JP6058368B2 - Ultrasonic diagnostic apparatus and control program - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、超音波診断装置及び制御プログラムに関する。 Embodiments described herein relate generally to an ultrasonic diagnostic apparatus and a control program.
従来、組織ハーモニックイメージング(Tissue Harmonic Imaging:THI)法は、空間分解能の高いBモード画像を得る方法として用いられている。THI法は、受信信号に含まれる高調波成分(例えば、2次高調波成分)を用いて映像化を行なう方法である。THI法では、高調波成分の帯域幅が基本波成分の帯域幅より狭いため、方位分解能が向上する。しかし、高調波成分の帯域幅が狭いため、或いは、高調波受信により深部領域における「penetration」が不足するため、THI法では、距離分解能は、改善されない場合がある。 Conventionally, the tissue harmonic imaging (THI) method is used as a method for obtaining a B-mode image with high spatial resolution. The THI method is a method of performing imaging using a harmonic component (for example, a second harmonic component) included in a received signal. In the THI method, since the bandwidth of the harmonic component is narrower than the bandwidth of the fundamental component, the azimuth resolution is improved. However, since the bandwidth of the harmonic component is narrow or “penetration” in the deep region is insufficient due to the harmonic reception, the distance resolution may not be improved by the THI method.
そこで、近年、方位分解能及び距離分解能の高いBモード画像を得るTHI法として、受信信号に含まれる2次高調波成分と差音成分とを用いて映像化を行なう方法が実用化されている。以下、この方法を、差音成分を用いた映像化法と記載する。差音成分を用いた映像化法では、中心周波数の異なる2つの基本波を合成した波形の超音波を、各走査線で位相反転しながら複数回送信し、これらの受信信号を合成する。この合成信号は、低い周波数側の2次高調波成分と差音成分とを含む合成ハーモニック信号となり、従来のTHI法で得られる信号より広帯域なハーモニックエコーとなる。差音成分を用いた映像化法では、この合成ハーモニック信号を用いて映像化を行なうことで、空間分解能(方位分解能及び距離分解能)が高いBモード画像を得ることができる。 Therefore, in recent years, as a THI method for obtaining a B-mode image with high azimuth resolution and distance resolution, a method of performing imaging using a second harmonic component and a difference sound component included in a received signal has been put into practical use. Hereinafter, this method is referred to as an imaging method using a difference sound component. In the imaging method using the difference sound component, an ultrasonic wave having a waveform obtained by synthesizing two fundamental waves having different center frequencies is transmitted a plurality of times while inverting the phase of each scanning line, and these received signals are synthesized. This synthesized signal becomes a synthesized harmonic signal including a second harmonic component and a difference sound component on the lower frequency side, and becomes a harmonic echo having a wider band than the signal obtained by the conventional THI method. In the imaging method using the difference sound component, a B-mode image with high spatial resolution (azimuth resolution and distance resolution) can be obtained by imaging using this synthesized harmonic signal.
ここで、差音成分を用いた映像化法により距離分解能の高いBモード画像を得るためには、合成ハーモニック信号の周波数特性が広帯域になるように、中心周波数の異なる2つの基本波それぞれの振幅のレベルを調整する必要がある。超音波プローブから送信される超音波は、超音波プローブの振動子面から遠くなるほど、また、中心周波数が高いほど減衰する。差音成分を用いた映像化法では、中心周波数の異なる2つの基本波を用いるため、深部からの受信信号の強度は、基本波間で異なる。このため、差音成分を用いた映像化法では、映像化に用いる2つの基本波それぞれの周波数減衰特性に応じて、これら2つの基本波それぞれの振幅のレベルを調整する必要がある。 Here, in order to obtain a B-mode image with high distance resolution by the imaging method using the difference sound component, the amplitude of each of the two fundamental waves having different center frequencies so that the frequency characteristic of the synthesized harmonic signal becomes a wide band. It is necessary to adjust the level. The ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic probe attenuates as the distance from the transducer surface of the ultrasonic probe increases and the center frequency increases. In the imaging method using the difference sound component, since two fundamental waves having different center frequencies are used, the intensity of the received signal from the deep portion differs between the fundamental waves. For this reason, in the imaging method using the difference sound component, it is necessary to adjust the amplitude level of each of the two fundamental waves according to the frequency attenuation characteristics of each of the two fundamental waves used for imaging.
更に、周波数減衰特性は、走査対象ごとに異なる。上記のレベル調整は、映像化に用いる2つの基本波それぞれの周波数減衰特性だけでなく、走査対象の周波数減衰特性も考慮する必要がある。このため、上記のレベル調整は、容易ではなく、差音成分を用いた映像化法では、周波数減衰特性の違いにより画質が低下する場合があった。 Furthermore, the frequency attenuation characteristic differs for each scanning target. The level adjustment described above needs to consider not only the frequency attenuation characteristics of each of the two fundamental waves used for imaging, but also the frequency attenuation characteristics of the scanning target. For this reason, the level adjustment described above is not easy, and in the imaging method using the difference sound component, the image quality may be deteriorated due to the difference in frequency attenuation characteristics.
本発明が解決しようとする課題は、差音成分と2次高調波とを用いて得られる画像の画質を、周波数減衰特性の違いによらず安定化することができる超音波診断装置及び制御プログラムを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is an ultrasonic diagnostic apparatus and control program capable of stabilizing the image quality of an image obtained by using the difference sound component and the second harmonic regardless of the difference in frequency attenuation characteristics. Is to provide.
実施形態の超音波診断装置は、取得部と、調整部と、送受信部と、合成部と、画像生成部と、記憶部とを備える。取得部は、撮影部位の周波数減衰特性に関連する関連情報を取得する。調整部は、第1基本波の振幅と前記第1基本波の中心周波数より大きい中心周波数の第2基本波の振幅との比率を前記関連情報に応じて変更して、前記第1基本波と前記第2基本波との合成超音波の波形を調整する。送受信部は、前記合成超音波を、位相を反転させながら複数回送信させて、複数の反射波データを生成する。合成部は、前記複数の反射波データを合成して、前記第1基本波と前記第2基本波との差音成分と前記第1基本波の2次高調波成分とが抽出された合成データを生成する。画像生成部は、前記合成データを用いて、超音波画像データを生成する。記憶部は、帯域幅が最大となる合成データが得られる前記第1基本波の振幅と前記第2基本波の振幅との比率、又は、当該比率により前記第1基本波と前記第2基本波とを合成した波形を、周波数減衰係数と関連付けて記憶する。なお、前記取得部は、前記関連情報として前記撮影部位の周波数減衰係数を取得する。前記調整部は、前記取得部が取得した周波数減衰係数に対応する比率、又は、前記取得部が取得した周波数減衰係数に対応する波形を前記記憶部から特定する。前記送受信部は、前記調整部が特定した比率により前記第1基本波と前記第2基本波とを合成した送信超音波、又は、前記調整部が特定した波形の送信超音波を送信させる。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment includes an acquisition unit, an adjustment unit, a transmission / reception unit, a synthesis unit, an image generation unit, and a storage unit . The acquisition unit acquires related information related to the frequency attenuation characteristics of the imaging region. The adjustment unit changes a ratio between the amplitude of the first fundamental wave and the amplitude of the second fundamental wave having a center frequency larger than the center frequency of the first fundamental wave according to the related information, and The waveform of the synthesized ultrasonic wave with the second fundamental wave is adjusted. The transmission / reception unit generates the plurality of reflected wave data by transmitting the synthetic ultrasonic wave a plurality of times while inverting the phase. A synthesis unit that synthesizes the plurality of reflected wave data and extracts a difference sound component between the first fundamental wave and the second fundamental wave and a second harmonic component of the first fundamental wave; Is generated. The image generation unit generates ultrasonic image data using the synthesized data. The storage unit is configured to obtain a ratio between the amplitude of the first fundamental wave and the amplitude of the second fundamental wave, or the ratio of the first fundamental wave and the second fundamental wave, from which combined data with a maximum bandwidth is obtained. Are stored in association with the frequency attenuation coefficient. The acquisition unit acquires a frequency attenuation coefficient of the imaging region as the related information. The adjustment unit specifies a ratio corresponding to the frequency attenuation coefficient acquired by the acquisition unit or a waveform corresponding to the frequency attenuation coefficient acquired by the acquisition unit from the storage unit. The transmission / reception unit transmits transmission ultrasonic waves obtained by synthesizing the first fundamental wave and the second fundamental wave at a ratio specified by the adjustment unit, or transmission ultrasonic waves having a waveform specified by the adjustment unit.
