JP4137237B2 - Ultrasound imaging device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体内の診断部位に超音波を送信すると共に反射エコーを受信しその診断部位の超音波断層像及びドプラ像を得て表示する超音波映像装置に関し、特に、超音波ビーム中の動きや流れの信号をモニタしてその深度に現れた受信信号に対して適応的に位相を合わせることにより、真に検査したい動反射体部分(ROIの部分)に焦点を自動的に合わせることができ、また、上記動反射体部分のみを対象とした適応像をほぼリアルタイムで画像表示できる適応像再生式の超音波映像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の適応像再生式の超音波映像装置は、微細な超音波振動子素子の配列の送受信信号の位相を、生体からの強度の高い反射エコー信号に照準を合わせ、配列の近接する振動子素子の受信した反射エコー信号波形間の位相が一致するように、回路特性を電子的に制御することにより超音波ビームを形成し、且つ走査し、生体内の構造による音響インピーダンスの分布や、体液の流速又は臓器の動きの分布、或いはそれらの時間変化等を映像化していた。このような従来の適応像再生式の超音波映像装置は、例えば図7に示すように、探触子1と、超音波回路部2と、適応位相制御部3と、デジタルスキャンコンバータ部(以下「DSC部」と略称する)4と、画像表示部5と、ビーム・フォーカス偏向用位相データメモリ6とを備えて構成されていた。
【0003】
そして、図7において、N個の微細な振動子素子を配列して成るアレー形の探触子1は、超音波回路部2内の送波回路7が発生する自然数Nに含まれるmチャンネルの振幅と位相とが制御されたバースト波形の送波パルスを入力し、探触子切替走査部9で選択された各振動子素子で超音波に変換して被検体内に向けて打ち出す。被検体内の診断部位で反射され戻ってきたエコー信号を上記探触子1で受信し、該探触子1は上記各振動子素子で電気信号に逆変換し、探触子切替走査部9と送受分離回路8とを介して受波信号として受波回路10へ出力する。
【0004】
このとき、上記探触子切替走査部9は、N個の振動子素子からm個を選択して超音波送受波ビームの開口を形成しつつ、それをリニア走査、コンベックス走査等の並進走査を行う。また、送受分離回路8は、上記送波回路7の出力する送波信号パワーを探触子切替走査部9を介して探触子1へ効率よく伝達すると共に、受波回路10に流入するのを阻止して該受波回路10の入力部にあるプリアンプ131〜13m(図8参照)を保護し、且つ上記探触子1により受信され探触子切替走査部9を介して入力される反射エコー信号を上記受波回路10のプリアンプ131〜13mに効率よく伝達する働きをする。
【0005】
上記受波回路10の内部回路は図8に示されるように構成されている。図8において、プリアンプ131〜13mは、上記探触子1で受信したmチャンネルの反射エコー信号の各々を深度毎に制御して増幅し、それらのエコー信号のレベルをA/D変換器141〜14mの入力レンジに適合させる。このA/D変換器141〜14mによってデジタル変換された上記のエコー信号は、焦点までの距離に応じて振動子素子毎に異なるチャンネルの受信信号間の位相を揃える位相補償部151〜15mにより、深度毎に各チャンネル間の位相を揃えられて整相され、加算器16により診断部位に焦点の合った超音波ビームの波形に合成される。ここで、上記位相補償部151〜15mとしては、時間遅延回路として実現されているものも利用できるし、メモリに記憶し読み出し或いは書き込みのアドレスを変えることによっても実現できる。そして、位相補償部151〜15mによる位相補償の程度は、図7に示すビーム・フォーカス偏向用位相データメモリ6からのビーム・フォーカス偏向用位相データを用いて制御される。
【0006】
上記加算器16により合成された超音波ビームの波形は、基本波のエコー信号強度の分布は、図7に示すAM検波・ビデオ信号処理部11により検波・対数圧縮されて診断部位の断層像信号として出力され、また、基本波の側帯波成分の分布は、FM検波・ドプラ信号処理部12により基本波をフィルタ除去してドプラ信号を検出して出力される。上記AM検波・ビデオ信号処理部11から出力された断層像信号も、FM検波・ドプラ信号処理部12から出力されたドプラ信号も図7に示すDSC部4に入力し、その内部のスキャンコンバータ20によって超音波断層像及びドプラ像等の映像に変換されて、その後画像表示部5に表示される。このとき、DSC部4内の制御回路21は、該DSC部4の動作に従って超音波回路部2の全体が協調して動作するように制御する。
【0007】
このとき、被検体内の生体組織の音速不均一によるチャンネル間位相誤差を適応的に補償するため、図8に示すように、受波回路10内に各チャンネルの位相補償部151〜15mからの信号間で相関処理する相関部171〜17mを備え、この相関部171〜17mからの相関信号を適応位相制御部3へ送り、その内部の位相補正値演算部18及び位相補償データ生成部19により、隣接チャンネル間位相差を監視すると共にビーム・フォーカス偏向用位相データを補正して、上記位相補償部151〜15mを制御していた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の適応像再生式の超音波映像装置においては、表示される超音波画像を一般的に扱っており、どの部分の画像かは区別せずに位相データを補正して適応像再生を行っていた。この場合、超音波画像においては、一般的に診断部位の反射エコー信号はその強度が中庸かむしろ低い場合が多いので、検査者が見たい部分、特に動きのある関心領域(ROI)の部分(動反射体部分)に焦点が合わないことがあった。したがって、診断部位の動きや流れのある上記ROIの部分に焦点が合わず、その画像がぼけることがあり、良好な診断画像が得られないことがあった。
