JP2020130597A - Method and measurement apparatus for acquiring three-dimensional reflection image inside measurement object - Google Patents

Method and measurement apparatus for acquiring three-dimensional reflection image inside measurement object Download PDF

Info

Publication number
JP2020130597A
JP2020130597A JP2019027898A JP2019027898A JP2020130597A JP 2020130597 A JP2020130597 A JP 2020130597A JP 2019027898 A JP2019027898 A JP 2019027898A JP 2019027898 A JP2019027898 A JP 2019027898A JP 2020130597 A JP2020130597 A JP 2020130597A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
measured
vibrating element
ultrasonic
ultrasonic probe
received
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019027898A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
晃史 所
Akinori Tokoro
晃史 所
康祥 星
Yasuhiro Hoshi
康祥 星
恵美子 尾上
Emiko Onoe
恵美子 尾上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ces Descartes Co Ltd
Original Assignee
Ces Descartes Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ces Descartes Co Ltd filed Critical Ces Descartes Co Ltd
Priority to JP2019027898A priority Critical patent/JP2020130597A/en
Publication of JP2020130597A publication Critical patent/JP2020130597A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

To acquire a three-dimensional reflection image inside a measurement object as a high-accuracy 3D image.SOLUTION: A method and an apparatus for acquiring a three-dimensional reflection image include: contacting an ultrasound probe having three or more transducers with a measurement object; causing each of the transducers to sequentially project an ultrasound wave to inside the measurement object and causing two or more transducers to receive reflected wave of the ultrasound wave projected from each of the transducers and reflected from the measurement object projected with ultrasound waves, as reception data set for each of the transducers; and generating a three-dimensional reflection image of the inside of the measurement object by applying an aperture synthesis method on the basis of the obtained reception data sets. Each of the reception data sets includes position data, ultrasound wave arrival time, and received ultrasound intensity data.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、測定対象物の内部の3次元反射像を取得する方法及びそのような3次元反射像を測定する装置に関する。 The present invention relates to a method for acquiring a three-dimensional reflection image inside an object to be measured and a device for measuring such a three-dimensional reflection image.

超音波測定においては、測定対象物に超音波を照射し、測定対象物からの応答を検知して分析が行われる。超音波測定は、測定対象物への破壊が全く無いかあるいは極めて小さいことが多い点で優れた測定法である。通常、超音波プローブを測定対象物に接触させて、超音波プローブに内蔵される振動素子から測定対象物へ超音波が照射される。そして、測定対象物からの応答が超音波などの振動情報である場合には、前記振動素子を受動素子として用いることもしばしば行われる。 In ultrasonic measurement, an object to be measured is irradiated with ultrasonic waves, and a response from the object to be measured is detected for analysis. Ultrasonic measurement is an excellent measurement method in that there is often no or very small damage to the object to be measured. Normally, the ultrasonic probe is brought into contact with the object to be measured, and the vibration element built in the ultrasonic probe irradiates the object to be measured with ultrasonic waves. When the response from the object to be measured is vibration information such as ultrasonic waves, the vibration element is often used as a passive element.

測定対象物に超音波を照射すると、測定対象物の物性に応じて超音波が反射したり透過したり干渉したりするなどの変異が想定される。それら変位を観測して、観測により得られたデータを処理することで測定対象物の内部構造や内部物性を推定することが提案される。例えば、特許文献1では、プローブを備える超音波診断装置において、被検体内で反射した超音波を前記プローブを介して受信する発明が開示されている。 When the object to be measured is irradiated with ultrasonic waves, variations such as reflection, transmission, and interference of the ultrasonic waves are assumed depending on the physical properties of the object to be measured. It is proposed to estimate the internal structure and physical properties of the object to be measured by observing these displacements and processing the data obtained by the observation. For example, Patent Document 1 discloses an invention in which an ultrasonic diagnostic apparatus including a probe receives ultrasonic waves reflected in a subject via the probe.

特許第6145202号公報Japanese Patent No. 6145202

超音波による測定や診断は測定対象物の破壊が全く無いかあるいは小さいことが多く、優れた測定、診断法であり、さらなる適用の拡大が望まれる。そのような観点から、測定対象物の内部状態を高精度に測定でき、さらに、診断や被検者への説明が容易になるよう、三次元立体像(3D像)として結果を得ることができるのが望ましい。本発明は、超音波の反射像を高精度かつ3D像として得られるような3次元反射像の取得方法および測定装置の提供を目的とする。 Measurement and diagnosis by ultrasonic waves are excellent measurement and diagnostic methods because there is often no or little destruction of the object to be measured, and further expansion of application is desired. From such a viewpoint, the internal state of the object to be measured can be measured with high accuracy, and the result can be obtained as a three-dimensional stereoscopic image (3D image) so that diagnosis and explanation to the subject can be facilitated. Is desirable. An object of the present invention is to provide a method for acquiring a three-dimensional reflected image and a measuring device capable of obtaining a reflected image of ultrasonic waves as a highly accurate and 3D image.

