位置(Δx”,Δy”)は、次式で表すことができる。 On the other hand, y-axis scanning line m, the position of the lower lattice point A n of the scan line n when the coordinates of the origin the lower grid points A m, is rotated by an angle θ about its origin ([Delta] x ", Δy ″) can be expressed by the following equation.

[数4]
Δx”=−Δx・cosθ+Δy・sinθ
Δy”=−Δx・sinθ−Δy・cosθ
但し、ここでは角度θの正方向を時計回りとしている。
[Equation 4]
Δx ”= − Δx · cosθ + Δy · sinθ
Δy ”= − Δx · sinθ−Δy · cosθ
However, here, the positive direction of the angle θ is clockwise.

尚、上記[数4]式は、座標を回転した場合の公知の座標変換式と符号が異なっている。これは、走査線nをy軸、下格子点Anを原点とする座標上で算出した下格子点Aの位置(Δx,Δy)に対し、この位置(Δx,Δy)を原点する座標上における下格子点Anの位置は、前記位置(Δx,Δy)の符号を逆にしたものになるからである。 Note that the above [Expression 4] is different in sign from a known coordinate conversion formula when coordinates are rotated. Coordinates which, y-axis scanning line n, with respect to the position of the lower lattice point A m calculated on the coordinate having the origin under the grid point A n (Δx, Δy), that the origin of this position (Δx, Δy) position of the lower lattice point a n on is because become what the sign of the position ([Delta] x, [Delta] y) was reversed.

そして、上記のようにして求めた下格子点Anの位置(Δx’,Δy’)と位置(Δx”,Δy”)とが一致し、又は誤差が最小となるときの角度θを、走査線nと走査線mとのなす角度として採用すればよい。 The position of the lower lattice point A n obtained as described above (Δx ', Δy') and the position (Δx ", Δy") and match, or the angle θ at which the error is minimum, scanning What is necessary is just to employ | adopt as an angle which the line n and the scanning line m make.

また、走査線nと走査線mとのなす角度を簡易的に求める方法として、下格子点Aの位置(Δx,Δy)を求めた時点で、arctan(Δy/Δx)を求め、その2倍をθと見てもよい。 Further, as a method for determining the angle between the scan line n and scan line m in a simplified manner, at the time of obtaining the position of the lower lattice point A m ([Delta] x, [Delta] y), determine the arctan (Δy / Δx), Part 2 Double may be viewed as θ.

一方、下格子点A1,A2,A3…の位置を滑らかに結んだ曲線(スプライン補間法等による近似曲線を含む)に対して、直交する直線の方向を走査線の方向としてもよい。   On the other hand, the direction of a straight line orthogonal to a curve (including an approximate curve by a spline interpolation method or the like) that smoothly connects the positions of the lower grid points A1, A2, A3,.

(iii)下格子点の位置の時間座標から空間座標への変換
次に、着目する走査線に対して算出した周囲走査線のなす角度に基づいて下格子点の時間座標上の位置を空間座標上の位置に変換する。
(Iii) Conversion of the position of the lower grid point from the time coordinate to the spatial coordinate Next, the position of the lower grid point on the time coordinate is calculated based on the angle formed by the surrounding scanning line with respect to the scanning line of interest. Convert to the upper position.

各走査線のなす角度は、超音波探触子300がリニアプローブのように各走査線が平行に出射される場合には、各走査線が屈折しなければ0°であり、コンベックスプローブのように各走査線が拡がるように出射される場合には、各走査線が屈折しなければ、元々の拡がり角度となる。   The angle formed by each scanning line is 0 ° when each scanning line is not refracted when each scanning line is emitted in parallel as in the case where the ultrasonic probe 300 is a linear probe. When each scanning line is emitted so as to spread, the original spreading angle is obtained unless each scanning line is refracted.

このことを踏まえて、周囲の各走査線のなす角度のうち、元々の角度(屈折しない場合の角度)に近い走査線群を屈折の小さい走査線群と判定して抽出し、この走査線群の走査線間隔の平均値が、元々の走査線間隔(屈折しない場合の間隔)に等しいとする。   Based on this, among the angles formed by the surrounding scanning lines, the scanning line group close to the original angle (the angle when it is not refracted) is determined as a scanning line group having a small refraction, and extracted. It is assumed that the average value of the scanning line interval is equal to the original scanning line interval (interval when not refracted).

例えば、超音波探触子300から出射される元々の走査線の間隔は、ステア角が0°でリニア走査される場合、図2に示すように素子302のピッチpから決められる。   For example, the interval between the original scanning lines emitted from the ultrasound probe 300 is determined from the pitch p of the elements 302 as shown in FIG. 2 when linear scanning is performed with a steer angle of 0 °.

屈折の小さい走査線群の走査線間隔の平均値をΔxave、元々の走査線の間隔をWrefとすると、次式が成立する。 When the average value of the scanning line interval of the scanning line group having a small refraction is Δx ave and the original scanning line interval is W ref , the following equation is established.

[数5]
Δxave≒Wref
ここで、屈折の小さい走査線群は、各着目走査線に対して(ii)で求めた周囲走査線のなす角度θに基づいて抽出される。例えば、着目する走査線に対する角度の差分をとって隣接する走査線間の角度に変換した後に、隣接する各走査線間の角度と屈折しない場合の角度(リニア走査の場合、0°)との差分の絶対値を求める。そして、隣接する所定数の走査線について差分の絶対値の総和をとった値が閾値以下の走査線群を屈折の小さい走査線群と判定して抽出する。Δxaveは、抽出した走査線群に対して、(ii)で求めた着目走査線の下格子点を原点とした時の各走査線の下格子点位置に基づいて求められる。例えば、着目走査線の下格子点を原点とした座標(Δxi、Δyi)から、隣接する走査線の下格子点を原点とした座標(Δxri、Δyri)に変換した後に、抽出した走査線群における各Δxriの平均をとって求められる。ここで添え字iはi番目の走査線を表す。
[Equation 5]
Δx ave ≒ W ref
Here, the scan line group with small refraction is extracted based on the angle θ formed by the surrounding scan lines obtained in (ii) for each scan line of interest. For example, after taking the difference in angle with respect to the scanning line of interest and converting it to an angle between adjacent scanning lines, the angle between each adjacent scanning line and the angle when it is not refracted (in the case of linear scanning, 0 °) Find the absolute value of the difference. Then, a scanning line group having a sum of absolute values of differences for a predetermined number of adjacent scanning lines and having a threshold value or less is determined as a scanning line group having a small refraction and extracted. Δx ave is obtained based on the position of the lower grid point of each scanning line when the lower grid point of the target scanning line obtained in (ii) is used as the origin for the extracted scanning line group. For example, it is extracted after converting the coordinates (Δx i , Δy i ) with the lower grid point of the scanning line of interest as the origin to the coordinates (Δxr i , Δyr i ) with the lower grid point of the adjacent scanning line as the origin determined by taking the average of each? XR i in the scan line group. Here, the subscript i represents the i-th scanning line.

Δxaveは[数3]式によって与えられる各走査線の下格子点位置(Δxi、Δyi)に基いて求められる変数であり、局所音速Vを未知数として含むが、上記[数5]式により局所音速を求めることができる。結果、局所音速Vを共通の未知数として[数3]式によって時間座標として与えられている各下格子点位置(Δxi、Δyi)を、屈折の大きい走査線も含めて、時間座標から空間座標に変換する事ができる。 Δx ave is a variable obtained on the basis of the lower grid point position (Δx i , Δy i ) of each scanning line given by [Equation 3], and includes the local sound velocity V as an unknown number. Thus, the local sound speed can be obtained. As a result, the position of each lower lattice point (Δx i , Δy i ) given as a time coordinate according to the equation (3) with the local sound velocity V as a common unknown is calculated from the time coordinate including the scan line with large refraction. Can be converted to coordinates.

上記のようにリニアプローブの場合、屈折していない走査線は平行で間隔が既知であるため、それにより対応する下格子点のΔxを空間的に求めることができる。一方、コンベックスプローブの場合、下格子点の深さ(プローブ面からの走査線方向の距離)によって走査線間隔は大きくなっていくが、対応する下格子点の時間深さから、標準的な音速により空間深さに変換し、その深さに対応する走査線間隔を基準にして、Δxを空間的に求めることができる。   As described above, in the case of a linear probe, scanning lines that are not refracted are parallel and have a known interval, so that Δx of the corresponding lower lattice point can be obtained spatially. On the other hand, in the case of a convex probe, the scanning line interval increases depending on the depth of the lower lattice point (distance in the scanning line direction from the probe surface), but the standard sound velocity is determined from the time depth of the corresponding lower lattice point. Thus, Δx can be obtained spatially with reference to the scanning line interval corresponding to the depth.

