JP2013176697A - Ultrasonic diagnostic apparatus and control method of the same - Google Patents
Ultrasonic diagnostic apparatus and control method of the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013176697A JP2013176697A JP2013133365A JP2013133365A JP2013176697A JP 2013176697 A JP2013176697 A JP 2013176697A JP 2013133365 A JP2013133365 A JP 2013133365A JP 2013133365 A JP2013133365 A JP 2013133365A JP 2013176697 A JP2013176697 A JP 2013176697A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- living body
- power distribution
- interpolation
- information processing
- biological information
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、生体に弾性波を照射し、その反射エコーから生体内の情報を取得する生体情報処理装置、および生体情報処理方法に関する。 The present invention relates to a biological information processing apparatus and a biological information processing method for irradiating a living body with elastic waves and acquiring in-vivo information from the reflected echo.
医用超音波イメージングを実現する超音波診断装置において、パルスエコー法によって画像を形成する場合の深さ方向の空間分解能は、超音波の波長をλ、送信波数をnとすると、(nλ)/2で一般的に表すことが可能である。例えば、12MHzの中心周波数の超音波を2波長分送信した場合は約0.13mm程度となる。 In an ultrasonic diagnostic apparatus that realizes medical ultrasonic imaging, the spatial resolution in the depth direction when an image is formed by the pulse echo method is (nλ) / 2 where λ is the wavelength of the ultrasonic wave and n is the transmission wave number. In general. For example, when two wavelengths of ultrasonic waves having a center frequency of 12 MHz are transmitted, the length is about 0.13 mm.
パルスエコー法について説明する。まず超音波パルスを被検体に送信すると、被検体内での音響インピーダンス差に応じて超音波が反射されて戻ってくる。次にこの反射波を受信し、この反射波の波形の包絡線を取得する。この包絡線を輝度値に変換して表示することによって、被検体内の画像化が可能となる。なお、超音波診断装置においては、複数の超音波−電気変換素子を用い、それぞれの素子間の波形に時間的なずれを加えることで、送信受信ともに被検体内でフォーカスするのが一般的である。 The pulse echo method will be described. First, when an ultrasonic pulse is transmitted to the subject, the ultrasonic wave is reflected and returned according to the acoustic impedance difference in the subject. Next, the reflected wave is received, and an envelope of the waveform of the reflected wave is acquired. By converting the envelope into a luminance value and displaying it, it becomes possible to image the inside of the subject. In an ultrasonic diagnostic apparatus, it is common to use a plurality of ultrasonic-electrical conversion elements and add a time lag to the waveform between the elements so that both transmission and reception are focused in the subject. is there.
上記のようにパルスエコー法を用いることで約0.13mm程度の深さ方向の空間分解能は実現できる。しかし最近では、より高い空間分解能が要求されている。例えば頚動脈の血管壁の層構造をさらに詳細に観察することができれば、動脈硬化などの早期発見への寄与が考えられる。 As described above, the spatial resolution in the depth direction of about 0.13 mm can be realized by using the pulse echo method. Recently, however, higher spatial resolution is required. For example, if the layer structure of the vascular wall of the carotid artery can be observed in more detail, it can be considered to contribute to early detection of arteriosclerosis and the like.
ところで、レーダーの分野においては、目標距離を高精度に推定する手法として、周波数領域干渉計法(FDI法:Frequency Domain Interferometry)が知られている。非特
許文献1では、大気レーダーにFDI法を適用した結果が示されている。非特許文献1は、FDI法だけでなく、さらに高解像度にするための適応型信号処理の手法としてCapon法やMUSIC法などを採用した結果も示している。
In the field of radar, a frequency domain interferometry (FDI method) is known as a method for estimating a target distance with high accuracy.
FDI法について説明する。FDI法は複数の周波数成分の位相情報を使用して距離を推定する。まず、ある基準位置で位相が揃っている複数の周波数を考えた場合、その基準位置からの距離と波数との積が位相の変化量と比例することが分かる。つまりある注目距離を設定した時に、基準位置から注目距離までの距離と、周波数つまり波数とが既知であれば、どれだけ位相が変化するかを算出できることになる。この変化する位相分をそれぞれの周波数の受信信号に与え、足し合わせることで注目距離における受信電力を推定できる。一般的にレーダー信号処理でFDI法を適用する場合、通常は狭い帯域の信号を送信し、送信帯域内で電力が一定の領域をイメージングに使用する。狭い帯域内の信号を用いてイメージングを行うため、目標の誘電率、導電率、後方散乱断面積の周波数特性を無視することが出来る。すなわち、狭い帯域内の異なる周波数に注目したときに、どの周波数成分についても、送信信号の電力はほぼ同じものとなる。また反射波の信号から得られる電力もほぼ同じものとなる。 The FDI method will be described. The FDI method estimates distance using phase information of a plurality of frequency components. First, when considering a plurality of frequencies having the same phase at a certain reference position, it can be seen that the product of the distance from the reference position and the wave number is proportional to the amount of phase change. That is, when a certain attention distance is set, if the distance from the reference position to the attention distance and the frequency, that is, the wave number, are known, it is possible to calculate how much the phase changes. The received power at the distance of interest can be estimated by giving this changing phase component to the received signals of the respective frequencies and adding them. In general, when the FDI method is applied to radar signal processing, a signal having a narrow band is usually transmitted, and a region where the power is constant within the transmission band is used for imaging. Since imaging is performed using signals within a narrow band, the target dielectric constant, conductivity, and frequency characteristics of the backscattering cross section can be ignored. That is, when attention is paid to different frequencies within a narrow band, the power of the transmission signal is almost the same for any frequency component. Also, the power obtained from the reflected wave signal is almost the same.
医用超音波イメージングでは、一般に広帯域信号を使用する。すなわち、広帯域な周波数帯域を有するパルス波を送信する。なお、この帯域は超音波と電気信号とを変換するトランスデューサーによって主に制限されており、パルス送信波の中の異なる周波数に対応する送信信号の電力を広い周波数帯域に渡って平坦にすることは実際上困難である。また広帯域の信号を利用するため、目標のインピーダンス、後方散乱断面積の周波数特性を無視できない。 In medical ultrasound imaging, a broadband signal is generally used. That is, a pulse wave having a wide frequency band is transmitted. Note that this band is mainly limited by the transducer that converts ultrasonic waves and electrical signals, and the power of the transmission signal corresponding to different frequencies in the pulse transmission wave is flattened over a wide frequency band. Is practically difficult. In addition, since a broadband signal is used, the target impedance and the frequency characteristics of the backscattering cross section cannot be ignored.
