JP2019072358A - Ultrasound signal processing device, ultrasound diagnosis device, ultrasound signal processing method, and ultrasound image display method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、超音波信号処理装置、および、それを備えた超音波診断装置に関し、特に、超音波信号処理装置における受信ビームフォーミング処理方法、および、超音波画像表示方法に関する。 The present disclosure relates to an ultrasonic signal processing apparatus and an ultrasonic diagnostic apparatus including the same, and more particularly, to a reception beamforming processing method in an ultrasonic signal processing apparatus and an ultrasonic image display method.
超音波診断装置は、超音波プローブ(以下、「プローブ」とする)により被検体内部に超音波を送信し、被検体組織の音響インピーダンスの差異により生じる超音波反射波(エコー)を受信する。さらに、この受信から得た受信信号に基づいて、被検体の内部組織の構造を示す超音波断層画像を生成し、モニタ(以下、「表示部」とする)上に表示するものである。超音波診断装置は、被検体への侵襲が少なく、リアルタイムに体内組織の状態を断層画像などで観察できるため、生体の形態診断に広く用いられている。 The ultrasonic diagnostic apparatus transmits ultrasonic waves to the inside of a subject by means of an ultrasonic probe (hereinafter referred to as a “probe”), and receives an ultrasonic reflected wave (echo) generated due to the difference in acoustic impedance of the subject tissue. Further, based on the reception signal obtained from the reception, an ultrasonic tomographic image showing the structure of the internal tissue of the subject is generated and displayed on a monitor (hereinafter, referred to as "display unit"). The ultrasonic diagnostic apparatus is widely used for the morphological diagnosis of a living body because the ultrasonic diagnostic apparatus is less intrusive to a subject and can observe the state of internal tissue in real time with a tomographic image or the like.
従来の超音波診断装置では、受信した反射超音波に基づく信号の受信ビームフォーミング方法として、一般的に整相加算法と呼ばれる方法が使用されている(例えば、非特許文献1)。この方法では、複数の振動子によって行われる被検体への超音波送信が行われる際、被検体のある深さで超音波ビームがフォーカスを結ぶよう送信ビームフォーミングがなされる。また、この方法では、送信超音波ビームの中心軸上に観測点を設定する。そのため、1回の超音波送信イベントでは送信超音波ビームの中心軸近傍の少数本の音響線信号しか生成することができず、超音波の利用効率が悪い。また、観測点がフォーカス点から離れた位置にある場合には、音響線信号の空間分解能及び信号S/N比が低くなる課題も有している。 In a conventional ultrasonic diagnostic apparatus, a method generally called a phasing addition method is used as a method for receiving beamforming of a signal based on the received reflected ultrasonic waves (for example, Non-Patent Document 1). In this method, when ultrasonic waves are transmitted to a subject by a plurality of transducers, transmission beam forming is performed so that the ultrasonic beam is focused at a certain depth of the subject. Moreover, in this method, an observation point is set on the central axis of the transmission ultrasonic beam. Therefore, only a small number of acoustic line signals in the vicinity of the central axis of the transmission ultrasonic beam can be generated in one ultrasonic transmission event, and the utilization efficiency of the ultrasonic waves is low. In addition, when the observation point is at a position away from the focus point, the spatial resolution of the acoustic line signal and the signal S / N ratio become low.
これに対して、合成開口法(Synthetic Aperture Method)により、送信フォーカス点近傍以外の領域においても空間分解能の高い、高画質な画像を得る受信ビームフォーミング方法が考案されている(例えば、非特許文献2)。この方法によれば、超音波送信波の伝播経路と、その伝播経路による反射波の振動子への到達時間の両方を加味した遅延制御を行うことで、送信フォーカス点近傍以外に位置する超音波主照射領域からの反射超音波も反映した受信ビームフォーミングを行うことができる。その結果、1回の超音波送信イベントから超音波主照射領域全体に対して音響線信号を生成することができる。なお、超音波主照射領域とは、領域内のすべての点において、送信振動子列を構成する各振動子から送波される超音波の伝搬する領域を指す。また、合成開口法では、複数の送信イベントから得た同一観測点に対する複数の受信信号をもとに仮想的に送信フォーカスを合わせることで、非特許文献1記載の受信ビームフォーミング方法と比較して、空間分解能及びS/N比の高い超音波画像を得ることが可能となる。
On the other hand, a reception beamforming method for obtaining a high quality image with high spatial resolution even in a region other than the vicinity of the transmission focus point has been devised by the synthetic aperture method (for example, non-patent literature 2). According to this method, by performing delay control taking into consideration both the propagation path of the ultrasonic transmission wave and the arrival time of the reflected wave from the propagation path to the transducer, the ultrasonic wave located outside the vicinity of the transmission focus point Receive beamforming can also be performed that reflects the reflected ultrasound from the main irradiation area. As a result, it is possible to generate an acoustic line signal for the entire main ultrasound irradiation area from one ultrasound transmission event. The main ultrasound irradiation area refers to the area through which the ultrasound waves transmitted from the transducers constituting the transmission transducer array propagate at all points in the region. Further, in the synthetic aperture method, transmission focus is virtually adjusted based on a plurality of reception signals for the same observation point obtained from a plurality of transmission events, as compared with the reception beamforming method described in
超音波画像を生成する対象となる領域(以下、「画像化領域」とする)をプローブにおける振動子の並ぶ方向(以下、「素子列方向」とする)に拡大することが検討されている。画像化領域を素子列方向に拡大する方法としては、例えば、特許文献1に開示されているように、(1)送信イベント毎に超音波ビームの送信方向を変更し、超音波ビームを放射状に送信することにより、超音波ビームの通過領域を拡大する方法、と、(2)通常の送信イベントに加えて、超音波ビームの送信方向を外側に向けた送信イベントを追加する方法、とがある。しかしながら、(1)の方法では、超音波ビームの通過領域が素子列方向に拡大する代償として、素子列方向における空間解像度の低下と、S/N比の低下を招くこととなる。また、(2)の方法では、1枚の超音波画像を生成するために必要な送信イベント回数の増加を伴うため、フレームレートの低下を招くこととなる。
It has been considered to expand a region (hereinafter, referred to as “imaging region”) to be a target for generating an ultrasound image in a direction in which transducers in the probe are arranged (hereinafter, referred to as “element array direction”). As a method of expanding the imaging area in the element row direction, for example, as disclosed in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、一般的な送信ビームフォーミングを用いた合成開口法において、空間解像度、S/N比、および、フレームレートの低下を抑制しながら画像化領域を素子列方向に拡大できる超音波信号処理装置、超音波診断装置、超音波信号処理方法、および、超音波画像表示方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in the synthetic aperture method using general transmission beam forming, an imaging area while suppressing a decrease in spatial resolution, S / N ratio, and frame rate. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic signal processing apparatus, an ultrasonic diagnostic apparatus, an ultrasonic signal processing method, and an ultrasonic image display method capable of expanding the direction of the element in the element row direction.
本発明の一態様に係る超音波信号処理装置は、超音波プローブに列設された複数の振動子を選択的に駆動して被検体に超音波送信する送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに同期して被検体から反射超音波を受波し、受波した反射超音波に基づいて生成される複数のサブフレーム音響線信号からフレーム音響線信号を合成する超音波信号処理装置であって、1回の送信イベントにおいて前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信し、各送信イベントに同期して、超音波を送信する送信振動子列が列方向に順次移動するよう選択する送信部と、各送信イベントに同期して前記複数の振動子から受信振動子列を選択し、前記受信振動子列が被検体内から受波した反射超音波に基づいて、前記受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を生成する受信部と、対応するフレーム音響線信号が形成されるべき被検体内の領域として画像化主領域と、前記画像化主領域に対して列方向に隣接する追加領域とを設定する画像化領域設定部と、前記送信イベントごとに、前記送信イベントごとに、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して前記サブフレーム音響線信号を生成する整相加算部と、前記整相加算部が生成した前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、前記フレーム音響線信号を合成する合成部とを備え、前記整相加算部は、前記被検体内で超音波が集束するエリアに含まれる領域を含む主対象領域と、前記主対象領域に列方向に隣接する領域の一部または全部が前記追加領域内に存在する場合に前記追加領域内の当該部分である副対象領域とを、前記観測点を含む領域として設定し、前記画像化主領域内かつ前記主対象領域内の観測点と前記副対象領域に含まれる観測点との間で、送信された超音波が観測点に到達する送信時間の算出方法を異ならせることを特徴とする。 An ultrasonic signal processing apparatus according to an aspect of the present invention repeats a transmission event of ultrasonically transmitting to a subject a plurality of times by selectively driving a plurality of transducers arranged in a row in the ultrasonic probe, and performing each transmission An ultrasonic signal processing apparatus that receives a reflected ultrasonic wave from a subject in synchronization with an event and synthesizes a frame acoustic line signal from a plurality of subframe acoustic line signals generated based on the received reflected ultrasonic wave. The transmission transducer array is selected from the plurality of transducers in one transmission event, and ultrasonic waves are transmitted from the transmission transducer array so as to be focused in the subject, in synchronization with each transmission event, A transmission unit that selects a transmission transducer array that transmits ultrasonic waves to sequentially move in the column direction, and a reception transducer array selected from the plurality of transducers in synchronization with each transmission event, and the reception transducer array Receive waves from within the subject A reception unit that generates a reception signal sequence for each of the transducers of the reception transducer array based on the reflected ultrasound, and an imaging main region as a region within the subject in which a corresponding frame acoustic line signal is to be formed; An imaging area setting unit for setting an additional area adjacent to the imaging main area in the column direction, and for each transmission event, based on the reflected ultrasound obtained from each observation point for each transmission event The frame acoustic line signal is generated based on the plurality of subframe acoustic line signals generated by the phasing addition unit that generates the subframe acoustic line signal by performing phasing addition on the received signal sequence, and the plurality of subframe acoustic line signals generated by the phasing addition unit. And a synthesis target unit configured to perform synthesis, wherein the phasing addition unit includes a main target region including a region included in an area where ultrasonic waves converge in the object, and a region adjacent to the main target region in the column direction. Part or all The sub-target area, which is the portion in the additional area when it is in the additional area, is set as an area including the observation point, and an observation point in the main imaging area and in the main target area. The present invention is characterized in that the method of calculating the transmission time at which the transmitted ultrasonic waves reach the observation point is different from the observation point included in the sub-target area.
本発明の一形態に係る超音波信号処理装置、超音波診断装置、超音波信号処理方法、および、超音波画像表示方法によれば、フレームレートを低下させることなく、かつ、空間解像度とS/N比を低下させることなく、追加領域の面積だけ画像化領域を拡大することができる。 According to the ultrasonic signal processing device, the ultrasonic diagnostic device, the ultrasonic signal processing method, and the ultrasonic image display method according to one aspect of the present invention, the spatial resolution and the S / are reduced without reducing the frame rate. The imaging area can be enlarged by the area of the additional area without reducing the N ratio.
≪発明を実施するための形態に至った経緯≫
発明者は、合成開口法を用いる超音波診断装置において、画像化領域を拡大させるために各種の検討を行った。
<< Background to reach the form for carrying out the invention >>
The inventors conducted various studies to enlarge an imaging region in an ultrasonic diagnostic apparatus using a synthetic aperture method.
超音波診断装置においては、一般に、複数の振動子によって行われる被検体への超音波送信が行われる際、被検体のある深さで超音波ビームがフォーカスを結ぶよう、波面を集束させる送信ビームフォーミングがなされる(以下、フォーカスが結ばれる深さを「フォーカス深さ」とする)。そのため、1度の超音波の送信(送信イベント)によって、超音波送信に用いられる複数の振動子(以下、「送信振動子列」とする)から、超音波主照射領域に主として超音波が照射される。ここで、「超音波主照射領域」とは、送信振動子列を構成する各振動子から送波される超音波の伝搬する領域のことである。送信フォーカス点が1点である場合には、超音波主照射領域は、送信振動子列を底辺とし、底辺の両端のそれぞれから送信フォーカス点を通る2つの直線で囲まれる砂時計形状の領域となり、波面は、送信フォーカス点を中心とした円弧状となる。なお、必ずしも超音波ビームが1点でフォーカスを結ぶとは限らず、例えば、1.5素子分から数素子分程度にフォーカスした領域(以下、「フォーカス領域」とする)に集束するだけの場合もあるが、この場合、超音波主照射領域はフォーカス深さまでは列方向の幅が狭まり、フォーカス深さでフォーカス領域の列方向の幅となり、フォーカス深さより深い領域では再び列方向が広がる形状となる。すなわち、超音波主照射領域は、フォーカス深さで列方向の幅が最も狭くなり、それ以外の深さでは、フォーカス深さまでの距離に応じて列方向の幅が広がる形状となる。 In an ultrasound diagnostic apparatus, generally, when ultrasound transmission to a subject performed by a plurality of transducers is performed, a transmission beam for focusing a wavefront so that an ultrasound beam is focused at a certain depth of the subject Forming is performed (hereinafter, the depth at which focusing is established is referred to as “focus depth”). Therefore, ultrasonic waves are mainly irradiated to the main ultrasonic wave irradiation area from a plurality of transducers (hereinafter referred to as "transmission transducer array") used for ultrasonic wave transmission by transmission (transmission event) of ultrasonic waves once. Be done. Here, the “ultrasonic main irradiation area” is an area through which the ultrasonic waves transmitted from the respective transducers constituting the transmission transducer array propagate. When the transmission focus point is one point, the ultrasonic main irradiation area is an hourglass-shaped area surrounded by two straight lines passing the transmission focus point from the both ends of the base with the transmission transducer array as the base, The wavefront is in the form of an arc centered on the transmission focus point. The ultrasound beam is not always focused at one point, and, for example, in the case of focusing only on an area focused from 1.5 elements to several elements (hereinafter referred to as “focus area”). In this case, the main ultrasound irradiation area narrows the width in the column direction at the depth of focus, becomes the width in the column direction of the focus area at the depth of focus, and becomes wider again in the area deeper than the focus depth. . That is, the main ultrasound irradiation area has a shape in which the width in the column direction is the narrowest at the focus depth, and in the other depths, the width in the column direction is wider according to the distance to the focus depth.
合成開口法では、1回の送信イベントにおいて、超音波主照射領域のいずれの点に対しても観測点を設定できるため、超音波主照射領域全域を、音響線信号が生成される領域(以下、「対象領域」とする)とするのが好ましい。1つの送信イベントでは超音波画像を生成する領域全体を対象領域とすることができないために、1フレームの超音波画像を生成するためには、対象領域の異なる複数の送信イベントを行う。超音波の利用効率の観点からは対象領域は大きいことが好ましく、また、連続する2つの送信イベントの対象領域の重複面積が大きいほうが、空間解像度や信号S/N比の向上のために好ましい。 In the synthetic aperture method, since an observation point can be set for any point in the ultrasonic main irradiation area in one transmission event, an acoustic line signal is generated over the entire area of the ultrasonic main irradiation area (hereinafter referred to as , “Target region”) is preferable. Since one transmission event can not set the entire area for generating an ultrasound image as a target area, a plurality of transmission events having different target areas are performed to generate an ultrasound image of one frame. From the viewpoint of the utilization efficiency of ultrasonic waves, the target area is preferably large, and a larger overlapping area of target areas of two consecutive transmission events is preferable for improving the spatial resolution and the signal S / N ratio.
したがって、砂時計形状の超音波主照射領域の全域を対象領域として送信イベントを行い、送信イベントに同期して、超音波主照射領域と対象領域とを1素子分ずつ移動させて音響線信号を生成し(以下、1回の送信イベントで生成される音響線信号を「サブフレーム音響線信号」とする)、複数のサブフレーム音響線信号を合成して1フレームの超音波画像を生成することが従来行われている。 Therefore, the transmission event is performed with the entire area of the hourglass-shaped ultrasonic main irradiation area as the target area, and the ultrasonic main irradiation area and the target area are moved by one element at a time in synchronization with the transmission event to generate an acoustic line signal. (Hereinafter, an acoustic line signal generated in one transmission event is referred to as “subframe acoustic line signal”), and a plurality of subframe acoustic line signals are synthesized to generate an ultrasonic image of one frame. It is conventionally performed.
一方で、設定上の送信振動子列(以下、「仮想送信振動子列」とする)の一部が振動子列からはみ出る場合には、物理的に振動子が存在しない部分を送信振動子列とすることができない。したがって、素子列方向における仮想送信振動子列の中心(以下、「送信開口中心」とする)の設定可能範囲は、超音波プローブの振動子列の幅を超えることができない。さらに、対象領域の素子列方向の幅はフォーカス深さで最小となるため、画像化領域の素子列方向の幅もフォーカス深さにおいて最小となる。以上の理由により、例えば、リニアプローブの場合、超音波プローブの振動子列を底辺とする長方形状、扇形状、台形状の範囲が、画像化領域の最大範囲となる。また、例えば、コンベックスプローブの場合、略扇形上となる画像化領域において、超音波プローブの振動子列がなす円弧の中心角が、画像化領域の中心角の最大値となる。 On the other hand, when a part of the transmission transducer array (hereinafter referred to as a “virtual transmission transducer array”) on the setting protrudes from the transducer array, a portion where no transducer physically exists is the transmission transducer array It can not be. Therefore, the settable range of the center of the virtual transmission transducer array in the element array direction (hereinafter referred to as “transmission aperture center”) can not exceed the width of the transducer array of the ultrasonic probe. Furthermore, since the width in the element row direction of the target area is minimized at the focus depth, the width in the element row direction of the imaging region is also minimized at the focus depth. For the above reasons, for example, in the case of a linear probe, the rectangular, sectoral, or trapezoidal range having the bottom of the transducer array of the ultrasonic probe is the maximum range of the imaging region. Further, for example, in the case of the convex probe, the central angle of the arc formed by the transducer array of the ultrasonic probe is the maximum value of the central angle of the imaging region in the imaging region which is substantially fan-shaped.
