JP3752365B2

JP3752365B2 - Ultrasonic imaging device

Info

Publication number: JP3752365B2
Application number: JP24496697A
Authority: JP
Inventors: 徹雄小出
Original assignee: ジーイー横河メディカルシステム株式会社
Priority date: 1997-09-10
Filing date: 1997-09-10
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2017-09-10
Also published as: JPH1176234A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイムゲイン(time-gain) 設定方法および超音波撮像装置に関し、特に、手動操作される可動部の位置に応じた設定値を与える手動設定器を複数個用い、時間軸上の複数の点にそれぞれゲイン値を設定し、そのようなゲイン値に基づいてエコー(echo)受信のタイムゲイン特性を設定するタイムゲイン設定方法および超音波撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被検体内に超音波を送波してエコーを受信する場合、受信増幅器のゲインを受信時間の経過とともに増加させ、エコー帰投の過程で生じる信号減衰を補償することが知られている。これは、タイムゲイン・コントロール(time-gain control : TGC) と呼ばれる。
【０００３】
所望のＴＧＣを行うため、受信増幅器のタイムゲイン特性、すなわち、受信ゲインの時間変化特性を、使用者が手動設定できるようになっている。タイムゲイン特性の設定は、複数の手動設定器を用い、それによって、ゲインの時間変化特性曲線を決める時間軸上の複数の点のゲイン値をそれぞれ設定するようになっている。
【０００４】
手動設定器は手動操作される可動部を有し、その位置を調節することによりゲイン値を調節するようになっている。可動部の移動量とゲイン値の変化量との対応関係は予め決まっており、操作者はそれを利用して、所望のゲイン値を得るように可動部の位置を調節する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
微妙なタイムゲイン特性を設定する場合は、手動設定器の可動部の微妙な位置調整が必要とされるので、作業の困難性が増し、また、調整時間が長くなるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、微調整が容易なタイムゲイン設定方法および超音波撮像装置を実現することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決する第１の発明は、手動操作される可動部の位置に応じた設定値を与える複数の手動設定器により時間軸上の複数の点に複数のゲイン値をそれぞれ設定し、前記複数のゲイン値に基づいてエコー受信のタイムゲイン特性を設定するタイムゲイン設定方法であって、前記手動設定器の可動部の移動量に対する前記ゲイン値の変化量を小さくして前記タイムゲイン特性の微調整を行う、ことを特徴とする。
【０００８】
（２）上記の課題を解決する第２の発明は、被検体内からエコーを受信する超音波受信手段と、手動操作される可動部の位置に応じた設定値を与える複数の手動設定器により前記被検体の深さに対応する時間軸上の複数の点に複数のゲイン値をそれぞれ設定するゲイン設定手段と、前記手動設定器の可動部の移動量に対する前記ゲイン値の変化量を変える変化量変更手段と、前記複数のゲイン値に基づいてエコー受信のタイムゲイン特性を設定するタイムゲイン特性設定手段と、前記タイムゲイン特性設定手段によって設定されたタイムゲイン特性で前記超音波受信手段の受信信号を増幅する増幅手段と、前記増幅手段の出力信号に基づく画像を生成する画像生成手段と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
第２の発明において、前記変化量変更手段が、前記手動設定器の可動部の移動量に対する前記ゲイン値の変化量が相対的に大きいゲイン変換特性を有する第１のゲイン変換手段と、前記手動設定器の可動部の移動量に対する前記ゲイン値の変化量が相対的に小さいゲイン変換特性を有する第２のゲイン変換手段と、を備えることが、タイムゲイン特性の設定を段階的に行う点で好ましい。
【００１０】
その場合、前記第２のゲイン変換手段を、前記手動設定器の可動部の移動量に対する前記ゲイン値の変化量を互いに異ならせた複数のものとすることが、タイムゲイン特性の微調整を多様化する点で好ましい。
【００１１】
（作用）
第１の発明および第２の発明では、微調整時には手動設定器の可動部の移動量に対するゲイン値の変化量を小さくし、ゲイン値を変化させるのに必要な可動部の移動量を大きくする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。
【００１３】
図１に超音波撮像装置のブロック(block) 図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００１４】
（構成）
図１に示すように、本装置は、超音波プローブ２を有する。超音波プローブ２は、図示しない複数の超音波トランスデューサ(transducer)のアレイ(array) を有する。アレイは、例えば前方に張り出した円弧に沿って１次元的に配列された１２８個の超音波トランスデューサによって構成される。すなわち、超音波プローブ２はコンベックスプローブ(convex probe)となっている。
【００１５】
