JP6143541B2 - 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.
超音波画像(例えばBモード画像)の映像法では、受信指向性を有する受信ビームを形成するビームフォーミングが行なわれる。現在の超音波診断装置では、DAS(Delay And Sum)を用いた受信ビームフォーミングが主流である。DASは、各振動子が受信した反射波信号に遅延時間をかけた後に加算を行なってビーム形成を行なう方法である。 In the imaging method of an ultrasonic image (for example, a B-mode image), beam forming for forming a reception beam having reception directivity is performed. In the current ultrasonic diagnostic apparatus, reception beam forming using DAS (Delay And Sum) is the mainstream. DAS is a method of performing beam formation by performing addition after a delay time is applied to the reflected wave signal received by each transducer.
一方、従来、無線通信等の分野では、所望の対象物からの希望波を出力するアダプティブアレイ(Adaptive Array)法が広く用いられている。アダプティブアレイ法は、複数のアンテナ素子を配列したアレイアンテナを設け、各アンテナ素子に与える重み付けを伝播環境に応じて適応的に制御することで、受信信号に指向性を与える方法である。 On the other hand, conventionally, in the field of wireless communication or the like, an adaptive array method for outputting a desired wave from a desired object has been widely used. The adaptive array method is a method of providing directivity to a received signal by providing an array antenna in which a plurality of antenna elements are arranged and adaptively controlling the weight given to each antenna element according to the propagation environment.
また、近年、より高画質なBモード画像を得るために、超音波画像の映像法にアダプティブアレイ法を適用した超音波画像の映像法が開発されている。かかる方法では、例えば、MV(Minimum Variance)法や、APES(Amplitude and Phase Estimation)法)により、各振動子が受信した反射波信号に応じて、重み付けが適応的に設計される。 In recent years, in order to obtain a B-mode image with higher image quality, an ultrasound image imaging method in which an adaptive array method is applied to the ultrasound image imaging method has been developed. In such a method, for example, the weight is adaptively designed according to the reflected wave signal received by each transducer by MV (Minimum Variance) method or APES (Amplitude and Phase Estimation) method.
上記の方法を行なうと、メインビームによる信号成分に対して方向の異なるサイドローブによる信号成分は、ノイズと見なされて軽減される。その結果、超音波診断装置は、診断の妨げとなるサイドローブが低減されたBモード画像を生成することができる。一方、診断の妨げとなるBモード画像のアーチファクトには、サイドローブの他に、多重反射がある。しかし、多重反射成分は、メインビームの信号成分と方向が同じであるため、アダプティブアレイ処理を用いても、十分に低減することができなかった。 When the above method is performed, the signal component due to the side lobe having a different direction with respect to the signal component due to the main beam is regarded as noise and reduced. As a result, the ultrasonic diagnostic apparatus can generate a B-mode image with reduced side lobes that hinder diagnosis. On the other hand, B-mode image artifacts that hinder diagnosis include multiple reflections in addition to side lobes. However, since the multiple reflection component has the same direction as the signal component of the main beam, it cannot be sufficiently reduced even if adaptive array processing is used.
本発明が解決しようとする課題は、アダプティブアレイを用いて、サイドローブとともに多重反射が低減された高画質な超音波画像を生成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 to provide an ultrasonic diagnostic apparatus and a control program capable of generating a high-quality ultrasonic image in which multiple reflections are reduced together with side lobes using an adaptive array. .
実施形態の超音波診断装置は、設定部と、受信遅延部と、アダプティブアレイ処理部と、画像生成部とを備える。設定部は、受信ビームを形成する走査線の方向に対して、受信開口の位置を非対称に設定する。受信遅延部は、受信位置に応じた受信遅延時間をかけて、前記受信開口で受信された反射波信号群を出力する。アダプティブアレイ処理部は、前記受信遅延部が出力した前記受信開口の反射波信号群に対してアダプティブアレイ処理を行なって、前記走査線の反射波データを生成する。画像生成部は、前記反射波データを用いて超音波画像データを生成する。前記設定部は、複数の振動子が2次元で配置された超音波プローブにより3次元で超音波走査を行なう場合、受信ビームを形成する走査線の方向に対して、2方向で非対称な複数の受信開口を設定する。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment includes a setting unit, a reception delay unit, an adaptive array processing unit, and an image generation unit. The setting unit sets the position of the reception aperture asymmetrically with respect to the direction of the scanning line forming the reception beam. The reception delay unit outputs a reflected wave signal group received at the reception aperture over a reception delay time corresponding to the reception position. The adaptive array processing unit performs adaptive array processing on the reflected wave signal group of the reception aperture output from the reception delay unit to generate reflected wave data of the scanning line. The image generation unit generates ultrasonic image data using the reflected wave data. In the case where ultrasonic scanning is performed in three dimensions by an ultrasonic probe in which a plurality of transducers are arranged in two dimensions, the setting unit includes a plurality of asymmetrical elements in two directions with respect to the direction of a scanning line forming a reception beam. Set the reception aperture.
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説明するための図である。図1に示すように、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 diagram for explaining a configuration example of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment includes an ultrasonic probe 1, a monitor 2, an input device 3, and an apparatus main body 10.
超音波プローブ1は、複数の振動子(例えば、振動子)を有し、これら複数の振動子は、後述する装置本体10が有する送信部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、振動子に設けられる整合層と、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。 The ultrasonic probe 1 includes a plurality of vibrators (for example, vibrators), and the plurality of vibrators generate ultrasonic waves based on a drive signal supplied from a transmission unit 11 included in the apparatus main body 10 to be described later. . The plurality of transducers included in the ultrasonic probe 1 receives reflected waves from the subject P and converts them into electrical signals. In addition, the ultrasonic probe 1 includes a matching layer provided in the vibrator, a backing material that prevents propagation of ultrasonic waves from the vibrator to the rear, and the like.
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 ultrasonic probe 1 to the subject P, the transmitted ultrasonic waves are reflected one after another at the discontinuous surface of the acoustic impedance in the body tissue of the subject P, and the ultrasonic probe is used as a reflected wave signal. 1 is received by a plurality of vibrators. The amplitude of the received reflected wave signal depends on the difference in acoustic impedance at the discontinuous surface where the ultrasonic wave is reflected. Note that the reflected wave signal when the transmitted ultrasonic pulse is reflected by the moving blood flow or the surface of the heart wall depends on the velocity component of the moving object in the ultrasonic transmission direction due to the Doppler effect. And undergoes a frequency shift.
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。装置本体10に接続される超音波プローブ1には、一列に配置された複数の振動子(振動子列)を有するリニア型超音波プローブ、コンベックス型超音波プローブ、セクタ型超音波プローブ等がある。リニア型超音波プローブやコンベックス型超音波プローブは、振動子列内で開口(送信開口及び受信開口)を移動して超音波走査を行なうプローブである。セクタ型超音波プローブは、振動子列内で開口(送信開口及び受信開口)の位置を一定として走査方向を偏向して超音波走査を行なうプローブである。 The ultrasonic probe 1 is detachably connected to the apparatus main body 10. Examples of the ultrasonic probe 1 connected to the apparatus main body 10 include a linear ultrasonic probe having a plurality of transducers (transducer rows) arranged in a row, a convex ultrasonic probe, and a sector ultrasonic probe. . A linear ultrasonic probe and a convex ultrasonic probe are probes that perform ultrasonic scanning by moving apertures (transmission apertures and reception apertures) within a transducer array. The sector-type ultrasonic probe is a probe that performs ultrasonic scanning by deflecting the scanning direction with the position of the opening (transmission opening and reception opening) being constant in the transducer array.
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し、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 input device 3 includes a mouse, a keyboard, a button, a panel switch, a touch command screen, a foot switch, a trackball, a joystick, etc., receives various setting requests from an operator of the ultrasonic diagnostic apparatus, The various setting requests received are transferred.
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 monitor 2 displays a GUI (Graphical User Interface) for an operator of the ultrasonic diagnostic apparatus to input various setting requests using the input device 3, and displays ultrasonic image data generated in the apparatus main body 10. Or display.
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り、図1に示すように、送信部11と、受信部12と、Bモード処理部13と、ドプラ処理部14と、画像生成部15と、画像メモリ16と、内部記憶部17と、制御部18と、設定部19とを有する。 The apparatus main body 10 is an apparatus that generates ultrasonic image data based on a reflected wave signal received by the ultrasonic probe 1, and as illustrated in FIG. 1, a transmission unit 11, a reception unit 12, and a B-mode processing unit. 13, a Doppler processing unit 14, an image generation unit 15, an image memory 16, an internal storage unit 17, a control unit 18, and a setting unit 19.
送信部11は、超音波送信における送信指向性を制御する。すなわち、送信部11は、送信ビームフォーマーである。具体的には、送信部11は、レートパルサ発生器、送信遅延部、送信パルサ等を有し、超音波プローブ1に駆動信号を供給する。レートパルサ発生器は、所定のレート周波数(PRF:Pulse Repetition Frequency)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。レートパルスは、送信遅延部を通ることで異なる送信遅延時間を有した状態で送信パルサへ電圧を印加する。すなわち、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て送信指向性を決定するために必要な振動子ごとの送信遅延時間を、レートパルサ発生器が発生する各レートパルスに対し与える。送信パルサは、かかる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 unit 11 controls transmission directivity in ultrasonic transmission. That is, the transmission unit 11 is a transmission beam former. Specifically, the transmission unit 11 includes a rate pulse generator, a transmission delay unit, a transmission pulser, and the like, and supplies a drive signal to the ultrasonic probe 1. The rate pulse generator repeatedly generates rate pulses for forming transmission ultrasonic waves at a predetermined rate frequency (PRF: Pulse Repetition Frequency). The rate pulse applies a voltage to the transmission pulser with different transmission delay times by passing through the transmission delay unit. That is, the transmission delay unit generates a transmission delay time for each transducer necessary for determining the transmission directivity by focusing the ultrasonic wave generated from the ultrasonic probe 1 into a beam shape. Give to rate pulse. The transmission pulser applies a drive signal (drive pulse) to the ultrasonic probe 1 at a timing based on the rate pulse.
駆動パルスは、送信パルサからケーブルを介して超音波プローブ1内の振動子まで伝達した後に、振動子において電気信号から機械的振動に変換される。この機械的振動は、生体内部で超音波として送信される。振動子ごとに異なる送信遅延時間を持った超音波は、収束されて、所定方向に伝搬していく。送信遅延部は、各レートパルスに対し与える送信遅延時間を変化させることで、振動子面からの送信方向を任意に調整する。送信部11は、超音波ビームの送信に用いる振動子の数及び位置(送信開口)と、送信開口を構成する各振動子の位置に応じた送信遅延間とを制御することで、送信指向性を与える。 The drive pulse is transmitted from the transmission pulser to the transducer in the ultrasonic probe 1 via the cable, and then converted from an electrical signal to mechanical vibration in the transducer. This mechanical vibration is transmitted as an ultrasonic wave inside the living body. The ultrasonic waves having different transmission delay times for each transducer are converged and propagated in a predetermined direction. The transmission delay unit arbitrarily adjusts the transmission direction from the transducer surface by changing the transmission delay time given to each rate pulse. The transmission unit 11 controls the transmission directivity by controlling the number and position (transmission aperture) of the transducers used for transmitting the ultrasonic beam and the transmission delay between the transducers constituting the transmission aperture. give.
なお、送信部11は、後述する制御部18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、または、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 unit 11 has a function capable of instantaneously changing a transmission frequency, a transmission drive voltage, and the like in order to execute a predetermined scan sequence based on an instruction from the control unit 18 described later. In particular, the change of the transmission drive voltage is realized by a linear amplifier type transmission circuit capable of instantaneously switching its value or a mechanism for electrically switching a plurality of power supply units.
超音波プローブ1が送信した超音波の反射波は、超音波プローブ1内部の振動子まで到達した後、振動子において、機械的振動から電気的信号(反射波信号)に変換され、受信部12に入力される。 The ultrasonic reflected wave transmitted from the ultrasonic probe 1 reaches the vibrator inside the ultrasonic probe 1 and is then converted from mechanical vibration to an electrical signal (reflected wave signal) in the vibrator. Is input.
受信部12は、超音波受信における受信指向性を制御する。すなわち、受信部12は、受信ビームフォーマーである。具体的には、受信部12は、プリアンプ、A/D変換部、受信遅延部等を有し、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なって反射波データを生成する。 The receiving unit 12 controls reception directivity in ultrasonic reception. That is, the receiving unit 12 is a reception beam former. Specifically, the reception unit 12 includes a preamplifier, an A / D conversion unit, a reception delay unit, and the like, and performs various processes on the reflected wave signal received by the ultrasonic probe 1 to generate reflected wave data. .
プリアンプは、反射波信号をチャンネルごとに増幅してゲイン調整を行なう。A/D変換部は、ゲイン補正された反射波信号をA/D変換することでゲイン補正された反射波信号をデジタルデータに変換する。受信遅延部は、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。受信部12は、反射波の受信に用いる振動子の数及び位置(受信開口)と、受信開口を構成する各振動子の位置に応じた受信遅延時間とを制御することで、受信指向性を与える。なお、受信遅延時間は、振動子の位置とともに、受信フォーカスの位置に応じて異なる。また、受信部12は、DVAF(Dynamic Variable Aperture Focus)法を実行可能である。DVAF法を行なう場合、受信部12は、近くから返ってくる信号を受信する場合は、受信開口幅を小さくして、近距離の受信ビームを細くする。また、DVAF法を行なう場合、受信部12は、遠くから返ってくる信号を受信する場合は、受信開口幅が大きいほど強いフォーカスをかけられるので、距離に応じて受信開口幅を大きくする。なお、受信部12は、DVAF法を行なう場合、受信開口幅の調整とともに、受信感度の補正を行なう。 The preamplifier performs gain adjustment by amplifying the reflected wave signal for each channel. The A / D converter converts the gain-corrected reflected wave signal into digital data by A / D converting the gain-corrected reflected wave signal. The reception delay unit gives a reception delay time necessary for determining the reception directivity. The receiving unit 12 controls the reception directivity by controlling the number and position of the transducers used for reception of the reflected wave (reception aperture) and the reception delay time corresponding to the location of each transducer constituting the reception aperture. give. The reception delay time varies depending on the position of the reception focus as well as the position of the transducer. The receiving unit 12 can execute a DVAF (Dynamic Variable Aperture Focus) method. When performing the DVAF method, when receiving a signal returned from near, the receiving unit 12 reduces the reception aperture width and narrows the reception beam at a short distance. When performing the DVAF method, when receiving a signal returned from a distance, the receiving unit 12 increases the receiving aperture width according to the distance because the receiving aperture width increases the focus as the receiving aperture width increases. Note that, when performing the DVAF method, the receiving unit 12 adjusts the receiving aperture width and corrects the receiving sensitivity.
ここで、受信遅延部から出力される信号は、位相情報を有している信号であり、例えば、後述するIQ信号である。この場合、受信部12は、まず、直交検波処理により、ゲイン補正された反射波信号をベースバンド帯域の同相信号(I信号、I:In-phase)と直交信号(Q信号、Q:Quadrature-phase)とに変換し、A/D変換部に出力する。或いは、受信部12は、まず、直交検波処理により、A/D変換後のデジタルデータをI信号とQ信号とに変換し、次に、各チャンネルのIQ信号に対して必要な受信遅延時間処理を行なう。これにより、受信遅延部は、遅延をかけたIQ信号を出力する。 Here, the signal output from the reception delay unit is a signal having phase information, for example, an IQ signal described later. In this case, the reception unit 12 first converts the reflected wave signal, which has been gain-corrected by quadrature detection processing, into a baseband in-phase signal (I signal, I: In-phase) and a quadrature signal (Q signal, Q: Quadrature). -phase) and output to the A / D converter. Alternatively, the receiving unit 12 first converts the digital data after A / D conversion into an I signal and a Q signal by quadrature detection processing, and then performs a necessary reception delay time processing for the IQ signal of each channel. To do. As a result, the reception delay unit outputs the delayed IQ signal.
ここで、従来構成では、受信部12は、受信遅延時間が与えられたデジタルデータを加算することで、予め設定された受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調された反射波データを生成する遅延加算(DAS:Delay And Sum)法を行なっている。一方、本実施形態に係る受信部12は、DAS法に基づく受信指向性を有する反射波データを生成可能であるとともに、アダプティブアレイ(Adaptive Array)法に基づく受信指向性を有する反射波データを生成可能である。アダプティブアレイ法とは、指向性を形成するために、チャンネル信号に遅延をかけ、遅延をかけたチャンネル信号を適応的に重み付け加算するアレイ映像系のモデルに適用される方法である。より具体的には、複数の振動子を配列したアレイ振動子群を設け、各振動子から得られるチャンネル信号に与える重み付け(一般的には複素数係数となる)を伝播環境に応じて適応的に制御することで、環境に応じて最適化された指向性を受信信号に与える。図2は、アダプティブアレイ法を説明するための図である。 Here, in the conventional configuration, the receiving unit 12 adds the reflected wave data in which the reflection component from the direction corresponding to the preset reception directivity is emphasized by adding the digital data given the reception delay time. A delay and sum (DAS) method is generated. On the other hand, the receiving unit 12 according to the present embodiment can generate reflected wave data having reception directivity based on the DAS method, and can generate reflected wave data having reception directivity based on the adaptive array method. Is possible. The adaptive array method is a method applied to a model of an array video system in which a channel signal is delayed in order to form directivity, and the delayed channel signal is adaptively weighted and added. More specifically, an array transducer group in which a plurality of transducers are arranged is provided, and weights (generally complex coefficients) given to channel signals obtained from each transducer are adaptively adapted to the propagation environment. By controlling, the directivity optimized according to the environment is given to the received signal. FIG. 2 is a diagram for explaining the adaptive array method.
図2では、受信開口を構成する振動子群(チャンネル群)を、M個の素子(i=0、1、・・・、m、m+1、・・・M)で例示している。また、図2では、振動子群の配列面から同一の深さに位置する反射源(サンプル点)を、P個の音源(0、1、・・・、p、p+1、・・・、P−1)で例示している。 In FIG. 2, the transducer group (channel group) constituting the reception aperture is illustrated by M elements (i = 0, 1,..., M, m + 1,... M). In FIG. 2, reflection sources (sample points) located at the same depth from the array surface of the transducer group are represented by P sound sources (0, 1,..., P, p + 1,..., P -1).
アダプティブアレイ法を行なう受信部12は、受信遅延部により遅延がかけられた状態の各素子の受信信号(IQ信号)を入力とし、遅延後の各素子の受信信号同士の相関行列「RX」を算出する。そして、受信部12は、相関行列「RX」から、最適な重み係数w(w0、w1、・・・、wm、wm+1、・・・、wM)を、各点(各素子)で決定する。具体的には、受信部12は、相関行列「RX」の固有値「λ」を算出し、固有値「λ」を用いて、最適な重み係数を決定する。或いは、行列の固有値から求める方法だけでなく、等価な方法ならば反復法等を用いても良い。なお、入力データセットがIQ信号であることから、受信部12が決定する重み係数は、複素数となる。また、重み係数は、振動子及びサンプル点ごとに決定される。 The receiving unit 12 that performs the adaptive array method receives the reception signals (IQ signals) of the respective elements that have been delayed by the reception delay unit, and the correlation matrix “R X ” between the reception signals of the respective delayed elements. Is calculated. Then, the receiving unit 12 obtains the optimal weighting factors w (w 0 , w 1 ,..., W m , w m + 1 ,..., W M ) from the correlation matrix “R X ” at each point (each Element). Specifically, the receiving unit 12 calculates an eigenvalue “λ” of the correlation matrix “R X ”, and determines an optimum weighting factor using the eigenvalue “λ”. Alternatively, not only the method of obtaining from the eigenvalues of the matrix, but an iterative method or the like may be used as long as it is an equivalent method. Since the input data set is an IQ signal, the weighting coefficient determined by the receiving unit 12 is a complex number. The weighting coefficient is determined for each transducer and sample point.