これに対して画像化領域を素子列方向に拡大する方法としては、上述したように、1つには、送信イベント毎に超音波ビームの送信方向を変更し、超音波ビームを放射状に送信することにより、超音波ビームの通過領域を拡大する方法がある。これは、図21(b)に示すように、超音波プローブの振動子列の中心から送信開口中心が離れるほど、超音波ビームの進行方向を振動子列の中心から離れるようにステアリングを行う方法である。具体的には、送信開口中心がxの正の方向(図中右側)にあるほど、xの正の方向(図中右上側)に超音波ビームの進行方向を傾け、同様に、送信開口中心がxの負の方向(図中左側)にあるほど、xの負の方向(図中左上側)に超音波ビームの進行方向を傾けるというものである。これにより、画像化領域は、リニアプローブの場合、振動子列の幅を上底とする台形状となり、下底と上底の長さの差だけ、素子列方向に画像化領域を拡大することができる。しかしながら、この方法では、対象領域が放射状に広がるため、深さが大きくなるほど連続する2つの送信イベントの対象領域の重複面積が小さくなり、合成数が小さくなって空間解像度や信号S/N比が低下することとなる。 On the other hand, as a method of expanding the imaging area in the element row direction, as described above, in one, the transmission direction of the ultrasonic beam is changed for each transmission event, and the ultrasonic beam is transmitted radially. Therefore, there is a method of enlarging the passing area of the ultrasonic beam. This is a method of steering the traveling direction of the ultrasonic beam away from the center of the transducer array as the transmission aperture center moves away from the center of the transducer array of the ultrasonic probe, as shown in FIG. It is. Specifically, as the transmission aperture center is in the positive direction of x (right side in the figure), the traveling direction of the ultrasonic beam is inclined in the positive direction of x (upper right side in the figure). The more the x is in the negative x direction (left in the figure), the more the ultrasonic beam travels in the negative x direction (upper left in the figure). As a result, in the case of a linear probe, the imaging area has a trapezoidal shape with the width of the transducer array as the upper base, and the imaging area is enlarged in the element array direction by the difference between the lower base and the upper base. Can. However, in this method, since the target area spreads radially, the overlapping area of the target areas of two consecutive transmission events becomes smaller as the depth becomes larger, and the number of composites becomes smaller, resulting in spatial resolution and signal S / N ratio. It will decrease.
また、もう一つの画像化領域を拡大する方法としては、上述したように、通常の送信イベントに加えて、超音波ビームの送信方向を外側に向けた送信イベントを追加する方法がある。すなわち、図21(c)に示すように、通常の送信イベントで図21(a)と同様の画像を生成し、通常の画像化領域の素子列方向における外側に追加領域を設けて、追加領域については図21(b)と同様に、超音波ビームの進行方向を追加領域に向けてステアリングを行う方法である。これにより、通常の画像化領域については空間解像度や信号S/N比に影響を与えることなく、画像化領域を素子列方向に拡大することができる。しかしながら、この方法では、追加領域を画像化するための送信イベントを別途行わなければならないため、1枚の超音波画像を生成するのに必要な送信イベント数が増加し、フレームレートの向上が困難となる。 As another method of expanding the imaging area, as described above, there is a method of adding a transmission event in which the transmission direction of the ultrasonic beam is directed outward, in addition to the normal transmission event. That is, as shown in FIG. 21 (c), an image similar to that of FIG. 21 (a) is generated at a normal transmission event, and an additional area is provided outside the normal imaging area in the element row direction. As in the case of FIG. 21 (b), the method of steering with the traveling direction of the ultrasonic beam directed to the additional area is as in FIG. Thereby, the imaging area can be expanded in the element row direction without affecting the spatial resolution and the signal S / N ratio for a normal imaging area. However, in this method, since a transmission event for imaging the additional area has to be separately performed, the number of transmission events required to generate one ultrasound image increases, and it is difficult to improve the frame rate. It becomes.
そこで、発明者は、上記課題に鑑み、波面を集束させる送信ビームフォーミングと合成開口法の組み合わせにおいて、空間解像度や信号S/N比、フレームレートに悪影響を与えることなく画像化領域を素子列方向に拡大させる技術について検討を行い、実施の形態に係る超音波信号処理装置、超音波診断装置、および、超音波信号処理方法に想到するに至ったものである。 Therefore, in view of the above-mentioned problems, the inventor, in combination of the transmission beam forming for focusing the wavefront and the synthetic aperture method, does not adversely affect the spatial resolution, the signal S / N ratio, and the frame rate. The inventors have investigated the technology to be expanded, and have come to think of an ultrasonic signal processing apparatus, an ultrasonic diagnostic apparatus, and an ultrasonic signal processing method according to the embodiment.
以下、実施の形態に係る超音波画像処理方法及びそれを用いた超音波診断装置について図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, an ultrasonic image processing method according to an embodiment and an ultrasonic diagnostic apparatus using the same will be described in detail with reference to the drawings.
≪実施の形態≫
<全体構成>
以下、実施の形態に係る超音波診断装置100について、図面を参照しながら説明する。
<< Embodiment >>
<Overall configuration>
The ultrasonic
図1は、実施の形態に係る超音波診断システム1000の機能ブロック図である。図1に示すように、超音波診断システム1000は、被検体に向けて超音波を送信しその反射波の受信する複数の振動子101aを有するプローブ101、プローブ101に超音波の送受信を行わせプローブ101からの出力信号に基づき超音波画像を生成する超音波診断装置100、超音波画像を画面上に表示する表示部106を有する。プローブ101、表示部106は、それぞれ、超音波診断装置100に各々接続可能に構成されている。図1は超音波診断装置100に、プローブ101、表示部106が接続された状態を示している。なお、プローブ101と、表示部106とは、超音波診断装置100の内部にあってもよい。
FIG. 1 is a functional block diagram of an ultrasound
<超音波診断装置100の構成>
超音波診断装置100は、プローブ101の複数ある振動子101aのうち、送信又は受信の際に用いる振動子を各々に選択し、選択された振動子に対する入出力を確保するマルチプレクサ部102、超音波の送信を行うためにプローブ101の各振動子101aに対する高電圧印加のタイミングを制御する送信ビームフォーマ部103と、プローブ101で受信した超音波の反射波に基づき、複数の振動子101aで得られた電気信号を増幅し、A/D変換し、受信ビームフォーミングして音響線信号を生成する受信ビームフォーマ部104を有する。また、受信ビームフォーマ部104からの出力信号に基づいて超音波画像(Bモード画像)を生成する超音波画像生成部105、受信ビームフォーマ部104が出力する音響線信号及び超音波画像生成部105が出力する超音波画像を保存するデータ格納部107と、各構成要素を制御する制御部108を備える。
<Configuration of
The ultrasonic
このうち、マルチプレクサ部102、送信ビームフォーマ部103、受信ビームフォーマ部104、超音波画像生成部105は、超音波信号処理装置150を構成する。
Among them, the
超音波診断装置100を構成する各要素、例えば、マルチプレクサ部102、送信ビームフォーマ部103、受信ビームフォーマ部104、超音波画像生成部105、制御部108は、それぞれ、例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などのハードウエア回路により実現される。あるいは、プロセッサなどのプログラマブルデバイスとソフトウェアにより実現される構成であってもよい。プロセッサとしてはCPU(Central Processing Unit)やGPGPUを用いることができ、GPUを用いる構成はGPGPU(General−Purpose computing on Graphics Processing Unit)と呼ばれる。これらの構成要素は一個の回路部品とすることができるし、複数の回路部品の集合体にすることもできる。また、複数の構成要素を組合せて一個の回路部品とすることができるし、複数の回路部品の集合体にすることもできる。
Each component of the ultrasound
データ格納部107は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、MO、DVD、DVD−RAM、BD、半導体メモリ等を用いることができる。また、データ格納部107は、超音波診断装置100に外部から接続された記憶装置であってもよい。
The
なお、本実施の形態に係る超音波診断装置100は、図1で示した構成の超音波診断装置に限定されない。例えば、マルチプレクサ部102がなく、送信ビームフォーマ部103と受信ビームフォーマ部104とが直接、プローブ101の各振動子101aに接続されていてもよい。また、プローブ101に送信ビームフォーマ部103や受信ビームフォーマ部104、またその一部などが内蔵される構成であってもよい。これは、本実施の形態に係る超音波診断装置100に限られず、後に説明する他の実施の形態や変形例に係る超音波診断装置でも同様である。
The ultrasonic
<超音波診断装置100の主要部の構成>
実施の形態1に係る超音波診断装置100は、プローブ101の各振動子101aから超音波送信を行わせる送信ビームフォーマ部103と、プローブ101での超音波反射波の受信から得た電気信号を演算して超音波画像を生成するための音響線信号を生成する受信ビームフォーマ部104に特徴を有する。そのため、本明細書では、主に、送信ビームフォーマ部103及び受信ビームフォーマ部104について、その構成及び機能を説明する。なお、送信ビームフォーマ部103及び受信ビームフォーマ部104以外の構成については、公知の超音波診断装置に使われるものと同じ構成を適用可能であり、公知の超音波診断装置のビームフォーマ部に本実施の形態に係るビームフォーマ部を置き換えて使用することが可能である。
<Configuration of Main Parts of
The ultrasonic
以下、送信ビームフォーマ部103と、受信ビームフォーマ部104の構成について説明する。 Hereinafter, configurations of the transmission beam former 103 and the reception beam former 104 will be described.
1.送信ビームフォーマ部103
送信ビームフォーマ部103は、マルチプレクサ部102を介してプローブ101と接続され、プローブ101から超音波の送信を行うためにプローブ101に存する複数の振動子101aの全てもしくは一部に当たる送信振動子列からなる送信開口Txに含まれる複数の振動子の各々に対する高電圧印加のタイミングを制御する。送信ビームフォーマ部103は送信部1031から構成される。
1. Transmission beam former 103
The transmission beam
送信部1031は、制御部108からの送信制御信号に基づき、プローブ101に存する複数の振動子101a中、送信開口Txに含まれる各振動子に超音波ビームを送信させるためのパルス状の送信信号を供給する送信処理を行う。具体的には、送信部1031は、例えば、クロック発生回路、パルス発生回路、遅延回路を備えている。クロック発生回路は、超音波ビームの送信タイミングを決定するクロック信号を発生させる回路である。パルス発生回路は、各振動子を駆動するパルス信号を発生させるための回路である。遅延回路は、超音波ビームの送信タイミングを振動子毎に遅延時間を設定し、遅延時間だけ超音波ビームの送信を遅延させて超音波ビームのフォーカシングを行うための回路である。
The
送信部1031は、超音波送信ごとに仮想送信開口Tvを列方向に、所定の移動ピッチMpだけ移動させながら超音波送信を繰り返し、プローブ101に存する全ての振動子101aから超音波送信を行う。ここで、仮想送信開口Tvとは、振動子の有無に関係なく設定される設定上の送信開口であり、その列長(以下、「送信開口長」と呼ぶ)は、送信イベントに関係なく一定である。仮想送信開口Tvの範囲内全域に振動子が存在する場合には、仮想送信開口Tvと送信開口Txは一致する。一方、仮想送信開口Tvの範囲内に振動子が存在しない場所が存在する場合、仮想送信開口Tvのうち、振動子の存在する部分が送信開口Txとなる。本実施の形態では、移動ピッチMpを振動子1つ分とし、超音波送信ごとに、仮想送信開口Tvが振動子1つ分ずつ移動していく。なお、移動ピッチMpは振動子1つ分に限られず、例えば、振動子0.5個分としてもよい。仮想送信開口Tvの位置を示す情報、および送信開口Txに含まれる振動子の位置を示す情報は制御部108を介してデータ格納部107に出力される。例えば、プローブ101に存する振動子101a全数を192としたとき、送信開口Txを構成する振動子列の数として、例えば20〜100を選択してもよく、超音波送信毎に移動ピッチMpだけ移動させる構成としてもよい。以後、送信部1031により同一の送信開口Txから行われる超音波送信を「送信イベント」と称呼する。
The
図2は、送信ビームフォーマ部103による超音波送信波の伝播経路を示す模式図である。ある送信イベントにおいて、超音波送信に寄与するアレイ状に配列された振動子101aの列(送信振動子列)を送信開口Txとして図示している。
FIG. 2 is a schematic view showing the propagation path of the ultrasonic wave transmitted by the transmission beam former 103. As shown in FIG. In a certain transmission event, a row (transmission transducer row) of the
送信ビームフォーマ部103において、仮想送信開口Tvの中心に位置する振動子ほど送信タイミングを遅らせるように各振動子の送信タイミングを制御する。これにより、送信開口Tx内の振動子列から送信された超音波送信波は、被検体のある深度(Focal depth)において、波面がある一点、すなわち送信フォーカス点F(Focal point)で、フォーカスがあう(集束する)状態となる。送信フォーカス点Fの深さ(Focal depth)(以下、「フォーカス深さ」とする)は、任意に設定することができる。送信フォーカス点Fで合焦した波面は、再び拡散し、送信開口Txを底とし送信フォーカス点Fを節とする交差する2つの直線で区切られた砂時計型の空間内を超音波送信波が伝播する。すなわち、送信開口Txで放射された超音波は、次第にその空間上での幅(図中の横軸方向)を小さくし、送信フォーカス点Fでその幅を最小化し、それよりも深部(図中では上部)に進行するにしたがって、再び、その幅を大きくしながら拡散し、伝播することとなる。この砂時計型の領域が超音波主照射領域Axである。なお、上述したように、超音波主照射領域Axは、1点の送信フォーカス点Fに集束せず、フォーカス領域に集束してもよい。 The transmission beam former 103 controls the transmission timing of each transducer so that the transmission timing is delayed as the transducer located closer to the center of the virtual transmission aperture Tv. As a result, the ultrasound transmission wave transmitted from the transducer array in the transmission aperture Tx is focused at a point with a wave front at a certain depth (focal depth) of the object, that is, the transmission focus point F (focal point). It will be in a meeting (focusing) state. The depth of the transmission focus point F (Focal depth) (hereinafter referred to as "focus depth") can be set arbitrarily. The wavefront focused at the transmission focus point F diffuses again, and the ultrasonic transmission wave propagates in the space of an hourglass divided by two intersecting straight lines with the transmission aperture Tx as the base and the transmission focus point F as a node Do. That is, the ultrasonic wave emitted at the transmission aperture Tx gradually reduces its width in the space (horizontal axis direction in the figure), minimizes its width at the transmission focus point F, and is deeper than that (in the figure). Then, as it travels to the upper part, it spreads and propagates while increasing its width again. This hourglass-shaped area is the ultrasonic main irradiation area Ax. As described above, the main ultrasound irradiation area Ax may be focused on the focusing area without focusing on one transmission focus point F.
なお、上述したように、超音波主照射領域Axは、送信振動子列の各振動子から送波された超音波の位相が揃っている領域であり、超音波主照射領域Axの外部にも超音波送信波は伝播している。もっとも、超音波主照射領域Axの外部においては、送信振動子列の各振動子から送波された超音波の位相が揃っていないため、超音波主照射領域Ax内部と比べて超音波送信波が劣化しており、特に、超音波主照射領域Axから遠ざかるほど劣化が顕著となる。 As described above, the ultrasonic main irradiation area Ax is an area in which the phases of the ultrasonic waves transmitted from the transducers of the transmission transducer array are aligned, and also outside the ultrasonic main irradiation area Ax. The ultrasonic wave is propagating. However, since the phases of the ultrasonic waves transmitted from the transducers of the transmission transducer array are not aligned outside the main ultrasound irradiation area Ax, the ultrasound transmission wave is compared with the inside of the main ultrasound irradiation area Ax. In particular, the further the distance from the main ultrasonic irradiation area Ax, the more noticeable the deterioration.
2.受信ビームフォーマ部104の構成
受信ビームフォーマ部104は、プローブ101で受信した超音波の反射波に基づき、複数の振動子101aで得られた電気信号から音響線信号を生成する。なお、「音響線信号」とは、ある観測点に対する、整相加算処理がされた後の信号である。整相加算処理については後述する。図3は、受信ビームフォーマ部104の構成を示す機能ブロック図である。図3に示すように、受信ビームフォーマ部104は、受信部1040、整相加算部1041、合成部1140を備える。
2. Configuration of Reception
以下、受信ビームフォーマ部104を構成する各部の構成について説明する。 Hereinafter, the configuration of each part constituting the reception beam former 104 will be described.
(1)受信部1040
受信部1040は、マルチプレクサ部102を介してプローブ101と接続され、送信イベントに同期してプローブ101での超音波反射波の受信から得た電気信号を増幅した後AD変換した受信信号(RF信号)を生成する回路である。送信イベントの順に時系列に受信信号を生成しデータ格納部107に出力し、データ格納部107に受信信号を保存する。
(1)
The receiving
ここで、受信信号(RF信号)とは、各振動子にて受信された反射超音波から変換された電気信号をA/D変換したデジタル信号であり、各振動子にて受信された超音波の送信方向(被検体の深さ方向)に連なった信号の列を形成している。 Here, the received signal (RF signal) is a digital signal obtained by A / D converting an electric signal converted from the reflected ultrasonic wave received by each transducer, and an ultrasonic wave received by each transducer A series of signals are formed in the transmission direction (the depth direction of the subject) of
送信イベントでは、上述のとおり、送信部1031は、プローブ101に存する複数の振動子101a中、送信開口Txに含まれる複数の振動子の各々に超音波ビームを送信させる。これに対し、受信部1040は、送信イベントに同期してプローブ101に存する複数の振動子101aの一部又は全部にあたる振動子の各々が得た反射超音波に基づいて、各振動子に対する受信信号の列を生成する。ここで、反射超音波を受波する振動子を「受波振動子」と称呼する。受波振動子の数は、送信開口Txに含まれる振動子の数よりも多いことが好ましい。また、受波振動子の数はプローブ101に存する振動子101aの全数としてもよい。
In the transmission event, as described above, the
送信部1031は、送信イベントに同期して送信開口Txを列方向に移動ピッチMpだけ移動させながら超音波送信を繰り返し、プローブ101に存する複数の振動子101a全体から超音波送信を行う。受信部1040は、送信イベントに同期して各受波振動子に対する受信信号の列を生成し、生成された受信信号はデータ格納部107に保存される。
The
(2)整相加算部1041
整相加算部1041は、送信イベントに同期して、被検体内においてサブフレーム音響線信号の生成を行う対象領域である主領域Bx、副領域Cxを設定する。次に、主領域Bx内に存在する複数の観測点Pijと副領域Cx内に存在する複数の観測点Qmnの各々について、観測点から各受信振動子Rkが受信した受信信号列を整相加算する。そして、各観測点における音響線信号の列を算出することによりサブフレーム音響線信号を生成する回路である。図4は、整相加算部1041の構成を示す機能ブロック図である。図4に示すように、整相加算部1041は、対象領域設定部1042、受信開口設定部1043、送信時間算出部1044、受信時間算出部1045、遅延量算出部1046、遅延処理部1047、重み算出部1048、及び加算部1049を備える。
(2) Phasing / adding
The
以下、整相加算部1041を構成する各部の構成について説明する。
The configuration of each part of the phasing / adding
i)対象領域設定部1042
対象領域設定部1042は、被検体内においてサブフレーム音響線信号の生成を行う対象領域である主領域Bx、副領域Cxを設定する。「対象領域」とは、送信イベントに同期して被検体内においてサブフレーム音響線信号の生成が行われるべき信号上の領域であり、主領域Bx内の観測点Pijおよび副領域Cx内の観測点Qmnについて音響線信号が生成される。主領域Bx、副領域Cxは、音響線信号の生成が行われる観測対象点の集合として、1回の送信イベントに同期して計算の便宜上設定される。
i) Target
The target
ここで、「サブフレーム音響線信号」とは、1回の送信イベントから生成される対象領域内に存在する全ての観測点に対する音響線信号の集合である。サブフレーム音響線信号は、主領域Bx内に存在する全ての観測点Pijに対する音響線信号の集合である「主領域音響線信号」と、副領域Cx内に存在する全ての観測点Qmnに対する音響線信号の集合である「副領域音響線信号」とからなる。なお、「サブフレーム」とは、1回の送信イベントで得られ、対象領域内に存在する全ての観測点に対応するまとまった信号を形成する単位をさす。取得時間の異なる複数のサブフレームを合成したものがフレームとなる。 Here, the "subframe acoustic line signal" is a set of acoustic line signals for all observation points present in the target area generated from one transmission event. The subframe acoustic line signal is a "main area acoustic line signal" which is a set of acoustic line signals for all observation points Pij present in the main area Bx, and acoustics for all observation points Qmn present in the sub area Cx. It consists of a "sub-region acoustic line signal" which is a set of line signals. Note that “subframe” refers to a unit which is obtained in one transmission event and which forms a consolidated signal corresponding to all observation points present in the target area. A frame is obtained by combining a plurality of subframes having different acquisition times.