【0009】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、超音波ビーム中の動きや流れの信号をモニタしてその深度に現れた受信信号に対して適応的に位相を合わせることにより、真に検査したいROIの部分(動反射体部分)に焦点を自動的に合わせることができる超音波映像装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記動反射体部分のみを対象とした適応像をほぼリアルタイムで画像表示できる超音波映像装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による超音波映像装置は、複数の振動子素子を配列して有し被検体に対し超音波を送受信する探触子と、この探触子に送波パルスを供給して超音波ビームを発生させると共に該探触子で受信した反射エコー信号を整相加算して断層像信号として出力し、また上記整相加算信号からドプラ信号を検出して出力する超音波回路部と、この超音波回路部内の反射エコー信号について近接チャンネル間のエコー信号の位相が揃うように補正する位相制御部と、上記超音波回路部からの反射エコー信号を走査変換するデジタルスキャンコンバータ部と、このデジタルスキャンコンバータ部からの画像データを超音波画像として表示する画像表示部とを備えて成る超音波映像装置において、上記超音波回路部で計測された被検体内の動きや流れの存在する深度近傍の構造体からの反射エコー信号に対しドプラ信号について検出レベルの閾値を設定する手段と、この設定された検出レベルの閾値をドプラ信号が越える時間及び信号レベルの極大値を用いてその近傍の振幅の最大となる深度及び値を抽出し、この深度及び値を用いて上記反射エコー信号の位相が揃うように補正するROIの深度範囲を決定する手段と、を設け、上記ROIの深度範囲のデータを上記位相制御部へ送出して近接チャンネル間のエコー信号の位相が揃うように補正するものである。
【0011】
また、上記ROIの深度範囲を決定する手段からの信号を取り込み、画像表示部の当該深度範囲に相当する位置にマーカーを表示する信号を発生する手段を設けたものである。
【0012】
さらに、上記近接チャンネル間のエコー信号の位相補正は、上記ROI内の走査線毎に位相補償値を求め、該ROI内のビームについてビーム・フォーカス偏向用位相データを補正するものであり、上記位相補償のためのビーム・フォーカス偏向用位相データを得るための送受信と、その直後に同一送受信方向へ上記補正されたビーム・フォーカス偏向用位相データを用いた映像取得用の送受信とを組として行うと共に、それらの送受信の組合せを送受信方向を順次変更しながら被検体内を超音波走査することにより行うものである。
【0017】
図1は上記各手段による超音波映像装置をコンベックス走査フォーマットに適用した場合の動作の概要を示す説明図である。図1において、コンベックス走査領域36の枠の範囲内に臓器の輪郭37があり、その内部に血管38があるとする。そして、或る瞬間に、上記臓器の輪郭37及び血管38を超音波ビーム39が通過しているとする。次の瞬間、上記臓器の輪郭37及び血管38がそれぞれ符号37’及び38’で示すように移動したとすると、それらの動きにより生じるドプラ偏移信号を検出して、その近傍の構造体(上記臓器の壁又は血管壁)からの反射エコー信号に対し適応的集束処理(適応像処理)を行う。これが本発明の特徴である。
【0018】
また、図2は上記各手段による超音波映像装置をリニア走査フォーマットに適用した場合の動作の概要を示す説明図である。図2において、リニア走査領域40の枠の範囲内に血管41の前壁42があり、その内部に血流43が流れているとする。そして、上記血管41の前壁42及び血流43を超音波ビーム44が通過しているとする。この状態で、上記血流43により生じるドプラ偏移信号を検出して、その近傍の構造体(上記血管壁)からの反射エコー信号に対し適応的集束処理(適応像処理)を行う。これが本発明の特徴である。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図3は本発明による超音波映像装置の実施の形態を示すブロック図である。この超音波映像装置は、被検体内の診断部位に超音波を送信すると共に反射エコーを受信しその診断部位の超音波断層像及びドプラ像を得て表示するもので、特に適応像再生式の装置であり、図3に示すように、探触子1と、超音波回路部2と、適応位相制御部3と、DSC部4と、画像表示部5と、ビーム・フォーカス偏向用位相データメモリ6とを有し、さらに深度領域設定器28と、ROI深度データ生成部29と、ROIマーカ発生部30とを備えて成る。
【0020】
上記探触子1は、複数の振動子素子をアレー状に配列して有し被検体に対し超音波を送受信するものである。超音波回路部2は、上記探触子1に送波パルスを供給して超音波ビームを発生させると共に該探触子1で受信した反射エコー信号の位相を揃えて加算(整相加算)し、更にこの整相加算信号を処理して断層像信号として出力し、また上記整相加算信号から基本波をフィルタ除去してドプラ信号を検出して出力するもので、その内部には、送波回路7と、送受分離回路8と、探触子切替走査部9と、受波回路10と、AM検波・ビデオ信号処理部11と、FM検波・ドプラ信号処理部12とを有している。
