JP5467922B2

JP5467922B2 - Ultrasonic diagnostic equipment

Info

Publication number: JP5467922B2
Application number: JP2010105100A
Authority: JP
Inventors: 好一宮坂
Original assignee: Hitachi Aloka Medical Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2030-04-30
Also published as: JP2011229817A

Description

本発明は超音波診断装置に関し、特に、受信条件等が依拠する生体内音速を最適化する技術に関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to a technique for optimizing in-vivo sound speed on which reception conditions and the like depend.

超音波診断装置は、医療の分野において用いられ、生体に対する超音波の送受波によって超音波画像を形成する装置である。超音波の送受波は、通常、複数の振動素子からなるアレイ振動子（１Ｄアレイ振動子、２Ｄアレイ振動子等）によって行われる。具体的には、送信時において、送信フォーカス点に対応した送信遅延関係をもった複数の送信信号がアレイ振動子に供給され、これによって送信ビームが形成される。受信時においては、生体内からの反射波（エコー）がアレイ振動子によって受波され、そこから出力された複数の受信信号に対して受信遅延条件に従った整相加算処理が実行され、これにより電子的に受信ビームが形成される。そして、整相加算後の複数のビームデータに基づいて超音波画像が形成される。なお、受信時においては受信フォーカス点をビーム軸上に沿って近距離から遠距離へ動的に変化させる受信ダイナミックフォーカスが適用されるのが一般的である。 An ultrasonic diagnostic apparatus is an apparatus that is used in the medical field and forms an ultrasonic image by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a living body. Ultrasonic wave transmission / reception is normally performed by an array transducer (a 1D array transducer, a 2D array transducer, or the like) composed of a plurality of transducer elements. Specifically, at the time of transmission, a plurality of transmission signals having a transmission delay relationship corresponding to the transmission focus point are supplied to the array transducer, thereby forming a transmission beam. At the time of reception, the reflected wave (echo) from the living body is received by the array transducer, and the phasing addition processing according to the reception delay condition is performed on the plurality of reception signals output therefrom, As a result, a reception beam is electronically formed. An ultrasonic image is formed based on the plurality of beam data after the phasing addition. Note that, at the time of reception, reception dynamic focus that dynamically changes the reception focus point from a short distance to a long distance along the beam axis is generally applied.

受信部における整相加算処理について更に詳述すると、複数の受信信号の遅延処理のために、受信部には制御部からディレイデータ（遅延時間セット）が与えられる。そのディレイデータは、受信ダイナミックフォーカス及び受信ビームスキャンを実現するためのデータであり、複数の受信チャンネルあるいは複数の振動素子に対応した個数の個別ディレイデータにより構成される。ディレイデータの計算に当たっては、通常、生体内の音速として一定値が採用され、それは例えば１５３０ｍ／ｓとされている。 More specifically, the phasing addition processing in the receiving unit is given delay data (delay time set) from the control unit to the receiving unit for delay processing of a plurality of received signals. The delay data is data for realizing reception dynamic focus and reception beam scan, and is constituted by a plurality of individual delay data corresponding to a plurality of reception channels or a plurality of vibration elements. In calculating the delay data, a constant value is usually adopted as the sound speed in the living body, and is set to 1530 m / s, for example.

なお、特許文献１には、試行的に音速パラメータ値を変化させて、超音波ビデオ信号（プローブで受信されたエコー信号）のエコーレベルを検出し、エコーレベルが最大となる最適値を求め、それに基づいて送信部及び受信部にセットするディレイデータを求める超音波診断装置が開示されている。特許文献２には、操作者による音速パラメータ値の変更に伴って変化する受信信号振幅値に基づいて、それが最大となる時点をもって最適な音速パラメータ値を求める超音波診断装置が開示されている。特許文献３には、フォーカスパターンを異ならせて複数の画像を取得し、それらの画像の特徴量に基づいて最適なフォーカス状態の画像を選択する超音波診断装置が記載されている。特許文献４に記載された超音波診断装置においては、走査面上の個々の領域ごとに、ディレイデータ演算用の音速パラメータ値を変化させた場合におけるコントラスト値の変化を表す曲線が生成されている。そして、各曲線における最大値から各領域について最適な音速パラメータ値が求められている。本願に関連する出願として特願２００８−２９４１７３号がある。 In Patent Document 1, the sound speed parameter value is changed on a trial basis, the echo level of the ultrasonic video signal (echo signal received by the probe) is detected, and an optimum value that maximizes the echo level is obtained. An ultrasonic diagnostic apparatus for obtaining delay data to be set in a transmission unit and a reception unit based on this is disclosed. Patent Document 2 discloses an ultrasonic diagnostic apparatus that obtains an optimum sound speed parameter value at a time point when the maximum value is obtained based on a received signal amplitude value that changes in accordance with a change in sound speed parameter value by an operator. . Patent Document 3 describes an ultrasonic diagnostic apparatus that obtains a plurality of images with different focus patterns and selects an image in an optimal focus state based on the feature amount of those images. In the ultrasonic diagnostic apparatus described in Patent Document 4, a curve representing a change in contrast value when a sound speed parameter value for delay data calculation is changed is generated for each region on the scanning plane. . Then, the optimum sound speed parameter value is obtained for each region from the maximum value in each curve. There is Japanese Patent Application No. 2008-294173 as an application related to the present application.