対象領域設定部1042は、まず、画像化主領域Hxと追加領域Ha、Hbからなる画像化領域を設定する。そして、送信イベントに同期して、送信ビームフォーマ部103から取得する送信開口Txおよび仮想送信開口Tvの位置を示す情報に基づき対象領域を設定する。
The target
図5は、画像化領域および対象領域を示す模式図である。図5(a)に示すように、画像化主領域Hxは、振動子列101aを底辺とする長方形状の領域として設定される。そして、追加領域Ha、追加領域Hbはそれぞれ、素子列方向において画像化主領域Hxに隣接するように設定される。本実施の形態では、追加領域Ha、追加領域Hbの深さyが0(被検体とプローブの界面)における列方向の幅は送信開口幅をTxとしたとき、その送信開口幅Txの1/2であり、深さyが追加領域Ha、Hbの最深部における列方向の幅はそれぞれWa、Wbであり、深さyが大きくなるに従って素子列方向の幅が増加する。本実施の形態では、Wa=Wb>Tx/2であるとする。
FIG. 5 is a schematic view showing an imaging area and a target area. As shown in FIG. 5A, the imaging main area Hx is set as a rectangular area whose bottom is the
次に、対象領域について説明する。送信開口Txが画像化主領域Hxの端から十分離れている場合には、図5(a)に示すように、超音波主照射領域Axと画像化領域Hxの重複する領域の全域を、主領域Bxとして設定する。このとき、副領域Cxは設定されず、空領域となる。一方、送信開口Txが画像化主領域Hxの端に近い場合には、主領域Bxと副領域Cxとを設定する。具体的には、図5(b)に示すように、仮想送信開口Tvを送信開口とみなして、超音波主照射領域Axと画像化領域Hxまたは追加領域Ha、Hbとの重複する領域の全域を主領域Bxとして設定する。すなわち、仮想送信開口Tvを底辺とし、底辺の両端のそれぞれから送信フォーカス点を通る2つの直線で囲まれる砂時計形状の領域を主領域Bxとする。さらに、以下の方法により副領域Cxを決定する。まず、仮想送信開口Tvの中心軸である送信開口中心軸Txoと追加領域Haの右端が一致するように追加領域Haを素子列方向に沿って右に平行移動した領域から主領域Bxを除く領域を第1領域Jaとする。すなわち、送信開口中心から左側にTx/2だけ離れた点と、送信開口中心軸Txo上にあり深さが画像化主領域Hxの最深部にある点Cから左側にWaだけ離れた点Jaとを結ぶ直線と、送信開口中心軸Txoとに挟まれた領域のうち、主領域Bxに重複しない領域を第1領域Jaとする。同様に、送信開口中心軸Txoと追加領域Hbの左端が一致するように追加領域Hbを素子列方向に沿って左に平行移動した領域から主領域Bxを除く領域を第2領域Jbとする。すなわち、送信開口中心から右側にTx/2だけ離れた点と、点Cから右側にWbだけ離れた点Jbとを結ぶ直線と送信開口中心軸Txoとに挟まれた領域のうち、主領域Bxに重複しない領域を第2領域Jbとする。そして、第1領域Jaと追加領域Haとの重複領域、および、第2領域Jbと追加領域Hbとの重複領域を、副領域Cxとする。なお、第1領域Jaと追加領域Haとが重複しない場合、または、第2領域Jbと追加領域Hbとが重複しない場合は、副領域Cxは設定されない。 Next, the target area will be described. When the transmission aperture Tx is sufficiently away from the end of the imaging main area Hx, as shown in FIG. 5A, the entire area where the ultrasonic main irradiation area Ax and the imaging area Hx overlap is the main Set as the area Bx. At this time, the sub area Cx is not set and becomes an empty area. On the other hand, when the transmission aperture Tx is close to the end of the imaging main area Hx, the main area Bx and the sub area Cx are set. Specifically, as shown in FIG. 5B, the virtual transmission aperture Tv is regarded as a transmission aperture, and the entire region of the ultrasonic main irradiation region Ax and the imaging region Hx or the additional regions Ha and Hb overlaps. Is set as the main area Bx. That is, the virtual transmission opening Tv is a base, and an hourglass-shaped area surrounded by two straight lines passing from the both ends of the base to the transmission focus point is a main area Bx. Furthermore, the subregion Cx is determined by the following method. First, an area excluding the main area Bx from the area parallel-shifted to the right along the element row direction such that the transmission opening central axis Txo, which is the central axis of the virtual transmission opening Tv, matches the right end of the additional area Ha As the first area Ja. That is, a point left on the left side of the transmission aperture center by Tx / 2, and a point Ja on the transmission aperture central axis Txo and a depth away from the point C on the deepest part of the imaging main region Hx by Wa on the left side Of the region sandwiched by the straight line connecting the two and the transmission opening central axis Txo, a region not overlapping the main region Bx is taken as a first region Ja. Similarly, the area excluding the main area Bx from the area parallel-shifted the additional area Hb to the left along the element row direction such that the transmission opening central axis Txo and the left end of the additional area Hb coincide with one another is a second area Jb. In other words, the main region Bx of the region between the transmission aperture center axis Txo and the straight line connecting the point separated by Tx / 2 to the right from the transmission aperture center and the point Jb separated by Wb to the right from the point C An area which does not overlap the area is referred to as a second area Jb. Then, an overlapping area of the first area Ja and the additional area Ha and an overlapping area of the second area Jb and the additional area Hb are referred to as a sub area Cx. If the first area Ja and the additional area Ha do not overlap, or if the second area Jb and the additional area Hb do not overlap, the sub area Cx is not set.
図10、図11は、各送信イベントにおける主領域Bxと副領域Cxとをより詳細に示す模式図である。仮想送信開口Tvが左端、すなわち送信開口中心が振動子列101aの左端の振動子である場合には、図10(a)に示すように、仮想送信開口Tvを底辺とし、底辺の両端のそれぞれから送信フォーカス点を通る2つの直線で囲まれる砂時計形状の領域を主領域Bxとする。このとき、送信開口中心軸Txoと追加領域Haの右端は一致しているので、追加領域Haから主領域Bxを除いた領域が第1領域Jaとなる。したがって、第1領域Jaと追加領域Haの重複領域である副領域Cxは、必然的に第1領域Jaの全域、すなわち、追加領域Haから主領域Bxを除いた領域である。これに対し、仮想送信開口Tvが右に移動したが左端が振動子列101aの外にある場合には、図10(b)に示すように、仮想送信開口Tvを底辺とし、底辺の両端のそれぞれから送信フォーカス点を通る2つの直線で囲まれる砂時計形状の領域を主領域Bxとする。このとき、送信開口中心軸Txoは追加領域Haの右端より右側にあるので、追加領域Haを右にシフトした領域から主領域Bxを除いた領域が第1領域Jaとなる。したがって、第1領域Jaと追加領域Haの重複領域である副領域Cxは、図10(a)で示す場合と比べ、右にシフトし、かつ、画像化主領域Hxとの重複部分がなくなった形状となる。一方、送信開口中心が振動子列101aの略中心にある場合は、図10(c)に示すように、送信開口Txが仮想送信開口Tvと一致し、送信開口Txを底辺とし、底辺の両端のそれぞれから送信フォーカス点を通る2つの直線で囲まれる砂時計形状の領域を主領域Bxとする。このとき、第1領域Ja、第2領域Jbはともに全域が画像化主領域Hx内に存在することとなるため、副領域Cxは存在しない。また、仮想送信開口Tvが右に移動し右端が振動子列101aの外にある場合には、図11(a)に示すように、仮想送信開口Tvを底辺とし、底辺の両端のそれぞれから送信フォーカス点を通る2つの直線で囲まれる砂時計形状の領域を主領域Bxとする。このとき、送信開口中心軸Txoは追加領域Hbの左端より左側にあるので、追加領域Hbを左にシフトした領域から主領域Bxを除いた領域が第1領域Jaとなる。したがって、第2領域Jbと追加領域Hbの重複領域である副領域Cxは、図10(b)で示す場合と比べて、左右反転したような形状となる。さらに、仮想送信開口Tvが右端、すなわち送信開口中心が振動子列101aの右端の振動子である場合には、図11(b)に示すように、仮想送信開口Tvを底辺とし、底辺の両端のそれぞれから送信フォーカス点を通る2つの直線で囲まれる砂時計形状の領域を主領域Bxとする。このとき、送信開口中心軸Txoと追加領域Hbの左端は一致しているので、追加領域Hbから主領域Bxを除いた領域が第2領域Jbとなる。したがって、第2領域Jbと追加領域Hbの重複領域である副領域Cxは、必然的に第2領域Jbの全域、すなわち、追加領域Hbから主領域Bxを除いた領域である。
10 and 11 are schematic diagrams showing the main area Bx and the sub area Cx in each transmission event in more detail. When the virtual transmission opening Tv is the left end, that is, when the transmission opening center is the transducer at the left end of the
なお、第1領域Jaと第2領域Jbの範囲は、追加領域Ha、Hbそれぞれの形状と、送信開口中心の位置により一意に定まるので、画像化主領域Hxと追加領域Ha、Hbそれぞれの位置及び大きさが既知である場合、送信開口中心の位置に基づいて副領域Cxが存在するか否かを判定することができる。例えば、上述のように追加領域Ha、Hbを定める場合、点Cと画像化主領域Hxの左端との距離がWa未満の場合、または、点Cと画像化主領域Hxの右端との距離がWb未満の場合、副領域Cxが存在し、それ以外の場合には副領域Cxは存在しない。したがって、対象領域設定部1042は、画像化主領域Hxと追加領域Ha、Hbそれぞれの位置及び大きさに対して、副領域Cxが存在する送信開口中心の位置の範囲を保持していてもよい。このようにすることで、副領域Cxが空領域であるか否かを第1領域Ja、第2領域Jbの位置を算出しなくても判定することができるため、副領域Cxが空領域である場合には主領域Bxの設定のみを行えばよく、演算量の低減に奏功する。なお、対象領域設定部1042は、副領域Cxが存在する送信開口中心の位置の範囲に替えて、副領域Cxが存在する仮想送信開口Tvの位置の範囲、または、副領域Cxが存在する送信フォーカス点Fの位置の範囲を保持してもよい。
The range of the first area Ja and the second area Jb is uniquely determined by the shapes of the additional areas Ha and Hb and the position of the transmission opening center, so the positions of the imaging main area Hx and the additional areas Ha and Hb And, if the size is known, it can be determined based on the position of the transmission aperture center whether the sub-region Cx is present. For example, when the additional areas Ha and Hb are determined as described above, if the distance between the point C and the left end of the imaging main area Hx is less than Wa, or the distance between the point C and the right end of the imaging main area Hx is If it is less than Wb, sub-region Cx is present, otherwise sub-region Cx is not present. Therefore, the target
設定された対象領域は送信時間算出部1044、受信時間算出部1045、遅延処理部1047に出力される。
The set target area is output to the transmission
ii)受信開口設定部1043
受信開口設定部1043は、制御部108からの制御信号と、送信ビームフォーマ部103からの送信開口Txの位置を示す情報とに基づき、プローブ101に存する複数の振動子の一部に当たり、列中心が観測点に最も空間的に近接する振動子と合致する振動子列(受信振動子列)を受信振動子として選択して受信開口Rxを設定する回路である。
ii) Reception
Reception
受信開口設定部1043は、列中心が観測点PijまたはQmnに最も空間的に近接する振動子Xkと合致するよう仮想受信開口Rvを選択する。仮想送信開口Rvに含まれる各振動子は、受信開口Rxを構成する。送信開口と同様、仮想受信開口Rvの範囲内全域に振動子101aが存在する場合には、受信開口Rxは仮想受信開口Rvと一致する。一方、仮想受信開口Rvの範囲内に振動子101aが存在しない部分が存在する場合には、仮想受信開口Rvのうち振動子101aが存在している範囲が受信開口Rxとなる。図6は、受信開口設定部1043により設定された仮想受信開口Rv、受信開口Rxと仮想送信開口Tv、送信開口Txとの関係を示す模式図である。図6に示すように、仮想受信開口Rvの中心が、観測点Pijに最も空間的に近接する振動子Xkと合致するように仮想受信開口Rvが選択される。そのため、仮想受信開口Rvおよび受信開口Rxの位置は、観測点Pij、Qmnの位置によって定まり、送信イベントに同期して変動する送信開口Txの位置に基づいては変化しない。すなわち、異なる送信イベントであっても、同一位置にある観測点Pij、Qmnについての音響線信号を生成する処理においては、同一の受信開口Rx内の受信振動子Rkによって取得された受信信号に基づき整相加算が行われる。
The reception
また、超音波主照射領域全体からの反射波を受信するために、受信開口Rxに含まれる振動子の数は、対応する送信イベントにおける送信開口Txに含まれる振動子の数以上に設定することが好ましい。受信開口Rxを構成する振動子列の数は、例えば32、64、96、128、192等としてもよい。 In addition, in order to receive a reflected wave from the entire main ultrasound irradiation area, the number of transducers included in the reception aperture Rx should be set to be equal to or more than the number of transducers included in the transmission aperture Tx in the corresponding transmission event. Is preferred. The number of transducer rows constituting the receiving aperture Rx may be 32, 64, 96, 128, 192, etc., for example.
仮想受信開口Rvおよび受信開口Rxの設定は、少なくとも列方向における観測点PijおよびQmnの最大数と同じ回数だけ行われる。また、仮想受信開口Rvおよび受信開口Rxの設定は、送信イベントに同期して漸次行われる構成であってもよく、あるいは、全ての送信イベントが終了した後に、各送信イベントに対応した仮想受信開口Rvおよび受信開口Rxの設定が送信イベントの回数分まとめて行われる構成であってもよい。 The setting of the virtual reception aperture Rv and the reception aperture Rx is performed at least as many times as the maximum number of observation points Pij and Qmn in the column direction. In addition, the setting of the virtual reception aperture Rv and the reception aperture Rx may be configured to be gradually performed in synchronization with the transmission event, or after all transmission events have ended, virtual reception apertures corresponding to the respective transmission events The setting of Rv and the reception aperture Rx may be performed collectively for the number of transmission events.
選択された受信開口Rxの位置を示す情報は制御部108を介してデータ格納部107に出力される。
Information indicating the position of the selected reception aperture Rx is output to the
データ格納部107は、受信開口Rxの位置を示す情報と受信振動子に対応する受信信号とを、送信時間算出部1044、受信時間算出部1045、遅延処理部1047、重み算出部1048に出力する。
The
iii)送信時間算出部1044
送信時間算出部1044は、送信された超音波が被検体中の観測点Pに到達する送信時間を算出する回路である。送信イベントに対応して、データ格納部107から取得した送信開口Txに含まれる振動子の位置を示す情報と、対象領域設定部1042から取得した対象領域の位置を示す情報とに基づき、対象領域内に存在する任意の観測点PijおよびQmnについて、送信された超音波が被検体中の観測点Pij、Qmnに到達する送信時間を算出する。
iii) Transmission
The transmission
図7は、送信開口Txから放射され主領域Bx内の任意の位置にある観測点Pijにおいて反射され受信開口Rx内に位置する受信振動子Rkに到達する超音波の伝播経路を説明するための模式図である。なお、図7(a)は観測点Pijがフォーカス深さより深い場合、図7(b)は観測点Pijの深さがフォーカス深さ以下である場合を示している。 FIG. 7 is for explaining the propagation path of the ultrasonic wave emitted from the transmission aperture Tx and reflected at the observation point Pij at an arbitrary position in the main region Bx to reach the reception transducer Rk located in the reception aperture Rx. It is a schematic diagram. FIG. 7A shows the case where the observation point Pij is deeper than the focus depth, and FIG. 7B shows the case where the depth of the observation point Pij is equal to or less than the focus depth.
送信開口Txから放射された送信波は、経路401を通って送信フォーカス点Fにて波面が集束し、再び、拡散する。送信波が集束または拡散する途中で観測点Pijに到達し、観測点Pijで音響インピーダンスに変化があれば反射波を生成し、その反射波がプローブ101における受信開口Rx内の受信振動子Rkに戻っていく。送信フォーカス点Fは送信ビームフォーマ部103の設計値として規定されているので、送信フォーカス点Fと任意の観測点Pijとの間の経路402の長さは幾何学的に算出することができる。
The transmission wave emitted from the transmission aperture Tx converges at the transmission focus point F through the
送信時間の算出方法を、以下、さらに詳細に説明する。 The method of calculating the transmission time will be described in more detail below.