医用超音波イメージングにFDI法及びCapon法を適用する場合について考える。一般的な超音波診断装置は先述したように、受信波形の包絡線を取得することで画像を形成する。ここにFDI法及びCapon法を適用することでさらに解像度を上げる場合、FDIの処理レンジ内において複数の反射層が存在することが想定される。大気観測用レーダーでは観測時間を十分長くすることにより複数の反射層からの複数の反射波間の相関を抑圧可能であるが、医用超音波イメージングにおいては1処理レンジの観測時間が短く、複数の反射波間の相関を抑圧することができない。そのため、近接した反射層からの複数の反射波は高い相関性を有していることが考えられる。このような高い相関性を有する複数の反射波形に対してCapon法やMUSIC法などの適応型信号処理をそのまま適用すると、所望の信号を打ち消すなどの予期しない動作を行うことが知られている。このような状況に対して、周波数平均法を適用することで、FDI法及びCapon法が動作することを確認したのが非特許文献2である。このように、医用超音波イメージングにFDI及びCapon法を適用する場合には、周波数平均法を使用するのが望ましい。
Consider a case where the FDI method and the Capon method are applied to medical ultrasonic imaging. As described above, a general ultrasonic diagnostic apparatus forms an image by acquiring an envelope of a received waveform. When the resolution is further increased by applying the FDI method and the Capon method, it is assumed that there are a plurality of reflective layers in the FDI processing range. Atmospheric observation radar can suppress correlation between multiple reflected waves from multiple reflective layers by making the observation time sufficiently long. However, in medical ultrasound imaging, the observation time for one processing range is short, and multiple reflections are required. The correlation between waves cannot be suppressed. For this reason, it is considered that a plurality of reflected waves from adjacent reflective layers have high correlation. It is known that when an adaptive signal processing such as the Capon method or the MUSIC method is applied as it is to a plurality of reflected waveforms having such a high correlation, an unexpected operation such as cancellation of a desired signal is performed. Non-Patent
ところで、医用超音波イメージングのように受信信号の周波数スペクトルが平坦でない信号に対して、周波数平均法を適用した場合には、以下のような問題が生じる。 By the way, when the frequency averaging method is applied to a signal whose frequency spectrum of the received signal is not flat like medical ultrasonic imaging, the following problems occur.
まず周波数平均法について述べる。所望波g0(t−τ1)と相関性干渉波g0(t−τ2)の2波だけが1レンジゲート内に存在する環境について考える。ただしg0(t)、τiはそれぞれ送信波、目標iの遅延時間である。受信信号g0(t−τ1)+g0(t−τ2)と参照波g0(t)をそれぞれフーリエ変換し、相関H(ω)を求める。
ただしG0(ω)はg0(t)のフーリエ変換によって得られる周波数スペクトルである。
First, the frequency averaging method will be described. Consider an environment in which only two waves, a desired wave g 0 (t−τ 1 ) and a correlated interference wave g 0 (t−τ 2 ), exist in one range gate. However, g 0 (t) and τ i are the transmission wave and the delay time of the target i, respectively. The received signal g 0 (t−τ 1 ) + g 0 (t−τ 2 ) and the reference wave g 0 (t) are each Fourier transformed to obtain the correlation H (ω).
However, G 0 (ω) is a frequency spectrum obtained by Fourier transform of g 0 (t).
H(ω)の周波数i、j成分の間の相関rijは
と表せる。ただし添え字のHは複素共役転置を意味する。この式の中で第3項と第4項は所望波と干渉波との相互相関を表す。この相互相関が存在する場合、Capon法は相関性干渉波によって所望波を相殺するように動作してしまう。この現象を抑制するために周波数平均法を用いる。周波数平均法について図1を用いて説明する。M個の入力信号からM×Mのサイズを有する相関行列を作成する。その中で行列の次元がKであるサブアレイに分け、n番目のサブアレイをRnと定義する。周波数平均後の相関マトリクスR’は以下の式で求めることが出来る。
ただし、vnは周波数平均法で用いるサブアレイの重みであり、実数かつ以下の式を満たす。
It can be expressed. However, the subscript H means complex conjugate transpose. In this equation, the third and fourth terms represent the cross-correlation between the desired wave and the interference wave. When this cross-correlation exists, the Capon method operates to cancel the desired wave with the correlated interference wave. A frequency averaging method is used to suppress this phenomenon. The frequency averaging method will be described with reference to FIG. A correlation matrix having a size of M × M is created from M input signals. Dimensions of the matrix within which is divided into sub-arrays is K, the n-th sub-array is defined as R n. The correlation matrix R ′ after frequency averaging can be obtained by the following equation.
However, v n is the weight of sub-arrays used in the frequency averaging method, satisfy the real and the following equation.
レーダー分野でCapon法が用いられる場合狭い帯域の信号を送信し、送信帯域内で電力が一定の領域をイメージングに使用することが一般的であり、このとき信号の各周波数における送信電力が等しく目標の周波数特性は無視できる。そのため周波数平均法が問題なく動作する。しかし上述したように医用超音波イメージングにおいて広帯域信号を用いる場合、周波数ごとに送信信号電力が異なる。すなわち、相関を求める式の第1項、第2項の振幅成分の値が周波数ごとに異なる。周波数平均法は、部分相関行列を平均することによって第1項、第2項の振幅成分が等しい状態を保ちつつ相互相関値を0に近づけることを想定している。そのため相関性干渉波の有無によらず、全周波数の電力を揃えずに周波数平均法を行った場合、相互相関値を0に近づけることができない。この場合、Capon法による高解像度化の効果を得られないばかりか、実際に存在する反射体からの電力も打ち消してしまい、画像上に反射体が表示されないという課題が生じる。 When the Capon method is used in the radar field, it is common to transmit a narrow-band signal and use a region where the power is constant within the transmission band for imaging. At this time, the transmission power at each frequency of the signal is equal to the target. The frequency characteristics of can be ignored. Therefore, the frequency averaging method works without problems. However, as described above, when a wideband signal is used in medical ultrasonic imaging, the transmission signal power differs for each frequency. That is, the value of the amplitude component of the first term and the second term of the expression for obtaining the correlation differs for each frequency. The frequency averaging method assumes that the cross-correlation value approaches 0 while maintaining the state where the amplitude components of the first and second terms are equal by averaging the partial correlation matrix. Therefore, the cross-correlation value cannot be brought close to 0 when the frequency averaging method is performed without aligning the powers of all frequencies regardless of the presence or absence of correlated interference waves. In this case, there is a problem that not only the effect of increasing the resolution by the Capon method cannot be obtained, but also the power from the reflector that actually exists is canceled, and the reflector is not displayed on the image.
そこで、参照信号を用いて受信信号の周波数スペクトルを平坦化する処理として、ホワイトニングが知られている。 Therefore, whitening is known as a process for flattening the frequency spectrum of a received signal using a reference signal.
レーダー分野で、比較的広い周波数帯域のパルス波を送信する場合に、ホワイトニング処理を行うものとして非特許文献3がある。ここでは、金属板に電磁パルスを送信し、受信した信号を参照信号とする。受信した信号を周波数ごとに分解した後、参照信号の周波数スペクトルで除したものを入力信号とする。この処理によって受信信号の周波数スペクトルを平坦化したものを入力信号として使用する。 In the radar field, there is Non-Patent Document 3 that performs whitening processing when transmitting a pulse wave having a relatively wide frequency band. Here, an electromagnetic pulse is transmitted to the metal plate, and the received signal is used as a reference signal. The received signal is decomposed for each frequency and then divided by the frequency spectrum of the reference signal as an input signal. A flattened frequency spectrum of the received signal by this processing is used as the input signal.
ところで、医用超音波においては単純な反射波形を参照信号として用いると問題が生じる場合がある。医用超音波イメージングでは前述したように広帯域の信号を送受信しており、音響インピーダンス、後方散乱断面積の周波数特性が無視できない。また、筋組織・脂肪・血液など様々な異なる目標の種類によって、音響インピーダンス、後方散乱断面積等の周波数特性が異なるため、非特許文献3の手法のように単一の関数でホワイトニングしても受信信号の周波数スペクトルを精度良く平坦化することが出来ない。この場合、高解像度化の効果を得られないばかりか、実際に存在する反射体からの電力も打ち消してしまい、画像上に反射体が表示されないという課題が生じる。 By the way, in a medical ultrasonic wave, a problem may arise when a simple reflected waveform is used as a reference signal. In medical ultrasonic imaging, as described above, broadband signals are transmitted and received, and the frequency characteristics of acoustic impedance and backscattering cross-section cannot be ignored. In addition, since frequency characteristics such as acoustic impedance and backscattering cross section vary depending on various different target types such as muscle tissue, fat, and blood, whitening with a single function as in the method of Non-Patent Document 3 is also possible. The frequency spectrum of the received signal cannot be flattened with high accuracy. In this case, there is a problem that not only the effect of increasing the resolution cannot be obtained, but also the power from the reflector that actually exists is canceled, and the reflector is not displayed on the image.
