JP5917388B2 - Ultrasonic inspection apparatus, signal processing method and program for ultrasonic inspection apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、超音波ビームを送受信することにより生体内の臓器等の検査対象物の撮像を行って、検査対象物の検査や診断のために用いられる超音波画像を生成する超音波検査装置、ならびに、超音波検査装置の信号処理方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to an ultrasonic inspection apparatus that performs imaging of an inspection target such as an organ in a living body by transmitting and receiving an ultrasonic beam, and generates an ultrasonic image used for inspection and diagnosis of the inspection target. The present invention also relates to a signal processing method and program for an ultrasonic inspection apparatus.
従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波検査装置が実用化されている。一般に、この種の超音波検査装置は、トランスデューサアレイを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを有しており、超音波プローブから被検体内に向けて超音波ビームを送信し、被検体内からの超音波エコーを超音波プローブで受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。 Conventionally, in the medical field, ultrasonic inspection apparatuses using ultrasonic images have been put into practical use. In general, this type of ultrasonic inspection apparatus has an ultrasonic probe with a built-in transducer array and an apparatus main body connected to the ultrasonic probe, and ultrasonic waves are directed from the ultrasonic probe into the subject. An ultrasonic image is generated by transmitting a beam, receiving an ultrasonic echo from within the subject with an ultrasonic probe, and electrically processing the received signal with the apparatus main body.
超音波検査装置において、超音波画像を生成するとき、被検体の生体内の音速は一定であると仮定して、超音波プローブの各振動子が受信した受信信号(素子データ)に対して遅延時間を補正して合成する(整相加算)ことにより、音線信号を生成する。さらに、生成した音線信号から超音波画像を生成する。しかしながら、実際の生体内の音速値にはばらつきがあるため、このばらつきによって、超音波画像には空間的な歪みが生じていた。
これに対して、近年、被検体内の診断部位をより精度よく診断するために、撮像領域を複数の領域に分割し、分割した領域ごとに適切な音速値を測定して、この音速値を用いて超音波画像を生成することによって画像の歪みを補正することが行われている(特許文献1)。
When an ultrasonic image is generated in an ultrasonic inspection apparatus, it is assumed that the sound speed in the living body of the subject is constant, and is delayed with respect to reception signals (element data) received by each transducer of the ultrasonic probe. A sound ray signal is generated by correcting and synthesizing the time (phased addition). Further, an ultrasonic image is generated from the generated sound ray signal. However, since there is a variation in the actual sound speed value in the living body, this variation causes a spatial distortion in the ultrasonic image.
On the other hand, in recent years, in order to more accurately diagnose the diagnostic region in the subject, the imaging region is divided into a plurality of regions, and an appropriate sound velocity value is measured for each divided region, and this sound velocity value is calculated. The distortion of an image is corrected by using it to generate an ultrasonic image (Patent Document 1).
また、超音波検査装置において、超音波画像の変化を検出し、画像の変化に応じて、処理を変更することが考えられている。 Also, it is considered that an ultrasonic inspection apparatus detects a change in an ultrasonic image and changes the process according to the change in the image.
例えば、特許文献2には、ある位置の輝度データと1つ前のループにおける同じ位置の輝度データとを比較し、これら2つのデータの差分の値が所定の閾値を越えていた場合にはその位置で動きが存在したと判断し、動きがあると判定した領域に対しては、送信した音線の隙間を新たな音線により走査させることが記載されている。
For example, in
特許文献1に記載されるように最適な音速値の測定を行って、最適な音速値に基づいて超音波画像を生成することで超音波画像の精度は向上する。しかしながら、最適な音速値を算出するための演算負荷は大きいため、毎フレームあるいは短いフレーム間隔で最適な音速値の算出を行うと、演算負荷が増大し、超音波画像の表示のリアルタイム性が悪くなるという問題があった。そこで、最適な音速値を算出する間隔を長くすれば、演算負荷は低減し、超音波画像の表示のリアルタイム性の低下は防止することができる。 As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688, the optimal sound speed value is measured, and the ultrasonic image is generated based on the optimal sound speed value, thereby improving the accuracy of the ultrasonic image. However, since the calculation load for calculating the optimum sound speed value is large, calculating the optimum sound speed value at every frame or at a short frame interval increases the calculation load, and the real-time property of displaying an ultrasonic image is poor. There was a problem of becoming. Therefore, if the interval for calculating the optimum sound speed value is lengthened, the calculation load is reduced, and the real-time property of the ultrasonic image display can be prevented from being lowered.
しかしながら、通常、超音波検査装置での撮像を行う場合には、操作者は超音波プローブを動かしつつ検査対象物内を粗く観察して、注目する臓器等の観察対象を探し出し、観察対象を見つけたら超音波プローブを静止して詳細な観察のための撮像を行う。そのため、音速値算出の間隔を長くすると、操作者が超音波プローブを動かして観察対象を探し出して超音波プローブを静止させても、すぐには音速値が更新されないので、超音波画像の生成のために用いる音速値と、実際の観察対象に適切な音速値とにズレが生じてしまい、高画質な画像を得ることができないという問題があった。 However, normally, when imaging with an ultrasonic inspection apparatus, the operator roughly observes the inside of the inspection object while moving the ultrasonic probe, finds the observation target such as the organ of interest, and finds the observation target. Then, the ultrasonic probe is stopped and imaging for detailed observation is performed. Therefore, if the interval for calculating the sound velocity value is increased, even if the operator moves the ultrasonic probe to find the observation target and stops the ultrasonic probe, the sound velocity value is not immediately updated. For this reason, there is a problem that the sound speed value used for this purpose is different from the sound speed value appropriate for the actual observation target, and a high-quality image cannot be obtained.
また、特許文献2では、動きがある領域では走査する音線数を増やして画質を向上させることは記載されているものの、最適な音速値を求めることに関しては何ら考慮されていなかった。
In
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、超音波プローブを動かして観察位置を変えた場合であっても、演算負荷の増大を防止しつつ、適切なタイミングで最適音速値を算出することができ、高画質な画像を得ることができる超音波検査装置、超音波検査装置の信号処理方法およびプログラムを提供することを目的とする。 The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and even when the observation position is changed by moving the ultrasonic probe, the optimum sound speed value is obtained at an appropriate timing while preventing an increase in calculation load. An object of the present invention is to provide an ultrasonic inspection apparatus, a signal processing method for the ultrasonic inspection apparatus, and a program that can calculate and obtain a high-quality image.
上記目的を達成するために、本発明は、超音波ビームを用いて検査対象物を検査する超音波検査装置であって、超音波ビームを送信し、かつ、検査対象物によって反射された超音波エコーを受信して、受信した超音波エコーに応じた素子信号を出力する、複数の素子が配列された振動子アレイと、振動子アレイに、複数の素子を用いて超音波ビームを送信させる送信部と、振動子アレイの複数の素子が超音波エコーを受信して出力する素子信号に、所定の処理を施して素子データとして出力する受信部と、受信部が出力した素子データを記憶する受信信号記憶部と、所定の音速値に基づいて素子データを整相加算して音線信号を生成し、この音線信号から超音波画像データを生成する画像生成部と、画像生成部で生成された超音波画像データを保存する画像メモリと、異なるタイミングで生成された複数の超音波画像データ間の画像変動量を算出する画像解析部と、受信信号記憶部に記憶された素子データを用いて複数の所定の設定音速に基づいてそれぞれ画像生成部で生成された複数の超音波画像データから最適な音速値を判定し、最適音速値を更新する音速判定部と、画像解析部が算出した画像変動量が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、画像変動量が所定の閾値よりも小さい場合に、音速判定部による最適音速値の判定および更新を行うと判断する更新要否判断部とを有することを特徴とする超音波検査装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention is an ultrasonic inspection apparatus that inspects an inspection object using an ultrasonic beam, and transmits an ultrasonic beam and is reflected by the inspection object. A transducer array that receives an echo and outputs an element signal corresponding to the received ultrasonic echo, and a transmission that transmits an ultrasonic beam to the transducer array using the plurality of elements. A receiving unit that performs predetermined processing on an element signal output by receiving and outputting ultrasonic echoes from a plurality of elements of the transducer array, and receiving the element data output by the receiving unit Generated by a signal storage unit, an image generation unit that generates a sound ray signal by phasing and adding element data based on a predetermined sound velocity value, and generating ultrasonic image data from the sound ray signal, and an image generation unit Ultrasonic image data An image memory to be stored, an image analysis unit for calculating an image variation amount between a plurality of ultrasonic image data generated at different timings, and a plurality of predetermined set sound speeds using element data stored in the received signal storage unit Based on a plurality of ultrasonic image data generated by the image generation unit, respectively, an optimal sound speed value is determined, and an optimal sound speed value is updated, and an image fluctuation amount calculated by the image analysis unit is a predetermined threshold value An update necessity determination unit that determines whether or not to determine and update the optimum sound speed value by the sound speed determination unit when the image variation amount is smaller than a predetermined threshold. An ultrasonic inspection apparatus is provided.