ここで、図2に示すように、偏向角「θ」は、音源の位置と素子の位置とにより変化する。このため、固有値「λ」は、偏向角「θ」により変化する。また、相関行列「RX」は、入力信号の状態にも依存する。このため、受信部12は、伝播環境に応じて適応的に変化する重み係数wを、各振動子で決定することになる。なお、受信部12は、相関行列「RX」から重み係数wを決定する設計方法として、例えば、MV(Minimum Variance)法、又は、APES(Amplitude and Phase Estimation)法を用いる。或いは、受信部12は、適応的にサイドローブを低減する方法であれば他の設計方法を用いても良い。 Here, as shown in FIG. 2, the deflection angle “θ” varies depending on the position of the sound source and the position of the element. For this reason, the eigenvalue “λ” varies depending on the deflection angle “θ”. The correlation matrix “R X ” also depends on the state of the input signal. For this reason, the receiving unit 12 determines the weighting factor w that adaptively changes according to the propagation environment for each transducer. The receiving unit 12 uses, for example, an MV (Minimum Variance) method or an APES (Amplitude and Phase Estimation) method as a design method for determining the weighting coefficient w from the correlation matrix “R X ”. Alternatively, the receiving unit 12 may use another design method as long as it is a method for adaptively reducing the side lobes.
MV法は、映像化したい方向のアレイゲインを「1」とし、それ以外の方向からの信号のエネルギーを最小化するように重み係数を決定する方法である。例えば、MV法では、有限個の音源の場合、映像化したい方向の音源への応答がゲイン「1」で、それ以外の音源方向への指向性を「0(Null点)」とするように重み係数が決定される。また、APES法では、映像化したい方向からの平面波との誤差を最小とするように重み係数が決定される。以下の各実施形態では、受信部12が、アダプティブアレイ処理をAPES法に基づいて行なう場合について説明する。ただし、以下の各実施形態で説明する内容は、受信部12が、アダプティブアレイ処理をMV法に基づいて行なう場合であっても適用可能である。 The MV method is a method in which the array gain in the direction to be imaged is set to “1” and the weighting coefficient is determined so as to minimize the energy of signals from other directions. For example, in the MV method, in the case of a finite number of sound sources, the response to the sound source in the direction to be visualized is gain “1”, and the directivity toward the other sound source directions is set to “0 (Null point)”. A weighting factor is determined. In the APES method, the weighting coefficient is determined so as to minimize the error from the plane wave from the direction to be imaged. In each of the following embodiments, a case where the receiving unit 12 performs adaptive array processing based on the APES method will be described. However, the contents described in the following embodiments are applicable even when the receiving unit 12 performs adaptive array processing based on the MV method.
上記の様な設計方法に基づくアダプティブアレイ法を行なうことで、受信部12は、環境、すなわち、生体の状況に応じて受信信号に含まれるサイドローブに由来する反射波成分が最小化され、且つ、メインローブに由来する反射波成分が最大化された状態で、反射波データを生成することができる。なお、超音波診断装置で用いられるアダプティブアレイ法では、相関行列を求める際に必要となるアンサンブル処理(統計的なランク低減)を行なう代わりに、受信開口の振動子群を複数のサブアレイに分割し、各サブアレイの信号系列を用いたランク低減処理により、重み係数の決定が行なわれるのが一般的である。この際に、複数のサブアレイは、互いの振動子群が重複するように設定されても良い。 By performing the adaptive array method based on the design method as described above, the receiving unit 12 minimizes the reflected wave component derived from the side lobe included in the received signal according to the environment, that is, the state of the living body, and The reflected wave data can be generated with the reflected wave component derived from the main lobe maximized. In the adaptive array method used in ultrasonic diagnostic equipment, instead of performing the ensemble process (statistical rank reduction) required when obtaining the correlation matrix, the transducer group of the reception aperture is divided into a plurality of subarrays. Generally, the weighting factor is determined by rank reduction processing using the signal sequence of each subarray. At this time, the plurality of subarrays may be set so that the transducer groups overlap each other.
図1に戻って、Bモード処理部13は、受信部12が生成した反射波データに対して、対数増幅、包絡線検波処理、対数圧縮などを行なって、サンプル点ごとの信号強度(振幅強度)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。 Returning to FIG. 1, the B-mode processing unit 13 performs logarithmic amplification, envelope detection processing, logarithmic compression, and the like on the reflected wave data generated by the receiving unit 12, and performs signal strength (amplitude strength) for each sample point. ) Generates data (B-mode data) expressed by brightness.
ドプラ処理部14は、受信部12が生成した反射波データを周波数解析することで、走査範囲内にある移動体のドプラ効果に基づく運動情報を抽出したデータ(ドプラデータ)を生成する。具体的には、ドプラ処理部14は、移動体の運動情報として、平均速度、分散値、パワー値などを多点に渡り抽出したドプラデータを生成する。 The Doppler processing unit 14 generates data (Doppler data) obtained by extracting motion information based on the Doppler effect of the moving body within the scanning range by performing frequency analysis on the reflected wave data generated by the receiving unit 12. Specifically, the Doppler processing unit 14 generates Doppler data obtained by extracting an average speed, a variance value, a power value, and the like over multiple points as motion information of the moving body.
画像生成部15は、Bモード処理部13及びドプラ処理部14が生成したデータから超音波画像データを生成する。すなわち、画像生成部15は、Bモード処理部13が生成したBモードデータから反射波の強度を輝度にて表したBモード画像データを生成する。また、画像生成部15は、ドプラ処理部14が生成したドプラデータから移動体情報を表す平均速度画像、分散画像、パワー画像、又は、これらの組み合わせ画像としてのカラードプラ画像データを生成する。 The image generation unit 15 generates ultrasonic image data from the data generated by the B mode processing unit 13 and the Doppler processing unit 14. That is, the image generation unit 15 generates B-mode image data in which the intensity of the reflected wave is expressed by luminance from the B-mode data generated by the B-mode processing unit 13. The image generation unit 15 also generates color Doppler image data as an average velocity image, a dispersed image, a power image, or a combination image representing moving body information from the Doppler data generated by the Doppler processing unit 14.
ここで、画像生成部15は、一般的には、超音波走査の走査線信号列を、テレビなど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15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15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 15 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 15 generates ultrasonic image data for display by performing coordinate conversion in accordance with the ultrasonic scanning mode of the ultrasonic probe 1. Further, the image generation unit 15 synthesizes character information, scales, body marks, and the like of various parameters with the ultrasonic image data.
すなわち、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15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。 That is, the B mode data and the Doppler data are ultrasonic image data before the scan conversion process, and the data generated by the image generation unit 15 is display ultrasonic image data after the scan conversion process. The B-mode data and the Doppler data are also called raw data (Raw Data).
画像メモリ16は、画像生成部15が生成した画像データを記憶するメモリである。また、画像メモリ16は、Bモード処理部13やドプラ処理部14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16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15を経由して表示用の超音波画像データとなる。 The image memory 16 is a memory that stores the image data generated by the image generation unit 15. The image memory 16 can also store data generated by the B-mode processing unit 13 and the Doppler processing unit 14. The B-mode data and Doppler data stored in the image memory 16 can be called by an operator after diagnosis, for example, and become ultrasonic image data for display via the image generation unit 15.
内部記憶部17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。例えば、内部記憶部17は、ハーモニックイメージングを行なうためのスキャンシーケンス等を記憶する。また、内部記憶部17は、必要に応じて、画像メモリ16が記憶するデータの保管等にも使用される。 The internal storage unit 17 stores various data such as a control program for performing ultrasonic transmission / reception, image processing and display processing, diagnostic information (for example, patient ID, doctor's findings, etc.), diagnostic protocol, and various body marks. To do. For example, the internal storage unit 17 stores a scan sequence and the like for performing harmonic imaging. The internal storage unit 17 is also used for storing data stored in the image memory 16 as necessary.
設定部19は、受信開口を設定し、設定した受信開口を受信部12に通知する。受信部12は、設定部19から通知された受信開口の設定情報に基づいて、超音波受信に用いる受信開口を制御する。なお、第1の実施形態に係る設定部19の処理内容については、後に詳述する。 The setting unit 19 sets a reception aperture and notifies the reception unit 12 of the set reception aperture. The reception unit 12 controls the reception aperture used for ultrasonic reception based on the reception aperture setting information notified from the setting unit 19. The processing content of the setting unit 19 according to the first embodiment will be described in detail later.
制御部18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18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17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、送信部11、受信部12、Bモード処理部13、ドプラ処理部14、画像生成部15及び設定部19の処理を制御する。また、制御部18は、画像メモリ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。 The control unit 18 controls the entire processing of the ultrasonic diagnostic apparatus. Specifically, the control unit 18 is based on various setting requests input from the operator via the input device 3 and various control programs and various data read from the internal storage unit 17. 12. Control processing of the B-mode processing unit 13, the Doppler processing unit 14, the image generation unit 15, and the setting unit 19. Further, the control unit 18 controls the display 2 to display the ultrasonic image data for display stored in the image memory 16.
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、受信部12がアダプティブアレイ処理を用いて生成した反射波データを用いて、超音波画像データ(Bモード画像データ)を生成表示する。 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 generates ultrasonic image data (B-mode image data) using the reflected wave data generated by the receiving unit 12 using adaptive array processing. indicate.
上述したように、アダプティブアレイ処理が行なわれることで、メインビームによる信号成分に対して方向の異なるサイドローブによる信号成分は、ノイズと見なされて軽減される。その結果、図1に示す超音波診断装置は、診断の妨げとなるサイドローブが低減されたBモード画像データを生成することができる。一方、診断の妨げとなるBモード画像データのアーチファクトには、サイドローブの他に、多重反射がある。しかし、多重反射成分は、メインビームの信号成分と方向が同じであるため、アダプティブアレイ処理を用いても、十分に低減することができなかった。これについて、図3を用いて説明する。図3は、従来技術の課題を説明するための図である。 As described above, by performing adaptive array processing, signal components due to side lobes having different directions with respect to signal components due to the main beam are regarded as noise and reduced. As a result, the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. 1 can generate B-mode image data with reduced side lobes that hinder diagnosis. On the other hand, artifacts of B-mode image data that hinder diagnosis include multiple reflections in addition to side lobes. However, since the multiple reflection component has the same direction as the signal component of the main beam, it cannot be sufficiently reduced even if adaptive array processing is used. This will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining the problems of the prior art.
図3に示す「Aperture」は、受信開口である。図3では、受信開口の幅を両矢印線で示している。図3は、リニア走査、又は、セクタ走査で受信開口直下の反射源から反射波を受信した場合における、受信開口と走査線(ビーム)方向(図中の「Receiving direction」を参照)との位置関係を表している。また、図3に示すP1は、走査線方向に位置する反射源であり、図3に示すP2は、走査線方向に位置し、反射源P1より受信開口に近い場所に位置する反射源である。図3では、反射源P1と受信開口との距離が、反射源P2と受信開口との距離の2倍となっている。また、図3に示すWF1は、反射源P1からの反射波の波面(wave front)であり、図3に示すWF2は、反射源P2からの反射波の波面である。 “Aperture” shown in FIG. 3 is a reception aperture. In FIG. 3, the width of the reception aperture is indicated by a double arrow line. FIG. 3 shows the positions of the reception aperture and the scanning line (beam) direction (see “Receiving direction” in the figure) when a reflected wave is received from a reflection source immediately below the reception aperture in linear scanning or sector scanning. Represents a relationship. Further, P1 shown in FIG. 3 is a reflection source located in the scanning line direction, and P2 shown in FIG. 3 is a reflection source located in the scanning line direction and closer to the reception aperture than the reflection source P1. . In FIG. 3, the distance between the reflection source P1 and the reception aperture is twice the distance between the reflection source P2 and the reception aperture. Further, WF1 shown in FIG. 3 is a wave front of a reflected wave from the reflection source P1, and WF2 shown in FIG. 3 is a wave front of a reflected wave from the reflection source P2.
仮に、反射源P2で反射された反射波が超音波プローブ1の表面で1回反射して生体内に再入射し、更に、再入射した反射波が反射源P2で反射されて反射波信号として受信されたとする。かかる場合、多重反射無しで反射源P1から反射された反射波が受信開口に到達する時間と、1回多重反射で反射源P2から反射された反射波が受信開口に到達する時間とは、同じである。このため、1回多重反射で反射源P2から反射された反射波は、Bモード画像データにおいては、反射源P1で反射された反射波と同じ位置として描出される。すなわち、多重反射が発生すると、Bモード画像データでは、反射波の最終出発点は、実際の位置より深い位置で描出される。 Temporarily, the reflected wave reflected by the reflection source P2 is reflected once by the surface of the ultrasonic probe 1 and re-enters the living body. Further, the re-incident reflected wave is reflected by the reflection source P2 and becomes a reflected wave signal. Suppose that it was received. In such a case, the time for the reflected wave reflected from the reflection source P1 without multiple reflection to reach the reception aperture is the same as the time for the reflected wave reflected from the reflection source P2 to receive the reception aperture with one multiple reflection. It is. For this reason, the reflected wave reflected from the reflection source P2 by one-time multiple reflection is depicted at the same position as the reflected wave reflected by the reflection source P1 in the B-mode image data. That is, when multiple reflection occurs, the final starting point of the reflected wave is depicted at a position deeper than the actual position in the B-mode image data.
ここで、到達する時間が同じでも、最終出発点の位置が異なるため、多重反射無しで反射源から反射された反射波の波面と、多重反射で反射源から反射された反射波の波面とは、異なる。例えば、図3に示すように、反射源P1を中心として広がるWF1と、反射源P2を中心として広がるWF2とは、異なる。ここで、従来、受信開口の位置は、図3に示すように、ビーム形成を行なう走査線(受信走査線)方向に対して対称に設定されている。すなわち、従来、受信走査線の位置は、受信開口の中心となっている。 Here, even if the arrival time is the same, the position of the final starting point is different, so the wavefront of the reflected wave reflected from the reflection source without multiple reflection and the wavefront of the reflected wave reflected from the reflection source with multiple reflection are , Different. For example, as shown in FIG. 3, WF1 spreading around the reflection source P1 is different from WF2 spreading around the reflection source P2. Here, conventionally, as shown in FIG. 3, the position of the reception aperture is set symmetrically with respect to the scanning line (reception scanning line) direction in which beam forming is performed. That is, conventionally, the position of the reception scanning line is the center of the reception opening.
しかし、受信開口を、ビーム形成を行なう走査線方向に対して非対称に開けば、多重反射成分の方向は、メインビームの信号成分の方向とは異なる方向となる。すなわち、ビーム形成を行なう走査線方向に対して受信開口を非対称に開けば、メインビームの信号成分の方向とは異なる方向の多重反射成分は、APES法やMV法によるアダプティブアレイ処理により、サイドローブ成分と見なされて除去することが可能となる。 However, if the receiving aperture is opened asymmetrically with respect to the scanning line direction in which the beam is formed, the direction of the multiple reflection component is different from the direction of the signal component of the main beam. In other words, if the receiving aperture is opened asymmetrically with respect to the scanning line direction in which beam forming is performed, multiple reflection components in a direction different from the direction of the signal component of the main beam are converted into side lobes by adaptive array processing using the APES method or MV method. It is considered as a component and can be removed.
そこで、第1の実施形態に係る設定部19は、アダプティブアレイを用いて、サイドローブとともに多重反射が低減された高画質な超音波画像データを生成するために、受信ビームを形成する走査線の方向に対して、受信開口の位置を非対称に設定する。 Therefore, the setting unit 19 according to the first embodiment uses an adaptive array to generate high-quality ultrasonic image data in which multiple reflections are reduced together with side lobes, and scan lines that form a reception beam are generated. The position of the receiving aperture is set asymmetric with respect to the direction.
そして、第1の実施形態に係る受信部12は、設定部19が設定した受信開口に基づいて、反射波データを生成する。図4は、第1の実施形態に係る受信部の構成例を説明するための図である。 Then, the receiving unit 12 according to the first embodiment generates reflected wave data based on the reception aperture set by the setting unit 19. FIG. 4 is a diagram for explaining a configuration example of the receiving unit according to the first embodiment.
図4に示すように、第1の実施形態に係る受信部12は、プリアンプ121と、A/D変換部122と、受信遅延部123と、アダプティブアレイ処理部124とを有する。プリアンプ121と、A/D変換部122と、受信遅延部123とは、図1を用いた説明で上述したプリアンプと、A/D変換部と、受信遅延部とにそれぞれ対応する。また、アダプティブアレイ処理部124は、図2を用いて説明したアダプティブアレイ処理を行なう処理部である。なお、図4に例示するアダプティブアレイ処理部124は、アダプティブアレイ処理が定義されたプログラムをソフトウェア処理により実行するプロセッサーで構成される。具体的には、図4に例示するアダプティブアレイ処理部124として機能するプロセッサーは、超音波走査の実行中に、超音波画像データが略リアルタイムで生成される速度でアダプティブアレイ処理を実行可能なプロセッサーである。例えば、アダプティブアレイ処理部124は、GPU(Graphics Processing Unit)により構成される。 As illustrated in FIG. 4, the reception unit 12 according to the first embodiment includes a preamplifier 121, an A / D conversion unit 122, a reception delay unit 123, and an adaptive array processing unit 124. The preamplifier 121, the A / D conversion unit 122, and the reception delay unit 123 correspond to the preamplifier, the A / D conversion unit, and the reception delay unit described above with reference to FIG. The adaptive array processing unit 124 is a processing unit that performs the adaptive array processing described with reference to FIG. The adaptive array processing unit 124 illustrated in FIG. 4 includes a processor that executes a program in which adaptive array processing is defined by software processing. Specifically, the processor functioning as the adaptive array processing unit 124 illustrated in FIG. 4 is a processor capable of executing adaptive array processing at a speed at which ultrasonic image data is generated in substantially real time during execution of ultrasonic scanning. It is. For example, the adaptive array processing unit 124 is configured by a GPU (Graphics Processing Unit).
受信遅延部123は、受信位置に応じた受信遅延時間をかけて、設定部19が設定した受信開口で受信された反射波信号群を出力する。受信遅延部123が出力する信号群は、例えば、受信開口で受信された「位相情報を含むIQ信号群」である。 The reception delay unit 123 outputs a reflected wave signal group received at the reception aperture set by the setting unit 19 over a reception delay time corresponding to the reception position. The signal group output by the reception delay unit 123 is, for example, “an IQ signal group including phase information” received at the reception aperture.
そして、アダプティブアレイ処理部124は、受信遅延部123が出力した受信開口の反射波信号群に対してアダプティブアレイ処理を行なって、走査線の反射波データを生成する。アダプティブアレイ処理部124は、アダプティブアレイ処理を1フレーム分の全走査線で行なって、1フレーム分の反射波データを生成する。そして、図4に示すBモード処理部13は、アダプティブアレイ処理部124が出力した1フレーム分の反射波データから1フレーム分のBモードデータを生成する。そして、図4に示す画像生成部15は、1フレーム分のBモードデータを用いて、超音波画像データ(Bモード画像データ)を生成する。 The adaptive array processing unit 124 performs adaptive array processing on the reflected wave signal group of the reception aperture output from the reception delay unit 123 to generate reflected wave data of the scanning line. The adaptive array processing unit 124 performs adaptive array processing on all scanning lines for one frame, and generates reflected wave data for one frame. Then, the B mode processing unit 13 illustrated in FIG. 4 generates B frame data for one frame from the reflected wave data for one frame output from the adaptive array processing unit 124. 4 generates ultrasonic image data (B-mode image data) using the B-mode data for one frame.
以下、図5〜図7を用いて、第1の実施形態に係る設定部19により設定される受信開口について具体的に説明する。図5〜図7は、第1の実施形態に係る受信開口の設定例を示す図である。 Hereinafter, the reception aperture set by the setting unit 19 according to the first embodiment will be specifically described with reference to FIGS. 5 to 7 are diagrams illustrating setting examples of the reception aperture according to the first embodiment.
受信ビームを形成する走査線の方向に対して、受信開口の位置を非対称に開くには、受信開口の中心位置を、受信走査線位置からずらせば良い。そこで、例えば、設定部19は、図5に示す受信開口「Aperture1」を設定する。図5では、受信開口「Aperture1」の幅を両矢印線で示している。また、図5では、図3と同様に、受信ビームを形成する走査線方向を「Receiving direction」で示している。 In order to open the position of the reception aperture asymmetrically with respect to the direction of the scanning line forming the reception beam, the center position of the reception aperture may be shifted from the position of the reception scanning line. Therefore, for example, the setting unit 19 sets the reception aperture “Aperture1” illustrated in FIG. In FIG. 5, the width of the reception aperture “Aperture1” is indicated by a double arrow line. In FIG. 5, as in FIG. 3, the scanning line direction for forming the reception beam is indicated by “Receiving direction”.