まず、観測点Pijがフォーカス深さより深い場合について、図7(a)を用いて説明する。観測点Pijがフォーカス深さより深い場合は、送信開口Txから放射された送信波が、経路401を通って送信フォーカス点Fに到達し、送信フォーカス点Fから経路402を通って観測点Pijに到達したものとして算出する。したがって、送信波が経路401を通過する時間と、経路402を通過する時間を合算した値が、送信時間となる。具体的な算出方法としては、例えば、経路401の長さと経路402の長さとを加算した全経路長を、被検体内における超音波の伝搬速度で除算することで求められる。
First, the case where the observation point Pij is deeper than the focus depth will be described with reference to FIG. 7A. When the observation point Pij is deeper than the focus depth, the transmission wave emitted from the transmission aperture Tx reaches the transmission focus point F through the
一方、観測点Pijが観測点Pijの深さがフォーカス深さ以下である場合について、図7(b)を用いて説明する。観測点Pijの深さがフォーカス深さ以下である場合は、送信開口Txから放射された送信波が、経路401を通って送信フォーカス点Fに到達する時刻と、経路404を通って観測点Pijに到達した後、観測点Pijから経路402を通って送信フォーカス点Fに到達する時刻とが同一であるものとして算出する。つまり、送信波が経路401を通過する時間から、経路402を通過する時間を差し引いた値が、送信時間となる。具体的な算出方法としては、例えば、経路401の長さから経路402の長さを減算した経路長差を、被検体内における超音波の伝搬速度で除算することで求められる。
On the other hand, the case where the depth of the observation point Pij is less than or equal to the focus depth will be described using FIG. 7B. When the depth of the observation point Pij is less than or equal to the focus depth, the time when the transmission wave radiated from the transmission aperture Tx reaches the transmission focus point F through the
図8(a)は、送信開口Txから放射され副領域Cx内の任意の位置にある観測点Qmnにおいて反射され受信開口Rx内に位置する受信振動子Rkに到達する超音波の伝播経路を説明するための模式図である。なお、図8(a)は観測点Qmnがフォーカス深さより深い場合について記載している。送信された超音波が被検体中の観測点Qmnに到達する送信時間としては、以下の3つの算出方法がある。1つは、上述したように、送信開口Txから放射された送信波が、経路401を通って送信フォーカス点Fに到達し、送信フォーカス点Fから経路402を通って観測点Qmnに到達したものとして算出する方法である。すなわち、送信波が経路401を通過する時間と、経路402を通過する時間を合算した値が、送信時間となる。具体的な算出方法としては、例えば、経路401の長さと経路402の長さとを加算した全経路長を、被検体内における超音波の伝搬速度で除算することで求められる。この送信時間を、以下、送信時間T2とする。もう1つは、送信開口Txから放射された送信波が、送信フォーカス点Fを経由せず、直接、経路411を通って観測点Qmnに到達したものとして算出する方法である。すなわち、送信波が経路411を通過する時間が、送信時間となる。具体的な算出方法としては、例えば、経路411の長さを、被検体内における超音波の伝搬速度で除算することで求められる。この送信時間を、以下、送信時間T1とする。最後の1つは、送信開口Txから放射された送信波が観測点Qmnと同じ深さにある参照点Rに到達した時刻と同時刻に、観測点Qmnにも到達したとみなして算出する方法である。すなわち、送信波が経路412を通過する時間が、送信時間となる。具体的な算出方法としては、例えば、経路412の長さを、被検体内における超音波の伝搬速度で除算することで求められる。この送信時間を、以下、送信時間T3とする。
FIG. 8 (a) illustrates the propagation path of an ultrasonic wave emitted from the transmission aperture Tx and reflected at an observation point Qmn at an arbitrary position in the subregion Cx to reach the reception transducer Rk located in the reception aperture Rx. It is a schematic diagram for doing. FIG. 8A shows the case where the observation point Qmn is deeper than the focus depth. There are the following three calculation methods as the transmission time for the transmitted ultrasound to reach the observation point Qmn in the subject. One is that, as described above, the transmission wave radiated from the transmission aperture Tx reaches the transmission focus point F through the
上述した3つの送信時間T1、T2、T3のそれぞれについて、観測点Qmnの深さを横軸に、送信時間を縦軸に示した図が図8(b)である。図8(b)において、系統501は送信時間T2を示し、系統502は送信時間T1を示し、系統503は送信時間T3を示す。送信時間T2はフォーカス深さにおいて不連続となる。これは、経路402の長さの最小値がゼロではなく観測点Qmnと送信フォーカス点Fとの素子列方向における距離となるため、当該距離をd、被検体内の超音波速度をcsとすると、フォーカス深さを挟んで隣接する2つの観測点Qの送信時間差が2d/csとなるためである。したがって、フォーカス深さ近傍については、送信時間T1またはT3を採用することが好ましい。また、観測点Qmnの深さが浅い場合には、送信開口Tx内の各振動子から直接観測点Qmnに超音波が伝搬していると考えられるため、送信時間T1を採用することが好ましい。一方、主領域Bxと副領域Cxとの界面付近では、主領域Bxと副領域Cxとで送信時間の算出方法を変えると不整合が目立つため、送信時間T2を採用することが好ましい。以上を総合すると、(1)フォーカス深さ近傍では、送信時間T1またはT3、(2)フォーカス深さより浅い領域では送信時間T1、(3)領域Bxと副領域Cxとの界面付近では、送信時間T2が、それぞれ好ましいこととなる。したがって、送信時間TMの算出方法として、例えば、以下のように算出することができる。
TM=αT1+(1−α)βT2+(1−α)(1−β)T3
ここで、α、βは、それぞれ、0<α≦1、0≦β≦1であり、α、βともに観測点Qmnの深さに対する関数であることが好ましい。具体的には、αはフォーカス深さ近傍において1であることが好ましく、主領域Bxとの界面近傍においては小さいことが好ましい。また、βは、観測点Qmnの深さが大きいほど増加する値であることが好ましい。例えば、図8(b)における系統511となるように、α、βを定めることができる。なお、送信時間TMは、上述した条件を満たし、且つ、深さの増加に対して単調増加するものであれば、ここで例示した場合に限られない。
For each of the three transmission times T 1 , T 2 and T 3 described above, FIG. 8B shows the depth of the observation point Qmn on the horizontal axis and the transmission time on the vertical axis. 8 (b), the
T M = αT 1 + (1−α) βT 2 + (1−α) (1−β) T 3
Here, α and β are preferably 0 <α ≦ 1 and 0 ≦ β ≦ 1, respectively, and both α and β are preferably functions with respect to the depth of the observation point Qmn. Specifically, α is preferably 1 near the focus depth, and preferably small near the interface with the main region Bx. In addition, it is preferable that β be a value that increases as the depth of the observation point Qmn increases. For example, α and β can be determined so as to be the
送信時間算出部1044は、1回の送信イベントに対し、対象領域内の全ての観測点Pij、Qmnについて、送信された超音波が被検体中の観測点Pij、Qmnに到達する送信時間を算出して遅延量算出部1046に出力する。
The transmission
iv)受信時間算出部1045
受信時間算出部1045は、観測点P、Qからの反射波が、受信開口Rxに含まれる受信振動子Rkの各々に到達する受信時間を算出する回路である。送信イベントに対応して、データ格納部107から取得した受信振動子Rkの位置を示す情報と、対象領域設定部1042から取得した対象領域の位置を示す情報とに基づき対象領域内に存在する任意の観測点Pij、Qmnについて、送信された超音波が被検体中の観測点Pij、Qmnで反射され受信開口Rxの各受信振動子Rkに到達する受信時間を算出する。
iv) Reception
The reception
上述のとおり、観測点Pij、Qmnに到達した送信波は、観測点Pij、Qmnで音響インピーダンスに変化があれば反射波を生成し、その反射波がプローブ101における受信開口Rx内の各受信振動子Rkに戻っていく。受信開口Rx内の各受信振動子Rkの位置情報はデータ格納部107から取得されるので、任意の観測点Pij、Qmnから各受信振動子Rkまでの経路403の長さは幾何学的に算出することができる。
As described above, when the acoustic impedance changes at the observation points Pij and Qmn, the transmission wave that has reached the observation points Pij and Qmn generates a reflected wave, and the reflected waves are received in the reception aperture Rx of the
受信時間算出部1045は、1回の送信イベントに対し、対象領域内に存在する全ての観測点Pij、Qmnについて、送信された超音波が観測点Pij、Qmnで反射して各受信振動子Rkに到達する受信時間を算出して遅延量算出部1046に出力する。
The reception
v)遅延量算出部1046
遅延量算出部1046は、送信時間と受信時間とから受信開口Rx内の各受信振動子Rkへの総伝播時間を算出し、当該総伝播時間に基づいて、各受信振動子Rkに対する受信信号の列に適用する遅延量を算出する回路である。遅延量算出部1046は、送信時間算出部1044から送信された超音波が観測点Pij、Qmnに到達する送信時間と、観測点Pij、Qmnで反射して各受信振動子Rkに到達する受信時間を取得する。そして、送信された超音波が各受信振動子Rkへ到達するまでの総伝播時間を算出し、各受信振動子Rkに対する総伝播時間の差異により、各受信振動子Rkに対する遅延量を算出する。遅延量算出部1046は、対象領域内に存在する全ての観測点Pij、Qmnについて、各受信振動子Rkに対する受信信号の列に適用する遅延量を算出して遅延処理部1047に出力する。
v)
The delay
vi)遅延処理部1047
遅延処理部1047は、受信開口Rx内の受信振動子Rkに対する受信信号の列から、各受信振動子Rkに対する遅延量に相当する受信信号を、観測点Pij、Qmnからの反射超音波に基づく各受信振動子Rkに対応する受信信号として同定する回路である。
vi)
The
遅延処理部1047は、送信イベントに対応して、受信開口設定部1043から受信振動子Rkの位置を示す情報、データ格納部107から受信振動子Rkに対応する受信信号、対象領域設定部1042から取得した対象領域の位置を示す情報、遅延量算出部1046から各受信振動子Rkに対する受信信号の列に適用する遅延量を入力として取得する。そして、各受信振動子Rkに対応する受信信号の列から、各受信振動子Rkに対する遅延量を差引いた時間に対応する受信信号を観測点Pij、Qmnからの反射波に基づく受信信号として同定し、加算部1049に出力する。
The
vii)重み算出部1048
重み算出部1048は、受信開口Rxの列方向の中心に位置する振動子に対する重みが最大となるよう各受信振動子Rkに対する重み数列(受信アポダイゼーション)を算出する回路である。
vii)
The
図6に示すように、重み数列は受信開口Rx内の各振動子に対応する受信信号に適用される重み係数の数列である。重み数列は、送信フォーカス点Fを中心として対称な分布をなす。重み数列の分布の形状は、ハミング窓、ハニング窓、矩形窓などを用いることができ、分布の形状は特に限定されない。重み数列は、受信開口Rxの列方向の中心に位置する振動子に対する重みが最大となるように設定され、重みの分布の中心軸は、受信開口中心軸Rxoと一致する。重み算出部1048は、受信開口設定部1043から出力される受信振動子Rkの位置を示す情報を入力として、各受信振動子Rkに対する重み数列を算出し加算部1049に出力する。
As shown in FIG. 6, the weight sequence is a sequence of weight coefficients applied to the reception signal corresponding to each transducer in the reception aperture Rx. The weight sequence has a symmetrical distribution about the transmission focus point F. The shape of the distribution of weight series can be a Hamming window, a Hanning window, a rectangular window or the like, and the shape of the distribution is not particularly limited. The weight sequence is set such that the weight for the vibrator located at the center of the receiving aperture Rx in the row direction is maximized, and the central axis of the weight distribution coincides with the receiving aperture central axis Rxo. The
viii)加算部1049
加算部1049は、遅延処理部1047から出力される各受信振動子Rkに対応して同定された受信信号を入力として、それらを加算して、観測点Pij、Qmnに対する整相加算された音響線信号を生成する回路である。あるいは、さらに、重み算出部1048から出力される各受信振動子Rkに対する重み数列を入力として、各受信振動子Rkに対応して同定された受信信号に、各受信振動子Rkに対する重みを乗じて加算して、観測点Pij、Qmnに対する音響線信号を生成する構成としてもよい。遅延処理部1047において受信開口Rx内に位置する各受信振動子Rkが検出した受信信号の位相を整えて加算部1049にて加算処理をすることにより、観測点Pij、Qmnからの反射波に基づいて各受信振動子Rkで受信した受信信号を重ね合わせてその信号S/N比を増加し、観測点Pij、Qmnからの受信信号を抽出することができる。
viii)
The adding
1回の送信イベントとそれに伴う処理から、対象領域内の全ての観測点Pij、Qmnについて音響線信号を生成することができる。そして、図10、図11に示すように、送信イベントに同期して送信開口Txを列方向に移動ピッチMpだけ移動させながら超音波送信を繰り返し、プローブ101に存する全ての振動子101aから超音波送信を行うことにより1フレームの合成された音響線信号であるフレーム音響線信号を生成する。
An acoustic line signal can be generated for all observation points Pij and Qmn in the target area from one transmission event and the processing associated therewith. Then, as shown in FIG. 10 and FIG. 11, the ultrasonic wave transmission is repeated while moving the transmission aperture Tx in the column direction by the moving pitch Mp in synchronization with the transmission event, and ultrasonic waves are transmitted from all the
また、フレーム音響線信号を構成する観測点ごとの合成された音響線信号を、以後、「合成音響線信号」と称呼する。 Further, the synthesized acoustic line signal for each observation point constituting the frame acoustic line signal is hereinafter referred to as a "synthesized acoustic line signal".
加算部1049により、送信イベントに同期して対象領域内に存在する全ての観測点Pij、Qmnに対するサブフレーム音響線信号が生成される。以下、観測点Pijに対するサブフレーム音響線信号を「主領域音響線信号」、観測点Qmnに対するサブフレーム音響線信号を「副領域音響線信号」と呼ぶ。生成されたサブフレーム音響線信号は、データ格納部107に出力され保存される。
The
(3)合成部1140
合成部1140は、送信イベントに同期して生成されるサブフレーム音響線信号からフレーム音響線信号を合成する回路である。図9は、合成部1140の構成を示す機能ブロック図である。図9に示すように、合成部1140は、加算処理部11401−1、11401−2と、増幅処理部11402−1、11402−2、結合部11403を備える。加算処理部11401−1、11401−2は、それぞれ、フレーム音響線信号を合成するための一連のサブフレーム音響線信号の生成が終了したのち、データ格納部107に保持されている複数のサブフレーム音響線信号を読み出す。そして、各サブフレーム音響線信号に含まれる音響線信号が取得された観測点Pij、Qmnの位置を指標として複数のサブフレーム音響線信号を加算する。本実施の形態では、加算処理部11401−1は複数の主領域音響線信号を加算対象として主合成音響線信号を合成し、また、加算処理部11401−2は複数の副領域音響線信号を加算対象として副合成音響線信号を合成する。つまり、合成音響線信号は、主合成音響線信号と副合成音響線信号とで構成される。なお、観測点Pij、Qmnに対して主領域音響線信号と副領域音響線信号とが存在した場合においても、主領域音響線信号と副領域音響線信号との間の加算は行わない。
(3)
The
以下、合成部1140を構成する各部の構成について説明する。
The configuration of each unit constituting the combining
i)加算処理部11401−1、11401−2
加算処理部11401−1は、フレーム音響線信号を合成するための一連のサブフレーム音響線信号の生成が終了したのち、データ格納部107に保持されている複数のサブフレーム音響線信号を読み出す。そして、各主領域音響線信号に含まれる音響線信号が取得された観測点Pijの位置を指標として複数のサブフレーム音響線信号を加算することにより、各観測点に対する合成音響線信号を生成して主部分音響線信号を合成する。同様に、加算処理部11401−2は、各副領域音響線信号に含まれる音響線信号が取得された観測点Qmnの位置を指標として複数のサブフレーム音響線信号を加算することにより、各観測点に対する合成音響線信号を生成して副部分音響線信号を合成する。そのため、複数のサブフレーム音響線信号に含まれる同一位置の観測点に対する音響線信号は加算されて合成音響線信号が生成される。なお、以下、加算処理部11401−1と加算処理部11401−2とを区別しないときは、加算処理部11401と表記する。
i) Addition processing units 11401-1 and 11401-2
The addition processing unit 11401-1 reads out a plurality of subframe acoustic line signals held in the
図12は、加算処理部11401における合成音響線信号を合成する処理を示す模式図である。上述のとおり、送信イベントに同期して送信振動子列(送信開口Tx)に用いる振動子を振動子列方向に振動子1つ分だけ異ならせて超音波送信が順次行われる。そのため、異なる送信イベントに基づく対象領域Bx、Cxも送信イベントごとに同一方向に振動子1つ分だけ位置が異なる。複数のサブフレーム音響線信号を、各サブフレーム音響線信号に含まれる音響線信号が取得された観測点PijおよびQmnの位置を指標として加算することにより、全ての対象領域を網羅したフレーム音響線信号が合成される。 FIG. 12 is a schematic view showing a process of combining the synthetic acoustic line signal in the addition processing unit 11401. As described above, ultrasonic wave transmission is sequentially performed by making the transducers used for the transmission transducer array (transmission aperture Tx) different by one transducer in the transducer array direction in synchronization with the transmission event. Therefore, the target areas Bx and Cx based on different transmission events also differ in position by one vibrator in the same direction for each transmission event. Frame acoustic lines covering all target areas by adding the positions of observation points Pij and Qmn at which acoustic line signals included in each subframe acoustic line signal are acquired as an index to a plurality of subframe acoustic line signals The signals are combined.
また、位置の異なる複数の対象領域にまたがって存在する観測点Pij、Qmnについては、各サブフレーム音響線信号における音響線信号の値が加算されるので、合成音響線信号は、跨りの程度に応じて大きな値を示す。以後、観測点Pij、Qmnが異なる対象領域に含まれる回数を「重畳数」、振動子列方向における重畳数の最大値を「最大重畳数」と称する。 In addition, for the observation points Pij and Qmn existing across a plurality of target areas at different positions, the value of the acoustic line signal in each subframe acoustic line signal is added, so the combined acoustic line signal has a degree of crossing. Shows a large value accordingly. Hereinafter, the number of times that the observation points Pij and Qmn are included in different target areas is referred to as “the number of superpositions”, and the maximum value of the number of superpositions in the transducer array direction is referred to as “the maximum number of superpositions”.
また、本実施の形態では、主領域Bxは砂時計形状の領域内に存在する。そのため、図13(a)に示すように、重畳数及び最大重畳数は被検体の深さ方向において変化するので、合成音響線信号の値も同様に深さ方向において変化する。なお、図示はしないが、副領域Cxにおいても、重畳数及び最大重畳数は被検体の深さ方向において変化する。 Further, in the present embodiment, the main area Bx is present in an hourglass-shaped area. Therefore, as shown in FIG. 13A, since the number of superpositions and the number of maximum superpositions change in the depth direction of the object, the value of the synthetic acoustic line signal also changes in the depth direction. Although not shown, the number of overlaps and the maximum number of overlaps also change in the depth direction of the object in the sub-region Cx.
なお、各サブフレーム音響線信号に含まれる音響線信号が取得された観測点Pij、Qmnの位置を指標として加算する際に、観測点Pij、Qmnの位置を指標として重みづけしながら加算してもよい。 When the positions of observation points Pij and Qmn at which the acoustic line signals included in each subframe acoustic line signal are acquired are added as an index, the positions of observation points Pij and Qmn are added while weighted as an index. It is also good.
合成されたフレーム音響線信号は増幅処理部11402に出力される。 The synthesized frame acoustic line signal is output to the amplification processing unit 11402.
ii)増幅処理部11402−1、11402−2
上述のとおり、合成音響線信号の値は被検体の深さ方向において変化する。これを補うために、増幅処理部11402は、フレーム音響線信号に含まれる合成音響線信号の合成において、加算が行われた回数に応じて決定した増幅率を各合成音響線信号に乗じる増幅処理を行う。
ii) amplification processing units 11402-1 and 11402-2
As described above, the value of the synthetic acoustic line signal changes in the depth direction of the subject. In order to compensate for this, the amplification processing unit 11402 performs an amplification process of multiplying each synthetic acoustic line signal by the amplification factor determined according to the number of times of addition in the synthesis of the synthetic acoustic line signal included in the frame acoustic line signal. I do.
図13(b)は、増幅処理部11402における増幅処理の概要を示す模式図である。図13(b)に示すように、最大重畳数は被検体の深さ方向において変化するので、この変化を補うように、最大重畳数に応じて決定された被検体深さ方向において変化する増幅率が合成音響線信号に乗じられる。これにより、深さ方向における重畳数の変化に伴う合成音響線信号の変動要因は解消され、増幅処理後の合成音響線信号の値は深さ方向において均一化が図られる。 FIG. 13B is a schematic view showing an outline of amplification processing in the amplification processing unit 11402. As shown in FIG. 13B, since the maximum number of superpositions changes in the depth direction of the subject, amplification that changes in the depth direction of the subject determined according to the maximum number of superpositions is made to compensate for this change. The ratio is multiplied to the synthetic acoustic line signal. As a result, the variation factor of the synthetic acoustic line signal due to the change in the number of superpositions in the depth direction is eliminated, and the value of the synthetic acoustic line signal after amplification processing can be made uniform in the depth direction.
また、重畳数に応じて決定された振動子列方向において変化する増幅率を合成音響線信号に乗じる処理を行ってもよい。振動子列方向において重畳数が変化する場合に、その変動要因を解消し、振動子列方向において増幅処理後の合成音響線信号の値の均一化が図られる。 Also, processing may be performed to multiply the synthetic acoustic line signal by an amplification factor that changes in the transducer array direction determined in accordance with the number of superpositions. When the number of superpositions changes in the transducer row direction, the variation factor is eliminated and equalization of the value of the synthetic acoustic line signal after amplification processing is achieved in the transducer row direction.
なお、生成した各観測点に対する合成音響線信号に増幅処理を施した信号をフレーム音響線信号としてもよい。 A signal obtained by performing amplification processing on the synthesized acoustic line signal for each of the generated observation points may be used as a frame acoustic line signal.
iii)結合部11403
結合部11403は、フレーム音響線信号を合成するための主部分音響線信号と副部分音響線信号とを結合してフレーム音響線信号を生成する。
iii) Coupling
The combining
結合部11403は、画像化主領域Hx内の観測点Pについては、主部分音響線信号の値を、観測点Pにおけるフレーム音響線信号の値とする。一方、追加領域Ha、Hb内の観測点Qについては、以下のようにフレーム音響線信号を作成する。観測点Qについて、対応する主部分音響線信号が存在しない場合、副部分音響線信号の値を、観測点Qにおいけるフレーム音響線信号の値とする。一方、対応する主部分音響線信号と副部分音響線信号のいずれも存在する場合には、主部分音響線信号および副部分音響線信号のいずれか一方、または両方を用いて観測点Qにおけるフレーム音響線信号の値を算出する。本実施の形態においては、主部分音響線信号の値を、観測点Qにおけるフレーム音響線信号の値とする。このようにすることで、主領域Bx内の観測点Pとして取得された主領域音響線信号のみに基づいてフレーム音響線信号の値を算出することができ、空間分解能や信号S/N比を向上させることができる。ただし、フレーム音響線信号の値の算出方法は、主部分音響線信号と副部分音響線信号とに基づく値、例えば、相加平均、相乗平均や一次結合であってもよい。このようにすることで、フレーム音響線信号の値が急激に変化し、領域の界面において画質の向上が十分とならないことを避けることができる。
The combining
生成されたフレーム音響線信号は、データ格納部107に出力され保存される。
The generated frame acoustic line signal is output to the
<動作>
以上の構成からなる超音波診断装置100の動作について説明する。
<Operation>
The operation of the ultrasonic
図14は、受信ビームフォーマ部104のビームフォーミング処理動作を示すフローチャートである。 FIG. 14 is a flowchart showing the beamforming processing operation of the reception beam former 104.
先ず、ステップS101において、送信部1031は、プローブ101に存する複数の振動子101a中送信開口Txに含まれる各振動子に超音波ビームを送信させるための送信信号を供給する送信処理(送信イベント)を行う。
First, in step S101, the
次に、ステップS102において、受信部1040は、プローブ101での超音波反射波の受信から得た電気信号に基づき受信信号を生成しデータ格納部107に出力し、データ格納部107に受信信号を保存する。プローブ101に存する全ての振動子101aから超音波送信が完了したか否かを判定する(ステップS103)。そして、完了していない場合にはステップS101に戻り、送信開口Txを列方向に移動ピッチMpだけ移動させながら送信イベントを行い、完了している場合にはステップS201に進む。
Next, in step S102, the receiving
次に、ステップS210において、対象領域設定部1042は、送信イベントに同期して、仮想送信開口Tvの位置を示す情報に基づき主領域Bx、副領域Cxを設定する。1回目のループでは、図10(a)に示されるように、初回の送信イベントにおける仮想送信開口Tvから求められる主領域Bx、副領域Cxが設定される。
Next, in step S210, the target
次に、観測点同期型ビームフォーミング処理(ステップS220(S221〜S228))に進む。ステップS220では、まず、観測点Pij、Qmnの位置を示す座標ij、mnを主領域Bx、副領域Cx内の最小値に初期化し(ステップS221、S222)、受信開口設定部1043は、列中心が観測点Pij、Qmnに最も空間的に近接する振動子Xkと合致するよう受信開口Rx振動子列を選択する(ステップS223)。
Next, the process proceeds to observation point synchronous beamforming processing (steps S220 (S221 to S228)). In step S220, first, coordinates ij and mn indicating the positions of observation points Pij and Qmn are initialized to the minimum value in main area Bx and sub area Cx (steps S221 and S222), and reception
次に、観測点Pijについて音響線信号を生成する(ステップS224)。 Next, an acoustic line signal is generated for the observation point Pij (step S224).
ここで、ステップS224における、観測点Pijについて音響線信号を生成する動作について説明する。図15は、受信ビームフォーマ部104における観測点Pij、Qmnについての音響線信号生成動作を示すフローチャートである。図16は、受信ビームフォーマ部104における観測点Pij、Qmnについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。 Here, an operation of generating an acoustic line signal for the observation point Pij in step S224 will be described. FIG. 15 is a flowchart showing an operation of generating an acoustic line signal at observation points Pij and Qmn in the reception beam former 104. FIG. 16 is a schematic diagram for explaining an operation of generating an acoustic line signal at observation points Pij and Qmn in the reception beam former 104. As shown in FIG.
まず、ステップS2241において、送信時間算出部1044は、主領域Bx内に存在する任意の観測点Pijおよび副領域Cx内に存在する任意の観測点Qmnについて、送信された超音波が被検体中の観測点PijまたはQmnに到達する送信時間を算出する。送信時間は、上述したように、観測点Pijについては、(1)観測点Pijがフォーカス深さより深い場合は、幾何学的に定まる仮想送信開口Tvの中心から送信フォーカス点Fを経由して観測点Pijに至る経路(401+402)の長さを超音波の音速csで除することにより、(2)観測点Pijがフォーカス深さより浅い場合には、幾何学的に定まる、幾何学的に定まる仮想送信開口Tvの中心から送信フォーカス点Fに至る経路と観測点Pijからフォーカス点に至る経路との差分(401−402)の長さを、超音波の音速csで除することにより、算出できる。観測点Qmnについては、(a)幾何学的に定まる仮想送信開口Tvの中心から観測点Qmnに至る経路(411)の長さを超音波の音速csで除することにより算出した時間、(b)上述の(1)または(2)で算出した送信時間、(c)幾何学的に定まる仮想送信開口Tvの中心から観測点Qmnと同じ深さの参照点Rに至る経路(412)の長さを超音波の音速csで除することにより算出した時間、のうち、(a)と、(b)と(c)のうち少なくとも一方を用いた一次結合により算出できる。
First, in step S2241, the transmission
次に受信開口Rxから求められる受信開口Rx内の受信振動子Rkの位置を示す座標kを受信開口Rx内の最小値に初期化し(ステップS2242)、送信された超音波が被検体中の観測点Pijで反射され受信開口Rxの受信振動子Rkに到達する受信時間を算出する(ステップS2243)。受信時間は、幾何学的に定まる観測点Pij、Qmnから受信振動子Rkまでの経路403の長さを超音波の音速csで除することにより算出できる。さらに、送信時間と受信時間の合計から、送信開口Txから送信された超音波が観測点Pij、Qmnで反射して受信振動子Rkに到達するまでの総伝播時間を算出し(ステップS2244)、受信開口Rx内の各受信振動子Rkに対する総伝播時間の差異により、各受信振動子Rkに対する遅延量を算出する(ステップS2245)。
Next, the coordinate k indicating the position of the receiving transducer Rk in the receiving aperture Rx, which is obtained from the receiving aperture Rx, is initialized to the minimum value in the receiving aperture Rx (step S2242), and the transmitted ultrasound is observed in the subject The reception time of the light reflected by the point Pij and arriving at the reception transducer Rk of the reception aperture Rx is calculated (step S2243). The reception time can be calculated by dividing the length of the
受信開口Rx内に存在する全ての受信振動子Rkについて遅延量の算出を完了したか否かを判定し(ステップS2246)、完了していない場合には座標kをインクリメント(ステップS2247)して、更に受信振動子Rkについて遅延量の算出を行い(ステップS2243)、完了している場合にはステップS2248に進む。この段階では、受信開口Rx内に存在する全ての受信振動子Rkについて観測点Pij、Qmnからの反射波到達の遅延量が算出されている。 It is determined whether the calculation of the delay amount has been completed for all the receiving transducers Rk present in the receiving aperture Rx (step S2246), and if not completed, the coordinate k is incremented (step S2247), Furthermore, the delay amount of the reception vibrator Rk is calculated (step S2243), and if it is completed, the process proceeds to step S2248. At this stage, the delay amount of the reflected wave arrival from the observation points Pij and Qmn is calculated for all the receiving transducers Rk present in the receiving aperture Rx.
ステップS2248において、遅延処理部1047は、受信開口Rx内の受信振動子Rkに対応する受信信号の列から、各受信振動子Rkに対する遅延量を差引いた時間に対応する受信信号を観測点Pij、Qmnからの反射波に基づく受信信号として同定する。
In step S2248, the
次に、重み算出部1048は、受信開口Rxの列方向の中心に位置する振動子に対する重みが最大となるよう各受信振動子Rkに対する重み数列を算出する(ステップS2249)。加算部1049は、各受信振動子Rkに対応して同定された受信信号に、各受信振動子Rkに対する重みを乗じて加算して、観測点Pij、Qmnに対する音響線信号を生成し(ステップS2250)、生成された観測点Pij、Qmnに対する音響線信号はデータ格納部107に出力され保存される(ステップS2251)。
Next, the
次に、図14に戻り、座標ij、mnをインクリメントしてステップS223、S224を繰り返すことにより、主領域Bx内の座標ijに位置する全ての観測点Pij(図15中の「・」)、副領域Cx内の座標mnに位置する全ての観測点Qmnについて音響線信号が生成される。対象領域内に存在する全ての観測点について音響線信号の生成を完了したか否かを判定し(ステップS225、S227)、完了していない場合には座標ij、mnをインクリメント(ステップS226、S228)して、観測点Pij、Qmnについて音響線信号を生成し(ステップS224)、完了した場合にはステップS230に進む。この段階では、1回の送信イベントに伴う対象領域に存在する全ての観測点Pij、Qmnについてのサブフレームの音響線信号が生成され、データ格納部107に出力され保存されている。
Next, returning to FIG. 14, by incrementing the coordinates ij and mn and repeating steps S223 and S224, all the observation points Pij (“•” in FIG. 15) located at the coordinates ij in the main area Bx, Acoustic line signals are generated for all observation points Qmn located at coordinates mn in the subregion Cx. It is determined whether generation of acoustic line signals has been completed for all observation points present in the target area (steps S225 and S227), and if not completed, the coordinates ij and mn are incremented (steps S226 and S228). To generate an acoustic line signal for the observation points Pij and Qmn (step S224), and when it is completed, the process proceeds to step S230. At this stage, acoustic line signals of subframes for all the observation points Pij and Qmn existing in the target area associated with one transmission event are generated, and are output and stored in the
次に、全ての送信イベントについて、サブフレームの音響線信号の生成が終了したか否かを判定し(ステップS230)、終了していない場合には、ステップS210に戻り、観測点Pij、Qmnの位置を示す座標ij、mnを、次の送信イベントでの仮想送信開口Tvから求められる対象領域内の最小値に初期化し(ステップS221、S222)、受信開口Rxを設定(ステップS223)、音響線信号の作成(ステップS224)を行い、終了している場合にはステップS301に進む。 Next, it is determined whether generation of the acoustic line signal of the sub-frame has been completed for all the transmission events (step S230), and if it has not been completed, the process returns to step S210 and the observation points Pij and Qmn are obtained. The coordinates ij and mn indicating the position are initialized to the minimum value in the target area obtained from the virtual transmission opening Tv at the next transmission event (steps S221 and S222), the reception opening Rx is set (step S223), and the acoustic line A signal is generated (step S224), and if completed, the process proceeds to step S301.
次に、ステップS301において、加算処理部11401は、データ格納部107に保持されている複数のサブフレーム音響線信号を読み出し、観測点Pij、Qmnの位置を指標として複数のサブフレーム音響線信号を加算して各観測点Pij、Qmnに対する合成音響線信号を生成して主部分音響線信号、副部分音響線信号を合成する。次に、増幅処理部11402は、主部分音響線信号、副部分音響線信号のそれぞれに含まれる各合成音響線信号の加算回数に応じて決定された増幅率を各合成音響線信号に乗じ(ステップS302)、増幅された主部分音響線信号、副部分音響線信号を結合部11403に出力する。次に、結合部11403は、主部分音響線信号と副部分音響線信号とを結合してフレーム音響線信号を生成し(ステップS303)、超音波画像生成部105及びデータ格納部107に出力して(ステップS304)、処理を終了する。
Next, in step S301, the addition processing unit 11401 reads the plurality of subframe acoustic line signals stored in the
<まとめ>
以上、説明したように本実施の形態に係る超音波診断装置100によれば、合成開口法により、異なる送信イベントにより生成された同一位置にある観測点についての音響線信号に重ね合わせて合成する。これにより、複数の送信イベントに対して送信フォーカス点F以外の深度にある観測点においても、仮想的に送信フォーカスを行った効果が得られ空間分解能と信号S/N比を向上することができる。
<Summary>
As described above, according to the ultrasonic
また、超音波診断装置100では、追加領域においては、少なくとも幾何学的に定まる仮想送信開口Tvの中心から観測点Qmnに至る経路(411)の長さを超音波の音速csで除することにより算出した時間に基づいて送信時間を算出する。これにより、フォーカス深さ近傍の観測点や画像化主領域Hxから素子列方向に離れた観測点において遅延処理における誤差を低減し信号S/N比を向上させた音響線信号を得ることができる。一方で、主領域Bxに近接する観測点においては主領域Bxと同様の方法で算出した送信時間に基づいて送信時間を算出することにより、主領域Bxと副領域Cxとの境界が顕在化することを避けることができる。したがって、画像化主領域Hxのみを画像化する場合と比べて送信イベント数を追加することなく、かつ、画像化主領域Hxと追加領域Ha、Hbとの境界ならびに追加領域Ha内、Hb内における画質の急激な変化を抑制しながら、画像化領域を素子列方向に拡大することができる。
Further, in the ultrasonic
また、超音波診断装置100では、受信開口設定部1043は、列中心が観測点に最も空間的に近接する振動子と合致するよう受信開口Rx振動子列を選択し、送信イベントに依存せず観測点の位置に基づいて、観測点を中心として対称な受信開口を用いて受信ビームフォーミングを行う。そのため、送信フォーカス点Fを横軸方向に変化(移動)させる送信イベントに同期せず、受信開口の位置が一定となり、異なる送信イベントにおいても同一の観測点に対して同一の受信開口にて整相加算を行うことができる。併せて、観測点からの反射波を、観測点から距離が小さい振動子ほど大きな重み数列が適用されることができるので、超音波が伝播距離に依存して減衰することを鑑みても、観測点に対して最も感度よく反射波を受信することができる。その結果、局所的に高い空間分解能と信号S/N比を実現できる。
Further, in the ultrasonic
≪変形例1≫
実施の形態1に係る超音波診断装置100では、受信開口設定部1043は、列中心が観測点に最も空間的に近接する振動子と合致するよう受信開口Rxを選択する構成とした。しかしながら、受信開口Rxの構成は、送信開口Txから送信された超音波が送信フォーカス点Fを経由して対象領域内の観測点で反射され受信開口Rxの受信振動子Rkに到達するまでの総伝播時間を算出して総伝播経路に基づく遅延制御を行なうことで、対象領域内の全ての観測点についての音響線信号を生成するものであればよく、受信開口Rxの構成は適宜変更することができる。
«
In the ultrasound
変形例1では、列中心が送信開口中心と合致する受信開口Rx振動子列を選択する送信同期型受信開口設定部(以後、「Tx受信開口設定部」)を備えた点で実施の形態1と相違する。Tx受信開口設定部以外の構成については、実施の形態1に示した各要素と同じであり、同じ部分については説明を省略する。 In the first modification, a transmission synchronization type reception aperture setting unit (hereinafter, “Tx reception aperture setting unit”) for selecting a reception aperture Rx transducer array in which the column center coincides with the transmission aperture center is provided. It is different from. The configuration other than the Tx reception aperture setting unit is the same as each element shown in the first embodiment, and the description of the same part will be omitted.
図17は、Tx受信開口設定部により設定された仮想受信開口Rv、受信開口Rxと仮想送信開口Tv、送信開口Txとの関係を示す模式図である。変形例1では、仮想受信開口Rvの列中心が送信開口中心と合致するように仮想受信開口Rvが選択される。仮想受信開口Rvの中心軸Rxoの位置は、仮想送信開口Tvの中心軸Txoの位置と同一であり、仮想受信開口Rvは、送信フォーカス点Fを中心として対称な開口である。したがって、送信イベントにごとに列方向に移動する仮想送信開口Tvの位置変化に同期して、仮想受信開口Rvの位置も移動する。仮想送信開口Rvのうち、振動子列101a上の振動子の存在する範囲が、受信開口Rxとなる。
FIG. 17 is a schematic view showing the relationship among the virtual reception aperture Rv, the reception aperture Rx, the virtual transmission aperture Tv, and the transmission aperture Tx set by the Tx reception aperture setting unit. In the first modification, the virtual reception aperture Rv is selected such that the column center of the virtual reception aperture Rv coincides with the transmission aperture center. The position of the central axis Rxo of the virtual reception aperture Rv is the same as the position of the central axis Txo of the virtual transmission aperture Tv, and the virtual reception aperture Rv is a symmetrical aperture around the transmission focus point F. Therefore, the position of the virtual reception opening Rv also moves in synchronization with the position change of the virtual transmission opening Tv moving in the column direction for each transmission event. Of the virtual transmission apertures Rv, the range in which the transducers on the
また、仮想受信開口Rvの中心軸Rxo及び仮想送信開口Tvの中心軸Txo上に位置する振動子に対する重みが最大となるよう受信開口Rxの各受信振動子Rkに対する重み数列(受信アポダイゼーション)は算出される。重み数列は、送信開口中心を中心として対称な分布をなす。重み数列の分布の形状は、ハミング窓、ハニング窓、矩形窓などを用いることができ、分布の形状は特に限定されない。 In addition, the weight sequence (reception apodization) for each receiving transducer Rk of the receiving aperture Rx is calculated so that the weights for the transducers located on the central axis Rxo of the virtual receiving aperture Rv and the central axis Txo of the virtual transmitting aperture Tv become maximum. Be done. The weight sequence has a symmetrical distribution about the transmission aperture center. The shape of the distribution of weight series can be a Hamming window, a Hanning window, a rectangular window or the like, and the shape of the distribution is not particularly limited.
<動作>
図18は、変形例1に係る超音波診断装置の受信ビームフォーマ部のビームフォーミング処理動作を示すフローチャートである。本フローチャートでは、図14における観測点同期型ビームフォーミング処理(ステップS220(S221〜S228))に替えて送信同期型ビームフォーミング処理(ステップS420(S421〜S428))を行う点にて相違する。ステップS420以外の処理については、図14と同じであり、同じ部分については説明を省略する。
<Operation>
FIG. 18 is a flowchart showing the beamforming processing operation of the reception beam former of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first modification. This flowchart is different in that transmission synchronous beamforming processing (steps S420 (S421 to S428)) is performed instead of the observation point synchronous beamforming processing (steps S220 (S221 to S228)) in FIG. The processes other than step S420 are the same as those in FIG. 14, and the description of the same parts will be omitted.
ステップS420の処理において、先ず、ステップS421では、Tx受信開口設定部は、送信イベントに対応して列中心が送信開口中心の列中心と合致する振動子列を仮想受信振動子Rvとして選択して受信開口Rxを設定する。 In the process of step S420, first, in step S421, the Tx reception aperture setting unit selects, as a virtual reception transducer Rv, a transducer array whose row center coincides with the row center of the transmission aperture center in response to the transmission event. Set the reception aperture Rx.
次に、ステップS210で算出した対象領域内の観測点Pij、Qmnの位置を示す座標ij、mnを対象領域内の最小値に初期化し(ステップS422、S423)、観測点Pij、Qmnについて音響線信号を生成する(ステップS424)。図18は、変形例1に係る受信ビームフォーマ部における観測点Pij、Qmnについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。実施の形態1に関する図16とは、送信開口Txと受信開口Rxとの位置関係が異なる。ステップS424における処理方法については、図11におけるステップS224(図14におけるステップS2241〜ステップS2251)と同じである。 Next, the coordinates ij and mn indicating the positions of the observation points Pij and Qmn in the target area calculated in step S210 are initialized to the minimum value in the target area (steps S422 and S423), and the acoustic lines for the observation points Pij and Qmn A signal is generated (step S424). FIG. 18 is a schematic diagram for explaining an operation of generating an acoustic line signal at observation points Pij and Qmn in the reception beam former according to the first modification. The positional relationship between the transmission aperture Tx and the reception aperture Rx is different from that in FIG. 16 regarding the first embodiment. The processing method in step S424 is the same as step S224 in FIG. 11 (steps S2241 to S2251 in FIG. 14).
座標ij、mnをインクリメントしてステップS424を繰り返すことにより、対象領域内の座標ij、mnに位置する全ての観測点Pij(図16中の「・」)、Qmnについて音響線信号が生成される。対象領域内に存在する全ての観測点Pij、Qmnについて音響線信号の生成を完了したか否かを判定し(ステップS425、S427)、完了していない場合には座標ij、mnをインクリメント(ステップS426、S428)して、観測点Pij、Qmnについて音響線信号を生成し(ステップS424)、完了している場合にはステップS230に進む。この段階で、1回の送信イベントに伴う対象領域内に存在する全ての観測点Pij、Qmnのサブフレームの音響線信号が生成されデータ格納部107に出力され保存されている。
By incrementing the coordinates ij and mn and repeating step S424, acoustic line signals are generated for all the observation points Pij (“·” in FIG. 16) and Qmn located at the coordinates ij and mn in the target area. . It is determined whether generation of the acoustic line signal has been completed for all observation points Pij and Qmn present in the target area (steps S425 and S427), and if not completed, the coordinates ij and mn are incremented (step At steps S426 and S428, an acoustic line signal is generated for the observation points Pij and Qmn (step S424), and if it is completed, the process proceeds to step S230. At this stage, acoustic line signals of subframes of all the observation points Pij and Qmn existing in the target area accompanying one transmission event are generated and output to the
<効果>
以上説明した、変形例1に係る超音波診断装置では、実施の形態1において示した効果のうち観測点同期型の受信開口に関する部分を除いた効果に変えて、以下の効果を奏する。すなわち、変形例1では、Tx受信開口設定部は送信イベントに対応して列中心が送信開口中心と合致する振動子列を仮想受信開口Rvとして選択して受信開口Rxを設定する。そのため、仮想受信開口Rvの中心軸Rxoの位置は、仮想送信開口Tvの中心軸Txoの位置と同一であり、送信イベントごとに列方向に移動する送信開口中心の位置変化に同期して、受信開口Rxの位置も変化(移動)する。よって、送信イベントに同期してそれぞれ異なる受信開口にて整相加算を行うことができ、複数の送信イベントにわたって受信時刻は異なるものの、結果としてより一層広い受信開口を用いた受信処理の効果が得られ、広い観測領域で空間分解能を均一にすることができる。また、観測点Qmnについては、仮想受信開口Rvの中心軸Rxoの位置が振動子列101a上に存在することとなるため、最も大きな重み数列が適用される振動子が必ず存在することとなり、受信感度を向上させることができる。
<Effect>
The ultrasonic diagnostic apparatus according to the first modification described above has the following effects, instead of the effects obtained by removing the part related to the observation point synchronous reception aperture from the effects shown in the first embodiment. That is, in the first modification, the Tx reception aperture setting unit selects the transducer array whose column center coincides with the transmission aperture center as the virtual reception aperture Rv in response to the transmission event, and sets the reception aperture Rx. Therefore, the position of the central axis Rxo of the virtual reception opening Rv is the same as the position of the central axis Txo of the virtual transmission opening Tv, and the reception is performed in synchronization with the position change of the transmission opening center moving in the column direction for each transmission event. The position of the opening Rx also changes (moves). Therefore, phasing addition can be performed at different reception apertures in synchronization with transmission events, and although reception times differ among a plurality of transmission events, the effect of reception processing using a wider reception aperture can be obtained as a result. The spatial resolution can be made uniform over a wide observation area. In addition, for the observation point Qmn, the position of the central axis Rxo of the virtual reception aperture Rv is present on the
≪変形例2≫
実施の形態および変形例では、超音波プローブがリニアプローブである場合について説明した。
«
In the embodiment and the modification, the case where the ultrasonic probe is a linear probe has been described.
しかしながら、本開示の内容は超音波プローブがリニアプローブである場合に限らず、任意の種類のプローブであってよい。 However, the content of the present disclosure is not limited to the case where the ultrasonic probe is a linear probe, and may be any type of probe.
変形例2に係る超音波診断装置は、超音波プローブとして、振動子が円弧上に配置された、いわゆるコンベックスプローブを用いることを特徴とする。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to the second modification is characterized in that a so-called convex probe in which a vibrator is disposed on a circular arc is used as an ultrasonic probe.
変形例2に係る超音波診断装置では、図20に示すように、画像化主領域Hxは、振動子列の表面たる円弧と、振動子列の一端を通り円弧と直交する直線と、振動子列の他端を通り円弧と直交する直線とで3方向を囲まれた、扇形から中心を同じくする小さな扇形を除いた形状の領域となる。また、追加領域Ha、Hbは、振動子の表面の円弧を延長した仮想的な円弧を一辺とする領域となる。送信イベントごとの、主領域Bx、副領域Cxについては、実施の形態と同様の方法により設定することができる。 In the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second modification, as shown in FIG. 20, the imaging main area Hx has a circular arc which is the surface of the transducer array, a straight line passing through one end of the transducer array and orthogonal to the arc, and It is an area of a fan-shaped area excluding a small fan-shaped part having the same center, which is surrounded in three directions by straight lines orthogonal to the arc passing through the other end of the column. The additional areas Ha and Hb are areas having one side of a virtual arc obtained by extending the arc of the surface of the vibrator. The main area Bx and the sub area Cx for each transmission event can be set by the same method as in the embodiment.
これにより、コンベックスプローブを用いる場合においても、画像化領域を素子列方向に拡大することができる。 Thus, even in the case of using the convex probe, the imaging area can be expanded in the element row direction.
≪実施の形態に係るその他の変形例≫
(1)実施の形態および各変形例では、主領域Bx内の観測点Pについては、(a)観測点Pijがフォーカス深さより深い場合は、仮想送信開口Tvの中心から送信フォーカス点Fを経由して観測点Pijに至る経路の長さを超音波の音速csで除することにより、(b)観測点Pijがフォーカス深さより浅い場合には、仮想送信開口Tvの中心から送信フォーカス点Fに至る経路と観測点Pijからフォーカス点に至る経路との差分の長さを、超音波の音速csで除することにより、算出するとした。しかしながら、例えば、主領域Bx内の観測点Pのうち、追加領域Ha内または追加領域Hb内に存在し、かつ、フォーカス深さより浅い観測点については、副領域Cx内の観測点Qと同様の手法により算出するとしてもよい。また、この場合において、副領域Cxと主領域Bxとの境界のうちフォーカス深さより浅い領域については、境界近傍であっても送信時間T2の重み付け係数(1−α)を小さいまま、としてもよい。
«Other Modifications of Embodiment»
(1) In the embodiment and each modification, for the observation point P in the main area Bx, (a) When the observation point Pij is deeper than the focus depth, the transmission focus point F is passed from the center of the virtual transmission opening Tv (B) When the observation point Pij is shallower than the focus depth by dividing the length of the path leading to the observation point Pij by the sound velocity cs of the ultrasonic wave, It was calculated by dividing the length of the difference between the leading route and the route from the observation point Pij to the focal point by the sound velocity cs of the ultrasonic wave. However, for example, among the observation points P in the main area Bx, the observation points existing in the additional area Ha or in the additional area Hb and shallower than the focus depth are similar to the observation point Q in the sub area Cx. It may be calculated by a method. Further, in this case, the region shallower than the focus depth of the boundary between the sub-region Cx and the main area Bx, hold even border neighboring small weighting coefficient transmission time T 2 (1-α), as well Good.
あるいは、副領域Cx内の観測点Qについては、受信時間T1をそのまま送信時間として適用してもよい。これにより、特にフォーカス点から遠い領域、深さの浅い領域について、遅延処理の精度を向上させることができる。 Alternatively, for the observation point Q in the sub-region Cx, the reception time T 1 may be applied as it is as the transmission time. As a result, it is possible to improve the accuracy of the delay processing particularly in an area far from the focus point and an area shallow in depth.
(2)実施の形態および各変形例では、超音波プローブの振動子の配列を直線状(リニアプローブ)、円弧状(コンベックスプローブ)としたが、これに限られず、任意の配列であってよい。 (2) In the embodiment and each modification, the arrangement of the transducers of the ultrasonic probe is linear (linear probe) or arc (convex probe), but it is not limited to this and may be any arrangement. .
(3)実施の形態および各変形例では、画像化主領域と追加領域とからなる領域について超音波画像を生成するものとしたが、本発明はこの場合に限られない。例えば、素子列方向において追加領域よりさらに外側となる領域について、超音波ビームの出射方向を外側に変更して(ステアリング)画像化を行う、としてもよい。この場合においても、追加領域をステアリングにより画像化する場合と比べて送信イベントの回数を削減することが可能となるため、従来技術と比べて1フレームあたりの送信イベント回数を削減することができ、フレームレートの向上に奏功する。 (3) In the embodiment and each modification, an ultrasonic image is generated for the area including the imaging main area and the additional area, but the present invention is not limited to this case. For example, the imaging direction may be changed (steering) by changing the emission direction of the ultrasonic beam to the outside in a region further outside the additional region in the element row direction. Also in this case, the number of transmission events can be reduced compared to the case of imaging the additional area by steering, so the number of transmission events per frame can be reduced compared to the prior art I am successful in improving the frame rate.
(4)なお、本発明を上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、以下のような場合も本発明に含まれる。 (4) Although the present invention has been described based on the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and the following cases are also included in the present invention.
例えば、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、上記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、上記マイクロプロセッサは、上記コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。例えば、本発明の超音波信号処理方法のコンピュータプログラムを有しており、このプログラムに従って動作する(又は接続された各部位に動作を指示する)コンピュータシステムであってもよい。 For example, the present invention may be a computer system comprising a microprocessor and a memory, the memory storing the computer program, and the microprocessor operating according to the computer program. For example, it may be a computer system which has a computer program of the ultrasonic signal processing method of the present invention, and which operates (or instructs each connected part of the operation) according to this program.
また、上記超音波診断装置の全部、もしくは一部、また超音波信号処理装置の全部又は一部を、マイクロプロセッサ、ROM、RAM等の記録媒体、ハードディスクユニットなどから構成されるコンピュータシステムで構成した場合も本発明に含まれる。上記RAM又はハードディスクユニットには、上記各装置と同様の動作を達成するコンピュータプログラムが記憶されている。上記マイクロプロセッサが、上記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置はその機能を達成する。 Further, all or part of the ultrasonic diagnostic apparatus, or all or part of the ultrasonic signal processing apparatus is constituted by a computer system including a recording medium such as a microprocessor, ROM, RAM, etc., a hard disk unit, etc. The case is also included in the present invention. The RAM or the hard disk unit stores a computer program that achieves the same operation as that of the above-described devices. Each device achieves its function by the microprocessor operating according to the computer program.
また、上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、1つのシステムLSI(Large Scale Integration(大規模集積回路))から構成されているとしてもよい。システムLSIは、複数の構成部を1個のチップ上に集積して製造された超多機能LSIであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ROM、RAMなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように1チップ化されてもよい。なお、LSIは、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。上記RAMには、上記各装置と同様の動作を達成するコンピュータプログラムが記憶されている。上記マイクロプロセッサが、上記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムLSIは、その機能を達成する。例えば、本発明のビームフォーミング方法がLSIのプログラムとして格納されており、このLSIがコンピュータ内に挿入され、所定のプログラム(ビームフォーミング方法)を実施する場合も本発明に含まれる。 In addition, some or all of the components constituting each of the above-described devices may be configured from one system LSI (Large Scale Integration (large scale integrated circuit)). The system LSI is a super-multifunctional LSI manufactured by integrating a plurality of components on one chip, and more specifically, a computer system including a microprocessor, a ROM, a RAM, and the like. . These may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include some or all. The LSI may be called an IC, a system LSI, a super LSI, or an ultra LSI depending on the degree of integration. The RAM stores a computer program that achieves the same operation as the above-described devices. The system LSI achieves its functions as the microprocessor operates in accordance with the computer program. For example, the beamforming method of the present invention is stored as a program of an LSI, and the present invention is included in the present invention when the LSI is inserted into a computer and a predetermined program (beamforming method) is performed.
なお、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサー(Reconfigurable Processor)を利用してもよい。 Note that the method of circuit integration is not limited to LSI's, and implementation using dedicated circuitry or general purpose processors is also possible. After the LSI is manufactured, an FPGA (field programmable gate array) that can be programmed or a reconfigurable processor that can reconfigure connection and settings of circuit cells in the LSI may be used.
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。 Furthermore, if integrated circuit technology comes out to replace LSI's as a result of the advancement of semiconductor technology or a derivative other technology, it is naturally also possible to carry out function block integration using this technology.
また、各実施の形態に係る、超音波診断装置の機能の一部又は全てを、CPU等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現してもよい。上記超音波診断装置の診断方法や、ビームフォーミング方法を実施させるプログラムが記録された非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体であってもよい。プログラムや信号を記録媒体に記録して移送することにより、プログラムを独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい、また、上記プログラムは、インターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。 In addition, some or all of the functions of the ultrasonic diagnostic apparatus according to each embodiment may be realized by a processor such as a CPU executing a program. It may be a non-temporary computer-readable recording medium in which the diagnostic method of the ultrasonic diagnostic apparatus or the program for performing the beam forming method is recorded. The program may be implemented by another independent computer system by recording and transferring the program or signal on a recording medium, and the program can be distributed via a transmission medium such as the Internet. Needless to say.
上記実施形態に係る超音波診断装置では、記憶装置であるデータ格納部を超音波診断装置内に含む構成としたが、記憶装置はこれに限定されず、半導体メモリ、ハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、磁気記憶装置、等が、超音波診断装置に外部から接続される構成であってもよい。 In the ultrasonic diagnostic apparatus according to the above embodiment, the data storage unit, which is a storage device, is configured to be included in the ultrasonic diagnostic device, but the storage device is not limited thereto. Semiconductor memory, hard disk drive, optical disk drive, magnetic The storage device or the like may be externally connected to the ultrasonic diagnostic apparatus.
また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウエア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。 Also, division of functional blocks in the block diagram is an example, and a plurality of functional blocks may be realized as one functional block, one functional block may be divided into a plurality of parts, or some functions may be transferred to another function block. May be Also, a single piece of hardware or software may process the functions of a plurality of functional blocks having similar functions in parallel or in time division.
また、上記のステップが実行される順序は、本発明を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時(並列)に実行されてもよい。 In addition, the order in which the above-described steps are performed is for illustrating the present invention specifically, and may be an order other than the above. Also, some of the above steps may be performed simultaneously (in parallel) with other steps.
また、超音波診断装置には、プローブ及び表示部が外部から接続される構成としたが、これらは、超音波診断装置内に一体的に具備されている構成としてもよい。 Further, in the ultrasonic diagnostic apparatus, the probe and the display unit are connected from the outside. However, these may be integrally provided in the ultrasonic diagnostic apparatus.
また、上記実施の形態においては、プローブは、複数の圧電素子が一次元方向に配列されたプローブ構成を示した。しかしながら、プローブの構成は、これに限定されるものではなく、例えば、複数の圧電変換素子を二次元方向に配列した二次元配列振動子や、一次元方向に配列された複数の振動子を機械的に揺動させて三次元の断層画像を取得する揺動型プローブを用いてもよく、測定に応じて適宜使い分けることができる。例えば、2次元に配列されたプローブを用いた場合、圧電変換素子に電圧を与えるタイミングや電圧の値を個々に変化させることによって、送信する超音波ビームの照射位置や方向を制御することができる。 Further, in the above embodiment, the probe has a probe configuration in which a plurality of piezoelectric elements are arranged in a one-dimensional direction. However, the configuration of the probe is not limited to this. For example, a two-dimensional array transducer in which a plurality of piezoelectric conversion elements are arrayed in a two-dimensional direction, or a plurality of transducers arrayed in a one-dimensional direction Alternatively, a swinging probe that swings to obtain a three-dimensional tomographic image may be used, and it can be properly used according to the measurement. For example, in the case of using a two-dimensionally arranged probe, it is possible to control the irradiation position and direction of the ultrasonic beam to be transmitted by individually changing the timing of applying a voltage to the piezoelectric conversion element and the value of the voltage. .