【0021】
そして、上記受波回路10の内部回路は、図4に示すように、プリアンプ131〜13mと、A/D変換器141〜14mと、位相補償部151〜15mと、加算器16と、相関部171〜17mとで構成されている。
【0022】
また、上記AM検波・ビデオ信号処理部11の内部回路は、図5に示すように、ダイナミックバンドパスフィルタ(ダイナミックBPF)45と、絶対値回路46と、振幅LOG変換回路47と、振幅の瞬時値のピークを探す極大サーチ回路48と、そのピークを探す深度範囲を指定する深度領域演算設定部49とで構成されている。さらに、上記FM検波・ドプラ信号処理部12の内部回路は、同じく図5に示すように、2系統の乗算回路22a,22bと、基準周波数生成部23と、90°移相器24と、2系統のハイパスフィルタ(HPF)25a,25bと、ローパスフィルタ(LPF)26a,26bと、反射強度演算回路27と、カラーボックス設定部等の深度領域設定器28で設定された深度範囲での振幅の瞬時値のピークを探す極大サーチ回路31とで構成されている。
【0023】
適応位相制御部3は、上記超音波回路部2内の反射エコー信号について近接チャンネル間のエコー信号の位相が揃うように補正するもので、図4に示すように、位相補正値演算部18と、位相補償データ生成部19とから成る。なお、この適応位相制御部3には、ビーム・フォーカス偏向用位相データメモリ6が接続されている。
【0024】
また、DSC部4は、上記超音波回路部2からの反射エコー信号を超音波送受信周期に同期して内部の記憶部へ書き込むと共に画像表示部5のモニタの水平走査に同期して読み出す(走査変換)もので、入力した信号を超音波断層像及びドプラ像等の映像に変換するスキャンコンバータ20と、該DSC部4の動作に従って超音波回路部2の全体が協調して動作するように制御する制御回路21とから成る。さらに、画像表示部5は、上記DSC部4からの画像データを超音波画像として表示するもので、例えばテレビモニタから成る。
【0025】
ここで、本発明においては、上記超音波回路部2に深度領域設定器28と、ROI深度データ生成部29とが接続されており、さらにこのROI深度データ生成部29にはROIマーカ発生部30が接続されてスキャンコンバータ20に信号を送出するようになっている。上記深度領域設定器28は、上記超音波回路部2内のドプラ信号について検出レベルの閾値を設定する手段となるもので、所定の強度及び速度以上のドプラ信号成分を検出するためのレベルを設定するようになっている。
【0026】
この深度領域設定器28で設定された閾値は、図5に示すFM検波・ドプラ信号処理部12内に本発明で付加された極大サーチ回路31へ送出される。この極大サーチ回路31は、上記深度領域設定器28で設定された検出レベルをドプラ信号が越える時間及び信号レベルの副極大値を抽出する手段となるもので、抽出された時間及び信号レベルの副極大値は、AM検波・ビデオ信号処理部11に送出され、改めてその近傍の振幅の最大となる深度(極大深度)及びその値が同様の仕組みでサーチされ、ROI深度データ生成部29に送出されるようになっている。
【0027】
また、ROI深度データ生成部29は、上記AM検波・ビデオ信号処理部11の極大サーチ回路48で抽出された時間及び信号レベルの極大値を用いて前記適応位相制御部3に近接チャンネル間のエコー信号の位相が揃うように補正するROIの深度範囲を決定する手段となるもので、図4に示すように、該適応位相制御部3内の位相補正値演算部18にROI深度データを送出するようになっている。
【0028】
さらに、ROIマーカ発生部30は、上記ROI深度データ生成部29からの出力信号を取り込み、画像表示部5の被検体中のROI部分の深度範囲に相当する位置にマーカーを表示する信号を発生する手段となるもので、DSC部4内のスキャンコンバータ20に信号を送出するよう動作する。
【0029】
次に、このように構成された本発明による超音波映像装置の動作について説明する。まず、図3に示す探触子1及び超音波回路部2並びにDSC部4の全体的な動作は、図7及び図8を参照して説明した従来技術と同様に動作する。この状態で、上記超音波回路部2内のFM検波・ドプラ信号処理部12は、図5に示すように、受波回路10からの反射エコー信号を入力し、他方の乗算回路22bで基準周波数生成部23からの正弦波と上記反射エコー信号との積をとり、一方の乗算回路22aで90°移相器24により基準周波数から90°移相した余弦波と上記反射エコー信号との積をとり、それぞれ2系統のHPF25a,25b及びLPF26a,26bの処理を経た後、反射強度演算回路27にてそれぞれの2乗の和の平方根を計算し、その演算結果を出力する。すなわち、反射エコー信号の包絡線の瞬時絶対値として、走査変換或いは画像処理等を行うDSC部4へ出力する。
【0030】
なお、上記FM検波・ドプラ信号処理部12としては、超音波ビーム中の限定された部分での流速の時間変化を検出したり、その超音波ビームを走査することにより流速の二次元分布を検出表示するために一般的に使用されるドプラ信号抽出フィルタとしてもよい。
【0031】
