JP6039305B2 - 被検体情報取得装置、情報処理装置および被検体情報取得方法 - Google Patents
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Description
超音波診断装置の性能は、超音波イメージング技術の向上により年々急速に向上している。この性能をさらに向上させる技術の一つとして、適応型信号処理を用いた画像再構成技術が研究されている。例えば、非特許文献1には適応型信号処理としてDCMP法(Directionally Constrained Minimization of
Power:方向拘束付電力最小化法)を用いた超音波ビームフォーミング技術が報告されている。
間平均処理、相関行列の時間平均処理、相関行列対角項への微小正数加算など、通常多くの追加処理が必要とされている。これらの追加処理は、DCMP法の問題点を緩和し、様々な雑音波を含む受信信号に対してビームフォーミングのロバスト性を向上させる効果がある。
被検体から伝播する音響波を受信し、電気信号である受信信号に変換する複数の受信素子と、 前記受信信号を用いて、当該受信信号に応じて受信の指向性を調整する適応型ビームフォーミングを行う適応型ビームフォーミング手段と、 前記受信信号を用いて、予め定められた指向性を持つ整相加算型ビームフォーミングを行う整相加算型ビームフォーミング手段と、拘束ベクトルを用いて求めた信号強度と、前記適応型ビームフォーミング手段からの出力信号と、に基づいて変調比率を計算する計算回路と、前記変調比率に基づいて、前記整相加算型ビームフォーミング手段からの出力信号に振幅変調を行う振幅変調手段と、 前記振幅変調手段から出力された信号に基づいて、前記被検体内の画像データを生成する手段と、を有することを特徴とする被検体情報取得装置である。
被検体から伝播する音響波を受信した複数の受信素子から出力される受信信号に基づいて、前記被検体内の画像データを生成する情報処理装置であって、前記受信信号を用いて、当該受信信号に応じて受信の指向性を調整する適応型ビームフォーミングを行う適応型ビームフォーミング手段と、前記受信信号を用いて、予め定められた指向性を持つ整相加算型ビームフォーミングを行う整相加算型ビームフォーミング手段と、拘束ベクトルを用いて求めた信号強度と、前記適応型ビームフォーミング手段からの出力信号と、に基づいて変調比率を計算する計算回路と、前記変調比率に基づいて、前記整相加算型ビームフォーミング手段からの出力信号に振幅変調を行う振幅変調手段と、を有することを特徴とする情報処理装置である。
複数の受信素子により、被検体から伝播する音響波を受信し、電気信号である受信信号に変換するステップと、前記受信信号を用いて、当該受信信号に応じて受信の指向性を調整する適応型ビームフォーミングを行う適応型ビームフォーミングステップと、前記受信信号を用いて、予め定められた指向性を持つ整相加算型ビームフォーミングを行う整相加算型ビームフォーミングステップと、拘束ベクトルを用いて求めた信号強度と、前記適応型ビームフォーミングステップにおける出力信号と、に基づいて変調比率を計算する計算ステップと、前記変調比率に基づいて、前記整相加算型ビームフォーミングステップにおける出力信号に振幅変調を行う振幅変調ステップと、前記振幅変調された信号に基づいて、前記被検体内の画像データを生成する生成ステップと、を有することを特徴とする被検体情報取得方法である。
用いて被検体情報を画像データとして構成する情報処理装置として捉えることができる。
図1は、DCMP法を用いた従来の被検体情報取得装置の構成である。図において、送信信号制御回路2はCPU16の指示により送信信号3を発生し、送受信制御回路4を介して超音波探触子1の超音波送受信素子群5を駆動し、パルス状の超音波ビーム6を送信する。
L個ずつ纏めてサブアレイ信号ベクトルXj[t]を定義し、数式(2)に従って、複素相関行列を計算する。数値Lは通常M/2程度の数値が用いられる。数式(2)において、Xj[t]の右肩の記号Hはベクトルの転置、複素共役を示す。
きさを1に規格化した拘束ベクトルを用いる。重みベクトル計算回路13は、数式(6)を計算する。
図3は、実施例1に係る装置を示したものである。実施例1では、図1の従来の実施例に比較して、出力信号計算回路14の代わりにブロック21から25を追加している。以下、この相違点を中心に説明を行う。
なお、本実施例はその実施にあたって様々な変更が可能である。振幅変調処理は、数式(15)に示したような単なる乗算に限定されることはなく、変調比率を適切に補正しても良い。例えば、任意の単調増加関数g(x)を用いて、数式(16)のように変形しても同様な効果の期待できる。
図6は、実施例2に係る装置を示したものである。実施例2は実施例1の簡易版に相当し、DCMPビームフォーミング法の出力信号強度Pwを用いて、直接整相加算ビームフォーミング法の出力信号Ydasを振幅変調する実施例である。
図7は、実施例3に係る装置を示したものである。実施例3は実施例2とは逆に、整相加算ビームフォーミング法の出力強度信号でDCMPビームフォーミング法の出力信号の振幅変調を行った場合の実施例である。
ーミング法の短所を緩和した合成信号を出力することが出来る。
図8は、実施例4に係る装置であり、本発明を二次元ビームフォーミングに適用した場合の実施例である。本実施例における超音波ビームの二次元走査は、複数の送受信素子を一次元に配列した一次元探触子1を用いて行う。一次元探触子1の電子走査によって配列方向uに走査し、一次元探触子1の機械的な移動によって直交方向vを走査するようにする。
図9は、本発明を光音響効果によって画像を取得する光音響イメージング装置に適用した場合の実施例である。図において、光源51は光源制御回路50を介してCPU16からの指示により被検体内部に電磁波を照射する。被検体内部に存在する検査対象物質はそ
れぞれ照射された電磁波を吸収し、熱膨張によって一斉に光音響波を発生する。超音波受信素子群52は到達した音響波を電気信号に変換し、選択回路54を通して整相遅延回路8へと送信する。
Claims (16)
- 被検体から伝播する音響波を受信し、電気信号である受信信号に変換する複数の受信素子と、
前記受信信号を用いて、当該受信信号に応じて受信の指向性を調整する適応型ビームフォーミングを行う適応型ビームフォーミング手段と、
前記受信信号を用いて、予め定められた指向性を持つ整相加算型ビームフォーミングを行う整相加算型ビームフォーミング手段と、
拘束ベクトルを用いて求めた信号強度と、前記適応型ビームフォーミング手段からの出力信号と、に基づいて変調比率を計算する計算回路と、
前記変調比率に基づいて、前記整相加算型ビームフォーミング手段からの出力信号に振幅変調を行う振幅変調手段と、
前記振幅変調手段から出力された信号に基づいて、前記被検体内の画像データを生成する手段と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置。 - 前記振幅変調手段は、時間に応じて変化する関数により補正した前記変調比率を用いて、前記振幅変調を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の被検体情報取得装置。 - 前記振幅変調手段は、単調増加関数により前記変調比率を補正する
ことを特徴とする請求項2に記載の被検体情報取得装置。 - 前記振幅変調手段は、時間的に変化するパラメータを含む線形補間式により前記変調比率を補正する
ことを特徴とする請求項2に記載の被検体情報取得装置。 - 前記複数の受信素子は一次元に配列されており、かつ、前記配列の方向に交差する方向で機械的に移動した各位置において前記受信信号を生成し、
前記適応型ビームフォーミング手段および前記整相加算型ビームフォーミング手段は、
前記各位置における受信信号にビームフォーミングを行なって出力信号を生成し、前記振幅変調手段は、前記各位置において振幅変調を行うものであり、
複数の位置において前記振幅変調手段により生成され出力された信号を用いて、前記配列の方向に交差する方向におけるビームフォーミングが行われる
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 - 前記適応型ビームフォーミングは、DCMP法である
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 - 前記被検体から伝播する音響波とは、前記被検体に送信された超音波のエコー波である
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 - 前記被検体から伝播する音響波とは、前記被検体に電磁波が照射されたときに発生する光音響波である
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 - 前記計算回路は、前記拘束ベクトルを用いて求めた信号強度と、前記適応型ビームフォーミング手段からの出力信号の比を前記変調比率とする
ことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 - 前記振幅変調手段は、前記整相加算型ビームフォーミング手段からの出力信号に、前記変調比率を乗じる
ことを特徴とする請求項9に記載の被検体情報取得装置。 - 被検体から伝播する音響波を受信した複数の受信素子から出力される受信信号に基づいて、前記被検体内の画像データを生成する情報処理装置であって、
前記受信信号を用いて、当該受信信号に応じて受信の指向性を調整する適応型ビームフォーミングを行う適応型ビームフォーミング手段と、
前記受信信号を用いて、予め定められた指向性を持つ整相加算型ビームフォーミングを行う整相加算型ビームフォーミング手段と、
拘束ベクトルを用いて求めた信号強度と、前記適応型ビームフォーミング手段からの出力信号と、に基づいて変調比率を計算する計算回路と、
前記変調比率に基づいて、前記整相加算型ビームフォーミング手段からの出力信号に振幅変調を行う振幅変調手段と、
を有することを特徴とする情報処理装置。 - 前記計算回路は、前記拘束ベクトルを用いて求めた信号強度と、前記適応型ビームフォーミング手段からの出力信号の比を前記変調比率とする
ことを特徴とする請求項11に記載の情報処理装置。 - 前記振幅変調手段は、前記整相加算型ビームフォーミング手段からの出力信号に、前記変調比率を乗じる
ことを特徴とする請求項12に記載の情報処理装置。 - 複数の受信素子により、被検体から伝播する音響波を受信し、電気信号である受信信号に変換するステップと、
前記受信信号を用いて、当該受信信号に応じて受信の指向性を調整する適応型ビームフォーミングを行う適応型ビームフォーミングステップと、
前記受信信号を用いて、予め定められた指向性を持つ整相加算型ビームフォーミングを行う整相加算型ビームフォーミングステップと、
拘束ベクトルを用いて求めた信号強度と、前記適応型ビームフォーミングステップにおける出力信号と、に基づいて変調比率を計算する計算ステップと、
前記変調比率に基づいて、前記整相加算型ビームフォーミングステップにおける出力信号に振幅変調を行う振幅変調ステップと、
前記振幅変調された信号に基づいて、前記被検体内の画像データを生成する生成ステップと、
を有することを特徴とする被検体情報取得方法。 - 前記計算ステップでは、前記拘束ベクトルを用いて求めた信号強度と、前記適応型ビームフォーミングステップにおける出力信号の比を前記変調比率とする
ことを特徴とする請求項14に記載の被検体情報取得方法。 - 前記振幅変調ステップでは、前記整相加算型ビームフォーミングステップにおける出力信号に、前記変調比率を乗じる
ことを特徴とする請求項15に記載の被検体情報取得方法。
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