本発明者らが鋭意検討した結果、以下のような本発明を完成した。
(1)(A)少なくとも第1〜第M(但し、Mは3以上の整数である。)の振動素子を有する超音波プローブを測定対象物に当接させ、(B)前記超音波プローブの第1の振動素子から第N(但し、Nは2以上かつM以下の整数である。)の振動素子まで順々に超音波を測定対象物の内部に照射し、測定対象物からの前記超音波の反射波を、照射した振動素子ごとに第1から第Nの受信データセットとして前記超音波プローブが有する振動素子のうちの2個以上の振動素子で受信させ、(C)第1から第Nの受信データセットに基づいて開口合成法を適用することにより測定対象物の内部の3次元反射像を生成する、ことを含む測定対象物の内部の3次元反射像を取得する方法であって、前記第1から第Nの受信データセットは、それぞれ、照射した振動素子の位置データ、受信した振動素子の位置データ、照射から受信までの到達時間、受信した超音波の強度のデータを少なくとも含む、上記3次元反射像を取得する方法。
(2)M及びNが200以上の整数である(1)の方法。
(3)第1〜第Mの振動素子が測定対象物に対して凹曲面を形成し得るように前記超音波プローブが構成されてなる、(1)又は(2)の方法。
(4)測定対象物が生体である(1)〜(3)の方法。
(5)超音波プローブの振動素子は、予め設計した凹曲面の軌道で発信と受信する位置を変更して、違う位置と角度の関係にて開口合成で画像を再建し、及び照射から受信までの到達時間と受信した超音波の強度データを計算する方法。
(6)少なくとも第1〜第M(但し、Mは3以上の整数である。)の振動素子を有する超音波プローブと、制御装置と、出力装置とを備え、前記制御装置は以下の(B)及び(C)、(B)前記超音波プローブが測定対象物に当接している状態において、前記超音波プローブの第1の振動素子から第N(但し、Nは2以上かつN以下の整数である。)の振動素子まで順々に超音波を測定対象物の内部に照射し、測定対象物からの前記超音波の反射波を、照射した振動素子ごとに第1から第Nの受信データセットとして前記超音波プローブが有する振動素子のうちの2個以上の振動素子で受信させること、及び(C)第1から第Nの受信データセットに基づいて開口合成法を適用することにより測定対象物の内部の3次元反射像を生成すること、を実行させるよう構成されており、前記出力装置は前記(C)において生成した3次元反射像を出力するものであり、前記第1から第Nの受信データセットは、それぞれ、照射した振動素子の位置データ、受信した振動素子の位置データ、照射から受信までの到達時間、受信した超音波の強度のデータを少なくとも含む、測定対象物の内部の3次元反射像の測定装置。
(7)M及びNが200以上の整数である(6)の測定装置。
(8)第1〜第Mの振動素子が測定対象物に対して凹曲面を形成し得るように前記超音波プローブが構成されてなる、(6)又は(7)の測定装置。
(9)測定対象物が生体である(6)〜(8)の測定装置。
As a result of diligent studies by the present inventors, the following invention has been completed.
(1) (A) An ultrasonic probe having at least the first to first M (where M is an integer of 3 or more) is brought into contact with the measurement object, and (B) the ultrasonic probe of the said ultrasonic probe. Ultrasonic waves are sequentially applied to the inside of the object to be measured from the first vibrating element to the Nth vibrating element (where N is an integer of 2 or more and M or less), and the supersonic wave from the measurement object is emitted. The reflected wave of the sound wave is received by two or more of the vibrating elements of the ultrasonic probe as the first to Nth reception data set for each irradiated vibrating element, and (C) the first to the first. It is a method of acquiring a three-dimensional reflection image inside a measurement object including generating a three-dimensional reflection image inside the measurement object by applying an aperture synthesis method based on the received data set of N. The first to Nth reception data sets include at least the position data of the irradiated vibrating element, the position data of the received vibrating element, the arrival time from irradiation to reception, and the intensity data of the received ultrasonic waves, respectively. , The method of acquiring the above-mentioned three-dimensional reflection image.
(2) The method of (1) in which M and N are integers of 200 or more.
(3) The method (1) or (2), wherein the ultrasonic probe is configured so that the first to Mth vibrating elements can form a concave curved surface with respect to the object to be measured.
(4) The methods (1) to (3), wherein the object to be measured is a living body.
(5) The vibrating element of the ultrasonic probe changes the transmission and reception positions on a concave curved orbit designed in advance, reconstructs the image by aperture synthesis in the relationship of different positions and angles, and from irradiation to reception. How to calculate the arrival time of and the intensity data of the received ultrasonic waves.
(6) An ultrasonic probe having at least the first to first M (where M is an integer of 3 or more), a control device, and an output device are provided, and the control device includes the following (B). ) And (C), (B) In a state where the ultrasonic probe is in contact with the object to be measured, the Nth from the first vibrating element of the ultrasonic probe (where N is an integer of 2 or more and N or less). The ultrasonic waves are sequentially irradiated to the inside of the object to be measured up to the vibrating element of (.), and the reflected wave of the ultrasonic wave from the object to be measured is the first to Nth received data for each irradiated vibrating element. Measurement target by receiving as a set with two or more vibrating elements among the vibrating elements of the ultrasonic probe, and (C) applying the aperture synthesis method based on the first to Nth received data sets. It is configured to generate a three-dimensional reflection image inside an object, and the output device outputs the three-dimensional reflection image generated in the above (C), and the first to Nth Each of the received data sets of is inside the object to be measured, including at least the position data of the irradiated vibrating element, the position data of the received vibrating element, the arrival time from irradiation to reception, and the intensity data of the received ultrasonic wave. A measuring device for a three-dimensional reflection image.
(7) The measuring device of (6) in which M and N are integers of 200 or more.
(8) The measuring device according to (6) or (7), wherein the ultrasonic probe is configured so that the first to Mth vibrating elements can form a concave curved surface with respect to the object to be measured.
(9) The measuring devices of (6) to (8), wherein the object to be measured is a living body.