個々の超音波トランスデューサは例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）セラミックス(ceramics)等の圧電材料によって構成される。超音波プローブ２は、操作者により被検体４に当接されて使用される。
【００１６】
超音波プローブ２は送受信部６に接続されている。超音波プローブ２と送受信部６は、本発明における超音波受信手段の実施の形態の一例である。送受信部６は、超音波プローブ２に駆動信号を与えて被検体４内に超音波を送波させるようになっている。送受信部６は、また、超音波プローブ２が受波した被検体４からのエコー信号を受信するようになっている。
【００１７】
送受信部６のブロック図を図２に示す。同図において、送波タイミング(timing)発生回路６０２は、送波タイミング信号を周期的に発生して送波ビームフォーマ(beamformer)６０４に入力するようになっている。
【００１８】
送波ビームフォーマ６０４は、送波タイミング信号に基づいて、送波ビームフォーミング(beam forming)信号、すなわち、複数の超音波トランスデューサを時間差をもって駆動する複数の駆動信号を発生し、送受切換回路６０６に入力するようになっている。
【００１９】
送受切換回路６０６は、複数の駆動信号をセレクタ(selector)６０８に入力するようになっている。セレクタ６０８は、超音波トランスデューサのアレイの中から送波アパーチャ(aperture)を構成する複数の超音波トランスデューサを選択し、それらに複数の駆動信号をそれぞれ与えるようになっている。
【００２０】
複数の超音波トランスデューサは、複数の駆動信号の時間差に対応した位相差を持つ複数の超音波をぞれぞれ発生する。それら超音波の波面合成によって超音波ビームが形成される。超音波ビームの送波方向は、セレクタ６０８が選択する送波アパーチャによって定まる。
【００２１】
超音波ビームの送波は、送波タイミング発生回路６０２が発生する送波タイミング信号により、一定の時間間隔で繰り返し行われる。超音波ビームの送波方向は、セレクタ６０８で送波アパーチャを切り換えることにより順次変更される。それによって、被検体４の内部が、超音波ビームが形成する音線によって走査される。すなわち被検体４の内部が音線順次で走査される。
【００２２】
セレクタ６０８は、また、超音波トランスデューサのアレイの中から受波アパーチャを構成する複数の超音波トランスデューサを選択し、それら超音波トランスデューサが受信した複数のエコー信号を送受切換回路６０６に入力するようになっている。
【００２３】
送受切換回路６０６は、複数のエコー信号を受波ビームフォーマ６１０に入力するようになっている。受波ビームフォーマ６１０は、複数のエコー受信信号に時間差を付与して位相を調整し、次いでそれら加算して受波のビームフォーミング、すなわち、受波音線上のエコー受信信号を形成するようになっている。セレクタ６０８により、受波の音線も送波に合わせて走査される。
【００２４】
ＴＧＣ(time-gain controlled)増幅回路６１２は、受波ビームフォーマ６１０の出力信号をＴＧＣ増幅する。すなわち、ビームフォーミングされたエコー受信信号を時間とともに漸次増加するゲイン（タイムゲイン）で増幅し、エコーが被検体４内を帰投する過程で生じる振幅の減衰を補償する。ＴＧＣ増幅回路６１２は、本発明における増幅手段の実施の形態の一例である。
【００２５】
ＴＧＣ増幅回路６１２のタイムゲインは後述する制御部１８によって制御されるようになっている。また、送波タイミング発生回路６０２ないし受波ビームフォーマ６１０も、後述する制御部１８によって制御されるようになっている。
【００２６】
超音波プローブ２および送受信部６によって、例えば図３に示すような走査が行われる。同図に示すように、放射点２００から発する音線２０２が円弧２０４上を移動することにより、扇面状の２次元領域２０６が走査され、いわゆるコンベックススキャンが行われる。音線２０２を超音波の送波方向とは反対方向に延長したとき、全ての音線が一点２０８で交わるようになっている。点２０８は全ての音線の発散点となる。
【００２７】
送受信部６はＢモード処理部１０に接続されている。送受信部６から出力される音線毎のエコー受信信号は、Ｂモード処理部１０に入力される。
Ｂモード処理部１０はＢモード画像データを形成するものである。Ｂモード処理部１０は、図４に示すように対数増幅回路１０２と包絡線検波回路１０４を備えている。Ｂモード処理部１０は、対数増幅回路１０２でエコー受信信号を対数増幅し、包絡線検波回路１０４で包絡線検波して音線上の個々の反射点でのエコーの強度を表す信号、すなわちＡスコープ(scope) 信号を得て、このＡスコープ信号の各瞬時の振幅をそれぞれ輝度値として、Ｂモード画像データを形成するようになっている。
【００２８】
Ｂモード処理部１０は画像処理部１４に接続されている。Ｂモード処理部１０および画像処理部１４は、本発明における画像生成手段の実施の形態の一例である。画像処理部１４は、Ｂモード処理部１０から入力されるデータに基づいてＢモード画像を構成するものである。
【００２９】
画像処理部１４には表示部１６が接続されている。表示部１６は、画像処理部１４から画像信号が与えられ、それに基づいて画像を表示するようになっている。
【００３０】
以上の送受信部６、Ｂモード処理部１０、画像処理部１４および表示部１６は制御部１８に接続されている。制御部１８は、例えばマイクロプロセッサ(microprocessor)等を用いて構成される。制御部１８は、それら各部に制御信号を与えてその動作を制御するようになっている。
【００３１】
制御部１８には操作部２０が接続されている。操作部２０は操作者によって操作され、制御部１８に所望の指令や情報を入力するようになっている。操作部２０は、例えばキーボード(keyboard)やその他の操作具を備えた操作パネル(panel) で構成される。