また、時間座標から空間座標への変換を可能にする他の条件として、走査線の屈折による走査線方向の変化を最小とする条件、又は隣り合う走査線方向の差を最小とする条件(隣り合う走査線が元々平行な場合のみ)がある。   Further, as another condition that enables conversion from time coordinates to space coordinates, a condition that minimizes the change in the scanning line direction due to refraction of the scanning line, or a condition that minimizes the difference between adjacent scanning line directions (adjacent Only if the matching scan lines are originally parallel).

そのために、まず、図7に示すように屈折前の走査線と屈折後の走査線とを、中心軸を合わせて適当な距離だけ離して配置し、各走査線の端点を接続する。屈折前の走査線の間隔は既知であるため、その端点の位置も既知である。一方、屈折後の走査線の端点としては、下格子点を使用する。ここで[数3]式において、局所音速Vを仮定する事により下格子点位置を空間座標によって与える。   For this purpose, first, as shown in FIG. 7, the scanning line before refraction and the scanning line after refraction are arranged at an appropriate distance with the central axis aligned, and the end points of each scanning line are connected. Since the interval between the scanning lines before refraction is known, the position of the end point is also known. On the other hand, the lower lattice point is used as the end point of the scanning line after refraction. Here, in [Equation 3], by assuming the local sound velocity V, the position of the lower lattice point is given by spatial coordinates.

次に、各端点における方向変化の大きさ、又は隣り合う走査線の端点における方向変化の差の大きさを、全走査線に関して積分する。   Next, the magnitude of the direction change at each end point or the magnitude of the direction change difference at the end points of the adjacent scan lines is integrated for all the scan lines.

図7に示すように各端点における方向変化を、θ11、θ12、…、θ1n、θ21、θ22、…、θ2nとすると、次式に示す積分を行う。 The direction change at the end points, as shown in FIG. 7, θ 11, θ 12, ..., θ 1n, θ 21, θ 22, ..., when the theta 2n, performs integration shown in the following equation.

[数6]
Σ|θij|
又はΣ|θij−θij-1
但し、i=1,2、j=1〜n
上記[数6]による積分値は、仮定する局所音速により変動するが、その積分値が最小となるときの仮定する局所音速を真値と判定し、また、そのときの下格子点の位置を真値と判定する。
[Equation 6]
Σ | θ ij |
Or Σ | θ ij −θ ij-1 |
However, i = 1, 2, j = 1 to n
The integral value according to the above [Equation 6] varies depending on the assumed local sound speed, but the assumed local sound speed when the integral value is minimized is determined to be a true value, and the position of the lower lattice point at that time is determined. Judged as true value.

(iv)局所音速の算出
最後に、着目走査線に対して周囲走査線の下格子点の空間座標に基づいて局所音速を求める。具体的には、特許文献1に開示されている手法において、(iii)で算出した各下格子点の相対的な空間座標を与えた上で、着目走査線上の各上格子点について演算を繰り返して局所音速を求めることができる。
(Iv) Calculation of local sound speed Finally, the local sound speed is obtained based on the spatial coordinates of the lower lattice points of the surrounding scanning lines with respect to the scanning line of interest. Specifically, in the method disclosed in Patent Document 1, after giving the relative spatial coordinates of each lower grid point calculated in (iii), the calculation is repeated for each upper grid point on the scanning line of interest. Local sound speed can be obtained.

<局所音速の第1の算出方法>
図8は、特許文献1に開示された屈折モデル計算により局所音速を算出する方法を模式的に示した図である。
<First calculation method of local sound speed>
FIG. 8 is a diagram schematically showing a method of calculating the local sound speed by the refraction model calculation disclosed in Patent Document 1.

以下の説明では、超音波探触子300の各素子302が配置された素子面S2に平行な方向をX方向とし、X方向に垂直な方向(被検体OBJの深さ方向)をY方向とする。   In the following description, the direction parallel to the element surface S2 on which each element 302 of the ultrasonic probe 300 is arranged is defined as the X direction, and the direction perpendicular to the X direction (depth direction of the subject OBJ) is defined as the Y direction. To do.

図8に示すように、被検体OBJJ内の領域A内の着目領域ROIを代表する上格子点をBROIとし、下格子点をA1,A2,…,An,…とする。これらの格子点の空間座標は、前述した手法により与えられている。つまり、図8においては、模式的に各下格子点のy座標を一致させ、またx方向に等間隔に設置してあるが、与えられる空間座標に応じてx方向、y方向にずれている。 As shown in FIG. 8, the upper grid point representing the region of interest ROI in the region A in the subject OBJJ is B ROI , and the lower grid points are A1, A2,..., An,. The spatial coordinates of these lattice points are given by the method described above. That is, in FIG. 8, the y-coordinates of the respective lower lattice points are schematically matched and set at equal intervals in the x direction, but are shifted in the x and y directions according to the given spatial coordinates. .

下格子点A1,A2,…,An,…を連結した境界面S1と被検体OBJ内の上格子点BROIとの間の領域を領域Aとし、境界面S1と超音波探触子300の素子面S2との間の領域を領域Bとする。領域Aと領域Bの中における音速はそれぞれ一定と仮定する。尚、境界面S1は、走査線の屈折により必ずしも直線にはならない。 A region between the boundary surface S1 connecting the lower lattice points A1, A2,..., An,... And the upper lattice point B ROI in the subject OBJ is defined as a region A, and the boundary surface S1 and the ultrasonic probe 300 are A region between the element surface S2 is a region B. It is assumed that the sound speeds in the regions A and B are constant. The boundary surface S1 is not necessarily a straight line due to the refraction of the scanning line.

下格子点A1,A2,…から超音波探触子300の素子面S2に至る領域の音速(環境音速)が略同じ場合、又は格子点A1,A2,…からの受信波が互いに同じ場合、又は該受信波が近似的に同じと見なせる場合、又は該受信波がゆるやかに変化する場合に、図8に示すように、上格子点BROIと下格子点A1,A2,…との間の領域Aにおける音速(局所音速)と領域Bにおける環境音速に基づいて、スネルの法則に従って領域AとBとの境界面で屈折する音線を追跡することにより各素子302における受信時刻を求める。 When the sound velocity (environmental sound velocity) in the region from the lower lattice points A1, A2,... To the element surface S2 of the ultrasonic probe 300 is substantially the same, or when the received waves from the lattice points A1, A2,. Alternatively, when the received waves can be considered to be approximately the same, or when the received waves change slowly, as shown in FIG. 8, between the upper grid point B ROI and the lower grid points A1, A2,. Based on the sound velocity (local sound velocity) in the region A and the environmental sound velocity in the region B, the reception time at each element 302 is obtained by tracing the sound ray refracted at the boundary surface between the regions A and B according to Snell's law.

具体的には、着目領域の仮定音速をVとし、上格子点BROIから或る下格子点X’に入射する音線の入射角をΘとすると、下格子点X’を通る音線の出射角(屈折角)Θ’は、スネルの法則により、次式で表すことができる。 Specifically, if the assumed sound speed of the region of interest is VA, and the incident angle of the sound ray incident on a certain lower lattice point X ′ from the upper lattice point B ROI is Θ, the sound ray passing through the lower lattice point X ′ Can be expressed by the following equation according to Snell's law.

[数7]
sinΘ/sinΘ’=V/V
各格子点の空間座標は既知であるため、入射角Θも既知であり、仮定音速Vを仮定することにより、下格子点X’を通る音線の屈折角Θ’を、上記[数7]式により求めることができる。
[Equation 7]
sinΘ / sinΘ '= V A / V B
Since the spatial coordinates of each lattice point are known, the incident angle Θ is also known, and by assuming the assumed sound velocity VA , the refraction angle Θ ′ of the sound ray passing through the lower lattice point X ′ is expressed by the above [Expression 7]. ] Equation.

これにより、下格子点X’を通る音線が入射する、超音波探触子300上の素子302の位置X”と、下格子点X’から素子302の位置X”までの音線の伝播時間を算出することができる。   As a result, the sound ray passing through the lower lattice point X ′ is incident, and the position X ″ of the element 302 on the ultrasonic probe 300 and the propagation of the sound ray from the lower lattice point X ′ to the position X ″ of the element 302 are transmitted. Time can be calculated.