ここで、更新要否判断部は、画像変動量が所定の閾値以上から、所定の閾値より小さい値に変化したときに、最適音速値の更新が必要と判断することが好ましい。
また、更新要否判断部が、最適音速値の更新が必要と判断した場合に、送信部は、振動子アレイに音速更新用の超音波ビームの送信を行わせ、音速判定部は、音速更新用の超音波ビームの送信によって得られた素子データを用いて最適な音速値を判定し、最適音速値を更新することが好ましい。
また、画像解析部は、最新の超音波画像データと、この最新の超音波画像データよりも所定のフレーム前に取得された超音波画像データとの間の画像変動量を算出することが好ましい。
Here, it is preferable that the update necessity determination unit determines that the optimum sound speed value needs to be updated when the image variation amount changes from a predetermined threshold value or more to a value smaller than the predetermined threshold value.
Further, when the update necessity determination unit determines that the update of the optimum sound speed value is necessary, the transmission unit causes the transducer array to transmit an ultrasonic beam for sound speed update, and the sound speed determination unit performs the sound speed update. It is preferable to determine the optimum sound speed value using the element data obtained by transmitting the ultrasonic beam for the purpose and update the optimum sound speed value.
Further, it is preferable that the image analysis unit calculates an image fluctuation amount between the latest ultrasonic image data and the ultrasonic image data acquired before a predetermined frame from the latest ultrasonic image data.
また、更新要否判断部は、画像変動量が所定の第2の閾値よりも大きい値となり、その後、第2閾値よりも小さい第1の閾値よりも小さい値となった場合に、最適音速値の更新が必要と判断することが好ましい。 In addition, the update necessity determination unit determines the optimum sound speed value when the image fluctuation amount becomes a value larger than a predetermined second threshold and then becomes a value smaller than the first threshold smaller than the second threshold. It is preferable to determine that the update is necessary.
また、上記目的を達成するために、本発明は、超音波ビームを送信し、かつ、検査対象物内で反射された超音波エコーを受信して、受信した超音波エコーに応じた素子信号を出力する、複数の素子が配列された振動子アレイによって、超音波ビームを発生して、検査対象物を検査し、超音波画像データを生成する超音波検査装置の信号処理方法であって、振動子アレイに、複数の素子を用いて超音波ビームを送信させる送信ステップと、振動子アレイの複数の素子が超音波エコーを受信して出力する素子信号に、所定の処理を施して素子データとして出力する受信ステップと、受信ステップが出力した素子データを記憶する受信信号記憶ステップと、所定の音速値に基づいて素子データを整相加算して音線信号を生成し、この音線信号から超音波画像データを生成する画像生成ステップと、画像生成ステップで生成された超音波画像データを保存する画像記憶ステップと、異なるタイミングで生成された複数の超音波画像データ間の画像変動量を算出する画像解析ステップと、受信信号記憶ステップで記憶された素子データを用いて複数の所定の設定音速に基づいてそれぞれ画像生成ステップで生成された複数の超音波画像データから最適な音速値を判定し、最適音速値を更新する音速判定ステップと、画像解析ステップで算出した画像変動量が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、画像変動量が所定の閾値よりも小さい場合に、音速判定ステップによる最適音速値の判定および更新を行うと判断する更新要否判断ステップとを有することを特徴とする超音波検査装置の信号処理方法を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention transmits an ultrasonic beam, receives an ultrasonic echo reflected in the inspection object, and outputs an element signal corresponding to the received ultrasonic echo. A signal processing method of an ultrasonic inspection apparatus that generates ultrasonic image data by generating an ultrasonic beam by a transducer array in which a plurality of elements are arranged, and inspecting an inspection target, A transmission step of transmitting an ultrasonic beam to the child array using a plurality of elements, and element signals output by receiving the ultrasonic echoes from the plurality of elements of the transducer array are subjected to predetermined processing as element data. A receiving step for outputting, a received signal storing step for storing element data output by the receiving step, and a phasing addition of the element data based on a predetermined sound velocity value to generate a sound ray signal; An image generation step for generating wave image data, an image storage step for storing ultrasonic image data generated in the image generation step, and an image variation amount between a plurality of ultrasonic image data generated at different timings are calculated. An optimum sound speed value is determined from a plurality of ultrasonic image data generated in the image generation step based on a plurality of predetermined set sound speeds using the element data stored in the image analysis step and the received signal storage step, A sound speed determination step for updating the optimum sound speed value, a determination is made as to whether or not the image fluctuation amount calculated in the image analysis step is smaller than a predetermined threshold value, and if the image fluctuation amount is smaller than the predetermined threshold value, the sound speed determination step And determining whether or not the optimum sound speed value is to be determined and updated, and determining whether or not to update. To provide a method.
また、上記目的を達成するために、本発明は、超音波ビームを送信し、かつ、検査対象物内で反射された超音波エコーを受信して、受信した超音波エコーに応じた素子信号を出力する、複数の素子が配列された振動子アレイによって、超音波ビームを発生して、検査対象物を検査し、超音波画像データを生成する超音波検査装置の信号処理方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、振動子アレイに、複数の素子を用いて超音波ビームを送信させる送信ステップと、振動子アレイの複数の素子が超音波エコーを受信して出力する素子信号に、所定の処理を施して素子データとして出力する受信ステップと、受信ステップが出力した素子データを記憶する受信信号記憶ステップと、所定の音速値に基づいて素子データを整相加算して音線信号を生成し、この音線信号から超音波画像データを生成する画像生成ステップと、画像生成ステップで生成された超音波画像データを保存する画像記憶ステップと、異なるタイミングで生成された複数の超音波画像データ間の画像変動量を算出する画像解析ステップと、受信信号記憶ステップで記憶された素子データを用いて複数の所定の設定音速に基づいてそれぞれ画像生成ステップで生成された複数の超音波画像データから最適な音速値を判定し、最適音速値を更新する音速判定ステップと、画像解析ステップで算出した画像変動量が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、画像変動量が所定の閾値よりも小さい場合に、音速判定ステップによる最適音速値の判定および更新を行うと判断する更新要否判断ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする超音波検査装置の信号処理プログラムを提供する。 In order to achieve the above object, the present invention transmits an ultrasonic beam, receives an ultrasonic echo reflected in the inspection object, and outputs an element signal corresponding to the received ultrasonic echo. A computer executes a signal processing method of an ultrasonic inspection apparatus that generates an ultrasonic beam by using a transducer array in which a plurality of elements are arranged, inspects an inspection object, and generates ultrasonic image data. The program includes a transmission step for transmitting an ultrasonic beam to the transducer array using a plurality of elements, and a predetermined process for an element signal that the plurality of elements of the transducer array receive and output an ultrasonic echo. A receiving step for outputting the data as element data, a reception signal storing step for storing the element data output by the receiving step, and phasing and adding the element data based on a predetermined sound velocity value An image generation step for generating a line signal and generating ultrasonic image data from the sound ray signal, an image storage step for storing the ultrasonic image data generated in the image generation step, and a plurality of times generated at different timings An image analysis step for calculating an image variation amount between the ultrasonic image data and a plurality of super images generated in the image generation step based on a plurality of predetermined set sound speeds using the element data stored in the received signal storage step. An optimal sound speed value is determined from the sound wave image data, the sound speed determination step for updating the optimal sound speed value, and whether or not the image fluctuation amount calculated in the image analysis step is smaller than a predetermined threshold value. An update necessity determination step for determining that the optimum sound speed value is determined and updated in the sound speed determination step when the threshold value is smaller than the predetermined threshold value. To provide an ultrasonic inspection device signal processing program, characterized in that to execute the data.