以下、添付図面を参照して、超音波診断装置の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of an ultrasonic diagnostic apparatus will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態に係る超音波診断装置の構成について説明する。図1は、第1の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。図1に例示するように、第1の実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブ1と、モニタ2と、入力装置3と、装置本体10とを有する。
(First embodiment)
First, the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment. As illustrated in FIG. 1, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment includes an
超音波プローブ1は、複数の圧電振動子を有し、これら複数の圧電振動子は、後述する装置本体10が有する送受信部11から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。また、超音波プローブ1が有する複数の圧電振動子は、被検体Pからの反射波を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ1は、圧電振動子に設けられる整合層と、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有する。なお、超音波プローブ1は、装置本体10と着脱自在に接続される。
The
超音波プローブ1から被検体Pに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Pの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ1が有する複数の圧電振動子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。
When ultrasonic waves are transmitted from the
なお、第1の実施形態は、超音波プローブ1が、被検体Pを2次元で走査する1Dアレイプローブであっても、被検体Pを3次元で走査するメカニカル4Dプローブや2Dアレイプローブであっても適用可能である。
In the first embodiment, even if the
入力装置3は、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボール、ジョイスティック等を有する。入力装置3は、超音波診断装置の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体10に対して受け付けた各種設定要求を転送する。
The
モニタ2は、超音波診断装置の操作者が入力装置3を用いて各種設定要求を入力するためのGUI(Graphical User Interface)を表示したり、装置本体10において生成された超音波画像データ等を表示したりする。
The
装置本体10は、超音波プローブ1が受信した反射波信号に基づいて超音波画像データを生成する装置である。図1に示す装置本体10は、2次元の反射波信号に基づいて2次元の超音波画像データを生成可能であり、3次元の反射波信号に基づいて3次元の超音波画像データを生成可能な装置である。ただし、第1の実施形態は、装置本体10が、2次元データ専用の装置である場合であっても適用可能である。
The apparatus
装置本体10は、図1に例示するように、送受信部11と、Bモード処理部12と、ドプラ処理部13と、画像生成部14と、画像メモリ15と、内部記憶部16と、制御部17とを有する。
As illustrated in FIG. 1, the apparatus
送受信部11は、後述する制御部17の指示に基づいて、超音波プローブ1が行なう超音波送受信を制御する。送受信部11は、パルス発生器、送信遅延部、パルサ等を有し、超音波プローブ1に駆動信号を供給する。パルス発生器は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。また、送信遅延部は、超音波プローブ1から発生される超音波をビーム状に集束し、かつ送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルス発生器が発生する各レートパルスに対し与える。また、パルサは、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ1に駆動信号(駆動パルス)を印加する。
The transmission /
すなわち、送信遅延部は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面から送信される超音波の送信方向を任意に調整する。また、送信遅延部は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、超音波送信の深さ方向における集束点(送信フォーカス)の位置を制御する。なお、第1の実施形態に係る送受信部11は、所定のフォーカスレートで、同一スキャンライン上にて、送信フォーカス点の深度を変えて超音波ビームを複数回送信する多段フォーカス(multi focusing)を実行可能であっても良い。多段フォーカスを行なう場合、送受信部11が有する送信遅延部は、各送信フォーカス点の深度に応じた送信遅延時間を算出してパルサ回路に与える。
That is, the transmission delay unit arbitrarily adjusts the transmission direction of the ultrasonic wave transmitted from the piezoelectric vibrator surface by changing the delay time given to each rate pulse. The transmission delay unit controls the position of the focal point (transmission focus) in the depth direction of ultrasonic transmission by changing the delay time given to each rate pulse. The transmission /
なお、送受信部11は、後述する制御部17の指示に基づいて、所定のスキャンシーケンスを実行するために、送信周波数、送信駆動電圧等を瞬時に変更可能な機能を有している。特に、送信駆動電圧の変更は、瞬間にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信回路、又は、複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。
The transmission /
例えば、第1の実施形態に係る送受信部11は、後述する制御部17から通知された波形の送信超音波が、超音波プローブ1から送信されるように制御する。或いは、例えば、第1の実施形態に係る送受信部11は、後述する制御部17から通知された情報から、送信波形を計算し、計算した波形の送信超音波が、超音波プローブ1から送信されるように制御する。
For example, the transmission /
また、送受信部11は、アンプ回路、A/D(Analog/Digital)変換器、受信遅延回路、加算器、直交検波回路等を有し、超音波プローブ1が受信した反射波信号に対して各種処理を行って反射波データを生成する。アンプ回路は、反射波信号をチャンネル毎に増幅してゲイン補正処理を行う。A/D変換器は、ゲイン補正された反射波信号をA/D変換する。受信遅延回路は、デジタルデータに受信指向性を決定するのに必要な受信遅延時間を与える。加算器は、受信遅延回路により受信遅延時間が与えられた反射波信号の加算処理を行う。加算器の加算処理により、反射波信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。そして、直交検波回路は、加算器の出力信号をベースバンド帯域の同相信号(I信号、I:In-pahse)と直交信号(Q信号、Q:Quadrature-phase)とに変換する。そして、直交検波回路は、I信号及びQ信号(以下、IQ信号と記載する)を反射波データとして図示しないフレームバッファに格納する。なお、直交検波回路は、加算器の出力信号を、RF(Radio Frequency)信号に変換した上で、図示しないフレームバッファに格納してもよい。
The transmission /
送受信部11は、被検体Pを2次元走査する場合、超音波プローブ1から2次元の超音波ビームを送信させる。そして、送受信部11は、超音波プローブ1が受信した2次元の反射波信号から2次元の反射波データを生成する。また、送受信部11は、被検体Pを3次元走査する場合、超音波プローブ1から3次元の超音波ビームを送信させる。そして、送受信部11は、超音波プローブ1が受信した3次元の反射波信号から3次元の反射波データを生成する。
The transmitter /
Bモード処理部12及びドプラ処理部13は、送受信部11が反射波信号から生成した反射波データに対して、各種の信号処理を行なう信号処理部である。Bモード処理部12は、送受信部11から反射波データを受信し、対数増幅、包絡線検波処理等を行なって、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ(Bモードデータ)を生成する。また、ドプラ処理部13は、送受信部11から受信した反射波データから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による速度、分散、パワー等の移動体情報を多点について抽出したデータ(ドプラデータ)を生成する。ここで、移動体とは、例えば、血流や心壁等の組織、造影剤である。Bモード処理部12やドプラ処理部13は、上述したフレームバッファを介して反射波データを取得する。
The B-mode processing unit 12 and the
なお、図1に例示するBモード処理部12及びドプラ処理部13は、2次元の反射波データ及び3次元の反射波データの両方について処理可能である。すなわち、Bモード処理部12は、2次元の反射波データから2次元のBモードデータを生成し、3次元の反射波データから3次元のBモードデータを生成する。また、ドプラ処理部13は、2次元の反射波データから2次元のドプラデータを生成し、3次元の反射波データから3次元のドプラデータを生成する。
Note that the B-mode processing unit 12 and the
ここで、図1に例示するように、Bモード処理部12は、合成部121とBモードデータ生成部122とを有する。Bモードデータ生成部122は、反射波データに対して、対数増幅、包絡線検波処理等を行なって、Bモードデータを生成する。通常のBモード撮影が行なわれている場合、合成部121による処理は実行されず、Bモードデータ生成部122は、送受信部11から受信した反射波データからBモードデータを生成する。
Here, as illustrated in FIG. 1, the B-mode processing unit 12 includes a synthesis unit 121 and a B-mode data generation unit 122. The B mode data generation unit 122 performs logarithmic amplification, envelope detection processing, and the like on the reflected wave data to generate B mode data. When normal B-mode imaging is performed, the processing by the combining unit 121 is not executed, and the B-mode data generation unit 122 generates B-mode data from the reflected wave data received from the transmission /
一方、位相変調法(PM:Phase Modulation)や、振幅変調法(AM:Amplitude Modulation)、位相振幅変調法(AMPM)によるハーモニックイメージングが行なわれている場合、Bモードデータ生成部122は、合成部121が出力したデータからBモードデータを生成する。なお、合成部121の処理については、後に詳述する。 On the other hand, when harmonic imaging is performed by phase modulation (PM), amplitude modulation (AM), or phase amplitude modulation (AMPM), the B-mode data generation unit 122 is a synthesis unit. B-mode data is generated from the data output from 121. Note that the processing of the combining unit 121 will be described in detail later.
画像生成部14は、Bモード処理部12及びドプラ処理部13が生成したデータから超音波画像データを生成する。画像生成部14は、Bモード処理部12が生成した2次元のBモードデータから反射波の強度を輝度で表した2次元Bモード画像データを生成する。また、画像生成部14は、ドプラ処理部13が生成した2次元のドプラデータから移動体情報を表す2次元ドプラ画像データを生成する。2次元ドプラ画像データは、速度画像データ、分散画像データ、パワー画像データ、又は、これらを組み合わせた画像データである。
The image generation unit 14 generates ultrasonic image data from the data generated by the B mode processing unit 12 and the
ここで、画像生成部14は、一般的には、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換(スキャンコンバート)し、表示用の超音波画像データを生成する。具体的には、画像生成部14は、超音波プローブ1による超音波の走査形態に応じて座標変換を行なうことで、表示用の超音波画像データを生成する。また、画像生成部14は、スキャンコンバート以外に、種々の画像処理として、例えば、スキャンコンバート後の複数の画像フレームを用いて、輝度の平均値画像を再生成する画像処理(平滑化処理)や、画像内で微分フィルタを用いる画像処理(エッジ強調処理)等を行なう。また、画像生成部14は、超音波画像データに、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディーマーク等を合成する。
Here, the image generation unit 14 generally converts (scan converts) a scanning line signal sequence of ultrasonic scanning into a scanning line signal sequence of a video format represented by a television or the like, and displays ultrasonic waves for display. Generate image data. Specifically, the image generation unit 14 generates ultrasonic image data for display by performing coordinate conversion in accordance with the ultrasonic scanning mode of the
Bモードデータ及びドプラデータは、スキャンコンバート処理前の超音波画像データであり、画像生成部14が生成するデータは、スキャンコンバート処理後の表示用の超音波画像データである。なお、Bモードデータ及びドプラデータは、生データ(Raw Data)とも呼ばれる。画像生成部14は、スキャンコンバート処理前の2次元超音波画像データから、表示用の2次元超音波画像データを生成する。 B-mode data and Doppler data are ultrasonic image data before the scan conversion process, and data generated by the image generation unit 14 is ultrasonic image data for display after the scan conversion process. The B-mode data and the Doppler data are also called raw data (Raw Data). The image generation unit 14 generates two-dimensional ultrasonic image data for display from the two-dimensional ultrasonic image data before the scan conversion process.
更に、画像生成部14は、Bモード処理部12が生成した3次元のBモードデータに対して座標変換を行なうことで、3次元Bモード画像データを生成する。また、画像生成部14は、ドプラ処理部13が生成した3次元のドプラデータに対して座標変換を行なうことで、3次元ドプラ画像データを生成する。画像生成部14は、「3次元のBモード画像データや3次元ドプラ画像データ」を「3次元超音波画像データ(ボリュームデータ)」として生成する。
Further, the image generation unit 14 generates three-dimensional B-mode image data by performing coordinate conversion on the three-dimensional B-mode data generated by the B-mode processing unit 12. Further, the image generation unit 14 generates three-dimensional Doppler image data by performing coordinate conversion on the three-dimensional Doppler data generated by the
更に、画像生成部14は、ボリュームデータをモニタ2にて表示するための2次元画像データを生成するために、ボリュームデータに対して各種レンダリング処理を行なう。画像生成部14が行なうレンダリング処理としては、例えば、断面再構成法(MPR:Multi Planer Reconstruction)を行なってボリュームデータからMPR画像データを生成する処理がある。また、画像生成部14が行なうレンダリング処理としては、例えば、3次元の情報を反映した2次元画像データを生成するボリュームレンダリング(VR:Volume Rendering)処理がある。
Further, the image generation unit 14 performs various rendering processes on the volume data in order to generate two-dimensional image data for displaying the volume data on the
画像メモリ15は、画像生成部14が生成した表示用の画像データを記憶するメモリである。また、画像メモリ15は、Bモード処理部12やドプラ処理部13が生成したデータを記憶することも可能である。画像メモリ15が記憶するBモードデータやドプラデータは、例えば、診断の後に操作者が呼び出すことが可能となっており、画像生成部14を経由して表示用の超音波画像データとなる。また、画像メモリ15は、送受信部11が出力した反射波データを記憶することも可能である。
The image memory 15 is a memory for storing image data for display generated by the image generation unit 14. The image memory 15 can also store data generated by the B-mode processing unit 12 and the
内部記憶部16は、超音波送受信、画像処理及び表示処理を行なうための制御プログラムや、診断情報(例えば、患者ID、医師の所見等)や、診断プロトコルや各種ボディーマーク等の各種データを記憶する。また、内部記憶部16は、必要に応じて、画像メモリ15が記憶する画像データの保管等にも使用される。また、内部記憶部16が記憶するデータは、図示しないインターフェースを経由して、外部装置へ転送することができる。また、内部記憶部16は、外部装置から図示しないインターフェースを経由して転送されたデータを記憶することも可能である。なお、第1の実施形態に係る内部記憶部16に格納される情報については、後に詳述する。
The
制御部17は、超音波診断装置の処理全体を制御する。具体的には、制御部17は、入力装置3を介して操作者から入力された各種設定要求や、内部記憶部16から読込んだ各種制御プログラム及び各種データに基づき、送受信部11、Bモード処理部12、ドプラ処理部13及び画像生成部14の処理を制御する。また、制御部17は、画像メモリ15や内部記憶部16が記憶する表示用の超音波画像データをモニタ2にて表示するように制御する。ここで、第1の実施形態に係る制御部17は、図1に例示するように、取得部171と調整部172とを有する。取得部171及び調整部172は、後述する差音成分を用いた映像化法が行なわれている場合に、送受信部11を制御するために制御部17に設置される。取得部171及び調整部172については、後に詳述する。
The control unit 17 controls the entire processing of the ultrasonic diagnostic apparatus. Specifically, the control unit 17 is based on various setting requests input from the operator via the
なお、装置本体10に内蔵される送受信部11等は、集積回路などのハードウェアで構成されることもあるが、ソフトウェア的にモジュール化されたプログラムである場合もある。
The transmission /
以上、第1の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成について説明した。かかる構成のもと、第1の実施形態に係る超音波診断装置は、例えば、組織ハーモニックイメージング(Tissue Harmonic Imaging:THI)法を、パルスインバージョン(Pulse Inversion)法であるPM法により行なう。THI法は、受信信号に含まれる高調波成分(例えば、2次高調波成分)を用いて映像化を行なう方法である。 The overall configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment has been described above. With this configuration, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment performs, for example, a tissue harmonic imaging (THI) method using a PM method that is a pulse inversion method. The THI method is a method of performing imaging using a harmonic component (for example, a second harmonic component) included in a received signal.