本発明は、上記の課題に鑑み、受信信号の周波数スペクトルを精度良く平坦化し、従来よりも飛躍的に空間分解能を向上させることが可能な生体情報処理装置および生体情報処理方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a biological information processing apparatus and a biological information processing method that can flatten the frequency spectrum of a received signal with high accuracy and can dramatically improve the spatial resolution as compared with the conventional art. Objective.
本発明の生体情報処理装置は、
生体に照射した弾性波の反射エコーから生体内の情報を取得する生体情報処理装置であって、
前記生体に照射したパルス波の反射エコーを受信し、前記パルス波に対応する受信信号を取得する受信部と、
複数の基準信号を所定の内挿率で合成し、演算用参照信号を作成する参照信号合成部と、
前記参照信号合成部で作成された前記演算用参照信号を用いて前記受信信号に対してホワイトニング処理を行うとともに、前記ホワイトニング処理を行った前記受信信号に対して、周波数領域干渉計法および周波数平均法を適用して、前記生体内の深さ方向に関する電力分布を算出する信号処理部と、
前記内挿率を変化させてそれぞれ算出された複数の電力分布をもとに、前記生体内の情報の取得に用いる電力分布を決定する電力分布決定部と、を有することを特徴とする生体情報処理装置である。
The biological information processing apparatus of the present invention
A biological information processing apparatus that acquires in-vivo information from reflected echoes of elastic waves irradiated on a living body,
A receiving unit that receives a reflected echo of a pulse wave applied to the living body and obtains a reception signal corresponding to the pulse wave;
A reference signal synthesis unit that synthesizes a plurality of reference signals at a predetermined interpolation rate and creates a reference signal for calculation;
A whitening process is performed on the received signal using the calculation reference signal created by the reference signal synthesis unit, and a frequency domain interferometry method and a frequency average are performed on the received signal subjected to the whitening process. Applying a method to calculate a power distribution in the depth direction in the living body; and
A living body information comprising: a power distribution determining unit that determines a power distribution used for acquiring information in the living body based on a plurality of power distributions respectively calculated by changing the interpolation rate. It is a processing device.
また、本発明の生体情報処理装置は、
生体に照射した弾性波の反射エコーから生体内の情報を取得する生体情報処理方法であって、
前記生体に照射したパルス波の反射エコーを受信し、前記パルス波に対応する受信信号を取得する受信部と、
複数の異なる内挿率を用いて複数の基準信号を合成し、前記複数の内挿率に対応する複数の演算用参照信号を作成する参照信号合成部と、
前記複数の演算用参照信号のそれぞれを用いて前記受信信号の周波数スペクトルを平坦化するとともに、前記複数の平坦化された信号のそれぞれに対して周波数領域干渉計法および周波数平均法を適用して、前記複数の内挿率に対応する、前記生体内の深さ方向に関する複数の電力分布を算出する信号処理部と、
前記複数の内挿率に対応する複数の電力分布をもとに、前記生体内の情報の取得に用いる電力分布を決定する電力分布決定部と、を有することを特徴とする生体情報処理装置である。
The biological information processing apparatus of the present invention is
A biological information processing method for acquiring in-vivo information from reflected echoes of elastic waves irradiated on a living body,
A receiving unit that receives a reflected echo of a pulse wave applied to the living body and obtains a reception signal corresponding to the pulse wave;
A reference signal synthesis unit that synthesizes a plurality of reference signals using a plurality of different interpolation rates, and creates a plurality of calculation reference signals corresponding to the plurality of interpolation rates;
The frequency spectrum of the received signal is flattened using each of the plurality of calculation reference signals, and a frequency domain interferometer method and a frequency average method are applied to each of the plurality of flattened signals. A signal processing unit that calculates a plurality of power distributions in the depth direction in the living body corresponding to the plurality of interpolation rates;
A biological information processing apparatus comprising: a power distribution determining unit that determines a power distribution used for acquiring information in the living body based on a plurality of power distributions corresponding to the plurality of interpolation rates. is there.
本発明の生体情報処理方法は、
生体に照射した弾性波の反射エコーから生体内の情報を取得する生体情報処理方法であって、
前記生体に照射したパルス波の反射エコーを受信し、前記パルス波に対応する受信信号を取得する工程、
複数の基準信号を所定の内挿率で合成し、演算用参照信号を作成する工程、
前記演算用参照信号を用いて、前記受信信号に対してホワイトニング処理を行う工程、
前記ホワイトニング処理を行った前記受信信号に対して、周波数領域干渉計法および周波数平均法を適用して、前記生体内の深さ方向に関する電力分布を算出する工程、
前記内挿率を変化させてそれぞれ算出した複数の電力分布をもとに、前記生体内の情報の取得に用いる電力分布を決定する工程、
を有することを特徴とする生体情報処理方法である。
The biological information processing method of the present invention includes:
A biological information processing method for acquiring in-vivo information from reflected echoes of elastic waves irradiated on a living body,
Receiving a reflected echo of a pulse wave applied to the living body, and obtaining a received signal corresponding to the pulse wave;
A step of synthesizing a plurality of reference signals at a predetermined interpolation rate to create a calculation reference signal,
Performing a whitening process on the received signal using the calculation reference signal;
Applying a frequency domain interferometer method and a frequency averaging method to the received signal subjected to the whitening process to calculate a power distribution in the depth direction in the living body;
Determining a power distribution to be used for acquiring information in the living body based on a plurality of power distributions calculated by changing the interpolation rate,
It is a biological information processing method characterized by having.
また、本発明の生体情報処理方法は、
生体に照射した弾性波の反射エコーから生体内の情報を取得する生体情報処理方法であって、
前記生体に照射したパルス波の反射エコーを受信し、前記パルス波に対応する受信信号を取得する工程、
複数の異なる内挿率を用いて複数の基準信号を合成し、前記複数の内挿率に対応する複数の演算用参照信号を作成する工程、
前記複数の演算用参照信号のそれぞれを用いて前記受信信号の周波数スペクトルを平坦化して、複数の平坦化された信号を作成する工程、
前記複数の平坦化された信号のそれぞれに対して周波数領域干渉計法および周波数平均法を適用して、前記複数の内挿率に対応する、前記生体内の深さ方向に関する複数の電力分布を算出する工程、
前記複数の内挿率に対応する複数の電力分布をもとに、前記生体内の情報の取得に用いる電力分布を決定する工程、を有することを特徴とする生体情報処理方法である。
The biological information processing method of the present invention includes
A biological information processing method for acquiring in-vivo information from reflected echoes of elastic waves irradiated on a living body,
Receiving a reflected echo of a pulse wave applied to the living body, and obtaining a received signal corresponding to the pulse wave;
Synthesizing a plurality of reference signals using a plurality of different interpolation rates, and creating a plurality of calculation reference signals corresponding to the plurality of interpolation rates;
Flattening the frequency spectrum of the received signal using each of the plurality of calculation reference signals to create a plurality of flattened signals;
A frequency domain interferometer method and a frequency averaging method are applied to each of the plurality of flattened signals, and a plurality of power distributions in the depth direction in the living body corresponding to the plurality of interpolation rates are obtained. Calculating step,
A biological information processing method comprising: determining a power distribution used for acquiring information in the living body based on a plurality of power distributions corresponding to the plurality of interpolation rates.