【００３２】
図５に、操作部２０の操作パネルの一部の平面図を示す。同図に示すように、操作パネル５００には、複数の直線的なスリット(slit)５０２〜５１２が互いに平行に設けられている。操作パネル５００の裏側には、スリット５０２〜５１２ごとに、図示しない複数の手動設定器がそれぞれ設けられている。操作パネル５００に表側には、スリット５０２〜５１２を通して各手動設定器の可動部に連結するノブ(nob) ５２２〜５３２が配列されている。
【００３３】
複数の手動設定器は、それぞれ例えばポテンショメータ(potentiometer) 等で構成され、ノブ５２２〜５３２をスリット５０２〜５１２に沿って動かすことにより、スリット５０２〜５１２の長さ方向におけるノブ５２２〜５３２の位置に応じた信号をそれぞれ生じるようになっている。それらの信号はＴＧＣ用のゲイン設定値として制御部１８に入力されるようになっている。
【００３４】
ノブ５２２〜５３２は、例えば図６に示すように、エコー受信の時間軸上に定めた複数の時点ｔ１〜ｔ６にそれぞれ対応付けられている。ノブ５２２〜５３２を動かすことにより、ｔ１〜ｔ６時点でのゲイン値がそれぞれ調節される。
【００３５】
したがって、例えば図７に示すようにノブ５２２〜５３２を動かしたとき、ｔ１〜ｔ６時点でのゲイン値が図８に示すように設定される。制御部１８は、このようなゲイン値に基づき、一点鎖線で示すようにｔ１〜ｔ６時点のゲイン値を連ねる曲線を求めてタイムゲイン特性を形成するようになっている。制御部１８は、本発明におけるタイムゲイン設定手段の実施の形態の一例である。
【００３６】
本装置では、ノブ５２２〜５３２の移動によりｔ１〜ｔ６時点のゲイン値を調節するとき、ノブ５２２〜５３２の移動距離当たりのゲイン値の変化量を標準と微小の２段階に切り換えできるようにしている。
【００３７】
すなわち、図９に示すように、手動設定器５４０のノブ位置をゲイン値に変換する変換器として、標準ゲイン変換器２４２と微小ゲイン変換器２４４とを制御部１８内に設け、切換器２４６，２４８により切り換えて使用するようにしている。標準ゲイン変換器２４２は、本発明における第１のゲイン変換手段の実施の形態の一例である。微小ゲイン変換器２４４は、本発明における第２のゲイン変換手段の実施の形態の一例である。切換器２４６，２４８は、操作者が操作する図示しないスイッチからの信号に基づいて、切換コントローラ２５０によって切り換えられる。
【００３８】
手動設定器５４０、標準ゲイン変換器２４２および微小ゲイン変換器２４４は、本発明におけるゲイン設定手段の実施の形態の一例である。切換器２４６，２４８および切換コントローラ２５０は、本発明における変化量変更手段の実施の形態の一例である。
【００３９】
標準ゲイン変換器２４２は、例えば図１０の（ａ）に示すような位置−ゲイン変換特性を持ち、微小ゲイン変換器２４４は、例えば同図の（ｂ）に示すような位置−ゲイン変換特性を持つ。同一の位置変化量につき、（ｂ）は（ａ）の例えば数分の１ないし１０分の１程度のゲイン変化量となっている。
【００４０】
このような構成により、標準ゲイン変換器２４２を用いる場合は、（ａ）の特性に従ってノブ位置がゲイン値に変換され、微小ゲイン変換器２４４を用いた場合は、（ｂ）の特性に従ってノブ位置がゲイン値に変換される。
【００４１】
なお、位置−ゲイン変換特性は、必ずしも直線的な変換特性にする必要はなく、例えば図１１の（ａ）’，（ｂ）’のように、適宜の非直線を与えるようにしても良い。また、図１２に示すように、複数の微小ゲイン変換器２４４，２４４’，…を設け、それぞれ異なる位置−ゲイン変換特性と持たせるようにしても良い。これは、複数の微小ゲイン変換器の中から所望の特性のものを適宜選択して利用できる点で好ましい。
【００４２】
（動作）
本装置の動作を説明する。操作者は超音波プローブ２を被検体４の所望の個所に当接し、操作部２０を操作して撮像を開始する。以下、制御部１８による制御の下で、Ｂモード撮像が進行する。
【００４３】
送受信部６は、超音波プローブ２を通じて音線順次で被検体４の内部を走査して逐一そのエコーを受信する。送受信部６は、また、エコー受信信号をＴＧＣ増幅する。ＴＧＣ増幅のタイムゲインは、初期設定されたタイムゲイン特性に基づいて制御される。
【００４４】
Ｂモード処理部１０は、送受信部６から入力されるエコー受信信号を対数増幅回路１０２で対数増幅し包絡線検波回路１０４で包絡線検波してＡスコープ信号を求め、それに基づいて音線毎のＢモード画像データを形成する。
【００４５】
画像処理部１４は、Ｂモード処理部１０から入力される音線毎のＢモード画像データに基づいてＢモード画像を生成する。Ｂモード画像は表示部１６に与えられ、可視像として表示させる。
【００４６】
操作者は、表示部１６に表示されたＢモード像を観察し、撮像範囲に対してタイムゲイン特性の設定が適切か否か、すなわち、被検体４の内部が所望の深度範囲にわたって適切な輝度で表示されているか否かを調べる。輝度が適切でない部分があるときは、タイムゲイン特性の設定が不適切であることを示している。
【００４７】
そのような場合は、タイムゲイン特性の調節を行う。以下、タイムゲイン特性の調節について説明する。操作者は、ノブ５２２〜５３２を動かしてｔ１〜ｔ6 時点のゲイン値を調節する。ゲイン値の調節は、先ず、標準モードで行われ、例えば図１０の（ａ）に示した位置−ゲイン変換特性に基づいて、ノブ５２２〜５３２の移動量に対応したゲイン値の調節が行われる。
【００４８】
ゲイン値の変更に応じてタイムゲイン特性が変更され、表示画像の輝度分布が変わる。操作者は、表示画像を見ながら所望の輝度状態が得られるまでノブ５２２〜５３２の位置調節を続ける。