また、上格子点BROIから下格子点A1,A2,…までの伝播時間を算出する。この伝播時間は、各格子点間の距離を求めることができるため、仮定音速Vを仮定することにより算出することができる。また、(i)で算出した値を採用してもよい。 Further, the propagation time from the upper lattice point B ROI to the lower lattice points A1, A2,. This propagation time can be calculated by assuming the assumed sound velocity V A because the distance between the respective lattice points can be obtained. Further, the value calculated in (i) may be adopted.

上記のように音線を追跡することにより、上格子点BROIから各下格子点A1,A2,…を通過し、超音波探触子300のどの素子の位置に、どの伝播時間(受信時刻)で受信されるかをそれぞれ算出することができる。 By tracing the sound ray as described above, it passes from the upper lattice point B ROI to the lower lattice points A1, A2,..., And to which element position of the ultrasonic probe 300, which propagation time (reception time). ) Can be calculated respectively.

一方、格子点BROIでの反射の超音波探触子300の各素子302の位置における実際の受信時刻は、ステップS2で測定してあるため、前記算出した受信時刻と測定した受信時刻との誤差が最小となるときの仮定音速を、着目領域における真の音速(局所音速)として判定する。 On the other hand, since the actual reception time at the position of each element 302 of the reflected ultrasound probe 300 at the lattice point B ROI is measured in step S2, the calculated reception time and the measured reception time are calculated. The assumed sound speed when the error is minimized is determined as the true sound speed (local sound speed) in the region of interest.

<局所音速の第2の算出方法>
図9は、特許文献1に開示されたホイヘンスの原理を利用して局所音速を算出する方法を模式的に示した図である。
<Second calculation method of local sound speed>
FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a method of calculating the local sound speed using the Huygens principle disclosed in Patent Document 1. In FIG.

図9(b)に示すように下格子点A1,A2,…からの受信波(それぞれWA1,WA2,…)の(伝播時間T及び遅延時間ΔT)を既知として、格子点BROIと格子点A1,A2,…の位置関係から格子点BROIにおける局所音速を求める。具体的には、ホイヘンスの原理により、上格子点BROIからの受信波Wと下格子点A1,A2,…からの受信波を仮想的に合成した受信波WSUMとが一致することを利用する。 As shown in FIG. 9B, the propagation point T and the delay time ΔT of the received waves (W A1 , W A2 ,...) From the lower lattice points A1, A2 ,. The local sound speed at the lattice point B ROI is obtained from the positional relationship between the lattice points A1, A2 ,. Specifically, the Huygens principle indicates that the received wave W X from the upper grid point B ROI matches the received wave W SUM virtually combined with the received waves from the lower grid points A1, A2 ,. Use.

ここで、上格子点BROI、下格子点A1,A2,…の空間座標は、前述した手法により与えられている。 Here, the spatial coordinates of the upper lattice point B ROI and the lower lattice points A1, A2,... Are given by the method described above.

図9に示すように、上格子点BROIにおける環境音速Vに基づいて上格子点BROIを反射点としたときの受信波Wの波形を算出する。また、上格子点BROIから各下格子点A1,A2,…までの伝播時間をそれぞれ算出する。これらの伝播時間は、各格子点間の距離を求めることができるため、仮定音速Vを仮定することにより算出することができる。 As shown in FIG. 9, to calculate the waveform of the received wave W X when the upper lattice point B ROI and the reflection point based on the environmental sound speed V in the upper lattice point B ROI. Further, propagation times from the upper lattice point B ROI to the lower lattice points A1, A2,. These propagation times can be calculated by assuming the assumed sound velocity V A because the distance between the lattice points can be obtained.

各格子点A1,A2,…における環境音速に基づいて下格子点A1,A2,…を反射点としたときの受信波WA1,WA2,…を算出する。そして、これらの受信波WA1,WA2,…を、各格子点A1,A2,…毎に算出した伝播時間だけ遅延させて合成することにより、仮想的な合成受信波WSUMを算出する。 Based on the ambient sound velocity at each of the lattice points A1, A2,..., Received waves W A1 , W A2,. Then, these received waves W A1 , W A2 ,... Are combined after being delayed by the propagation time calculated for each lattice point A1, A2,... To calculate a virtual combined received wave WSUM .

次に、上記受信波Wと合成受信波WSUMの誤差を算出する。受信波Wと合成受信波WSUMの誤差は、互いの相互相関をとる方法、受信波Wに合成受信波WSUMから得られる遅延を掛けて位相整合加算する方法、又は逆に合成受信波WSUMに受信波Wから得られる遅延を掛けて位相整合加算する方法により算出される。ここで、受信波Wから遅延を得るには、格子点BROIを反射点とし、音速Vで伝播した超音波が各素子に到着する時刻を遅延とすればよい。また、合成受信波WSUMから遅延を得るには、隣り合う素子間での合成受信波の位相差から等位相線を抽出し、その等位相線を遅延とするか、又は単に各素子の合成受信波の最大(ピーク)位置の位相差を遅延としてもよい。また、各素子からの合成受信波の相互相関ピーク位置を遅延としてもよい。位相整合加算時の誤差は、整合加算後の波形のpeak to peakとする方法、又は包絡線検波した後の振幅の最大値とする方法により求められる。 Next, an error between the received wave W X and the combined received wave W SUM is calculated. Error between the received wave W X resultant received wave W SUM, a method, a method of phase matching addition is multiplied by the delay obtained from the resultant received wave W SUM to the receiving wave W X, or synthetic reception reversed cross-correlating with each other It is calculated by a method of multiplying the wave W SUM by the delay obtained from the received wave W X and adding the phase matching. Here, in order to obtain a delay from the received wave W X , the lattice point B ROI is used as a reflection point, and the time at which the ultrasonic wave propagated at the sound velocity V arrives at each element may be set as the delay. In addition, in order to obtain a delay from the combined reception wave WSUM , an equiphase line is extracted from the phase difference of the combined reception wave between adjacent elements, and the equal phase line is used as a delay, or simply a combination of each element. The phase difference at the maximum (peak) position of the received wave may be used as the delay. Further, the cross-correlation peak position of the combined received wave from each element may be set as a delay. The error at the time of phase matching addition is obtained by a method of setting the peak to peak of the waveform after the matching addition or a method of setting the maximum value of the amplitude after the envelope detection.

上記受信波Wと合成受信波WSUMの誤差は、仮定音速Vによって変化する。そして、誤差が最小となるときの仮定音速を、着目領域における真の音速(局所音速)として判定する。 The error between the received wave W X and the synthesized received wave W SUM varies depending on the assumed sound speed V A. Then, the assumed sound speed when the error is minimized is determined as the true sound speed (local sound speed) in the region of interest.

<局所音速の他の算出方法>
(iii)において、下格子点の空間座標を算出する際に局所音速Vを求めているため、この局所音速Vを採用してもよい。
<Other methods for calculating local sound speed>
In (iii), since the local sound velocity V is obtained when calculating the spatial coordinates of the lower lattice point, this local sound velocity V may be adopted.

また、(i)において、着目走査線上の各上格子点から周囲走査線の各下格子点までの伝播時間が求められているため、その伝播時間と各格子点間の空間座標上の距離とに基づいて局所音速Vを求めてもよい。   In (i), the propagation time from each upper lattice point on the target scanning line to each lower lattice point on the surrounding scanning line is obtained. The local sound velocity V may be obtained based on the above.

また、周囲走査線のうち、走査線方向が元々の走査線方向から変化の小さい(屈折の小さい)走査線群として、例えば、(ii)で求めた走査線の角度θと元々の走査線角度(例えばリニア走査の場合0°)との差分が小さい走査線群、または隣接する走査線間の角度に変換した後に、元々の隣接走査線間の角度(例えばリニア走査の場合0°)との差分が小さい走査線群を抽出し、その走査線群の下格子点のみを用い、着目走査線上の各上格子点について、特許文献1に開示されている演算を繰り返し、又は伝播時間から求めてもよい。このときの下格子点の位置としては、既に求めた空間座標を用いてもよいし、屈折しない前提の下での空間座標を用いてもよい。   In addition, among the surrounding scanning lines, as a scanning line group in which the scanning line direction has a small change (small refraction) from the original scanning line direction, for example, the scanning line angle θ obtained in (ii) and the original scanning line angle (For example, 0 ° for linear scanning) A scan line group having a small difference from an angle between adjacent scanning lines or an angle between original adjacent scanning lines (for example, 0 ° for linear scanning) A scanning line group with a small difference is extracted, and only the lower grid point of the scanning line group is used, and the calculation disclosed in Patent Document 1 is repeated or obtained from the propagation time for each upper grid point on the target scanning line. Also good. As the position of the lower lattice point at this time, the spatial coordinates that have already been obtained may be used, or the spatial coordinates on the premise that no refraction is performed may be used.