例えば、送受信部11は、制御部17が設定したスキャンシーケンスにより、中心周波数が「f」である基本波の超音波を、位相を反転させながら各走査線で2回送信させる。一例を挙げると、送受信部11は、1本の走査線で、中心周波数が「f」の超音波を2回送信させる際に、1回目の送信超音波の極性と2回目の送信超音波の極性とを反転させる。これにより、送受信部11は、1本の走査線にて、2つの反射波データを生成する。ここで、1回目の送信「+1」により得られる反射波データを「r(+1)」とし、2回目の送信「−1」により得られる反射波データを「r(−1)」とする。
For example, the transmission /
かかる場合、基本波に由来する基本波成分の極性は、「r(+1)」と「r(−1)」とで反転している。一方、中心周波数が「2f」である2次高調波に由来する2次高調波成分の極性は、「r(+1)」と「r(−1)」と同じである。そこで、合成部121は、「r(+1)」と「r(−1)」とを加算して、合成信号(合成データ)を生成する。この合成信号(合成データ)では、基本波成分が除去され、2次高調波成分が主に残存したハーモニック信号となる。Bモードデータ生成部122は、合成部121が生成した合成データからBモードデータを生成し、画像生成部14は、このBモードデータから超音波画像データ(Bモード画像データ)を生成する。高調波成分の帯域幅は、基本波成分の帯域幅より狭いため、上記の方法で得られるBモード画像データの方位分解能は、通常のBモード画像データより高くなる。 In such a case, the polarity of the fundamental wave component derived from the fundamental wave is inverted between “r (+1)” and “r (−1)”. On the other hand, the polarities of the second harmonic components derived from the second harmonic whose center frequency is “2f” are the same as “r (+1)” and “r (−1)”. Therefore, the synthesis unit 121 adds “r (+1)” and “r (−1)” to generate a synthesized signal (synthesized data). In this synthesized signal (synthesized data), the fundamental wave component is removed, and a harmonic signal in which the second harmonic component remains mainly remains. The B mode data generation unit 122 generates B mode data from the combined data generated by the combining unit 121, and the image generation unit 14 generates ultrasonic image data (B mode image data) from the B mode data. Since the bandwidth of the harmonic component is narrower than the bandwidth of the fundamental component, the azimuth resolution of B-mode image data obtained by the above method is higher than that of normal B-mode image data.
しかし、高調波成分の帯域幅が狭いため、或いは、高調波受信により深部領域における「penetration」が不足するため、上記の方法では、距離分解能は、改善されない場合がある。 However, since the bandwidth of the harmonic component is narrow or “penetration” in the deep region is insufficient due to harmonic reception, the above method may not improve the distance resolution.
そこで、近年、方位分解能及び距離分解能の高いBモード画像データを得るTHI法として、受信信号に含まれる2次高調波成分と差音成分とを用いて映像化を行なう方法が実用化されている。以下、この方法を、差音成分を用いた映像化法と記載する。差音成分を用いた映像化法では、中心周波数の異なる2つの基本波を合成した波形の超音波を、各走査線で位相反転しながら複数回送信し、これらの受信信号を合成する。図2は、差音成分を用いたTHI法を説明するための模式図である。なお、図2の横軸は、周波数(単位:MHz)を示し、図2の縦軸は、信号強度(単位:dB)を示す。 Therefore, in recent years, as a THI method for obtaining B-mode image data having a high azimuth resolution and distance resolution, a method for imaging using a second harmonic component and a difference sound component included in a received signal has been put into practical use. . Hereinafter, this method is referred to as an imaging method using a difference sound component. In the imaging method using the difference sound component, an ultrasonic wave having a waveform obtained by synthesizing two fundamental waves having different center frequencies is transmitted a plurality of times while inverting the phase of each scanning line, and these received signals are synthesized. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the THI method using a difference sound component. 2 indicates the frequency (unit: MHz), and the vertical axis in FIG. 2 indicates the signal intensity (unit: dB).
例えば、差音成分を用いた映像化法で用いられる2つの基本波を、中心周波数が「f1」の第1基本波と、中心周波数が「f1」より大きい「f2」の第2基本波とする。送受信部11は、第1基本波の波形と第2基本波の波形とを合成した合成波形の送信超音波を、超音波プローブ1から送信させる。この合成波形は、2次高調波成分と同一の極性を持つ差音成分が発生するように、互いの位相が調整された第1基本波の波形と第2基本波の波形とを合成した波形である。この位相条件は、制御部17により調整される。以下、2次高調波成分と同一の極性を持つ差音成分を発生させるための位相条件を、同一極性位相条件と記載する。
For example, two fundamental waves used in an imaging method using a difference sound component are divided into a first fundamental wave having a center frequency “f1” and a second fundamental wave having a center frequency “f2” greater than “f1”. To do. The transmission /
第1基本波と第2基本波との合成波形の送信超音波による受信信号には、図2に模式的に示すように、中心周波数が「f1」である第1基本波に由来する第1基本波成分と、中心周波数が「f2」である第2基本波に由来する第2基本波成分とが含まれる。また、受信信号には、図2に模式的に示すように、中心周波数が「2f1」である2次高調波に由来する2次高調波成分と、中心周波数が「2f2」である2次高調波に由来する2次高調波成分とが含まれる。 As schematically shown in FIG. 2, the received signal by the transmission ultrasonic wave having the combined waveform of the first fundamental wave and the second fundamental wave is a first signal derived from the first fundamental wave having the center frequency “f1”. The fundamental wave component and the second fundamental wave component derived from the second fundamental wave having the center frequency “f2” are included. Further, as schematically shown in FIG. 2, the received signal includes a second harmonic component derived from a second harmonic having a center frequency of “2f1” and a second harmonic having a center frequency of “2f2”. And second harmonic components derived from waves.
そして、中心周波数の異なる2つの基本波を用いた場合、受信信号には、図2に模式的に示すように、第2基本波と第1基本波との差音「f2−f1」に由来する差音成分とが含まれる。なお、図2に模式的に示す「DC」は、受信信号の非線形成分(ハーモニック成分)の中で、「0次」の項に対応する成分である。 When two fundamental waves having different center frequencies are used, the received signal is derived from a difference sound “f2-f1” between the second fundamental wave and the first fundamental wave as schematically shown in FIG. Difference sound component to be included. Note that “DC” schematically shown in FIG. 2 is a component corresponding to the term “0th order” among the nonlinear components (harmonic components) of the received signal.
ここで、送受信部11は、合成波形の送信超音波を、位相を反転させながら複数回(例えば、2回)送信させる。例えば、送受信部11は、1本の走査線で、合成波形の送信超音波を2回送信させる際に、1回目の送信超音波の極性と2回目の送信超音波の極性とを反転させる。これにより、送受信部11は、1本の走査線にて、2つの反射波データを生成する。ここで、1回目の送信「+1」により得られる反射波データを「R(+1)」とし、2回目の送信「−1」により得られる反射波データを「R(−1)」とする。
Here, the transmission /
かかる場合、第1基本波成分の極性と、第2基本波成分の極性とは、「R(+1)」と「R(−1)」とで反転している。一方、2次高調波「2f1」に由来する2次高調波成分の極性と、2次高調波「2f2」に由来する2次高調波成分の極性と、差音「f2−f1」に由来する差音成分の極性とは、「R(+1)」と「R(−1)」とで同じである。そこで、合成部121は、「R(+1)」と「R(−1)」とを加算して、合成信号(合成データ)を生成する。この合成信号(合成データ)では、基本波成分が除去され、差音成分及び2次高調波成分が主に残存したハーモニック信号となる。 In such a case, the polarity of the first fundamental wave component and the polarity of the second fundamental wave component are inverted between “R (+1)” and “R (−1)”. On the other hand, the polarity of the second harmonic component derived from the second harmonic “2f1”, the polarity of the second harmonic component derived from the second harmonic “2f2”, and the difference sound “f2-f1” The polarity of the difference sound component is the same for “R (+1)” and “R (−1)”. Therefore, the synthesis unit 121 adds “R (+1)” and “R (−1)” to generate a synthesized signal (synthesized data). In this synthesized signal (synthesized data), the fundamental wave component is removed, and a harmonic signal in which the difference sound component and the second harmonic component mainly remain is obtained.
また、合成部121は、2次高調波「2f2」に由来する2次高調波成分及び「DC」を、フィルタ処理により合成信号(合成データ)から除去する。或いは、例えば、制御部17は、2次高調波「2f2」に由来する2次高調波成分の周波数帯域を、超音波プローブ1が受信可能な周波数帯域外となるように設定する。かかる場合、反射波データには、「2f1」に由来する2次高調波成分が含まれないので、合成部121は、「DC」を、フィルタ処理により合成信号(合成データ)から除去する。これにより、合成部121は、「f2−f1」の差音成分と、「2f1」の2次高調波成分とが抽出された合成データ(合成ハーモニック信号)を抽出する。
Further, the synthesis unit 121 removes the second harmonic component and “DC” derived from the second harmonic “2f2” from the synthesized signal (synthetic data) by filtering. Alternatively, for example, the control unit 17 sets the frequency band of the second harmonic component derived from the second harmonic “2f2” to be outside the frequency band that can be received by the
そして、合成部121が出力した合成データからBモードデータを生成し、画像生成部14は、このBモードデータから超音波画像データ(Bモード画像データ)を生成する。 And B mode data is produced | generated from the synthetic | combination data which the synthetic | combination part 121 output, and the image generation part 14 produces | generates ultrasonic image data (B mode image data) from this B mode data.
合成部121が出力した合成データは、低い周波数側の2次高調波成分と差音成分とを含む合成ハーモニック信号となり、従来のTHI法で得られる信号より広帯域なハーモニックエコーとなる。差音成分を用いた映像化法では、この合成ハーモニック信号を用いて映像化を行なうことで、空間分解能(方位分解能及び距離分解能)が高いBモード画像データを得ることができる。 The synthesized data output from the synthesizing unit 121 becomes a synthesized harmonic signal including a second harmonic component and a difference sound component on the lower frequency side, and becomes a harmonic echo having a wider band than a signal obtained by the conventional THI method. In the imaging method using the difference sound component, B-mode image data having high spatial resolution (azimuth resolution and distance resolution) can be obtained by performing imaging using this synthesized harmonic signal.
なお、差音成分を用いた映像化法では、「f1」及び「f2」の値は、映像化される周波数帯域に応じて、制御部17により調整される。例えば、「f1=f」として、「2f」を中心とする広帯域な周波数帯域での映像化を行なう場合、「f2」の値は、「f2=3×f」に調整される。また、例えば、「f1=f」として、「2f」より高周波側の周波数を中心とする広帯域な周波数帯域での映像化を行なう場合、「f2」の値は、「3×f」より大きい値、例えば、「f2=3.5×f」に調整される。また、例えば、「f1=f」として、「2f」より低周波側の周波数を中心とする広帯域な周波数帯域での映像化を行なう場合、「f2」の値は、「3×f」より小さい値、例えば、「f2=2.5×f」に調整される。 In the imaging method using the difference sound component, the values of “f1” and “f2” are adjusted by the control unit 17 according to the frequency band to be visualized. For example, when “f1 = f” is set and imaging is performed in a wide frequency band centered on “2f”, the value of “f2” is adjusted to “f2 = 3 × f”. Further, for example, when “f1 = f” is set and imaging is performed in a wide frequency band centered on a frequency higher than “2f”, the value of “f2” is larger than “3 × f”. For example, “f2 = 3.5 × f” is adjusted. Also, for example, when “f1 = f” is set and imaging is performed in a wide frequency band centered on a frequency lower than “2f”, the value of “f2” is smaller than “3 × f”. The value is adjusted to, for example, “f2 = 2.5 × f”.