【００４９】
輝度調節がノブ５２２〜５３２の微妙な位置調整を必要とする段階に至ったとき、操作者は微調整モードでのタイムゲイン調節に移行する。それには、先ず、所定のスイッチ等を操作してそれまで得たタイムゲイン特性を一旦凍結し、次いで、ノブ５２２〜５３２をスリット５０２〜５１２の中央部に整列させて図５に示した状態にする。
【００５０】
次に、他のまたは同一の所定のスイッチ等を操作して微調整モードに切り換える。これによって、位置−ゲイン変換特性が例えば図１０の（ｂ）の特性に切り換わる。また、切り換えにともなってタイムゲイン特性の凍結が解除される。
【００５１】
次に、操作者は、図５に示した状態からノブ５２２〜５３２を動かして、ゲイン値の微調整を行う。ゲイン値の微調整は、標準モードで設定したゲイン値への加算あるいは減算として行われる。
【００５２】
微調整モードでは、ノブ５２２〜５３２の移動距離に対し、ゲイン値が、標準モード時の数分の１ないし１０分の１の変化率で変化する。このため、ノブ５２２〜５３２の全移動範囲が例えば図１３に矢印で示す狭いゲイン変化範囲に対応するようになる。すなわち、ノブ５２２〜５３２の操作の大きなストローク(stroke)によりゲイン値を微調整することができるので、調整が容易になる。
【００５３】
微調整の結果は逐一表示画像に反映される。操作者は表示画像を観察しながら微調整を進め、所望の輝度状態すなわちタイムゲイン特性が得られたところでゲイン調節を終了する。
【００５４】
以上、超音波撮像装置におけるタイムゲインの設定について説明したが、上記と同様なタイムゲインの設定は、超音波エコーの受信に限らず、帰投の過程で減衰する例えば電波等の他の波動のエコーを受信する場合に適用しても、同様の効果を奏することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明では、手動操作される可動部の位置に応じた設定値を与える複数の手動設定器により時間軸上の複数の点に複数のゲイン値をそれぞれ設定し、複数のゲイン値に基づいてエコー受信のタイムゲイン特性を設定するに当たり、タイムゲイン特性の微調整を、手動設定器の可動部の移動量に対するゲイン値の変化量を小さくした状態で行うようにしたので、微調整が容易なタイムゲイン設定方法および超音波撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の一例の装置における送受信部のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態の一例の装置による音線走査の概念図である。
【図４】本発明の実施の形態の一例の装置におけるＢモード処理部のブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態の一例の装置における操作部の一部の平面図である。
【図６】本発明の実施の形態の一例の装置におけるゲイン値の手動設定の概念図である。
【図７】本発明の実施の形態の一例の装置における操作部の操作状態を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態の一例の装置におけるタイムゲイン特性設定の概念図である。
【図９】本発明の実施の形態の一例の装置におけるゲイン設定手段のブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態の一例の装置おける手動設定時の位置−ゲイン変換特性の一例を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態の一例の装置おける手動設定時の位置−ゲイン変換特性の一例を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施の形態の一例の装置におけるゲイン設定手段のブロック図である。
【図１３】本発明の実施の形態の一例の装置におけるタイムゲイン特性微調整の概念図である。
【符号の説明】
２超音波プローブ
４被検体
６送受信部
１０Ｂモード処理部
１４画像処理部
１６表示部
１８制御部
２０操作部
６０２送波タイミング発生回路
６０４送波ビームフォーマ
６０６送受切換回路
６０８セレクタ
６１０受波ビームフォーマ
６１２ＴＧＣ増幅回路
１０２対数増幅回路
１０４包絡線検波回路
２００放射点
２０２音線
２０４円弧
２０６２次元領域
２０８発散点
５００操作パネル
５０２〜５１２スリット
５２２〜５３２ノブ
５４０手動設定器
２４２標準ゲイン変換器
２４４，２４４’ 微小ゲイン変換器
２４６，２４８切換器
２５０切換コントローラ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a time-gain setting method and an ultrasonic imaging apparatus, and in particular, using a plurality of manual setting devices that provide setting values according to the position of a manually operated movable part, In particular, the present invention relates to a time gain setting method and an ultrasonic imaging apparatus in which a gain value is set at each point and a time gain characteristic of echo reception is set based on such a gain value.