本発明によれば、複数の照射ポイントから測定対象物に対して超音波を照射して、その反射データを開口合成法により統合することにより、測定対象物の内部を高精度にかつ三次元的に描写することができる。 According to the present invention, ultrasonic waves are irradiated to a measurement object from a plurality of irradiation points, and the reflection data thereof are integrated by an aperture synthesis method, whereby the inside of the measurement object is highly accurate and three-dimensional. Can be described in.

本発明で用いることができる超音波プローブの一例の模式図である。It is a schematic diagram of an example of an ultrasonic probe that can be used in the present invention. 開口合成法における座標の定義の説明図である。It is explanatory drawing of the definition of coordinates in the aperture synthesis method. 遅延の算出の模式説明図である。It is a schematic explanatory diagram of the calculation of a delay. 高品質のフルダイナミックフォーカス画像生成の模式説明図である。It is a schematic explanatory diagram of high quality full dynamic focus image generation.

以下、図面を適宜参照しながら本発明を説明する。本発明は、図示された態様に限定されるわけではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. The present invention is not limited to the illustrated embodiments.

本発明によれば、測定対象物の内部の3次元反射像の測定装置は、3つ以上の振動素子を有する超音波プローブと、制御装置と、出力装置とを備える。制御装置において成すべき制御は後述する。 According to the present invention, a device for measuring a three-dimensional reflection image inside a measurement object includes an ultrasonic probe having three or more vibration elements, a control device, and an output device. The control to be performed in the control device will be described later.

超音波プローブが有する3つ以上の振動素子について、便宜上、第1〜第M(但し、Mは3以上の整数である。)の振動素子と呼ぶ。超音波プローブ自体の構成については、特に限定は無く、従来公知のものをそのまま用いることもできる。非限定的な例として、図1に、超音波プローブの一例の模式図を示す。図1(A)は外観斜視図であり、図1(B)は、プローブ本体の内部模式図である。 For convenience, the three or more vibrating elements of the ultrasonic probe are referred to as the first to Mth (where M is an integer of 3 or more) vibrating elements. The configuration of the ultrasonic probe itself is not particularly limited, and conventionally known ones can be used as they are. As a non-limiting example, FIG. 1 shows a schematic diagram of an example of an ultrasonic probe. FIG. 1A is an external perspective view, and FIG. 1B is an internal schematic view of a probe body.

測定対象物(図示せず)の測定に際して、超音波プローブ10におけるプローブ本体12は測定対象物宇の表面に接触させられる。プローブ本体12は第1〜第Mの振動素子11を備える。制御装置等(図示せず)から送信部13を介して、プローブ本体12の各振動素子11に送信信号が送られる。この送信信号に基づいて、振動素子11から超音波が照射される。 When measuring the object to be measured (not shown), the probe body 12 of the ultrasonic probe 10 is brought into contact with the surface of the object to be measured U. The probe main body 12 includes first to M first vibrating elements 11. A transmission signal is transmitted from a control device or the like (not shown) to each vibrating element 11 of the probe main body 12 via the transmission unit 13. Ultrasonic waves are emitted from the vibrating element 11 based on this transmission signal.

本発明では、振動素子そのものについては、従来公知のものをそのまま用いることができる。従来の超音波プローブで用いられている振動素子を適宜採り入れることができる。 In the present invention, as the vibrating element itself, a conventionally known one can be used as it is. The vibrating element used in the conventional ultrasonic probe can be appropriately adopted.