上記FM検波・ドプラ信号処理部12で検出されたドプラ信号成分のうち、深度領域設定器28で設定された強度及び速度以上のドプラ信号成分を図5に示す極大サーチ回路31で抽出し、この抽出された時間及び信号レベルの副極大値はAM検波・ビデオ信号処理部11に送出され、改めてその近傍の振幅の最大となる深度(極大深度)及びその値が同様の仕組みでサーチされ、ROI深度データ生成部29へ送出される。ROI深度データ生成部29は、上記抽出された時間及び信号レベルの極大値を用いて、図3及び図4に示すように、適応位相制御部3内の位相補正値演算部18に近接チャンネル間のエコー信号の位相が揃うように補正するROI深度データを送出する。これにより、上記適応位相制御部3において位相制御する深度を、ドプラ信号成分が検出された動きや流れのある部位に特定する。
【0032】
次に、図4に示す適応位相制御部3は、位相補正値演算部18がROI深度データ生成部29からのROI深度データに従う時間付近のエコー信号の相関のピーク時間差を位相補正値として、位相補償データ生成部19へ送出する。すると、この位相補償データ生成部19は、ビーム・フォーカス偏向用位相データメモリ6から入力するビーム・フォーカス偏向用位相データを補正して位相補償部151〜15mへ送り、該位相補償部151〜15mを制御する。
【0033】
被検体中のROIの部分の補正は、そのROI内の走査線毎に位相補償値を求め、ROI内のビームについてビーム・フォーカス偏向用位相データを補正することにより実現できる。又は、ROI内の一つの走査線で検出した位相補償値で、ROI内の総てのビームについてビーム・フォーカス偏向用位相データを補正することも可能である。これにより、被検体中のROIの部分に焦点が追従するようにでき、効率よく診断に必要な部位に対する超音波ビームの焦点を合わせることができる。上記超音波走査線のROI内の位相補償のためのビーム・フォーカス偏向用位相データを求めた後、再度同一超音波走査線上へ超音波の送受信を行う。そして、このときの超音波の送受信のビーム・フォーカスデータは、上記補正されたビーム・フォーカス偏向用位相データに基づくデータとされる。これによって、上記ビーム・フォーカス偏向用位相データの補正値を求めるための送受信とその直後の送受信との間のごくわずかな時間差は有しているが、ほとんどリアルタイムで、動反射体部分についてのみ正確な焦点の合ったエコー信号が得られる。
【0034】
本発明では、上記位相補償のためのビーム・フォーカス偏向用位相データを得るための送受信と、その直後に同一送受信方向へ前記補正されたビーム・フォーカス偏向用位相データを用いた映像取得用の送受信とを組として行うと共に、それらの送受信の組合せを送受信方向を順次変更しながら被検体内を超音波走査するものである。これによって、動反射体部分のみを対象としたほぼリアルタイムの適応像を画像表示部5のテレビモニタへ表示することができる。
【0035】
一方、ROIマーカ発生部30は、上記ROI深度データ生成部29からの出力信号を取り込み、画像表示部5の被検体中のROI部分の深度範囲に相当する位置にマーカーを表示する信号を発生して、DSC部4内のスキャンコンバータ20にその信号を送出する。すると、上記スキャンコンバータ20の走査変換においてマーカー表示の画像が作成され、図3に示すように、画像表示部5の表示画像中のROIの部分にROIマーカー32が表示される。このROIマーカー32により、検査者は画像表示部5の表示画像上で被検体中のROIの部分を容易に確認することができる。なお、上記ROIマーカー32を表示する必要がない場合は、ROIマーカ発生部30は必ずしも設けなくてもよい。
【0036】
図6は超音波回路部2内の受波回路10の他の実施例を示すブロック図である。この実施例は、図4において診断部位に焦点の合った1本の超音波ビームの波形を合成する加算器16の代わりに、探触子1の振動子素子の送受信指向角と検査深度に従う範囲の複数の超音波ビームを生成する全ビームメモリ33を備えたものである。また、位相補償部151〜15mの後段に加算部341〜34mを設け、その後段の相関部171〜17nを図4の半数とし、さらに、図4に示す適応位相制御部3内の位相補償データ生成部19に代えて位相補償・直交変調データ生成部19’としたものである。
【0037】
図6の場合、上記位相補償部151〜15m以降を直交変調を含む2系統の処理系にして直交2成分として全ビームを全ビームメモリ33に記憶し、複数ビームデータとしてAM検波・ビデオ信号処理部11及びFM検波・ドプラ信号処理部12を介して、図3に示すDSC部4内のスキャンコンバータ20へ送出すれば、該スキャンコンバータ20が並列演算処理できるようにしておくことにより、極限の画像分解能を得ることができる。また、上記相関部171〜17nによる相関処理を加算部341〜34mによる加算処理後に行うことにより、隣接2チャンネルの平均同士の相関処理となり、雑音に対する耐性を高めることができる。
【0038】
なお、以上の説明では、適応位相制御部3における位相補正値の検出方法として、隣接素子間の受信信号の位相差を相関処理で求める方式としたが、本発明はこれに限らず、他の位相補正値の検出方法を用いてもよい。また、図3においては、上記適応位相制御部3からの位相補正値の信号を超音波回路部2内の受波回路10に送出したものとしたが、該適応位相制御部3から超音波回路部2内の送波回路7へ接続する信号線35を設け、位相補正値の信号を送波回路7へ送出して送波部で制御するようにしてもよい。