<着目領域の局所音速算出>
上記のようにして着目領域の各走査線について求めた局所音速を平均して、その着目領域の局所音速を求める(図3のステップS4)。ここで、各走査線のうち、周囲走査線の屈折が小さかった走査線群を抽出し、その走査線群について求めた局所音速のみを平均してもよい。また、屈折が小さかった走査線群の上格子点及び下格子点からの受信時刻や環境音速に基づいて改めて局所音速を求めてもよい。
<Calculation of local sound velocity in the region of interest>
The local sound speed obtained for each scanning line of the region of interest as described above is averaged to obtain the local sound speed of the region of interest (step S4 in FIG. 3). Here, among each scanning line, a scanning line group in which the refraction of the surrounding scanning lines is small may be extracted, and only the local sound speed obtained for the scanning line group may be averaged. Further, the local sound speed may be obtained again based on the reception time from the upper lattice point and the lower lattice point of the scanning line group where the refraction is small and the environmental sound speed.

このとき、屈折の小さかった走査線群に対し、下格子点の位置として理想条件(屈折しない前提)での座標を使用し、特許文献1に開示された手法に従い、又は伝播時間から局所音速を求めてもよい。又は、屈折の小さかった各走査線の環境音速を平均化し、平均化した環境音速と各上格子位置、下格子位置に基づいて特許文献1に開示された手法に従い局所音速を求めてもよい。又は、屈折の小さかった各走査線の受信信号又はフォーカス指標を平均化し、それに基づいて環境音速を求め、求めた環境音速と各上格子位置、下格子位置に基づいて特許文献1に開示された手法に従い局所音速を求めてもよい。   At this time, for the scanning line group having a small refraction, the coordinates of the ideal condition (premise that no refraction is performed) are used as the position of the lower lattice point, and the local sound speed is calculated from the propagation time according to the method disclosed in Patent Document 1. You may ask for it. Alternatively, the environmental sound speed of each scanning line having a low refraction may be averaged, and the local sound speed may be obtained according to the method disclosed in Patent Document 1 based on the averaged environmental sound speed and each upper and lower lattice positions. Alternatively, the received signal or the focus index of each scanning line having a small refraction is averaged, and the environmental sound speed is obtained based on the average, and disclosed in Patent Document 1 based on the obtained environmental sound speed, each upper lattice position, and each lower lattice position. The local sound speed may be obtained according to a technique.

屈折の小さい走査線の判定方法として、周囲走査線に対して屈折のない走査線方向に対する差分の絶対値や2乗値を求め、その各周囲走査線についての積分値や、閾値以下となる周囲走査線数を指標としてもよい。   As a method for determining a scanning line with small refraction, an absolute value or a square value of a difference with respect to a scanning line direction without refraction with respect to the surrounding scanning line is obtained, and an integrated value for each surrounding scanning line or a surrounding that is below a threshold The number of scanning lines may be used as an index.

[局所音速測定の第2の実施形態]
図10は、被検体の着目領域における局所音速を算出する処理手順の第2の実施形態を示すフローチャートである。尚、図3に示した第1の実施形態と共通する部分には、同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment of Local Sound Velocity Measurement]
FIG. 10 is a flowchart showing a second embodiment of the processing procedure for calculating the local sound velocity in the region of interest of the subject. In addition, the same step number is attached | subjected to the part which is common in 1st Embodiment shown in FIG. 3, The detailed description is abbreviate | omitted.

図10に示すように、第2の実施形態は、ステップS3’、S4’の処理が、第1の実施形態のステップS3、S4の処理と相違する。   As shown in FIG. 10, in the second embodiment, the processes in steps S3 'and S4' are different from the processes in steps S3 and S4 in the first embodiment.

ステップS3’では、着目領域内に設定した各下格子点の空間座標上の位置、及び各下格子点を通る走査線の走査線方向を求め、ステップS4’では、特許文献1に開示されている局所音速を求める手法において、各格子点に対して、ステップS3’で求めた空間座標上の位置を与えた上で、各上格子点について演算を繰り返し着目領域の局所音速を求める。また、各下格子点の空間座標上の位置を算出する過程で局所音速も求めているため、この値を局所音速として採用してもよい。又は、各上格子点から下格子点までの伝播時間及び空間座標上の各格子点間の距離に基づいて局所音速を求めるようにしてもよい。   In step S3 ′, the position on the spatial coordinates of each lower grid point set in the region of interest and the scanning line direction of the scanning line passing through each lower grid point are obtained. In step S4 ′, the position is disclosed in Patent Document 1. In the method for obtaining the local sound velocity, the position on the spatial coordinates obtained in step S3 ′ is given to each lattice point, and the calculation is repeated for each upper lattice point to obtain the local sound velocity of the region of interest. Further, since the local sound speed is also obtained in the process of calculating the position of each lower lattice point on the spatial coordinates, this value may be adopted as the local sound speed. Alternatively, the local sound speed may be obtained based on the propagation time from each upper lattice point to the lower lattice point and the distance between each lattice point on the spatial coordinates.

更に、ステップS3’で求めた各走査線方向のうち、屈折の小さい走査線群のみを抽出し、屈折の小さい走査線群の各格子点について、特許文献1に開示されている演算を繰り返し着目領域の局所音速を求め、又は各上格子点から各下格子点までの伝播時間及び空間座標上の各格子点間の距離に基づいて局所音速を求めるようにしてもよい。このとき、下格子点の空間座標上の位置としては、既に求めた空間座標を用いてもよいし、走査線が屈折しない前提の下での空間座標を用いてもよい。   Further, out of the scanning line directions obtained in step S3 ′, only the scanning line group having a small refraction is extracted, and the calculation disclosed in Patent Document 1 is repeatedly focused on each lattice point of the scanning line group having a small refraction. The local sound speed of the region may be obtained, or the local sound speed may be obtained based on the propagation time from each upper lattice point to each lower lattice point and the distance between the lattice points on the spatial coordinates. At this time, as the position of the lower lattice point on the spatial coordinates, the spatial coordinates already obtained may be used, or the spatial coordinates on the assumption that the scanning line is not refracted may be used.

図11は、上記ステップS3’の処理において、ある走査線iと隣接する走査線i+1の下格子点の位置及び走査線方向の算出方法の他の実施形態を示すフローチャートである。   FIG. 11 is a flowchart showing another embodiment of a method of calculating the position of the lower lattice point and the scanning line direction of the scanning line i + 1 adjacent to a certain scanning line i in the process of step S3 '.

この実施形態は、走査線iの下格子点Aを基準とした走査線i+1の下格子点Ai+1の座標、及び走査線iと走査線i+1とのなす角度を、他の走査線上の上格子点からの伝播時間も使用して精度よく算出するようにしている。 This embodiment, the angle of the lower lattice point A i + 1 of the coordinates of the scanning line i + 1 relative to the bottom grid points A i, and a scanning line i and the scanning line i + 1 of the scanning line i, The propagation time from the upper grid point on another scanning line is also used to calculate with high accuracy.

図11において、まず、着目領域内の各上格子点から下格子点への伝播時間を求める(ステップS10)。この伝播時間の算出は、図5に示した方法により行うことができる。   In FIG. 11, first, the propagation time from each upper lattice point to the lower lattice point in the region of interest is obtained (step S10). This propagation time can be calculated by the method shown in FIG.

次に、図12に示すように着目領域内に設定された走査線を示す変数をi(i=0〜N)とし、走査線iを含む所定範囲内の走査線を示す変数をj(j=−n〜+n)とする(ステップS12、S14)。   Next, as shown in FIG. 12, a variable indicating a scanning line set in the region of interest is i (i = 0 to N), and a variable indicating a scanning line within a predetermined range including the scanning line i is j (j = −n to + n) (steps S12 and S14).