ここで、差音成分を用いた映像化法により距離分解能の高いBモード画像を得るためには、合成ハーモニック信号の周波数特性が広帯域になるように、中心周波数の異なる2つの基本波それぞれの振幅のレベルを調整する必要がある。超音波プローブ1から送信される超音波は、超音波プローブ1の振動子面から遠くなるほど、また、中心周波数が高いほど減衰する。差音成分を用いた映像化法では、中心周波数の異なる2つの基本波を用いるため、深部からの受信信号の強度は、基本波間で異なる。このため、差音成分を用いた映像化法では、映像化に用いる2つの基本波それぞれの周波数減衰特性に応じて、これら2つの基本波それぞれの振幅のレベルを調整する必要がある。
Here, in order to obtain a B-mode image with high distance resolution by the imaging method using the difference sound component, the amplitude of each of the two fundamental waves having different center frequencies so that the frequency characteristic of the synthesized harmonic signal becomes a wide band. It is necessary to adjust the level. The ultrasonic wave transmitted from the
更に、周波数減衰特性は、被検体Pの撮影部位ごとに異なる。また、周波数減衰特性は、同一の撮影部位であっても、患者間で異なる。また、周波数減衰特性は、同一の被検体Pの撮影部位であっても、撮影時期により異なる場合がある。このように、周波数減衰特性は、撮影部位ごとに異なる。上記のレベル調整は、映像化に用いる2つの基本波それぞれの周波数減衰特性だけでなく、走査対象の周波数減衰特性も考慮する必要がある。 Furthermore, the frequency attenuation characteristic differs for each imaging region of the subject P. Further, the frequency attenuation characteristic varies among patients even in the same imaging region. Further, the frequency attenuation characteristics may vary depending on the imaging time even in the imaging region of the same subject P. As described above, the frequency attenuation characteristic is different for each imaging region. The level adjustment described above needs to consider not only the frequency attenuation characteristics of each of the two fundamental waves used for imaging, but also the frequency attenuation characteristics of the scanning target.
仮に、同一極性位相条件下で、「f1」の第1基本波の振幅と、「f2」の第2基本波の振幅とが「1:1」となる合成波形の送信超音波を、位相を反転しながら送信を2回行なったとする。かかる場合、合成部121が出力する合成ハーモニック信号の周波数特性は、走査対象の周波数減数係数により異なる。これについて、図3を用いて具体的に説明する。図3は、差音成分を用いた従来の映像化法の課題を説明するための図である。 Temporarily, under the same polarity phase condition, transmit ultrasonic waves having a composite waveform in which the amplitude of the first fundamental wave of “f1” and the amplitude of the second fundamental wave of “f2” are “1: 1” Assume that transmission is performed twice while inversion. In this case, the frequency characteristic of the synthesized harmonic signal output from the synthesis unit 121 varies depending on the frequency reduction coefficient to be scanned. This will be specifically described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining a problem of a conventional imaging method using a difference sound component.
図3の(A)及び(B)の横軸は、周波数(単位:MHz)を示し、図3の(A)及び(B)の縦軸は、信号強度(単位:dB)を示す。また、図3の(A)及び(B)では、合成ハーモニック信号の周波数特性を実線で示している。なお、図3の(A)及び(B)では、合成部121が「R(+1)」から「R(−1)」を減算した場合の減算データの周波数特性を点線で示している。減算データは、差分成分と2次高調波成分とが除去され、第1基本波成分と第2基本波成分とが主に残存したデータとなる。 The horizontal axes in FIGS. 3A and 3B indicate the frequency (unit: MHz), and the vertical axes in FIGS. 3A and 3B indicate the signal intensity (unit: dB). In FIGS. 3A and 3B, the frequency characteristics of the synthesized harmonic signal are indicated by solid lines. 3A and 3B, the frequency characteristics of the subtraction data when the synthesis unit 121 subtracts “R (−1)” from “R (+1)” are indicated by dotted lines. The subtraction data is data in which the difference component and the second harmonic component are removed, and the first fundamental wave component and the second fundamental wave component mainly remain.
周波数減衰係数が「−0.5dB/MHz/cm」と低い場合、合成ハーモニック信号は、図3の(A)の実線に例示するように、1MHzから4.5MHzに渡る広帯域な周波数特性となる。かかる場合、画像生成部14は、空間分解能の高い超音波画像データを生成することができる。 When the frequency attenuation coefficient is as low as “−0.5 dB / MHz / cm”, the synthesized harmonic signal has a broadband frequency characteristic ranging from 1 MHz to 4.5 MHz, as illustrated by the solid line in FIG. . In such a case, the image generation unit 14 can generate ultrasonic image data with high spatial resolution.
一方、周波数減衰係数が「−0.5dB/MHz/cm」より高い場合、合成ハーモニック信号は、図3の(B)の実線に例示するように、4MHz付近の2次高調波成分が低いために、中心周波数が低く、かつ、帯域も狭い周波数特性となる。かかる場合、画像生成部14が生成する超音波画像データの空間分解能は、低下する。 On the other hand, when the frequency attenuation coefficient is higher than “−0.5 dB / MHz / cm”, the synthesized harmonic signal has a low second-order harmonic component in the vicinity of 4 MHz as illustrated by the solid line in FIG. In addition, the center frequency is low and the frequency band is narrow. In such a case, the spatial resolution of the ultrasonic image data generated by the image generation unit 14 is reduced.
更に、第2基本波の振幅「A(f2)」に対する第1基本波の振幅「A(f1)」の比率「A(f1)/A(f2)」を高くすると、合成ハーモニック信号では、2次高調波成分が増加する。また、第1基本波の振幅に対する第2基本波の振幅の比率「A(f2)/A(f1)」を高くすると、差音成分が増加する。このように、上記のレベル調整は、容易ではなく、差音成分を用いた従来の映像化法では、周波数減衰特性の違いにより画質が低下する場合があった。 Further, when the ratio “A (f1) / A (f2)” of the amplitude “A (f1)” of the first fundamental wave to the amplitude “A (f2)” of the second fundamental wave is increased, the composite harmonic signal has 2 The second harmonic component increases. Further, when the ratio “A (f2) / A (f1)” of the amplitude of the second fundamental wave to the amplitude of the first fundamental wave is increased, the difference sound component increases. As described above, the level adjustment is not easy, and in the conventional imaging method using the difference sound component, the image quality may be deteriorated due to the difference in frequency attenuation characteristics.
そこで、第1の実施形態では、差音成分と2次高調波とを用いて得られる画像の画質を、周波数減衰特性の違いによらず安定化させるために、図1に例示する取得部171及び調整部172は、以下に説明する処理を行なう。
Therefore, in the first embodiment, the
すなわち、取得部171は、撮影部位の周波数減衰特性に関連する関連情報を取得する。そして、調整部172は、第1基本波の振幅と第1基本波の中心周波数より大きい中心周波数の第2基本波の振幅との比率を上記関連情報に応じて変更する。これにより、調整部172は、第1基本波と第2基本波との合成超音波の波形を調整する。
That is, the
そして、送受信部11は、合成超音波(調整後の波形の送信超音波)を、位相を反転させながら複数回送信させて、複数の反射波データを生成する。そして、合成部121は、複数の反射波データを合成して、第1基本波と第2基本波との差音成分と第1基本波の2次高調波成分とが抽出された合成データを生成する。
And the transmission /
具体的には、送受信部11は、各走査線で、合成波形の送信超音波を2回送信させる。この際、送受信部11は、1回目の送信超音波の極性と2回目の送信超音波の極性とを反転させる。これにより、送受信部11は、各走査線にて、2つの反射波データを生成する。そして、合成部121は、2つの反射波データを加算して、合成ハーモニック信号である合成データを生成する。そして、画像生成部14は、合成データを用いて、超音波画像データを生成する。
Specifically, the transmission /
上記の処理を行なうため、第1の実施形態に係る内部記憶部16には、以下に説明する2つの情報のいずれかが格納される。例えば、内部記憶部16は、第1基本波の振幅と第2基本波の振幅との比率を、周波数減衰係数と関連付けて記憶する。この比率は、帯域幅が最大となる合成データが得られる最適比率であり、最適比率は、周波数減衰係数が異なるファントム等を用いて、予め算出される値である。
In order to perform the above processing, the
或いは、第2情報として、内部記憶部16は、最適比率により第1基本波と第2基本波とを合成した波形(最適波形)を、周波数減衰係数と関連付けて記憶する。このように、第1の実施形態に係る内部記憶部16は、周波数減衰係数に応じた最適比率、又は、周波数減衰係数に応じた最適波形を記憶する。なお、内部記憶部16は、例えば、第1基本波の中心周波数「f1」の値と、第2基本波の中心周波数「f2」の値との組み合わせごとに、最適比率又は最適波形を記憶する。或いは、例えば、中心周波数の値に対して複数の区間を設定しておき、内部記憶部16が、これら区間の組み合わせごとに、同一極性位相条件下で算出された最適比率又は最適波形を記憶する場合であっても良い。
Alternatively, as the second information, the
図4は、第1の実施形態に係る内部記憶部が記憶する情報の一例を示す図である。図4の(A)に示す一例は、映像化される周波数帯域に応じて調整された値の「f1」及び「f2」での、周波数減衰係数に応じた最適比率のテーブルである。また、図4の(B)に示す一例は、映像化される周波数帯域に応じて調整された値の「f1」及び「f2」での、周波数減衰係数に応じた最適波形のテーブルである。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of information stored in the internal storage unit according to the first embodiment. An example shown in FIG. 4A is a table of optimum ratios according to the frequency attenuation coefficient with values “f1” and “f2” adjusted according to the frequency band to be imaged. Also, an example shown in FIG. 4B is an optimum waveform table corresponding to the frequency attenuation coefficient at values “f1” and “f2” adjusted according to the frequency band to be imaged.