本発明によれば、目標の周波数特性を考慮した適切な演算用参照信号を用いることにより、受信信号の周波数スペクトルを精度良く平坦化することができる。その結果、従来よりも飛躍的に空間分解能を向上させることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to accurately flatten the frequency spectrum of a received signal by using an appropriate calculation reference signal in consideration of a target frequency characteristic. As a result, the spatial resolution can be dramatically improved as compared with the conventional case.
以下、図面を参照しつつ本発明をより詳細に説明する。なお、同一の構成要素には原則として同一の参照番号を付して、説明を省略する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. In principle, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
本発明の特徴は、目標の周波数特性を考慮した参照信号を用いて、受信信号の平坦化処理(ホワイトニング処理ともいう。)を行う点である。本発明における参照信号とはFDI法ならびにCapon法などの処理を行う場合に用いる信号波形を意味している。 A feature of the present invention is that a received signal is flattened (also referred to as whitening) using a reference signal that takes into account a target frequency characteristic. The reference signal in the present invention means a signal waveform used when processing such as FDI method and Capon method is performed.
(生体情報処理装置の構成)
図2は本発明にかかる生体情報処理装置の概略を示した図である。
(Configuration of biological information processing apparatus)
FIG. 2 is a diagram showing an outline of the biological information processing apparatus according to the present invention.
この生体情報処理装置は、生体に弾性波(例えば超音波)パルスを照射し、生体内の目標で反射されたエコーを受信し、得られた受信信号から生体内の情報(例えば断層像)を得るためのシステムである。この装置は超音波診断装置ともよばれる。本実施形態の生体情報処理装置は、送信回路系003、システム制御部004、受信回路系005、受信信号処理系006、適応型信号処理系007、参照信号合成ブロック008、処理結果選択
ブロック009、画像処理系010を備える。生体情報処理装置には、複数の振動子002を有する超音波プローブ001と、画像表示装置011とが接続されている。
This biological information processing apparatus irradiates a living body with an elastic wave (for example, ultrasonic wave) pulse, receives an echo reflected by a target in the living body, and obtains information (for example, a tomographic image) in the living body from the obtained reception signal. It is a system for obtaining. This apparatus is also called an ultrasonic diagnostic apparatus. The biological information processing apparatus of this embodiment includes a
ここで、受信回路系005及び受信信号処理系006が、送信パルス波の反射エコーを受信してそのパルス波に対応する受信信号を取得する受信部を構成する。参照信号合成ブロック008が、異なる内挿率を用いて複数の基準信号を合成し、複数の内挿率に対応する複数の演算用参照信号を作成する参照信号合成部を構成する。適応型信号処理系007が、演算用参照信号を用いたホワイトニング処理を行うとともに、周波数領域干渉計法(FDI法)及び周波数平均法により生体内の深さ方向に関する電力分布を算出する信号処理部を構成する。処理結果選択ブロック009が、内挿率の異なる複数の電力分布をもとに、生体内の情報の取得に用いる電力分布を決定する電力分布決定部を構成する。
Here, the
(生体情報処理装置の主な信号の流れ)
超音波を送信する位置(送信フォーカス)が設定されると、システム制御部004から送信回路系003にその設定情報が送られる。送信回路系003はその情報に基づいて、時間遅延ならびに強度を決定した後、超音波プローブ001内の複数の振動子002を駆動するための電気信号を送信する。この電気信号は振動子002において変位に変換され、被検体内を超音波として伝播する。このようにして送信された超音波は被検体内の音響的性質により散乱・反射された超音波信号として振動子002に戻ってくる。この複数の振動子002が超音波−電気の変換素子として動作することで超音波信号が複数の受信電気信号に変換される。
(Main signal flow of biological information processing equipment)
When the position (transmission focus) for transmitting an ultrasonic wave is set, the setting information is sent from the
この複数の受信電気信号は受信回路系005に入力される。受信回路系005はシステム制御部004から与えられた情報に対応して、受信位置による時間遅延の調整などを行う。このような調整を行った後、受信電気信号は受信信号処理系006に入力される。受信信号処理系006は入力された信号を加算することで深さ方向の位置に応じた反射波形を算出し、時系列に並べられた振幅信号として適応型信号処理系007に出力する。
The plurality of received electrical signals are input to the receiving
適応型信号処理系007での処理については後で詳細に述べる。適応型信号処理系007は単純な包絡線を取得するのではなく、参照信号合成ブロック008から入力された複数の演算用参照信号を使用しFDI法ならびにCapon法を適用する。適応型信号処理系007は複数の演算用参照信号に対応した深さ方向つまり時間方向の電力分布を処理結果選択ブロック009に出力する。処理結果選択ブロック009は入力された電力分布のうち最適なものを選択し(必要に応じて、選択した複数の電力分布を合成し)、画像処理系010へと出力する。画像処理系010はスキャン領域に合わせた並べ替えやスムージング、エッジ強調などの各種画像処理を行った後、画像表示装置011に輝度データを送信する。最終的に画像表示装置011で画像が表示される。
Processing in the adaptive
(適応型信号処理系の処理)
次に図3を用いて適応型信号処理系007内部での処理について説明する。適応型信号処理系007は、受信信号処理系006から入力された入力信号から1回で処理する時間分、つまり処理レンジ分の信号を抽出する(S01)。その後、適応型信号処理系007は、参照信号合成ブロック008から入力された複数の演算用参照信号との相互相関を算出する(S02)。ここでは複数の演算用参照信号のうち1種類に対する処理を例示的に示すが、実際には入力された複数の演算用参照信号に関して同様の処理を行う。相互相関をフーリエ変換することで周波数ごとの相関H(ω)が求まる(S03、S04)。次に適応型信号処理系007は、演算用参照信号を用いてホワイトニング処理を行う(S05)。参照信号をg(t)、そのフーリエ変換をG(ω)とすると、
によって、ホワイトニングされ、周波数スペクトルが平坦化された信号である修正相関Hwhi(ω)が算出できる(S06)。ただし、ηは雑音電力である。
(Processing of adaptive signal processing system)
Next, processing in the adaptive
Thus, the corrected correlation H whi (ω), which is a whitened signal with a flattened frequency spectrum, can be calculated (S06). Where η is noise power.
次に適応型信号処理系007は、平坦化された信号に対して周波数領域干渉計法および周波数平均法を適用する。すなわちまず、適応型信号処理系007は、以下の式で表せるi、j成分を有する相関マトリクスRを形成する(S07)。
次に適応型信号処理系007は、周波数平均法を用いて部分相関マトリクスR’を算出する(S08、S09)。
Next, the adaptive
そして適応型信号処理系007は、このようにして求めた部分相関マトリクスR’を用いて深さ方向の電力分布P(r)を推定する(S10)。
ここでCは注目深さrに対する拘束ベクトルであり、knはn番目の周波数に対応する波数である。
The adaptive
Where C is the constraint vector for target depth r, k n is the wave number corresponding to n-th frequency.
以上の処理によって、複数の演算用参照信号に対応した深さ方向に関する複数の電力分布が算出される。なお、よりスムーズにレンジ間の推定電力をつなぎ合わせることができるため、次の処理レンジは1回前に抽出した処理レンジと一部オーバーラップさせること
が望ましい。
Through the above processing, a plurality of power distributions in the depth direction corresponding to the plurality of calculation reference signals are calculated. Since the estimated power between the ranges can be connected more smoothly, it is desirable that the next processing range partially overlaps the processing range extracted once.