本発明によれば、画像変動量を算出し、画像変動量が所定の閾値よりも小さい場合に最適な音速値の更新を行うので、超音波プローブを動かして観察位置を変えた場合であっても、演算負荷の増大を防止しつつ、適切なタイミングで最適音速値を算出することができ、高画質な画像を得ることができる。 According to the present invention, since the image fluctuation amount is calculated and the optimum sound speed value is updated when the image fluctuation amount is smaller than a predetermined threshold, the observation position is changed by moving the ultrasonic probe. However, it is possible to calculate the optimum sound velocity value at an appropriate timing while preventing an increase in calculation load, and to obtain a high-quality image.
以下、本発明係る超音波検査装置、ならびに、超音波検査装置の信号処理方法およびプログラムを添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
図1に、本発明の実施の形態1に係る超音波検査装置の構成を示す。超音波検査装置は、振動子アレイ42を備える超音波プローブ12を有し、この振動子アレイ42に送信回路14および受信回路16が接続されている。受信回路16には、画像生成部18の整相加算部44、検波処理部46、DSC(Digital Scan Converter)48および画像処理部50、ならびに、表示制御部32および表示部34が順次接続され、画像処理部50に画像メモリ52が接続されている。
Hereinafter, an ultrasonic inspection apparatus according to the present invention, and a signal processing method and program of the ultrasonic inspection apparatus will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a configuration of an ultrasonic inspection apparatus according to
また、受信回路16および整相加算部44に受信信号記憶部22が接続され、整相加算部44および画像メモリ52に音速判定部24が接続され、音速判定部24および整相加算部44に音速記憶部30が接続されている。さらに、画像メモリ52に画像解析部26が接続され、送信回路14、音速判定部24および画像解析部26に更新要否判断部28が接続されている。
さらに、送信回路14、受信回路16、画像生成部18、表示制御部32、受信信号記憶部22、音速判定部24、画像解析部26、更新要否判断部28および音速記憶部30に制御部36が接続され、制御部36に操作部38と格納部40がそれぞれ接続されている。
The reception
Further, the
超音波プローブ12は、通常の超音波検査装置に用いられる振動子アレイ(アレイトランスデューサ)42を有する。
振動子アレイ42は、1次元又は2次元に配列された複数の超音波トランスデューサを有している。これらの超音波トランスデューサは、それぞれ送信回路14から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各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)に代表される圧電セラミックや、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)に代表される高分子圧電素子、PMN−PT(マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体)に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子によって構成される。
The
The
そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号(アナログ素子信号)として出力される。 When a pulsed or continuous wave voltage is applied to the electrodes of such a vibrator, the piezoelectric body expands and contracts, and pulsed or continuous wave ultrasonic waves are generated from the respective vibrators, and the synthesis of those ultrasonic waves. As a result, an ultrasonic beam is formed. In addition, each vibrator expands and contracts by receiving propagating ultrasonic waves to generate electric signals, and these electric signals are output as ultrasonic reception signals (analog element signals).
送信回路14は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、制御部36からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ42の複数の超音波トランスデューサから送信される超音波が、所定の送信焦点を形成する超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数の超音波トランスデューサに供給する。
The
ここで、1つの超音波画像を取得するためには、所定の複数の送信焦点それぞれに超音波ビームを送信する必要がある。本実施形態においては、送信焦点の配置パターンとして、Bモード画像データを取得するための配置パターン(Bモード用パターン)と、音速更新用の配置パターン(音速更新用パターン)とを有する。 Here, in order to acquire one ultrasonic image, it is necessary to transmit an ultrasonic beam to each of a plurality of predetermined transmission focal points. In the present embodiment, the transmission focus arrangement pattern includes an arrangement pattern for acquiring B-mode image data (B-mode pattern) and a sound speed update arrangement pattern (sound speed update pattern).
図2(A)は、Bモード用パターンの一例を概念的に表す図であり、図2(B)は、音速更新用パターンの一例を概念的に表す図である。
図2(A)に示す例では、Bモード用パターンは、所定の送信ライン上それぞれに3つの送信焦点が設定される。送信回路14は、Bモード画像データを取得するための送信を行う場合には、このBモード用パターンに従って、振動子アレイ42に超音波ビームの送信を行わせる。
FIG. 2A is a diagram conceptually illustrating an example of a B mode pattern, and FIG. 2B is a diagram conceptually illustrating an example of a sound speed update pattern.
In the example shown in FIG. 2A, in the B mode pattern, three transmission focal points are set on a predetermined transmission line. When performing transmission for acquiring B-mode image data, the
また、図2(B)に示す例では、音速更新用パターンは、所定の送信ライン上それぞれに5つの送信焦点が設定される。このように、音速更新用パターンでは、Bモード用パターンよりも多くの送信焦点が設定される。送信回路14は、後述する更新要否判断部28から音速を更新する旨の信号を受けた場合には、この音速更新用パターンに従って、振動子アレイ42に超音波ビームの送信を行わせる。
なお、音速更新用パターンに従う超音波の送受信の場合にも、Bモード画像データを作成する。
In the example shown in FIG. 2B, the sonic update pattern has five transmission focal points set on a predetermined transmission line. In this way, in the sound speed update pattern, more transmission focal points are set than in the B mode pattern. When the
Note that B-mode image data is also created in the case of transmission / reception of ultrasonic waves according to the sonic speed update pattern.
なお、図示例においては、Bモード用パターンは、1送信ラインにつき3つの送信焦点が設定されたが、これに限定はされず、1つあるいは2つでも良く、4以上であっても良い。
また、音速更新用パターンは、1送信ラインにつき5つの送信焦点が設定されたが、これに限定はされず、Bモード用パターンよりも多ければよい。また、音速更新用パターンは、Bモード用パターンと同じ送信焦点数であってもよい。すなわち、1つの送信パターンを有する構成であってもよい。
音速更新用パターンの送信焦点の数を多くすることにより、より高精度に最適音速値を求めることができる。
In the illustrated example, three transmission focal points are set for one transmission line in the B-mode pattern, but the present invention is not limited to this, and it may be one or two, or four or more.
In addition, the sound speed update pattern has five transmission focal points set for one transmission line, but is not limited to this, and may be larger than the B mode pattern. Further, the sound speed update pattern may have the same transmission focal number as the B-mode pattern. That is, a configuration having one transmission pattern may be used.
By increasing the number of transmission focal points of the sound speed update pattern, the optimum sound speed value can be obtained with higher accuracy.
受信回路16は、制御部36からの制御信号に応じて、振動子アレイ42から送信された超音波ビームと被検体との間の相互作用によって発生された超音波エコーを、振動子アレイ42が受信して出力した、受信信号、即ち超音波素子毎のアナログ素子信号を増幅してA/D変換してデジタル化された素子データを生成して出力する。
In response to a control signal from the
具体的には、受信回路16は、1回の超音波ビームの送信に対応して、複数の超音波素子が受信した複数のアナログ素子信号を増幅しA/D変換して、受信した超音波素子の情報および受信時間の情報を含む、デジタルの素子データとして出力する。
また、受信回路16は、送信回路14による1回の超音波ビームの送信ごとに、超音波エコーを受信して素子データを出力する。したがって、送信回路14が1フレームごとに複数回の超音波ビームの送信を行うことに対応して、各送信に対応した複数の素子データを出力する。
ここで、本発明において、1フレームとは、1つの超音波画像に対応するものであり、したがって、1フレーム中には複数回の超音波の送受信が行われる。
受信回路16は、出力した素子データを画像生成部18の整相加算部44および受信信号記憶部22に供給する。
Specifically, the receiving
The receiving
Here, in the present invention, one frame corresponds to one ultrasonic image, and therefore, ultrasonic waves are transmitted and received a plurality of times in one frame.