図4の(A)は、第1基本波の振幅を「A1」とし、第2基本波の振幅を「A2」とし、最適比率を「A1/A2」と定義した場合を例示している。かかる場合、例えば、内部記憶部16は、図4の(A)に示すように、周波数減衰係数「P」が「P≦P1」である場合の最適比率を「R1」と記憶する。また、例えば、内部記憶部16は、図4の(A)に示すように、周波数減衰係数「P」が「P1<P≦P2」である場合の最適比率を「R2」と記憶する。また、例えば、内部記憶部16は、図4の(A)に示すように、周波数減衰係数「P」が「P2<P≦P3」である場合の最適比率を「R3」と記憶する。また、例えば、内部記憶部16は、図4の(A)に示すように、周波数減衰係数「P」が「P3<P≦P4」である場合の最適比率を「R4」と記憶する。また、例えば、内部記憶部16は、図4の(A)に示すように、周波数減衰係数「P」が「P4<P≦P5」である場合の最適比率を「R5」と記憶する。最適比率を「A1/A2」と定義した場合、最適比率の値は、周波数減衰係数が高くなるほど、小さくなる。
FIG. 4A illustrates a case where the amplitude of the first fundamental wave is “A1”, the amplitude of the second fundamental wave is “A2”, and the optimal ratio is defined as “A1 / A2”. In such a case, for example, as shown in FIG. 4A, the
或いは、例えば、内部記憶部16は、図4の(B)に示すように、周波数減衰係数「P」が「P≦P1」である場合の最適波形「WF」を、最適比率「R1」に基づく「WF(R1)」と記憶する。また、例えば、内部記憶部16は、図4の(B)に示すように、周波数減衰係数「P」が「P1<P≦P2」である場合の最適波形「WF」を、最適比率「R2」に基づく「WF(R2)」と記憶する。また、例えば、内部記憶部16は、図4の(B)に示すように、周波数減衰係数「P」が「P2<P≦P3」である場合の最適波形「WF」を、最適比率「R3」に基づく「WF(R3)」と記憶する。また、例えば、内部記憶部16は、図4の(B)に示すように、周波数減衰係数「P」が「P3<P≦P4」である場合の最適波形「WF」を、最適比率「R4」に基づく「WF(R4)」と記憶する。また、例えば、内部記憶部16は、図4の(B)に示すように、周波数減衰係数「P」が「P4<P≦P5」である場合の最適波形「WF」を、最適比率「R5」に基づく「WF(R5)」と記憶する。
Alternatively, for example, as shown in FIG. 4B, the
なお、上記の最適波形「WF」は、詳細には、第1基本波及び第2基本波の中心周波数と、同一極性位相条件と、最適比率とに基づく波形である。最適波形は、最適比率から、第1基本波及び第2基本波の中心周波数と、同一極性位相条件とにより、撮影前に調整部172により自動生成され内部記憶部16に格納される場合であっても良い。
The above-mentioned optimum waveform “WF” is a waveform based on the center frequencies of the first fundamental wave and the second fundamental wave, the same polarity phase condition, and the optimum ratio. The optimum waveform is a case where the optimum waveform is automatically generated by the adjustment unit 172 and stored in the
そして、第1の実施形態に係る取得部171は、撮影部位の周波数減衰特性に関連する関連情報として、当該撮影部位の周波数減衰係数を取得する。ここで、第1の実施形態に係る取得部171は、以下に説明する2つの方法により、撮影部位の周波数減衰係数を取得する。
And the
第1方法では、取得部171は、撮影部位の周波数減衰係数の指定を操作者から受け付ける。すなわち、第1方法では、操作者は、被検体Pの撮影部位の周波数減衰係数を、入力装置3を介して入力する。第1方法では、周波数減衰係数が手動で設定される。図5は、第1の実施形態に係る取得部が行なう第1方法の一例を示す図である。例えば、操作者は、入力装置3を介して、周波数減衰係数「P5」を入力する。これにより、取得部171は、図5に示すように、周波数減衰係数「P5」を取得する。
In the first method, the
一方、第2方法では、被検体Pの撮影部位の周波数減衰係数が自動的に設定される。すなわち、第2方法では、取得部171は、撮影部位に対して第1基本波及び第2基本波の送信を行ない、得られた各々の反射波データに基づいて、撮影部位の周波数減衰係数を取得する。一例として、取得部171は、被検体Pの撮影前に、撮影部位に対して送信された第1基本波及び第2基本波の反射波データに基づいて、撮影部位の周波数減衰係数を取得する。例えば、取得部171の制御により、送受信部11は、同一極性位相条件下で、「f1」の第1基本波の振幅と「f2」の第2基本波の振幅とが「1:1」となる合成波形の送信超音波を、位相を反転しながら2回送信させる。これにより、送受信部11は、各走査線で、2つの反射波データを生成する。そして、合成部121は、2つの反射波データを減算した減算データを生成する。
On the other hand, in the second method, the frequency attenuation coefficient of the imaging region of the subject P is automatically set. That is, in the second method, the
この減算データは、上述したように、第1基本波成分と第2基本波成分とが抽出されたデータとなる。従って、取得部171は、減算データの周波数特性を解析することで、第1基本波成分の信号強度と第2基本波成分の信号強度とを取得することができる。すなわち、第2方法では、同一極性位相条件下で2つの基本波の振幅比率を「1:1」とした合成波形を用いたパルスインバージョン法を行ない、2つの基本波成分が抽出された減算データを合成部121に生成させる。
As described above, the subtraction data is data obtained by extracting the first fundamental wave component and the second fundamental wave component. Therefore, the
図6は、第1の実施形態に係る取得部が行なう第2方法の一例を示す図である。図6では、深さ方向の異なる2つのサンプル点それぞれの減算データの周波数特性を、実線と点線とで示している。図6に例示する点線の周波数特性に対応するサンプル点は、図6に例示する実線の周波数特性の対応するサンプル点より深部に位置する。図6に例示するように、第1基本波成分「f1」の信号強度は、深部ほど低く、第2基本波成分「f2」の信号強度は、深部ほど低い。一方、図6に例示するように、深さ方向での第1基本波成分「f1」の信号強度の減衰は、深さ方向での第2基本波成分「f2」の信号強度の減衰より小さい。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a second method performed by the acquisition unit according to the first embodiment. In FIG. 6, the frequency characteristics of the subtraction data of two sample points having different depth directions are indicated by a solid line and a dotted line. The sample point corresponding to the frequency characteristic of the dotted line illustrated in FIG. 6 is located deeper than the sample point corresponding to the frequency characteristic of the solid line illustrated in FIG. As illustrated in FIG. 6, the signal intensity of the first fundamental wave component “f1” is lower as it is deeper, and the signal intensity of the second fundamental wave component “f2” is lower as it is deeper. On the other hand, as illustrated in FIG. 6, the attenuation of the signal intensity of the first fundamental wave component “f1” in the depth direction is smaller than the attenuation of the signal intensity of the second fundamental wave component “f2” in the depth direction. .
取得部171は、深さ方向に沿った複数のサンプル点それぞれの減算データの周波数特性から、第1基本波成分「f1」の信号強度の減衰率と、第2基本波成分「f2」の信号強度の減衰率とを収集する。これにより、取得部171は、第1基本波の中心周波数が「f1」であり、第2基本波の中心周波数が「f2」である場合の撮影部位の周波数減衰係数を取得する。
The
なお、取得部171は、例えば、撮影部位の中心に位置する1本の走査線で、周波数減衰係数取得用の超音波送受信を実行させることにより生成された1つの減算データから、撮影部位の周波数減衰係数を取得する。或いは、取得部171は、例えば、本撮影で撮影部位全体を走査するために用いられる全走査線の一部の複数の走査線で、周波数減衰係数取得用の超音波送受信を実行させて、複数の減算データを生成させる。そして、取得部171は、例えば、複数の減算データそれぞれから各走査線での周波数減衰係数を取得し、取得した複数の周波数減衰係数を平均することで、撮影部位の周波数減衰係数を取得する。或いは、取得部171は、例えば、全走査線で周波数減衰係数取得用の超音波送受信を実行させても良い。
Note that the
そして、調整部172は、取得部171が取得した周波数減衰係数に対応する比率(最適比率)を、内部記憶部16から特定する。そして、送受信部11は、調整部172が特定した比率(最適比率)により第1基本波と第2基本波とを合成した送信超音波を送信させる。上記の処理は、送受信部11が、周波数、位相、振幅等の情報から送信波形を計算可能である場合に行われる。
Then, the adjustment unit 172 specifies a ratio (optimum ratio) corresponding to the frequency attenuation coefficient acquired by the
例えば、取得部171が取得した周波数減衰係数が「P5」であった場合、調整部172は、図4の(A)に例示する内部記憶部16から、最適比率が「R5」であると特定する。そして、調整部172は、最適比率「R5」を送受信部11に通知する。送受信部11は、第1基本波及び第2基本波の中心周波数と同一極性位相条件と最適比率「R5」とから送信波形を計算し、計算した送信波形(合成波形)の送信超音波を、位相を反転させながら2回送信させる。
For example, when the frequency attenuation coefficient acquired by the
或いは、調整部172は、取得部171が取得した周波数減衰係数に対応する波形(最適波形)を、内部記憶部16から特定する。そして、送受信部11は、調整部172が特定した波形(最適波形)の送信超音波を送信させる。上記の処理は、送受信部11が、送信波形を計算不可である場合に行なわれる。
Alternatively, the adjustment unit 172 specifies a waveform (optimal waveform) corresponding to the frequency attenuation coefficient acquired by the
例えば、取得部171が取得した周波数減衰係数が「P5」であった場合、調整部172は、図4の(B)に例示する内部記憶部16から、最適波形が「WF(R5)」であると特定する。そして、調整部172は、最適波形「WF(R5)」を送受信部11に通知する。これにより、送受信部11は、最適波形「WF(R5)」の送信超音波を、位相を反転させながら2回送信させる。
For example, when the frequency attenuation coefficient acquired by the
そして、合成部121は、送受信部11が生成した2つの反射波データを加算することで、合成データを生成する。Bモードデータ生成部122は、各走査線の合成データから、1フレーム分のBモードデータを生成し、画像生成部14は、1フレーム分のBモードデータからBモード画像データを生成する。
And the synthetic | combination part 121 produces | generates synthetic | combination data by adding the two reflected wave data which the transmission /
図7は、第1の実施形態に係る調整部の処理により得られる合成ハーモニック信号の周波数特性の一例を示す図である。図7は、図3の(B)に示す周波数減衰係数を有する撮影部位に対して、上記の処理を行なった場合の、合成ハーモニック信号(合成データ、加算データ)の周波数特性を実線で示している。なお、図7では、減算データの周波数特性を点線で示している。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example of frequency characteristics of the synthesized harmonic signal obtained by the processing of the adjustment unit according to the first embodiment. FIG. 7 shows the frequency characteristics of the synthesized harmonic signal (synthetic data, added data) in a solid line when the above processing is performed on the imaging part having the frequency attenuation coefficient shown in FIG. Yes. In FIG. 7, the frequency characteristic of the subtraction data is indicated by a dotted line.
図7に示すように、合成ハーモニック信号の周波数特性は、図3の(B)に示す合成ハーモニック信号の周波数特性と比較して、広帯域となっている。図7に示す合成ハーモニック信号から生成されたBモードデータを用いることで、画像生成部14は、空間分解能の高いBモード画像データを生成することができる。 As shown in FIG. 7, the frequency characteristic of the synthesized harmonic signal has a wide band compared to the frequency characteristic of the synthesized harmonic signal shown in FIG. By using the B-mode data generated from the synthesized harmonic signal shown in FIG. 7, the image generation unit 14 can generate B-mode image data with high spatial resolution.
次に、図8を用いて、第1の実施形態に係る超音波診断装置の処理の一例について説明する。図8は、第1の実施形態に係る超音波診断装置の処理の一例を示すフローチャートである。なお、図8では、取得部171が、第2方法、すなわち、周波数減衰係数取得用の超音波送受信を実行させ、調整部172が内部記憶部16から最適波形を特定する場合に行なわれる処理を例示している。
Next, an example of processing of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of processing of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment. In FIG. 8, the processing performed when the
図8に例示するように、第1の実施形態に係る超音波診断装置の取得部171は、差音成分を用いた映像化法による撮影要求を受け付けたか否かを判定する(ステップS101)。ここで、撮影要求を受け付けない場合(ステップS101否定)、取得部171は、要求を受け付けるまで待機する。
As illustrated in FIG. 8, the
一方、差音成分を用いた映像化法による撮影要求を受け付けた場合(ステップS101肯定)、取得部171は、周波数減衰係数取得用の超音波送受信を実行させる(ステップS102)。なお、制御部17は、ステップS102の前に、例えば、操作者から設定された映像化周波数帯域に応じて、第1基本波及び第2基本波の中心周波数及び同一極性位相条件を設定する。
On the other hand, when the imaging request using the imaging method using the difference sound component is received (Yes in Step S101), the
そして、取得部171は、減算データの周波数特性を解析することで、撮影部位の周波数減衰係数を取得する(ステップS103)。そして、調整部172は、取得部171により取得された周波数減衰係数に対応する波形を特定する(ステップS104)。調整部172は、特定した波形(特定波形)を送受信部11に通知する。
And the
そして、送受信部11の制御により、超音波プローブ1は、特定波形、すなわち、最適波形の送信超音波による超音波送受信を実行する(ステップS105)。例えば、超音波プローブ1は、特定波形の送信超音波による超音波送受信を、位相を反転させながら2回実行する。これにより、送受信部11は、2つの反射波データを生成する。
Then, under the control of the transmission /
そして、合成部121は、合成データを生成する(ステップS106)。Bモードデータ生成部122は、合成データからBモードデータを生成し、画像生成部14は、超音波画像データ(Bモード画像データ)を生成する(ステップS107)。 Then, the synthesis unit 121 generates synthesized data (Step S106). The B mode data generation unit 122 generates B mode data from the combined data, and the image generation unit 14 generates ultrasonic image data (B mode image data) (step S107).
そして、制御部17の制御により、モニタ2は、超音波画像データを表示し(ステップS108)、処理を終了する。
Then, under the control of the control unit 17, the
上述したように、第1の実施形態では、内部記憶部16は、周波数減衰係数の値に応じた最適比率や最適波形を保持する。そして、第1の実施形態では、取得部171は、手動又は自動により、撮影部位の周波数減衰係数を取得する。そして、第1の実施形態では、調整部172は、取得した撮影部位の周波数減衰係数に対応する最適比率又は最適波形を特定して、送受信部11にフィードバックする。送受信部11は、超音波プローブ1から、差音成分と2次高調波成分とが広帯域に抽出可能な超音波の送受信を超音波プローブ1に実行させる。これにより、撮影部位の周波数減衰特性が異なる場合であっても、画像生成部14は、方位分解能及び距離分解能が高い超音波画像データを常に生成することができる。従って、第1の実施形態では、差音成分と2次高調波とを用いて得られる画像の画質を、周波数減衰特性の違いによらず安定化することができる。
As described above, in the first embodiment, the
(第2の実施形態)
第2の実施形態では、撮影部位の周波数減衰特性に関連する関連情報として、周波数減衰係数以外の情報を用いる場合について、図9〜図11を用いて説明する。図9〜図11は、第2の実施形態を説明するための図である。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, the case where information other than the frequency attenuation coefficient is used as related information related to the frequency attenuation characteristic of the imaging region will be described with reference to FIGS. 9 to 11. 9 to 11 are diagrams for explaining the second embodiment.
第2の実施形態に係る超音波診断装置は、図1に示す第1の実施形態に係る超音波診断装置と同様に構成される。しかし、第2の実施形態では、内部記憶部16が記憶する情報と、取得部171及び調整部172が行なう制御処理とが、以下に説明するように、第1の実施形態とは異なる。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment is configured similarly to the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment shown in FIG. However, in the second embodiment, information stored in the
第2の実施形態に係る制御部17(取得部171、或いは、調整部172)は、被検体Pの撮影前に、送受信部11に対して以下の処理を実行させる。例えば、調整部172の指示により、送受信部11は、被検体Pの撮影前に、第1基本波と第2基本波とを、互いの振幅の比率が異なる状態で合成した複数の波形それぞれを用いた超音波送受信を、超音波プローブ1に実行させる。
The control unit 17 (
例えば、第2の実施形態に係る内部記憶部16は、複数の比率を記憶する。例えば、内部記憶部16は、「A1/A2」として、10個の比率「R1、R2、・・・、R9、R10」を記憶する。これら比率の値及び数は、任意の値に変更可能である。
For example, the
調整部172は、被検体Pの撮影前に、内部記憶部16から複数の比率を取得する。ここで、「f1」及び「f2」の値と、同一極性位相条件とは、調整部172が映像化周波数帯域に応じて調整済みである。調整部172は、「f1」及び「f2」の値と、同一極性位相条件と、10個の比率とを送受信部11に通知する。調整部172から通知された情報から、送受信部11は、図9に示すように、10個の合成波形「WF(R1)、WF(R2)、・・・、WF(R9)、WF(R10)」を計算する。或いは、調整部172は、10個の合成波形「WF(R1)、WF(R2)、・・・、WF(R9)、WF(R10)」を計算して、送受信部11に通知する。
The adjustment unit 172 acquires a plurality of ratios from the
送受信部11は、WF(R1)の送信超音波を、位相を反転させながら2回行なう。これにより、送受信部11は、WF(R1)に対応する2つの反射波データを生成し、合成部121は、WF(R1)に対応する合成データ(R1)を生成する。同様の処理により、合成部121は、「WF(R2)に対応する合成データ(R2)〜WF(R10)に対応する合成データ(R10)」を生成する。
The transmission /
このように、合成部121は、複数の波形それぞれに対応する複数の合成データを生成する。そして、取得部171は、複数の合成データそれぞれを周波数解析して、各合成データの帯域幅を、撮影部位の周波数減衰特性に関連する関連情報として取得する。
Thus, the synthesis unit 121 generates a plurality of synthesized data corresponding to each of the plurality of waveforms. Then, the
例えば、取得部171は、合成データにてピーク信号強度を検出し、ピーク信号強度から3dB落ちの信号強度となる周波数の最小値及び最大値を検出する。そして、取得部171は、最大値と最小値との差を、当該合成データの帯域幅(BW)として取得する。
For example, the
これにより、取得部171は、図10に例示するように、「WF(R1)、WF(R2)、・・・、WF(R9)、WF(R10)」それぞれに対応する「BW(R1)、BW(R2)、・・・、BW(R9)、BW(R10)」を取得する。
Accordingly, as illustrated in FIG. 10, the
そして、調整部172は、複数の合成データそれぞれの帯域幅のうち、帯域幅が最大となる合成データに対応する波形を特定する。例えば、調整部172は、図11に示すように、BW(R6)が最大の帯域幅となることを特定し、BW(R6)に対応する合成波形「WF(R6)」を特定する。 And the adjustment part 172 specifies the waveform corresponding to the synthetic | combination data from which the bandwidth becomes the maximum among the bandwidth of each of several synthetic | combination data. For example, as illustrated in FIG. 11, the adjustment unit 172 specifies that BW (R6) has the maximum bandwidth, and specifies the combined waveform “WF (R6)” corresponding to BW (R6).
そして、調整部172は、特定した波形を、被検体Pを撮影するための送信超音波の波形として、送受信部11に通知する。なお、送受信部11が波形を計算可能である場合、調整部172は、特定した波形に対応する比率を送受信部11に通知する。
Then, the adjustment unit 172 notifies the transmission /
これにより、超音波プローブ1は、送受信部11の制御により、「WF(R6)」の送信超音波を、位相を反転させながら各走査線で2回送信する。そして、第2の実施形態でも、第1の実施形態で説明した同様の処理により、超音波画像データが生成される。
Thereby, the
なお、振幅比率ごとの帯域幅を取得するための超音波送受信は、例えば、撮影部位の中心に位置する1本の走査線で実行される場合であっても、本撮影で撮影部位全体を走査するために用いられる全走査線の中で、一部の複数の走査線で実行される場合であっても、全走査線で実行される場合であっても良い。1本の走査線で実行される場合、取得部171は、振幅比率ごとの1つの合成データから、振幅比率ごとの帯域幅を取得する。複数本の走査線で実行される場合、取得部171は、振幅比率ごとの複数の合成データから、振幅比率ごとの平均帯域幅を取得する。かかる場合、調整部172は、平均振幅幅が最大となる波形を特定する。
Note that, even when ultrasonic transmission / reception for obtaining a bandwidth for each amplitude ratio is executed by, for example, one scanning line located at the center of the imaging region, the entire imaging region is scanned by the main imaging. Among all the scanning lines used for this, it may be executed by some scanning lines or may be executed by all scanning lines. When executed with one scanning line, the
また、第2の実施形態は、取得部171が、帯域幅と受信中心周波数とから算出される比帯域を関連情報として取得し、調整部172が、比帯域が最大となる波形を特定する場合であっても良い。
In the second embodiment, the
次に、図12を用いて、第2の実施形態に係る超音波診断装置の処理の一例について説明する。図12は、第1の実施形態に係る超音波診断装置の処理の一例を示すフローチャートである。 Next, an example of processing of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of processing of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment.
図12に例示するように、第2の実施形態に係る超音波診断装置の取得部171は、差音成分を用いた映像化法による撮影要求を受け付けたか否かを判定する(ステップS201)。ここで、撮影要求を受け付けない場合(ステップS201否定)、取得部171は、要求を受け付けるまで待機する。
As illustrated in FIG. 12, the
一方、差音成分を用いた映像化法による撮影要求を受け付けた場合(ステップS201肯定)、撮影要求を受け付けた旨を取得部171から通知された調整部172は、送受信部11を制御して、複数の波形ごとに、超音波送受信を実行させる(ステップS202)。なお、制御部17は、ステップS202の前に、例えば、操作者から設定された映像化周波数帯域に応じて、第1基本波及び第2基本波の中心周波数及び同一極性位相条件を設定する。
On the other hand, when the imaging request using the imaging method using the difference sound component is received (Yes in step S201), the adjustment unit 172 notified from the
そして、合成部121は、複数の波形ごとに、合成データを生成し(ステップS203)、取得部171は、複数の合成データごとに、周波数解析を行なって、帯域幅を取得する(ステップS204)。
Then, the synthesis unit 121 generates synthesized data for each of the plurality of waveforms (step S203), and the
そして、調整部172は、帯域幅が最大となる波形を特定し(ステップS205)、特定した波形(特定波形)を送受信部11に通知する。
Then, the adjustment unit 172 specifies a waveform having the maximum bandwidth (step S205), and notifies the transmission /
そして、送受信部11の制御により、超音波プローブ1は、特定波形の送信超音波による超音波送受信を実行する(ステップS206)。例えば、超音波プローブ1は、特定波形の送信超音波による超音波送受信を、位相を反転させながら2回実行する。これにより、送受信部11は、2つの反射波データを生成する。
Then, under the control of the transmission /
そして、合成部121は、合成データを生成する(ステップS207)。Bモードデータ生成部122は、合成データからBモードデータを生成し、画像生成部14は、超音波画像データ(Bモード画像データ)を生成する(ステップS208)。 Then, the synthesizer 121 generates synthesized data (step S207). The B mode data generation unit 122 generates B mode data from the combined data, and the image generation unit 14 generates ultrasonic image data (B mode image data) (step S208).