(参照信号合成ブロックの処理)
次に図4を用いて参照信号合成ブロック008における処理を説明する。ここでは2種類の基準信号f1(t)、f2(t)を内挿(合成)することで演算用参照信号を作成する例を説明する。なお演算用参照信号の作成に用いられる基準信号は、予め装置内のメモリに格納されている。
(Processing of reference signal synthesis block)
Next, processing in the reference
まず参照信号合成ブロック008は、基準信号f1(t)、f2(t)の電力を揃える(S20)。次に参照信号合成ブロック008は、2種類の基準信号をフーリエ変換し位相φ1(f)、φ2(f)を求める(S21)。参照信号合成ブロック008は、φ’(f)=φ(f)−afとした時のΣ(φ’(f))2を最小にするaoptをそれぞれの基準信号に対して探索する。参照信号合成ブロック008は、それぞれのaoptの場合の基準信号のφ’(f)を求めることで、位相を平坦化する(S22)。
First, the reference
次に、参照信号合成ブロック008は、所定の内挿率(内挿係数ともいう。)αを用い
て振幅と位相とを内挿し、以下のとおり、合成したREF3(f)を算出する(S23)。なお内挿率αは、0≦α≦1を満たす任意の値である。
ここでREF1(f)、REF2(f)はそれぞれ電力補正、位相補正後のf1(t)、f2(t)の周波数成分である。
Next, the reference
Here, REF 1 (f) and REF 2 (f) are frequency components of f 1 (t) and f 2 (t) after power correction and phase correction, respectively.
最後に参照信号合成ブロック008は、REF3(f)を逆フーリエ変換して演算用参照信号の波形を求める(S24)。なお、この際に信号電力が一定になるよう振幅補正を行うことが望ましい。
Finally, the reference
参照信号合成ブロック008は、内挿率αを変化させることで、複数の内挿率αに対応する複数の演算用参照信号を求め、適応型信号処理系007へ出力する。内挿率αの値やその変化のステップについては適宜設定することができる。
The reference
ここでは2種類の基準信号に関して記述したが、本発明は2種類のみの基準信号に限定されない。参照信号合成ブロック008は、2種類より多くの基準信号を用いて演算用参照信号を生成することも可能である。この場合は内挿率はそれぞれの基準信号に対する重みとして働く。このように多くの基準信号を用いて演算用参照信号を生成した場合、より多様な周波数特性を有する観察対象物に対応できる。
Although two types of reference signals are described here, the present invention is not limited to only two types of reference signals. The reference
また、別途入力される観察対象物に関する情報に基づいて、参照信号合成ブロック008が、多くの基準信号の中から必要と思われる数種類の基準信号だけを抽出し、それらを使用して演算用参照信号を生成することも可能である。この場合、観察対象物に対してより的確な演算用参照信号を生成することができ、観察対象物をさらに選択的に高解像度化することが可能である。
In addition, based on information about the observation object input separately, the reference
さらに、超音波の伝播に伴って周波数依存の減衰が生じることを考慮して、参照信号合成ブロック008が、この減衰効果を既に有している基準信号に対して付加した後、演算用参照信号を生成することも可能である。これにより全ての深さに応じた数多くの基準信号を装置内に持つことなく、深さ方向の参照信号を生成することができ、装置内のメモリ規模などを減らすことができる。
Further, in consideration of the occurrence of frequency-dependent attenuation along with the propagation of the ultrasonic wave, the reference
(処理結果選択ブロックの処理)
次に、処理結果選択ブロック009における動作を説明する。処理結果選択ブロック009には、適応型信号処理系007において内挿率の異なる複数種類の演算用参照信号を用いて算出された複数の電力分布(電力推定結果)が入力される。この中からそれぞれの深さに関して最適な内挿率を用いた推定電力結果を選択する。最適な内挿率を決定するには、例えば内挿率を変化させた場合の電力分布の極大値の位置の変化が最小のところを選択する、電力分布の極大値を含む部分の半値幅が最小になるところを選択するなどの手法を用いることができる。
(Processing of processing result selection block)
Next, the operation in the processing
上記のように、本実施形態の生体情報処理装置は、内挿により合成した演算用参照信号を用いること、その演算用参照信号によってホワイトニングを行うこと、さらに深さごとに最適な内挿率を使用した電力推定結果を用いること、などの特徴を有する。これにより、受信信号の周波数スペクトルを精度よく平坦化することが可能となり、従来よりも飛躍
的に深さ方向の空間分解能を向上させることができる。
As described above, the biological information processing apparatus according to the present embodiment uses the calculation reference signal synthesized by interpolation, performs whitening with the calculation reference signal, and further obtains an optimum interpolation rate for each depth. It has features such as using the power estimation result used. As a result, the frequency spectrum of the received signal can be flattened with high accuracy, and the spatial resolution in the depth direction can be dramatically improved as compared with the prior art.
(実験例)
ここからは本発明の効果に関して具体的な実験例をもちいて説明する。
(Experimental example)
Hereafter, the effect of the present invention will be described using specific experimental examples.
図5は実験に用いたセットアップを示した図である。目標はアクリル板51の上に超音波ゼリーで固定した厚さ0.05mmのポリエチレンシート50である。アクリル板51とポリエチレンシート50は、水中に配置した。ポリエチレンシート50を水中に固定せずアクリル板51上に固定することで、反射の第一波と第二波の周波数特性が異なる環境となっている。トランスデューサー60を有する処理装置61により、ポリエチレンシート50の表面および裏面からの散乱波から成るエコーを受信し、その受信信号をCapon法を適用したFDI法で二波に分離することでポリエチレンシート50の厚さを推定した。基準信号としてはポリエチレン板ならびにアクリル板51を単体で水中に置いた場合の反射波形2種類を用いた。ここからは水とポリエチレンシート50の界面を目標1、ポリエチレンシート50とアクリル板51との界面を目標2と呼び、それらの界面を推定できるかどうかに注目する。
FIG. 5 shows the setup used in the experiment. The target is a
図6は、図5のセットアップによって得られた実際の受信波形を示している。 FIG. 6 shows an actual received waveform obtained by the setup of FIG.
図7は内挿率αを変化させて求めた演算用参照信号を示している。図7は、内挿率α=0、0.3、0.7、1.0の4種類の演算用参照信号の波形を示している。演算用参照信号の波形は、αが0のときポリエチレン板単体の反射波形に一致し、αが1のときアクリル板単体の反射波形に一致する。 FIG. 7 shows a calculation reference signal obtained by changing the interpolation rate α. FIG. 7 shows waveforms of four types of calculation reference signals with interpolation rates α = 0, 0.3, 0.7, and 1.0. The waveform of the reference signal for calculation coincides with the reflection waveform of the single polyethylene plate when α is 0, and coincides with the reflection waveform of the single acrylic plate when α is 1.