特開平３−１４６０３９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-146039 特開平８−３１７９２６号公報JP-A-8-317926 特開平５−３２９１５９号公報JP-A-5-329159 特開２００８−２６４５３１号公報JP 2008-264531 A

生体中の超音波の音速は、実際には、生体内組織の性状に依存して変化する。一律の音速を前提としてディレイデータを構成すると（具体的には計算上必要となる音速パラメータ値として一定値を利用すると）、実際の診断状況によっては適切な受信フォーカス条件を実現できず、受信感度や画像分解能が低下するという問題が生じる。そこで最適な音速パラメータ値を自動的に求めることが望まれる。特許文献１−４には整相加算前の受信信号の利用については開示されていない。受信開口とは別に評価用開口を設定する場合、受信信号間で重み付けを行いつつそれらを評価したい場合、あるいは、各チャンネルの受信信号の個別的な位相に着目してそれらを評価したい場合には、整相加算前の段階での評価が望まれるが、そのような要望に応える構成は特許文献１−４には開示されていない。 The speed of sound of ultrasonic waves in a living body actually varies depending on the properties of in vivo tissues. If delay data is configured on the premise of uniform sound speed (specifically, if a constant value is used as a sound speed parameter value required for calculation), an appropriate reception focus condition cannot be realized depending on the actual diagnosis situation, and reception sensitivity Or the image resolution is reduced. Therefore, it is desirable to automatically obtain the optimum sound speed parameter value. Patent Documents 1-4 do not disclose the use of received signals before phasing addition. When setting the evaluation aperture separately from the reception aperture, if you want to evaluate them while weighting the received signals, or if you want to evaluate them by focusing on the individual phases of the received signals of each channel Although evaluation at the stage before phasing addition is desired, Patent Documents 1-4 do not disclose a configuration that meets such a demand.

なお、個々の受信信号の位相を評価する場合、折り返しという固有の問題がある。また、そのような評価にあたっては、受信点の深さに応じてスペクトラムが変化する周波数依存減衰という観点からの配慮も必要となる。 When evaluating the phase of each received signal, there is an inherent problem of aliasing. In such an evaluation, consideration from the viewpoint of frequency-dependent attenuation in which the spectrum changes according to the depth of the reception point is also necessary.

本発明の目的は、ディレイデータが依拠する音速パラメータ値を最適化して超音波画像の空間分解能を向上できるようにすることにある。 An object of the present invention is to optimize the sound speed parameter value on which the delay data depends so as to improve the spatial resolution of the ultrasonic image.

本発明に係る装置は、超音波ビームを形成するための複数の振動素子からなるアレイ振動子と、音速パラメータ値に依拠する受信ディレイデータを用いて前記アレイ振動子からの複数の受信信号に対して遅延処理を適用し、遅延処理後の複数の受信信号に対して加算処理を適用する受信部と、前記遅延処理後且つ前記加算処理前の複数の受信信号の全部又は一部について求められる複数の位相情報に基づいて、それらのバラツキ度合いを示す評価値を演算する評価手段と、前記音速パラメータ値を可変させた場合における前記評価値の変化に基づいて、前記音速パラメータ値として最適値を判定する判定手段と、を含むことを特徴とする。 An apparatus according to the present invention uses an array transducer including a plurality of transducer elements for forming an ultrasonic beam and a plurality of received signals from the array transducer using reception delay data depending on sound velocity parameter values. A receiver that applies delay processing and applies addition processing to a plurality of received signals after delay processing, and a plurality of portions that are obtained for all or part of the plurality of received signals after the delay processing and before the addition processing And an evaluation means for calculating an evaluation value indicating the degree of variation thereof, and an optimum value is determined as the sound speed parameter value based on a change in the evaluation value when the sound speed parameter value is varied. And determining means for performing.

上記構成によれば、遅延処理後且つ加算処理前の段階にある複数の受信信号から複数の位相情報が参照され、それらのバラツキ度合いを示す評価値を求めることにより、音速パラメータ値（つまりディレイデータの算定基礎となる音速値）についての最適値（最適音速値）が求められる。加算処理によりビームデータが構成された後に信号評価を行うのではなく、加算処理前に信号評価を行うから、受信信号間での位相レベルでの違いを評価することが可能となる。また、複数の受信信号の内で一部の受信信号だけを評価対象とすることもでき、評価に当たって複数の受信信号に対して重み付け処理を施すこともできる。 According to the above configuration, a plurality of phase information is referred to from a plurality of received signals in a stage after delay processing and before addition processing, and an evaluation value indicating the degree of variation is obtained, thereby obtaining a sound speed parameter value (that is, delay data). The optimum value (the optimum sound speed value) is obtained. Since the signal evaluation is not performed after the beam data is constructed by the addition process but before the addition process, the difference in the phase level between the received signals can be evaluated. In addition, only some of the received signals can be evaluated, and a plurality of received signals can be weighted in the evaluation.

望ましくは、前記評価手段は、前記遅延処理後且つ前記加算処理前の複数の受信信号の全部又は一部として取り出された各受信信号から低域成分を抽出するフィルタと、前記各受信信号の低域成分に基づいて前記位相情報を演算する位相情報演算手段と、前記位相情報演算手段から出力される複数の位相情報のバラツキ度合いを示す評価値を演算する評価値演算手段と、を含む。受信信号については周波数依存減衰という特有の現象が知られているが、上記構成によれば受信信号スペクトル中の低域側を評価対象とするから、そのような周波数依存減衰の影響を受けにくい。また、位相観察上、周波数が高いほど折り返し現象が生じやすくなるが、低域側を評価対象とすればそのような折り返し現象の影響を受けにくい。望ましくは、前記フィルタは送信中心周波数よりも低域側の成分を抽出する。
Preferably, the evaluation means includes a filter for extracting a low frequency component from each reception signal extracted as all or part of the plurality of reception signals after the delay processing and before the addition processing, and a low-frequency component for each reception signal. Phase information calculation means for calculating the phase information based on a band component; and evaluation value calculation means for calculating an evaluation value indicating the degree of variation of the plurality of phase information output from the phase information calculation means. For the received signal, a unique phenomenon called frequency dependent attenuation is known. However, according to the above configuration, the low frequency side of the received signal spectrum is evaluated, so that it is hardly affected by such frequency dependent attenuation. In phase observation, the higher the frequency, the more likely the folding phenomenon occurs. However, if the low frequency side is the object of evaluation, the folding phenomenon is less likely to be affected. Preferably, the filter extracts a component on a lower frequency side than the transmission center frequency.

望ましくは、前記評価手段は、前記遅延処理後且つ前記加算処理前の複数の受信信号の全部又は一部から前記位相情報として符号ビットを取り出す手段と、前記取り出された複数の符号ビットに基づいてそれらのバラツキ度合いを示す評価値を演算する評価値演算手段と、を含む。この構成によれば符号ビットを参照するので、位相が正であるか負であるかしか判別できないものの、複数の受信信号間での位相の共通性あるい分散性を簡易的に評価することが可能となる。望ましくは、前記評価値演算手段は、前記複数の符号ビットを加算して加算値を求める加算器と、前記加算値の絶対値を前記評価値として演算する絶対値演算器と、を含む。加算演算と絶対値演算という簡易な手法をもってバラツキ度を表す指標を取得することができる。 Preferably, the evaluation unit is configured to extract a sign bit as the phase information from all or a part of the plurality of received signals after the delay process and before the addition process, and based on the plurality of the extracted code bits Evaluation value calculation means for calculating an evaluation value indicating the degree of variation. According to this configuration, since the sign bit is referenced, it is possible to simply evaluate whether the phase is common or dispersive among a plurality of received signals, although it can be determined only whether the phase is positive or negative. It becomes possible. Preferably, the evaluation value calculating means includes an adder that adds the plurality of sign bits to obtain an added value, and an absolute value calculator that calculates an absolute value of the added value as the evaluation value. An index representing the degree of variation can be acquired by a simple method of addition calculation and absolute value calculation.

望ましくは、前記受信部は前記遅延処理前の複数の受信信号を格納する記憶部を有し、前記音速パラメータ値を可変させて受信ディレイデータを変更しつつ前記記憶部に格納された複数の受信信号を繰り返し利用することにより前記評価値が繰り返し演算される。この構成によれば音速パラメータ値を変更しながら送信を繰り返すことが不要となる。すなわち、一回の送受信で得られた受信信号を繰り返し利用して最適値を探索することが可能となる。 Preferably, the reception unit includes a storage unit that stores a plurality of reception signals before the delay process, and changes the reception delay data by changing the sound speed parameter value, and the plurality of reception units stored in the storage unit. The evaluation value is repeatedly calculated by repeatedly using the signal. According to this configuration, it is not necessary to repeat transmission while changing the sound speed parameter value. That is, it is possible to search for the optimum value by repeatedly using the received signal obtained by one transmission / reception.

望ましくは、前記最適音速が判定された後に、当該最適値に対応する送信ディレイデータが送信遅延処理で利用され、且つ、当該最適値に対応する受信ディレイデータが受信遅延処理で利用される。最適値は生体組織に適合したものであるから、受信制御のみならず送信制御にもそれを役立てることができる。 Preferably, after the optimum sound speed is determined, transmission delay data corresponding to the optimum value is used in transmission delay processing, and reception delay data corresponding to the optimum value is used in reception delay processing. Since the optimum value is suitable for the living tissue, it can be used not only for reception control but also for transmission control.

本発明によれば実際の生体組織性状に応じて音速パラメータ値を最適化できる。あるいは、本発明によれば整相加算前の段階で受信信号を適切に評価することが可能となる。 According to the present invention, the sound speed parameter value can be optimized according to the actual biological tissue property. Or according to this invention, it becomes possible to evaluate a received signal appropriately in the stage before phasing addition.

本発明に係る超音波診断装置の要部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part structure of the ultrasonic diagnosing device which concerns on this invention. 図１に示す評価値演算器の具体的な構成図を示す図である。It is a figure which shows the specific block diagram of the evaluation value calculator shown in FIG. フィルタの中心周波数を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the center frequency of a filter. 音速パラメータ値についての最適値の決定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating determination of the optimal value about a sound speed parameter value. 評価値演算器の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of an evaluation value calculator. 図５に示した最適値決定部の作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of the optimal value determination part shown in FIG. 他の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the ultrasonic diagnosing device which concerns on other embodiment. 最適値を求める空間的位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the spatial position which calculates | requires an optimal value.

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.

図１には、本発明に係る超音波診断装置のブロック図が示されている。図１に示す超音波診断装置は医療の分野において用いられ、生体に対する超音波の送受波により得られたデータに基づいて超音波画像を形成する装置である。 FIG. 1 shows a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. The ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. 1 is used in the medical field, and is an apparatus that forms an ultrasonic image based on data obtained by transmitting / receiving ultrasonic waves to / from a living body.

図１において、アレイ振動子１０は複数の振動素子１２により構成されるものである。本実施形態において複数の振動素子１２は直線状又は円弧状に配列されている。すなわち、アレイ振動子１０は１Ｄアレイ振動子であり、それに代えて２Ｄアレイ振動子等が設けられてもよい。アレイ振動子１０を利用して超音波ビームが形成され、その超音波ビームは電子的に走査される。電子走査方式としては、電子リニア走査、電子セクタ走査等が知られている。 In FIG. 1, the array transducer 10 includes a plurality of vibration elements 12. In the present embodiment, the plurality of vibration elements 12 are arranged in a linear shape or an arc shape. That is, the array transducer 10 is a 1D array transducer, and a 2D array transducer or the like may be provided instead. An ultrasonic beam is formed using the array transducer 10, and the ultrasonic beam is electronically scanned. As the electronic scanning method, electronic linear scanning, electronic sector scanning, and the like are known.

送信部１４は送信ビームフォーマである。すなわち、送信部１４は送信時において複数の送信信号を複数の振動素子１２に対して供給する。これにより送信ビームが形成される。各送信チャンネルには、送信信号生成器、送信遅延器、Ｄ／Ａ変換器、リニアアンプ等が備えられている。複数の送信信号の遅延関係は送信ディレイデータにより定められる。そのような送信ディレイデータは後述する送受信制御部３４から供給される。 The transmission unit 14 is a transmission beamformer. That is, the transmission unit 14 supplies a plurality of transmission signals to the plurality of vibration elements 12 during transmission. As a result, a transmission beam is formed. Each transmission channel includes a transmission signal generator, a transmission delay, a D / A converter, a linear amplifier, and the like. The delay relationship between a plurality of transmission signals is determined by transmission delay data. Such transmission delay data is supplied from a transmission / reception control unit 34 described later.

受信部１６は受信ビームフォーマである。すなわち、生体内からの反射波が複数の振動素子１２にて受波され、それにより複数の振動素子１２から複数の受信信号が受信部１６へ出力される。受信部１６においては、複数の受信信号に対して受信ディレイデータに基づく整相加算処理が実行され、その処理結果であるビームデータが出力される。具体的には、受信部１６が複数の受信チャンネルを有しており、各受信チャンネルには、アンプ１８、Ａ／Ｄ変換器２０、遅延メモリ２２が備えられている。遅延処理後の複数の受信信号が加算器２４において加算されており、これによって受信ビームに相当するビームデータが生成されている。 The receiving unit 16 is a receiving beamformer. That is, the reflected waves from the living body are received by the plurality of vibration elements 12, whereby a plurality of reception signals are output from the plurality of vibration elements 12 to the receiving unit 16. In the receiving unit 16, phasing addition processing based on reception delay data is performed on a plurality of reception signals, and beam data which is the processing result is output. Specifically, the receiving unit 16 has a plurality of receiving channels, and each receiving channel includes an amplifier 18, an A / D converter 20, and a delay memory 22. A plurality of reception signals after the delay processing are added in the adder 24, and thereby beam data corresponding to the reception beam is generated.

受信部１６は遅延処理器（遅延コントローラ）２６を有し、遅延処理器２６はディレイデータに基づいて各遅延メモリ２２からの受信信号の読み出しタイミングを制御している。すなわち、各受信信号の位相を揃えることにより整相加算処理が実現されている。各遅延メモリ２２は例えばＦＩＦＯメモリ等によって構成される。もちろん、アナログ方式の受信ビームフォーマが利用されてもよい。 The receiving unit 16 has a delay processor (delay controller) 26, and the delay processor 26 controls the read timing of the received signal from each delay memory 22 based on the delay data. That is, the phasing addition process is realized by aligning the phases of the received signals. Each delay memory 22 is configured by, for example, a FIFO memory. Of course, an analog reception beamformer may be used.

信号処理部２８は、対数変換器等を備えており、入力されるビームデータとしての整相加算後の受信信号に対して各種の信号処理を適用する。その処理結果である信号は画像形成部３０に入力されている。画像形成部３０はデジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）を備え、受信信号に基づいて超音波画像を形成する。その画像データは表示部３２に出力されている。 The signal processing unit 28 includes a logarithmic converter and the like, and applies various types of signal processing to the received signal after phasing addition as input beam data. A signal that is the processing result is input to the image forming unit 30. The image forming unit 30 includes a digital scan converter (DSC), and forms an ultrasonic image based on the received signal. The image data is output to the display unit 32.

送受信制御部３４は、受信部１６及び送信部１４の動作制御を行っている。本実施形態において、送受信制御部３４は可変部３６を備えている。可変部３６は音速パラメータ値の最適化を行う場合において音速パラメータ値を試行的に可変するモジュールである。送受信制御部３４それ自体はソフトウェアの機能として実現されている。音速パラメータ値は生体内組織において想定される音速値であり、その値を変更するとそれに依拠するディレイデータの内容が変化する。各音速値毎に予めディレイデータを計算し、それをディレイデータメモリ３８に格納しておいてもよい。そのような構成によれば、音速パラメータ値の変更の都度再計算を行う必要がなくなる。ディレイデータメモリ３８内には受信ディレイデータ及び送信ディレイデータの両方が格納される。ちなみに、本実施形態においては受信ダイナミックフォーカスが適用されており、各深さ毎に受信ディレイデータが構成される。 The transmission / reception control unit 34 performs operation control of the reception unit 16 and the transmission unit 14. In the present embodiment, the transmission / reception control unit 34 includes a variable unit 36. The variable unit 36 is a module that changes the sound speed parameter value on a trial basis when the sound speed parameter value is optimized. The transmission / reception control unit 34 itself is realized as a software function. The sound speed parameter value is a sound speed value assumed in the tissue in the living body. When the value is changed, the content of the delay data depending on the value changes. Delay data may be calculated in advance for each sound velocity value and stored in the delay data memory 38. According to such a configuration, it is not necessary to perform recalculation every time the sound speed parameter value is changed. The delay data memory 38 stores both reception delay data and transmission delay data. Incidentally, in the present embodiment, reception dynamic focus is applied, and reception delay data is configured for each depth.

評価値演算器４０は、音速パラメータ値の最適化にあたって、複数の遅延メモリ２２から出力される複数の受信信号を取り込んでそれらに基づいて評価値を演算するモジュールである。具体的には、複数の受信信号について複数の位相情報が参照され、それらのバラツキ度合いを表す評価値１００が演算されている。音速パラメータ値を変更しながらその都度評価値１００を演算した結果として評価値関数が得られることになる（図４参照）。最適値決定部４２はその評価値関数の形状から音速パラメータ値としての最適値を決定する。そのような最適値１０２は送受信制御部３４へ出力される。送受信制御部３４は最適値１０２の決定後、その値を音速パラメータ値として設定し、それに対応する受信ディレイデータ及び送信ディレイデータを用いて実際の超音波診断制御を実行する。 The evaluation value calculator 40 is a module that takes in a plurality of received signals output from the plurality of delay memories 22 and calculates an evaluation value based on them when optimizing the sound speed parameter value. Specifically, a plurality of pieces of phase information are referred to for a plurality of received signals, and an evaluation value 100 representing the degree of variation is calculated. An evaluation value function is obtained as a result of calculating the evaluation value 100 each time the sound speed parameter value is changed (see FIG. 4). The optimum value determination unit 42 determines the optimum value as the sound speed parameter value from the shape of the evaluation value function. Such an optimum value 102 is output to the transmission / reception control unit 34. After determining the optimum value 102, the transmission / reception control unit 34 sets the value as the sound speed parameter value, and executes actual ultrasonic diagnostic control using the reception delay data and transmission delay data corresponding to the value.

図２には、図１に示した評価値演算器４０の具体的な構成例が示されている。本実施形態においては全受信チャンネルから複数の受信信号が取り出されているが、一部の受信チャンネルについて受信信号を取り出すようにしてもよい。複数の受信信号に対応して複数のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４４が設けられている。各ＢＰＦ４４は後に図３を用いて説明するように受信信号スペクトラムの内で低域側成分を抽出するものであり、具体的には送信中心周波数よりも低域側の受信信号成分が抽出されている。その信号成分は位相情報検出器１０４に入力されている。位相情報検出器１０４は本実施形態においてヒルベルト変換器４８と逆正接演算器４６とで構成されている。ヒルベルト変換器４８に代えて直交検波器を設けることもできる。いずれにしても各受信信号の位相に相当する情報が抽出され、それが標準偏差演算器５０へ出力される。 FIG. 2 shows a specific configuration example of the evaluation value calculator 40 shown in FIG. In the present embodiment, a plurality of reception signals are extracted from all reception channels. However, reception signals may be extracted from some reception channels. A plurality of band pass filters (BPF) 44 are provided corresponding to the plurality of received signals. As will be described later with reference to FIG. 3, each BPF 44 extracts a low-frequency component from the reception signal spectrum. Specifically, a reception signal component at a frequency lower than the transmission center frequency is extracted. Yes. The signal component is input to the phase information detector 104. In this embodiment, the phase information detector 104 includes a Hilbert transformer 48 and an arctangent calculator 46. Instead of the Hilbert transformer 48, a quadrature detector may be provided. In any case, information corresponding to the phase of each received signal is extracted and output to the standard deviation calculator 50.

標準偏差演算器５０は複数の受信信号から抽出された複数の位相情報について位相のバラツキに相当する標準偏差を演算し、それを評価値１００として出力する。ディレイデータ計算上想定した音速値が仮に最適なものであれば複数の受信信号の位相は揃っているはずであり、その場合においてはバラツキ度は非常に小さくなり標準偏差の値にそれが反映されてくることになる。一方、想定した音速値が実際の音速値から外れている場合、抽出される複数の位相情報はかなりバラツクことになり、それが標準偏差として表されることになる。 The standard deviation calculator 50 calculates a standard deviation corresponding to phase variation for a plurality of pieces of phase information extracted from a plurality of received signals, and outputs the standard deviation as an evaluation value 100. If the sound speed value assumed in the delay data calculation is optimal, the phases of the multiple received signals should be aligned. Will come. On the other hand, when the assumed sound speed value deviates from the actual sound speed value, the plurality of pieces of phase information to be extracted vary considerably, and are expressed as standard deviations.

図３には、上述したバンドパスフィルタの作用が表されている。符号１０６、１０８、１１０は受信信号のスペクトラムを表しており、具体的には符号１０６がプローブ近傍から得た受信信号のスペクトラムに相当しており、符号１０８が中間的な深さから得られた受信信号のスペクトラムを表しており、符号１１０が生体内の深い位置からの受信信号のスペクトラムを表している。深くなればなるほど高域側の成分が減衰している。ここで符号ｆ₀は送信中心周波数を表している。本実施形態においてはバンドパスフィルタ４４の抽出帯域における中心周波数ｆ₁が送信中心周波数ｆ₀よりも低く設定されており、すなわち受信信号スペクトラムにおける低域側の成分が抽出されている。そのような成分を使って位相情報の検出を行うことにより、第１に、周波数依存減衰の影響を受けにくいという利点が得られ、第２に、位相の折り返しの影響を受けにくいという利点が得られる。バンドパスフィルタに代えてローパスフィルタを利用することも可能である。 FIG. 3 shows the operation of the bandpass filter described above. Reference numerals 106, 108, and 110 represent the spectrum of the received signal. Specifically, the reference numeral 106 corresponds to the spectrum of the received signal obtained from the vicinity of the probe, and the reference numeral 108 is obtained from an intermediate depth. The spectrum of the received signal is represented, and reference numeral 110 represents the spectrum of the received signal from a deep position in the living body. The deeper the component, the higher the component is attenuated. Here, the symbol f ₀ represents the transmission center frequency. In the present embodiment, the center frequency f ₁ in the extraction band of the band pass filter 44 is set lower than the transmission center frequency f ₀ , that is, the low frequency component in the received signal spectrum is extracted. By detecting phase information using such components, firstly, the advantage of being less susceptible to frequency-dependent attenuation is obtained, and secondly, the advantage of being less susceptible to phase folding. It is done. It is also possible to use a low-pass filter instead of the band-pass filter.

図４には、図１に示した最適値決定部の作用が示されている。横軸は音速パラメータ値を表しており、縦軸は標準偏差値を表している。符号１１２は評価値関数を表している。上述したように複数の受信信号間において位相が揃った場合には標準偏差値が小さくなるので、その最小値に対応する音速パラメータ値として最適値が求められる。すなわち、そのような最適値が実際の生体組織内における音速値である可能性が高いとみなされる。そのような最適値に対応する送信ディレイデータ及び受信ディレイデータが利用されて生体の超音波診断が実行される。 FIG. 4 shows the operation of the optimum value determination unit shown in FIG. The horizontal axis represents the sound velocity parameter value, and the vertical axis represents the standard deviation value. Reference numeral 112 represents an evaluation value function. As described above, when the phases are uniform among a plurality of received signals, the standard deviation value becomes small, so that an optimum value is obtained as the sound speed parameter value corresponding to the minimum value. That is, it is considered that there is a high possibility that such an optimum value is a sound velocity value in an actual living tissue. The ultrasound diagnosis of the living body is executed using the transmission delay data and the reception delay data corresponding to such optimum values.

図５には評価値演算器の他の構成例が示されている。複数の遅延メモリ２２から遅延処理後の複数の受信信号が出力される。各受信信号はｎビットのデジタルデータにより構成されており、その内の符号ビットだけが符号加算器４０Ａに出力されている。符号加算器４０Ａには複数の符号ビットが入力されている。符号加算器４０Ａはそれらの複数の符号ビットの値を加算する。その加算結果が絶対値演算器５２に出力されている。絶対値演算器５２は加算値についての絶対値を計算し、その絶対値を評価値１００として最適値決定部４２Ａに出力している。 FIG. 5 shows another configuration example of the evaluation value calculator. A plurality of received signals after delay processing are output from the plurality of delay memories 22. Each received signal is composed of n-bit digital data, and only the sign bit is output to the code adder 40A. A plurality of code bits are input to the code adder 40A. The code adder 40A adds the values of the plurality of code bits. The addition result is output to the absolute value calculator 52. The absolute value calculator 52 calculates an absolute value for the added value and outputs the absolute value as an evaluation value 100 to the optimum value determination unit 42A.

図６には最適値決定部４２Ａの作用が示されている。横軸は音速パラメータ値であり、縦軸は絶対値すなわち評価値である。符号１１４は絶対値関数を示している。上述したように位相が揃った場合には絶対値が大きくなるので、絶対値関数１１４におけるピーク点に対応する音速パラメータ値として最適値が求められることになる。図５に示した最適値決定部４２Ａは以上のような処理に従って最適値を決定しそれを送受信制御部へ出力している。 FIG. 6 shows the operation of the optimum value determining unit 42A. The horizontal axis is the sound speed parameter value, and the vertical axis is the absolute value, that is, the evaluation value. Reference numeral 114 denotes an absolute value function. As described above, when the phases are aligned, the absolute value becomes large, so that an optimum value is obtained as the sound speed parameter value corresponding to the peak point in the absolute value function 114. The optimum value determination unit 42A shown in FIG. 5 determines the optimum value according to the above processing and outputs it to the transmission / reception control unit.

図７には更に他の構成例が示されている。なお図１に示した構成と同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。図７に示す構成例では各受信チャンネル毎にＡ／Ｄ変換器２０と遅延メモリ２２との間に受信データメモリ５４が個別的に設けられている。１回の送信を行った後、複数の受信信号が複数の受信データメモリ５４内に格納される。そして送受信制御部３４内における可変部３６の作用により音速パラメータ値が変更される都度、複数の受信データメモリ５４から複数の受信信号が読み出されて複数の遅延メモリ２２へ出力される。そして選択された音速パラメータ値に対応する受信ディレイデータが利用されて遅延処理が行われた上で、その後の複数の受信信号が参照されて上述したように最適値が求められている。ちなみに平均処理部５６は必要に応じて設けられるモジュールであり、走査面あるいは送受波空間内における一定の領域内において評価値を平均化処理し、その平均値を評価値１００Ａとして最適値決定部４２へ出力するものである。 FIG. 7 shows still another configuration example. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to the structure shown in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted. In the configuration example shown in FIG. 7, a reception data memory 54 is individually provided between the A / D converter 20 and the delay memory 22 for each reception channel. After one transmission, a plurality of received signals are stored in a plurality of received data memories 54. Each time the sound speed parameter value is changed by the action of the variable unit 36 in the transmission / reception control unit 34, a plurality of reception signals are read from the plurality of reception data memories 54 and output to the plurality of delay memories 22. Then, after delay processing is performed using reception delay data corresponding to the selected sound speed parameter value, an optimum value is obtained as described above with reference to a plurality of subsequent reception signals. Incidentally, the average processing unit 56 is a module that is provided as necessary. The average value is averaged in a certain area in the scanning plane or the transmission / reception space, and the average value is set as the evaluation value 100A. To output.

次に、図８を用いて、最適値を求める座標について説明する。符号２００は走査面を表しており、Ｏは送受信原点を表している。ｒは深さ方向を表しており、θは超音波ビームの走査方向を表している。最適値を求める座標は、例えば中心軸２０４上において送信ビームのフォーカス点の深さ２０２上において定められてもよい。すなわち符号２０６で示される点についての複数の受信信号に対して上述した処理が適用されて最適値を求めるようにしてもよい。またユーザーにより符号２１０で示すように座標を指定してその座標について最適値を求めるようにしてもよい。その場合においては例えば断層画像上に表れた特定の組織２０８における中央にそのような指定点が定められてもよい。また符号２１２で示すように２次元あるいは３次元のＲＯＩ（関心領域）を設定し、その中において評価値を平均化した上で、最適値を求めるようにしてもよい。もちろんビーム軸上における複数の深さにおいて最適値を求めることも可能であり、走査面の全体にわたって複数の地点において最適値を求めるようにしてもよい。 Next, the coordinates for obtaining the optimum value will be described with reference to FIG. Reference numeral 200 represents a scanning plane, and O represents a transmission / reception origin. r represents the depth direction, and θ represents the scanning direction of the ultrasonic beam. The coordinates for obtaining the optimum value may be determined on the focus point depth 202 of the transmission beam on the central axis 204, for example. That is, the above-described processing may be applied to a plurality of received signals for the point indicated by reference numeral 206 to obtain an optimum value. Alternatively, the user may designate coordinates as indicated by reference numeral 210 and obtain an optimum value for the coordinates. In that case, for example, such a designated point may be determined at the center of the specific tissue 208 appearing on the tomographic image. Further, as indicated by reference numeral 212, a two-dimensional or three-dimensional ROI (region of interest) may be set, and the evaluation value may be averaged therein, and the optimum value may be obtained. Of course, the optimum value can be obtained at a plurality of depths on the beam axis, and the optimum value may be obtained at a plurality of points over the entire scanning plane.

本実施形態によれば、遅延処理後であって加算処理前の複数の受信信号が参照されているため位相レベルでの受信信号の個別評価を行うことが可能である。またこのような構成によれば全チャンネルの受信信号の内で特定の複数の受信信号チャンネルについてだけ評価を行うことができ、またそれぞれの受信信号に対して重み付けを行った上で位相の評価を行うことも可能である。すなわち評価の面での自由度を高めることが可能である。例えばプローブから近傍の地点について最適値を求める場合には受信開口を狭くしてその受信開口内における複数の受信信号を用いて最適値を求めるようにしてもよい。それとは逆に、深い地点について最適値を求める場合には大きな受信開口を設定した上でその中のより多くの受信信号を参照して最適値を求めるようにしてもよい。その場合において実際の超音波診断で利用される受信開口とは別の評価用の受信開口を設定することも可能である。 According to this embodiment, since a plurality of received signals after delay processing and before addition processing are referred to, it is possible to perform individual evaluation of received signals at the phase level. In addition, according to such a configuration, it is possible to evaluate only a plurality of specific received signal channels among the received signals of all channels, and evaluate the phase after weighting each received signal. It is also possible to do this. That is, it is possible to increase the degree of freedom in evaluation. For example, when obtaining an optimum value for a nearby point from the probe, the reception aperture may be narrowed and the optimum value may be obtained using a plurality of reception signals in the reception aperture. On the other hand, when the optimum value is obtained for a deep point, the optimum value may be obtained by setting a large reception aperture and referring to more received signals. In that case, it is also possible to set a receiving opening for evaluation different from the receiving opening used in actual ultrasonic diagnosis.

１４送信部、１６受信部、３４送受信制御部、３６可変部、４０評価値演算器、４２最適値決定部。 14 transmission unit, 16 reception unit, 34 transmission / reception control unit, 36 variable unit, 40 evaluation value calculator, 42 optimum value determination unit.

Claims

An array transducer composed of a plurality of transducer elements for forming an ultrasonic beam;
A receiving unit that applies delay processing to a plurality of reception signals from the array transducer using reception delay data that depends on a sound speed parameter value, and applies addition processing to the plurality of reception signals after the delay processing; ,
Evaluation means for calculating an evaluation value indicating the degree of variation based on a plurality of pieces of phase information obtained for all or part of the plurality of received signals after the delay processing and before the addition processing;
Determination means for determining an optimum value as the sound speed parameter value based on a change in the evaluation value when the sound speed parameter value is varied;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:

The apparatus of claim 1.
The evaluation means includes
A filter that extracts a low-frequency component from each received signal extracted as all or part of a plurality of received signals after the delay processing and before the addition processing;
Phase information calculation means for calculating the phase information based on a low frequency component of each received signal;
Evaluation value calculation means for calculating an evaluation value indicating the degree of variation of the plurality of phase information output from the phase information calculation means;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:

The apparatus of claim 2.
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the filter extracts a component on a lower frequency side than a transmission center frequency.

The apparatus of claim 1.
The evaluation means includes
Means for extracting a sign bit as the phase information from all or part of a plurality of received signals after the delay processing and before the addition processing;
Evaluation value calculating means for calculating an evaluation value indicating the degree of variation based on the plurality of extracted code bits;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:

The apparatus of claim 4.
The evaluation value calculation means includes:
An adder for adding the plurality of code bits to obtain an added value;
An absolute value calculator that calculates the absolute value of the added value as the evaluation value;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:

The apparatus of claim 1.
The receiving unit has a storage unit for storing a plurality of received signals before the delay processing,
The evaluation value is repeatedly calculated by repeatedly using a plurality of reception signals stored in the storage unit while changing the reception delay data by changing the sound speed parameter value.
An ultrasonic diagnostic apparatus.

The apparatus of claim 1.
After the optimum value is determined, transmission delay data corresponding to the optimum value is used in transmission delay processing, and reception delay data corresponding to the optimum value is used in reception delay processing. Ultrasound diagnostic device.