図5に示す一例では、設定部19は、図3に示す受信開口「Aperture」の左側半分を受信開口から除外して、右側半分とすることで、「Aperture1」を設定している。すなわち、図5に示す「Aperture1」の開口幅は、図3に示す受信開口「Aperture」の開口幅の半分となる。図5に示す一例では、設定部19は、「Aperture1」の左端が、受信ビームの中心に位置する走査線の位置となるように設定する。図5に示す「Aperture1」を用いることで、走査線を斜め方向から観察することになるので、反射源P1からの反射波の波面WF1と、反射源P2からの反射波の波面WF2とを異なる波面として観察することができる。その結果、アダプティブアレイ処理部124は、アダプティブアレイ処理により、多重反射成分が除去された反射波データを生成することができる。 In the example illustrated in FIG. 5, the setting unit 19 sets “Aperture1” by excluding the left half of the reception aperture “Aperture” illustrated in FIG. That is, the opening width of “Aperture1” shown in FIG. 5 is half the opening width of the receiving opening “Aperture” shown in FIG. In the example illustrated in FIG. 5, the setting unit 19 sets the left end of “Aperture1” to be the position of the scanning line positioned at the center of the reception beam. By using “Aperture1” shown in FIG. 5, the scanning line is observed from an oblique direction. Therefore, the wavefront WF1 of the reflected wave from the reflection source P1 is different from the wavefront WF2 of the reflected wave from the reflection source P2. It can be observed as a wavefront. As a result, the adaptive array processing unit 124 can generate reflected wave data from which multiple reflection components are removed by adaptive array processing.
或いは、例えば、設定部19は、図6に示す受信開口「Aperture1’」を設定する。図6では、受信開口「Aperture1’」の幅を両矢印線で示している。また、図6では、図3と同様に、受信ビームを形成する走査線方向を「Receiving direction」で示している。 Alternatively, for example, the setting unit 19 sets the reception aperture “Aperture1 ′” illustrated in FIG. 6. In FIG. 6, the width of the reception aperture “Aperture1 ′” is indicated by a double arrow line. In FIG. 6, as in FIG. 3, the scanning line direction for forming the reception beam is indicated by “Receiving direction”.
図6に示す一例では、設定部19は、図3に示す受信開口「Aperture」の右側半分を受信開口から除外して、左側半分とすることで、「Aperture1’」を設定している。すなわち、図6に示す「Aperture1’」の開口幅は、図3に示す受信開口「Aperture」の開口幅の半分となる。図6に示す一例では、設定部19は、「Aperture1’」の右端が、受信ビームの中心に位置する走査線の位置となるように設定する。図6に示す「Aperture1’」を用いた場合でも、反射源P1からの反射波の波面WF1と、反射源P2からの反射波の波面WF2とを異なる波面として観察することができる。その結果、アダプティブアレイ処理部124は、アダプティブアレイ処理により、多重反射成分が除去された反射波データを生成することができる。 In the example illustrated in FIG. 6, the setting unit 19 sets “Aperture1 ′” by excluding the right half of the reception aperture “Aperture” illustrated in FIG. That is, the aperture width of “Aperture1 ′” illustrated in FIG. 6 is half the aperture width of the reception aperture “Aperture” illustrated in FIG. In the example illustrated in FIG. 6, the setting unit 19 sets the right end of “Aperture1 ′” to be the position of the scanning line positioned at the center of the reception beam. Even when “Aperture1 ′” shown in FIG. 6 is used, the wavefront WF1 of the reflected wave from the reflection source P1 and the wavefront WF2 of the reflected wave from the reflection source P2 can be observed as different wavefronts. As a result, the adaptive array processing unit 124 can generate reflected wave data from which multiple reflection components are removed by adaptive array processing.
或いは、例えば、設定部19は、図7に示す受信開口「Aperture1’’」を設定する。図7では、受信開口「Aperture1’’」の幅を両矢印線で示している。また、図7では、図3と同様に、受信ビームを形成する走査線方向を「Receiving direction」で示している。図7に示す一例では、設定部19は、図3に示す受信開口「Aperture」の開口幅と同じ開口幅であり、且つ、図3に示す受信開口「Aperture」の左端が受信ビームの中心に位置する走査線の位置となる「Aperture1’’」を設定する。図7に示す「Aperture1’’」を用いた場合でも、波面WF1と、波面WF2とを異なる波面として観察することができる。その結果、アダプティブアレイ処理部124は、アダプティブアレイ処理により、多重反射成分が除去された反射波データを生成することができる。なお、例えば、設定部19は、図3に示す受信開口「Aperture」の開口幅と同じ開口幅であり、且つ、図3に示す受信開口「Aperture」の右端が受信ビームの中心に位置する走査線の位置となる受信開口を設定しても良い。 Alternatively, for example, the setting unit 19 sets the reception aperture “Aperture1 ″” illustrated in FIG. 7. In FIG. 7, the width of the reception aperture “Aperture1 ″” is indicated by a double arrow line. In FIG. 7, as in FIG. 3, the scanning line direction for forming the reception beam is indicated by “Receiving direction”. In the example illustrated in FIG. 7, the setting unit 19 has the same opening width as that of the reception aperture “Aperture” illustrated in FIG. 3, and the left end of the reception aperture “Aperture” illustrated in FIG. Set “Aperture1 ″” which is the position of the scanning line. Even when “Aperture1 ″” shown in FIG. 7 is used, the wavefront WF1 and the wavefront WF2 can be observed as different wavefronts. As a result, the adaptive array processing unit 124 can generate reflected wave data from which multiple reflection components are removed by adaptive array processing. For example, the setting unit 19 performs scanning in which the aperture width is the same as the aperture width of the reception aperture “Aperture” illustrated in FIG. 3 and the right end of the reception aperture “Aperture” illustrated in FIG. 3 is positioned at the center of the reception beam. You may set the receiving aperture used as the position of a line.
一般的なリニア走査及びコンベックス走査では、超音波プローブ1が有する振動子群のうち、受信開口の位置を移動することでBモード画像データが撮像される。このような走査形態では、図5〜図7で例示した「受信走査線位置と受信開口の位置との位置関係」を保った状態で受信開口の位置を移動して、例えば、APES法を用いたアダプティブアレイ処理を行なうことで、Bモード画像データ中の多重反射成分を効果的に除去することができる。 In general linear scanning and convex scanning, B-mode image data is captured by moving the position of the receiving aperture in the transducer group included in the ultrasonic probe 1. In such a scanning mode, the position of the reception aperture is moved while maintaining the “positional relationship between the position of the reception scanning line and the position of the reception aperture” illustrated in FIGS. 5 to 7, for example, using the APES method. By performing the adaptive array processing, the multiple reflection components in the B-mode image data can be effectively removed.
上述したように、第1の実施形態では、受信ビームを形成する走査線の方向に対して、受信開口の位置を非対称に設定して、アダプティブアレイ処理を行なう。その結果、第1の実施形態では、アダプティブアレイを用いて、サイドローブとともに多重反射が低減された高画質な超音波画像データを生成することができる。 As described above, in the first embodiment, the position of the reception aperture is set asymmetrically with respect to the direction of the scanning line forming the reception beam, and adaptive array processing is performed. As a result, in the first embodiment, it is possible to generate high-quality ultrasonic image data in which multiple reflections are reduced together with side lobes using an adaptive array.
また、第1の実施形態では、アダプティブアレイ処理部124を、例えば、GPUにより構成することで、サイドローブとともに多重反射が低減された高画質な超音波画像データを略リアルタイムで生成表示することができる。 In the first embodiment, the adaptive array processing unit 124 is configured by a GPU, for example, so that high-quality ultrasonic image data in which multiple reflections are reduced together with side lobes can be generated and displayed in substantially real time. it can.
(第2の実施形態)
第2の実施形態では、第1の実施形態とは異なる方法で、受信開口が設定される場合について説明する。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, a case where the reception aperture is set by a method different from the first embodiment will be described.
超音波プローブ1が有する振動子の数が有限であるため、図5〜図7で例示した「受信走査線位置と受信開口の位置との位置関係」で単純に超音波走査を行なうと、全体の走査範囲が制限されることになる。すなわち、第1の実施形態で説明した受信開口の設定法では、視野幅が狭くなる。更に、第1の実施形態で説明した受信開口の設定法では、常に斜め方向から走査線位置を見込むことになるために、Bモード画像に、走査対象のスペックルパターンが、開口位置をずらした方向である左右のどちらか一方に常に斜めに描出されてしまう場合がある。図8及び図9は、第1の実施形態に係る受信開口の設定法の課題を説明するための図である。 Since the ultrasonic probe 1 has a finite number of transducers, when the ultrasonic scanning is simply performed according to the “positional relationship between the receiving scanning line position and the receiving aperture position” illustrated in FIGS. The scanning range is limited. That is, in the receiving aperture setting method described in the first embodiment, the visual field width is narrowed. Furthermore, in the method of setting the reception aperture described in the first embodiment, since the scanning line position is always expected from the oblique direction, the speckle pattern to be scanned is shifted in the aperture position in the B-mode image. In some cases, the image is always drawn obliquely on either the left or right direction. FIG. 8 and FIG. 9 are diagrams for explaining the problem of the reception aperture setting method according to the first embodiment.
図8は、図5に例示した「Aperture1」を用いて、APES法でアダプティブアレイ処理を行なったシミュレーションにより得られた点物体のイメージング結果である。図8に示すイメージング結果では、受信走査線位置に対して右側にずらした受信開口を用いた結果、左上から右下に向かって斜め方向のスペックルパターンが出現している。また、図9は、図6に例示した「Aperture1’」を用いて、APES法でアダプティブアレイ処理を行なったシミュレーションにより得られた点物体のイメージング結果である。図9に示すイメージング結果では、受信走査線位置に対して左側にずらした受信開口を用いた結果、右上から左下に向かって斜め方向のスペックルパターンが出現している。 FIG. 8 shows imaging results of a point object obtained by a simulation in which adaptive array processing is performed by the APES method using “Aperture1” illustrated in FIG. In the imaging result shown in FIG. 8, as a result of using the reception aperture shifted to the right side with respect to the reception scanning line position, a speckle pattern in an oblique direction appears from the upper left to the lower right. Further, FIG. 9 shows the imaging results of the point object obtained by the simulation in which the “Aperture1 ′” illustrated in FIG. 6 is used to perform the adaptive array processing by the APES method. In the imaging result shown in FIG. 9, as a result of using the reception aperture shifted to the left with respect to the reception scanning line position, an oblique speckle pattern appears from the upper right to the lower left.
すなわち、第1の実施形態に係る設定法では、視野幅が狭くなるという課題に加え、多重軽減効果を得るために非対称に開けた受信開口の開口幅を大きくする必要がある。しかし、第1の実施形態に係る設定法では、受信開口幅を大きくすると、斜め方向のスペックルパターンの傾斜が大きくなるというトレードオフが生じる。 That is, in the setting method according to the first embodiment, in addition to the problem that the visual field width is narrowed, it is necessary to increase the aperture width of the reception aperture opened asymmetrically in order to obtain the multiple reduction effect. However, in the setting method according to the first embodiment, when the reception aperture width is increased, a tradeoff occurs that the inclination of the speckle pattern in the oblique direction increases.
そこで、第2の実施形態に係る設定部19は、上述した第1の実施形態の課題を解消可能であり、且つ、多重軽減効果が得られるように、以下に説明するように、受信開口を設定する。 Therefore, the setting unit 19 according to the second embodiment can reduce the reception aperture as described below so that the above-described problems of the first embodiment can be solved and a multiple reduction effect can be obtained. Set.
すなわち、第2の実施形態に係る設定部19は、受信ビームを形成する走査線の方向に対して非対称な複数の受信開口を設定する。そして、第2の実施形態に係る受信遅延部123は、受信位置に応じた受信遅延時間をかけて、複数の受信開口それぞれで受信された反射波信号群を出力する。すなわち、受信遅延部123は、各受信開口の遅延後のIQ信号群を出力する。 That is, the setting unit 19 according to the second embodiment sets a plurality of reception apertures that are asymmetric with respect to the direction of the scanning line forming the reception beam. Then, the reception delay unit 123 according to the second embodiment outputs a reflected wave signal group received by each of the plurality of reception apertures over a reception delay time corresponding to the reception position. That is, the reception delay unit 123 outputs the IQ signal group after the delay of each reception aperture.
そして、第2の実施形態に係るアダプティブアレイ処理部124は、受信遅延部123が出力した複数の受信開口それぞれのIQ信号群に対して独立にアダプティブアレイ処理を行なって、複数の受信開口それぞれの反射波データを生成する。そして、第2の実施形態に係るアダプティブアレイ処理部124は、生成した複数の受信開口それぞれの反射波データを重み付け加算して、走査線の反射波データを生成する。アダプティブアレイ処理部124は、上記の処理を1フレーム分の全走査線で行なって、1フレーム分の反射波データを生成する。そして、Bモード処理部13は、アダプティブアレイ処理部124が出力した1フレーム分の反射波データから1フレーム分のBモードデータを生成する。そして、画像生成部15は、1フレーム分のBモードデータを用いて、超音波画像データ(Bモード画像データ)を生成する。 Then, the adaptive array processing unit 124 according to the second embodiment performs adaptive array processing independently on each IQ signal group of each of the plurality of reception apertures output from the reception delay unit 123, and each of the plurality of reception apertures. Generate reflected wave data. Then, the adaptive array processing unit 124 according to the second embodiment generates the reflected wave data of the scanning line by weighted addition of the generated reflected wave data of each of the plurality of reception apertures. The adaptive array processing unit 124 performs the above-described processing on all scanning lines for one frame, and generates reflected wave data for one frame. Then, the B mode processing unit 13 generates B mode data for one frame from the reflected wave data for one frame output by the adaptive array processing unit 124. Then, the image generation unit 15 generates ultrasonic image data (B-mode image data) using the B-mode data for one frame.
なお、第2の実施形態に係るアダプティブアレイ処理部124は、第1の実施形態と同様に、アダプティブアレイ処理が定義されたプログラムをソフトウェア処理により実行するプロセッサー、例えば、GPUにより構成される。また、以下では、第2の実施形態に係るアダプティブアレイ処理部124がAPES法を用いたアダプティブアレイ処理を行なうとして説明する。だだし、第2の実施形態に係るアダプティブアレイ処理部124は、MV法を用いたアダプティブアレイ処理を行なっても良い。 Note that the adaptive array processing unit 124 according to the second embodiment is configured by a processor, for example, a GPU, that executes a program in which adaptive array processing is defined by software processing, as in the first embodiment. In the following description, it is assumed that the adaptive array processing unit 124 according to the second embodiment performs adaptive array processing using the APES method. However, the adaptive array processing unit 124 according to the second embodiment may perform adaptive array processing using the MV method.
以下、第2の実施形態について、図10〜図14及び数式を用いて具体的に説明する。図10〜図14は、第2の実施形態を説明するための図である。 Hereinafter, the second embodiment will be specifically described with reference to FIGS. 10-14 is a figure for demonstrating 2nd Embodiment.
例えば、設定部19は、図10に示すように、受信開口を、左右の2つの受信開口(Ap1及びAp2)に分割する。なお、図10では、Ap1及びAp2それぞれの幅を2つの両矢印線で示している。また、図10では、図3と同様に、受信ビームを形成する走査線方向を「Receiving direction」で示している。 For example, as illustrated in FIG. 10, the setting unit 19 divides the reception aperture into two left and right reception apertures (Ap1 and Ap2). In FIG. 10, the widths of Ap1 and Ap2 are indicated by two double arrow lines. In FIG. 10, as in FIG. 3, the scanning line direction for forming the reception beam is indicated by “Receiving direction”.
アダプティブアレイ処理部124は、Ap1での受信信号「R(Ap1)」にAPES法によるアダプティブアレイ処理を行なって、第1受信信号から多重反射を除去した受信信号「R’(Ap1)」を得る。すなわち、Ap1での受信信号「R(Ap1)」は、受信ビームを形成する走査線を左側から斜め方向に観察することになるので、波面WF1と、波面WF2とを異なる波面として観察することができる。 The adaptive array processing unit 124 performs adaptive array processing by the APES method on the received signal “R (Ap1)” at Ap1, and obtains a received signal “R ′ (Ap1)” from which multiple reflections are removed from the first received signal. . That is, the received signal “R (Ap1)” at Ap1 is obtained by observing the scanning line forming the received beam in an oblique direction from the left side, so that the wavefront WF1 and the wavefront WF2 can be observed as different wavefronts. it can.
また、アダプティブアレイ処理部124は、Ap2での受信信号「R(Ap2)」にAPES法によるアダプティブアレイ処理を行なって、多重反射を除去した受信信号「R’(Ap2)」を得る。すなわち、Ap2での受信信号「R(Ap2)」は、受信ビームの形成する走査線を右側から斜め方向に観察することになるので、波面WF1と、波面WF2とを異なる波面として観察することができる。 In addition, the adaptive array processing unit 124 performs adaptive array processing by the APES method on the reception signal “R (Ap2)” at Ap2 to obtain a reception signal “R ′ (Ap2)” from which multiple reflections are removed. That is, the reception signal “R (Ap2)” at Ap2 is obtained by observing the scanning line formed by the reception beam in an oblique direction from the right side, so that the wavefront WF1 and the wavefront WF2 can be observed as different wavefronts. it can.
そして、アダプティブアレイ処理部124は、図10に示すように、重み係数「w1」と重み係数「w2」とを用いて「R’(Ap1)」と「R’(Ap2)」と重み付け加算してBモードデータを生成するための反射波データを生成する。具体的には、アダプティブアレイ処理部124は、複数の受信開口それぞれに含まれる振動子の素子数から決まる信号の振幅比により、重み付け加算を行なう。 Then, as shown in FIG. 10, the adaptive array processing unit 124 performs weighted addition of “R ′ (Ap1)” and “R ′ (Ap2)” using the weighting coefficient “w1” and the weighting coefficient “w2”. To generate reflected wave data for generating B-mode data. Specifically, the adaptive array processing unit 124 performs weighted addition based on the signal amplitude ratio determined by the number of elements of the transducers included in each of the plurality of reception apertures.
上記の処理を行なう際に、重み付け加算の対象となる信号を、IQ信号のように位相情報を有している信号を用いることで、全ての受信開口(Ap1+Ap2)に相当する受信感度と方位分解能とを維持しつつ、多重除去効果の両立が可能となる。また、アダプティブアレイ処理本来のサイドローブ低減効果も得られる。なお、以下では、「受信開口を2分割して、各受信開口でAPES法によるアダプティブアレイ処理を行なった後に重み付け加算を行なう方法」を「2分割APES法」と記載する。 When performing the above processing, a signal having phase information such as an IQ signal is used as a signal to be subjected to weighted addition, so that reception sensitivity and azimuth resolution corresponding to all reception apertures (Ap1 + Ap2) are obtained. While maintaining the above, it is possible to achieve both demultiplexing effects. Further, the side lobe reduction effect inherent in adaptive array processing can be obtained. Hereinafter, “a method of performing weighted addition after dividing the reception aperture into two and performing adaptive array processing by the APES method at each reception aperture” will be referred to as “two-segment APES method”.
図11の(A)は、振動子列内で受信開口を移動して超音波走査を行なうリニア走査の走査形態を示している。また、図11の(B)は、振動子列内で受信開口を移動して超音波走査を行なうコンベックス走査の走査形態を示している。 FIG. 11A shows a scanning form of linear scanning in which ultrasonic scanning is performed by moving the receiving aperture in the transducer array. FIG. 11B shows a scanning form of convex scanning in which ultrasonic scanning is performed by moving the reception aperture in the transducer array.
リニア走査及びコンベックス走査を行なう場合の2分割APES法において、設定部19が行なう受信開口の分割設定処理及びアダプティブアレイ処理部124が行なう重み付け加算処理は、例えば、以下の処理となる。 In the two-divided APES method in the case of performing linear scanning and convex scanning, the reception aperture division setting processing performed by the setting unit 19 and the weighted addition processing performed by the adaptive array processing unit 124 are, for example, the following processing.