The
受信信号記憶部22は、受信回路16から出力される素子データを順次格納する。また、受信信号記憶部22は、制御部36から入力されるフレームレートに関する情報(例えば、超音波の反射位置の深度、走査線の密度、視野幅を示すパラメータ)を上記の素子データに関連付けて格納する。
The reception
画像生成部18は、制御部36による制御下で、受信回路16または受信信号記憶部22から供給された素子データから音線信号を生成し、この音線信号から超音波画像を生成するものである。
画像生成部18は、整相加算部44、検波処理部46、DSC48、画像処理部50、および、画像メモリ52を有する。
The
The
整相加算部44は、後述する音速記憶部30から供給される最適音速値、あるいは、音速判定部24から入力される設定音速に従い、受信回路16で生成された素子データの各素子信号にそれぞれの遅延補正を施すことにより遅延補正データを生成し、これら遅延補正データを加算して受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれた受信データ(音線信号)が生成される。
The
ここで、整相加算部44は、通常のBモード画像データ生成の際には、音速記憶部30から最適音速値を読み出して素子データに受信フォーカス処理を行う。
また、整相加算部44は、音速判定部24による最適音速値の判定を行う際には、音速更新用パターンに従って送受信された超音波によって得られた素子データを受信信号記憶部22から読み出して、音速判定部24から供給される設定音速に基づいて、読み出した素子データに受信フォーカス処理を行い、受信データを生成する。なお、音速判定部24からは複数の設定音速が供給されるので、整相加算部44は、音速判定部24から供給される設定音速それぞれについて、素子データに受信フォーカス処理を行い、受信データを生成する。
整相加算部44は、受信データを検波処理部46に供給する。
Here, when generating normal B-mode image data, the
Further, the
The
検波処理部46は、整相加算部44で生成された受信データに対し、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施すことにより、被検体内の組織に関する断層画像情報であるBモード画像データを生成する。
DSC(digital scan converter)48は、検波処理部46で生成されたBモード画像データを通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像データに変換(ラスター変換)する。
The
A DSC (digital scan converter) 48 converts (raster conversion) the B-mode image data generated by the
画像処理部50は、DSC48から入力されるBモード画像データに階調処理等の各種の必要な画像処理を施して検査や表示に供するためのBモード画像データを作成した後、作成されたBモード画像データを表示のために表示制御部32に出力する、或いは画像メモリ52に格納する。
画像メモリ52は、画像処理部50で作成されたBモード画像データを一旦格納する。画像メモリ52に格納されたBモード画像データは、必要に応じて、表示部34で表示するために表示制御部32に読み出される。また、音速判定部24による音速値の判定に際し作成され、画像メモリ52に格納されたBモード画像データは、画像解析部26に読み出される。
なお、画像メモリ52は、撮像したBモード画像データをすべて保存することが好ましい。
The
The
The
表示制御部32は、画像処理部50によって画像処理が施されたBモード画像データに基づいて、表示部34に超音波画像を表示させる。
表示部34は、例えば、LCD等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部32の制御の下で、超音波画像を表示する。
The
The
音速判定部24は、後述する更新要否判断部28からの信号に応じて、整相加算部44に複数の設定音速を与えてそれぞれ画像生成部18で生成され画像メモリ52に格納されたBモード画像データを解析して、画像の領域ごとにコントラストまたはシャープネスが最も高くなる音速値を最適な音速値と判定する。また、音速判定部24は、所定の設定音速を記憶している。
なお、本発明において、領域の最適音速値とは、この領域と超音波プローブ12(振動子アレイ42)との間が均一な物質で満たされていると仮定した場合の、超音波プローブ12から当該領域までの音速値を表すものである。すなわち、領域と超音波プローブ12との間の平均的な音速である。なお、これを環境音速ともいう。
The sound
In the present invention, the optimum sound velocity value of the region is that from the
具体的には、音速判定部24は、更新要否判断部28からの信号に応じて、整相加算部44に複数の所定の設定音速Vを、VstからVendまで、ΔV刻みで与える。次に、音速判定部24は、画像生成部18が受信信号記憶部22から素子データを読み出して各設定音速Vに基づいて生成して画像メモリ52に格納したBモード画像データを読み出す。ここで、読み出されるBモード画像データは、画像生成部18において音速更新用パターンに従う送受信で得られた素子データを用いて生成されたBモード画像データである。
Specifically, the sound
音速判定部24は、予め設定されている領域ごとに、読み出したBモード画像データのコントラストまたはシャープネスを算出し、コントラストまたはシャープネスが最も高くなる設定音速Vをこの領域の最適な音速として判定する。音速判定部24は、最適音速と判定された領域ごとの最適音速の値を音速マップとして音速記憶部30に供給し、音速記憶部30に記憶されている最適音速値を更新する。
The sound
なお、設定音速Vの探索範囲としては、例えば、Vstは1400m/s、Vendは1700m/s、ΔVは10〜50m/s程度とすればよい。
また、音速判定部24は、画像を所定の複数の領域に分割し、領域ごとに最適音速の判定を行う構成としたが、これに限定はされず、複数の領域には分割せずに画像全体で最適音速値の判定を行ってもよい。
Note that the search range for the set sound speed V may be, for example, Vst of 1400 m / s, Vend of 1700 m / s, and ΔV of about 10 to 50 m / s.
The sound
音速記憶部30は、音速判定部24が判定した最適音速値を記憶する部位である。
音速記憶部30は、制御部36からの指示に応じて整相加算部44に最適音速値を供給する。
The sound
The sound
画像解析部26は、2つのBモード画像データ(超音波画像データ)を比較して画像変動量を算出する部位である。
具体的には、画像解析部26は、最新のBモード画像データと、1フレーム前のBモード画像データとを画像メモリ52から読み出し、画素ごとに2つのBモード画像データの輝度値の差分(絶対値)を求め、全画素の差分の合計値を画像変動量として算出する。
The
Specifically, the
ここで、画像解析部26は、2つのBモード画像データの差分を求める前に、各Bモード画像データにローパスフィルタをかけてもよい。差分を求める前にBモード画像データにローパスフィルタをかけることでノイズの影響を低減することができる。また、超音波プローブの小さな動き(変動)の影響を低減して、大きな動き(変動)を画像変動量として検出することができる。
なお、ローパスフィルタとしては、Bモード画像データの空間周波数の高周波成分を低減できるものであればよく、例えば、各画素について、注目する画素および周辺の画素の計9画素の輝度値の平均を注目する画素の輝度値とする平均化フィルタ等の種々の公知のフィルタを利用することができる。
Here, the
Note that the low-pass filter may be any filter that can reduce the high-frequency component of the spatial frequency of the B-mode image data. For example, for each pixel, pay attention to the average of the luminance values of a total of nine pixels including the pixel of interest and the surrounding pixels. Various known filters such as an averaging filter for setting the luminance value of the pixel to be used can be used.
なお、図示例の画像解析部26においては、2つのBモード画像データの全画素について差分を求める構成としたが、これに限定はされず、一部の画素について差分を求め画像変動量を求める構成としてもよい。例えば、着目領域が設定されている場合には、着目領域の画素について差分を求めて、この差分の合計値を画像変動量としてもよい。
In the illustrated example of the
また、図示例の画像解析部26においては、最新のBモード画像データと、1フレーム前のBモード画像データとを比較して画像変動量を算出する構成としたが、本発明はこれに限定はされない。
例えば、画像解析部は、最新のBモード画像データと、このBモード画像データよりも所定フレーム前に作成されたBモード画像データとを比較して画像変動量を算出する構成としてもよい。
In the illustrated
For example, the image analysis unit may be configured to calculate the amount of image fluctuation by comparing the latest B-mode image data with B-mode image data created before a predetermined frame from the B-mode image data.
また、図示例の画像解析部26においては、2つのBモード画像データを比較して画像変動量を算出する構成としたが、これに限定はされず、複数のBモード画像データを比較して画像変動量を算出する構成としてもよい。
例えば、最新のBモード画像データと、1〜3フレーム前のBモード画像データそれぞれとの差分の合計値を求め、各差分の合計値の平均値を画像変動量として算出する構成としてもよい。
画像解析部26は、算出した画像変動量を更新要否判断部28に供給する。
In the illustrated example, the
For example, a total value of differences between the latest B-mode image data and the B-mode image data of 1 to 3 frames before may be obtained, and an average value of the total values of the differences may be calculated as the image fluctuation amount.
The
更新要否判断部28は、画像解析部26から供給された画像変動量が所定の閾値より小さいか否かを判定し、音速判定部24による最適音速値の更新を行うか否かを判断する部位である。
具体的には、更新要否判断部28は、画像解析部26から供給される画像変動量が所定の閾値以上から所定の閾値より小さい値に変化した場合に、音速判定部24による最適音速値の更新を行うと判断する。
The update
Specifically, the update
図3を用いて、更新要否判断部28における音速更新の要否判断を詳細に説明する。
図3において、縦軸は画像変動量の大きさであり、横軸はフレーム数である。また、画像変動量と比較する所定の閾値を破線で示す。また、横軸の下側には、当該フレームにおける送信の種類を示す。Bモード画像データを取得するための送信(Bモード用パターンに従った送信)を行う場合をBで表し、音速更新用の送信(音速更新用パターンに従った送信)を行う場合をSで表す。
With reference to FIG. 3, the determination as to whether or not to update the sound speed in the update
In FIG. 3, the vertical axis represents the magnitude of the image fluctuation amount, and the horizontal axis represents the number of frames. A predetermined threshold value to be compared with the image fluctuation amount is indicated by a broken line. Also, below the horizontal axis, the type of transmission in the frame is shown. A case where transmission for acquiring B-mode image data (transmission according to the pattern for B mode) is performed is represented by B, and a case where transmission for sound speed update (transmission according to the pattern for sound speed update) is performed is represented by S. .