そして、制御部17の制御により、モニタ2は、超音波画像データを表示し(ステップS209)、処理を終了する。
Then, under the control of the control unit 17, the
上述したように、第2の実施形態では、第1基本波と第2基本波とを合成する際の振幅比率を予め複数パターン用意しておき、これら比率を用いた複数パターンの送信波形により、第1基本波の2次高調波成分と差音成分とが抽出された合成ハーモニック信号を複数得る。そして、第2の実施形態では、これらの信号を周波数解析して、最も広い帯域幅が得られる送信波形を特定し、特定した送信波形を送受信部11にフィードバックする。これにより、第2の実施形態でも、撮影部位の周波数減衰特性が異なる場合であっても、画像生成部14は、方位分解能及び距離分解能が高い超音波画像データを常に生成することができる。
As described above, in the second embodiment, a plurality of patterns of amplitude ratios for synthesizing the first fundamental wave and the second fundamental wave are prepared in advance, and a plurality of patterns of transmission waveforms using these ratios are used. A plurality of synthesized harmonic signals from which the second harmonic component and the difference sound component of the first fundamental wave are extracted are obtained. In the second embodiment, these signals are subjected to frequency analysis, a transmission waveform that provides the widest bandwidth is identified, and the identified transmission waveform is fed back to the transmission /
なお、上記の第1及び第2の実施形態では、取得部171が、撮影部位全体の周波数減衰特性に関する関連情報を取得する場合について説明した。しかし、上記の第1及び第2の実施形態は、撮影部位を複数の区間に分割し、取得部171が、複数の区間それぞれの関連情報を取得する場合であっても良い。以下、図13及び図14を用いて、第1及び第2の実施形態に係る変形例について説明する。図13及び図14は、第1及び第2の実施形態に係る変形例を説明するための図である。
In the first and second embodiments, the case where the
まず、第1変形例について説明する。第1変形例では、撮影部位は、1つ又は複数の走査線で分割される。例えば、第1変形例では、図13に示すように、複数本の走査線単位で、撮影部位は、6個の区間に分割される。第1の実施形態において、図13に例示する「6個の区間」が設定された場合、操作者は、「6個の区間」それぞれの周波数減衰係数を入力する。 First, the first modification will be described. In the first modification, the imaging region is divided by one or a plurality of scanning lines. For example, in the first modified example, as shown in FIG. 13, the imaging region is divided into six sections in units of a plurality of scanning lines. In the first embodiment, when “six sections” illustrated in FIG. 13 are set, the operator inputs the frequency attenuation coefficient of each of “six sections”.
或いは、第1の実施形態において、図13に例示する「6個の区間」が設定された場合、取得部171は、周波数減衰係数取得用の超音波送受信を、「6個の区間」それぞれで実行させる。周波数減衰係数取得用の超音波送受信は、「6個の区間」それぞれの中心に位置する1本の走査線で実行される場合であっても、「6個の区間」それぞれの全走査線の中で複数の走査線で実行される場合であっても、「6個の区間」それぞれの全走査線で実行される場合であっても良い。これにより、取得部171は、「6個の区間」それぞれの周波数減衰係数、又は、平均周波数減衰係数を取得する。
Alternatively, in the first embodiment, when “six sections” illustrated in FIG. 13 are set, the
また、第2の実施形態において、図13に例示する「6個の区間」が設定された場合、送受信部11は、振幅比率ごとの帯域幅を取得するための超音波送受信を「6個の区間」それぞれで実行させる。振幅比率ごとの帯域幅を取得するための超音波送受信は、上記と同様に、「6個の区間」それぞれの中心に位置する1本の走査線で実行される場合であっても、「6個の区間」それぞれの全走査線の中で複数の走査線で実行される場合であっても、「6個の区間」それぞれの全走査線で実行される場合であっても良い。これにより、取得部171は、「6個の区間」それぞれの帯域幅、又は、平均帯域幅を特定する。
Further, in the second embodiment, when “six sections” illustrated in FIG. 13 are set, the transmission /
そして、調整部172は、「6個の区間」それぞれの関連情報に基づいて、「6個の区間」それぞれで超音波波形を調整する。送受信部11は、「6個の区間」それぞれで、該当する超音波波形を有する送信超音波を用いた超音波送受信を実行させる。合成部121は、「6個の区間」それぞれの合成データを生成する。そして、画像生成部14は、「6個の区間」それぞれの合成データを用いて、超音波画像データを生成する。
Then, the adjustment unit 172 adjusts the ultrasonic waveform in each of “6 sections” based on the related information of each of “6 sections”. The transmission /
次に、第2変形例について説明する。第2変形例は、送受信部11が、各走査線で送信フォーカスの深度を所定のフォーカスレートで変更する多段フォーカスを実行可能である場合に適用される。例えば、図14の(A)に示すように、深度が異なる3つの送信フォーカス「F1、F2、F3」が設定された場合、送受信部11は、F1を含む領域を1回目の送受信で走査し、F2を含む領域を2回目の送受信で走査し、F3を含む領域を3回目の送受信で走査する。これにより、画像生成部14は、3つの領域ごとにフォーカスされた3つの超音波画像データを生成し、3つの超音波画像データを合成することで、撮影部位全体の超音波画像データを生成することができる。
Next, a second modification will be described. The second modification is applied when the transmission /
そこで、第2変形例では、取得部171は、撮影部位の周波数減衰特性に関連する関連情報として、撮影部位を複数の深度で分割した複数の区間それぞれの関連情報を取得する。そして、調整部172は、複数の区間それぞれの関連情報に基づいて、複数の区間それぞれで超音波波形を調整する。そして、送受信部11は、複数の区間それぞれで、該当する超音波波形を有する送信超音波を用いた超音波送受信を所定のフォーカスレートで実行させる。そして、合成部121は、複数の区間それぞれの合成データを生成し、画像生成部14は、複数の区間それぞれの合成データを用いて、超音波画像データを生成する。
Therefore, in the second modification, the
例えば、第2変形例では、図14の(B)に示すように、撮影部位は、深さ方向において、3個の区間に分割される。第1の実施形態において、図14の(B)に例示する「3個の区間」が設定された場合、操作者は、「3個の区間」それぞれの周波数減衰係数を入力する。 For example, in the second modified example, as shown in FIG. 14B, the imaging region is divided into three sections in the depth direction. In the first embodiment, when “three sections” illustrated in FIG. 14B are set, the operator inputs the frequency attenuation coefficient of each of the “three sections”.
或いは、第1の実施形態において、図14の(B)に例示する「3個の区間」が設定された場合、取得部171は、周波数減衰係数取得用の超音波送受信を、多段フォーカスにより、「3個の区間」それぞれで実行させる。周波数減衰係数取得用の超音波送受信は、「3個の区間」それぞれの中心に位置する1本の走査線で実行される場合であっても、「3個の区間」それぞれの全走査線の中で複数の走査線で実行される場合であっても、「3個の区間」それぞれの全走査線で実行される場合であっても良い。これにより、取得部171は、「3個の区間」それぞれの周波数減衰係数、又は、平均周波数減衰係数を取得する。
Alternatively, in the first embodiment, when “three sections” illustrated in FIG. 14B is set, the
また、第2の実施形態において、図14の(B)に例示する「3個の区間」が設定された場合、振幅比率ごとの帯域幅を取得するための超音波送受信を、多段フォーカスにより、「3個の区間」それぞれで実行させる。振幅比率ごとの帯域幅を取得するための超音波送受信は、上記と同様に、「3個の区間」それぞれの中心に位置する1本の走査線で実行される場合であっても、「3個の区間」それぞれの全走査線の中で複数の走査線で実行される場合であっても、「3個の区間」それぞれの全走査線で実行される場合であっても良い。これにより、取得部171は、「3個の区間」それぞれの帯域幅、又は、平均帯域幅を特定する。
Further, in the second embodiment, when “three sections” illustrated in FIG. 14B is set, ultrasonic transmission / reception for acquiring a bandwidth for each amplitude ratio is performed by multistage focusing. It is executed in each of “three sections”. Even when ultrasonic transmission / reception for obtaining a bandwidth for each amplitude ratio is executed by one scanning line located at the center of each of the “three sections” as described above, “3 It may be executed by a plurality of scanning lines among all the scanning lines in each of the “sections”, or may be executed by all the scanning lines in each of the “three sections”. Thereby, the
そして、調整部172は、「3個の区間」それぞれの関連情報に基づいて、「3個の区間」それぞれで超音波波形を調整する。送受信部11は、「3個の区間」それぞれで、該当する超音波波形を有する送信超音波を用いた超音波送受信を所定のフォーカスレートで実行させる。合成部121は、「3個の区間」それぞれの合成データを生成する。そして、画像生成部14は、「3個の区間」それぞれの合成データを用いて、超音波画像データを生成する。
Then, the adjustment unit 172 adjusts the ultrasonic waveform in each of “three sections” based on the related information of each of “three sections”. The transmission /
また、多段フォーカスが実行可能である場合、第1変形例と第2変形例とを組み合わせた第3変形例が行なわれても良い。第3変形例では、例えば、図14の(C)に示すように、撮影部位は、複数本の走査線単位で6個の区間に分割され、更に、深さ方向において、3個の区間に分割されることで、「18個の区間」に分割される。第3変形例では、図13及び図14の(B)を用いて説明した処理により、「18個の区間」それぞれで関連情報が取得され、「18個の区間」それぞれで超音波波形が調整される。 Further, in the case where multistage focusing can be performed, a third modified example in which the first modified example and the second modified example are combined may be performed. In the third modification, for example, as shown in FIG. 14C, the imaging region is divided into six sections in units of a plurality of scanning lines, and further divided into three sections in the depth direction. By being divided, it is divided into “18 sections”. In the third modification, related information is acquired in each of “18 sections” and the ultrasonic waveform is adjusted in each of “18 sections” by the processing described with reference to FIGS. 13 and 14B. Is done.
第1変形例、第2変形例、又は、第3変形例を行なうことで、差音成分を用いた映像化法で生成される超音波画像データの空間分解能を更に向上させることができる。 By performing the first modification, the second modification, or the third modification, the spatial resolution of the ultrasonic image data generated by the imaging method using the difference sound component can be further improved.
なお、第1及び第2の実施形態、並びに、第1変形例〜第3変形例で説明した超音波診断装置が実行する制御方法は、あらかじめ用意された制御プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。この制御プログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することができる。また、この制御プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク(FD)、CD−ROM、MO、DVDなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。 The control method executed by the ultrasonic diagnostic apparatus described in the first and second embodiments and the first to third modifications is a control program prepared in advance such as a personal computer or a workstation. It can be realized by executing on a computer. This control program can be distributed via a network such as the Internet. The control program can also be executed by being recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, a flexible disk (FD), a CD-ROM, an MO, or a DVD, and being read from the recording medium by the computer.