好ましくは、振動素子は測定対象物に対して凹曲面を形成し得るように構成される。例えば、図1に示されるような超音波プローブでは、プローブ本体12が凹曲面を形成していて、その中に振動素子11が組み込まれることにより、複数の振動素子11が全体として、測定対象物に対して凹曲面を形成している。 Preferably, the vibrating element is configured to be capable of forming a concave curved surface with respect to the object to be measured. For example, in the ultrasonic probe as shown in FIG. 1, the probe main body 12 forms a concave curved surface, and the vibrating element 11 is incorporated therein, so that the plurality of vibrating elements 11 as a whole are objects to be measured. It forms a concave curved surface.

プローブ本体12の材質については特に限定は無く、公知の材料を適宜用いることができる。複数の振動素子11をプローブ本体12に組み込む手段についても特に限定は無く、超音波プローブにおける従来発明を適宜参照することができる。 The material of the probe main body 12 is not particularly limited, and a known material can be appropriately used. The means for incorporating the plurality of vibrating elements 11 into the probe main body 12 is also not particularly limited, and the conventional invention of the ultrasonic probe can be appropriately referred to.

測定の際には、このような超音波プローブを測定対象物に当接させる。次いで、超音波プローブの第1の振動素子から順々に超音波を測定対象物の内部に照射する。便宜上、超音波を照射する超音波を第1の振動素子から第Nの振動素子と呼ぶ。ここで、Nは2以上かつM以下の整数である。N=Mである場合は、超音波プローブが有する全ての振動素子から順々に超音波が照射されることを意味する。 At the time of measurement, such an ultrasonic probe is brought into contact with the object to be measured. Next, ultrasonic waves are sequentially applied to the inside of the object to be measured from the first vibrating element of the ultrasonic probe. For convenience, the ultrasonic waves that irradiate the ultrasonic waves are referred to as the first vibrating element to the Nth vibrating element. Here, N is an integer of 2 or more and M or less. When N = M, it means that ultrasonic waves are sequentially irradiated from all the vibrating elements of the ultrasonic probe.

測定精度を向上させる点から、M及びNは好ましくは200以上である。M及びNの好適な上限は特に定められるものではないが、非限定的には512が例示される。 From the viewpoint of improving the measurement accuracy, M and N are preferably 200 or more. Suitable upper limits of M and N are not particularly defined, but 512 is exemplified without limitation.

超音波から測定対象物の内部に超音波が照射されると、測定対象物の内部構造、内部物性に応じて超音波が反射される。本発明によれば、反射した超音波を超音波プローブが有する2個以上の振動素子で受信させる。好ましくは、超音波を照射した振動素子以外の全ての振動素子で反射した超音波を受信させる。 When ultrasonic waves are applied to the inside of the object to be measured, the ultrasonic waves are reflected according to the internal structure and physical properties of the object to be measured. According to the present invention, the reflected ultrasonic waves are received by two or more vibrating elements included in the ultrasonic probe. Preferably, the ultrasonic waves reflected by all the vibrating elements other than the vibrating element irradiated with the ultrasonic waves are received.

受信した超音波の信号を、便宜上、受信データセットと呼ぶ。照射した超音波素子の番号(第1〜第N)に応じて、受信データセットについても、第1のデータセット、第2のデータセット、・・・第Nのデータセットと呼ぶ。 The received ultrasonic signal is called a received data set for convenience. The received data set is also referred to as a first data set, a second data set, ... Nth data set, depending on the number of the irradiated ultrasonic element (first to Nth).

各々のデータセットには、少なくとも以下の情報が含まれるべきである。それらの情報とは、照射した振動素子の位置データ、受信した振動素子の位置データ、照射から受信までの到達時間、受信した超音波の強度のデータである。これらのデータが後述のステップで測定対象物の内部の3D像の解析に用いられる。 Each dataset should contain at least the following information: The information is the position data of the irradiated vibrating element, the position data of the received vibrating element, the arrival time from the irradiation to the reception, and the intensity data of the received ultrasonic wave. These data will be used to analyze the 3D image inside the object to be measured in the steps described below.

上記得られた第1〜第Nのデータセットから測定対象物の内部の3D反射像が生成される。3D反射像とは、超音波の反射データから再構築される測定対象物の内部の表面情報からなる三次元画像である。超音波の反射データから三次元画像を再構築すること自体は、例えば、領域抽出、マッピング、ビューイング、シェイディングなどの作業を経る、いわゆるレンダリング技術を適宜参照することができる。本発明によれば、その際に開口合成法が適用され、それにより、得られる3D反射像の高精度化が期待される。 From the first to Nth data sets obtained above, a 3D reflection image inside the measurement object is generated. The 3D reflection image is a three-dimensional image composed of surface information inside the measurement object reconstructed from the reflection data of ultrasonic waves. Reconstructing a three-dimensional image from ultrasonic reflection data itself can appropriately refer to a so-called rendering technique that undergoes operations such as region extraction, mapping, viewing, and shading. According to the present invention, the aperture synthesis method is applied at that time, and it is expected that the resulting 3D reflection image will be highly accurate.

開口合成法においては、上述したように、第1〜第Nの振動素子から順々に超音波が送信され、測定対象物の内部の、形状不連続や組成相違などに基づいて反射する超音波を用いる。そのため、超音波反射の原因となる形状不連続や組成相違などを種々の方向から見た反射源像を得ることになる。これによって、形状不連続などのように超音波の反射指向性が特定の方向に強い反射源からは、そのままのデータが得られ、逆に、組成のノイズ源のような超音波の入射・反射方向に関してランダム性の高い反射源からの信号は、打ち消しあって目立たなくなる傾向がある。このことは、信号のS/N比が向上することを意味し、得られる3D反射像の高精度化に寄与する。 In the aperture synthesis method, as described above, ultrasonic waves are sequentially transmitted from the first to Nth vibrating elements and reflected inside the object to be measured based on the shape discontinuity and the composition difference. Is used. Therefore, it is possible to obtain reflection source images in which shape discontinuities and composition differences that cause ultrasonic reflection are viewed from various directions. As a result, the same data can be obtained from a reflection source whose reflection directivity of ultrasonic waves is strong in a specific direction, such as shape discontinuity, and conversely, the incident / reflection of ultrasonic waves such as a noise source of composition. Signals from highly directional reflection sources tend to cancel each other out and become less noticeable. This means that the S / N ratio of the signal is improved, and contributes to high accuracy of the obtained 3D reflection image.

本発明によれば、測定対象物は特に限定は無く、好ましくは生体であり、特に人体である。例えば、ヒトのふくらはぎやヒトの太腿などに超音波プローブを当接させてもよい。 According to the present invention, the object to be measured is not particularly limited, and is preferably a living body, particularly a human body. For example, the ultrasonic probe may be brought into contact with a human calf or a human thigh.

上述した本発明の方法は、例えば、超音波プローブの振動素子は、予め設計した凹曲面の軌道で発信と受信する位置を変更して、違う位置と角度の関係にて開口合成で画像を再建し、及び照射から受信までの到達時間と受信した超音波の強度データを計算する方法であると表現することともできる。 In the method of the present invention described above, for example, the vibrating element of the ultrasonic probe changes the transmitting and receiving positions in the orbit of a concave curved surface designed in advance, and reconstructs the image by aperture synthesis in the relationship between different positions and angles. It can also be expressed as a method of calculating the arrival time from irradiation to reception and the intensity data of the received ultrasonic waves.

また、本発明によれば、測定対象物の内部の3次元反射像の測定装置は、制御装置を備えて、制御装置は、第1〜第M(第1〜第N)の振動素子が上述のように超音波の照射や受信をするように作動させるとともに、得られた第1〜第Nのデータセットから上述のように3次元反射像(3D反射像)を生成する演算を行うよう、構成されている。生成された3D反射像は出力装置から出力される。出力装置としてはモニタ、プリンタ、外部メモリ、他の機器への有線又は無線による送信手段など、特に限定されない。 Further, according to the present invention, the measuring device for the three-dimensional reflection image inside the object to be measured includes a control device, and the control device includes the first to M (first to Nth) vibrating elements. In addition to operating so as to irradiate and receive ultrasonic waves as described above, perform an operation to generate a three-dimensional reflection image (3D reflection image) from the obtained first to Nth data sets as described above. It is configured. The generated 3D reflection image is output from the output device. The output device is not particularly limited, such as a monitor, a printer, an external memory, and a wired or wireless transmission means to other devices.

以下、本発明について上述した内容をより具体的に紹介する。以下の例は本発明を限定的に解釈するための記載ではなく一例に過ぎない。 Hereinafter, the above-mentioned contents of the present invention will be introduced more specifically. The following example is not a description for a limited interpretation of the present invention, but is merely an example.

超音波の反射データを収集するにあたっては、装置が有するA/Dコンバーターの数を考慮することができる。例えばA/Dコンバーターが128個であれば、振動素子の数Mや、データセットの数Nを例えば512程度にすることが好ましい。また、反射データの取得は複数回、例えば3〜6回程度行ってもよい。 In collecting ultrasonic reflection data, the number of A / D converters in the device can be taken into consideration. For example, if there are 128 A / D converters, it is preferable to set the number M of vibrating elements and the number N of data sets to, for example, about 512. Further, the reflection data may be acquired a plurality of times, for example, about 3 to 6 times.