図8は内挿率αを変化させながら受信信号にFDI法及びCapon法を適用して算出した推定電力の結果をマッピングしたものである。横軸は深さ方向の距離、縦軸は内挿率を示している。このように内挿率を変化させる、つまり演算用参照信号を変化させることで、推定電力のピーク位置や深さ方向の半値幅が変化することが分かる。たとえば内挿率αが0から0.1程度の場合、水とポリエチレンシートとの境界面(目標1)、ポリエチレンシートとアクリル板との境界面(目標2)の2つを判別することができていない。これはこのような範囲の内挿率で生成した演算用参照信号が実際の反射波形の周波数スペクトルと違っているため、それぞれの界面からの反射波形の周波数スペクトルを精度良く平坦化できていないことを示している。 FIG. 8 maps the results of estimated power calculated by applying the FDI method and the Capon method to the received signal while changing the interpolation rate α. The horizontal axis indicates the distance in the depth direction, and the vertical axis indicates the interpolation rate. It can be seen that the peak position of the estimated power and the half-value width in the depth direction change by changing the interpolation rate, that is, by changing the calculation reference signal. For example, when the interpolation rate α is about 0 to 0.1, the boundary surface between water and the polyethylene sheet (target 1) and the boundary surface between the polyethylene sheet and the acrylic plate (target 2) can be discriminated. Not. This is because the calculation reference signal generated with an interpolation rate in this range is different from the frequency spectrum of the actual reflected waveform, and the frequency spectrum of the reflected waveform from each interface cannot be flattened with high accuracy. Is shown.
次に深さごとに最適な内挿率を決定する2種類の手法について説明する。 Next, two types of methods for determining the optimum interpolation rate for each depth will be described.
1つめは電力分布の極大値のピーク位置の変化率を用いる手法である。図9は推定した電力分布の極大値のピーク位置の、内挿率に対する変化率をプロットしたものである。目標1、2の極大値の変化率はそれぞれα=0.81、α=0.74において最小であった。そこで目標1、2における内挿率の最適値をそれぞれα1=0.81、α2=0.74に決定した。図10に、各内挿率の内挿波形を演算用参照信号として用いてFDI法による距離推定を行った結果を示す。比較例として、アクリル板およびポリエチレン板単体からのエコーを参照信号として距離推定した結果と、一般の超音波診断装置で用いられる包絡線を取得する信号処理を行った結果(Envelopeと表記)とを示す。内挿率αが0や1の場合、つまり単純なアクリル板およびポリエチレンシートからの反射波形をそのまま参照信号として用いた場合は目標1、2を分離できないかもしくは目標1に対応する電力をほとんど推定出来ていないことが分かる。しかしながらαが0.81や0.74の場合は2層に分離できていることが分かる。さらに、包絡線を用いた手法では2層の分離が出来ていないことも確認できる。
The first is a technique using the rate of change of the peak position of the maximum value of the power distribution. FIG. 9 is a plot of the rate of change of the peak position of the estimated maximum value of the power distribution with respect to the interpolation rate. The change rates of the maximum values of the
もう一つの手法は推定電力の極大値の半値幅を用いる手法である。図11は距離分解能を重視するためそれぞれの内挿率において得られたFDI法による距離推定結果の各目標の半値幅をプロットしたものである。このとき目標1、2の半値幅はそれぞれα=0.81、α=0.99において最小である。よって、目標1、2における最適な内挿率をそれぞれα=0.81、α=0.99に決定した。図12に、それぞれの内挿率での内挿波形を演算用参照波として用いたときのFDI法による距離推定結果を示す。比較例として、アクリル板およびポリエチレン板単体からのエコーを参照信号として距離推定した結果と、一般的な超音波診断装置で使用されている包絡線を取得する処理を行った結果とを示す。この手法においても2層に分離できており、より解像度を重視した結果を得ることができる。
Another method is a method using the half-value width of the maximum value of the estimated power. FIG. 11 plots the half-value width of each target of the distance estimation result obtained by the FDI method obtained at each interpolation rate in order to emphasize the distance resolution. At this time, the half widths of the
また、目標1と目標2とで最適な内挿率が違うため、それぞれの位置に近い部分ではそれぞれの最適な内挿率、たとえば目標1の周辺では内挿率α=0.81、目標2の周辺では内挿率α=0.99を用いた推定電力をつかうのが望ましい。すなわち、生体内の異なる深さについてそれぞれ最適な内挿率を決定し、それぞれの内挿率に対応する電力分布を合成することで、最終的な電力分布の推定結果を得るのである。異なる内挿率の電力分布同士は単純平均や相乗平均などの補間方法を用いることでスムーズに合成することができる。図13は目標1と目標2との間の電力をそれぞれの目標からの距離に応じて重みをつけて算出した結果を示している。図13中の「補間」で示されたラインが重み付けによって求めた結果であり、他のラインは図12のものと同じである。目標1と目標2との間で推定電力がスムーズにつながっていることがわかる。このようなデータを元に断層像を生成すれば、違和感が少ない画像を提供することができる。
Further, since the optimal interpolation rate is different between the
このように本発明によれば周波数特性の違う観察対象物が存在する場合であっても、基準信号を合成することによって対象物の周波数特性を考慮した演算用参照信号を生成することができ、より深さ方向の空間分解能を向上させることが可能である。 As described above, according to the present invention, even when there is an observation object having a different frequency characteristic, it is possible to generate a reference signal for calculation in consideration of the frequency characteristic of the object by synthesizing the reference signal, It is possible to improve the spatial resolution in the depth direction.
001 超音波プローブ
002 振動子
003 送信回路系
004 システム制御部
005 受信回路系
006 受信信号処理系
007 適応型信号処理系
008 参照信号合成ブロック
009 処理結果選択ブロック
010 画像処理系
011 画像表示装置
50 ポリエチレンシート
51 アクリル板
60 トランスデューサー
61 処理装置
001
本発明は、被検体に送信したパルス超音波の反射波から被検体内の情報を取得する超音波診断装置およびその制御方法に関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus for acquiring information in a subject from a reflected wave of a pulsed ultrasonic wave transmitted to the subject and a control method thereof .
ところで、医用超音波においては単純に反射波形を参照信号として用いると問題が生じる場合がある。医用超音波イメージングでは前述したように広帯域の信号を送受信しており、音響インピーダンス、後方散乱断面積の周波数特性が無視できない。 Meanwhile, there is a case where a problem arises as a reference signal simply reflected waveform in medical ultrasound. In medical ultrasonic imaging, as described above, broadband signals are transmitted and received, and the frequency characteristics of acoustic impedance and backscattering cross-section cannot be ignored .
本発明は、上記の課題に鑑み、受信信号の周波数スペクトルを精度良く平坦化し、従来よりも飛躍的に空間分解能を向上させることが可能な超音波診断装置およびその制御方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus and a control method thereof that can flatten the frequency spectrum of a received signal with high accuracy and dramatically improve the spatial resolution as compared with the conventional technique. And
本発明の第1態様は、被検体に送信したパルス超音波の反射波から被検体内の情報を取得する超音波診断装置であって、前記反射波を受信し、受信信号を出力するプローブと、前記受信信号に基づいて、適応型信号処理と周波数領域干渉計法とを組み合わせた処理に周波数平均法を適用した信号処理を行う信号処理部と、を有し、前記信号処理部は、前記受信信号と参照信号とを用いて、周波数スペクトルが平坦化された平坦化信号を求め、前記平坦化信号を用いて、前記周波数平均法を適用した信号処理を行うことを特徴とする超音波診断装置である。A first aspect of the present invention is an ultrasonic diagnostic apparatus for acquiring information in a subject from a reflected wave of a pulse ultrasonic wave transmitted to the subject, a probe that receives the reflected wave and outputs a received signal; A signal processing unit that performs signal processing using a frequency averaging method in combination with adaptive signal processing and frequency domain interferometry based on the received signal, and the signal processing unit includes: An ultrasonic diagnosis characterized by obtaining a flattened signal having a flattened frequency spectrum using a received signal and a reference signal, and performing signal processing using the frequency averaging method using the flattened signal. Device.