設定部19は、振動子列内で受信開口を移動して超音波走査を行なう超音波プローブ1が用いられる場合、各受信開口を2つに分割する。そして、設定部19は、走査中心位置では受信開口を対称な大きさに2分割する。更に、設定部19は、走査中心位置以外の位置では当該位置に基づいて、受信開口を非対称性が最大となる大きさに2分割する。 The setting unit 19 divides each reception opening into two when the ultrasonic probe 1 that performs ultrasonic scanning by moving the reception opening in the transducer array is used. Then, the setting unit 19 divides the reception aperture into two symmetrical sizes at the scanning center position. Further, the setting unit 19 divides the reception aperture into two parts having the maximum asymmetry based on the position other than the scanning center position.
すなわち、設定部19は、リニア走査及びコンベックス走査における2分割APES法では、左右開口幅を受信走査線位置ごとに変える。そして、アダプティブアレイ処理部124は、開口振幅比で重み付け係数を決め、APES法を用いたアダプティブアレイ処理後の各受信開口の受信信号を重み付け加算するようにする。 That is, the setting unit 19 changes the left and right aperture widths for each reception scanning line position in the two-division APES method in linear scanning and convex scanning. Then, the adaptive array processing unit 124 determines a weighting coefficient based on the aperture amplitude ratio, and weights and adds the reception signal of each reception aperture after the adaptive array processing using the APES method.
以下では、1本の受信走査線の受信ビームを形成するための受信開口の幅を一定とし、その幅が振動子数に対応するとする。また、最大受信開口「Aperture」を「Aperture=Ap1+Ap2」とし、Ap1側の重み係数を「w1」とし、Ap2側の重み係数を「w2」とする。開口に含まれる素子数の振幅比で重み係数を決めることで、各受信走査線位置での受信感度を同一にすることが可能である。このことから、アダプティブアレイ処理部124は、w1及びw2を以下の式(1)により算出する。 In the following, it is assumed that the width of the reception aperture for forming the reception beam of one reception scanning line is constant and the width corresponds to the number of transducers. Further, the maximum reception aperture “Aperture” is set to “Aperture = Ap1 + Ap2”, the weighting factor on the Ap1 side is set to “w1”, and the weighting factor on the Ap2 side is set to “w2”. By determining the weighting factor based on the amplitude ratio of the number of elements included in the opening, it is possible to make the reception sensitivity at each reception scanning line position the same. From this, the adaptive array processing unit 124 calculates w1 and w2 by the following equation (1).
また、受信用の走査線位置を(x)と定義する。設定部19は、超音波プローブ1が有する振動子群の左端部(x=0)に(x)が位置する場合、「Ap1=0、Ap2=Aperture」と設定する。また、設定部19は、振動子群の中央に(x)が位置する場合、「Ap1=Ap2=Aperture/2」と設定する。また、設定部19は、振動子群の右端部(x=L)に「x」が位置する場合、「Ap1=Aperture、Ap2=0」と設定する。なお、「L」は、超音波プローブ1が有する振動子群の幅であり、「Aperture≦L」となる。 Further, the scanning line position for reception is defined as (x). The setting unit 19 sets “Ap1 = 0, Ap2 = Aperture” when (x) is positioned at the left end (x = 0) of the transducer group included in the ultrasonic probe 1. The setting unit 19 sets “Ap1 = Ap2 = Aperture / 2” when (x) is located at the center of the transducer group. The setting unit 19 sets “Ap1 = Aperture, Ap2 = 0” when “x” is located at the right end (x = L) of the transducer group. “L” is the width of the transducer group included in the ultrasonic probe 1 and “Aperture ≦ L”.
このように、設定部19は、(x)に応じて、連続的に左右開口の幅を制御する。上記の内容を(x)の関数として示すと、「Ap1:左側の受信開口の幅」は、以下の式(2)、式(3)及び式(4)となる。なお、式(2)は、「0≦(x)<Aperture/2」の場合に設定される「Ap1」を求める式である。また、式(3)は、「Aperture/2≦(x)<L−Aperture/2」場合に設定される「Ap1」を求める式である。 Thus, the setting part 19 controls the width | variety of a right-and-left opening continuously according to (x). When the above contents are expressed as a function of (x), “Ap1: width of the left receiving aperture” is expressed by the following equations (2), (3), and (4). Expression (2) is an expression for obtaining “Ap1” set when “0 ≦ (x) <Aperture / 2”. Expression (3) is an expression for obtaining “Ap1” set when “Aperture / 2 ≦ (x) <L−Aperture / 2”.
なお、「Ap2:右側の受信開口の幅」は、以下の式(5)となる。 Note that “Ap2: width of the right receiving aperture” is expressed by the following equation (5).
リニア走査の2分割APES法では、有効開口幅一定の制約下において、視野幅の中央では、左右の受信開口それぞれで受信走査線を見込む角度が最も小さくなるが、有効開口幅を左右で半分に分割すれば、多重成分の方向とメインローブ成分の方向との角度差を最大とすることができる。その結果、視野中央部位でも多重軽減効果が高められると期待される。 In the two-segment APES method of linear scanning, under the constraint that the effective aperture width is constant, at the center of the visual field width, the angle at which the receiving scanning line is viewed at the left and right receiving apertures is the smallest, but the effective aperture width is halved on the left and right By dividing, the angle difference between the direction of the multiple component and the direction of the main lobe component can be maximized. As a result, it is expected that the multiple reduction effect is enhanced even at the central part of the visual field.
また、上記の設定を行なうことで、視野幅を従来同等の視野幅に維持しつつ、左端部及び右端部のプローブ端部では多重軽減効果を最大限に保ち、プローブ中央付近では左右開口のバランスの取れた2分割APES法の効果が得られる。従って、上記の設定を行なうことで、全ての視野内で視野中央に対して左右で対称性のあるBモード画像データを得ることができる。 In addition, with the above settings, while maintaining the same field width as the conventional one, the left and right probe ends maintain the maximum multiplex reduction effect, and the left and right aperture balances near the center of the probe. The effect of the two-divided APES method can be obtained. Therefore, by performing the above setting, it is possible to obtain B-mode image data that is symmetrical with respect to the center of the visual field in all visual fields.
次に、セクタ走査に2分割APES法を適用する場合について説明する。図12は、振動子列内で受信開口の位置を一定として走査方向を偏向して超音波走査を行なうセクタ走査の走査形態を示している。セクタ走査を行なう場合の2分割APES法において、設定部19が行なう受信開口の分割設定処理及びアダプティブアレイ処理部124が行なう重み付け加算処理は、例えば、以下の処理となる。 Next, a case where the two-division APES method is applied to sector scanning will be described. FIG. 12 shows a scanning form of sector scanning in which ultrasonic scanning is performed by deflecting the scanning direction with the position of the receiving aperture being constant in the transducer array. In the two-division APES method when performing sector scanning, the reception aperture division setting process performed by the setting unit 19 and the weighted addition process performed by the adaptive array processing unit 124 are, for example, the following processes.
まず、設定部19は、セクタ走査型の超音波プローブ1が用いられる場合、受信開口を2等分に分割する。すなわち、一般的なセクタ走査では、超音波プローブ1が有する振動子群(振動子列)の幅「L」が、「最大受信開口:Aperture」に等しくなり、電子的な遅延制御で走査する偏向角を変えることで、Bモード画像データの撮像が行なわれる(図12を参照)。かかる走査形態では、設定部19は、左右の受信開口の開口幅は、常に、「Aperture/2」に設定され、2分割APES法が行なわれる。すなわち、セクタ走査型の超音波プローブ1が用いられる場合、設定部19が設定する「Ap1:左側の受信開口の幅」は、以下の式(6)となる。また、設定部19が設定する「Ap2:右側の受信開口の幅」は、以下の式(7)となる。 First, when the sector scanning ultrasonic probe 1 is used, the setting unit 19 divides the reception aperture into two equal parts. That is, in general sector scanning, the width “L” of the transducer group (transducer row) included in the ultrasonic probe 1 is equal to “maximum reception aperture: Aperture”, and deflection is performed by electronic delay control. By changing the angle, B-mode image data is captured (see FIG. 12). In such a scanning mode, the setting unit 19 always sets the aperture width of the left and right receiving apertures to “Aperture / 2”, and performs the two-division APES method. That is, when the sector scanning ultrasonic probe 1 is used, “Ap1: width of the left receiving aperture” set by the setting unit 19 is expressed by the following equation (6). Further, “Ap2: width of the right receiving aperture” set by the setting unit 19 is expressed by the following equation (7).
また、アダプティブアレイ処理部124は、「Ap1=Ap2」を式(1)に代入することで、w1及びw2を以下の式(8)により算出する。 The adaptive array processing unit 124 calculates “w1” and “w2” by the following equation (8) by substituting “Ap1 = Ap2” into the equation (1).
上記の設定を行なうことで、セクタ走査の場合でも、多重軽減効果を最大限に保ち、左右開口でバランスの取れた2分割APES法の効果が得られる。従って、上記の設定を行なうことで、セクタ走査の場合でも、全ての視野内で視野中央に対して左右で対称性のあるBモード画像データを得ることができる。 By performing the above setting, even in the case of sector scanning, the effect of the two-division APES method can be obtained that maintains the multiple reduction effect to the maximum and is balanced by the left and right openings. Therefore, by performing the above setting, it is possible to obtain B-mode image data that is symmetrical on the left and right with respect to the center of the visual field in all visual fields even in the case of sector scanning.
ところで、従来、リニア走査を行なう際に、視野幅を拡大するために、図13に示す走査を行なう場合がある。図13に例示する走査形態は、ベクタ走査と呼ばれる。ベクタ走査では、図13に示すように、プローブ中央部では受信開口の位置を変えることで走査線の位置を変えるリニア走査を行なうとともに、プローブ端部では受信開口の位置を固定して走査方向を偏向するセクタ走査を行なう。 By the way, conventionally, when performing linear scanning, the scanning shown in FIG. 13 may be performed in order to enlarge the visual field width. The scanning form illustrated in FIG. 13 is called vector scanning. In vector scanning, as shown in FIG. 13, linear scanning is performed to change the position of the scanning line by changing the position of the receiving aperture at the center of the probe, and the scanning direction is fixed by fixing the position of the receiving aperture at the end of the probe. Sector scanning to deflect is performed.
このように、振動子列端部においては受信開口の位置を一定として走査方向を偏向して超音波走査を行なうベクタ走査では、設定部19は、振動子列端部での受信開口を2等分に分割する。すなわち、設定部19は、リニア走査を行なうプローブ中央部では、上述した式(2)〜式(5)を用いて左右の受信開口を設定し、アダプティブアレイ処理部124は、上述した式(1)を用いた重み付け加算を行なう。 As described above, in vector scanning in which ultrasonic scanning is performed by deflecting the scanning direction with the position of the receiving aperture fixed at the transducer array end, the setting unit 19 sets the receiving aperture at the transducer array end to 2 etc. Divide into minutes. That is, the setting unit 19 sets the left and right receiving apertures using the above-described formulas (2) to (5) at the center of the probe that performs linear scanning, and the adaptive array processing unit 124 sets the above-described formula (1). ) Is used for weighted addition.
そして、設定部19は、プローブ端部を含む外部でのセクタ走査を行なう場合には、上述した式(6)及び式(7)を用いて左右の受信開口を等しい幅に設定し、アダプティブアレイ処理部124は、上述した式(8)を用いた重み付け加算を行なう。 Then, when performing external sector scanning including the probe end, the setting unit 19 sets the left and right receiving apertures to be equal widths using the above-described equations (6) and (7), and the adaptive array The processing unit 124 performs weighted addition using Equation (8) described above.
上記の設定を行なうことで、ベクタ走査を行なう場合でも、多重軽減効果を最大限に保ち、左右開口でバランスの取れた2分割APES法の効果が得られる。従って、上記の設定を行なうことで、ベクタ走査の場合でも、全ての視野内で視野中央に対して左右で対称性のあるBモード画像データを得ることができる。 By performing the above setting, even when vector scanning is performed, the effect of the two-division APES method can be obtained in which the multiplex reduction effect is kept to the maximum and the left and right openings are balanced. Therefore, by performing the above setting, it is possible to obtain B-mode image data that is symmetrical with respect to the center of the field of view in all fields of view even in the case of vector scanning.
なお、上述したように、走査形態に応じた受信開口の設定を行なう場合、設定部19は、装置本体10に接続された超音波プローブ1により行なわれる走査形態を、操作者が検査開始時に入力した情報から取得する。或いは、制御部18は、装置本体10に接続された超音波プローブ1のIDを取得し、取得したIDに対応する走査形態を設定部19に通知する。かかる処理により、設定部19は、上記の走査形態に応じた複数の受信開口の設定を行ない、アダプティブアレイ処理部124は、設定部19により設定された複数の受信開口の開口幅に基づいて、重み付け係数を決定する。 As described above, when setting the receiving aperture according to the scanning mode, the setting unit 19 inputs the scanning mode performed by the ultrasonic probe 1 connected to the apparatus body 10 when the operator starts the examination. Acquired from the information. Alternatively, the control unit 18 acquires the ID of the ultrasonic probe 1 connected to the apparatus main body 10 and notifies the setting unit 19 of the scanning form corresponding to the acquired ID. With this processing, the setting unit 19 sets a plurality of reception apertures according to the scanning mode, and the adaptive array processing unit 124, based on the aperture widths of the plurality of reception apertures set by the setting unit 19 Determine the weighting factor.
図14は、上述した2分割APES法の効果を示す図である。図14に示す画像100〜103は、ファントムを用いたシミュレーションにより得られたイメージング結果である。図14に示す画像100〜103は、中心周波数7.5MHzのリニア走査により、視野幅の中央部位で深さ10mm〜50mmの範囲で再構成されたBモード画像データである。このファントムでは、深さ10mm〜22mmの範囲にのう胞を模擬した直径約3mmの穴が開いており、深さ25mm〜30mmの範囲に点音源部位となる複数のワイヤーが配置されている。 FIG. 14 is a diagram illustrating the effect of the above-described two-divided APES method. Images 100 to 103 shown in FIG. 14 are imaging results obtained by simulation using a phantom. Images 100 to 103 shown in FIG. 14 are B-mode image data reconstructed in a range of 10 mm to 50 mm in depth at the central portion of the visual field width by linear scanning with a center frequency of 7.5 MHz. In this phantom, a hole having a diameter of about 3 mm simulating a cyst in a range of 10 mm to 22 mm in depth is opened, and a plurality of wires serving as point sound source parts are arranged in a range of 25 mm to 30 mm in depth.
図14に示す画像100は、従来のDAS法を用いて、多重信号を加えていないオリジナルの状態のファントムで得られたイメージング結果である。一方、図14に示す画像101〜103は、送受信信号に一律8mmの伝搬の遅延を掛けて発生させた多重信号を加えた状態のファントムで得られたイメージング結果である。図14に示す画像101は、DAS法を用いて、多重信号を加えた状態のファントムで得られたイメージング結果である。図14に示す画像102は、従来のAPES法を用いて、多重信号を加えた状態のファントムで得られたイメージング結果である。図14に示す画像103は、2分割APES法を用いて、多重信号を加えた状態のファントムで得られたイメージング結果である。 An image 100 shown in FIG. 14 is an imaging result obtained by using the conventional DAS method and an original state phantom to which no multiplexed signal is added. On the other hand, images 101 to 103 shown in FIG. 14 are imaging results obtained with a phantom in a state where a multiplexed signal generated by multiplying a transmission / reception signal by a uniform propagation delay of 8 mm is added. An image 101 shown in FIG. 14 is an imaging result obtained with a phantom in a state where multiple signals are added using the DAS method. An image 102 shown in FIG. 14 is an imaging result obtained with a phantom in a state where multiple signals are added using the conventional APES method. An image 103 shown in FIG. 14 is an imaging result obtained with a phantom in a state where multiple signals are added using the two-segment APES method.
多重信号を加えた状態でDAS法を行なった画像101では、多重信号を加えてない状態でDAS法を行なった画像100と比較して、散乱体の多重成分が混入したことで、のう胞を模擬した穴の抜けが悪くなっている。また、画像101では、画像100と比較して、深さ25mm〜30mmの点音源部位に散乱体の多重成分が重畳し、深さ30mm〜40mmにも多重成分が重畳している。 In the image 101 that has been subjected to the DAS method with the multiple signal added, compared to the image 100 that has been subjected to the DAS method without the multiple signal added, the multiple components of the scatterer are mixed, thereby simulating the cyst. The hole that has been removed is getting worse. In addition, in the image 101, as compared with the image 100, the multiple components of the scatterer are superimposed on the point sound source part having a depth of 25 mm to 30 mm, and the multiple components are also superimposed on the depth of 30 mm to 40 mm.
また、多重信号を加えた状態でAPES法を用いたアダプティブアレイ処理を行なった画像102では、画像101と比較して、点音源部位は、アダプティブアレイ処理の効果で、方位方向にシャープに描出されている。しかし、画像102では、画像101と同様に、多重成分は殆んど軽減されてない。 In addition, in the image 102 that has been subjected to adaptive array processing using the APES method with multiple signals added, the point source portion is sharply depicted in the azimuth direction due to the effect of the adaptive array processing, as compared to the image 101. ing. However, in the image 102, as in the image 101, the multiple components are hardly reduced.
これに対して、多重信号を加えた状態で2分割APES法を行なった画像103では、画像102と同様に、点音源部位は、アダプティブアレイ処理の効果で、方位方向にシャープに描出されている。しかも、画像103では、点音源部位のシャープさを維持しながら、画像101及び画像102と比較して、大幅な多重成分の低減効果が認められる。特に、画像103では、のう胞を模擬した穴の抜けが、多重信号を加える前のレベルに近づいている。 On the other hand, in the image 103 that has been subjected to the two-division APES method with multiple signals added, the point source part is sharply drawn in the azimuth direction due to the effect of the adaptive array processing, as with the image 102. . Moreover, in the image 103, a significant multicomponent reduction effect is recognized as compared with the image 101 and the image 102 while maintaining the sharpness of the point sound source part. In particular, in the image 103, a hole that simulates a cyst approaches a level before the multiple signal is applied.
上述したように、第2の実施形態では、受信ビームを形成する走査線の方向に対して非対称な複数の受信開口を設定し、複数の受信開口の遅延後の位相情報を含む信号群に対して独立にアダプティブアレイ処理を行なって、各受信開口の反射波データを生成する。そして、第2の実施形態では、複数の受信開口それぞれの反射波データを、重み付け加算することで、受信走査線位置での反射波データを生成する。 As described above, in the second embodiment, a plurality of reception apertures that are asymmetric with respect to the direction of the scanning line forming the reception beam are set, and a signal group including phase information after delay of the plurality of reception apertures is set. Then, adaptive array processing is performed independently to generate reflected wave data of each reception aperture. In the second embodiment, the reflected wave data at the reception scanning line position is generated by weighted addition of the reflected wave data of each of the plurality of reception apertures.
これにより、第2の実施形態では、例えば、画像103からも明らかなように、視野幅が確保され、サイドローブとともに多重反射が低減された高画質な超音波画像を生成することができる。 Thereby, in the second embodiment, for example, as is clear from the image 103, a high-quality ultrasonic image in which the visual field width is ensured and the multiple reflection is reduced together with the side lobe can be generated.
(第3の実施形態)
第1の実施形態及び第2の実施形態では、アダプティブアレイを用いて、サイドローブとともに多重反射が低減された高画質なBモード画像データを生成する場合について説明した。ここで、第1の実施形態及び第2の実施形態で説明した処理は、ハーモニック成分が抽出されたBモード画像データを生成する場合にも適用可能である。
(Third embodiment)
In the first embodiment and the second embodiment, a case has been described in which adaptive array is used to generate high-quality B-mode image data in which multiple reflections are reduced together with side lobes. Here, the processing described in the first embodiment and the second embodiment can also be applied when generating B-mode image data from which harmonic components are extracted.
すなわち、第3の実施形態に係るアダプティブアレイ処理部124は、ハーモニックイメージングが行なわれる場合、ハーモニック成分が抽出された反射波信号群を用いてアダプティブアレイ処理を行なう。 That is, the adaptive array processing unit 124 according to the third embodiment performs adaptive array processing using the reflected wave signal group from which the harmonic components are extracted when harmonic imaging is performed.
ハーモニックイメージングとしては、組織ハーモニックイメージング(THI:Tissue Harmonic Imaging)や、コントラストハーモニックイメージング(CHI:Contrast Harmonic Imaging)が知られている。 As harmonic imaging, tissue harmonic imaging (THI) and contrast harmonic imaging (CHI) are known.
例えば、アダプティブアレイ処理部124は、フィルタ処理により、受信遅延時間が与えられたデジタルデータからTHI成分やCHI成分を抽出した後、アダプティブアレイ処理を行なう。 For example, the adaptive array processing unit 124 performs adaptive array processing after extracting THI components and CHI components from digital data given reception delay time by filter processing.
或いは、ハーモニックイメージングでは、振幅変調(AM:Amplitude Modulation)法や位相変調(PM:Phase Modulation)法、AM法及びPM法を組み合わせたAMPM法と呼ばれる映像法が行なわれる。AM法、PM法及びAMPM法では、同一の走査線に対して振幅や位相が異なる超音波送信を複数回行なう。かかる場合、例えば、アダプティブアレイ処理部124は、受信遅延時間が与えられた複数回分の送信超音波に対応する受信信号群を、変調法に応じた加減算処理することで、THI成分やCHI成分を抽出した後、アダプティブアレイ処理を行なう。 Alternatively, in harmonic imaging, an imaging method called an AMPM method combining an amplitude modulation (AM) method, a phase modulation (PM) method, an AM method, and a PM method is performed. In the AM method, PM method, and AMPM method, ultrasonic transmission with different amplitudes and phases is performed a plurality of times for the same scanning line. In such a case, for example, the adaptive array processing unit 124 performs the addition / subtraction processing according to the modulation method on the reception signal group corresponding to a plurality of transmission ultrasonic waves given the reception delay time, thereby obtaining the THI component and the CHI component. After extraction, adaptive array processing is performed.
或いは、THIでは、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。差音成分を用いた映像化法では、例えば、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。送信部11は、合成波形の送信超音波を、位相を反転させながら、例えば、2回送信させる。かかる場合、例えば、アダプティブアレイ処理部124は、受信遅延時間が与えられた2回分の送信超音波に対応する2つの受信信号群を加算することで、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THI成分を抽出した後、アダプティブアレイ処理を行なう。 Alternatively, in THI, 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. In the imaging method using the difference sound component, for example, transmission of a synthesized waveform obtained by synthesizing a first fundamental wave having a center frequency “f1” and a second fundamental wave having a center frequency “f2” greater than “f1”. Ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic probe 1. This synthesized waveform is a waveform obtained by synthesizing the waveform of the first fundamental wave and the waveform of the second fundamental wave whose phases are adjusted so that a differential sound component having the same polarity as the second harmonic component is generated. It is. The transmission unit 11 transmits, for example, twice the transmission ultrasonic wave having the composite waveform while inverting the phase. In such a case, for example, the adaptive array processing unit 124 adds two reception signal groups corresponding to two transmission ultrasonic waves given the reception delay time, thereby removing the fundamental wave component, After extracting the THI component in which the second harmonic component mainly remains, adaptive array processing is performed.
上述したように、第3の実施形態では、第1の実施形態で説明した受信開口の設定を用いたアダプティブアレイ処理や、第2の実施形態で説明した複数の受信開口の設定及び各受信開口に対する重み付けを用いたアダプティブアレイ処理を、ハーモニックイメージングに適用する。これにより、第3の実施形態では、サイドローブとともに多重反射が低減された高画質なTHI法によるBモード画像データや、造影画像データを生成することができる。 As described above, in the third embodiment, the adaptive array processing using the reception aperture setting described in the first embodiment, the setting of the plurality of reception apertures described in the second embodiment, and each reception aperture. Adaptive array processing using weights for is applied to harmonic imaging. Thereby, in the third embodiment, it is possible to generate B-mode image data or contrast image data by the high-quality THI method in which multiple reflections are reduced together with side lobes.
なお、第1の実施形態で説明したアダプティブアレイ処理や、第2の実施形態で説明したアダプティブアレイ処理は、カラードプラ画像データやパワードプラ画像データに重畳されるBモード画像データ、Mモードの計測データとともに表示されるBモード画像データ、ドプラ波形とともに表示されるBモード画像データに対しても適用可能である。 Note that the adaptive array processing described in the first embodiment and the adaptive array processing described in the second embodiment perform B-mode image data and M-mode measurement superimposed on color Doppler image data and power Doppler image data. The present invention can also be applied to B-mode image data displayed together with data and B-mode image data displayed together with Doppler waveforms.
(第4の実施形態)
第1〜第3の実施形態では、アダプティブアレイ処理部124によるアダプティブアレイ処理が、超音波送受信中に略リアルタイムで行なわれる場合について説明した。しかし、アダプティブアレイ処理は、重み付け係数を適応的に決定するために、複雑な演算を全ての受信チャンネルに対して関心領域内の全点で行なう必要があるため、従来のDAS法と比較して、演算量が極端に増大する。
(Fourth embodiment)
In the first to third embodiments, the case where the adaptive array processing by the adaptive array processing unit 124 is performed in substantially real time during ultrasonic transmission / reception has been described. However, since adaptive array processing requires complex calculations to be performed at all points in the region of interest for all received channels in order to adaptively determine the weighting factor, compared to the conventional DAS method. The amount of computation increases extremely.
アダプティブアレイ処理をリアルタイムで行なうために、アダプティブアレイ処理部124を例えばGPUを用いたソフトウェア系で実現する場合、製造コストが大幅に増大する。また、アダプティブアレイ処理をリアルタイムで行なうために、アダプティブアレイ処理部124をハードウェアで構成する場合でも、処理能力の高いハードウェアを用いる必要があり、製造コストが大幅に増大する。 In order to perform adaptive array processing in real time, when the adaptive array processing unit 124 is realized by a software system using, for example, a GPU, the manufacturing cost is significantly increased. In addition, in order to perform adaptive array processing in real time, even when the adaptive array processing unit 124 is configured by hardware, it is necessary to use hardware with high processing capability, which greatly increases manufacturing costs.
そこで、第4の実施形態では、第1〜第3の実施形態で説明したアダプティブアレイ処理を少ない演算量で実行可能なように受信部12を構成する。受信部12を以下に説明するように構成することで、第4の実施形態では、アダプティブアレイ処理で必要とされる演算量を少なくして、比較的安価なCPUやハードウェアによりアダプティブアレイ処理部124を構成可能とする。これにより、第4の実施形態では、比較的少ないコストで、第1〜第3の実施形態で説明したアダプティブアレイ処理を実行可能な超音波診断装置を製造可能とする。図15は、第4の実施形態に係る受信部の構成例を説明するための図である。 Therefore, in the fourth embodiment, the receiving unit 12 is configured so that the adaptive array processing described in the first to third embodiments can be executed with a small amount of calculation. By configuring the receiving unit 12 as described below, in the fourth embodiment, the amount of computation required for adaptive array processing is reduced, and the adaptive array processing unit is configured with a relatively inexpensive CPU or hardware. 124 can be configured. Thereby, in the fourth embodiment, it is possible to manufacture an ultrasonic diagnostic apparatus capable of executing the adaptive array processing described in the first to third embodiments at a relatively low cost. FIG. 15 is a diagram for explaining a configuration example of a receiving unit according to the fourth embodiment.
図15に示すように、第4の実施形態に係る受信部12は、図4に示す受信部12と比較して、CHデータ記憶部125とDAS処理部126とを更に備える。DAS処理部126は、従来から用いられているDAS法を行なう処理部である。DAS処理部126は、ハードウェアにより実現される場合であっても、ソフトウェアにより実現される場合であっても良い。 As illustrated in FIG. 15, the receiving unit 12 according to the fourth embodiment further includes a CH data storage unit 125 and a DAS processing unit 126 as compared with the receiving unit 12 illustrated in FIG. 4. The DAS processing unit 126 is a processing unit that performs a conventionally used DAS method. The DAS processing unit 126 may be realized by hardware or may be realized by software.
DAS処理部126は、受信遅延部123から出力されたデータセットを加算して、反射波データを受信走査線ごとに生成する。受信遅延部123から出力されたデータセットとは、「受信走査線ごとに設定部19が設定した受信開口の全チャンネル分の遅延後のデータセット」である。ここで、設定部19が設定する受信開口は、例えば、第1の実施形態で説明したように、受信走査線に対して右側、又は、左側に非対称に開いた受信開口である。また、設定部19が設定する受信開口は、例えば、第2の実施形態で説明したように、受信走査線に対して非対称に設定された複数の受信開口である。 The DAS processing unit 126 adds the data sets output from the reception delay unit 123 to generate reflected wave data for each reception scanning line. The data set output from the reception delay unit 123 is “a data set after delay for all channels of the reception aperture set by the setting unit 19 for each reception scanning line”. Here, the reception aperture set by the setting unit 19 is, for example, a reception aperture that opens asymmetrically on the right side or the left side with respect to the reception scan line, as described in the first embodiment. In addition, the reception apertures set by the setting unit 19 are, for example, a plurality of reception apertures set asymmetrically with respect to the reception scanning line as described in the second embodiment.
DAS処理部126は、図15に示すように、受信遅延部123の後段に設置され、Bモード処理部13の前段に設置される。Bモード処理部13は、DAS処理部126が生成した1フレーム分の反射波データから、1フレーム分のBモードデータを生成し、画像生成部15は、1フレーム分の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。 As shown in FIG. 15, the DAS processing unit 126 is installed downstream of the reception delay unit 123 and is installed upstream of the B-mode processing unit 13. The B mode processing unit 13 generates B frame data for one frame from the reflected wave data for one frame generated by the DAS processing unit 126, and the image generation unit 15 generates ultrasonic waves from the B mode data for one frame. Image data (B-mode image data) is generated.
一方、CHデータ記憶部125は、アダプティブアレイ処理を実行可能なデータセット群を記憶する。アダプティブアレイ処理を実行可能なデータセット群とは、受信遅延部123から出力されたデータセット群である。また、受信遅延部123から出力されたデータセット群を構成する各データセットは、上述したように、受信走査線ごとに設定部19が設定した受信開口の全チャンネル分の遅延後のデータセットである。CHデータ記憶部125は、アダプティブアレイ処理により複数フレーム分の反射波データセットを生成可能なデータセット群を記憶する。 On the other hand, the CH data storage unit 125 stores a data set group that can perform adaptive array processing. The data set group that can perform adaptive array processing is a data set group that is output from the reception delay unit 123. Further, as described above, each data set constituting the data set group output from the reception delay unit 123 is a data set after delay for all channels of the reception aperture set by the setting unit 19 for each reception scanning line. is there. The CH data storage unit 125 stores a data set group capable of generating reflected wave data sets for a plurality of frames by adaptive array processing.
CHデータ記憶部125は、図15に示すように、受信遅延部123の後段に設置され、アダプティブアレイ処理部124の前段に設置される。また、アダプティブアレイ処理部124は、図15に示すように、Bモード処理部13の前段に設置される。 As shown in FIG. 15, the CH data storage unit 125 is installed in the subsequent stage of the reception delay unit 123 and is installed in the previous stage of the adaptive array processing unit 124. In addition, the adaptive array processing unit 124 is installed in front of the B-mode processing unit 13 as shown in FIG.
すなわち、第4の実施形態では、受信遅延部123が出力したデータセットは、DAS法を行なう系統と、アダプティブアレイ処理を行なう系統との2系統に分配される。なお、CHデータ記憶部125は、A/D変換部122と受信遅延部123との間に設置されても良い。 That is, in the fourth embodiment, the data set output by the reception delay unit 123 is distributed to two systems, a system that performs the DAS method and a system that performs adaptive array processing. The CH data storage unit 125 may be installed between the A / D conversion unit 122 and the reception delay unit 123.
図15に例示するように構成された受信部12では、DAS処理部126を用いたDASモードによりリアルタイムでBモード画像データを生成可能である。また、図15に例示するように構成された受信部12では、CHデータ記憶部125に記憶されたデータセット群を用いて、アダプティブアレイ処理(以下、AA処理)によりBモード画像データを生成可能である。 The receiving unit 12 configured as illustrated in FIG. 15 can generate B-mode image data in real time in the DAS mode using the DAS processing unit 126. In addition, the receiving unit 12 configured as illustrated in FIG. 15 can generate B-mode image data by adaptive array processing (hereinafter referred to as AA processing) using the data set group stored in the CH data storage unit 125. It is.
第4の実施形態では、図15に例示する受信部12を用いて、AA処理可能なデータセット群を収集後、操作者が、AA処理の対象となるデータセットを選択する。そして、第4の実施形態に係るアダプティブアレイ処理部124は、入力装置3を用いて操作者が入力した選択指示に対応する少なくとも1フレーム分のデータセット群をCHデータ記憶部125から取得する。そして、第4の実施形態に係るアダプティブアレイ処理部124は、取得したデータセット群を用いてAA処理を行なう。換言すると、第4の実施形態では、AA処理を「retrospectiveモード」で行なう。 In the fourth embodiment, using the receiving unit 12 illustrated in FIG. 15, after collecting a data set group capable of AA processing, the operator selects a data set to be subjected to AA processing. Then, the adaptive array processing unit 124 according to the fourth embodiment acquires a data set group for at least one frame corresponding to the selection instruction input by the operator using the input device 3 from the CH data storage unit 125. Then, the adaptive array processing unit 124 according to the fourth embodiment performs AA processing using the acquired data set group. In other words, in the fourth embodiment, the AA process is performed in the “retrospective mode”.
「retrospectiveモード」では、データ収集と並行して、記憶容量に応じたフレーム分のデータセット群の格納処理及び更新処理がCHデータ記憶部125で行なわれる。そして、「retrospectiveモード」では、データ収集と並行して、DASモードでのBモード画像データの生成及び表示がリアルタイムで行なわれる。すなわち、制御部18は、入力装置3を介して操作者の指示を受け付ける際に、CHデータ記憶部125に格納されるデータデット群に対して遅延加算法を行なって生成された超音波画像データ群をモニタ2に表示させる。 In the “retrospective mode”, the CH data storage unit 125 performs storage processing and update processing of a data set group for a frame corresponding to the storage capacity in parallel with data collection. In the “retrospective mode”, generation and display of B-mode image data in the DAS mode is performed in real time in parallel with data collection. That is, when the control unit 18 receives an operator's instruction via the input device 3, the ultrasonic image data generated by performing the delay addition method on the data debt group stored in the CH data storage unit 125. The group is displayed on the monitor 2.
操作者は、モニタ2で更新表示されるDASモードのBモード画像データを参照して、十分なデータ収集が行なわれたと判断した時点で、Freezeボタンを押下する。Freezeボタンが押下されたことに連動して、制御部18は、画像メモリ16に蓄積されていたDASモードのBモード画像データ群をモニタ2に表示させる。例えば、モニタ2は、画像メモリ16に蓄積されていたDASモードのBモード画像データ群をサムネイル表示したり、動画表示したりする。 The operator presses the Freeze button when it is determined that sufficient data collection has been performed with reference to the DAS mode B-mode image data updated and displayed on the monitor 2. In conjunction with the pressing of the Freeze button, the control unit 18 causes the monitor 2 to display the DAS mode B-mode image data stored in the image memory 16. For example, the monitor 2 displays a DAS mode B-mode image data group stored in the image memory 16 as a thumbnail or a moving image.
そして、操作者は、モニタ2を参照して、AA処理の対象画像となるDASモードのBモード画像データを、入力装置3を用いて選択し、AAモードの画像化開始要求を行なう。例えば、操作者は、入力装置3として設置されたAAモードの開始ボタンを押下する。なお、操作者が選択する対象画像は、1フレームの静止画であっても、複数フレームの動画像であっても良い。ただし、選択可能なフレーム範囲は、CHデータ記憶部125の記憶容量により定まる。第4の実施形態では、選択可能なフレーム範囲を増やすためには、CHデータ記憶部125の記憶容量を大容量とする必要がある。 Then, the operator refers to the monitor 2 and uses the input device 3 to select BAS image data in the DAS mode, which is a target image for AA processing, and makes an AA mode imaging start request. For example, the operator presses an AA mode start button installed as the input device 3. Note that the target image selected by the operator may be a still image of one frame or a moving image of a plurality of frames. However, the selectable frame range is determined by the storage capacity of the CH data storage unit 125. In the fourth embodiment, in order to increase the selectable frame range, it is necessary to increase the storage capacity of the CH data storage unit 125.
そして、入力装置3を用いた操作者の指示により、対象画像が選択され、開始ボタンが押下されると、制御部18は、アダプティブアレイ処理部124を起動する。そして、アダプティブアレイ処理部124は、対象画像に対応するデータセット群をCHデータ記憶部125から取得してAA処理を行なう。これにより、対象画像に対応するフレーム分のAAモードの反射波データセットが生成され、Bモード処理部13は、対象画像に対応するフレーム分のAAモードのBモードデータセットを生成し、画像生成部15は、対象画像に対応するフレーム分のAAモードのBモード画像データセットを生成する。 When the target image is selected and the start button is pressed according to an instruction from the operator using the input device 3, the control unit 18 activates the adaptive array processing unit 124. Then, the adaptive array processing unit 124 acquires a data set group corresponding to the target image from the CH data storage unit 125 and performs AA processing. Thereby, an AA-mode reflected wave data set for the frame corresponding to the target image is generated, and the B-mode processing unit 13 generates an AA-mode B-mode data set for the frame corresponding to the target image. The unit 15 generates an AA mode B-mode image data set for the frame corresponding to the target image.
なお、第4の実施形態では、AAモードのBモード画像データセットを参照した操作者が、新たな対象画像を選択した場合には、上記の処理が繰り返される。また、上記の処理は、操作者がAAモードの画像化終了要求を行なった時点で終了する。例えば、AAモードの画像化終了要求は、操作者が、開始ボタンを再度押下することで、入力される。 In the fourth embodiment, when the operator who refers to the A-mode B-mode image data set selects a new target image, the above process is repeated. The above process ends when the operator makes an AA mode imaging end request. For example, the AA mode imaging end request is input when the operator presses the start button again.
次に、図16を用いて、第4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16は、第4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、以下では、データ収集が開始されて、DASモードのBモード画像データの生成表示が開始された後の処理について、図16を用いて説明する。 Next, an example of processing of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of processing of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the fourth embodiment. In the following, processing after data collection is started and generation and display of B-mode image data in the DAS mode is started will be described with reference to FIG.
図16に例示するように、第4の実施形態に係るアダプティブアレイ処理部124は、AA処理の対象画像が選択され、AAモードの画像化開始要求を受け付けたか否かを判定する(ステップS101)。ここで、対象画像が選択されておらず、AAモードの画像化開始要求を受け付けない場合(ステップS101否定)、アダプティブアレイ処理部124は、受け付けるまで待機する。 As illustrated in FIG. 16, the adaptive array processing unit 124 according to the fourth embodiment determines whether or not a target image for AA processing has been selected and an AA mode imaging start request has been received (step S <b> 101). . If no target image is selected and an AA mode imaging start request is not accepted (No at step S101), the adaptive array processing unit 124 waits until it is accepted.
一方、AA処理の対象画像が選択され、AAモードの画像化開始要求を受け付けた場合(ステップS101肯定)、アダプティブアレイ処理部124は、対象画像に対応するデータセット群をCHデータ記憶部125から取得する(ステップS102)。そして、アダプティブアレイ処理部124は、取得したデータセット群に対してAA処理を行なって、対象画像に対応するフレーム分のAAモードの反射波データセットを生成する(ステップS103)。 On the other hand, when a target image for AA processing is selected and an AA mode imaging start request is received (Yes in step S101), the adaptive array processing unit 124 transmits a data set group corresponding to the target image from the CH data storage unit 125. Obtain (step S102). The adaptive array processing unit 124 performs AA processing on the acquired data set group, and generates an AA-mode reflected wave data set for a frame corresponding to the target image (step S103).
そして、Bモード処理部13は、対象画像に対応するフレーム分のAAモードのBモードデータセットを生成し(ステップS104)、画像生成部15は、対象画像に対応するフレーム分のAAモードのBモード画像データセットを生成する(ステップS105)。そして、モニタ2は、AAモードのBモード画像データセットを表示する(ステップS106)。 Then, the B mode processing unit 13 generates an AA mode B mode data set for the frame corresponding to the target image (step S104), and the image generation unit 15 sets the AA mode B for the frame corresponding to the target image. A mode image data set is generated (step S105). Then, the monitor 2 displays the A-mode B-mode image data set (step S106).
そして、アダプティブアレイ処理部124は、AAモードの画像化終了要求を受け付けたか否かを判定する(ステップS107)。ここで、AAモードの画像化終了要求を受け付けていない場合(ステップS107否定)、アダプティブアレイ処理部124は、ステップS101に戻って、再度、AA処理の対象画像が選択され、AAモードの画像化開始要求を受け付けたか否かを判定する。 Then, the adaptive array processing unit 124 determines whether an AA mode imaging end request has been received (step S107). If the AA mode imaging end request has not been received (No at Step S107), the adaptive array processing unit 124 returns to Step S101, and again selects the target image for AA processing, thereby imaging the AA mode. It is determined whether a start request has been accepted.
一方、AAモードの画像化終了要求を受け付けた場合(ステップS107肯定)、制御部18は、アダプティブアレイ処理部124の動作を停止して、処理を終了する。 On the other hand, when an AA mode imaging end request is received (Yes in step S107), the control unit 18 stops the operation of the adaptive array processing unit 124 and ends the processing.
上述したように、第4の実施形態では、CHデータ記憶部125を受信部12に設置して、設定部19が設定した受信開口により受信された反射波のデータセット群を記憶する。そして、第4の実施形態では、アダプティブアレイ処理部124に加えて、DAS処理部126を受信部12に設置して、設定部19が設定した受信開口により受信された反射波のデータセット群からDASモードのBモード画像データを順次生成表示する。 As described above, in the fourth embodiment, the CH data storage unit 125 is installed in the reception unit 12 and stores a data set group of reflected waves received by the reception aperture set by the setting unit 19. In the fourth embodiment, in addition to the adaptive array processing unit 124, the DAS processing unit 126 is installed in the receiving unit 12, and the data set group of reflected waves received by the receiving aperture set by the setting unit 19 is used. DAS mode B-mode image data is sequentially generated and displayed.
そして、第4の実施形態では、DASモードのBモード画像データセットから操作者が選択した対象画像に限定してAA処理を行なって、AAモードのBモード画像データセットを生成する。従って、第4の実施形態では、AA処理に要する演算量を大幅に低減することができ、アダプティブアレイ処理部124を汎用的なCPU等で構成することができる。その結果、第4の実施形態では、比較的少ないコストで、第1〜第3の実施形態で説明したアダプティブアレイ処理を実行可能な超音波診断装置を製造することができる。 In the fourth embodiment, the AA process is performed only on the target image selected by the operator from the B-mode image data set in the DAS mode, and the B-mode image data set in the AA mode is generated. Therefore, in the fourth embodiment, the amount of calculation required for AA processing can be greatly reduced, and the adaptive array processing unit 124 can be configured with a general-purpose CPU or the like. As a result, in the fourth embodiment, an ultrasonic diagnostic apparatus capable of performing the adaptive array processing described in the first to third embodiments can be manufactured at a relatively low cost.
(第5の実施形態)
第5の実施形態では、AA処理に要する演算量を大幅に低減するために、第4の実施形態で説明した処理とは異なる処理が、図15に例示した受信部12を用いて行なわれる場合について説明する。
(Fifth embodiment)
In the fifth embodiment, a process different from the process described in the fourth embodiment is performed using the receiving unit 12 illustrated in FIG. 15 in order to significantly reduce the amount of calculation required for the AA process. Will be described.
第5の実施形態では、操作者は、最初に、例えば、入力装置3として設置されたAAモードの起動用ボタンを押下して、AA処理を実行可能な状態にアダプティブアレイ処理部124を起動させておく。そして、操作者は、生体に当接させた超音波プローブ1の位置を固定した状態で、各受信チャンネルの反射波のデータセットを収集し、収集したデータセットを、所定フレーム数分のデータを記憶可能なCHデータ記憶部125に保存させる。また、アダプティブアレイ処理部124が起動されたことを契機として、制御部18の指示により、DASモードによるBモード画像データの生成表示が行なわれる。なお、CHデータ記憶部125は、記憶容量を超えた場合は、最も古いデータを破棄して、最新のデータに更新して記憶する。 In the fifth embodiment, for example, the operator first activates the adaptive array processing unit 124 in a state in which the AA process can be executed by pressing a start button for AA mode installed as the input device 3, for example. Keep it. Then, the operator collects the reflected wave data set of each reception channel in a state where the position of the ultrasonic probe 1 brought into contact with the living body is fixed, and the collected data set is stored as data for a predetermined number of frames. The data is stored in the storable CH data storage unit 125. In response to the activation of the adaptive array processing unit 124, generation and display of B-mode image data in the DAS mode is performed according to an instruction from the control unit 18. When the storage capacity is exceeded, the CH data storage unit 125 discards the oldest data and updates and stores the latest data.
そして、第5の実施形態では、操作者は、所定のタイミングで、AAモードの画像化を開始する旨の指示を行なう。例えば、操作者は、画像診断に適したDASモードのBモード画像データであって、多重反射を低減したいDASモードのBモード画像データが収集された場合、AAモードの画像化が実行可能なデータセット群が収集保存されたと判断する。そして、例えば、操作者は、第4の実施形態で説明した開始ボタンを押下することで、AAモードの画像化開始要求を入力する。これにより、AAモードのBモード画像データの生成表示が行なわれる。なお、第5の実施形態では、操作者は、新たなAAモードのBモード画像データを生成したい場合には、例えば、再度、AAモードの起動ボタンを押下する。これにより、上記の処理が繰り返される。また、上記の処理は、操作者がAAモードの画像化終了要求を行なった時点で終了する。例えば、AAモードの画像化終了要求は、操作者が、開始ボタンを再度押下することで、入力される。 In the fifth embodiment, the operator gives an instruction to start imaging in the AA mode at a predetermined timing. For example, when the operator acquires DAS mode B-mode image data suitable for image diagnosis and DAS mode B-mode image data for which multiple reflection is desired to be reduced, data that can be imaged in AA mode It is determined that the set group has been collected and stored. Then, for example, the operator inputs an AA mode imaging start request by pressing the start button described in the fourth embodiment. As a result, the A-mode B-mode image data is generated and displayed. In the fifth embodiment, when the operator wants to generate new A-mode B-mode image data, for example, the operator presses the AA-mode activation button again. Thereby, the above process is repeated. The above process ends when the operator makes an AA mode imaging end request. For example, the AA mode imaging end request is input when the operator presses the start button again.
ただし、第5の実施形態に係る制御部18は、AAモードの画像化終了要求を受け付けない場合、操作者が新たなAAモードの画像化の開始要求を行なう可能性があると判断して、再度、DASモードを再開し、操作者が開始ボタンを押下するまで待機しても良い。 However, when the control unit 18 according to the fifth embodiment does not accept the AA mode imaging end request, the control unit 18 determines that the operator may make a new AA mode imaging start request, The DAS mode may be restarted again and may wait until the operator presses the start button.
このように、第5の実施形態に係るアダプティブアレイ処理部124は、入力装置3を用いて操作者が処理開始指示を入力した時点で、CHデータ記憶部125に格納されたデータセット群を用いてAA処理を行なう。また、第5の実施形態でも、第4の実施形態と同様に、制御部18は、入力装置3を介して操作者の指示を受け付ける際に、CHデータ記憶部125に格納されるデータセット群に対して遅延加算法を行なって生成された超音波画像データ群をモニタ2に表示させる。換言すると、第5の実施形態では、AA処理は、「prospectiveモード」で行なわれる。 As described above, the adaptive array processing unit 124 according to the fifth embodiment uses the data set group stored in the CH data storage unit 125 when the operator inputs a processing start instruction using the input device 3. To perform AA processing. Also in the fifth embodiment, as in the fourth embodiment, when the control unit 18 receives an operator's instruction via the input device 3, a data set group stored in the CH data storage unit 125. The ultrasonic image data group generated by performing the delay addition method is displayed on the monitor 2. In other words, in the fifth embodiment, the AA process is performed in the “prospective mode”.
次に、図17を用いて、第5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17は、第5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、以下では、AAモードの起動用ボタンが押下されて、DASモードのBモード画像データがリアルタイムで生成表示されている状態で行なわれる処理について、図17を用いて説明する。 Next, an example of processing of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a flowchart illustrating an example of processing of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the fifth embodiment. In the following, processing performed in a state where the AA mode activation button is pressed and B-mode image data in the DAS mode is generated and displayed in real time will be described with reference to FIG.
図17に例示するように、第5の実施形態に係るアダプティブアレイ処理部124は、DASモードのBモード画像データを参照する操作者から、AAモードの画像化開始要求を受け付けたか否かを判定する(ステップS201)。ここで、AAモードの画像化開始要求を受け付けない場合(ステップS201否定)、アダプティブアレイ処理部124は、AAモードの画像化開始要求を受け付けるまで待機する。 As illustrated in FIG. 17, the adaptive array processing unit 124 according to the fifth embodiment determines whether or not an AA mode imaging start request has been received from an operator who refers to DAS mode B mode image data. (Step S201). If an AA mode imaging start request is not accepted (No in step S201), the adaptive array processing unit 124 waits until an AA mode imaging start request is accepted.
一方、AAモードの画像化開始要求を受け付けた場合(ステップS201肯定)、アダプティブアレイ処理部124は、AAモードの画像化開始要求を受け付けた時点でCHデータ記憶部125に格納されたデータセット群を取得する(ステップS202)。そして、アダプティブアレイ処理部124は、取得したデータセット群に対してAA処理を行なって、AAモードの反射波データセットを生成する(ステップS203)。 On the other hand, when an AA mode imaging start request is received (Yes in step S201), the adaptive array processing unit 124 stores the data set group stored in the CH data storage unit 125 when the AA mode imaging start request is received. Is acquired (step S202). Then, the adaptive array processing unit 124 performs AA processing on the acquired data set group to generate an AA mode reflected wave data set (step S203).
そして、Bモード処理部13は、AAモードのBモードデータを生成し(ステップS204)、画像生成部15は、AAモードのBモード画像データを生成する(ステップS205)。そして、モニタ2は、AAモードのBモード画像データを表示する(ステップS206)。 Then, the B mode processing unit 13 generates A mode B mode data (step S204), and the image generation unit 15 generates AA mode B mode image data (step S205). Then, the monitor 2 displays the B mode image data in the AA mode (step S206).
そして、アダプティブアレイ処理部124は、AAモードの画像化終了要求を受け付けたか否かを判定する(ステップS207)。ここで、AAモードの画像化終了要求を受け付けていない場合(ステップS207否定)、制御部18は、DASモードを再開させ(ステップS208)、アダプティブアレイ処理部124は、ステップS201に戻って、再度、AAモードの画像化開始要求を受け付けたか否かを判定する。 Then, the adaptive array processing unit 124 determines whether an AA mode imaging end request has been received (step S207). If the AA mode imaging end request has not been received (No at Step S207), the control unit 18 restarts the DAS mode (Step S208), and the adaptive array processing unit 124 returns to Step S201 and again. It is determined whether an AA mode imaging start request has been accepted.
一方、AAモードの画像化終了要求を受け付けた場合(ステップS207肯定)、制御部18は、アダプティブアレイ処理部124の動作を停止して、処理を終了する。 On the other hand, when an AA mode imaging end request is received (Yes at step S207), the control unit 18 stops the operation of the adaptive array processing unit 124 and ends the processing.
上述したように、第5の実施形態では、第4の実施形態と比較して、操作者が指示を行なう手間が増すものの、CHデータ記憶部125に必要とされる記憶容量は、例えば、1フレーム分のデータと最小限に抑えることができ、且つ、データ選択の自由度も維持される。従って、第5の実施形態では、第4の実施形態より少ないコストで、第1〜第3の実施形態で説明したアダプティブアレイ処理を実行可能な超音波診断装置を製造することができる。なお、第5の実施形態では、CHデータ記憶部125の記憶容量が、例えば、3フレーム分の容量である場合、操作者が処理開始指示を入力した時点で、CHデータ記憶部125に格納されている3フレーム分のデータセット群を用いたAA処理を行なわれて、AAモードのBモード画像データが3フレーム分、生成表示されても良い。 As described above, in the fifth embodiment, compared with the fourth embodiment, although the labor for the operator to give instructions increases, the storage capacity required for the CH data storage unit 125 is, for example, 1 Data for the frame can be minimized and the degree of freedom in data selection is also maintained. Therefore, in the fifth embodiment, an ultrasonic diagnostic apparatus capable of executing the adaptive array processing described in the first to third embodiments can be manufactured at a lower cost than in the fourth embodiment. In the fifth embodiment, when the storage capacity of the CH data storage unit 125 is, for example, a capacity for three frames, the CH data storage unit 125 stores the processing capacity when the operator inputs a process start instruction. AA processing using the data set group for 3 frames may be performed, and B mode image data in the AA mode may be generated and displayed for 3 frames.
また、第5の実施形態では、DASモードのBモード画像データをリアルタイムで生成表示することで、操作者は、データ取得時に被検体Pに発生した呼吸動や体動の程度、並びに、超音波プローブ1を保持している箇所の適切さを観察して、良好なデータ収集が成されたか否かを容易に判断して、適切なタイミングでAAモードに移行することができる。その結果、第5の実施形態では、不適切なデータをAA処理するといった無駄な演算処理が行なわれることを回避できる。 Further, in the fifth embodiment, the B mode image data in the DAS mode is generated and displayed in real time, so that the operator can measure the degree of respiratory motion and body motion generated in the subject P at the time of data acquisition, and ultrasonic waves. It is possible to easily determine whether or not good data collection has been performed by observing the appropriateness of the location where the probe 1 is held, and shift to the AA mode at an appropriate timing. As a result, in the fifth embodiment, it is possible to avoid performing unnecessary calculation processing such as AA processing of inappropriate data.
(第6の実施形態)
第6の実施形態では、第1〜第5の実施形態の変形例について、図18〜図20を用いて説明する。図18〜図20は、第6の実施形態を説明するための図である。
(Sixth embodiment)
In the sixth embodiment, modified examples of the first to fifth embodiments will be described with reference to FIGS. 18 to 20 are diagrams for explaining the sixth embodiment.
上述した第1〜第5の実施形態では、走査範囲全体で、AA処理が行なわれる場合について説明した。しかし、上述した第1〜第5の実施形態において、アダプティブアレイ処理部124は、走査範囲に設定された関心領域(ROI:Region Of Interest)に限定して、AA処理を行なっても良い。具体的には、操作者は、図18に示すように、DASモードのBモード画像データに、ROIを設定する。 In the first to fifth embodiments described above, the case where the AA process is performed in the entire scanning range has been described. However, in the first to fifth embodiments described above, the adaptive array processing unit 124 may perform the AA process by limiting to a region of interest (ROI) set in the scanning range. Specifically, as shown in FIG. 18, the operator sets an ROI in the B-mode image data in the DAS mode.
図18に示すROIが設定されると、アダプティブアレイ処理部124は、ROIに限定してAA処理を行なう。また、アダプティブアレイ処理部124、又は、DAS処理部126は、ROI以外の領域については、DAS法を行なう。これにより、画像生成部15は、ROIの多重成分が軽減されたBモード画像データを生成することができる。 When the ROI shown in FIG. 18 is set, the adaptive array processing unit 124 performs AA processing only for the ROI. Further, the adaptive array processing unit 124 or the DAS processing unit 126 performs the DAS method for regions other than the ROI. As a result, the image generation unit 15 can generate B-mode image data in which multiple components of ROI are reduced.
上記の変形例は、局所的な多重反射が画像診断の妨げとなる場合に有効な処理である。すなわち、操作者は、局所的な多重反射が発生している領域にROIを設定する。これにより、アダプティブアレイ処理部124は、リアルタイム処理で、又は、データ収集後の処理により、ROIに限定した少ない演算処理により、AA処理を行なう。上記の変形例では、リアルタイム処理、非リアルタイム処理に関わらず、演算範囲を限定することで必要最小限の演算時間にとどめ、演算の待ち時間を軽減することで、診断時間を増やさないようにすることができる。また、上記の変形例では、非リアルタイム処理を行なう場合には、演算範囲を限定することで、CHデータ記憶部125に必要となる記憶容量を削減することができる。 The above modification is an effective process when local multiple reflection hinders image diagnosis. That is, the operator sets the ROI in an area where local multiple reflection occurs. Thereby, the adaptive array processing unit 124 performs the AA process by a small number of arithmetic processes limited to the ROI by real-time processing or by processing after data collection. In the above modification, regardless of real-time processing and non-real-time processing, the calculation range is limited to keep the calculation time to the minimum necessary, and the waiting time for calculation is reduced, so that the diagnosis time is not increased. be able to. In the above modification, when non-real time processing is performed, the storage capacity required for the CH data storage unit 125 can be reduced by limiting the calculation range.
また、上述した第2の実施形態等では、受信走査線に対して非対称に2つの受信開口を設定する2分割APES法を中心に説明した。しかし、設定部19は、受信走査線に対して非対称に3つ以上の受信開口を設定しても良い。例えば、設定部19は、図19に示すように、受信走査線に対して非対称に4つの受信開口を設定する場合であっても良い。なお、アダプティブアレイ処理部124は、3つ以上の受信開口それぞれに含まれる振動子の素子数から決まる信号の振幅比により、重み付け加算を行なう。 Further, in the above-described second embodiment and the like, the description has focused on the two-division APES method in which two reception apertures are set asymmetrically with respect to the reception scanning line. However, the setting unit 19 may set three or more reception openings asymmetrically with respect to the reception scanning line. For example, the setting unit 19 may set four reception openings asymmetrically with respect to the reception scanning line as shown in FIG. The adaptive array processing unit 124 performs weighted addition according to the signal amplitude ratio determined by the number of transducer elements included in each of the three or more reception apertures.
図19に例示する4つの受信開口を用いたAA処理を行なう場合でも、各受信開口で受信されるメインローブ成分の信号方向と、多重成分の信号方向とは、互いに異なる方向となるため、多重反射を軽減することができる。なお、図19に例示する変形例が行なわれる場合でも、図18を用いて説明したROIに限定したAA処理が行なわれても良い。 Even when the AA process using the four reception apertures illustrated in FIG. 19 is performed, the signal direction of the main lobe component received by each reception aperture and the signal direction of the multiple components are different from each other. Reflection can be reduced. Even when the modification illustrated in FIG. 19 is performed, the AA process limited to the ROI described with reference to FIG. 18 may be performed.
また、上述した第1〜第5の実施形態では、2次元走査により、サイドローブとともに多重反射が低減された高画質な2次元の超音波画像データを生成する場合について説明した。しかし、上述した第1〜第5の実施形態で説明した内容は、3次元走査可能な超音波プローブ1を用いて、サイドローブとともに多重反射が低減された高画質な3次元の超音波画像データ(ボリュームデータ)を生成する場合にも適用可能である。 In the first to fifth embodiments described above, a case has been described in which two-dimensional scanning generates high-quality two-dimensional ultrasound image data in which multiple reflections are reduced together with side lobes. However, the contents described in the first to fifth embodiments described above are high-quality three-dimensional ultrasonic image data in which multiple reflections are reduced together with side lobes using the ultrasonic probe 1 capable of three-dimensional scanning. The present invention is also applicable when generating (volume data).
例えば、3次元走査可能な超音波プローブ1は、一列に配置された複数の振動子を所定の角度(揺動角度)で揺動させることで、被検体Pを3次元走査するメカニカル4Dプローブである。メカニカル4Dプローブでは、複数断面を2次元走査することで、3次元の超音波走査が行なわれる。従って、メカニカル4Dプローブを用いる場合には、設定部19は、第1の実施形態で説明した受信開口の設定法や、第2の実施形態で説明した受信開口の設定法を、各断面で行なう。これにより、アダプティブアレイ処理部124は、メカニカル4Dプローブを用いる場合に、サイドローブとともに多重反射が低減された高画質なボリュームデータを生成するための3次元の反射波データを生成することができる。 For example, the ultrasonic probe 1 capable of three-dimensional scanning is a mechanical 4D probe that three-dimensionally scans the subject P by swinging a plurality of transducers arranged in a row at a predetermined angle (swing angle). is there. In the mechanical 4D probe, three-dimensional ultrasonic scanning is performed by two-dimensionally scanning a plurality of cross sections. Therefore, when the mechanical 4D probe is used, the setting unit 19 performs the reception aperture setting method described in the first embodiment and the reception aperture setting method described in the second embodiment on each cross section. . Thereby, the adaptive array processing unit 124 can generate three-dimensional reflected wave data for generating high-quality volume data in which multiple reflections are reduced together with side lobes when a mechanical 4D probe is used.