更新要否判断部28は、画像解析部26から供給される画像変動量が、所定の閾値以上の場合には、音速判定部24による最適音速値の更新は行ないと判断する(フレーム1〜5、11、12)。
一方、更新要否判断部28は、画像変動量が所定の閾値以上から所定の閾値よりも小さい値となった場合に(フレーム6、フレーム13)、次のフレームで音速判定部24による最適音速値の更新を行うと判断する。
また、更新要否判断部28は、画像変動量が所定の閾値より小さい状態が続く場合には、音速判定部24による最適音速値の更新は行わないと判断する(フレーム8〜10、フレーム15〜25)。なお、図3に示す例では、フレーム23で定期的なタイミングによる音速更新を行っている。
更新要否判断部28は、判断結果を音速判定部24および送信回路14に供給する。
The update
On the other hand, the update
Further, the update
The update
前述のとおり、最適な音速値の測定を行い、最適な音速値に基づいて超音波画像を生成することで超音波画像の精度は向上する。しかしながら、最適な音速値を算出するための演算負荷は大きい。そのため、毎フレームあるいは短いフレーム間隔で最適な音速値の算出を行うと、演算負荷が増大し、超音波画像の表示のリアルタイム性が悪くなるという問題があった。
最適な音速値を算出する間隔を長くすれば、演算負荷は低減し、超音波画像の表示のリアルタイム性の低下は防止することができる。
As described above, the accuracy of the ultrasonic image is improved by measuring the optimal sound velocity value and generating the ultrasonic image based on the optimal sound velocity value. However, the calculation load for calculating the optimum sound speed value is large. For this reason, when the optimum sound speed value is calculated at every frame or at a short frame interval, there is a problem that the calculation load increases and the real-time property of displaying an ultrasonic image is deteriorated.
If the interval for calculating the optimum sound speed value is lengthened, the calculation load is reduced and the real-time property of the ultrasonic image display can be prevented from being lowered.
しかしながら、通常、超音波検査装置での撮像を行う場合には、操作者は超音波プローブを動かしつつ検査対象物内を粗く観察して、注目する臓器等の観察対象を探し出し、観察対象を見つけたら超音波プローブを静止して詳細な観察のための撮像を行う。そのため、音速値算出の間隔を長くすると、操作者が超音波プローブを動かして観察対象を探し出して超音波プローブを静止させても、すぐには音速値が更新されないので、超音波画像の生成のために用いる音速値と、実際の観察対象に適切な音速値とにズレが生じてしまい、高画質な画像を得ることができないという問題があった。 However, normally, when imaging with an ultrasonic inspection apparatus, the operator roughly observes the inside of the inspection object while moving the ultrasonic probe, finds the observation target such as the organ of interest, and finds the observation target. Then, the ultrasonic probe is stopped and imaging for detailed observation is performed. Therefore, if the interval for calculating the sound velocity value is increased, even if the operator moves the ultrasonic probe to find the observation target and stops the ultrasonic probe, the sound velocity value is not immediately updated. For this reason, there is a problem that the sound speed value used for this purpose is different from the sound speed value appropriate for the actual observation target, and a high-quality image cannot be obtained.
これに対して、本発明は、異なるタイミングで生成された複数の超音波画像データ間の画像変動量を算出し、画像変動量が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、画像変動量が所定の閾値よりも小さい場合に最適音速値の更新を行う。画像変動量を算出することによって、超音波プローブが動いているか否かを検出することができる。この画像変動量が所定の閾値より小さいときは、超音波プローブがほぼ静止していると考えることができる。そのため、画像変動量が所定の閾値より小さくなった場合に、最適音速値の更新を行うことによって、操作者が超音波プローブを静止させて詳細な観察のための撮像を行うタイミングで最適音速値を更新することができ、超音波画像生成のために用いる音速値と、実際に観察している位置での最適な音速値とのズレが生じることを防止することができる。また、適切なタイミングで最適音速値を更新するので、無駄な更新を低減することができ、演算負荷の増大を防止することができる。
従って、超音波プローブを動かして観察位置を変えた場合であっても、演算負荷の増大を防止しつつ、最適音速値を適切なタイミングで更新することができる。従って、常に観察対象に適した最適音速値で超音波画像を生成することができ、高画質な画像を得ることができる。
In contrast, the present invention calculates an image fluctuation amount between a plurality of ultrasonic image data generated at different timings, determines whether or not the image fluctuation amount is smaller than a predetermined threshold, and determines the image fluctuation amount. When the value is smaller than a predetermined threshold, the optimum sound speed value is updated. By calculating the image fluctuation amount, it is possible to detect whether or not the ultrasonic probe is moving. When this image fluctuation amount is smaller than a predetermined threshold, it can be considered that the ultrasonic probe is almost stationary. Therefore, when the image fluctuation amount becomes smaller than the predetermined threshold, the optimum sound speed value is updated at the timing when the operator stops the ultrasonic probe and performs imaging for detailed observation by updating the optimum sound speed value. Can be updated, and it is possible to prevent a deviation between the sound speed value used for generating the ultrasonic image and the optimum sound speed value at the actually observed position. In addition, since the optimum sound speed value is updated at an appropriate timing, useless updating can be reduced and an increase in calculation load can be prevented.
Therefore, even when the observation position is changed by moving the ultrasonic probe, it is possible to update the optimum sound velocity value at an appropriate timing while preventing an increase in calculation load. Therefore, it is possible to always generate an ultrasonic image with an optimum sound velocity value suitable for an observation target, and to obtain a high-quality image.
なお、画像変動量を判定するための所定の閾値の値には特に限定はなく、Bモード画像データのサイズや観察対象、あるいは、超音波検査装置の処理能力、要求される画質等に応じて、適宜、決定すればよい。 The predetermined threshold value for determining the image fluctuation amount is not particularly limited, and depends on the size of the B-mode image data, the observation target, the processing capability of the ultrasonic inspection apparatus, the required image quality, and the like. It may be determined as appropriate.
また、図示例の更新要否判断部28においては、画像変動量が所定の閾値以上から所定の閾値より小さい値に変化した場合に、音速判定部24による最適音速値の更新を行うと判断する構成としたが、本発明は、これに限定はされず、画像変動量が所定の閾値より小さい値である場合に、常に音速判定部24による最適音速値の更新を行うと判断する構成であってもよい。
Further, the update
また、図示例の更新要否判断部28においては、画像変動量と1つの閾値とを比較する構成としたが、本発明はこれに限定はされず、画像変動量を2つの閾値と比較して、最適音速値を更新するか否かの判断を行う構成としてもよい。
In the illustrated example, the update
図4に、更新要否判断部の他の一例における音速更新の要否判断を説明するためのグラフを示す。
図4において、縦軸は画像変動量の大きさであり、横軸はフレーム数である。また、画像変動量と比較する所定の第1の閾値および第2の閾値を破線で示す。また、横軸の下側には、当該フレームにおける送信の種類を示す。Bモード画像データを取得するための送信(Bモード用パターンに従った送信)を行う場合をBで表し、音速更新用の送信(音速更新用パターンに従った送信)を行う場合をSで表す。
FIG. 4 shows a graph for explaining the necessity determination of the sound speed update in another example of the update necessity determination unit.
In FIG. 4, the vertical axis represents the amount of image fluctuation, and the horizontal axis represents the number of frames. In addition, a predetermined first threshold value and a second threshold value to be compared with the image fluctuation amount are indicated by broken lines. Also, below the horizontal axis, the type of transmission in the frame is shown. A case where transmission for acquiring B-mode image data (transmission according to the pattern for B mode) is performed is represented by B, and a case where transmission for sound speed update (transmission according to the pattern for sound speed update) is performed is represented by S. .