[0002]
[Prior art]
When receiving an echo by transmitting an ultrasonic wave into a subject, it is known to increase the gain of a reception amplifier with the passage of reception time to compensate for signal attenuation that occurs in the process of echo return. This is called time-gain control (TCC).
[0003]
In order to perform a desired TGC, the user can manually set the time gain characteristic of the reception amplifier, that is, the time change characteristic of the reception gain. The time gain characteristics are set by using a plurality of manual setting devices, thereby setting the gain values at a plurality of points on the time axis that determine the time change characteristic curve of the gain.
[0004]
The manual setting device has a movable portion that is manually operated, and adjusts the gain value by adjusting its position. The correspondence between the moving amount of the movable part and the change amount of the gain value is determined in advance, and the operator uses this to adjust the position of the movable part so as to obtain a desired gain value.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
When setting a delicate time gain characteristic, it is necessary to finely adjust the position of the movable portion of the manual setting device, which increases the difficulty of work and increases the adjustment time.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to realize a time gain setting method and an ultrasonic imaging apparatus that can be easily fine-tuned.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
(1) In the first invention for solving the above-described problems, a plurality of gain values are respectively applied to a plurality of points on the time axis by a plurality of manual setting devices that provide setting values corresponding to the positions of the manually operated movable parts. A time gain setting method for setting and setting a time gain characteristic of echo reception based on the plurality of gain values, wherein a change amount of the gain value with respect to a moving amount of the movable part of the manual setting device is reduced A fine adjustment of the time gain characteristic is performed.
[0008]
(2) A second invention that solves the above-described problems includes an ultrasonic wave receiving means that receives an echo from within a subject, and a plurality of manual setting devices that give a set value according to the position of a manually operated movable part. Gain setting means for setting a plurality of gain values at a plurality of points on the time axis corresponding to the depth of the subject, and a change for changing a change amount of the gain value with respect to a moving amount of the movable portion of the manual setting device Amount changing means, time gain characteristic setting means for setting a time gain characteristic of echo reception based on the plurality of gain values, and reception of the ultrasonic wave receiving means with the time gain characteristic set by the time gain characteristic setting means Amplifying means for amplifying a signal, and image generating means for generating an image based on an output signal of the amplifying means.
[0009]
In the second invention, the change amount changing means includes a first gain conversion means having a gain conversion characteristic in which a change amount of the gain value is relatively large with respect to a movement amount of the movable portion of the manual setting device; Second gain conversion means having a gain conversion characteristic in which the change amount of the gain value relative to the movement amount of the movable part of the setting device is relatively small, in that the time gain characteristic is set stepwise. preferable.
[0010]
In this case, the second gain conversion means may be a plurality of gain values that differ from each other in the amount of change in the gain value with respect to the amount of movement of the movable part of the manual setting device. It is preferable at the point which changes.
[0011]
(Function)
In the first invention and the second invention, during fine adjustment, the amount of change in the gain value relative to the amount of movement of the movable portion of the manual setting device is reduced, and the amount of movement of the movable portion required to change the gain value is increased. .
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiment.
[0013]
FIG. 1 shows a block diagram of the ultrasonic imaging apparatus. This apparatus is an example of an embodiment of the present invention. An example of an embodiment relating to the apparatus of the present invention is shown by the configuration of the apparatus. An example of an embodiment related to the method of the present invention is shown by the operation of the apparatus.
[0014]
(Constitution)
As shown in FIG. 1, the present apparatus has an ultrasonic probe 2. The ultrasonic probe 2 has an array of a plurality of ultrasonic transducers (not shown). The array is composed of, for example, 128 ultrasonic transducers arranged one-dimensionally along an arc projecting forward. That is, the ultrasonic probe 2 is a convex probe.
[0015]
Each ultrasonic transducer is made of a piezoelectric material such as PZT (lead zirconate titanate) ceramics. The ultrasonic probe 2 is used in contact with the subject 4 by the operator.
[0016]
The ultrasonic probe 2 is connected to the transmission / reception unit 6. The ultrasonic probe 2 and the transmission / reception unit 6 are an example of an embodiment of ultrasonic reception means in the present invention. The transmission / reception unit 6 transmits a ultrasonic wave into the subject 4 by giving a drive signal to the ultrasonic probe 2. The transmitter / receiver 6 also receives an echo signal from the subject 4 received by the ultrasonic probe 2.
