JP5067109B2 - 超音波映像を形成する超音波システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波分野に関し、特に超音波映像を形成する超音波システム及び方法に関する。

超音波システムは、多様に応用されている重要な診断システムの一つである。特に、超音波システムは、対象体に対して無侵襲及び非破壊特性を有しているため、医療分野に広く用いられている。近来の高性能超音波システムは、対象体内部の２次元または３次元映像を生成するのに用いられる。

一般に、超音波システムは、広帯域の超音波信号を送信及び受信するための多数のトランスデューサを備える。トランスデューサが電気的に刺激されると、超音波信号が生成され、対象体に伝達される。対象体から反射されてトランスデューサに伝達される超音波エコー信号は、電気的に変換される。変換された電気的信号を増幅及び信号処理して超音波映像データが生成される。

一方、超音波システムは、１つのフレームを形成するためのスキャンラインの密度、即ち、スキャンラインの個数を多くし、各スキャンラインに沿って超音波信号を対象体に送信し、対象体から反射された超音波信号に基づいて超音波映像を形成することにより、超音波映像の解像度を向上させる。しかし、スキャンライン密度が高くなるに伴ってフレーム率が低くなる問題がある。また、超音波システムは、１つのフレームを形成するためのスキャンラインの密度、即ち、スキャンラインの個数を減少させることにより、フレーム率を向上させることができる。しかし、スキャンライン密度が減少するに伴って、超音波映像の解像度が低下する問題がある。従って、フレーム率を低下させることなく、超音波映像の解像度を高めることができる超音波システムが必要である。

特開２００７−１６０１２０号公報 特開２００７−２１１７９号公報

本発明は、前述した問題を解決するためのものであり、フレーム単位で異なるスキャンライン密度を設定し、各スキャンライン密度に該当する多数のフレームを空間合成して合成映像を形成する超音波システム及び方法を提供する。

本発明による超音波システムは、超音波信号を対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波信号を受信して受信信号を形成する多数のトランスデューサと、それぞれが予め設定された基準スキャンライン密度を有する多数のスキャンラインを含む予め設定された基準スキャンライングループに基づき、それぞれが所定のスキャンライン密度を有する多数のスキャンライングループを設定する設定部と、フレームが変更される度に各スキャンライングループに該当するフレームデータを形成するように前記超音波信号の送受信を制御するコントローラと、複数形成されたフレームデータに基づき、各スキャンライングループに該当する多数のフレームを形成するフレーム形成部と、前記多数のフレームを空間合成して合成映像を形成する合成映像形成部とを備える。

また、本発明の超音波映像形成方法は、ａ）それぞれが予め設定された基準スキャンライン密度を有する多数のスキャンラインを含む予め設定された基準スキャンライングループに基づき、それぞれが所定のスキャンライン密度を有する複数のスキャンラインを含む多数のスキャンライングループを設定する段階と、ｂ）フレームデータを形成するために、各スキャンライングループのスキャンラインに沿って対象体へ及び対象体から超音波信号を送受信する段階と、ｃ）前記複数形成されたフレームデータに基づき、前記各スキャンライングループに該当するフレームを形成する段階と、ｄ）前記各スキャンライングループに該当するフレームを空間合成して合成映像を形成する段階とを備える。

本発明によれば、フレーム率を低下させることなく、超音波映像の解像度をさらに高めることができる。

本発明の望ましい実施例による超音波システムは、多数のトランスデューサ、設定部、フレーム形成部及び合成映像形成部を備える。前記多数のトランスデューサは、超音波信号を対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波信号を受信して受信信号を形成する。前記設定部は、予め設定された基準スキャンライン密度を有する多数のスキャンラインを含み、基準フレームを形成するための基準スキャンライングループに基づき、異なるスキャンライン密度を有する多数のスキャンライングループを設定し、フレームが変更される度に、設定された各スキャンライングループに該当するフレームが獲得されるように超音波信号の送受信を制御する。前記フレーム形成部は、前記受信信号に基づき、前記各スキャンライングループに該当する多数のフレームを形成する。前記合成映像形成部は、前記多数のフレームを空間合成して合成映像を形成する。

以下、図１〜図５を参照して本発明の実施例を説明する。
図１に示すように、本発明による超音波システム１００は、プローブ１１０、スキャンライン設定部１２０、ビームフォーマ１３０、フレーム形成部１４０、格納部１５０、合成映像形成部１６０及びディスプレイ部１７０を備える。そして、フレーム形成部１４０及び合成映像形成部１６０は、一つのプロセッサにより具現されることもできる。