或いは、例えば、3次元走査可能な超音波プローブ1として、複数の振動子が2次元で配置された2Dアレイプローブを用いる場合、設定部19は、図20に示すように、受信開口を設定する。具体的には、第1の実施形態に係る設定法を2Dアレイプローブに適用する場合、設定部19は、例えば、図20の(A)に示すように、受信走査線に対して、2方向で受信開口をずらすことで、非対称な位置に受信開口を設定する。或いは、第2の実施形態に係る設定法を2Dアレイプローブに適用する場合、設定部19は、受信走査線に対して、2方向で非対称な複数の受信開口を設定する。例えば、設定部19は、図20の(B)に示すように、受信走査線に対して非対称に設定された4つの受信開口を設定する。これにより、アダプティブアレイ処理部124は、2Dアレイプローブを用いる場合に、サイドローブとともに多重反射が低減された高画質なボリュームデータを生成するための3次元の反射波データを生成することができる。 Alternatively, for example, when a 2D array probe in which a plurality of transducers are arranged two-dimensionally is used as the ultrasonic probe 1 capable of three-dimensional scanning, the setting unit 19 sets a reception aperture as illustrated in FIG. . Specifically, when the setting method according to the first embodiment is applied to the 2D array probe, the setting unit 19 has two directions with respect to the reception scanning line, for example, as illustrated in FIG. The receiving aperture is set at an asymmetrical position by shifting the receiving aperture with. Alternatively, when the setting method according to the second embodiment is applied to the 2D array probe, the setting unit 19 sets a plurality of reception apertures that are asymmetric in two directions with respect to the reception scanning line. For example, the setting unit 19 sets four reception apertures set asymmetrically with respect to the reception scanning line, as shown in FIG. Accordingly, when the 2D array probe is used, the adaptive array processing unit 124 can generate three-dimensional reflected wave data for generating high-quality volume data in which multiple reflections are reduced together with side lobes.
なお、図20に例示する変形例が行なわれる場合でも、AA処理に要する演算量を低減するために、図18を用いて説明したROIに限定したAA処理が行なわれても良い。 Even when the modification illustrated in FIG. 20 is performed, AA processing limited to the ROI described with reference to FIG. 18 may be performed in order to reduce the amount of calculation required for AA processing.
(第7の実施形態)
第7の実施形態では、第2の実施形態で説明した設定法、すなわち、受信走査線に対して非対称に複数の受信開口を設定する場合に生じる課題を解決する方法の一例について説明する。
(Seventh embodiment)
In the seventh embodiment, an example of the setting method described in the second embodiment, that is, a method for solving a problem that occurs when a plurality of reception apertures are set asymmetrically with respect to the reception scanning line will be described.
図8や図9を用いて説明したように、第1の実施形態で説明した受信開口が設定された場合、スペックルが左右に傾いたアーチファクトが発生する。かかるアーチファクトの発生を抑制するため、第2の実施形態では、複数個に分割した受信開口それぞれの位相情報を含む受信信号に対してAPES法やMV法を用いたAA処理を行ない、その後、複数の受信開口それぞれの受信信号を、コヒーレント(coherent)に加算する。これにより、第2の実施形態では、視野幅が確保され、且つ、高画質な超音波画像を生成することが可能となった。しかし、第2の実施形態で説明した方法では、以下に説明するように、方位方向で点音源の二重化が発生する場合があった。図21及び図22は、2分割APES法の課題を説明するための図である。 As described with reference to FIGS. 8 and 9, when the reception aperture described in the first embodiment is set, an artifact in which speckles are tilted left and right is generated. In order to suppress the occurrence of such artifacts, in the second embodiment, AA processing using the APES method or the MV method is performed on the reception signal including the phase information of each of the reception apertures divided into a plurality of pieces, and thereafter, a plurality of pieces are received. The received signals of the respective reception apertures are added to coherent. Thereby, in the second embodiment, it is possible to generate a high-quality ultrasonic image with a wide field of view. However, in the method described in the second embodiment, the point sound source may be duplicated in the azimuth direction as described below. 21 and 22 are diagrams for explaining the problem of the two-part APES method.
例えば、図10等を用いて説明した2分割APES法では、左右に分割した信号(IQ信号)を加算する。すなわち、図10等を用いて説明した2分割APES法では、コヒーレント加算が行なわれる。しかし、コヒーレント加算を行なうと、位相が合致する方向が左右の受信開口で異なるため、分割した左右の信号のメインビーム同士が位相干渉を起こす。その結果、2分割APES法では、図21に示すように、方位方向に沿って、点音源部位の近傍に2つの高輝度点が発生する。 For example, in the two-division APES method described with reference to FIG. 10 and the like, signals divided in the left and right (IQ signals) are added. That is, in the two-division APES method described with reference to FIG. 10 and the like, coherent addition is performed. However, when coherent addition is performed, the direction in which the phases match is different between the left and right receiving apertures, and therefore the main beams of the divided left and right signals cause phase interference. As a result, in the two-division APES method, as shown in FIG. 21, two high-luminance points are generated in the vicinity of the point sound source part along the azimuth direction.
かかる点音源の二重化は、図22に示す二峰性の重み関数に起因すると考えられる。すなわち、2分割APES法では、図22に示すように、アレイ(受信走査線のビームを形成するための受信開口全体)の中央で分割した左側の開口と右側の開口とを用いる。2分割APES法では、図22に示すように、左側の開口で複数のサブアレイ(SA0、SA1、SA2、・・・)を用いた処理により、サブアレイごとの重み関数が決定される。また、2分割APES法では、図22に示すように、右側の開口で複数のサブアレイ(SA0、SA1、SA2、・・・)を用いた処理により、サブアレイごとの重み関数が決定される。これらの重み関数を、簡易的に矩形の一様重みの振幅特性を持つものとして畳み込むと、図22に示すように、左右の開口で独立した二峰性の重みを持つ振幅分布関数(以下、単に、二峰性の重み関数と称する)となる。かかる二峰性の重み関数により、2分割APES法では、メインローブ近傍でのサイドローブが上昇して、点広がり関数(PSF:Point Spread Function)の二重化が起こると考えられる。 Such duplication of the point sound source is considered to be caused by the bimodal weight function shown in FIG. That is, in the two-divided APES method, as shown in FIG. 22, a left-side opening and a right-side opening divided at the center of the array (the entire receiving opening for forming the beam of the receiving scanning line) are used. In the 2-split APES method, as shown in FIG. 22, a weighting function for each subarray is determined by processing using a plurality of subarrays (SA0, SA1, SA2,...) At the left opening. In the two-division APES method, as shown in FIG. 22, the weighting function for each subarray is determined by processing using a plurality of subarrays (SA0, SA1, SA2,...) At the right opening. When these weight functions are simply convoluted as having a rectangular uniform weight amplitude characteristic, as shown in FIG. 22, the amplitude distribution function (hereinafter, Simply called a bimodal weight function). With such a bimodal weight function, it is considered that the side lobe in the vicinity of the main lobe rises and the point spread function (PSF: Point Spread Function) is duplicated in the two-part APES method.
また、第2の実施形態で説明した方法では、受信開口全体を複数に分割しているため、個々の開口幅が狭くなってコヒーレント加算で生じる位相干渉によるメインビーム幅が増加する。その結果、第2の実施形態で説明した方法では、AA処理で向上する方位方向の分解能が、逆に低下してしまうという課題も発生する。 In the method described in the second embodiment, since the entire reception aperture is divided into a plurality of portions, the width of each aperture is narrowed, and the main beam width due to phase interference generated by coherent addition increases. As a result, in the method described in the second embodiment, the problem that the resolution in the azimuth direction, which is improved by the AA process, is decreased.
そこで、第7の実施形態に係る設定部19は、受信走査線に対して複数の受信開口を設定する際に、各受信開口を構成する複数の振動子の一部が受信開口間で共有されるように設定する。図23〜図25は、第7の実施形態を説明するための図である。 Therefore, when the setting unit 19 according to the seventh embodiment sets a plurality of reception apertures for the reception scanning line, a part of the plurality of transducers constituting each reception aperture is shared between the reception apertures. Set to 23 to 25 are diagrams for explaining the seventh embodiment.
すなわち、第7の実施形態では、2分割APES法における受信開口をオーバーラップさせることで、PSFの二重化を抑制する。以下、第2の実施形態で説明した2分割APES法と区別するために、第7の実施形態で行なわれる2分割APES法を、「重複2分割APES法」と記載する。すなわち、重複2分割APES法は、2分割APES法のようにアレイの中央で分割するのではなく、図23に示すように、適当な数の振動子を、左側の開口及び右側の開口それぞれでオーバーラップさせる。その結果、重複2分割APES法では、独立した二峰性の重み関数の間を埋めることができる。すなわち、重複2分割APES法では、図23において、黒枠で示す「上が底辺の二等辺三角形」の領域Tを小さくすることができる。その結果、重複2分割APES法では、左右で独立した二峰性の重み関数を、1つの台形のような重み関数と等価な重み関数に近づけることができ、PSFの二重化を抑制することができる。 That is, in the seventh embodiment, duplication of PSF is suppressed by overlapping reception apertures in the two-divided APES method. Hereinafter, in order to distinguish from the two-divided APES method described in the second embodiment, the two-divided APES method performed in the seventh embodiment is described as an “overlapping two-divided APES method”. That is, the overlapping two-divided APES method does not divide at the center of the array as in the two-divided APES method. Instead, as shown in FIG. Overlap. As a result, the overlapped two-division APES method can fill between the independent bimodal weight functions. That is, in the overlapping two-division APES method, the region T of “the isosceles triangle with the base on the top” indicated by the black frame in FIG. As a result, in the overlapped two-division APES method, the bimodal weight function independent on the left and right can be brought close to a weight function equivalent to a weight function like one trapezoid, and duplication of PSF can be suppressed. .
図24は、重複2分割APES法の処理の一例を示す図である。図24に示すように、設定部19は、受信走査線Lに対する受信開口を左側の開口と右側の開口とに分割する際に、複数の振動子(重複振動子群O)を重複させる。そして、アダプティブアレイ処理部124は、図24に示すように、左側の開口で、サブアレイそれぞれのチャンネル(1ch、・・・、LRch)でAA処理を行ない、全てのサブアレイのAA処理結果を加算(コヒーレント加算)して、左側の開口の反射波データを得る。また、アダプティブアレイ処理部124は、図24に示すように、右側の開口で、サブアレイそれぞれのチャンネル(1ch、・・・、LLch)でAA処理を行ない、全てのサブアレイのAA処理結果を加算(コヒーレント加算)して、右側の開口の反射波データを得る。そして、アダプティブアレイ処理部124は、図24の「加算処理S1」において、左側の開口の反射波データと右側の開口の反射波データとをコヒーレント加算して、受信走査線Lの反射波データを生成する。 FIG. 24 is a diagram illustrating an example of the process of the overlapping two-division APES method. As shown in FIG. 24, the setting unit 19 overlaps a plurality of transducers (overlapping transducer group O) when dividing the reception aperture for the reception scanning line L into a left aperture and a right aperture. Then, as shown in FIG. 24, the adaptive array processing unit 124 performs AA processing on each channel (1ch,..., L R ch) of each subarray at the left opening, and the AA processing results of all subarrays are obtained. Addition (coherent addition) is performed to obtain reflected wave data of the left aperture. Further, as shown in FIG. 24, the adaptive array processing unit 124 performs AA processing on each channel (1ch,..., L L ch) of each subarray at the opening on the right side, and displays the AA processing results of all the subarrays. Addition (coherent addition) is performed to obtain reflected wave data of the right aperture. Then, the adaptive array processing unit 124 performs the coherent addition of the reflected wave data of the left opening and the reflected wave data of the right opening in “addition process S1” in FIG. 24 to obtain the reflected wave data of the reception scanning line L. Generate.
かかる処理により得られる効果について、図25を用いて説明する。図25は、中心周波数3.5MHzのコンベックス走査で、深さ0mm〜90mmの範囲で再構成した2つのBモード画像データ(画像200及び画像201)を示している。画像200は、2分割APES法により得られたBモード画像データであり、画像201は、重複2分割APES法により得られたBモード画像データである。また、画像200Aは、画像200の深さ70mm〜90mmに位置する点物体を拡大した画像である。また、また、画像201Aは、画像201の深さ70mm〜90mmに位置する点物体を拡大した画像である。 The effect obtained by such processing will be described with reference to FIG. FIG. 25 shows two B-mode image data (image 200 and image 201) reconstructed in a depth range of 0 mm to 90 mm by convex scanning with a center frequency of 3.5 MHz. The image 200 is B-mode image data obtained by the two-divided APES method, and the image 201 is B-mode image data obtained by the overlapping two-divided APES method. The image 200A is an enlarged image of a point object located at a depth of 70 mm to 90 mm of the image 200. The image 201A is an enlarged image of a point object located at a depth of 70 mm to 90 mm in the image 201.
画像200Aと画像201Aとを比較すると、2分割APES法の画像200Aでは、点物体が二重化しているのに対して、重複2分割APES法の画像201Aでは、点物体の二重化が抑制されて、方位分解能が向上している。 When comparing the image 200A and the image 201A, the point object is doubled in the image 200A of the two-segment APES method, whereas the point object is doubled in the image 201A of the overlapping two-segment APES method, Azimuth resolution is improved.
上述したように、第7の実施形態では、複数の受信開口間で、振動子を重複させることで、スペックルの二重化抑制が得られ、方位分解能を向上させることができる。 As described above, in the seventh embodiment, duplication of speckle can be suppressed and the azimuth resolution can be improved by overlapping transducers between a plurality of reception apertures.
なお、第7の実施形態で説明した方法による効果は、単純にオーバーラップさせる振動子数を増やす程、高くなる訳ではない。すなわち、オーバーラップさせる振動子数を増大させて最大とすると、同じ位置の2つの開口でAPES法を2回行なったことと等価になるからである。すなわち、第7の実施形態(重複2分割APES法)の効果である二重化抑制効果と、第2の実施形態(2分割APES法)の効果である多重信号除去効果とは、オーバーラップさせる振動子数によりトレードオフの関係がある。このため、オーバーラップさせる振動子数は、かかるトレードオフを考慮して、適切に調整を行なう必要がある。この点については、第11の実施形態で後述する。 Note that the effect of the method described in the seventh embodiment does not increase as the number of transducers that are simply overlapped increases. That is, increasing the number of overlapping transducers to the maximum is equivalent to performing the APES method twice with two openings at the same position. That is, the duplexing suppression effect that is the effect of the seventh embodiment (overlapping two-division APES method) and the multiple signal removal effect that is the effect of the second embodiment (two-division APES method) overlap each other. There is a trade-off relationship depending on the number. For this reason, it is necessary to appropriately adjust the number of transducers to be overlapped in consideration of such a trade-off. This point will be described later in an eleventh embodiment.
(第8の実施形態)
第8の実施形態では、第7の実施形態とは異なる方法を用いて、二重化抑制を行なう場合について、図26及び図27と数式とを用いて説明する。図26及び図27は、第8の実施形態を説明するための図である。
(Eighth embodiment)
In the eighth embodiment, a case where duplexing suppression is performed using a method different from that of the seventh embodiment will be described with reference to FIGS. 26 and 27 and mathematical expressions. 26 and 27 are diagrams for explaining the eighth embodiment.
上述したように、2分割APES法で発生するPSFの二重化は、振動子分割による位相干渉により発生する。第7の実施形態では、振動子を受信開口間で重複させることで、2分割APES法で発生するPSFの二重化を抑制した。ここで、PSFの二重化が発生する要因は、二峰性の重み関数の他に、コヒーレント加算による位相干渉がある。そこで、第8の実施形態では、振動子分割による位相干渉を起こさないインコヒーレント(incoherent)加算を行なって、二重化を抑制する。 As described above, the duplication of PSF generated by the two-divided APES method occurs due to phase interference due to transducer division. In the seventh embodiment, duplication of the PSF generated by the two-divided APES method is suppressed by overlapping the transducers between the reception apertures. Here, the cause of the double PSF is phase interference due to coherent addition in addition to the bimodal weight function. Therefore, in the eighth embodiment, duplexing is suppressed by performing incoherent addition that does not cause phase interference due to transducer division.
すなわち、第8の実施形態に係るアダプティブアレイ処理部124は、複数の受信開口それぞれの反射波データを、位相情報を含まない状態で加算する。 That is, the adaptive array processing unit 124 according to the eighth embodiment adds the reflected wave data of each of the plurality of reception apertures without including phase information.
まず、2分割APES法におけるコヒーレント加算(位相情報を含めた加算)について説明する。2分割APES法で分割された左側の開口の振動子アレイ「LL」で行なわれたAA処理後の左側のアレイ信号を「xL」とする。また、2分割APES法で分割された右側の開口の振動子アレイ「LR」で行なわれたAA処理後の左側のアレイ信号を「xR」とする。また、「xL」と「xR」とを加算した信号を「xm」とする。かかる場合、コヒーレント加算は、以下の式(9)及び式(10)で表される。なお、式(9)及び式(10)において、「xL.re」は、「xL」の実部を表し、「xL.im」は、「xL」の虚部を表し、「xR.re」は、「xR」の実部を表し、「xR.im」は、「xR」の虚部を表わす。 First, coherent addition (addition including phase information) in the two-part APES method will be described. The left array signal after AA processing performed by the transducer array “L L ” of the left opening divided by the two-divided APES method is represented by “x L ”. Further, the left array signal after AA processing performed by the transducer array “L R ” of the right opening divided by the two-divided APES method is assumed to be “x R ”. Further, a signal obtained by adding “x L ” and “x R ” is defined as “x m ”. In such a case, coherent addition is expressed by the following equations (9) and (10). In Expressions (9) and (10), “x L .re” represents the real part of “x L ”, “x L .im” represents the imaginary part of “x L ”, “ “x R .re” represents the real part of “x R ”, and “x R .im” represents the imaginary part of “x R ”.
コヒーレント加算は、式(10)に示す位相項「θ」に影響を及ぼす。2分割APES法は、受信走査線を斜めから見込むように、受信開口を左右の2つの開口に分割するため、各開口と受信走査線とで方向が異なる。このため、振動子アレイ「LL」と振動子アレイ「LR」とで、位相が合致する方向が異なるため、双方のメインビームが位相干渉を起こしてPSFの二重化が生じる。 Coherent addition affects the phase term “θ” shown in equation (10). In the two-divided APES method, the reception aperture is divided into two left and right apertures so that the reception scan line is viewed from an oblique direction. For this reason, the transducer array “L L ” and the transducer array “L R ” are different in the direction in which the phases coincide with each other, so that both main beams cause phase interference and double the PSF.
一方、インコヒーレント加算を行うと、位相情報を含むことはなくなる。第8の実施形態に係るアダプティブアレイ処理部124は、振幅で加算するインコヒーレント加算、又は、振幅を対数変換した後に加算するインコヒーレント加算を行なう。振幅で加算するインコヒーレント加算を行なう場合、アダプティブアレイ処理部124は、以下の式(11)を用いる。 On the other hand, when incoherent addition is performed, phase information is not included. The adaptive array processing unit 124 according to the eighth embodiment performs incoherent addition in which the amplitude is added or incoherent addition in which the amplitude is logarithmically converted. When performing incoherent addition in which amplitude is added, the adaptive array processing unit 124 uses the following equation (11).
一方、振幅を対数変換した後に加算するインコヒーレント加算を行なう場合、アダプティブアレイ処理部124は、以下の式(12)を用いる。 On the other hand, when performing incoherent addition that is performed after logarithmic conversion of the amplitude, the adaptive array processing unit 124 uses the following equation (12).