[0017]
A block diagram of the transceiver 6 is shown in FIG. In the drawing, a transmission timing (timing) generation circuit 602 periodically generates a transmission timing signal and inputs it to a transmission beamformer 604.
[0018]
Based on the transmission timing signal, the transmission beam former 604 generates a transmission beam forming signal, that is, a plurality of drive signals for driving the plurality of ultrasonic transducers with a time difference, and transmits to the transmission / reception switching circuit 606. It comes to input.
[0019]
The transmission / reception switching circuit 606 inputs a plurality of drive signals to a selector 608. The selector 608 selects a plurality of ultrasonic transducers constituting a transmission aperture from the array of ultrasonic transducers, and supplies a plurality of drive signals to them.
[0020]
The plurality of ultrasonic transducers respectively generate a plurality of ultrasonic waves having a phase difference corresponding to the time difference between the plurality of drive signals. An ultrasonic beam is formed by wavefront synthesis of these ultrasonic waves. The transmission direction of the ultrasonic beam is determined by the transmission aperture selected by the selector 608.
[0021]
Transmission of the ultrasonic beam is repeatedly performed at regular time intervals by a transmission timing signal generated by the transmission timing generation circuit 602. The transmission direction of the ultrasonic beam is sequentially changed by switching the transmission aperture with the selector 608. As a result, the inside of the subject 4 is scanned by sound rays formed by the ultrasonic beam. That is, the inside of the subject 4 is scanned in a sound ray sequence.
[0022]
The selector 608 also selects a plurality of ultrasonic transducers constituting the reception aperture from the array of ultrasonic transducers, and inputs the plurality of echo signals received by the ultrasonic transducers to the transmission / reception switching circuit 606. It has become.
[0023]
The transmission / reception switching circuit 606 is configured to input a plurality of echo signals to the reception beam former 610. The receiving beam former 610 adjusts the phase by giving a time difference to a plurality of echo reception signals, and then adds them to form a beam forming of the reception wave, that is, an echo reception signal on the reception sound ray. Yes. The selector 608 scans the received sound ray in accordance with the transmission.
[0024]
A TGC (time-gain controlled) amplifier circuit 612 TGC-amplifies the output signal of the receiving beam former 610. That is, the beam-formed echo reception signal is amplified with a gain (time gain) that gradually increases with time, and the attenuation of the amplitude that occurs in the process in which the echo returns in the subject 4 is compensated. The TGC amplification circuit 612 is an example of an embodiment of the amplification means in the present invention.
[0025]
The time gain of the TGC amplifier circuit 612 is controlled by the control unit 18 described later. Further, the transmission timing generation circuit 602 and the reception beam former 610 are also controlled by the control unit 18 described later.
[0026]
For example, scanning as shown in FIG. 3 is performed by the ultrasonic probe 2 and the transmission / reception unit 6. As shown in the figure, when the sound ray 202 emitted from the radiation point 200 moves on the arc 204, the fan-shaped two-dimensional region 206 is scanned, and so-called convex scan is performed. When the sound ray 202 is extended in the direction opposite to the ultrasonic wave transmission direction, all the sound rays intersect at one point 208. A point 208 is a divergence point of all sound rays.
[0027]
The transmission / reception unit 6 is connected to the B-mode processing unit 10. The echo reception signal for each sound ray output from the transmission / reception unit 6 is input to the B-mode processing unit 10.
The B-mode processing unit 10 forms B-mode image data. As shown in FIG. 4, the B-mode processing unit 10 includes a logarithmic amplifier circuit 102 and an envelope detection circuit 104. The B mode processing unit 10 logarithmically amplifies the echo reception signal by the logarithmic amplification circuit 102, envelope detection by the envelope detection circuit 104, a signal representing the intensity of the echo at each reflection point on the sound ray, that is, an A scope A (scope) signal is obtained, and B-mode image data is formed by using each instantaneous amplitude of the A scope signal as a luminance value.
[0028]
The B mode processing unit 10 is connected to the image processing unit 14. The B-mode processing unit 10 and the image processing unit 14 are an example of an embodiment of image generation means in the present invention. The image processing unit 14 constitutes a B-mode image based on data input from the B-mode processing unit 10.
[0029]
A display unit 16 is connected to the image processing unit 14. The display unit 16 receives an image signal from the image processing unit 14 and displays an image based on the image signal.
[0030]
The transmission / reception unit 6, the B-mode processing unit 10, the image processing unit 14, and the display unit 16 are connected to the control unit 18. The control unit 18 is configured using, for example, a microprocessor. The control unit 18 gives control signals to these units to control their operations.
[0031]
An operation unit 20 is connected to the control unit 18. The operation unit 20 is operated by an operator, and inputs desired commands and information to the control unit 18. The operation unit 20 includes, for example, an operation panel (panel) provided with a keyboard and other operation tools.