プローブ１１０は、多数のトランスデューサからなるトランスデューサアレイ１１２を備える。プローブ１１０は、空間合成のための多数のフレームを形成するために、フレームが変更される度に変わるスキャンラインに沿って超音波信号を送受信する。

スキャンライン設定部１２０は、図示するように、スキャンライングループ設定部１２１及び制御部１２２を備える。

スキャンライングループ設定部１２１は、予め設定された基準スキャンライン密度を有する多数のスキャンラインを含み、基準フレームを形成するための基準スキャンライングループに基づき、基準スキャンライン密度よりも低いスキャンライン密度を有するスキャンライングループ（以下、「第１スキャンライングループ」という）と、基準スキャンライン密度よりも高いスキャンライン密度を有するスキャンライングループ（以下、「第２スキャンライングループ」という）を設定する。

本発明の一実施例により、スキャンライングループ設定部１２１は、図２に示すように、予め設定された基準スキャンライン密度を有する多数のスキャンラインＳＲ１〜ＳＲＮを含み、基準フレーム２１０を形成するための基準スキャンライングループＳＧＲに基づき、図３に示すように、基準スキャンライン密度よりも低いスキャンライン密度を有する多数のスキャンラインＳＡ１〜ＳＡＭを含み、第１フレーム２２１を形成するための第１スキャンライングループＳＧＡと、図４に示すように、基準スキャンライン密度よりも高いスキャンライン密度を有する多数のスキャンラインＳＢ１〜ＳＢＰを含み、第２フレーム２２２を形成するための第２スキャンライングループＳＧＢを設定する。

本実施例では、基準スキャンライングループを基準に第１スキャンライングループと第２スキャンライングループとを設定すると説明したが、それに限定されるものではなく、基準スキャンライングループを基準に少なくとも２つの第１スキャンライングループと少なくとも２つの第２スキャンライングループとを設定することもできる。

制御部１２２は、多数のフレームを獲得するために、フレームが変更される度に各スキャンライングループのスキャンラインに沿って超音波信号が送受信されるように制御する。本発明の一実施例により、制御部１２２は、第１フレーム２２１を形成するために第１スキャンライングループＳＧＡのスキャンラインＳＡ１〜ＳＡＭに沿って超音波信号が送受信されるように制御し、第２フレーム２２２を形成するために、第２スキャンライングループＳＧＢのスキャンラインＳＢ１〜ＳＢＰに沿って超音波信号が送受信されるように制御する。制御部１２２は、各スキャンライングループのフレームの形成、各フレームの格納及び各フレームの空間合成を制御する。

ビームフォーマ１３０は、制御部１２２の制御により、多数のフレームを獲得するために、各フレームに該当するスキャンライングループのスキャンラインに沿って多数のトランスデューサを介して送受信される超音波信号を遅延及び合算する。

フレーム形成部１４０は、制御部１２２の制御により、ビームフォーマ１３０から出力される受信集束された信号に基づき、各スキャンライングループに該当するフレームを形成する。

格納部１５０は、フレーム形成部１４０から出力される各スキャンライングループのフレームを順次格納する。

合成映像形成部１６０は、制御部１２２の制御により、格納部１５０から多数のフレームを読み出し、読み出された多数のフレームを空間合成して合成映像を形成する。

本発明の一実施例により、合成映像形成部１６０は、制御部１２２の制御により、図５に示すように、格納部１５０から多数の第１及び第２フレーム２２１〜２２２を読み出す。合成映像形成部１６０は、ｉ番目の第１フレームＦｉとｉ＋１番目の第２フレームＦｉ＋１を空間合成し、合成映像３１０を形成する。次に、合成映像形成部１６０は、ｉ＋１番目の第２フレームＦｉ＋１とｉ＋２番目の第１フレームＦｉ＋２を空間合成し、合成映像３１０を形成する。合成映像形成部１６０は、前述した手続を通じて多数の合成映像を形成する。このとき、合成映像形成部１６０は、各フレームに異なる重み係数を加え、重み係数が加えられたフレームを合成することもできる。一例として、合成映像形成部１６０は、第１フレーム２２１に第１重み係数（例えば、０.３）を加え、第２フレーム２２２に第２重み係数（例えば、０.７）を加えた後、第１及び第２フレームを空間合成することもできる。

本実施例では、２つのフレームを空間合成して合成映像を形成すると説明したが、それに限定されるものではなく、多数のフレームを空間合成して合成映像を形成することもできる。

ディスプレイ部１７０は、合成映像形成部１６０により形成された合成映像をディスプレイする。

本発明を望ましい実施例を通じて説明し例示したが、当業者であれば添付された特許請求の範囲の事項及び範疇を逸脱することなく、様々な変形及び変更がなされ得ることが分かるだろう。