続いて、走査線i上の上格子点B1i,B2iから走査線i+jの下格子点Ai+jまでの伝播時間、及び走査線i+jの上格子点B1i+j,B2i+jから走査線i上の下格子点Aまでの伝播時間に基づいて走査線iをy軸、下格子点Aを原点としたときの下格子点Ai+jの座標および走査線iと走査線i+jとのなす角度を求めて、それぞれ下格子点[i][j]、角度[i][j]に格納する(ステップS16)。尚、下格子点Ai+jの座標及び走査線iと走査線i+jとのなす角度の算出方法は、図6を使用して説明した方法により行うことができる。 Subsequently, the propagation time from the upper lattice point B1 i , B2 i on the scanning line i to the lower lattice point A i + j of the scanning line i + j, and the upper lattice point B1 i + j , of the scanning line i + j , Based on the propagation time from B2 i + j to the lower lattice point A i on the scanning line i, the coordinates of the lower lattice point A i + j when the scanning line i is the y axis and the lower lattice point A i is the origin, and The angles formed by the scanning line i and the scanning line i + j are obtained and stored in the lower grid point [i] [j] and the angle [i] [j], respectively (step S16). Note that the calculation method of the coordinates of the lower grid point A i + j and the angle formed between the scanning line i and the scanning line i + j can be performed by the method described with reference to FIG.

そして、ステップS18で、変数jを1だけインクリメントし、ステップS14からステップS18の処理を、変数jが−nから+nに変化するまで繰り返す。   In step S18, the variable j is incremented by 1, and the processing from step S14 to step S18 is repeated until the variable j changes from -n to + n.

変数jが−nから+nに変化すると、ステップS20で変数iを1だけインクリメントし、ステップS12からステップS20の処理を、変数iが0からNに変化するまで繰り返す。   When the variable j changes from -n to + n, the variable i is incremented by 1 in step S20, and the processing from step S12 to step S20 is repeated until the variable i changes from 0 to N.

上記ステップS12からステップS20の処理が終了すると、全ての下格子点[i][j]、角度[i][j]を取得することができる。   When the processing from step S12 to step S20 is completed, all lower lattice points [i] [j] and angles [i] [j] can be acquired.

次に、再び走査線を示す変数をi(i=0〜N)とし、走査線iを含む所定範囲内の走査線を示す変数をj(j=−n+1〜+n)とする(ステップS22、S24)。   Next, the variable indicating the scanning line is again i (i = 0 to N), and the variable indicating the scanning line within the predetermined range including the scanning line i is j (j = −n + 1 to + n) (step) S22, S24).

続いて、前記求めた下格子点[i][j]から、ステップS22、24にて設定された変数i,jに対応する下格子点[i+j][-j+1]と下格子点[i+j][-j]とを抽出し、これらの差分を走査線iをy軸、下格子点Aを原点とした座標系に変換し、下格子点Aから見た下格子点Ai+1の座標として、下格子点の座標を示す配列である下格子点2[i]に格納し、格納した個数をカウントする。同様に、前記求めた角度[i][j]から、ステップS22、24にて設定された変数i,jに対応する角度[i+j][-j+1]と角度[i+j][-j]とを抽出し、これらの差分を走査線iと走査線i+1とのなす角度として角度を示す配列である角度2[i]に格納し、格納した個数をカウントする(ステップS26)。 Subsequently, from the obtained lower lattice point [i] [j], the lower lattice point [i + j] [-j + 1] corresponding to the variables i and j set in steps S22 and S24 and the lower lattice point The point [i + j] [-j] is extracted, and these differences are converted into a coordinate system with the scanning line i as the y-axis and the lower grid point A i as the origin, and viewed from the lower grid point A i The coordinates of the grid point A i + 1 are stored in the lower grid point 2 [i], which is an array indicating the coordinates of the lower grid point, and the stored number is counted. Similarly, from the obtained angle [i] [j], an angle [i + j] [-j + 1] and an angle [i + j] corresponding to the variables i and j set in steps S22 and S24. [-j] is extracted, and these differences are stored in an angle 2 [i] which is an array indicating the angle as an angle formed between the scanning line i and the scanning line i + 1, and the stored number is counted (step S26).

そして、ステップS28で、変数jを1だけインクリメントし、ステップS24からステップS28の処理を、変数jが−n+1から+nに変化するまで繰り返す。   In step S28, the variable j is incremented by 1, and the processing from step S24 to step S28 is repeated until the variable j changes from -n + 1 to + n.

変数jが−n+1から+nに変化すると、ステップS30で変数iを1だけインクリメントし、ステップS22からステップS30の処理を、変数iが0からNに変化するまで繰り返す。   When the variable j changes from −n + 1 to + n, the variable i is incremented by 1 in step S30, and the processing from step S22 to step S30 is repeated until the variable i changes from 0 to N.

上記ステップS22からステップS30の処理が終了すると、下格子点2[i]には、走査線i,i+1と、これらの走査線以外の走査線の組み合わせにより算出された格子点Ai+1の座標が累算されて格納され、同様に角度2[i]には、走査線i,i+1と、これらの走査線以外の走査線の組み合わせにより算出された走査線i,i+1のなす角度が累算されて格納される。 When the processing from step S22 to step S30 is completed, the lower lattice point 2 [i] has a lattice point A i + calculated by a combination of the scanning line i, i + 1 and a scanning line other than these scanning lines. The coordinates of 1 are accumulated and stored. Similarly, at the angle 2 [i], the scanning line i, i + calculated by the combination of the scanning line i, i + 1 and the scanning line other than these scanning lines is used. The angle formed by 1 is accumulated and stored.

次に、下格子点2[i]に格納された累算値を、前記カウントしたカウント値で除算することにより平均の下格子点2の座標を求め、また、角度2[i]に格納された累算値を、前記カウントしたカウント値で除算することにより平均の角度2を求める。また、下格子点2の座標を、時間座標から空間座標の下格子点3に変換する(ステップS32)。尚、時間座標から空間座標への変換は、図7等で説明した方法により行うことができる。   Next, the coordinates of the average lower grid point 2 are obtained by dividing the accumulated value stored in the lower grid point 2 [i] by the counted value, and stored in the angle 2 [i]. The average angle 2 is obtained by dividing the accumulated value by the counted value. Further, the coordinates of the lower grid point 2 are converted from the time coordinates to the lower grid point 3 of the space coordinates (step S32). Note that the conversion from the time coordinate to the space coordinate can be performed by the method described in FIG.

上記の方法により各走査線の下格子点の空間座標及び下格子点を通る走査線方向を精度よく算出することができ、これにより着目領域における局所音速も精度よく算出することができる。   With the above method, the spatial coordinates of the lower grid point of each scan line and the scan line direction passing through the lower grid point can be calculated with high accuracy, and the local sound velocity in the region of interest can also be calculated with high accuracy.

<その他の実施形態>
超音波探触子300から送出される複数の走査線と着目領域との位置関係によっては、屈折のない走査線群が存在しないことが考えられる。この場合には、超音波探触子300から着目領域に向けて出射する走査線のステア角αを、図2に示すように各素子への遅延時間を調整し、着目領域への走査線の入射角を変更する。
<Other embodiments>
Depending on the positional relationship between the plurality of scanning lines sent from the ultrasound probe 300 and the region of interest, it is conceivable that there is no scanning line group without refraction. In this case, the steer angle α of the scanning line emitted from the ultrasonic probe 300 toward the region of interest is adjusted with the delay time to each element as shown in FIG. Change the incident angle.

このステア角αの調整は、送信回路402から超音波探触子300の素子iに印加する駆動信号を、次式に示す遅延時間Δτだけ遅らせることにより行うことができる。 The steering angle α can be adjusted by delaying the drive signal applied from the transmission circuit 402 to the element i of the ultrasonic probe 300 by the delay time Δτ i shown in the following equation.

[数8]
Δτ=(i−1)p・sinα/V
但し、p:素子のピッチ、V:音速(例えば、皮下脂肪等における既知の音速)
また、受信時には、ステア角αの方向の各深さにおいて焦点を形成する様に受信フォーカスを実施し、各格子点の環境音速を求める。ここで、各格子点の環境音速を精度良く求めるために、送信時にもステア角αの方向の各深さに送信焦点を形成するようにフォーカスをかける事が好ましい。
[Equation 8]
Δτ i = (i−1) p · sin α / V
Where p: element pitch, V: sound velocity (eg, known sound velocity in subcutaneous fat, etc.)
At the time of reception, reception focus is performed so as to form a focus at each depth in the direction of the steer angle α, and the ambient sound speed at each lattice point is obtained. Here, in order to accurately determine the ambient sound velocity at each lattice point, it is preferable to focus so as to form a transmission focal point at each depth in the direction of the steer angle α during transmission.

この様にして、着目領域への走査線の入射角を変更する毎に、走査線方向等を算出することにより、屈折のない走査線群又は屈折の小さい走査線群を求めることができる。   In this way, a scanning line group with no refraction or a scanning line group with small refraction can be obtained by calculating the scanning line direction or the like each time the incident angle of the scanning line to the region of interest is changed.