[0032]
FIG. 5 shows a plan view of a part of the operation panel of the operation unit 20. As shown in the figure, the operation panel 500 is provided with a plurality of linear slits 502 to 512 in parallel with each other. On the back side of the operation panel 500, a plurality of manual setting devices (not shown) are provided for the slits 502 to 512, respectively. On the front side of the operation panel 500, knobs 522 to 532 connected to the movable parts of the manual setting devices through the slits 502 to 512 are arranged.
[0033]
Each of the plurality of manual setting devices includes, for example, a potentiometer, and the like, and the knobs 522 to 532 are moved along the slits 502 to 512 so that the knobs 522 to 532 are positioned in the length direction of the slits 502 to 512. A corresponding signal is generated. These signals are input to the control unit 18 as a gain setting value for TGC.
[0034]
For example, as shown in FIG. 6, the knobs 522 to 532 are respectively associated with a plurality of time points t1 to t6 determined on the time axis of echo reception. By moving the knobs 522 to 532, the gain values at t1 to t6 are adjusted.
[0035]
Therefore, for example, when the knobs 522 to 532 are moved as shown in FIG. 7, the gain values at the times t1 to t6 are set as shown in FIG. Based on such a gain value, the control unit 18 obtains a curve connecting the gain values at time points t1 to t6 as shown by a one-dot chain line to form a time gain characteristic. The control unit 18 is an example of an embodiment of time gain setting means in the present invention.
[0036]
In this apparatus, when the gain value at the time t1 to t6 is adjusted by the movement of the knobs 522 to 532, the amount of change in the gain value per moving distance of the knobs 522 to 532 can be switched between the standard and minute two steps. Yes.
[0037]
That is, as shown in FIG. 9, a standard gain converter 242 and a minute gain converter 244 are provided in the control unit 18 as converters for converting the knob position of the manual setting device 540 into a gain value. These are switched for use by H.248. The standard gain converter 242 is an example of an embodiment of the first gain converter in the present invention. The minute gain converter 244 is an example of an embodiment of the second gain converting means in the present invention. The switches 246 and 248 are switched by the switching controller 250 based on a signal from a switch (not shown) operated by the operator.
[0038]
The manual setting device 540, the standard gain converter 242, and the minute gain converter 244 are an example of an embodiment of gain setting means in the present invention. Switching devices 246 and 248 and switching controller 250 are an example of an embodiment of a change amount changing means in the present invention.
[0039]
For example, the standard gain converter 242 has a position-gain conversion characteristic as shown in FIG. 10A, and the minute gain converter 244 has a position-gain conversion characteristic as shown in FIG. Have. For the same position change amount, (b) is a gain change amount of, for example, about one-tenth to one-tenth of (a).
[0040]
With such a configuration, when the standard gain converter 242 is used, the knob position is converted into a gain value according to the characteristic of (a), and when the minute gain converter 244 is used, the knob position is converted according to the characteristic of (b). Is converted into a gain value.
[0041]
Note that the position-gain conversion characteristic is not necessarily a linear conversion characteristic, and an appropriate non-straight line may be provided, for example, as in (a) ′ and (b) ′ of FIG. Further, as shown in FIG. 12, a plurality of minute gain converters 244, 244 ′,... May be provided to have different position-gain conversion characteristics. This is preferable in that a desired characteristic can be appropriately selected from a plurality of minute gain converters and used.
[0042]
(Operation)
The operation of this apparatus will be described. The operator brings the ultrasonic probe 2 into contact with a desired portion of the subject 4 and operates the operation unit 20 to start imaging. Hereinafter, B-mode imaging proceeds under the control of the control unit 18.
[0043]
The transmitter / receiver 6 scans the inside of the subject 4 in the order of sound rays through the ultrasonic probe 2 and receives the echoes one by one. The transmission / reception unit 6 also TGC-amplifies the echo reception signal. The time gain of TGC amplification is controlled based on the initially set time gain characteristic.
[0044]
The B-mode processing unit 10 logarithmically amplifies the echo reception signal input from the transmission / reception unit 6 by the logarithmic amplification circuit 102 and detects the envelope by the envelope detection circuit 104 to obtain an A scope signal. B-mode image data is formed.
[0045]
The image processing unit 14 generates a B-mode image based on the B-mode image data for each sound ray input from the B-mode processing unit 10. The B-mode image is given to the display unit 16 and displayed as a visible image.
[0046]
The operator observes the B-mode image displayed on the display unit 16 and determines whether or not the time gain characteristic is appropriately set for the imaging range, that is, the inside of the subject 4 has an appropriate luminance over a desired depth range. Check if it is displayed. When there is a part where the luminance is not appropriate, it indicates that the setting of the time gain characteristic is inappropriate.
[0047]
In such a case, the time gain characteristic is adjusted. Hereinafter, adjustment of the time gain characteristic will be described. The operator moves the knobs 522 to 532 to adjust the gain value at the time t1 to t6. First, the gain value is adjusted in the standard mode. For example, the gain value corresponding to the amount of movement of the knobs 522 to 532 is adjusted based on the position-gain conversion characteristics shown in FIG. .