本発明の第2態様は、被検体に送信したパルス超音波の反射波から被検体内の情報を取得する超音波診断装置であって、前記反射波を受信し、受信信号を出力するプローブと、前記受信信号に基づいて、適応型信号処理と周波数領域干渉計法とを組み合わせた処理に周波数平均法を適用した信号処理を行う信号処理部と、を有し、前記信号処理部は、前記受信信号と参照信号とを用いて、ホワイトニング処理を行うとともに、前記ホワイトニング処理後の信号を用いて、前記周波数平均法を適用した信号処理を行うことを特徴とする超音波診断装置である。According to a second aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic diagnostic apparatus for acquiring information in a subject from a reflected wave of a pulse ultrasonic wave transmitted to the subject, a probe that receives the reflected wave and outputs a received signal; A signal processing unit that performs signal processing using a frequency averaging method in combination with adaptive signal processing and frequency domain interferometry based on the received signal, and the signal processing unit includes: In the ultrasonic diagnostic apparatus, whitening processing is performed using a received signal and a reference signal, and signal processing using the frequency averaging method is performed using a signal after the whitening processing.
本発明の第3態様は、被検体に送信したパルス超音波の反射波から被検体内の情報を取得する超音波診断装置の制御方法であって、前記反射波を受信したプローブから出力される受信信号を取得するステップと、前記受信信号に基づいて、適応型信号処理と周波数領域干渉計法とを組み合わせた処理に周波数平均法を適用した信号処理を行う信号処理ステップと、を有し、前記信号処理ステップでは、前記受信信号と参照信号とを用いて、周波According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for controlling an ultrasonic diagnostic apparatus that acquires information in a subject from a reflected wave of a pulsed ultrasonic wave transmitted to the subject, which is output from a probe that has received the reflected wave. A step of obtaining a received signal, and a signal processing step of performing signal processing based on the received signal and applying frequency averaging to processing combining adaptive signal processing and frequency domain interferometry, In the signal processing step, using the received signal and the reference signal,
数スペクトルが平坦化された平坦化信号を求め、前記平坦化信号を用いて、前記周波数平均法を適用した信号処理を行うことを特徴とする超音波診断装置の制御方法である。A method of controlling an ultrasonic diagnostic apparatus, comprising: obtaining a flattened signal having a flattened number spectrum and performing signal processing using the frequency averaging method using the flattened signal.
本発明の第4態様は、被検体に送信したパルス超音波の反射波から被検体内の情報を取得する超音波診断装置の制御方法であって、前記反射波を受信したプローブから出力される受信信号を取得するステップと、前記受信信号に基づいて、適応型信号処理と周波数領域干渉計法とを組み合わせた処理に周波数平均法を適用した信号処理を行う信号処理ステップと、を有し、前記信号処理ステップでは、前記受信信号と参照信号とを用いて、ホワイトニング処理を行うとともに、前記ホワイトニング処理後の信号を用いて、前記周波数平均法を適用した信号処理を行うことを特徴とする超音波診断装置の制御方法である。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for controlling an ultrasonic diagnostic apparatus for acquiring information in a subject from a reflected wave of a pulse ultrasonic wave transmitted to the subject, which is output from a probe that has received the reflected wave. A step of obtaining a received signal, and a signal processing step of performing signal processing based on the received signal and applying frequency averaging to processing combining adaptive signal processing and frequency domain interferometry, In the signal processing step, a whitening process is performed using the received signal and the reference signal, and a signal process using the frequency averaging method is performed using the signal after the whitening process. It is a control method of an ultrasonic diagnostic apparatus.
Claims (10)
前記生体に照射したパルス波の反射エコーを受信し、前記パルス波に対応する受信信号を取得する受信部と、
複数の基準信号を所定の内挿率で合成し、演算用参照信号を作成する参照信号合成部と、
前記参照信号合成部で作成された前記演算用参照信号を用いて前記受信信号に対してホワイトニング処理を行うとともに、前記ホワイトニング処理を行った前記受信信号に対して、周波数領域干渉計法および周波数平均法を適用して、前記生体内の深さ方向に関する電力分布を算出する信号処理部と、
前記内挿率を変化させてそれぞれ算出された複数の電力分布をもとに、前記生体内の情報の取得に用いる電力分布を決定する電力分布決定部と、を有することを特徴とする生体情報処理装置。 A biological information processing apparatus that acquires in-vivo information from reflected echoes of elastic waves irradiated on a living body,
A receiving unit that receives a reflected echo of a pulse wave applied to the living body and obtains a reception signal corresponding to the pulse wave;
A reference signal synthesis unit that synthesizes a plurality of reference signals at a predetermined interpolation rate and creates a reference signal for calculation;
A whitening process is performed on the received signal using the calculation reference signal created by the reference signal synthesis unit, and a frequency domain interferometry method and a frequency average are performed on the received signal subjected to the whitening process. Applying a method to calculate a power distribution in the depth direction in the living body; and
A living body information comprising: a power distribution determining unit that determines a power distribution used for acquiring information in the living body based on a plurality of power distributions respectively calculated by changing the interpolation rate. Processing equipment.
前記生体に照射したパルス波の反射エコーを受信し、前記パルス波に対応する受信信号を取得する工程、
複数の基準信号を所定の内挿率で合成し、演算用参照信号を作成する工程、
前記演算用参照信号を用いて、前記受信信号に対してホワイトニング処理を行う工程、
前記ホワイトニング処理を行った前記受信信号に対して、周波数領域干渉計法および周波数平均法を適用して、前記生体内の深さ方向に関する電力分布を算出する工程、
前記内挿率を変化させてそれぞれ算出した複数の電力分布をもとに、前記生体内の情報の取得に用いる電力分布を決定する工程、
を有することを特徴とする生体情報処理方法。 A biological information processing method for acquiring in-vivo information from reflected echoes of elastic waves irradiated on a living body,
Receiving a reflected echo of a pulse wave applied to the living body, and obtaining a received signal corresponding to the pulse wave;
A step of synthesizing a plurality of reference signals at a predetermined interpolation rate to create a calculation reference signal,
Performing a whitening process on the received signal using the calculation reference signal;
Applying a frequency domain interferometer method and a frequency averaging method to the received signal subjected to the whitening process to calculate a power distribution in the depth direction in the living body;
Determining a power distribution to be used for acquiring information in the living body based on a plurality of power distributions calculated by changing the interpolation rate,
A biological information processing method characterized by comprising:
挿率に対応する複数の電力分布を合成して前記生体内の情報の取得に用いる電力分布を作成することを特徴とする請求項5〜7のうちいずれかに記載の生体情報処理方法。 A power distribution used for acquiring information in the living body by selecting different interpolation rates for a plurality of depths in the living body and combining a plurality of power distributions corresponding to the selected plurality of interpolation rates. The biological information processing method according to claim 5, wherein the biological information processing method is created.