また、プローブは、送受信部の一部の機能をプローブに含んでいてもよい。例えば、送受信部から出力された送信電気信号を生成するための制御信号に基づき、プローブ内で送信電気信号を生成し、この送信電気信号を超音波に変換する。併せて、受信した反射超音波を受信電気信号に変換し、プローブ内で受信電気信号に基づき受信信号を生成する構成を採ることができる。 Also, the probe may include some functions of the transmitting and receiving unit in the probe. For example, based on a control signal for generating a transmission electric signal output from the transmission / reception unit, the transmission electric signal is generated in the probe, and the transmission electric signal is converted into an ultrasonic wave. In addition, it is possible to adopt a configuration in which the received reflected ultrasound is converted into a received electrical signal, and the probe generates a received signal based on the received electrical signal.
また、各実施の形態に係る超音波診断装置、及びその変形例の機能のうち少なくとも一部を組み合わせてもよい。更に上記で用いた数字は、全て本発明を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。 In addition, at least a part of the functions of the ultrasonic diagnostic apparatus according to each embodiment and the modification thereof may be combined. Furthermore, all the numerals used above are illustrated to specifically explain the present invention, and the present invention is not limited to the illustrated numerals.
さらに、本実施の形態に対して当業者が思いつく範囲内の変更を施した各種変形例も本発明に含まれる。 Furthermore, the present invention also includes various modifications in which modifications within the scope of those skilled in the art can be made to the present embodiment.
≪まとめ≫
(1)実施の形態に係る超音波信号処理装置は、超音波プローブに列設された複数の振動子を選択的に駆動して被検体に超音波送信する送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに同期して被検体から反射超音波を受波し、受波した反射超音波に基づいて生成される複数のサブフレーム音響線信号からフレーム音響線信号を合成する超音波信号処理装置であって、1回の送信イベントにおいて前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信し、各送信イベントに同期して、超音波を送信する送信振動子列が列方向に順次移動するよう選択する送信部と、各送信イベントに同期して前記複数の振動子から受信振動子列を選択し、前記受信振動子列が被検体内から受波した反射超音波に基づいて、前記受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を生成する受信部と、対応するフレーム音響線信号が形成されるべき被検体内の領域として画像化主領域と、前記画像化主領域に対して列方向に隣接する追加領域とを設定する画像化領域設定部と、前記送信イベントごとに、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して前記サブフレーム音響線信号を生成する整相加算部と、前記整相加算部が生成した前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、前記フレーム音響線信号を合成する合成部とを備え、前記整相加算部は、前記被検体内で超音波が集束するエリアに含まれる領域を含む主対象領域と、前記主対象領域に列方向に隣接する領域の一部または全部が前記追加領域内に存在する場合に前記追加領域内の当該部分である副対象領域とを、前記観測点を含む領域として設定し、前記画像化主領域内かつ前記主対象領域内の観測点と前記副対象領域に含まれる観測点との間で、送信された超音波が観測点に到達する送信時間の算出方法を異ならせることを特徴とする。
«Summary»
(1) The ultrasonic signal processing apparatus according to the embodiment repeats a transmission event of selectively driving a plurality of transducers arrayed in an ultrasonic probe to transmit ultrasonic waves to a subject a plurality of times, and An ultrasonic signal processing apparatus that receives a reflected ultrasonic wave from an object in synchronization with a transmission event and synthesizes a frame acoustic line signal from a plurality of subframe acoustic line signals generated based on the received reflected ultrasonic wave. The transmitting transducer array is selected from the plurality of transducers in one transmission event, and ultrasonic waves are transmitted from the transmitting transducer array so as to be focused in the subject, in synchronization with each transmitting event. A transmitting unit that selects a transmission transducer array that transmits ultrasonic waves to move sequentially in the column direction; and a reception transducer array selected from the plurality of transducers in synchronization with each transmission event; Received from inside the subject A receiving unit that generates a reception signal sequence for each of the transducers of the receiving transducer array based on the reflected ultrasonic waves, and an imaging main region as a region within the subject in which a corresponding frame acoustic line signal is to be formed; An imaging area setting unit for setting an additional area adjacent to the imaging main area in the column direction; and the reception signal sequence based on the reflected ultrasound obtained from each observation point for each transmission event A phasing addition unit that generates the subframe acoustic line signal by phasing addition; and a combining unit that combines the frame acoustic line signals based on the plurality of subframe acoustic line signals generated by the phasing addition unit. The phasing and addition unit is configured to set a main target area including an area included in an area where ultrasonic waves are focused in the object, and a part or all of the areas adjacent to the main target area in the column direction. Exists in additional area In this case, the sub target area, which is the relevant part in the additional area, is set as the area including the observation point, and is included in the observation main point in the imaging main area and in the main target area and the sub target area. It is characterized in that the method of calculating the transmission time at which the transmitted ultrasonic waves reach the observation point is different from the observation point to be measured.
また、実施の形態に係る超音波信号処理方法は、超音波プローブに列設された複数の振動子を選択的に駆動して被検体に超音波送信する送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに同期して被検体から反射超音波を受波し、受波した反射超音波に基づいて生成される複数のサブフレーム音響線信号からフレーム音響線信号を合成する超音波信号処理方法であって、1回の送信イベントにおいて前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信し、各送信イベントに同期して、超音波を送信する送信振動子列が列方向に順次移動するよう選択し、各送信イベントに同期して前記複数の振動子から受信振動子列を選択し、前記受信振動子列が被検体内から受波した反射超音波に基づいて、前記受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を生成し、前記送信イベントごとに、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して前記サブフレーム音響線信号を生成し、前記整相加算部が生成した前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、前記フレーム音響線信号を合成する超音波信号処理方法であって、前記サブフレーム音響線信号を生成する際に、前記被検体内で超音波が集束するエリアに含まれる領域を含む主対象領域と、前記主対象領域に列方向に隣接する領域の一部または全部が前記追加領域内に存在する場合に前記追加領域内の当該部分である副対象領域とを、前記観測点を含む領域として設定し、前記画像化主領域内かつ前記主対象領域内の観測点と前記副対象領域に含まれる観測点との間で、送信された超音波が観測点に到達する送信時間の算出方法を異ならせることを特徴とする。 Further, in the ultrasonic signal processing method according to the embodiment, a transmission event of selectively driving a plurality of transducers arrayed in the ultrasonic probe and transmitting ultrasonic waves to the object is repeated plural times, and each transmission is performed. An ultrasonic signal processing method of receiving a reflected ultrasonic wave from an object in synchronization with an event and synthesizing a frame acoustic line signal from a plurality of subframe acoustic line signals generated based on the received reflected ultrasonic wave. The transmission transducer array is selected from the plurality of transducers in one transmission event, and ultrasonic waves are transmitted from the transmission transducer array so as to be focused in the subject, in synchronization with each transmission event, The transmission transducer array for transmitting ultrasonic waves is selected to move sequentially in the column direction, and the reception transducer array is selected from the plurality of transducers in synchronization with each transmission event, and the reception transducer array is in the subject Reflected super received from Based on the waves, a reception signal sequence for each of the transducers of the reception transducer array is generated, and the reception signal sequence based on the reflected ultrasonic waves obtained from each observation point is phased and added for each of the transmission events. An ultrasonic signal processing method of generating the sub-frame acoustic line signal and combining the frame acoustic line signal based on the plurality of sub-frame acoustic line signals generated by the phasing addition unit, the sub-frame acoustic When generating a line signal, a main object area including an area included in an area where ultrasonic waves are focused in the object, and a part or all of the area adjacent to the main object area in the column direction may be the additional area The sub-target area, which is the relevant part in the additional area when it exists in the image, is set as the area including the observation point, and the observation point and the sub-target in the main imaging area and the main target area Include in area Between the observation points, and wherein varying the method of calculating the transmission time ultrasonic wave transmitted to reach the observation point.
上記構成又は方法によれば、フレームレートを低下させることなく、かつ、空間解像度とS/N比を低下させることなく、追加領域の面積だけ画像化領域を拡大することができる。 According to the above configuration or method, the imaging area can be enlarged by the area of the additional area without reducing the frame rate and without reducing the spatial resolution and the S / N ratio.
(2)また、上記(1)の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、前記主対象領域に含まれる観測点について、前記観測点の深さが前記フォーカス深さより深い位置の場合は、送信された超音波が前記主対象領域内であって前記フォーカス深さにある基準点に到達するまでの第1時間に、超音波が前記基準点から前記観測点に到達するまでの第2時間を加算して算出した到達時間を、前記観測点の深さが前記フォーカス深さ未満の場合は、前記第1時間から前記第2時間を減算して算出した到達時間を、前記観測点についての前記送信時間とする、としてもよい。 (2) Further, in the ultrasonic signal processing device according to the above (1), the phasing / adding unit may be a position where the depth of the observation point is deeper than the focus depth with respect to the observation point included in the main target area. Is the first time from the reference point to the ultrasonic wave reaching the observation point at a first time until the transmitted ultrasonic wave reaches the reference point within the main target area and at the focus depth. For the arrival time calculated by adding 2 hours, if the depth of the observation point is less than the focus depth, the observation time calculated by subtracting the second time from the first time is the observation point And the transmission time for.
上記構成によれば、主対象領域内の観測点について、誤差の小さい遅延処理を行うことにより、音響線信号のS/N比を向上させることができる。 According to the above configuration, the S / N ratio of the acoustic line signal can be improved by performing delay processing with a small error on the observation point in the main target area.
(3)また、上記(1)または(2)の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、前記副対象領域に含まれる観測点について、送信された超音波が前記フォーカス点に最近接する前記送信振動子列上の点から前記観測点に到達するまでの時間を、前記観測点についての前記送信時間とする、としてもよい。 (3) Further, in the ultrasonic signal processing device according to the above (1) or (2), the phasing / adding unit may transmit ultrasonic waves transmitted from the observation point included in the sub target area to the focus point recently. The time taken to reach the observation point from a point on the transmission transducer array in contact may be the transmission time for the observation point.
上記構成によれば、副対象領域内の観測点について、特にフォーカス点から遠い領域において誤差の小さい遅延処理を行うことにより、音響線信号のS/N比を向上させることができる。 According to the above configuration, the S / N ratio of the acoustic line signal can be improved by performing delay processing with a small error on the observation point in the sub target area, particularly in the area far from the focus point.
(4)また、上記(1)または(2)の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、前記副対象領域に含まれる観測点について、送信された超音波が前記フォーカス点に最近接する前記送信振動子列上の点から前記観測点に到達するまでの時間をT1とし、前記観測点の深さが前記フォーカス深さより深い位置の場合は、送信された超音波が前記主対象領域に含まれ前記フォーカス深さにある基準点に到達するまでの第3時間に、超音波が前記基準点から前記観測点に到達するまでの第4時間を加算して算出した時間、前記観測点の深さが前記フォーカス深さ未満の場合は、前記第3時間から前記第4時間を減算して算出した時間をT2としたとき、前記送信時間TMを、数式TM=αT1+(1−α)T2を用いて算出し、αの値は、0より大きく1以下である、としてもよい。 (4) Further, in the ultrasonic signal processing device according to the above (1) or (2), the phasing / adding unit may transmit ultrasonic waves transmitted recently to the focus point for an observation point included in the sub target area. Let T 1 be the time from the point on the transmission transducer array in contact to reach the observation point, and if the depth of the observation point is deeper than the focus depth, the transmitted ultrasonic wave is the main target A time calculated by adding a fourth time until the observation point from the reference point to the observation point is added to the third time to reach the reference point included in the area and at the focus depth When the depth of a point is less than the focus depth, the transmission time T M is expressed by the formula T M = αT 1 , where T 2 is the time calculated by subtracting the fourth time from the third time. + calculated using (1-α) T 2, the value of alpha is larger than 0 Ku is 1 or less, may be.
上記構成によれば、副対象領域内の観測点について、特にフォーカス点から遠い領域において誤差の小さい遅延処理を行うことにより音響線信号のS/N比を向上させることができるとともに、主対象領域と副対象領域との境界で送信時間が大きく変化することを抑止し、画質向上が不十分となることを抑止することができる。 According to the above configuration, the S / N ratio of the acoustic line signal can be improved by performing delay processing with a small error particularly on the observation point in the sub target area, particularly in the area far from the focus point. It is possible to prevent the transmission time from largely changing at the boundary between the sub-target area and the sub-target area, and to prevent the improvement of the image quality from becoming insufficient.
(5)また、上記(1)または(2)の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、前記副対象領域に含まれる観測点について、送信された超音波が前記フォーカス点に最近接する前記送信振動子列上の点から前記観測点に到達するまでの時間をT1とし、前記観測点の深さが前記フォーカス深さより深い位置の場合は、送信された超音波が前記主対象領域に含まれ前記フォーカス深さにある基準点に到達するまでの第3時間に、超音波が前記基準点から前記観測点に到達するまでの第4時間を加算して算出した時間、前記観測点の深さが前記フォーカス深さ未満の場合は、前記第3時間から前記第4時間を減算して算出した時間をT2とし、送信された超音波が前記超音波振動子列の列中心から前記観測点と同じ深さで且つ前記超音波振動子列の列中心に最近接する第2基準点に到達するまでの時間とT3としたとき、前記送信時間TMを、数式TM=αT1+(1−α)βT2+(1−α)(1−β)T3を用いて算出し、αの値は、0より大きく1以下であり、βの値は、0以上1以下である、としてもよい。 (5) Further, in the ultrasonic signal processing device according to (1) or (2), the phasing / adding unit may transmit ultrasonic waves transmitted recently to the focus point with respect to the observation point included in the sub target area. Let T 1 be the time from the point on the transmission transducer array in contact to reach the observation point, and if the depth of the observation point is deeper than the focus depth, the transmitted ultrasonic wave is the main target A time calculated by adding a fourth time until the observation point from the reference point to the observation point is added to the third time to reach the reference point included in the area and at the focus depth If the depth of the point is less than the focus depth, the third time calculated by subtracting the fourth hours hours and T 2, the column centers of the ultrasonic waves transmitted said ultrasonic vibrator column The ultrasonic transducer at the same depth as the observation point from Assuming that the time to reach the second reference point closest to the center of the column and T 3 , the transmission time T M is expressed by the equation T M = αT 1 + (1−α) βT 2 + (1−α) ) (1-beta) was calculated using T 3, the value of α is at greater than 1 than 0, the value of beta is 0 or more and 1 or less, may be.
上記構成によれば、副対象領域内の観測点について、特にフォーカス点から遠い領域において誤差の小さい遅延処理を行うことにより音響線信号のS/N比を向上させることができるとともに、フォーカス深さ近傍、及び、主対象領域と副対象領域との境界で送信時間が大きく変化することを抑止し、画質向上が不十分となることを抑止することができる。 According to the above configuration, the S / N ratio of the acoustic line signal can be improved by performing delay processing with a small error in the observation point in the sub-target area, particularly in the area far from the focus point. A large change in transmission time can be suppressed in the vicinity and at the boundary between the main target area and the sub target area, and the improvement in the image quality can be suppressed.
(6)また、上記(5)の超音波信号処理装置は、前記βの値は、対応する観測点の深さと前記フォーカス深さとの差異が大きくなるほど大きくなる、としてもよい。 (6) Further, in the ultrasonic signal processing device of (5), the value of β may increase as the difference between the depth of the corresponding observation point and the focus depth increases.
上記構成により、フォーカス深さ近傍において送信時間が大きく変化することを抑止し、画質向上が不十分となることを抑止することができる。 According to the above configuration, it is possible to suppress a large change in transmission time in the vicinity of the focus depth and to suppress the improvement of the image quality from being insufficient.
(7)また、上記(5)または(6)の超音波信号処理装置は、前記αの値は、対応する観測点の深さと前記フォーカス深さとの差異が大きくなるほど小さくなる、としてもよい。 (7) Further, in the ultrasonic signal processing device according to (5) or (6), the value of α may be smaller as the difference between the depth of the corresponding observation point and the focus depth is larger.
上記構成により、主対象領域と副対象領域との境界で送信時間が大きく変化することを抑止し、画質向上が不十分となることを抑止することができる。 According to the above configuration, it is possible to suppress a large change in transmission time at the boundary between the main target area and the sub target area, and to suppress the improvement of the image quality from being insufficient.
(8)また、上記(1)〜(7)の超音波信号処理装置は、前記主対象領域は、前記フォーカス点に最近接する前記送信振動子列上の点と、前記フォーカス点とを結ぶ直線に対して線対称の形状を有する、としてもよい。 (8) Further, in the ultrasonic signal processing device according to the above (1) to (7), the main target area is a straight line connecting a point on the transmission transducer array closest to the focus point and the focus point It may have a line symmetrical shape with respect to.
上記構成により、合成部における合成回数が素子列方向においてほぼ均等となるため、音響線信号のS/N比および空間解像度のばらつきを抑止することができる。 According to the above configuration, since the number of times of synthesis in the synthesizing unit becomes approximately equal in the element row direction, it is possible to suppress the variation of the S / N ratio of the acoustic line signal and the spatial resolution.
(9)また、上記(8)の超音波信号処理装置は、前記送信振動子列が前記超音波プローブの端部の振動子を含まない送信イベントにおいて、前記主対象領域は、前記フォーカス点と前記送信振動子列の一端とを結ぶ直線と、前記フォーカス点と前記送信振動子列の他端とを結ぶ直線との間に位置する領域である、としてもよい。 (9) Further, in the ultrasonic signal processing device according to the above (8), in the transmission event in which the transmission transducer array does not include the transducer at the end of the ultrasonic probe, the main target region is the focus point The region may be located between a straight line connecting one end of the transmission transducer array and a straight line connecting the focus point and the other end of the transmission transducer array.
上記構成により、主対象領域における超音波の利用効率を向上させるとともに、合成部における合成回数を最大化させることで、音響線信号のS/N比および空間解像度を向上させることができる。 According to the above configuration, the S / N ratio of the acoustic line signal and the spatial resolution can be improved by improving the utilization efficiency of the ultrasonic waves in the main target area and maximizing the number of times of synthesis in the synthesis unit.
(10)また、上記(8)または(9)の超音波信号処理装置は、前記送信振動子列が前記超音波プローブの端部の振動子を含む送信イベントにおいて、前記振動子列を延長した仮想線上に、前記送信振動子列のうち前記超音波プローブの端部とは異なる端部を一方の端として、前記フォーカス点に最近接する前記送信振動子列上の点を中点とする仮想送信振動子列を仮定したとき、前記主対象領域は、前記フォーカス点と前記仮想送信振動子列の一端とを結ぶ直線と、前記フォーカス点と前記仮想送信振動子列の他端とを結ぶ直線との間に位置する領域である、としてもよい。 (10) Further, in the ultrasonic signal processing device according to (8) or (9), in the transmission event in which the transmission transducer array includes a transducer at an end of the ultrasonic probe, the transducer array is extended A virtual transmission with an end different from the end of the ultrasonic probe in the transmission transducer array on an imaginary line as one end and a point on the transmission transducer array closest to the focus point as a middle point Assuming that a transducer row is assumed, the main target region is a straight line connecting the focus point and one end of the virtual transmission transducer row, and a straight line connecting the focus point and the other end of the virtual transmission transducer row It may be an area located between.