以上、説明したとおり、第1及び第2の実施形態、並びに、第1変形例〜第3変形例によれば、差音成分と2次高調波とを用いて得られる画像の画質を、周波数減衰特性の違いによらず安定化することができる。 As described above, according to the first and second embodiments and the first to third modifications, the image quality of an image obtained using the difference sound component and the second harmonic is expressed by the frequency. Stabilization can be achieved regardless of the difference in attenuation characteristics.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
11 送受信部
121 合成部
14 画像生成部
171 取得部
172 調整部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
第1基本波の振幅と前記第1基本波の中心周波数より大きい中心周波数の第2基本波の振幅との比率を前記関連情報に応じて変更して、前記第1基本波と前記第2基本波との合成超音波の波形を調整する調整部と、
前記合成超音波を、位相を反転させながら複数回送信させて、複数の反射波データを生成する送受信部と、
前記複数の反射波データを合成して、前記第1基本波と前記第2基本波との差音成分と前記第1基本波の2次高調波成分とが抽出された合成データを生成する合成部と、
前記合成データを用いて、超音波画像データを生成する画像生成部と、
帯域幅が最大となる合成データが得られる前記第1基本波の振幅と前記第2基本波の振幅との比率、又は、当該比率により前記第1基本波と前記第2基本波とを合成した波形を、周波数減衰係数と関連付けて記憶する記憶部とを備え、
前記取得部は、前記関連情報として前記撮影部位の周波数減衰係数を取得し、
前記調整部は、前記取得部が取得した周波数減衰係数に対応する比率、又は、前記取得部が取得した周波数減衰係数に対応する波形を前記記憶部から特定し、
前記送受信部は、前記調整部が特定した比率により前記第1基本波と前記第2基本波とを合成した送信超音波、又は、前記調整部が特定した波形の送信超音波を送信させることを特徴とする超音波診断装置。 An acquisition unit for acquiring related information related to the frequency attenuation characteristics of the imaging region;
The ratio between the amplitude of the first fundamental wave and the amplitude of the second fundamental wave having a center frequency larger than the center frequency of the first fundamental wave is changed according to the related information, and the first fundamental wave and the second fundamental wave are changed. An adjustment unit for adjusting the waveform of the synthesized ultrasonic wave with the wave;
A transmission / reception unit that generates a plurality of reflected wave data by transmitting the synthesized ultrasonic wave a plurality of times while inverting the phase;
Combining the plurality of reflected wave data to generate synthesized data in which a difference sound component between the first fundamental wave and the second fundamental wave and a second harmonic component of the first fundamental wave are extracted. And
An image generation unit that generates ultrasonic image data using the synthesized data;
The ratio of the amplitude of the first fundamental wave and the amplitude of the second fundamental wave, or the ratio of the first fundamental wave and the second fundamental wave, with which the combined data with the maximum bandwidth is obtained is synthesized. A storage unit that stores a waveform in association with a frequency attenuation coefficient;
The acquisition unit acquires a frequency attenuation coefficient of the imaging region as the related information,
The adjustment unit specifies a ratio corresponding to the frequency attenuation coefficient acquired by the acquisition unit, or a waveform corresponding to the frequency attenuation coefficient acquired by the acquisition unit from the storage unit,
The transceiver unit, synthesized transmitted ultrasonic wave and the second fundamental wave and the first fundamental wave by the ratio of the adjusting unit has identified, or, and this to transmit the transmission ultrasound wave that the adjusting unit has identified An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by the above.
第1基本波の振幅と前記第1基本波の中心周波数より大きい中心周波数の第2基本波の振幅との比率を前記関連情報に応じて変更して、前記第1基本波と前記第2基本波との合成超音波の波形を調整する調整部と、
前記合成超音波を、位相を反転させながら複数回送信させて、複数の反射波データを生成する送受信部と、
前記複数の反射波データを合成して、前記第1基本波と前記第2基本波との差音成分と前記第1基本波の2次高調波成分とが抽出された合成データを生成する合成部と、
前記合成データを用いて、超音波画像データを生成する画像生成部とを備え、
前記送受信部は、被検体の撮影前に、前記第1基本波と前記第2基本波とを、互いの振幅の比率が異なる状態で合成した複数の波形それぞれを用いた超音波送受信を実行させ、
前記合成部は、前記複数の波形それぞれに対応する複数の合成データを生成し、
前記取得部は、前記複数の合成データそれぞれを周波数解析して、各合成データの帯域幅を前記関連情報として取得し、
前記調整部は、前記複数の合成データそれぞれの帯域幅のうち、帯域幅が最大となる合成データに対応する波形を、前記被検体を撮影するための送信超音波の波形として、前記送受信部に通知することを特徴とする超音波診断装置。 An acquisition unit for acquiring related information related to the frequency attenuation characteristics of the imaging region;
The ratio between the amplitude of the first fundamental wave and the amplitude of the second fundamental wave having a center frequency larger than the center frequency of the first fundamental wave is changed according to the related information, and the first fundamental wave and the second fundamental wave are changed. An adjustment unit for adjusting the waveform of the synthesized ultrasonic wave with the wave;
A transmission / reception unit that generates a plurality of reflected wave data by transmitting the synthesized ultrasonic wave a plurality of times while inverting the phase;
Combining the plurality of reflected wave data to generate synthesized data in which a difference sound component between the first fundamental wave and the second fundamental wave and a second harmonic component of the first fundamental wave are extracted. And
An image generation unit that generates ultrasonic image data using the synthesized data,
The transmission / reception unit performs ultrasonic transmission / reception using each of a plurality of waveforms obtained by synthesizing the first fundamental wave and the second fundamental wave with different amplitude ratios before imaging the subject. ,
The synthesis unit generates a plurality of synthesized data corresponding to each of the plurality of waveforms,
The acquisition unit performs frequency analysis on each of the plurality of combined data, acquires a bandwidth of each combined data as the related information,
The adjustment unit transmits, to the transmission / reception unit, a waveform corresponding to the combined data having the maximum bandwidth among the bandwidths of the plurality of combined data, as a waveform of a transmission ultrasonic wave for imaging the subject. An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by notifying.
前記取得部は、前記関連情報として、前記撮影部位を複数の深度で分割した複数の区間それぞれの関連情報を取得し、
前記調整部は、前記複数の区間それぞれの関連情報に基づいて、前記複数の区間それぞれで超音波波形を調整し、
前記送受信部は、前記複数の区間それぞれで、該当する超音波波形を有する送信超音波を用いた超音波送受信を前記所定のフォーカスレートで実行させ、
前記合成部は、前記複数の区間それぞれの合成データを生成し、
前記画像生成部は、前記複数の区間それぞれの合成データを用いて、前記超音波画像データを生成することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の超音波診断装置。 In the case where the transmission / reception unit is capable of performing multi-stage focusing for changing the depth of transmission focus at each scanning line at a predetermined focus rate,
The acquisition unit acquires, as the related information, related information of each of a plurality of sections obtained by dividing the imaging region at a plurality of depths,
The adjustment unit adjusts an ultrasonic waveform in each of the plurality of sections based on related information of each of the plurality of sections,
The transmission / reception unit performs ultrasonic transmission / reception using transmission ultrasonic waves having a corresponding ultrasonic waveform at each of the plurality of sections at the predetermined focus rate;
The combining unit generates combined data for each of the plurality of sections;
The image generation section uses the combined data of each of the plurality of sections, the ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1-4, characterized in that to generate ultrasonic image data.
第1基本波の振幅と前記第1基本波の中心周波数より大きい中心周波数の第2基本波の振幅との比率を前記関連情報に応じて変更して、前記第1基本波と前記第2基本波との合成超音波の波形を調整する調整手順と、
前記合成超音波を、位相を反転させながら複数回送信させて、複数の反射波データを生成する送受信手順と、
前記複数の反射波データを合成して、前記第1基本波と前記第2基本波との差音成分と前記第1基本波の2次高調波成分とが抽出された合成データを生成する合成手順と、
前記合成データを用いて、超音波画像データを生成する画像生成手順と、
帯域幅が最大となる合成データが得られる前記第1基本波の振幅と前記第2基本波の振幅との比率、又は、当該比率により前記第1基本波と前記第2基本波とを合成した波形を、周波数減衰係数と関連付けて記憶部に記憶する記憶手順と
をコンピュータに実行させ、
前記取得手順は、前記関連情報として前記撮影部位の周波数減衰係数を取得し、
前記調整手順は、前記取得手順により取得した周波数減衰係数に対応する比率、又は、前記取得手順により取得した周波数減衰係数に対応する波形を前記記憶部から特定し、
前記送受信手順は、前記調整手順により特定した比率により前記第1基本波と前記第2基本波とを合成した送信超音波、又は、前記調整手順により特定した波形の送信超音波を送信させることを特徴とする制御プログラム。 An acquisition procedure for acquiring related information related to the frequency attenuation characteristics of the imaging region;
The ratio between the amplitude of the first fundamental wave and the amplitude of the second fundamental wave having a center frequency larger than the center frequency of the first fundamental wave is changed according to the related information, and the first fundamental wave and the second fundamental wave are changed. Adjustment procedure to adjust the waveform of the synthesized ultrasound with the wave,
A transmission / reception procedure for generating a plurality of reflected wave data by transmitting the synthesized ultrasonic wave a plurality of times while inverting the phase;
Combining the plurality of reflected wave data to generate synthesized data in which a difference sound component between the first fundamental wave and the second fundamental wave and a second harmonic component of the first fundamental wave are extracted. Procedure and
An image generation procedure for generating ultrasonic image data using the synthesized data;
The ratio of the amplitude of the first fundamental wave and the amplitude of the second fundamental wave, or the ratio of the first fundamental wave and the second fundamental wave, with which the combined data with the maximum bandwidth is obtained is synthesized. Causing the computer to execute a storage procedure for storing the waveform in the storage unit in association with the frequency attenuation coefficient ;
The acquisition procedure acquires a frequency attenuation coefficient of the imaging region as the related information,
The adjustment procedure specifies a ratio corresponding to the frequency attenuation coefficient acquired by the acquisition procedure, or a waveform corresponding to the frequency attenuation coefficient acquired by the acquisition procedure from the storage unit,
The transceiver procedure, transmits ultrasonic waves obtained by synthesizing the second fundamental wave and the first fundamental wave by the ratio identified by the adjustment procedure, or a call to send a transmission ultrasonic wave identified by said adjustment procedure A control program characterized by
第1基本波の振幅と前記第1基本波の中心周波数より大きい中心周波数の第2基本波の振幅との比率を前記関連情報に応じて変更して、前記第1基本波と前記第2基本波との合成超音波の波形を調整する調整手順と、The ratio between the amplitude of the first fundamental wave and the amplitude of the second fundamental wave having a center frequency larger than the center frequency of the first fundamental wave is changed according to the related information, and the first fundamental wave and the second fundamental wave are changed. Adjustment procedure to adjust the waveform of the synthesized ultrasound with the wave,
前記合成超音波を、位相を反転させながら複数回送信させて、複数の反射波データを生成する送受信手順と、A transmission / reception procedure for generating a plurality of reflected wave data by transmitting the synthesized ultrasonic wave a plurality of times while inverting the phase;
前記複数の反射波データを合成して、前記第1基本波と前記第2基本波との差音成分と前記第1基本波の2次高調波成分とが抽出された合成データを生成する合成手順と、Combining the plurality of reflected wave data to generate synthesized data in which a difference sound component between the first fundamental wave and the second fundamental wave and a second harmonic component of the first fundamental wave are extracted. Procedure and
前記合成データを用いて、超音波画像データを生成する画像生成手順とAn image generation procedure for generating ultrasonic image data using the composite data;
をコンピュータに実行させ、To the computer,
前記送受信手順は、被検体の撮影前に、前記第1基本波と前記第2基本波とを、互いの振幅の比率が異なる状態で合成した複数の波形それぞれを用いた超音波送受信を超音波プローブに実行させ、The transmission / reception procedure includes ultrasonic transmission / reception using a plurality of waveforms obtained by synthesizing the first fundamental wave and the second fundamental wave with different amplitude ratios before imaging the subject. Let the probe run,
前記合成手順は、前記複数の波形それぞれに対応する複数の合成データを生成し、The synthesis procedure generates a plurality of synthesized data corresponding to each of the plurality of waveforms,
前記取得手順は、前記複数の合成データそれぞれを周波数解析して、各合成データの帯域幅を前記関連情報として取得し、The acquisition procedure performs frequency analysis for each of the plurality of combined data, and acquires the bandwidth of each combined data as the related information,
前記調整手順は、前記複数の合成データそれぞれの帯域幅のうち、帯域幅が最大となる合成データに対応する波形を、前記被検体を撮影するための送信超音波の波形として、前記超音波プローブに送信させることを特徴とする制御プログラム。In the adjustment procedure, the ultrasonic probe uses a waveform corresponding to the synthetic data having the maximum bandwidth among the bandwidths of the plurality of synthetic data as a waveform of a transmission ultrasonic wave for imaging the subject. A control program characterized by causing a computer to transmit.
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