前記生体に照射したパルス波の反射エコーを受信し、前記パルス波に対応する受信信号を取得する受信部と、
複数の異なる内挿率を用いて複数の基準信号を合成し、前記複数の内挿率に対応する複数の演算用参照信号を作成する参照信号合成部と、
前記複数の演算用参照信号のそれぞれを用いて前記受信信号の周波数スペクトルを平坦化するとともに、前記複数の平坦化された信号のそれぞれに対して周波数領域干渉計法および周波数平均法を適用して、前記複数の内挿率に対応する、前記生体内の深さ方向に関する複数の電力分布を算出する信号処理部と、
前記複数の内挿率に対応する複数の電力分布をもとに、前記生体内の情報の取得に用いる電力分布を決定する電力分布決定部と、を有することを特徴とする生体情報処理装置。 A biological information processing apparatus that acquires in-vivo information from reflected echoes of elastic waves irradiated on a living body,
A receiving unit that receives a reflected echo of a pulse wave applied to the living body and obtains a reception signal corresponding to the pulse wave;
A reference signal synthesis unit that synthesizes a plurality of reference signals using a plurality of different interpolation rates, and creates a plurality of calculation reference signals corresponding to the plurality of interpolation rates;
The frequency spectrum of the received signal is flattened using each of the plurality of calculation reference signals, and a frequency domain interferometer method and a frequency average method are applied to each of the plurality of flattened signals. A signal processing unit that calculates a plurality of power distributions in the depth direction in the living body corresponding to the plurality of interpolation rates;
A biological information processing apparatus, comprising: a power distribution determining unit that determines a power distribution used for acquiring information in the living body based on a plurality of power distributions corresponding to the plurality of interpolation rates.
前記生体に照射したパルス波の反射エコーを受信し、前記パルス波に対応する受信信号を取得する工程、
複数の異なる内挿率を用いて複数の基準信号を合成し、前記複数の内挿率に対応する複数の演算用参照信号を作成する工程、
前記複数の演算用参照信号のそれぞれを用いて前記受信信号の周波数スペクトルを平坦化して、複数の平坦化された信号を作成する工程、
前記複数の平坦化された信号のそれぞれに対して周波数領域干渉計法および周波数平均法を適用して、前記複数の内挿率に対応する、前記生体内の深さ方向に関する複数の電力分布を算出する工程、
前記複数の内挿率に対応する複数の電力分布をもとに、前記生体内の情報の取得に用いる電力分布を決定する工程、を有することを特徴とする生体情報処理方法。 A biological information processing method for acquiring in-vivo information from reflected echoes of elastic waves irradiated on a living body,
Receiving a reflected echo of a pulse wave applied to the living body, and obtaining a received signal corresponding to the pulse wave;
Synthesizing a plurality of reference signals using a plurality of different interpolation rates, and creating a plurality of calculation reference signals corresponding to the plurality of interpolation rates;
Flattening the frequency spectrum of the received signal using each of the plurality of calculation reference signals to create a plurality of flattened signals;
A frequency domain interferometer method and a frequency averaging method are applied to each of the plurality of flattened signals, and a plurality of power distributions in the depth direction in the living body corresponding to the plurality of interpolation rates are obtained. Calculating step,
A biological information processing method comprising: determining a power distribution used for acquiring information in the living body based on a plurality of power distributions corresponding to the plurality of interpolation rates.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013133365A JP5697719B2 (en) | 2013-06-26 | 2013-06-26 | Ultrasonic diagnostic apparatus and control method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013133365A JP5697719B2 (en) | 2013-06-26 | 2013-06-26 | Ultrasonic diagnostic apparatus and control method thereof |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009029005A Division JP5312081B2 (en) | 2009-02-10 | 2009-02-10 | Biological information processing apparatus and biological information processing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013176697A true JP2013176697A (en) | 2013-09-09 |
JP5697719B2 JP5697719B2 (en) | 2015-04-08 |
Family
ID=49268941
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013133365A Active JP5697719B2 (en) | 2013-06-26 | 2013-06-26 | Ultrasonic diagnostic apparatus and control method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5697719B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107908133A (en) * | 2017-11-10 | 2018-04-13 | 上海交通大学 | A kind of frequency adaptively gathers distribution method |
WO2019103057A1 (en) * | 2017-11-27 | 2019-05-31 | 国立大学法人広島大学 | Abnormal tissue detection device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10295694A (en) * | 1996-12-30 | 1998-11-10 | General Electric Co <Ge> | Operation method for ultrasonic imaging system |
JP2010183979A (en) * | 2009-02-10 | 2010-08-26 | Kyoto Univ | Biological information processing apparatus and biological information processing method |
-
2013
- 2013-06-26 JP JP2013133365A patent/JP5697719B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10295694A (en) * | 1996-12-30 | 1998-11-10 | General Electric Co <Ge> | Operation method for ultrasonic imaging system |
JP2010183979A (en) * | 2009-02-10 | 2010-08-26 | Kyoto Univ | Biological information processing apparatus and biological information processing method |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
JPN6013026641; 瀧宏文他: '複数参照波を用いた周波数領域干渉計法による高分解能医用超音波イメージング : 参照波の最適化による距離' 電子情報通信学会技術研究報告. US, 超音波 第109巻,第107号, 20090619, 第21-24頁 * |
JPN6013026643; 木村智樹他: 'Experimental study of high-resolution ultrasonic imaging for multiple target detection with frequenc' 超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム論文集 第29巻, 20081111, 第279-280頁 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107908133A (en) * | 2017-11-10 | 2018-04-13 | 上海交通大学 | A kind of frequency adaptively gathers distribution method |
CN107908133B (en) * | 2017-11-10 | 2019-07-09 | 上海交通大学 | A kind of frequency adaptively acquires distribution method |
WO2019103057A1 (en) * | 2017-11-27 | 2019-05-31 | 国立大学法人広島大学 | Abnormal tissue detection device |
JPWO2019103057A1 (en) * | 2017-11-27 | 2020-06-18 | 国立大学法人広島大学 | Abnormal tissue detector |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5697719B2 (en) | 2015-04-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5312081B2 (en) | Biological information processing apparatus and biological information processing method | |
JP6315893B2 (en) | Subject information acquisition apparatus, subject information acquisition method, and program | |
JP6071582B2 (en) | Subject information acquisition apparatus and control method thereof | |
CN114391868A (en) | Quantitative viscoelastic ultrasound imaging | |
Bell et al. | Resolution and brightness characteristics of short-lag spatial coherence (SLSC) images | |
EP2751588B1 (en) | Subject information obtaining apparatus using elastic waves, method for obtaining subject information using elastic waves, and program for performing said method | |
JP6103857B2 (en) | Subject information acquisition apparatus, display method, and program | |
JP6253296B2 (en) | Subject information acquisition apparatus, display method, and program | |
JP6733478B2 (en) | Ultrasonic signal processing device, ultrasonic signal processing method, and ultrasonic diagnostic device | |
Nomura et al. | Feasibility of low-frequency ultrasound imaging using pulse compressed parametric ultrasound | |
JP2020517336A (en) | System and method for beamforming ultrasonic signals using elastic interpolation | |
CN106824731B (en) | Object information acquiring apparatus and control method thereof | |
Hasegawa et al. | High-frame-rate echocardiography with reduced sidelobe level | |
JP5697719B2 (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus and control method thereof | |
US20180140280A1 (en) | Ultrasound signal processing device, ultrasound diagnostic apparatus, and ultrasound signal processing method | |
Byram et al. | Nonlinear beamforming of aperture domain signals | |
JP2023538764A (en) | Apparatus and method for estimating velocity fields | |
JP2023540954A (en) | Method and system for ultrasonic characterization of media | |
JP6492230B2 (en) | SPECTRUM ANALYZER, SPECTRUM ANALYSIS METHOD, AND ULTRASONIC IMAGING DEVICE | |
JP6498329B2 (en) | Subject information acquisition apparatus, subject information acquisition method, and program | |
JP7366137B2 (en) | Ultrasonic imaging of acoustic attenuation coefficient with reliability estimation | |
Malamal et al. | Introducing Introspective Transmission for Reflection Characterization in High Frame-Rate Ultrasound Imaging |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130717 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130717 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140528 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140617 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140818 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150113 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150210 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5697719 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |