JP2015164515A - 超音波診断装置、画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】超音波診断装置は、制御部18と、処理部13と、画像生成部15とを備える。制御部18は、所定の一方向に配列された振動子群で構成される受信開口の少なくとも1つの振動子を、被検体に送信する超音波の偏向角、前記所定の一方向と前記被検体内における構造物の境界を示す方向とのなす角、及び、前記振動子群の中央と交わる前記所定の一方向の法線方向に対して垂直な方向と前記境界を示す方向とのなす角の少なくとも1つに基づいて選択する。処理部13は、前記制御部によって選択された前記少なくとも1つの振動子で発生した受信信号の信号強度が低減された状態となるように、処理を実行し、前記受信開口の受信信号を出力する。画像生成部15は、前記受信開口の受信信号に基づいて、超音波画像データを生成する。
【選択図】図1
Description
まず、第1の実施形態に係る超音波診断装置の構成について説明する。図1は、第1の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を説明するための図である。図1に示すように、第1の実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブ1と、モニタ2と、入力装置3と、装置本体10とを有する。
Pの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波として超音波プローブ1が有する複数の振動子にて受信される。反射波は、当該反射波を受信した振動子で、電気信号である反射波信号(受信信号)に変換される。各振動子が発生する反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。
レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ1に駆動信号(駆動パルス)を印加する。
ケンスにより、例えば(−1,1)のように、位相極性を反転させた同一振幅の超音波を、各走査線で2回送信させる。そして、受信部12は、「−1」の送信による受信信号と、「1」の送信による受信信号とを生成する。そして、受信部12、又は、Bモード処理部13は、これら2つの受信信号を加算する。これにより、基本波成分が除去され、2次高調波成分が主に残存した信号が生成される。そして、Bモード処理部13は、この信号に対して包絡線検波処理等を行なって、THIのBモードデータやCHIのBモードデータを生成する。
に対して座標変換を行なうことで、3次元Bモード画像データを生成する。また、画像生成部15は、ドプラ処理部14が生成した3次元のドプラデータに対して座標変換を行なうことで、3次元ドプラ画像データを生成する。
信開口Aの中央部で重みを略0とすることで、従来方法で撮影されたBモード画像データに重畳していた多重信号が除去できることを示している。
のBモード画像データでも発生している。
として機能する。処理部としての受信部12は、制御部18によって選択された「受信開口の少なくとも1つの振動子」で発生した受信信号の信号強度が、受信開口を構成する複数の振動子のうちの「少なくとも1つの振動子」以外の振動子で発生した受信信号の信号強度よりも低減された状態となるように、受信開口で発生した複数の受信信号のうちの少なくとも1つの受信信号に対して処理を実行する。そして、受信部12は、受信開口の受信信号を出力する。受信部12が行なう処理を、以下では、「低減処理」と記載する場合がある。
メインビームが受信される受信位置(振動子の位置)を、構造物の境界を示す方向と、送受信ビームの方向とから算出する。そして、第1の実施形態に係る制御部18は、重み「0」とする範囲の重心位置を「受信開口Aの中心位置」から「算出した受信位置」にシフトさせた開口関数を、作成部124に作成させる。これにより、本実施形態では、多重反射成分が大幅に除去され、真の反射成分が残存した受信信号を得ることができる。
ンベックス型超音波プローブでは、上記のように、超音波の偏向角が定義される。
る処理のため、制御部18は、構造物の境界を示す方向を自動で取得しても良い。角度「θ0」の取得処理の自動化が指定されている場合、制御部18は、予め得られている超音波画像データを解析して、構造物の境界を示す方向を推定する。ここで、制御部18は、図12に示すように、予め得られている超音波画像データの解析処理として、エッジ検出、又は、主成分分析を行なって、x軸の方向と構造物の境界を示す方向とがなす角度「θ0」を推定する。なお、図12に示すBモード画像データは、図11に示すBモード画像データと同じ画像である。例えば、制御部18は、図12に示すBモード画像データのエッジ強調処理を行なって法線ベクトルを取得し、取得した法線ベクトルからエッジを検出する。そして、制御部18は、検出したエッジの方向から角度「θ0」を推定する。上記の手法は、あくまでも一例であり、制御部18は、様々な公知の手法により、角度「θ0」を推定することが可能である。