更新要否判断部は、画像変動量が、所定の第2の閾値以上の値となった(フレーム1)後、所定の第1の閾値よりも小さい値となった場合に(フレーム6)、次のフレームで音速判定部24による最適音速値の更新を行うと判断する。
一方、最適音速値の更新の後、画像変動量が、第2の閾値以上にはならずに、第1の閾値以上の値から第1の閾値よりも小さい値に変化したタイミング(フレーム13)では、更新要否判定部は、最適音速値の更新は行わないと判断する。
The update necessity determination unit, when the image fluctuation amount becomes a value equal to or larger than the predetermined second threshold (frame 1) and then becomes a value smaller than the predetermined first threshold (frame 6), It is determined that the optimum sound speed value is updated by the sound
On the other hand, after the update of the optimum sound speed value, the timing at which the image variation amount does not become equal to or greater than the second threshold but changes from a value equal to or greater than the first threshold to a value smaller than the first threshold (frame 13). Then, the update necessity determination unit determines that the optimum sound speed value is not updated.
このように、画像変動量が、所定の第2の閾値以上の値となった後、所定の第1の閾値よりも小さい値となった場合に最適音速値の更新を行うと判断することにより、超音波プローブが大きく動いてその後、静止したことを検知することができ、最適音速値の更新が必要なタイミングで適切に最適音速値の更新を行うことができる。 As described above, by determining that the optimum sound speed value is to be updated when the image variation amount becomes a value equal to or larger than the predetermined second threshold value and then becomes a value smaller than the predetermined first threshold value. Then, it can be detected that the ultrasonic probe has moved greatly and then stopped, and the optimum sound speed value can be appropriately updated at a timing when the optimum sound speed value needs to be updated.
また、図示例の更新要否判断部28においては、画像変動量が所定の閾値よりも小さくなった場合に最適音速値の更新を行うと判断する構成としたが、これに加えて、画像変動量が所定の第2の閾値よりも大きくなった場合にも最適音速値の更新を行うと判断する構成としてもよい。
In addition, the update
具体的には、更新要否判断部は、画像変動量が所定の第1の閾値よりも小さくなった場合に、最適音速値の更新を行うと判断すると共に、画像変動量が第1の閾値よりも大きい所定の第2の閾値よりも大きくなった場合にも、最適音速値の更新を行うと判断する構成としてもよい。 Specifically, the update necessity determination unit determines that the optimum sound speed value is to be updated when the image variation amount is smaller than a predetermined first threshold value, and the image variation amount is the first threshold value. It may be configured to determine that the optimum sound speed value is updated even when the predetermined second threshold value is larger than the predetermined second threshold value.
このように、所定の第2の閾値よりも大きくなった場合にも、最適音速値の更新を行うと判断する構成とすることにより、超音波プローブが動いている場合や、動きの速い臓器を観察対象とした場合にも、最適音速値の更新を行って高画質な画像を得ることができる。 In this way, even when the predetermined second threshold value is exceeded, the configuration in which it is determined that the optimum sound speed value is updated, so that the ultrasonic probe is moving or a fast-moving organ is detected. Even in the case of the observation target, the optimum sound speed value can be updated to obtain a high-quality image.
制御部36は、操作者により操作部38から入力された指令に基づいて超音波検査装置各部の制御を行う。
ここで、制御部36は、操作者によって操作部38を介して種々の情報、特に、音速判定部24で最適な音速値を判定するために必要な情報、および、画像解析部26で画像変動量を算出するために必要な情報、更新要否判断部28で音速の更新要否を判断するために必要な情報の入力が行われた際に、操作部38から入力された上述の種々の情報を、必要に応じて、送信回路14、受信回路16、画像生成部18、受信信号記憶部22、音速判定部24、画像解析部26、更新要否判断部28等の各部に供給する。
The
Here, the
操作部38は、操作者が入力操作を行うためのもので、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。
The
格納部40は、操作部38から入力された各種の情報や、制御部36で制御される各部の処理や動作に必要な情報、ならびに、各部の処理や動作を実行させるための動作プログラム等を格納するもので、ハードディスク、フレキシブルディスク、MO、MT、RAM、CD−ROM、DVD−ROM、SDカード、CFカード、USBメモリ等の記録メディア、またはサーバ等を用いることができる。
なお、整相加算部44、検波処理部46、DSC48、画像処理部50、表示制御部32、音速判定部24、画像解析部26および更新要否判断部28は、CPUと、CPUに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。
The
Note that the
次に、実施の形態1の動作について説明する。
操作者が、超音波プローブ12を被検体の表面に当接し、測定を開始すると、送信回路14から供給される駆動信号に従って振動子アレイ42の複数の超音波トランスデューサから超音波が送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサからアナログ素子信号が受信回路16に出力され、受信回路16で素子データが生成されて、順次、受信信号記憶部22に格納される。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
When the operator abuts the
画像生成部18の整相加算部44は、受信回路16から出力される素子データ、あるいは、一旦、受信信号記憶部22に格納された素子データを読み出す。整相加算部44は、読み出した素子データに、音速記憶部30に記憶されている音速値に基づいて遅延補正を施して加算し、音線信号を生成する。画像生成部18の検波処理部46は、音線信号に減衰の補正および包絡線検波処理を施してBモード画像データを生成する。
The
このBモード画像データは、DSC48でラスター変換され、画像処理部50で各種の画像処理が施された後、表示制御部32に供給され表示部34での表示に供される。これにより、表示部34にはリアルタイムで超音波画像が表示される。また、Bモード画像データは、画像メモリ52に格納される。
The B-mode image data is raster-converted by the
また、画像解析部26は、画像メモリ52に格納された最新のBモード画像データと、1フレーム前のBモード画像データとを読み出して、画像変動量を算出する。更新要否判断部28は、画像変動量が所定の閾値より小さいか否かを判定し、画像変動量が所定の閾値よりも小さい場合には、最適音速値の更新を行う旨の信号を音速判定部24および送信回路14に供給する。
Further, the
更新要否判断部28から音速更新を行う旨の信号が供給されると、送信回路14は音速更新用パターンに従って超音波ビームの送信を行う。超音波エコーを受信して受信回路16が出力した素子データは、受信信号記憶部22に記憶される。また、音速判定部24は、所定の複数の設定音速を整相加算部44に供給する。整相加算部44は、音速判定部24から供給された設定音速Vに基づいて、受信信号記憶部22から素子データを読み出して受信フォーカス処理を行い音線信号を生成する。画像生成部18は、この音線信号から新たなBモード画像データを生成し、画像メモリ52に供給する。画像生成部18は、複数の設定音速Vそれぞれで、同様にBモード画像データを生成し、各Bモード画像データを画像メモリ52に供給する。
When a signal to update the sonic velocity is supplied from the update
音速判定部24は、所定の領域ごとに、複数の設定音速Vに基づいて生成された複数のBモード画像データのコントラストまたはシャープネスを算出し、コントラストまたはシャープネスが最も高くなる設定音速Vを領域の最適音速と判定し、各領域の最適音速の情報を音速マップとして、音速記憶部30に記憶されている最適音速値を更新する。
The sound
このように、本発明は、異なるタイミングで生成された複数の超音波画像データ間の画像変動量を算出し、画像変動量が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、画像変動量が所定の閾値よりも小さい場合に最適音速値の更新を行う。画像変動量を算出することによって、超音波プローブが動いているか否かを検出することができる。この画像変動量が所定の閾値より小さいときは、超音波プローブがほぼ静止していると考えることができる。そのため、画像変動量が所定の閾値より小さくなった場合に、最適音速値の更新を行うことによって、操作者が超音波プローブを静止させて詳細な観察のための撮像を行うタイミングで最適音速値を更新することができ、超音波画像生成のために用いる音速値と、実際に観察している位置での最適な音速値とのズレが生じることを防止することができる。また、適切なタイミングで最適音速値を更新するので、無駄な更新を低減することができ、演算負荷の増大を防止することができる。
従って、超音波プローブを動かして観察位置を変えた場合であっても、演算負荷の増大を防止しつつ、最適音速値を適切なタイミングで更新することができる。従って、常に観察対象に適した最適音速値で超音波画像を生成することができ、高画質な画像を得ることができる。
Thus, the present invention calculates the amount of image fluctuation between a plurality of ultrasonic image data generated at different timings, determines whether the amount of image fluctuation is smaller than a predetermined threshold, and the amount of image fluctuation is When the sound speed value is smaller than the predetermined threshold value, the optimum sound speed value is updated. By calculating the image fluctuation amount, it is possible to detect whether or not the ultrasonic probe is moving. When this image fluctuation amount is smaller than a predetermined threshold, it can be considered that the ultrasonic probe is almost stationary. Therefore, when the image fluctuation amount becomes smaller than the predetermined threshold, the optimum sound speed value is updated at the timing when the operator stops the ultrasonic probe and performs imaging for detailed observation by updating the optimum sound speed value. Can be updated, and it is possible to prevent a deviation between the sound speed value used for generating the ultrasonic image and the optimum sound speed value at the actually observed position. In addition, since the optimum sound speed value is updated at an appropriate timing, useless updating can be reduced and an increase in calculation load can be prevented.
Therefore, even when the observation position is changed by moving the ultrasonic probe, it is possible to update the optimum sound velocity value at an appropriate timing while preventing an increase in calculation load. Therefore, it is possible to always generate an ultrasonic image with an optimum sound velocity value suitable for an observation target, and to obtain a high-quality image.
なお、最適音速値の更新を行うために、音速更新用パターンで送信を行った場合には、この送信で得られた素子データに対しては、更新前の最適音速値を用いて受信フォーカス処理を行ってBモード画像データを生成してもよいし、更新後の最適音速値を用いて受信フォーカス処理を行ってBモード画像データを生成してもよい。更新後の最適音速値を用いて受信フォーカス処理を行う場合には、当該素子データを受信信号記憶部22に記憶しておき、最適音速値の更新後に、記憶した素子データを用いて、更新後の最適音速値に基づいてBモード画像を生成すればよい。
When transmission is performed using a sound speed update pattern in order to update the optimum sound speed value, the element data obtained by this transmission is subjected to reception focus processing using the optimum sound speed value before update. The B-mode image data may be generated by performing the reception focusing process using the updated optimum sound speed value. When the reception focus process is performed using the updated optimum sound velocity value, the element data is stored in the reception
また、実施の形態1では、算出した最適音速値を次のフレームでのBモード画像データ生成に用いる構成としたが、これに限定はされず、最適音速値の算出に平行して、前回の最適音速値でのBモード画像データの生成を続けて表示部34への表示を行い、最適音速値が更新されたタイミングで新たな最適音速値を用いる構成としてもよい。
In the first embodiment, the calculated optimum sound speed value is used for generating B-mode image data in the next frame. However, the present invention is not limited to this, and in parallel with the calculation of the optimum sound speed value, A configuration may be adopted in which generation of B-mode image data at the optimum sound speed value is continued and displayed on the
また、実施の形態1では、更新要否判断部28が画像変動量を判定して更新要と判断された場合に、音速判定部24が最適音速値の更新を行う構成としたが、これに加えて、前回の更新から所定フレーム経過した場合に最適音速値を更新する構成としてもよい。
In the first embodiment, the sound
また、実施の形態1では、画像(走査範囲)全体について更新の要否を判定し、最適音速値の更新を行う構成としたが、本発明は、これに限定はされず、画像の一部のみを利用して更新の要否を判定してもよいし、画像の一部のみ音速更新を行う構成としてもよい。 In the first embodiment, it is determined whether the entire image (scanning range) needs to be updated and the optimum sound velocity value is updated. However, the present invention is not limited to this, and a part of the image is displayed. It may be possible to determine whether or not the update is necessary using only the image, or to update the sound speed only for a part of the image.
例えば、図5(A)に示すように画像に着目領域(ROI)が設定された場合には、音速更新を行う際に、図5(B)に示すように着目領域に対応する送信ラインについて送信焦点の数を増やした音速更新用パターンに従って超音波の送受信を行い、着目領域内の最適音速値を更新する構成としてもよい。 For example, when the region of interest (ROI) is set in the image as shown in FIG. 5A, when the sound speed is updated, the transmission line corresponding to the region of interest as shown in FIG. A configuration may be adopted in which ultrasonic waves are transmitted and received according to a sound speed update pattern in which the number of transmission focal points is increased, and the optimum sound speed value in the region of interest is updated.
なお、着目領域ROIは、操作者が任意に設定してもよく、画像解析によって自動的に選択されるものであってもよい。
また、図示例においては、着目領域に対応する送信ライン上で送信焦点を増やす構成としたが、これに限定はされず、着目領域内の送信焦点を増やす構成としてもよい。
また、着目領域以外の領域の音速更新の頻度を、着目領域での音速更新の頻度よりも少なくする構成であってもよい。
Note that the region of interest ROI may be arbitrarily set by the operator, or may be automatically selected by image analysis.
In the illustrated example, the transmission focus is increased on the transmission line corresponding to the region of interest. However, the configuration is not limited to this, and the transmission focal point in the region of interest may be increased.
Moreover, the structure which makes the frequency of sound speed update of areas other than the attention area less than the frequency of sound speed update in the attention area may be sufficient.
また、実施の形態1では、音速更新のための超音波の送受信は1フレームで行う構成としたが、すなわち、音速更新用パターンは、1フレーム分の送受信に対応する構成としたが、本発明はこれに限定はされず、音速更新用パターンを分割し、複数フレームにわたって部分的に音速更新用パターンの送受信を行い、1フレーム分に対応する送受信を行う構成としてもよい。 In the first embodiment, the transmission / reception of ultrasonic waves for sound speed update is performed in one frame, that is, the sound speed update pattern is configured to support transmission / reception for one frame. However, the present invention is not limited to this, and the sound speed update pattern may be divided, and the sound speed update pattern may be partially transmitted / received over a plurality of frames to perform transmission / reception corresponding to one frame.
図6(A)〜(D)は、それぞれ音速更新用パターンの一部を含む、送信焦点の配置パターンを概念的に示す図である。
図6(A)に示す配置パターンは、図中、一番左側の送信ラインのみを音速更新用パターンとし、他の送信ラインは、Bモード用パターンとしている。また、図6(B)に示す配置パターンは、左から2番目の送信ラインを音速更新用パターンとしている。また、図6(C)に示す配置パターンは、左から3番目の送信ラインを音速更新用パターンとしている。また、図6(D)に示す配置パターンは、左から4番目の送信ラインを音速更新用パターンとしている。
6A to 6D are diagrams conceptually showing transmission focus arrangement patterns each including a part of the sound velocity update pattern.
In the arrangement pattern shown in FIG. 6A, only the leftmost transmission line in the figure is a sound speed update pattern, and the other transmission lines are B mode patterns. In the arrangement pattern shown in FIG. 6B, the second transmission line from the left is used as the sound speed update pattern. In the arrangement pattern shown in FIG. 6C, the third transmission line from the left is used as the sound speed update pattern. In the arrangement pattern shown in FIG. 6D, the fourth transmission line from the left is used as the sound speed update pattern.
更新要否判断部28が最適音速値の更新を判断した場合に、図6(A)〜(D)に示す配置パターンで順次、超音波の送受信を行って、各配置パターンの音速更新用の送受信で得られた素子信号を合成する。これにより、音速更新用の素子データを得ることができる。
When the update
以上、本発明の超音波検査装置、超音波検査装置の信号処理方法およびプログラムについて詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。 As described above, the ultrasonic inspection apparatus of the present invention, the signal processing method of the ultrasonic inspection apparatus, and the program have been described in detail, but the present invention is not limited to the above examples, and in a range not departing from the gist of the present invention. Of course, various improvements and modifications may be made.
なお、信号処理プログラムは、制御部に付属のメモリに格納されるものに限定されず、該信号処理プログラムを、例えば、CD−ROMなど、超音波検査装置に着脱可能に構成されるメモリ媒体(リムーバブル媒体)に記録しておき、リムーバブル媒体に対応するインターフェイスを介して本装置に読み込むように構成してもよい。 The signal processing program is not limited to the one stored in the memory attached to the control unit, and the signal processing program is a memory medium (for example, a CD-ROM) that is detachably attached to the ultrasonic inspection apparatus ( The information may be recorded on a removable medium and read into the apparatus via an interface corresponding to the removable medium.