また、着目領域を小さくとることにより音速一様でない対象へも適用可能である。各領域において独立に局所音速を求めてもよいが、超音波探触子に近い領域(浅い領域)の結果を活用してもよい。例えば、浅い領域における走査線の屈折小の判定結果を含めて屈折小の走査線群を判定してもよいし、下格子点の位置の時間座標から空間座標への変換において、浅い領域における走査線方向から着目領域の走査線方向への変化が最も少ないような空間座標をとってもよいし、浅い領域から走査線間隔と着目領域の走査線間隔が一致するような空間座標をとってもよい。   In addition, the present invention can be applied to an object whose sound speed is not uniform by making the region of interest small. Although the local sound velocity may be obtained independently in each region, the result of the region close to the ultrasonic probe (shallow region) may be used. For example, a scan line group with small refraction may be determined including a determination result of small refraction of the scan line in the shallow region, or scanning in the shallow region in the conversion from the time coordinate to the spatial coordinate of the position of the lower lattice point. Spatial coordinates that minimize the change from the line direction to the scanning line direction of the region of interest may be taken, or spatial coordinates from the shallow region such that the scanning line interval coincides with the scanning line interval of the region of interest may be taken.

また、算出した走査線方向を示す各走査線、下格子点の位置、又は下格子点の位置を接続した線を表示部104に表示させてもよい。   Further, each scanning line indicating the calculated scanning line direction, the position of the lower grid point, or a line connecting the positions of the lower grid points may be displayed on the display unit 104.

また、<環境音速の算出>で述べたように超音波走査線上のある反射点(格子点)からの受信信号とその格子点における環境音速とは一定の関係にあるため、本発明における「受信信号」は環境音速を含む概念である。また、屈折のない走査線とは、走査線が全く屈折しない場合に限らず、屈折の小さい走査線も含み、要求される局所音速の精度にもよるが、例えば、走査線方向の変化が1度程度以下の走査線をいう。   Further, as described in <Calculation of environmental sound speed>, since the reception signal from a certain reflection point (grid point) on the ultrasonic scanning line and the environmental sound speed at the lattice point are in a certain relationship, "Signal" is a concept that includes ambient sound speed. The scanning line without refraction is not limited to the case where the scanning line is not refracted at all, but includes a scanning line with low refraction. For example, the change in the scanning line direction is 1 depending on the accuracy of the required local sound velocity. A scanning line of about the same degree or less.

10…超音波診断装置、100…中央処理装置(CPU)、102…格納部、104…表示部、106…データ解析計測部、200…操作入力部、202…操作卓、204…ポインティングデバイス、300…超音波探触子、302…超音波トランスデューサ(素子)、400…送受信部、402…送信回路、404…受信回路、500…画像信号生成部、502…信号処理部、506…画像処理部、508…画像メモリ、510…D/A変換器、600…再生部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Ultrasound diagnostic apparatus, 100 ... Central processing unit (CPU), 102 ... Storage part, 104 ... Display part, 106 ... Data analysis measurement part, 200 ... Operation input part, 202 ... Console, 204 ... Pointing device, 300 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Ultrasonic probe, 302 ... Ultrasonic transducer (element), 400 ... Transmission / reception part, 402 ... Transmission circuit, 404 ... Reception circuit, 500 ... Image signal generation part, 502 ... Signal processing part, 506 ... Image processing part, 508: Image memory, 510: D / A converter, 600: Playback unit

Claims (20)

超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の素子を含む超音波探触子と、
前記超音波検出信号に基づいて前記超音波の3つ以上の異なる深さからの各反射の受信信号を取得する受信信号取得手段と、
前記取得した受信信号に基づいて走査線方向を算出する走査線方向算出手段と、
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
An ultrasonic probe including a plurality of elements that transmit ultrasonic waves to the subject, receive ultrasonic waves reflected by the subject, and output ultrasonic detection signals;
A reception signal acquisition means for acquiring a reception signal of each reflection from three or more different depths of the ultrasonic wave based on the ultrasonic detection signal;
Scanning line direction calculating means for calculating a scanning line direction based on the acquired received signal;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記受信信号は、前記超音波探触子の複数の素子において受信された信号であることを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the received signal is a signal received by a plurality of elements of the ultrasonic probe. 前記走査線方向算出手段は、
前記超音波探触子から送受信される走査線のうちの着目する第1の走査線上の3つ以上の異なる深さに対応する格子点と、前記第1の走査線と異なる第2の走査線上の3つ以上の異なる深さに対応する格子点との各格子点間の超音波の伝播時間を、前記受信信号取得手段により取得した受信信号に基づいて算出する伝播時間算出手段と、
前記第1の走査線上の3つ以上の異なる深さに対応する格子点のうちの第1の格子点を原点とし、前記第1の走査線を基準とする第1の時間座標上で、前記第2の走査線上の第2の格子点の第2の位置を、前記伝播時間算出手段により算出した伝播時間に基づいて算出する第1の位置算出手段と、
前記第2の走査線上の3つ以上の異なる深さに対応する格子点のうちの第2の格子点を原点とし、前記第2の走査線を基準とする第2の時間座標上で、前記第1の走査線上の第1の格子点の第1の位置を、前記伝播時間算出手段により算出した伝播時間に基づいて算出する第2の位置算出手段と、
前記第1の位置算出手段により算出した前記第2の位置を原点とし、前記第1の時間座標に対して任意の角度だけ回転した第3の時間座標上で、前記第1の走査線上の第1の格子点の第3の位置を座標変換により算出する第3の位置算出手段と、
前記第2の位置算出手段により算出された前記第1の格子点の第1の位置と、前記第3の位置算出手段により算出された前記第1の格子点の第3の位置との誤差が最小となるときの前記第3の時間座標の回転角を、前記第1の走査線と第2の走査線とのなす角度として算出する角度算出手段と、
からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波診断装置。
The scanning line direction calculation means includes
Of the scanning lines transmitted and received from the ultrasonic probe, lattice points corresponding to three or more different depths on the first scanning line of interest, and on a second scanning line different from the first scanning line Propagation time calculation means for calculating the propagation time of ultrasonic waves between the lattice points corresponding to three or more different depths based on the reception signal acquired by the reception signal acquisition means;
The first grid point of the grid points corresponding to three or more different depths on the first scan line is the origin, and on the first time coordinate with the first scan line as a reference, the First position calculating means for calculating a second position of the second grid point on the second scanning line based on the propagation time calculated by the propagation time calculating means;
The second grid point of the grid points corresponding to three or more different depths on the second scan line is the origin, and the second time coordinate with the second scan line as a reference is Second position calculating means for calculating a first position of the first grid point on the first scanning line based on the propagation time calculated by the propagation time calculating means;
The second position calculated by the first position calculating means is the origin, and the third time coordinate on the first scanning line is rotated on the third time coordinate rotated by an arbitrary angle with respect to the first time coordinate. Third position calculating means for calculating a third position of one grid point by coordinate transformation;
An error between the first position of the first grid point calculated by the second position calculation unit and the third position of the first grid point calculated by the third position calculation unit is An angle calculating means for calculating a rotation angle of the third time coordinate at the minimum as an angle formed by the first scanning line and the second scanning line;
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1 or 2, characterized by comprising:
前記走査線方向算出手段は、n(n:3以上の整数)本の走査線から前記第1の走査線と前記第2の走査線とのなす角度を(n−1)個算出し、これらの算出した角度の平均を前記第1の走査線と前記第2の走査線とのなす角度とすることを特徴とする請求項3に記載の超音波診断装置。   The scanning line direction calculating means calculates (n−1) angles formed by the first scanning line and the second scanning line from n (n: an integer of 3 or more) scanning lines, The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3, wherein an average of the calculated angles is an angle formed by the first scanning line and the second scanning line. 前記走査線方向算出手段は、n(n:3以上の整数)本の走査線から前記第1の走査線と前記第2の走査線とのなす角度を(n−1)個算出し、これらの算出した角度の平均を前記第1の走査線と前記第2の走査線とのなす角度とするとともに、前記第1の走査線上の第1の格子点を原点とし、前記第1の走査線を基準とする第1の時間座標上で、前記第2の走査線上の第2の格子点の第2の位置を(n−1)個算出し、これらの算出した第2の位置の平均を前記第2の走査線の第2の格子点の位置とすることを特徴とする請求項3に記載の超音波診断装置。   The scanning line direction calculating means calculates (n−1) angles formed by the first scanning line and the second scanning line from n (n: an integer of 3 or more) scanning lines, Is the angle formed by the first scanning line and the second scanning line, the first lattice point on the first scanning line is the origin, and the first scanning line (N-1) second positions of the second grid points on the second scanning line are calculated on the first time coordinate with reference to the average of the calculated second positions. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3, wherein the position is a position of a second lattice point of the second scanning line. 前記走査線方向算出手段は、
前記超音波探触子から送受信される走査線のうちの着目する第1の走査線上の3つ以上の異なる深さに対応する格子点と、前記第1の走査線と異なる複数本の第2の走査線上の第2の格子点との各格子点間の超音波の伝播時間を、前記受信信号取得手段により取得した受信信号に基づいて算出する伝播時間算出手段と、
前記第1の走査線上の3つ以上の異なる深さに対応する格子点のうちの第1の格子点を原点とし、前記第1の走査線を基準とする時間座標上で、前記第2の走査線上の複数の第2の格子点の位置を、前記伝播時間算出手段により算出した伝播時間に基づいて算出する位置算出手段と、
前記複数の第2の格子点の位置を結んだ曲線に対して直角に交わる直線の方向を、前記第1の走査線に対する前記第2の走査線の方向とすることを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波診断装置。
The scanning line direction calculation means includes
Among the scanning lines transmitted and received from the ultrasonic probe, lattice points corresponding to three or more different depths on the first scanning line of interest, and a plurality of second points different from the first scanning line. Propagation time calculation means for calculating the propagation time of the ultrasonic wave between each lattice point with the second lattice point on the scanning line based on the reception signal acquired by the reception signal acquisition means;
Of the lattice points corresponding to three or more different depths on the first scanning line, the first lattice point is the origin, and the second coordinate is on the time coordinate with respect to the first scanning line. Position calculating means for calculating the positions of a plurality of second grid points on the scanning line based on the propagation time calculated by the propagation time calculating means;
2. The direction of the second scanning line with respect to the first scanning line is a direction of a straight line that intersects at right angles to a curve connecting the positions of the plurality of second lattice points. Or the ultrasonic diagnostic apparatus of 2.
前記伝播時間算出手段は、
着目する走査線上の上格子点から前記超音波探触子の各素子までの第1の伝播時間を算出する第1の伝播時間算出手段と、
前記上格子点と前記超音波探触子との間の領域に設定された下格子点から前記超音波探触子の各素子までの第2の伝播時間を算出する第2の伝播時間算出手段と、
前記超音波探触子の各素子上で、前記算出された第1の伝播時間と第2の伝播時間との時間差が最大となる素子上の時間差を、前記上格子点から下格子点までの超音波の伝播時間として算出する手段と、
からなることを特徴とする請求項3から6のいずれか1項に記載の超音波診断装置。
The propagation time calculation means includes
First propagation time calculation means for calculating a first propagation time from an upper lattice point on the scanning line of interest to each element of the ultrasonic probe;
Second propagation time calculating means for calculating a second propagation time from a lower lattice point set in a region between the upper lattice point and the ultrasonic probe to each element of the ultrasonic probe When,
On each element of the ultrasonic probe, the time difference on the element at which the time difference between the calculated first propagation time and the second propagation time is maximized is calculated from the upper lattice point to the lower lattice point. Means for calculating the ultrasonic propagation time;
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3, comprising:
前記走査線方向算出手段により算出された複数の走査線方向に基づいて屈折のない2本以上の走査線を抽出する抽出手段と、
前記抽出した2本以上の走査線の同一の深さの格子点の時間間隔と所定の音速とを乗算して前記2本上の走査線間の空間的な距離を算出する距離算出手段と、
前記超音波探触子から送信される走査線のうちの屈折のない走査線の前記格子点における走査線間隔と前記距離算出手段により算出された距離とが一致するように前記所定の音速を算出し、この算出した音速に基づいて前記時間座標上の各格子点の位置から空間座標上の位置に変換する変換手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の超音波診断装置。
Extraction means for extracting two or more scanning lines without refraction based on a plurality of scanning line directions calculated by the scanning line direction calculation means;
A distance calculating means for calculating a spatial distance between the two scanning lines by multiplying a time interval between lattice points of the same depth of the two or more extracted scanning lines and a predetermined sound speed;
The predetermined sound velocity is calculated so that a scanning line interval at the lattice point of a scanning line having no refraction among scanning lines transmitted from the ultrasonic probe coincides with a distance calculated by the distance calculation unit. Conversion means for converting from the position of each grid point on the time coordinate to the position on the spatial coordinate based on the calculated sound speed;
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising:
前記超音波探触子から送受信される走査線のうちの着目する第1の走査線上の3つ以上の異なる深さに対応する格子点と、前記第1の走査線と異なる複数本の第2の走査線上の第2の格子点との各格子点間の超音波の伝播時間を、前記受信信号取得手段により取得した受信信号に基づいて算出する伝播時間算出手段と、
前記第1の走査線上の3つ以上の異なる深さに対応する格子点のうちの第1の格子点を原点とし、前記第1の走査線を基準とする時間座標上で、前記第2の走査線上の複数の第2の格子点の位置を、前記伝播時間算出手段により算出した伝播時間に基づいて算出する位置算出手段と、
前記第1の格子点及び第2の格子点の前記時間座標上の位置を所定の音速に基づいて空間座標上の位置に変換する座標変換手段と、
前記超音波探触子から送信される前記第1及び第2の走査線に対応する走査線であって屈折する前の走査線上の同一深さの複数の端点と、前記第1及び第2の格子点の前記空間座標上の位置とを接続し、各端点における方向変化の大きさ、又は隣り合う走査線の各端点における方向変化の差の大きさを全走査線に関して積分する積分手段と、
前記積分手段による積分値が最小となる前記所定の音速を算出し、この算出した音速に基づいて前記時間座標上の各格子点の位置から空間座標上の位置に変換する変換手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の超音波診断装置。
Among the scanning lines transmitted and received from the ultrasonic probe, lattice points corresponding to three or more different depths on the first scanning line of interest, and a plurality of second points different from the first scanning line. Propagation time calculation means for calculating the propagation time of the ultrasonic wave between each lattice point with the second lattice point on the scanning line based on the reception signal acquired by the reception signal acquisition means;
Of the lattice points corresponding to three or more different depths on the first scanning line, the first lattice point is the origin, and the second coordinate is on the time coordinate with respect to the first scanning line. Position calculating means for calculating the positions of a plurality of second grid points on the scanning line based on the propagation time calculated by the propagation time calculating means;