、制御部18は、受信部12に上述したDVAF法を実行させる。そして、制御部18は、各受信フォーカスでの受信開口において少なくとも1つの振動子を選択するために、受信位置を算出する。なお、制御部18は、各受信走査線で、各受信フォーカスでの受信開口において受信位置を算出する。
3への方向と深さ方向との角度」は、図14に示すように、「θt+2θ0」となる。また、同様の幾何学的計算により、「P3からP4への方向と深さ方向との角度」は、図14に示すように、「θt+4θ0」となる。
の重みを「0」とし、受信開口内で範囲「Xα〜Xβ」以外の範囲での重みを「1」とする開口関数を作成する。なお、例えば、制御部18は、「Xα=X−dX」とし、「Xβ=X+dX」とする。なお、「dX」は、システムに初期設定される場合でも、操作者により設定される場合でも良い。ただし、制御部18は、「dX」の値に関わらず、「X」を重心とする範囲が、受信開口内となるように設定する。
第2の実施形態では、超音波送受信の方向(超音波の偏向角)及び構造物の境界を示す方向とともに、構造物の深さも取得して、シフト型受信アポダイゼーションを行なう場合について、図20〜図22を用いて説明する。図20〜図22は、第2の実施形態を説明するための図である。
得することができる。
場合でも良い。
第3の実施形態では、第1の実施形態及び第2の実施形態で説明したシフト型受信アポダイゼーションに適用することで、Bモード画像データの画質を更に向上することができる方法について、図24及び図25を用いて説明する。図24及び図25は、第3の実施形態を説明するための図である。
ので、多重成分の除去ができなくなるとともに、方位分解能が劣化する。このため、「θ0=0」である場合は、「Cs」の超音波走査においては、シフト型受信アポダイゼーションを適用しないことが好適となる。
査でシフト型受信アポダイゼーションを行なうかの判定は、操作者が行っても良いし、制御部18が、「θ0」の値と、空間コンパウンドに用いるステアリング角度との相対的な関係から行なっても良い。
理を行なう対象を、制御部18が選択した少なくとも1つの振動子を含む低減範囲内の振動子で発生した受信信号ではなく、制御部18が選択した少なくとも1つの振動子以外の振動子で発生した受信信号としても良い。例えば、作成部124は、低減範囲内に対する重みを「1」とし、低減範囲外に対する重みを「1」より大きい値とする開口関数を作成して、相対的に低減範囲内に対する重みを低減させても良い。
121 プリアンプ
122 A/D変換部
123 受信遅延部
124 作成部
125 整相加算部
15 画像生成部
18 制御部
Claims (15)
- 所定の一方向に配列された振動子群で構成される受信開口の少なくとも1つの振動子を、被検体に送信する超音波の偏向角、前記所定の一方向と前記被検体内における構造物の境界を示す方向とのなす角、及び、前記振動子群の中央と交わる前記所定の一方向の法線方向に対して垂直な方向と前記境界を示す方向とのなす角の少なくとも1つに基づいて選択する制御部と、
前記制御部によって選択された前記少なくとも1つの振動子で発生した受信信号の信号強度が、前記受信開口を構成する複数の振動子のうちの前記少なくとも1つの振動子以外の振動子で発生した受信信号の信号強度よりも低減された状態となるように、前記受信開口で発生した複数の受信信号のうちの少なくとも1つの受信信号に対して処理を実行し、前記受信開口の受信信号を出力する処理部と、
前記処理部により出力された前記受信開口の受信信号に基づいて、超音波画像データを生成する画像生成部と、
を備える、超音波診断装置。 - 前記処理部は、作成部と整相加算部とを有し、
前記作成部は、前記制御部によって選択された前記少なくとも1つの振動子を含む範囲外での重みより当該範囲内での重みを低減した開口関数を作成し、
前記整相加算部は、前記受信開口を構成する複数の振動子それぞれで発生した受信信号を前記開口関数により重み付けした後に整相加算した信号を、前記受信開口の受信信号として出力する、請求項1に記載の超音波診断装置。 - 前記作成部は、前記範囲内での重みを略ゼロにすることで、前記開口関数を作成する、請求項2に記載の超音波診断装置。
- 前記制御部は、前記少なくとも1つの振動子を含む範囲内からの出力を遮断し、当該範囲外からの出力信号に基づく受信信号を、前記受信開口の受信信号とする、請求項1に記載の超音波診断装置。
- 前記制御部は、受信フォーカスの位置に応じて受信開口の幅を変更する制御を行ない、各受信フォーカスでの受信開口において前記少なくとも1つの振動子を選択する、請求項1〜4のいずれか1つに記載の超音波診断装置。
- 前記制御部は、受信フォーカスの位置に応じて受信開口の幅を変更する制御を行ない、前記構造物の深さに対応する受信フォーカスでの受信開口において前記少なくとも1つの振動子を選択する、請求項1〜4のいずれか1つに記載の超音波診断装置。
- 前記制御部は、フレーム間で超音波送受信の偏向角を変えて超音波走査を複数回実行させる制御を行なうとともに、少なくとも1つの超音波走査で前記少なくとも1つの振動子を選択し、
前記処理部は、前記制御部によって前記少なくとも1つの振動子が選択された超音波走査では、前記処理を実行して前記受信開口の受信信号を出力し、前記制御部によって前記少なくとも1つの振動子が選択されていない超音波走査では、前記処理とは異なる処理を実行して前記受信開口の受信信号を出力し、
前記画像生成部は、各超音波走査で前記処理部により出力された前記受信開口の受信信号に基づいて、各超音波走査の超音波画像データを生成し、生成した複数の超音波画像データを合成した画像データを、前記超音波画像データとして生成する、請求項1〜6のいずれか1つに記載の超音波診断装置。 - 前記制御部は、予め得られている超音波画像データを参照した操作者が入力した情報に基づいて、前記構造物の境界を示す方向、又は、前記構造物の境界を示す方向及び前記構造物の深さを取得する、請求項1〜7のいずれか1つに記載の超音波診断装置。
- 前記制御部は、予め得られている超音波画像データを解析して、前記構造物の境界を示す方向、又は、前記構造物の境界を示す方向及び前記構造物の深さを推定する、請求項1〜7のいずれか1つに記載の超音波診断装置。
- 前記制御部は、所定の深さ近傍の領域で、前記予め得られている超音波画像データを解析する、請求項9に記載の超音波診断装置。
- 前記制御部は、前記所定の深さとして、画像中央に位置する深さ、又は、超音波プローブの当接面から検査対象の組織が位置する深さ、又は、送信フォーカスの位置を用いる、請求項10に記載の超音波診断装置。
- 前記制御部は、予め得られている超音波画像データを参照した操作者が設定した情報、又は、当該超音波画像データの画像情報を検出した結果、又は、予め設定された情報に基づいて前記構造物の深さを取得する、請求項6に記載の超音波診断装置。
- 前記制御部は、超音波プローブが移動するごとに、前記少なくとも1つの振動子を選択する、請求項1〜12のいずれか1つに記載の超音波診断装置。
- 所定の一方向に配列された振動子群で構成される受信開口の少なくとも1つの振動子を、被検体に送信する超音波の偏向角、前記所定の一方向と前記被検体内における構造物の境界を示す方向とのなす角、及び、前記振動子群の中央と交わる前記所定の一方向の法線方向に対して垂直な方向と前記境界を示す方向とのなす角の少なくとも1つに基づいて選択する制御部と、
前記制御部によって選択された前記少なくとも1つの振動子で発生した受信信号の信号強度が、前記受信開口を構成する複数の振動子のうちの前記少なくとも1つの振動子以外の振動子で発生した受信信号の信号強度よりも低減された状態となるように、前記受信開口で発生した複数の受信信号のうちの少なくとも1つの受信信号に対して処理を実行し、前記受信開口の受信信号を出力する処理部と、
前記処理部により出力された前記受信開口の受信信号に基づいて、超音波画像データを生成する画像生成部と、
を備える、画像処理装置。 - 制御部が、所定の一方向に配列された振動子群で構成される受信開口の少なくとも1つの振動子を、被検体に送信する超音波の偏向角、前記所定の一方向と前記被検体内における構造物の境界を示す方向とのなす角、及び、前記振動子群の中央と交わる前記所定の一方向の法線方向に対して垂直な方向と前記境界を示す方向とのなす角の少なくとも1つに基づいて選択し、
処理部が、前記制御部によって選択された前記少なくとも1つの振動子で発生した受信信号の信号強度が、前記受信開口を構成する複数の振動子のうちの前記少なくとも1つの振動子以外の振動子で発生した受信信号の信号強度よりも低減された状態となるように、前記受信開口で発生した複数の受信信号のうちの少なくとも1つの受信信号に対して処理を実行し、前記受信開口の受信信号を出力し、
画像生成部が、前記処理部により出力された前記受信開口の受信信号に基づいて、超音波画像データを生成する、
ことを含む、画像処理方法。
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