【0039】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項1の発明によれば、閾値を設定する手段で、超音波回路部で計測された被検体内の動きや流れの存在する深度近傍の構造体からの反射エコー信号に対しドプラ信号について検出レベルの閾値を設定し、ROIの深度範囲を決定する手段で、上記設定された検出レベルの閾値をドプラ信号が越える時間及び信号レベルの極大値を用いてその近傍の振幅の最大となる深度及び値を抽出し、この深度及び値を用いて上記反射エコー信号の位相が揃うように補正するROIの深度範囲を決定し、上記ROIの深度範囲のデータを位相制御部へ送出して近接チャンネル間のエコー信号の位相が揃うように補正することができる。これにより、被検体中のROIの部分(動反射体部分)に焦点が追従するようにできる。したがって、超音波ビーム中の動きや流れの信号をモニタしてその深度に現れた受信信号に対して適応的に位相を合わせることにより、真に検査したいROIの部分に焦点を自動的に合わせることができる。このことから、診断部位の動きや流れのある上記ROIの部分に焦点が合い、良好な診断画像が得られる。
【0044】
また、請求項2の発明によれば、ROIの深度範囲を決定する手段からの信号を取り込み、画像表示部の当該深度範囲に相当する位置にマーカーを表示する信号を発生する手段を設けたことにより、焦点が追従する被検体中のROIの部分(動反射体部分)にマーカーを表示することができる。したがって、検査者は画像表示部の表示画像上で被検体中のROIの部分を容易に確認することができる。
【0045】
さらに、請求項3の発明によれば、近接チャンネル間のエコー信号の位相補正は、ROI内の走査線毎に位相補償値を求め、該ROI内のビームについてビーム・フォーカス偏向用位相データを補正することにより行うことができる。そして、具体的には、上記位相補償のためのビーム・フォーカス偏向用位相データを得るための送受信と、その直後に同一送受信方向へ上記補正されたビーム・フォーカス偏向用位相データを用いた映像取得用の送受信とを組として行うと共に、それらの送受信の組合せを送受信方向を順次変更しながら被検体内を超音波走査することにより行うことができる。これにより、動反射体部分について焦点の合ったエコー信号が得られ、動反射体部分を対象としたほぼリアルタイムの画像を画像表示部へ表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による超音波映像装置をコンベックス走査フォーマットに適用した場合の動作の概要を示す説明図である。
【図2】上記超音波映像装置をリニア走査フォーマットに適用した場合の動作の概要を示す説明図である。
【図3】上記超音波映像装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図4】超音波回路部内の受波回路の内部構成を示すブロック図である。
【図5】超音波回路部内のAM検波・ビデオ信号処理部及びFM検波・ドプラ信号処理部の内部構成を示すブロック図である。
【図6】超音波回路部内の受波回路の他の実施例を示すブロック図である。
【図7】従来の超音波映像装置を示すブロック図である。
【図8】従来の超音波映像装置における超音波回路部内の受波回路の内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1…探触子
2…超音波回路部
3…適応位相制御部
4…DSC部
5…画像表示部
6…ビーム・フォーカス偏向用位相データメモリ
7…送波回路
8…送受分離回路
9…探触子切替走査部
10…受波回路
11…AM検波・ビデオ信号処理部
12…FM検波・ドプラ信号処理部
20…スキャンコンバータ
21…制御回路
28…深度領域設定器
29…ROI深度データ生成部
30…ROIマーカー発生部
31,48…極大サーチ回路
32…ROIマーカー
36…コンベックス走査領域
37…臓器の輪郭
38,41…血管
39,44…超音波ビーム
40…リニア走査領域
42…血管の前壁
43…血流
49…深度領域演算設定部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic imaging apparatus that transmits ultrasonic waves to a diagnostic site in a subject and receives reflected echoes to obtain and display an ultrasonic tomographic image and a Doppler image of the diagnostic site. By automatically monitoring the motion and flow signals and adjusting the phase adaptively to the received signal that appears at that depth, the dynamic reflector part (ROI part) to be truly inspected is automatically focused. In addition, the present invention relates to an adaptive image reproduction type ultrasonic imaging apparatus capable of displaying an adaptive image only for the moving reflector portion in almost real time.
[0002]
[Prior art]
A conventional adaptive image reproduction type ultrasonic imaging apparatus is configured so that the phase of a transmission / reception signal of an array of fine ultrasonic transducer elements is aimed at a reflected echo signal having high intensity from a living body, and the transducer elements in the array are close to each other The circuit characteristics are electronically controlled to form and scan the circuit so that the phases of the received reflected echo signal waveforms match, and the distribution of acoustic impedance due to the structure in the living body, The flow velocity or organ motion distribution, or their temporal changes were visualized. As shown in FIG. 7, for example, such a conventional adaptive image reproduction type ultrasonic imaging apparatus includes a
[0003]
In FIG. 7, an array-
[0004]
At this time, the probe
[0005]
The internal circuit of the
[0006]
The waveform of the ultrasonic beam synthesized by the
[0007]
At this time, in order to adaptively compensate for the phase error between channels due to the non-uniform sound speed of the living tissue in the subject, as shown in FIG.1Correlation unit 17 that performs correlation processing between signals from ˜15 m1To 17 m, and this
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such conventional adaptive image reproduction type ultrasonic imaging apparatus, the displayed ultrasonic image is generally handled, and it is adapted by correcting the phase data without distinguishing which part of the image. The image was being reproduced. In this case, in the ultrasound image, the reflected echo signal at the diagnosis site is generally moderate or rather low in intensity. Therefore, the portion that the examiner wants to see, particularly the region of interest (ROI) in motion (ROI) ( The dynamic reflector part) may not be in focus. Therefore, the ROI portion with the movement and flow of the diagnostic region is not focused, and the image may be blurred, and a good diagnostic image may not be obtained.
[0009]
Therefore, the present invention addresses such problems and truly monitors the motion and flow signals in the ultrasonic beam and adaptively matches the phase of the received signal that appears at that depth, thereby truly An object of the present invention is to provide an ultrasonic imaging apparatus capable of automatically focusing on a ROI portion (dynamic reflector portion) to be inspected.
It is another object of the present invention to provide an ultrasonic imaging apparatus capable of displaying an adaptive image for only the moving reflector portion in almost real time.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an ultrasonic imaging apparatus according to the present invention comprises:A probe having a plurality of transducer elements arranged and transmitting / receiving ultrasonic waves to / from a subject, and transmitting ultrasonic pulses to the probe to generate an ultrasonic beam and receiving by the probe The reflected echo signal is phased and added and output as a tomographic image signal. Also, an ultrasonic circuit unit that detects and outputs a Doppler signal from the phased and added signal, and the reflected echo signal in the ultrasonic circuit unit is a proximity channel. A phase control unit that corrects the phase of the echo signal between them, a digital scan converter unit that scan-converts the reflected echo signal from the ultrasonic circuit unit, and image data from the digital scan converter unit as an ultrasonic image And an image display unit for displaying asIn ultrasound imaging equipment,Means for setting a detection level threshold for a Doppler signal with respect to a reflected echo signal from a structure in the vicinity of the depth where movement or flow in the subject exists measured by the ultrasonic circuit unit, and the set detection level Using the maximum value of the signal level and the time that the Doppler signal exceeds the threshold value, the depth and value that maximize the amplitude in the vicinity are extracted, and using this depth and value, the phases of the reflected echo signals are corrected to match. Means for determining the ROI depth range to be transmitted, and sending the data of the ROI depth range to the phase control unit to correct the phase of the echo signals between adjacent channels.Is.
[0011]
Also,Means for capturing a signal from the means for determining the ROI depth range and generating a signal for displaying a marker at a position corresponding to the depth range of the image display unit are provided.Is.
[0012]
further,The phase correction of the echo signal between the adjacent channels is to obtain a phase compensation value for each scanning line in the ROI, and to correct the beam focus deflection phase data for the beam in the ROI. Transmission / reception for obtaining beam / focus deflection phase data for the above and a video acquisition / transmission using the corrected beam / focus deflection phase data in the same transmission / reception direction immediately after that as a set. Is performed by ultrasonically scanning the inside of the subject while sequentially changing the transmission / reception direction.Is.
[0017]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of the operation when the above-described ultrasonic imaging apparatus is applied to a convex scanning format. In FIG. 1, it is assumed that an
[0018]
FIG. 2 is an explanatory view showing an outline of the operation when the ultrasonic imaging apparatus according to each means is applied to the linear scanning format. In FIG. 2, it is assumed that the
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of an ultrasonic imaging apparatus according to the present invention. This ultrasonic imaging apparatus transmits ultrasonic waves to a diagnostic part in a subject and receives reflected echoes to obtain and display an ultrasonic tomographic image and a Doppler image of the diagnostic part. As shown in FIG. 3, a
[0020]
The
[0021]
The internal circuit of the receiving
[0022]
As shown in FIG. 5, the internal circuit of the AM detection / video
[0023]
The adaptive
[0024]
The DSC unit 4 writes the reflected echo signal from the ultrasonic circuit unit 2 into the internal storage unit in synchronization with the ultrasonic transmission / reception cycle and reads out in synchronization with horizontal scanning of the monitor of the image display unit 5 (scanning). And the
[0025]
Here, in the present invention, a
[0026]
The threshold set by the depth
[0027]
Further, the ROI depth
[0028]
Further, the ROI
[0029]
Next, the operation of the thus configured ultrasonic imaging apparatus according to the present invention will be described. First, the overall operation of the
[0030]
The FM detection / Doppler
[0031]
Among the Doppler signal components detected by the FM detection / Doppler
[0032]
Next, the adaptive
[0033]
The correction of the ROI portion in the subject can be realized by obtaining a phase compensation value for each scanning line in the ROI and correcting the beam focus deflection phase data for the beam in the ROI. Alternatively, the phase data for beam focus deflection can be corrected for all the beams in the ROI with the phase compensation value detected by one scanning line in the ROI. Accordingly, the focal point can follow the ROI portion in the subject, and the ultrasonic beam can be focused on the site necessary for diagnosis efficiently. After obtaining beam focus deflection phase data for phase compensation in the ROI of the ultrasonic scanning line, ultrasonic waves are transmitted and received again on the same ultrasonic scanning line. The beam focus data for transmission / reception of ultrasonic waves at this time is data based on the corrected beam focus deflection phase data. As a result, although there is a slight time difference between the transmission / reception for obtaining the correction value of the beam / focus deflection phase data and the transmission / reception immediately after that, it is almost only real time and accurate only for the dynamic reflector portion. A highly focused echo signal can be obtained.
[0034]
In the present invention, transmission / reception for obtaining the beam / focus deflection phase data for phase compensation, and immediately after that, transmission / reception for image acquisition using the corrected beam / focus deflection phase data in the same transmission / reception direction. Are performed as a set, and ultrasonic scanning is performed in the subject while sequentially changing the transmission / reception direction of the transmission / reception combinations. As a result, an almost real-time adaptive image for only the moving reflector portion can be displayed on the television monitor of the
[0035]
On the other hand, the ROI
[0036]
FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of the receiving
[0037]
In the case of FIG. 6, the
[0038]
In the above description, as a method of detecting the phase correction value in the adaptive
[0039]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the claims1According to the invention ofA means for setting a threshold value is used to set a detection level threshold value for a Doppler signal with respect to a reflected echo signal from a structure in the vicinity of a depth where there is a motion or flow in the subject measured by the ultrasonic circuit unit. A means for determining a depth range is to extract the depth and value at which the maximum amplitude of the neighborhood is extracted using the time when the Doppler signal exceeds the threshold of the set detection level and the maximum value of the signal level, and this depth and value. Is used to determine the depth range of the ROI to be corrected so that the phases of the reflected echo signals are aligned, and the data of the ROI depth range is sent to the phase control unit so that the phases of the echo signals between adjacent channels are aligned. It can be corrected. Thereby, the focal point can follow the ROI part (dynamic reflector part) in the subject. Therefore,Really want to test by monitoring the motion and flow signals in the ultrasonic beam and adaptively aligning the phase of the received signal that appears at that depth.ROI partCan be automatically focused on.This focuses on the ROI part where the diagnostic region moves and flows, and a good diagnostic image is obtained.
[0044]
Claims2According to the invention ofAn ROI in the subject whose focus follows is obtained by providing means for capturing a signal from the means for determining the depth range of the ROI and generating a signal for displaying the marker at a position corresponding to the depth range of the image display unit. A marker can be displayed on the part (dynamic reflector part). Therefore, the examiner can easily confirm the ROI portion in the subject on the display image of the image display unit..
[0045]
And claims3According to the invention ofThe phase of the echo signal between adjacent channels can be corrected by obtaining a phase compensation value for each scanning line in the ROI and correcting the beam focus deflection phase data for the beam in the ROI. Specifically, transmission / reception to obtain beam / focus deflection phase data for phase compensation, and immediately after that, video acquisition using the beam / focus deflection phase data corrected in the same transmission / reception direction. And transmission / reception for a subject can be performed as a set, and a combination of these transmission / reception can be performed by ultrasonically scanning the inside of the subject while sequentially changing the transmission / reception direction. As a result, a focused echo signal is obtained for the dynamic reflector portion, and an almost real-time image for the dynamic reflector portion is displayed on the image display unit.be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of operation when an ultrasonic imaging apparatus according to the present invention is applied to a convex scanning format.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an outline of an operation when the ultrasonic imaging apparatus is applied to a linear scanning format.
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the ultrasonic imaging apparatus.
FIG. 4 is a block diagram showing an internal configuration of a receiving circuit in the ultrasonic circuit unit.
FIG. 5 is a block diagram showing an internal configuration of an AM detection / video signal processing unit and an FM detection / Doppler signal processing unit in the ultrasonic circuit unit;
FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of the receiving circuit in the ultrasonic circuit section.
FIG. 7 is a block diagram showing a conventional ultrasonic imaging apparatus.
FIG. 8 is a block diagram showing an internal configuration of a receiving circuit in an ultrasonic circuit unit in a conventional ultrasonic imaging apparatus.
[Explanation of symbols]
1 ... Probe
2 ... Ultrasonic circuit
3 ... Adaptive phase controller
4 ... DSC Department
5. Image display part
6 ... Phase data memory for beam focus deflection
7 ... Transmission circuit
8 ... Transmission / reception separation circuit
9 ... Probe switching scanning section
10 ... Receiving circuit
11 ... AM detection / video signal processor
12 ... FM detection / Doppler signal processing unit
20. Scan converter
21 ... Control circuit
28 ... Depth region setting device
29 ... ROI depth data generator
30 ... ROI marker generator
31, 48 ... Maximum search circuit
32 ... ROI marker
36 ... Convex scanning area
37 ... Outline of organ
38, 41 ... Blood vessels
39, 44 ... Ultrasonic beam
40: Linear scanning region
42 ... Vessel front wall
43 ... Blood flow
49. Depth region calculation setting section
Claims (3)
上記超音波回路部で計測された被検体内の動きや流れの存在する深度近傍の構造体からの反射エコー信号に対しドプラ信号について検出レベルの閾値を設定する手段と、
この設定された検出レベルの閾値をドプラ信号が越える時間及び信号レベルの極大値を用いてその近傍の振幅の最大となる深度及び値を抽出し、この深度及び値を用いて上記反射エコー信号の位相が揃うように補正するROIの深度範囲を決定する手段と、を設け、
上記ROIの深度範囲のデータを上記位相制御部へ送出して近接チャンネル間のエコー信号の位相が揃うように補正することを特徴とする超音波映像装置。A probe having a plurality of transducer elements arranged and transmitting / receiving ultrasonic waves to / from a subject, and transmitting ultrasonic pulses to the probe to generate an ultrasonic beam and receiving by the probe The reflected echo signal is phased and added and output as a tomographic image signal. Also, an ultrasonic circuit unit that detects and outputs a Doppler signal from the phased and added signal, and the reflected echo signal in the ultrasonic circuit unit is a proximity channel. A phase control unit that corrects the phase of the echo signal between them, a digital scan converter unit that scan-converts the reflected echo signal from the ultrasonic circuit unit, and image data from the digital scan converter unit as an ultrasonic image In an ultrasonic imaging apparatus comprising an image display unit for displaying as:
Means for setting a threshold of a detection level for a Doppler signal with respect to a reflected echo signal from a structure in the vicinity of a depth where there is a movement or flow in the subject measured by the ultrasonic circuit unit;
Using the time when the Doppler signal exceeds the set detection level threshold and the maximum value of the signal level , the depth and value at which the amplitude in the vicinity is maximized are extracted, and using this depth and value, the reflected echo signal is extracted . means for determining a depth range of the ROI to correct such phase are aligned, the provided,
An ultrasonic imaging apparatus, wherein the data of the ROI depth range is sent to the phase control unit and corrected so that the phases of echo signals between adjacent channels are aligned .
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