Coordinate conversion means for converting the position on the time coordinate of the first lattice point and the second lattice point into a position on a spatial coordinate based on a predetermined sound velocity;
A plurality of end points of the same depth on the scanning line corresponding to the first and second scanning lines transmitted from the ultrasonic probe before being refracted; and the first and second Integration means for connecting the positions of the grid points on the spatial coordinates and integrating the magnitude of the direction change at each end point or the difference in the direction change at each end point of the adjacent scan lines with respect to all the scan lines;
Conversion means for calculating the predetermined sound speed at which an integration value by the integration means is minimized, and converting the position of each lattice point on the time coordinate to a position on a spatial coordinate based on the calculated sound speed;
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising:
前記着目する第1の走査線上の3つ以上の異なる深さに対応する格子点のうちの着目領域に設定される上格子点と、前記上格子点と前記超音波探触子との間に設定される下格子点と、前記第1の走査線と異なる第2の走査線上の下格子点とを、前記算出された空間座標上の位置に基づいて設定する格子点設定手段と、
前記下格子点での反射の受信信号に基づいて、該下格子点から前記超音波探触子までの領域の平均音速である環境音速を算出する環境音速算出手段と、
前記着目領域における仮定音速を仮定し、前記上格子点から下格子点までの第1の伝播時間を算出する手段と、
スネルの法則により前記上格子点から下格子点に入射する超音波の入射角と、前記着目領域の仮定音速と前記下格子点と前記超音波探触子との間の領域の環境音速とに基づいて前記下格子点から出射する超音波の出射角を算出する手段と、
前記下格子点から前記算出した出射角で出射する超音波が入射する前記超音波探触子の素子の位置と該素子に入射するまでの第2の伝播時間とを算出する手段と、
前記超音波探触子の素子の位置における超音波の受信時刻を、前記第1の伝播時間と第2の伝播時間とを加算して算出する手段と、
前記上格子点での反射の前記超音波探触子の素子の位置における受信時刻と前記算出した受信時刻との誤差が最小となる前記仮定音速を、前記着目領域における局所音速として判定する局所音速判定手段と、
を備えたことを特徴とする請求項8又は9に記載の超音波診断装置。
An upper lattice point set in a region of interest among lattice points corresponding to three or more different depths on the first scanning line of interest, and between the upper lattice point and the ultrasonic probe Grid point setting means for setting a lower grid point to be set and a lower grid point on a second scanning line different from the first scanning line based on the position on the calculated spatial coordinates;
Based on the reception signal of the reflection at the lower grid point, an environmental sound speed calculating means for calculating an environmental sound speed that is an average sound speed of a region from the lower grid point to the ultrasonic probe;
Means for assuming a hypothetical sound velocity in the region of interest and calculating a first propagation time from the upper lattice point to the lower lattice point;
According to Snell's law, the incident angle of the ultrasonic wave incident on the lower lattice point from the upper lattice point, the assumed sound velocity of the region of interest, and the environmental sound velocity of the region between the lower lattice point and the ultrasonic probe Means for calculating an emission angle of an ultrasonic wave emitted from the lower lattice point based on:
Means for calculating a position of an element of the ultrasonic probe on which an ultrasonic wave emitted from the lower lattice point at the calculated emission angle is incident and a second propagation time until the ultrasonic wave is incident on the element;
Means for calculating the reception time of the ultrasonic wave at the position of the element of the ultrasonic probe by adding the first propagation time and the second propagation time;
Local sound speed for determining the assumed sound speed at which the error between the reception time of the reflection at the upper lattice point at the position of the element of the ultrasonic probe and the calculated reception time is minimum as the local sound speed in the region of interest A determination means;
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 8 or 9, further comprising:
前記着目する第1の走査線上の3つ以上の異なる深さに対応する格子点のうちの着目領域に設定される上格子点と、前記上格子点と前記超音波探触子との間に設定される下格子点と、前記第1の走査線と異なる第2の走査線上の下格子点とを、前記算出された空間座標上の位置に基づいて設定する格子点設定手段と、
前記上格子点及び下格子点での反射の受信信号に基づいて、各格子点から前記超音波探触子までの領域の平均音速である環境音速を算出する環境音速算出手段と、
前記上格子点を反射点としたときの第1の受信波を、該上格子点に対応して算出した環境音速に基づいて算出する第1の算出手段と、
前記着目領域における仮定音速を仮定し、前記上格子点から下格子点までの伝播時間を算出する手段と、
前記下格子点からの第2受信波を、該下格子点に対応して算出した環境音速及び前記算出した伝播時間に基づいて算出する第2の算出手段と、
前記第1の算出手段により算出された第1の受信波と前記第2の算出手段により算出された第2の成受信波との誤差が最小となる前記仮定音速を、前記着目領域における局所音速として判定する局所音速判定手段と、
を備えたことを特徴とする請求項8又は9に記載の超音波診断装置。
An upper lattice point set in a region of interest among lattice points corresponding to three or more different depths on the first scanning line of interest, and between the upper lattice point and the ultrasonic probe Grid point setting means for setting a lower grid point to be set and a lower grid point on a second scanning line different from the first scanning line based on the position on the calculated spatial coordinates;
An environmental sound speed calculating means for calculating an environmental sound speed that is an average sound speed of an area from each lattice point to the ultrasonic probe, based on reception signals of reflection at the upper lattice point and the lower lattice point;
First calculation means for calculating a first received wave when the upper lattice point is a reflection point, based on an environmental sound velocity calculated corresponding to the upper lattice point;
Assuming an assumed sound velocity in the region of interest, means for calculating a propagation time from the upper lattice point to the lower lattice point;
Second calculation means for calculating a second received wave from the lower grid point based on the environmental sound velocity calculated corresponding to the lower grid point and the calculated propagation time;
The assumed sound speed at which the error between the first received wave calculated by the first calculating means and the second received wave calculated by the second calculating means is minimized is the local sound speed in the region of interest. Local sound speed determination means for determining,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 8 or 9, further comprising:
請求項8又は9に記載の超音波診断装置において、前記算出された所定の音速を、前記第1の格子点と第2の格子点との間の着目領域における局所音速として取得することを特徴とする超音波診断装置。   10. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 8, wherein the calculated predetermined sound speed is acquired as a local sound speed in a region of interest between the first lattice point and the second lattice point. Ultrasonic diagnostic equipment. 前記超音波の走査線上の深さの異なる第1の格子点及び第2の格子点からの各反射の受信信号に基づいて前記第1の格子点と第2の格子点との間の超音波の伝播時間を算出する伝播時間算出手段と、
請求項8又は9に記載の前記変換手段により変換された空間座標上の前記第1の格子点及び第2の格子点の位置と、前記伝播時間算出手段により算出した前記第1の格子点と第2の格子点との間の超音波の伝播時間とに基づいて前記第1の格子点と第2の格子点との間の着目領域における局所音速を算出する局所音速算出手段と、
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic waves between the first and second grid points based on the reception signals of the reflections from the first and second grid points having different depths on the ultrasonic scanning line. Propagation time calculation means for calculating the propagation time of
The positions of the first and second grid points on the space coordinates transformed by the transform unit according to claim 8 or 9, and the first grid points calculated by the propagation time calculation unit Local sound speed calculating means for calculating a local sound speed in a region of interest between the first lattice point and the second lattice point based on the propagation time of the ultrasonic wave between the second lattice point;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
各走査線についてそれぞれ求めた前記局所音速を平均して前記着目領域の局所音速を算出することを特徴とする請求項10から13のいずれか1項に記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 10 to 13, wherein the local sound speed obtained for each scanning line is averaged to calculate the local sound speed of the region of interest. 前記走査線方向算出手段により算出された複数の走査線方向に基づいて屈折のない複数の走査線を抽出する抽出手段を備え、
前記抽出された屈折のない複数の走査線についてそれぞれ求めた前記局所音速を平均して前記着目領域の局所音速を算出することを特徴とする請求項10から13のいずれか1項に記載の超音波診断装置。
Extracting means for extracting a plurality of scanning lines without refraction based on the plurality of scanning line directions calculated by the scanning line direction calculating means;
The supersonic wave according to any one of claims 10 to 13, wherein the local sound speed of the region of interest is calculated by averaging the local sound speeds obtained for the extracted plurality of scanning lines without refraction. Ultrasonic diagnostic equipment.
前記超音波検出信号の振幅を点の輝度により表す振幅画像を作成する振幅画像作成手段を更に備えたことを特徴とする請求項1から15のいずれか1項に記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 15, further comprising amplitude image creating means for creating an amplitude image representing the amplitude of the ultrasonic detection signal by the luminance of a point. 前記走査線方向算出手段により算出した走査線方向を表示する表示手段を更に備えたことを特徴とする請求項1から16のいずれか1項に記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising display means for displaying a scanning line direction calculated by the scanning line direction calculation means. 前記変換手段により変換された空間座標上の前記格子点の位置、又は格子点の位置を接続した線を表示する表示手段を更に備えたことを特徴とする請求項8から15のいずれか1項に記載の超音波診断装置。   16. The display device according to claim 8, further comprising display means for displaying the positions of the grid points on the spatial coordinates converted by the conversion means, or lines connecting the positions of the grid points. An ultrasonic diagnostic apparatus according to 1. 前記超音波探触子から送受信される走査線のステア角を調整するステア角調整手段を備え、
前記走査線方向算出手段は、前記ステア角調整手段によりステア角が調整される毎に前記取得した受信信号に基づいて前記走査線方向を算出することを特徴とする請求項1から18のいずれか1項に記載の超音波診断装置。
A steer angle adjusting means for adjusting a steer angle of a scanning line transmitted and received from the ultrasonic probe;
19. The scanning line direction calculating unit calculates the scanning line direction based on the acquired reception signal every time the steering angle is adjusted by the steering angle adjusting unit. The ultrasonic diagnostic apparatus according to item 1.
複数の素子を含む超音波探触子から超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を取得する工程と、
前記取得した超音波検出信号に基づいて前記超音波の3つ以上の異なる深さからの各反射の受信信号を取得する受信信号取得工程と、
前記取得した受信信号に基づいて走査線方向を算出する走査線方向算出工程と、
を含むことを特徴とする超音波診断方法。
A step of transmitting an ultrasonic wave from an ultrasonic probe including a plurality of elements to a subject, receiving an ultrasonic wave reflected by the subject, and acquiring an ultrasonic detection signal;
A reception signal acquisition step of acquiring a reception signal of each reflection from three or more different depths of the ultrasonic wave based on the acquired ultrasonic detection signal;
A scanning line direction calculating step of calculating a scanning line direction based on the acquired reception signal;
An ultrasonic diagnostic method comprising:
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