本発明の実施例による超音波システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例によるスキャンライングループとフレームを示す例示図（その１）である。 本発明の実施例によるスキャンライングループとフレームを示す例示図（その２）である。 本発明の実施例によるスキャンライングループとフレームを示す例示図（その３）である。 本発明の実施例による各スキャンライングループのフレームを空間合成する例を示す例示図である。

符号の説明

１００ 超音波システム
１１０ プローブ
１２０ スキャンライン設定部
１３０ ビームフォーマ
１４０ フレーム形成部
１５０ 格納部
１６０ 合成映像形成部
１７０ ディスプレイ部

Claims (12)

1. 多数のフレームを用いて超音波映像を形成する超音波システムであって、
   超音波信号を対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波信号を受信して受信信号を形成する多数のトランスデューサと、
   それぞれが予め設定された基準スキャンライン密度を有する多数のスキャンラインを含む予め設定された基準スキャンライングループに基づき、それぞれが所定のスキャンライン密度を有する多数のスキャンライングループを設定する設定部と、
   フレームが変更される度に各スキャンライングループに該当するフレームデータを形成するように、前記超音波信号の送受信を制御するコントローラと、
   複数形成されたフレームデータに基づき、各スキャンライングループに該当する多数のフレームを形成するフレーム形成部と、
   前記多数のフレームを空間合成して合成映像を形成する合成映像形成部と
   を備える超音波システム。
2. 前記設定部は、それぞれが前記基準スキャンライン密度よりも低いスキャンライン密度を有する多数のスキャンラインを含む第１スキャンライングループと、それぞれが前記基準スキャンライン密度よりも高いスキャンライン密度を有する多数のスキャンラインを含む第２スキャンライングループを設定するスキャンライングループ設定部とを備える請求項１記載の超音波システム。
3. 前記コントローラは、フレームが変更される度に前記第１及び第２スキャンライングループに該当する前記フレームデータを交互に獲得するように、前記超音波信号の送受信を制御する請求項２記載の超音波システム。
4. 前記合成映像形成部は、
   前記各スキャンライングループに該当するフレームに異なる重み係数を加える重み係数提供部と、
   前記重み係数が加えられたフレームを空間合成して合成映像を形成する空間合成部と
   を備える請求項１記載の超音波システム。
5. 前記重み係数提供部は、第１及び第２スキャンラインに該当するフレームに第１及び第２重み係数をそれぞれ加え、前記第１重み係数は、前記第２重み係数よりも小さい請求項４記載の超音波システム。
6. 前記多数のフレームを格納する格納部をさらに備える請求項１記載の超音波システム。
7. 多数のフレームを用いて超音波映像を形成する方法であって、
   ａ）それぞれが予め設定された基準スキャンライン密度を有する多数のスキャンラインを含む予め設定された基準スキャンライングループに基づき、それぞれが所定のスキャンライン密度を有する複数のスキャンラインを含む多数のスキャンライングループを設定する段階と、
   ｂ）フレームデータを形成するために、各スキャンライングループのスキャンラインに沿って対象体へ及び対象体から超音波信号を送受信する段階と、
   ｃ）前記複数形成されたフレームデータに基づき、前記各スキャンライングループに該当するフレームを形成する段階と、
   ｄ）前記各スキャンライングループに該当するフレームを空間合成して合成映像を形成する段階と
   を備える超音波映像形成方法。
8. 前記段階ａ）は、それぞれが前記基準スキャンライン密度よりも低いスキャンライン密度を有する多数のスキャンラインを含む第１スキャンライングループと、それぞれが前記基準スキャンライン密度よりも高いスキャンライン密度を有する多数のスキャンラインを含む第２スキャンライングループとを設定する段階を備える請求項７記載の超音波映像形成方法。
9. フレームが変更される度に前記第１及び第２スキャンライングループに該当するフレームデータを交互に獲得されるように超音波信号の送受信を制御する段階をさらに備える請求項８記載の超音波映像形成方法。
10. 前記各スキャンライングループに該当するフレームに異なる重み係数を加える段階と、
    前記重み係数が加えられたフレームを空間合成して合成映像を形成する段階と
    を備える請求項７記載の超音波映像形成方法。
11. 前記異なる重み係数を加える段階は、第１及び第２スキャンラインに該当するフレームにそれぞれ第１及び第２重み係数を加える段階を備える請求項１０記載の超音波映像形成方法。
12. 前記第１重み係数は、前記第２重み係数よりも小さい請求項１１記載の超音波映像形成方法。

Images