開口合成法を使用して、完全なダイナミックフォーカス画像が提供される。上述したように超音波の照射は、まず、第1の振動素子のみが励起して、超音波を照射し、第1以外のすべての振動素子がデータ受信に使用される。次いで、第2、第3、・・・第Nの振動素子という具合に、順々に、各チャネルが励起して、超音波を照射するまでN回繰り返される。各照射からの多数の低解像度画像を組み合わせることにより、完全なダイナミックフォーカス画像を得ることができる。 Aperture synthesis method is used to provide a complete dynamic focus image. As described above, in the ultrasonic irradiation, first, only the first vibrating element is excited to irradiate the ultrasonic wave, and all the vibrating elements other than the first vibrating element are used for data reception. Then, the second, third, ... Nth vibrating element, and so on, are sequentially excited N times until each channel is excited and irradiated with ultrasonic waves. A complete dynamic focus image can be obtained by combining a large number of low resolution images from each irradiation.

開口合成法の適用においては、まず、要素の位置と画像領域の座標を定義する。図2は、開口合成法における座標の定義の説明図である。次いで、振動素子から測定対象物の内部の撮像点までの幾何学的距離を求め、受信素子に戻る距離に基づいて遅延を計算する。ここで、撮像点の座標(ximage、yimage、zimage)、受信素子の座標(xprobe、yprobe、zprobe)、音速cに対して、遅延(delay)は以下のように算出される。なお、図3は、遅延の算出の模式説明図である。

Figure 2020130597
In applying the aperture synthesis method, first, the position of the element and the coordinates of the image area are defined. FIG. 2 is an explanatory diagram of the definition of coordinates in the aperture synthesis method. Next, the geometric distance from the vibrating element to the imaging point inside the object to be measured is obtained, and the delay is calculated based on the distance returned to the receiving element. Here, the delay (delay) is calculated with respect to the coordinates of the imaging point (x image , y image , z image ), the coordinates of the receiving element (x probe , y probe , z probe ), and the sound velocity c as follows. To. Note that FIG. 3 is a schematic explanatory diagram for calculating the delay.
Figure 2020130597

上述の各データが、第1〜第Nのデータセットを構成する。
そして、多数の低解像度画像が組み合わされて、高品質のフルダイナミックフォーカス画像が生成される。図4は、高品質のフルダイナミックフォーカス画像生成の模式説明図である。
Each of the above data constitutes a first to Nth data set.
A large number of low resolution images are then combined to produce a high quality full dynamic focus image. FIG. 4 is a schematic explanatory view of high quality full dynamic focus image generation.

本発明の装置、方法で得られる3D反射像については、超音波を使用する各種測定・診断の基礎として用いることができる。超音波を用いる測定や診断は特に限定は無く、従来行われていた測定・診断などを適宜行うことができる。その際、本発明によれば、高精度の3Dデータが得られ、複雑な解析や高確度・高精度の測定・診断に寄与し得る。そのような観点から、本発明の超音波プローブは、生体測定に用いることが特に好ましい。測定の際に照射する超音波の周波数は特に限定は無く、好ましくは3MHz〜7MHzである。 The 3D reflection image obtained by the apparatus and method of the present invention can be used as a basis for various measurements and diagnoses using ultrasonic waves. The measurement and diagnosis using ultrasonic waves are not particularly limited, and the conventional measurement and diagnosis can be appropriately performed. At that time, according to the present invention, high-precision 3D data can be obtained, which can contribute to complicated analysis and high-accuracy / high-precision measurement / diagnosis. From such a viewpoint, the ultrasonic probe of the present invention is particularly preferably used for biometric measurement. The frequency of the ultrasonic wave irradiated at the time of measurement is not particularly limited, and is preferably 3 MHz to 7 MHz.

また、例えば、受信した超音波(反射波、透過波、回折波)を波形データとして保存し、CTやMRI等といった他のデータと比較することで、波形データから測定対象の状態や症状等を判断できる特徴を見つける、といった応用も考えられる。これにより、アノテーション付きの波形データを作ることができ、機械学習のための学習用データとして活用するといったことも想定される。 Further, for example, by saving the received ultrasonic waves (reflected waves, transmitted waves, diffracted waves) as waveform data and comparing them with other data such as CT and MRI, the state and symptoms of the measurement target can be obtained from the waveform data. Applications such as finding features that can be judged are also conceivable. As a result, waveform data with annotations can be created, and it is expected that it will be used as learning data for machine learning.

10 超音波プローブ
11 振動素子
12 プローブ本体
10 Ultrasonic probe 11 Vibrating element 12 Probe body

Claims (9)

(A)少なくとも第1〜第M(但し、Mは3以上の整数である。)の振動素子を有する超音波プローブを測定対象物に当接させ、
(B)前記超音波プローブの第1の振動素子から第N(但し、Nは2以上かつN以下の整数である。)の振動素子まで順々に超音波を測定対象物の内部に照射し、測定対象物からの前記超音波の反射波を、照射した振動素子ごとに第1から第Nの受信データセットとして前記超音波プローブが有する振動素子のうちの2個以上の振動素子で受信させ、
(C)第1から第Nの受信データセットに基づいて開口合成法を適用することにより測定対象物の内部の3次元反射像を生成する、
ことを含む測定対象物の内部の3次元反射像を取得する方法であって、
前記第1から第Nの受信データセットは、それぞれ、照射した振動素子の位置データ、受信した振動素子の位置データ、照射から受信までの到達時間、受信した超音波の強度のデータを少なくとも含む、
上記3次元反射像を取得する方法。
(A) An ultrasonic probe having at least the first to first M (where M is an integer of 3 or more) is brought into contact with the object to be measured.
(B) The inside of the object to be measured is irradiated with ultrasonic waves in order from the first vibrating element of the ultrasonic probe to the vibrating element of the Nth (where N is an integer of 2 or more and N or less). , The reflected wave of the ultrasonic wave from the object to be measured is received by two or more of the vibrating elements of the ultrasonic probe as the first to N reception data sets for each irradiated vibrating element. ,
(C) A three-dimensional reflection image inside the measurement object is generated by applying the aperture synthesis method based on the first to Nth received data sets.
It is a method of acquiring a three-dimensional reflection image inside the measurement object including the above.
The first to Nth reception data sets include at least the position data of the irradiated vibrating element, the position data of the received vibrating element, the arrival time from irradiation to reception, and the intensity data of the received ultrasonic waves, respectively.
A method for acquiring the above three-dimensional reflection image.
M及びNが200以上の整数である請求項1記載の方法。 The method according to claim 1, wherein M and N are integers of 200 or more. 第1〜第Mの振動素子が測定対象物に対して凹曲面を形成し得るように前記超音波プローブが構成されてなる、請求項1又は2記載の方法。 The method according to claim 1 or 2, wherein the ultrasonic probe is configured so that the first to third vibrating elements can form a concave curved surface with respect to the object to be measured. 測定対象物が生体である請求項1〜3のいずれか1項記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the object to be measured is a living body. 超音波プローブの振動素子は、予め設計した凹曲面の軌道で発信と受信する位置を変更して、違う位置と角度の関係にて開口合成で画像を再建し、及び照射から受信までの到達時間と受信した超音波の強度データを計算する方法。 The vibrating element of the ultrasonic probe changes the transmitting and receiving positions on a concave curved orbit designed in advance, reconstructs the image by aperture synthesis in the relationship of different positions and angles, and the arrival time from irradiation to reception. And how to calculate the intensity data of the received ultrasonic waves. 少なくとも第1〜第M(但し、Mは3以上の整数である。)の振動素子を有する超音波プローブと、制御装置と、出力装置とを備え、前記制御装置は以下の(B)及び(C)、
(B)前記超音波プローブが測定対象物に当接している状態において、前記超音波プローブの第1の振動素子から第N(但し、Nは2以上かつM以下の整数である。)の振動素子まで順々に超音波を測定対象物の内部に照射し、測定対象物からの前記超音波の反射波を、照射した振動素子ごとに第1から第Nの受信データセットとして前記超音波プローブが有する振動素子のうちの2個以上の振動素子で受信させること、及び
(C)第1から第Nの受信データセットに基づいて開口合成法を適用することにより測定対象物の内部の3次元反射像を生成すること、
を実行させるよう構成されており、
前記出力装置は前記(C)において生成した3次元反射像を出力するものであり、
前記第1から第Nの受信データセットは、それぞれ、照射した振動素子の位置データ、受信した振動素子の位置データ、照射から受信までの到達時間、受信した超音波の強度のデータを少なくとも含む、
測定対象物の内部の3次元反射像の測定装置。
An ultrasonic probe having at least the first to first M (where M is an integer of 3 or more), a control device, and an output device are provided, and the control device includes the following (B) and ( C),
(B) Vibration of the Nth (where N is an integer of 2 or more and M or less) from the first vibrating element of the ultrasonic probe in a state where the ultrasonic probe is in contact with the object to be measured. Ultrasonic waves are applied to the inside of the object to be measured in sequence up to the element, and the reflected wave of the ultrasonic wave from the object to be measured is used as the first to Nth received data set for each irradiated vibrating element. 3D inside the object to be measured by receiving with two or more vibrating elements among the vibrating elements possessed by, and (C) applying the aperture synthesis method based on the first to Nth received data sets. Generating a reflection image,
Is configured to run
The output device outputs the three-dimensional reflection image generated in (C).
The first to Nth reception data sets include at least the position data of the irradiated vibrating element, the position data of the received vibrating element, the arrival time from irradiation to reception, and the intensity data of the received ultrasonic waves, respectively.
A device for measuring a three-dimensional reflection image inside an object to be measured.
M及びNが200以上の整数である請求項6記載の測定装置。 The measuring device according to claim 6, wherein M and N are integers of 200 or more. 第1〜第Mの振動素子が測定対象物に対して凹曲面を形成し得るように前記超音波プローブが構成されてなる、請求項6又は7記載の測定装置。 The measuring device according to claim 6 or 7, wherein the ultrasonic probe is configured so that the first to third vibrating elements can form a concave curved surface with respect to the object to be measured. 測定対象物が生体である請求項6〜8のいずれか1項記載の測定装置。 The measuring device according to any one of claims 6 to 8, wherein the object to be measured is a living body.
JP2019027898A 2019-02-19 2019-02-19 Method and measurement apparatus for acquiring three-dimensional reflection image inside measurement object Pending JP2020130597A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019027898A JP2020130597A (en) 2019-02-19 2019-02-19 Method and measurement apparatus for acquiring three-dimensional reflection image inside measurement object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019027898A JP2020130597A (en) 2019-02-19 2019-02-19 Method and measurement apparatus for acquiring three-dimensional reflection image inside measurement object

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020130597A true JP2020130597A (en) 2020-08-31

Family

ID=72277150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019027898A Pending JP2020130597A (en) 2019-02-19 2019-02-19 Method and measurement apparatus for acquiring three-dimensional reflection image inside measurement object

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2020130597A (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05146437A (en) * 1991-11-29 1993-06-15 Fujitsu Ltd Ultrasonic opening surface synthesizing device
JPH08508925A (en) * 1994-04-25 1996-09-24 サーモトレックス コーポレーション Acoustic image forming device
JP2013520235A (en) * 2010-02-18 2013-06-06 マウイ イマギング,インコーポレーテッド Point source transmission and sound velocity correction using multi-aperture ultrasound imaging
US20160089117A1 (en) * 2014-09-25 2016-03-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Ultrasound imaging apparatus and method using synthetic aperture focusing
JP2018508309A (en) * 2015-03-18 2018-03-29 ディスィジョン サイエンシズ メディカル カンパニー,エルエルシー Synthetic aperture ultrasound system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05146437A (en) * 1991-11-29 1993-06-15 Fujitsu Ltd Ultrasonic opening surface synthesizing device
JPH08508925A (en) * 1994-04-25 1996-09-24 サーモトレックス コーポレーション Acoustic image forming device
JP2013520235A (en) * 2010-02-18 2013-06-06 マウイ イマギング,インコーポレーテッド Point source transmission and sound velocity correction using multi-aperture ultrasound imaging
US20160089117A1 (en) * 2014-09-25 2016-03-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Ultrasound imaging apparatus and method using synthetic aperture focusing
JP2018508309A (en) * 2015-03-18 2018-03-29 ディスィジョン サイエンシズ メディカル カンパニー,エルエルシー Synthetic aperture ultrasound system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5539218B2 (en) Ultrasonic diagnostic system and ultrasonic diagnostic apparatus
JP5495607B2 (en) Ultrasonic diagnostic equipment
US8747318B2 (en) Ultrasonic measurement apparatus
CA1121499A (en) Method and apparatus for reflective ultrasonic imaging utilizing reconstruction of acoustic impedance projections
JP6632257B2 (en) Subject information acquisition device
CN104013438A (en) Image generating apparatus, image generating method, and program
CN109425657A (en) Linear scan ultrasonic flaw detecting device and linear scan defect detection on ultrasonic basis
CN104510495A (en) Object information acquiring apparatus and method for controlling same
KR20140020486A (en) Method and apparatus for analyzing elastography of tissue using ultrasound
JPH0211251B2 (en)
JP5862571B2 (en) Ultrasonic image generation apparatus and ultrasonic image generation method
US20150289837A1 (en) Ultrasonic apparatus and control method for the same
JPWO2017163389A1 (en) Ultrasonic CT apparatus and ultrasonic imaging method
KR102218308B1 (en) ultrasonic image processing apparatus and method
JP6746895B2 (en) Ultrasonic diagnostic device and ultrasonic signal processing method
US11272906B2 (en) Ultrasonic imaging device and method for controlling same
JP2016083192A (en) Ultrasonic diagnostic equipment
US20130165777A1 (en) Ultrasound system and method for detecting vector information using transmission delays
JP2020130597A (en) Method and measurement apparatus for acquiring three-dimensional reflection image inside measurement object
JP2013165922A (en) Ultrasonic diagnostic apparatus
JP6663029B2 (en) Ultrasonic diagnostic apparatus and control method of ultrasonic diagnostic apparatus
JP4201483B2 (en) Method and apparatus for determining relative position of tomographic slices
JP2015128554A (en) Ultrasonic diagnostic equipment
CN111789632A (en) Ultrasonic diagnostic apparatus, signal processing apparatus, and storage medium
JP2017500553A (en) How to rebuild the surface of a fragment

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220218

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221213

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221221

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20230619