10 超音波検査装置
12 超音波プローブ
14 送信回路
16 受信回路
18 画像生成部
22 受信信号記憶部
24 音速判定部
26 画像解析部
28 更新要否判断部
30 音速記憶部
32 表示制御部
34 表示部
36 制御部
38 操作部
40 格納部
42 振動子アレイ
44 整相加算部
46 検波処理部
48 DSC
50 画像処理部
52 画像メモリ
DESCRIPTION OF
50
Claims (7)
前記超音波ビームを送信し、かつ、前記検査対象物によって反射された超音波エコーを受信して、受信した超音波エコーに応じた素子信号を出力する、複数の素子が配列された振動子アレイと、
前記振動子アレイに、複数の前記素子を用いて前記超音波ビームを送信させる送信部と、
前記振動子アレイの複数の前記素子が超音波エコーを受信して出力する前記素子信号に、所定の処理を施して素子データとして出力する受信部と、
前記受信部が出力した前記素子データを記憶する受信信号記憶部と、
所定の音速値に基づいて前記素子データを整相加算して音線信号を生成し、この音線信号から超音波画像データを生成する画像生成部と、
前記画像生成部で生成された前記超音波画像データを保存する画像メモリと、
異なるタイミングで生成された複数の超音波画像データ間の画像変動量を算出する画像解析部と、
前記受信信号記憶部に記憶された前記素子データを用いて複数の所定の設定音速に基づいてそれぞれ前記画像生成部で生成された複数の超音波画像データから最適な音速値を判定し、最適音速値を更新する音速判定部と、
前記画像解析部が算出した前記画像変動量が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、前記画像変動量が前記所定の閾値よりも小さい場合に、前記音速判定部による前記最適音速値の判定および更新を行うと判断する更新要否判断部とを有することを特徴とする超音波検査装置。 An ultrasonic inspection apparatus that inspects an inspection object using an ultrasonic beam,
A transducer array in which a plurality of elements are arranged to transmit the ultrasonic beam, receive an ultrasonic echo reflected by the inspection object, and output an element signal corresponding to the received ultrasonic echo When,
A transmitter for transmitting the ultrasonic beam to the transducer array using a plurality of the elements;
A receiving unit that performs a predetermined process on the element signal that the plurality of elements of the transducer array receive and output an ultrasonic echo and outputs the element signal; and
A reception signal storage unit for storing the element data output by the reception unit;
An image generation unit that generates a sound ray signal by phasing and adding the element data based on a predetermined sound velocity value, and generating ultrasonic image data from the sound ray signal;
An image memory for storing the ultrasonic image data generated by the image generation unit;
An image analysis unit that calculates an image variation amount between a plurality of ultrasonic image data generated at different timings;
An optimum sound speed value is determined from a plurality of ultrasonic image data generated by the image generation unit based on a plurality of predetermined set sound speeds using the element data stored in the reception signal storage unit, and an optimum sound speed is determined. A sound speed determination unit for updating the value;
It is determined whether or not the image variation amount calculated by the image analysis unit is smaller than a predetermined threshold value, and when the image variation amount is smaller than the predetermined threshold value, the sound speed determination unit determines the optimum sound speed value. An ultrasonic inspection apparatus comprising: an update necessity determination unit that determines to perform determination and update.
前記振動子アレイに、複数の前記素子を用いて前記超音波ビームを送信させる送信ステップと、
前記振動子アレイの複数の前記素子が超音波エコーを受信して出力する前記素子信号に、所定の処理を施して素子データとして出力する受信ステップと、
前記受信ステップが出力した前記素子データを記憶する受信信号記憶ステップと、
所定の音速値に基づいて前記素子データを整相加算して音線信号を生成し、この音線信号から超音波画像データを生成する画像生成ステップと、
前記画像生成ステップで生成された前記超音波画像データを保存する画像記憶ステップと、
異なるタイミングで生成された複数の超音波画像データ間の画像変動量を算出する画像解析ステップと、
前記受信信号記憶ステップで記憶された前記素子データを用いて複数の所定の設定音速に基づいてそれぞれ前記画像生成ステップで生成された複数の超音波画像データから最適な音速値を判定し、最適音速値を更新する音速判定ステップと、
前記画像解析ステップで算出した前記画像変動量が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、前記画像変動量が前記所定の閾値よりも小さい場合に、前記音速判定ステップによる前記最適音速値の判定および更新を行うと判断する更新要否判断ステップとを有することを特徴とする超音波検査装置の信号処理方法。 A transducer array in which a plurality of elements are arranged, which transmits an ultrasonic beam, receives an ultrasonic echo reflected in the inspection object, and outputs an element signal corresponding to the received ultrasonic echo. , A signal processing method of an ultrasonic inspection apparatus for generating the ultrasonic beam, inspecting the inspection object, and generating ultrasonic image data,
A transmission step of causing the transducer array to transmit the ultrasonic beam using a plurality of the elements;
A receiving step of performing a predetermined process on the element signal output by the plurality of elements of the transducer array receiving and outputting ultrasonic echoes;
A received signal storing step for storing the element data output by the receiving step;
An image generation step of generating a sound ray signal by phasing and adding the element data based on a predetermined sound velocity value, and generating ultrasonic image data from the sound ray signal;
An image storage step for storing the ultrasonic image data generated in the image generation step;
An image analysis step for calculating an image variation amount between a plurality of ultrasonic image data generated at different timings;
An optimum sound speed value is determined from a plurality of ultrasonic image data generated in the image generation step based on a plurality of predetermined set sound speeds using the element data stored in the received signal storage step, and an optimum sound speed is determined. A sound velocity determination step for updating the value;
It is determined whether or not the image fluctuation amount calculated in the image analysis step is smaller than a predetermined threshold value, and when the image fluctuation amount is smaller than the predetermined threshold value, the optimum sound speed value of the sound speed determination step is determined. A signal processing method for an ultrasonic inspection apparatus, comprising: an update necessity determination step for determining whether to perform determination and update.
前記振動子アレイに、複数の前記素子を用いて前記超音波ビームを送信させる送信ステップと、
前記振動子アレイの複数の前記素子が超音波エコーを受信して出力する前記素子信号に、所定の処理を施して素子データとして出力する受信ステップと、
前記受信ステップが出力した前記素子データを記憶する受信信号記憶ステップと、
所定の音速値に基づいて前記素子データを整相加算して音線信号を生成し、この音線信号から超音波画像データを生成する画像生成ステップと、
前記画像生成ステップで生成された前記超音波画像データを保存する画像記憶ステップと、
異なるタイミングで生成された複数の超音波画像データ間の画像変動量を算出する画像解析ステップと、
前記受信信号記憶ステップで記憶された前記素子データを用いて複数の所定の設定音速に基づいてそれぞれ前記画像生成ステップで生成された複数の超音波画像データから最適な音速値を判定し、最適音速値を更新する音速判定ステップと、
前記画像解析ステップで算出した前記画像変動量が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、前記画像変動量が前記所定の閾値よりも小さい場合に、前記音速判定ステップによる前記最適音速値の判定および更新を行うと判断する更新要否判断ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする超音波検査装置の信号処理プログラム。 A transducer array in which a plurality of elements are arranged, which transmits an ultrasonic beam, receives an ultrasonic echo reflected in the inspection object, and outputs an element signal corresponding to the received ultrasonic echo. A program for causing a computer to execute a signal processing method of an ultrasonic inspection apparatus that generates the ultrasonic beam, inspects the inspection object, and generates ultrasonic image data,
A transmission step of causing the transducer array to transmit the ultrasonic beam using a plurality of the elements;
A receiving step of performing a predetermined process on the element signal output by the plurality of elements of the transducer array receiving and outputting ultrasonic echoes;
A received signal storing step for storing the element data output by the receiving step;
An image generation step of generating a sound ray signal by phasing and adding the element data based on a predetermined sound velocity value, and generating ultrasonic image data from the sound ray signal;
An image storage step for storing the ultrasonic image data generated in the image generation step;
An image analysis step for calculating an image variation amount between a plurality of ultrasonic image data generated at different timings;
An optimum sound speed value is determined from a plurality of ultrasonic image data generated in the image generation step based on a plurality of predetermined set sound speeds using the element data stored in the received signal storage step, and an optimum sound speed is determined. A sound velocity determination step for updating the value;
It is determined whether or not the image fluctuation amount calculated in the image analysis step is smaller than a predetermined threshold value, and when the image fluctuation amount is smaller than the predetermined threshold value, the optimum sound speed value of the sound speed determination step is determined. A signal processing program for an ultrasonic inspection apparatus, which causes a computer to execute an update necessity determination step for determining whether to perform determination and update.
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