[0048]
The time gain characteristic is changed according to the change of the gain value, and the luminance distribution of the display image is changed. The operator continues to adjust the positions of the knobs 522 to 532 until a desired luminance state is obtained while viewing the display image.
[0049]
When the brightness adjustment reaches a stage that requires a fine position adjustment of the knobs 522 to 532, the operator shifts to the time gain adjustment in the fine adjustment mode. For this purpose, first, the time gain characteristic obtained so far is once frozen by operating a predetermined switch or the like, and then the knobs 522 to 532 are aligned with the central part of the slits 502 to 512 to the state shown in FIG. To do.
[0050]
Next, another or the same predetermined switch or the like is operated to switch to the fine adjustment mode. As a result, the position-gain conversion characteristics are switched to, for example, the characteristics shown in FIG. Also, the freezing of the time gain characteristic is released with the switching.
[0051]
Next, the operator moves the knobs 522 to 532 from the state shown in FIG. 5 to finely adjust the gain value. Fine adjustment of the gain value is performed as addition or subtraction to the gain value set in the standard mode.
[0052]
In the fine adjustment mode, the gain value changes at a change rate of 1/10 to 1/10 of the movement distance of the knobs 522 to 532 in the standard mode. For this reason, the entire movement range of the knobs 522 to 532 corresponds to a narrow gain change range indicated by an arrow in FIG. That is, the gain value can be finely adjusted by a large stroke of the operation of the knobs 522 to 532, so that the adjustment becomes easy.
[0053]
The result of fine adjustment is reflected in the display image one by one. The operator proceeds with fine adjustment while observing the display image, and ends gain adjustment when a desired luminance state, that is, time gain characteristics is obtained.
[0054]
The time gain setting in the ultrasonic imaging apparatus has been described above. However, the time gain setting similar to the above is not limited to the reception of the ultrasonic echo, but other wave echoes such as radio waves that are attenuated in the return process. The same effect can be obtained even if it is applied in the case of receiving.
[0055]
【The invention's effect】
As described above in detail, in the present invention, a plurality of gain values are set at a plurality of points on the time axis by a plurality of manual setting devices that give setting values according to the position of the manually operated movable part, When setting the time gain characteristics of echo reception based on multiple gain values, fine adjustment of the time gain characteristics is performed with the amount of change in the gain value with respect to the moving amount of the movable part of the manual setting device being reduced. Therefore, a time gain setting method and an ultrasonic imaging apparatus that can be easily fine-tuned can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an exemplary apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a transmission / reception unit in an apparatus according to an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram of sound ray scanning by an apparatus according to an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram of a B-mode processing unit in an apparatus according to an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view of a part of an operation unit in an apparatus according to an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a conceptual diagram of manual setting of a gain value in an apparatus according to an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an operation state of an operation unit in an apparatus according to an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a conceptual diagram of time gain characteristic setting in an apparatus according to an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram of gain setting means in the apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a graph showing an example of position-gain conversion characteristics at the time of manual setting in the apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a graph showing an example of position-gain conversion characteristics at the time of manual setting in the apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram of gain setting means in the apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a conceptual diagram of fine adjustment of time gain characteristics in an apparatus according to an example of an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
2 Ultrasonic probe 4 Subject 6 Transmission / reception unit 10 B mode processing unit 14 Image processing unit 16 Display unit 18 Control unit 20 Operation unit 602 Transmission timing generation circuit 604 Transmission beam former 606 Transmission / reception switching circuit 608 Selector 610 Reception beam former 612 TGC amplification circuit 102 Logarithmic amplification circuit 104 Envelope detection circuit 200 Radiation point 202 Sound ray 204 Arc 206 Two-dimensional region 208 Divergence point 500 Operation panel 502 to 512 Slit 522 to 532 Knob 540 Manual setting device 242 Standard gain converter 244 244 'Minute gain converter 246,248 switcher 250 switching controller

Claims

Ultrasound receiving means for receiving echoes from within the subject;
Gain setting means for respectively setting a plurality of gain values at a plurality of points on the time axis corresponding to the depth of the subject by a plurality of manual setting devices that give setting values according to the position of the manually operated movable part; ,
Change amount changing means for changing the change amount of the gain value with respect to the movement amount of the movable part of the manual setting device, wherein the plurality of gain values change when the change amount of the gain value with respect to the movement amount of the movable part is changed to be small. Change amount changing means for reducing the change amount of the gain value after aligning the position of each movable portion in the manual setting device to the central portion in the movable range;
A time gain characteristic setting means for setting a time gain characteristic of echo reception based on the plurality of gain values;
Amplifying means for amplifying the received signal of the ultrasonic wave receiving means with the time gain characteristic set by the time gain characteristic setting means;
An ultrasonic imaging apparatus comprising: an image generation unit configured to generate an image based on an output signal of the amplification unit.

The ultrasonic imaging apparatus according to claim 1,
The gain setting means sets a gain value in which a change amount of the gain value with respect to the moving amount of the movable part is larger in the both end portions in the movable range of the movable part of the manual setting device than in the central part. An ultrasonic imaging apparatus.