上記構成により、追加領域内に設定される主対象領域において、超音波の利用効率を向上させるとともに、合成部における合成回数を最大化させることで、音響線信号のS/N比および空間解像度を向上させることができる。 With the above configuration, the S / N ratio of the acoustic line signal and the spatial resolution can be improved by improving the utilization efficiency of ultrasonic waves in the main target area set in the additional area and maximizing the number of times of synthesis in the synthesis unit. It can be improved.
(11)また、上記(10)の超音波信号処理装置は、前記追加領域は、列方向における前記フォーカス点の位置が前記追加領域に最も近づく送信イベントにおいて前記仮想送信振動子列のうち前記送信振動子列に含まれない部分を底辺とする領域である、としてもよい。 (11) Further, in the ultrasonic signal processing device according to (10), in the transmission event in which the position of the focus point in the column direction is closest to the additional area, the additional area is the transmission of the virtual transmission transducer array It may be a region whose base is a portion not included in the transducer array.
上記構成により、追加領域内に副対象領域のみならず主対象領域も設定されるため、音響線信号のS/N比および空間解像度を向上させることができる。 According to the above configuration, not only the sub target area but also the main target area is set in the additional area, so that the S / N ratio and the spatial resolution of the acoustic line signal can be improved.
(12)また、上記(1)〜(11)の超音波信号処理装置は、前記追加領域と前記画像化主領域との境界線と、前記フォーカス点と前記送信振動子列の一端とを結ぶ直線との列方向の距離をmとしたとき、前記第1領域は、前記追加領域を列方向に沿ってmだけシフトした領域から前記主対象領域との重複領域を除いた領域である、としてもよい。 (12) Further, in the ultrasonic signal processing device according to the above (1) to (11), a boundary line between the additional area and the imaging main area, and the focus point and one end of the transmission transducer array are connected. Assuming that the distance in the column direction from the straight line is m, the first area is an area obtained by shifting the additional area by m along the column direction, excluding the overlapping area with the main target area. It is also good.
上記構成により、追加領域内においても、合成開口法による音響線信号のS/N比および空間解像度の向上効果を最大限享受することができる。 According to the above configuration, even in the additional area, the effect of improving the S / N ratio and the spatial resolution of the acoustic line signal by the synthetic aperture method can be maximally obtained.
(13)また、上記(1)〜(12)の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、前記画像化主領域と前記追加領域とのそれぞれの範囲と、前記フォーカス点の位置によって定まる前記第1領域の範囲とに基づいて前記副対象領域が空領域であるか否かを判定するための情報を保持し、前記情報を用いて前記副対象領域が空領域であると判定した送信イベントにおいて、前記副対象領域を設定せず前記主対象領域のみを設定する、としてもよい。 (13) Further, in the ultrasonic signal processing device according to any one of (1) to (12), the phasing / adding unit determines the range of each of the imaging main area and the additional area and the position of the focus point. Information for determining whether or not the sub target area is an empty area is held based on the range of the first area to be determined, and it is determined that the sub target area is an empty area using the information In the transmission event, only the main target area may be set without setting the sub target area.
上記構成により、副対象領域が空領域となる場合には第1領域を仮定する必要がなくなり、演算量の低減に奏功する。 With the above configuration, when the sub target area is an empty area, it is not necessary to assume the first area, and the calculation amount can be reduced.
(14)また、上記(1)〜(13)の超音波信号処理装置は、前記合成部は、前記画像化主領域に含まれる観測点について、前記主対象領域に対応する前記サブフレーム音響線信号を観測点の位置に基づいて合成することでフレーム音響線信号を生成する、としてもよい。 (14) Further, in the ultrasonic signal processing device according to any one of (1) to (13), in the observation point included in the imaging main area, the synthesizing unit corresponds to the sub-frame acoustic line corresponding to the main target area. The signal may be synthesized based on the position of the observation point to generate a frame acoustic line signal.
上記構成により、主対象領域内については、S/N比の高い主対象領域に係る音響線信号に基づいてフレーム音響線信号を生成することができる。 With the above configuration, it is possible to generate a frame acoustic line signal based on an acoustic line signal related to a main target area having a high S / N ratio in the main target area.
(15)実施の形態に係る超音波画像表示方法は、表示部が接続可能であって、上記(1)の超音波信号処理方法を実行する超音波信号処理装置における超音波画像表示方法であって、前記フレーム音響線信号を超音波画像に変換して前記表示部に表示する。 (15) The ultrasonic image display method according to the embodiment is an ultrasonic image display method in an ultrasonic signal processing apparatus which is connectable to a display unit and executes the ultrasonic signal processing method of (1). The frame acoustic line signal is converted into an ultrasonic image and displayed on the display unit.
上記方法により、ユーザに対し視野角の広い超音波診断装置を提供することが可能となる。 According to the above method, it is possible to provide the user with an ultrasonic diagnostic apparatus having a wide viewing angle.
本開示にかかる超音波信号処理装置、超音波診断装置、超音波信号処理方法、プログラム、及びコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体は、従来の超音波診断装置の画像化領域の拡大による使用上の視野拡大に有用である。 An ultrasonic signal processing apparatus, an ultrasonic diagnostic apparatus, an ultrasonic signal processing method, a program, and a computer readable non-transitory recording medium according to the present disclosure are used by expanding an imaging area of a conventional ultrasonic diagnostic apparatus It is useful for the upper visual field expansion.
1000 超音波診断システム
100 超音波診断装置
150 超音波信号処理装置
101 プローブ
102 マルチプレクサ部
103 送信ビームフォーマ部
1031 送信部
104 受信ビームフォーマ部
1040 受信部
1041 整相加算部
1042 対象領域設定部
1043 受信開口設定部
1044 送信時間算出部
1045 受信時間算出部
1046 遅延量算出部
1047 遅延処理部
1048 重み算出部
1049 加算部
1140 合成部
11401 加算処理部
11402 増幅処理部
11403 結合部
105 超音波画像生成部
106 表示部
107 データ格納部
108 制御部
1000 ultrasonic
Claims (17)
1回の送信イベントにおいて前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信し、各送信イベントに同期して、超音波を送信する送信振動子列が列方向に順次移動するよう選択する送信部と、
各送信イベントに同期して前記複数の振動子から受信振動子列を選択し、前記受信振動子列が被検体内から受波した反射超音波に基づいて、前記受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を生成する受信部と、
対応するフレーム音響線信号が形成されるべき被検体内の領域として画像化主領域と、前記画像化主領域に対して列方向に隣接する追加領域とを設定する画像化領域設定部と、
前記送信イベントごとに、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して前記サブフレーム音響線信号を生成する整相加算部と、
前記整相加算部が生成した前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、前記フレーム音響線信号を合成する合成部と
を備え、
前記整相加算部は、前記被検体内で超音波が集束するエリアに含まれる領域を含む主対象領域と、前記主対象領域に列方向に隣接する領域の一部または全部が前記追加領域内に存在する場合に前記追加領域内の当該部分である副対象領域とを、前記観測点を含む領域として設定し、前記画像化主領域内かつ前記主対象領域内の観測点と前記副対象領域に含まれる観測点との間で、送信された超音波が観測点に到達する送信時間の算出方法を異ならせる
ことを特徴とする超音波信号処理装置。 A transmission event in which ultrasonic waves are transmitted to the subject by selectively driving a plurality of transducers arrayed in the ultrasonic probe is repeated a plurality of times, and reflected ultrasonic waves are received from the subject in synchronization with each transmission event. An ultrasonic signal processing apparatus that synthesizes a frame acoustic line signal from a plurality of sub-frame acoustic line signals generated based on the received reflected ultrasound;
A transmission transducer array is selected from the plurality of transducers in one transmission event, and ultrasonic waves are transmitted from the transmission transducer array so as to be focused in the subject, and synchronized with each transmission event, the ultrasound waves are transmitted. A transmitting unit that selects a transmitting transducer array that transmits a signal to sequentially move in the column direction;
The receiving transducer array is selected from the plurality of transducers in synchronization with each transmission event, and each transducer of the receiving transducer array is selected based on the reflected ultrasonic wave received by the receiving transducer array from within the object. A reception unit that generates a reception signal sequence for
An imaging area setting unit configured to set an imaging main area as an area in the subject in which a corresponding frame acoustic line signal is to be formed, and an additional area adjacent to the imaging main area in the column direction;
A phasing addition unit for phasing and adding the received signal sequence based on the reflected ultrasonic waves obtained from each observation point for each of the transmission events to generate the subframe acoustic line signal;
A synthesizing unit that synthesizes the frame acoustic line signal based on the plurality of subframe acoustic line signals generated by the phasing addition unit;
The phasing addition unit is configured to set a main target area including an area included in an area where ultrasonic waves converge in the object, and a part or all of areas adjacent to the main target area in the column direction in the additional area. The sub-target area, which is the relevant part in the additional area, is set as the area including the observation point, and the observation point and the sub-target area in the main imaging area and in the main target area An ultrasonic signal processing apparatus, which differs in the method of calculating the transmission time at which the transmitted ultrasonic waves reach the observation point with respect to the observation point included in.
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波信号処理装置。 When the depth of the observation point is at a position deeper than the focus depth with respect to the observation point included in the first main target area, the phasing addition unit is in the main target area with the transmitted ultrasonic wave. An arrival time calculated by adding a second time for an ultrasonic wave to reach the observation point from the reference point to a first time until the reference point at the focus depth is reached, The arrival time calculated by subtracting the second time from the first time is taken as the transmission time for the observation point, when the depth of the object is less than the focus depth. The ultrasonic signal processing apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の超音波信号処理装置。 The phasing addition unit is configured to, for an observation point included in the sub-target area, a time until the transmitted ultrasonic wave reaches the observation point from a point on the transmission transducer array closest to the focus point, It is set as the said transmission time about the said observation point. The ultrasonic signal processing apparatus of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
TM=αT1+(1−α)T2
を用いて算出し、αの値は、0より大きく1以下である
ことを特徴とする請求項1または2に記載の超音波信号処理装置。 The phasing addition unit is configured to, for an observation point included in the sub target area, determine a time T from a point on the transmission transducer array closest to the focus point to a point at which the transmitted ultrasonic wave reaches the observation point. 1, and if the depth of the observation point is deeper than the focus depth, at a third time until the transmitted ultrasonic wave is included in the main target area and reaches the reference point at the focus depth. A time calculated by adding a fourth time until an ultrasonic wave reaches the observation point from the reference point, and when the depth of the observation point is less than the focus depth, the third time from the third time Assuming that the time calculated by subtracting 4 hours is T 2 , the transmission time T M is expressed by the equation T M = αT 1 + (1−α) T 2
The ultrasonic signal processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the value of α is calculated by using and is greater than 0 and less than or equal to 1.
TM=αT1+(1−α)βT2+(1−α)(1−β)T3
を用いて算出し、αの値は、0より大きく1以下であり、βの値は、0以上1以下である
ことを特徴とする請求項1または2に記載の超音波信号処理装置。 The phasing addition unit is configured to, for an observation point included in the sub target area, determine a time T from a point on the transmission transducer array closest to the focus point to a point at which the transmitted ultrasonic wave reaches the observation point. 1, and if the depth of the observation point is deeper than the focus depth, at a third time until the transmitted ultrasonic wave is included in the main target area and reaches the reference point at the focus depth. A time calculated by adding a fourth time until an ultrasonic wave reaches the observation point from the reference point, and when the depth of the observation point is less than the focus depth, the third time from the third time Let T 2 be the time calculated by subtracting 4 hours, and the transmitted ultrasonic wave is at the same depth from the array center of the ultrasonic transducer array as the observation point and at the array center of the ultrasonic transducer array. time T 3 until it reaches the second reference point contact When, the transmission time T M, formula T M = αT 1 + (1 -α) βT 2 + (1-α) (1-β) T 3
The ultrasonic signal processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the value of α is greater than 0 and is 1 or less and the value of β is 0 or more and 1 or less.
ことを特徴とする請求項5に記載の超音波信号処理装置。 The ultrasonic signal processing apparatus according to claim 5, wherein the value of β increases as the difference between the depth of the corresponding observation point and the focus depth increases.
ことを特徴とする請求項5または6に記載の超音波信号処理装置。 The ultrasonic signal processing apparatus according to claim 5 or 6, wherein the value of α decreases as the difference between the depth of the corresponding observation point and the focus depth increases.
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の超音波信号処理装置。 The main object region has a shape of line symmetry with respect to a straight line connecting a point on the transmission transducer array closest to the focus point and the focus point. The ultrasonic signal processing apparatus according to any one of the preceding claims.
ことを特徴とする請求項8に記載の超音波信号処理装置。 In a transmission event in which the transmission transducer array does not include the transducer at the end of the ultrasonic probe, the main target area is a straight line connecting the focus point and one end of the transmission transducer array, and the focus point The ultrasound signal processing apparatus according to claim 8, wherein the ultrasound signal processing apparatus is an area located between the transmission transducer array and a straight line connecting the other end of the transmission transducer array.
ことを特徴とする請求項8または9に記載の超音波信号処理装置。 In a transmission event in which the transmission transducer array includes a transducer at the end of the ultrasonic probe, the end of the transmission transducer array is different from the end of the transmission transducer array on a virtual line extending the transducer array Assuming that a virtual transmission transducer array having an end as one end and a point on the transmission transducer array closest to the focus point as a middle point, the main target area is the focus point and the virtual transmission 10. A region located between a straight line connecting one end of the transducer array and a straight line connecting the focus point and the other end of the virtual transmission transducer array. Ultrasonic signal processor.
ことを特徴とする請求項10に記載の超音波信号処理装置。 The additional region is a region whose bottom is a portion of the virtual transmitting transducer array not included in the transmitting transducer array in the transmission event in which the position of the focus point in the column direction is closest to the additional region. The ultrasonic signal processing apparatus according to claim 10, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の超音波信号処理装置。 When a distance in the column direction between a boundary line between the additional area and the imaging main area and a straight line connecting the focus point and one end of the transmission transducer array is m, the first area is the additional area The ultrasound signal processing apparatus according to any one of claims 1 to 11, wherein an area obtained by shifting the area by m along the column direction is an area excluding the overlapping area with the main target area. .
ことを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の超音波信号処理装置。 The phasing addition unit determines whether the sub target area is an empty area based on the respective ranges of the imaging main area and the additional area and the range of the first area determined by the position of the focus point. Information to determine whether or not the sub-target area is not set in the transmission event in which the sub-target area is determined to be an empty area using the information, and only the main target area is set. The ultrasonic signal processing apparatus according to any one of claims 1 to 12, characterized in that
ことを特徴とする請求項1から13のいずれか1項に記載の超音波信号処理装置。 The synthesizing unit generates a frame acoustic line signal by synthesizing the sub-frame acoustic line signal corresponding to the main target area based on the position of the observation point, with respect to the observation point included in the imaging main area. The ultrasonic signal processing device according to any one of claims 1 to 13, characterized in that
請求項1から14のいずれか1項に記載の超音波信号処理装置と、
を備えることを特徴とする超音波診断装置。 An ultrasound probe,
The ultrasonic signal processing device according to any one of claims 1 to 14,
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
1回の送信イベントにおいて前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信し、各送信イベントに同期して、超音波を送信する送信振動子列が列方向に順次移動するよう選択し、
各送信イベントに同期して前記複数の振動子から受信振動子列を選択し、前記受信振動子列が被検体内から受波した反射超音波に基づいて、前記受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を生成し、
対応するフレーム音響線信号が形成されるべき被検体内の領域として画像化主領域と、前記画像化主領域に対して列方向に隣接する追加領域とを設定し、
前記送信イベントごとに、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して前記サブフレーム音響線信号を生成し、
前記整相加算部が生成した前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、前記フレーム音響線信号を合成する
超音波信号処理方法であって、
前記サブフレーム音響線信号を生成する際に、前記被検体内で超音波が集束するエリアに含まれる領域を含む主対象領域と、前記主対象領域に列方向に隣接する領域の一部または全部が前記追加領域内に存在する場合に前記追加領域内の当該部分である副対象領域とを、前記観測点を含む領域として設定し、前記画像化主領域内かつ前記主対象領域内の観測点と前記副対象領域に含まれる観測点との間で、送信された超音波が観測点に到達する送信時間の算出方法を異ならせる
ことを特徴とする超音波信号処理方法。 A transmission event in which ultrasonic waves are transmitted to the subject by selectively driving a plurality of transducers arrayed in the ultrasonic probe is repeated a plurality of times, and reflected ultrasonic waves are received from the subject in synchronization with each transmission event. An ultrasonic signal processing method for synthesizing a frame acoustic line signal from a plurality of subframe acoustic line signals generated based on the received reflected ultrasonic waves,
A transmission transducer array is selected from the plurality of transducers in one transmission event, and ultrasonic waves are transmitted from the transmission transducer array so as to be focused in the subject, and synchronized with each transmission event, the ultrasound waves are transmitted. Select to move the transmitting transducer array that transmits
The receiving transducer array is selected from the plurality of transducers in synchronization with each transmission event, and each transducer of the receiving transducer array is selected based on the reflected ultrasonic wave received by the receiving transducer array from within the object. Generate a received signal sequence for
An imaging main area and an additional area adjacent in the column direction with respect to the imaging main area are set as an area in the object in which a corresponding frame acoustic line signal is to be formed;
The sub-frame acoustic line signal is generated by phasing and adding the received signal sequence based on the reflected ultrasonic waves obtained from each observation point for each of the transmission events.
It is an ultrasonic signal processing method which synthesizes the frame acoustic line signal based on the plurality of subframe acoustic line signals generated by the phasing addition unit,
When generating the sub-frame acoustic line signal, part or all of a main target area including an area included in an area where ultrasonic waves are focused in the subject and a part adjacent to the main target area in the column direction The sub-target area, which is the relevant part within the additional area, is set as the area including the observation point when the area exists in the additional area, and the observation points within the main imaging area and the main target area And calculating the transmission time at which the transmitted ultrasonic waves reach the observation point between the observation point included in the sub-target area and the observation point.
前記フレーム音響線信号を超音波画像に変換して前記表示部に表示する
超音波画像表示方法。 An ultrasonic image display method in an ultrasonic signal processing apparatus, which is connectable to a display unit and executes the ultrasonic signal processing method according to claim 16.
A method of displaying an ultrasonic image, comprising converting the frame acoustic line signal into an ultrasonic image and displaying the image on the display unit.
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