以下、第8の実施形態で行なわれる2分割APES法を、「インコヒーレント2分割APES法」と記載する。換言すると、第2の実施形態で行なわれる2分割APES法は、「コヒーレント2分割APES法」であり、第7の実施形態で説明した重複2分割APES法は、「コヒーレント重複2分割APES法」となる。 Hereinafter, the two-part APES method performed in the eighth embodiment is referred to as “incoherent two-part APES method”. In other words, the two-part APES method performed in the second embodiment is a “coherent two-part APES method”, and the duplicate two-part APES method described in the seventh embodiment is a “coherent overlap two-part APES method”. It becomes.
図26は、コヒーレント2分割APES法の処理の一例を示す図である。図26に示すように、設定部19は、受信走査線Lを中心として、受信開口を左側の開口と右側の開口とに分割する。そして、アダプティブアレイ処理部124は、図26に示すように、左側の開口で、サブアレイそれぞれのチャンネル(1ch、・・・、LLch)でAA処理を行ない、全てのサブアレイのAA処理結果を加算(コヒーレント加算)して、左側の開口の反射波データを得る。また、アダプティブアレイ処理部124は、図26に示すように、右側の開口で、サブアレイそれぞれのチャンネル(1ch、・・・、LRch)でAA処理を行ない、全てのサブアレイのAA処理結果を加算(コヒーレント加算)して、右側の開口の反射波データを得る。そして、アダプティブアレイ処理部124は、図26の「加算処理S2」において、左側の開口の反射波データと右側の開口の反射波データとをインコヒーレント加算して、受信走査線Lの反射波データを生成する。 FIG. 26 is a diagram illustrating an example of processing of the coherent two-division APES method. As shown in FIG. 26, the setting unit 19 divides the reception opening into a left opening and a right opening with the reception scanning line L as the center. Then, as shown in FIG. 26, the adaptive array processing unit 124 performs AA processing on each channel (1ch,..., L L ch) of each subarray at the opening on the left side, and the AA processing results of all the subarrays are obtained. Addition (coherent addition) is performed to obtain reflected wave data of the left aperture. Further, as shown in FIG. 26, the adaptive array processing unit 124 performs AA processing on each channel (1ch,..., L R ch) of each subarray at the opening on the right side. Addition (coherent addition) is performed to obtain reflected wave data of the right aperture. Then, the adaptive array processing unit 124 incoherently adds the reflected wave data of the left opening and the reflected wave data of the right opening in the “addition process S2” of FIG. Is generated.
第8の実施形態の処理により得られる効果について、図27を用いて説明する。図27では、図25の画像200(画像200A)とともに、「インコヒーレント2分割APES法」により得られたBモード画像データである画像202を示している。なお、画像202は、振幅で加算するインコヒーレント加算を行なった結果である。また、画像202Aは、画像202の深さ70mm〜90mmに位置する点物体を拡大した画像である。 The effect obtained by the process of the eighth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 27 shows an image 202 which is B-mode image data obtained by the “incoherent two-division APES method” together with the image 200 (image 200A) of FIG. Note that the image 202 is a result of performing incoherent addition in which amplitude is added. The image 202A is an image obtained by enlarging a point object located at a depth of 70 mm to 90 mm in the image 202.
画像200Aと画像202Aとを比較すると、2分割APES法の画像200Aでは、点物体が二重化しているのに対して、インコヒーレント2分割APES法の画像202Aでは、点物体の二重化が抑制されている。また、画像200Aでは、二重化が原因で、PSF内にスパイク状のノイズが存在する。一方、画像202Aでは、かかるノイズが解消されている。 When comparing the image 200A and the image 202A, the point object is doubled in the image 200A of the two-segment APES method, whereas the point object duplexing is suppressed in the image 202A of the incoherent two-segment APES method. Yes. In the image 200A, spike-like noise exists in the PSF due to duplication. On the other hand, such noise is eliminated in the image 202A.
上述したように、第8の実施形態では、インコヒーレント加算を行なうことで、PSFの二重化を抑制することができる。 As described above, in the eighth embodiment, duplexing of PSFs can be suppressed by performing incoherent addition.
(第9の実施形態)
第9の実施形態では、第7の実施形態で説明した方法や第8の実施形態で説明した方法とは異なる方法により二重化抑制を行なう場合について、図28及び図29を用いて説明する。図28及び図29は、第9の実施形態を説明するための図である。
(Ninth embodiment)
In the ninth embodiment, a case where duplex suppression is performed by a method different from the method described in the seventh embodiment and the method described in the eighth embodiment will be described with reference to FIGS. 28 and 29 are diagrams for explaining the ninth embodiment.
第9の実施形態に係るアダプティブアレイ処理部124は、受信遅延部123が出力した複数の受信開口それぞれの反射波信号群を、送信超音波ビームに含まれる複数の周波数帯域に分割する。そして、アダプティブアレイ処理部124は、各帯域の反射波信号群に対して独立にアダプティブアレイ処理を行なう。そして、アダプティブアレイ処理部124は、アダプティブアレイ処理後の複数の周波数帯域それぞれの信号を加算して、受信走査線の反射波データを生成する。 The adaptive array processing unit 124 according to the ninth embodiment divides the reflected wave signal group of each of the plurality of reception apertures output from the reception delay unit 123 into a plurality of frequency bands included in the transmission ultrasonic beam. The adaptive array processing unit 124 performs adaptive array processing independently on the reflected wave signal group in each band. Then, the adaptive array processing unit 124 adds the signals of the plurality of frequency bands after the adaptive array processing to generate reflected wave data of the reception scanning line.
すなわち、第9の実施形態では、AA処理を行なうに際し、送信部11は、複数の周波数帯域が含まれる超音波ビーム(パルス波)を超音波プローブ1に送信させる。そして、アダプティブアレイ処理部124は、各振動子で受信した信号に複数の帯域通過フィルタをかけて、複数の周波数帯域の信号を取得(以下、周波数解析と呼ぶ)する。そして、アダプティブアレイ処理部124は、アダプティブアレイ処理後の複数の周波数帯域それぞれの信号を加算して、受信走査線の反射波データを生成する。 That is, in the ninth embodiment, when performing AA processing, the transmission unit 11 causes the ultrasonic probe 1 to transmit an ultrasonic beam (pulse wave) including a plurality of frequency bands. Then, the adaptive array processing unit 124 applies a plurality of bandpass filters to the signals received by the respective transducers to acquire signals in a plurality of frequency bands (hereinafter referred to as frequency analysis). Then, the adaptive array processing unit 124 adds the signals of the plurality of frequency bands after the adaptive array processing to generate reflected wave data of the reception scanning line.
これは、メインビーム幅が周波数に依存する(中心周波数の逆数に比例する)ことを利用して、メインビーム幅の異なる複数の周波数帯域の信号を合成することでPSFの二重化を軽減することを意図したものである。このような処理は周波数コンパウンドと呼ばれており、第9の実施形態では、2分割APES法に、周波数コンパウンドを適用する。 This utilizes the fact that the main beam width depends on the frequency (proportional to the reciprocal of the center frequency) and reduces the duplication of the PSF by combining signals in a plurality of frequency bands with different main beam widths. It is intended. Such processing is called frequency compounding, and in the ninth embodiment, frequency compounding is applied to the two-division APES method.
ここで、第9の実施形態で行なわれる2分割APES法を、「コンパウンド2分割APES法」と記載する。図28及び図29では、「重複2分割APES法」で設定された左右の開口を用いて、「コンパウンド2分割APES法」を行なう場合を例示している。ただし、第9の実施形態は、通常の2分割APES法で設定された左右の開口を用いて「コンパウンド2分割APES法」を行なっても良い。 Here, the two-division APES method performed in the ninth embodiment is referred to as a “compound two-division APES method”. 28 and 29 exemplify a case where the “compound 2-split APES method” is performed using the left and right openings set by the “overlapping 2-split APES method”. However, in the ninth embodiment, the “compound two-division APES method” may be performed using the left and right openings set by the normal two-division APES method.
図28及び図29に示す周波数解析Fでは、アダプティブアレイ処理部124は、左側の開口で、サブアレイそれぞれのチャンネル(1ch、・・・、LLch)からの信号を周波数解析して、各帯域(f1、f2、・・・、fn)の信号を取得する。そして、アダプティブアレイ処理部124は、各帯域の信号に対してAA処理を行なう。 In the frequency analysis F shown in FIGS. 28 and 29, the adaptive array processing unit 124 analyzes the frequency of the signal from each channel (1ch,..., L L ch) of each subarray at the left opening, (F 1 , f 2 ,..., F n ) signals are acquired. Then, adaptive array processing section 124 performs AA processing on the signals in each band.
そして、アダプティブアレイ処理部124は、AA処理後の加算手順に関しては、様々な方法で行う事ができる。例えば、アダプティブアレイ処理部124は、図28に示す「加算処理S3」を行なう。図28に示すように、アダプティブアレイ処理部124は、各々の周波数帯の信号に対してAA処理を行なう。そして、アダプティブアレイ処理部124は、加算処理S3では、振動子ごとの信号をコヒーレントに加算した後、全ての周波数帯の信号をインコヒーレントに加算し、最後に分割した左右の開口同士の信号をインコヒーレントに加算する。 The adaptive array processing unit 124 can perform the addition procedure after the AA process by various methods. For example, the adaptive array processing unit 124 performs “addition processing S3” shown in FIG. As shown in FIG. 28, adaptive array processing section 124 performs AA processing on signals in each frequency band. Then, in the addition process S3, the adaptive array processing unit 124 adds the signals of the respective transducers coherently, then adds the signals of all the frequency bands incoherently, and finally outputs the signals of the left and right openings divided. Add incoherently.
或いは、例えば、アダプティブアレイ処理部124は、図29に示す「加算処理S4」を行なう。図29に示すように、アダプティブアレイ処理部124は、各々の周波数帯の信号に対してAA処理を行なう。そして、アダプティブアレイ処理部124は、加算処理S4では、振動子ごとの信号をコヒーレントに加算した後、左右に分割した開口それぞれの同じ周波数帯の信号をコヒーレント又はインコヒーレントに加算し、最後に全ての周波数帯の信号をインコヒーレントに加算する。 Alternatively, for example, the adaptive array processing unit 124 performs “addition processing S4” shown in FIG. As shown in FIG. 29, adaptive array processing section 124 performs AA processing on signals in each frequency band. Then, in the addition process S4, the adaptive array processing unit 124 coherently adds the signals for each transducer, then adds the signals in the same frequency band of each of the left and right apertures to the coherent or incoherent, and finally all Are added incoherently.
すなわち、「コンパウンド2分割APES法」は、「インコヒーレント2分割APES法」と併用されても良い。 That is, the “compound 2-split APES method” may be used in combination with the “incoherent 2-split APES method”.
上述したように、第9の実施形態では、周波数コンパウンドを行なうことで、インコヒーレント加算を行なう場合と同様に、PSFの二重化を抑制することができる。 As described above, in the ninth embodiment, by performing frequency compounding, it is possible to suppress duplication of the PSF as in the case of performing incoherent addition.
(第10の実施形態)
第10の実施形態では、第7〜第9の実施形態を組み合わせる場合について、図30等を用いて説明する。図30は、第10の実施形態を説明するための図である。
(Tenth embodiment)
In the tenth embodiment, a case where the seventh to ninth embodiments are combined will be described with reference to FIG. FIG. 30 is a diagram for explaining the tenth embodiment.
すなわち、第10の実施形態に係る超音波診断装置は、重複2分割APES法とインコヒーレント2分割APES法とを組み合わせてBモード画像データを生成することができる。かかる場合、設定部19は、複数の受信開口を設定する際に、各受信開口を構成する複数の振動子の一部が受信開口間で共有させるように設定する。そして、アダプティブアレイ処理部124は、複数の受信開口それぞれの反射波データを、位相情報を含まない状態で加算する。 That is, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the tenth embodiment can generate B-mode image data by combining the overlapping two-division APES method and the incoherent two-division APES method. In such a case, when setting a plurality of reception apertures, the setting unit 19 performs setting so that a part of the plurality of transducers constituting each reception aperture is shared between the reception apertures. Then, the adaptive array processing unit 124 adds the reflected wave data of each of the plurality of reception openings without including phase information.
また、第10の実施形態に係る超音波診断装置は、重複2分割APES法とコンパウンド2分割APES法とを組み合わせてBモード画像データを生成することができる。かかる場合、設定部19は、複数の受信開口を設定する際に、各受信開口を構成する複数の振動子の一部が受信開口間で共有させるように設定する。そして、アダプティブアレイ処理部124は、複数の受信開口それぞれの反射波信号群を、送信超音波ビームに含まれる複数の周波数帯域に分割する。そして、アダプティブアレイ処理部124は、各帯域の反射波信号群に対して独立にアダプティブアレイ処理を行ない、アダプティブアレイ処理後の複数の周波数帯域それぞれの信号を加算して、受信走査線の反射波データを生成する。 In addition, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the tenth embodiment can generate B-mode image data by combining the overlapping two-division APES method and the compound two-division APES method. In such a case, when setting a plurality of reception apertures, the setting unit 19 performs setting so that a part of the plurality of transducers constituting each reception aperture is shared between the reception apertures. Then, the adaptive array processing unit 124 divides the reflected wave signal group of each of the plurality of reception apertures into a plurality of frequency bands included in the transmission ultrasonic beam. The adaptive array processing unit 124 performs adaptive array processing independently on the reflected wave signal group of each band, adds the signals of the plurality of frequency bands after the adaptive array processing, and reflects the reflected wave of the reception scanning line. Generate data.
また、第10の実施形態に係る超音波診断装置は、インコヒーレント2分割APES法とコンパウンド2分割APES法とを組み合わせてBモード画像データを生成することができる。かかる場合、アダプティブアレイ処理部124は、複数の受信開口それぞれの反射波信号群を、送信超音波ビームに含まれる複数の周波数帯域に分割し、各帯域の反射波信号群に対して独立にアダプティブアレイ処理を行なう。そして、アダプティブアレイ処理部124は、アダプティブアレイ処理後の複数の周波数帯域それぞれの信号を、位相情報を含まない状態で加算して、受信走査線の反射波データを生成する。 Further, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the tenth embodiment can generate B-mode image data by combining the incoherent two-segment APES method and the compound two-segment APES method. In such a case, the adaptive array processing unit 124 divides the reflected wave signal group of each of the plurality of reception apertures into a plurality of frequency bands included in the transmission ultrasonic beam, and independently adapts the reflected wave signal group of each band. Perform array processing. Then, the adaptive array processing unit 124 adds the signals of the plurality of frequency bands after the adaptive array processing without including the phase information, and generates reflected wave data of the reception scanning line.
また、第10の実施形態に係る超音波診断装置は、重複2分割APES法とインコヒーレント2分割APES法とコンパウンド2分割APES法とを組み合わせてBモード画像データを生成することができる。かかる場合、設定部19は、複数の受信開口を設定する際に、各受信開口を構成する複数の振動子の一部が受信開口間で共有させるように設定する。そして、アダプティブアレイ処理部124は、複数の受信開口それぞれの反射波信号群を、送信超音波ビームに含まれる複数の周波数帯域に分割し、各帯域の反射波信号群に対して独立にアダプティブアレイ処理を行なう。そして、アダプティブアレイ処理部124は、アダプティブアレイ処理後の複数の周波数帯域それぞれの信号を、位相情報を含まない状態で加算して、受信走査線の反射波データを生成する。 In addition, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the tenth embodiment can generate B-mode image data by combining the overlapping two-division APES method, the incoherent two-division APES method, and the compound two-division APES method. In such a case, when setting a plurality of reception apertures, the setting unit 19 performs setting so that a part of the plurality of transducers constituting each reception aperture is shared between the reception apertures. The adaptive array processing unit 124 divides the reflected wave signal group of each of the plurality of reception apertures into a plurality of frequency bands included in the transmission ultrasonic beam, and independently applies the adaptive array to the reflected wave signal group of each band. Perform processing. Then, the adaptive array processing unit 124 adds the signals of the plurality of frequency bands after the adaptive array processing without including the phase information, and generates reflected wave data of the reception scanning line.
このように、第10の実施形態では、「通常の2分割APES法」、「重複2分割APES法」、「インコヒーレント2分割APES法」、「コンパウンド2分割APES法」、「重複2分割APES法+インコヒーレント2分割APES法」、「重複2分割APES法+コンパウンド2分割APES法」、「インコヒーレント2分割APES法+コンパウンド2分割APES法」、「重複2分割APES法+インコヒーレント2分割APES法+コンパウンド2分割APES法」という上記で説明した種々の効果を発現し得る複数の組み合わせによる処理手順の中から、操作者に求められる画質特性を提供する処理手順を選択可能とする。更に、第10の実施形態では、コンパウンド2分割APES法の加算手順における加算処理数3や、加算処理数4等といったように、加算処理数を選択可能とする。 As described above, in the tenth embodiment, “normal two-divided APES method”, “overlapping two-divided APES method”, “incoherent two-divided APES method”, “compound two-divided APES method”, “overlapping two-divided APES method”, Method + incoherent 2-division APES method, "overlapping 2-division APES method + compound 2-division APES method", "incoherent 2-division APES method + compound 2-division APES method", "overlapping 2-division APES method + incoherent 2-division It is possible to select a processing procedure that provides an image quality characteristic required by the operator from among a plurality of processing procedures by the combination of “APES method + compound two-division APES method” that can exhibit the various effects described above. Furthermore, in the tenth embodiment, the number of addition processes can be selected, such as the number of addition processes 3 in the addition procedure of the compound two-division APES method, the number 4 of addition processes, and the like.
かかる選択を、操作者が容易に行なうため、第10の実施形態では、入力装置3に選択用のボタンやスイッチを設置することが好適である。すなわち、第10の実施形態では、設定部19及びアダプティブアレイ処理部124は、操作者が選択した方法に基づいて処理を行なう。 In order for the operator to easily perform such selection, in the tenth embodiment, it is preferable to install a selection button or switch on the input device 3. That is, in the tenth embodiment, the setting unit 19 and the adaptive array processing unit 124 perform processing based on the method selected by the operator.
組み合わせによる効果について、以下説明する。インコヒーレント2分割APES法では、加算処理に位相情報を含まないように制御することで、二重化の抑制を実現したが、受信走査線を中心に左右に受信開口を分割しているため、視野幅が狭くなり、方位方向の分解能の向上は見込めない。そこで、開口幅を増やすことで、方位方向の分解能も向上できる重複2分割APES法をインコヒーレント2分割APES法と組み合わせる。 The effect of the combination will be described below. In the incoherent two-division APES method, the addition process is controlled so as not to include phase information, thereby suppressing duplication. However, since the reception aperture is divided to the left and right around the reception scanning line, the viewing width is reduced. However, the resolution in the azimuth direction cannot be improved. Therefore, the overlapping two-segment APES method that can improve the resolution in the azimuth direction by increasing the aperture width is combined with the incoherent two-segment APES method.
例えば、アダプティブアレイ処理部124は、図24の「加算処理S1」において、左側の開口の反射波データと右側の開口の反射波データとをインコヒーレント加算して、受信走査線Lの反射波データを生成する。 For example, the adaptive array processing unit 124 performs incoherent addition of the reflected wave data of the left opening and the reflected wave data of the right opening in the “addition process S1” in FIG. Is generated.
「重複2分割APES法+インコヒーレント2分割APES法」の処理により得られる効果について、図30を用いて説明する。図30では、図25の画像200(画像200A)とともに、「重複2分割APES法+インコヒーレント2分割APES法」により得られたBモード画像データである画像203を示している。また、画像203Aは、画像203の深さ70mm〜90mmに位置する点物体を拡大した画像である。 The effect obtained by the process of “overlapping two-division APES method + incoherent two-division APES method” will be described with reference to FIG. FIG. 30 shows an image 203 that is B-mode image data obtained by the “overlapping 2-division APES method + incoherent 2-division APES method” together with the image 200 (image 200A) of FIG. The image 203A is an enlarged image of a point object located at a depth of 70 mm to 90 mm in the image 203.
画像200Aと画像203Aとを比較すると、2分割APES法の画像200Aでは、点物体が二重化しているのに対して、「重複2分割APES法+インコヒーレント2分割APES法」の画像203Aでは、点物体の二重化が抑制されている。また、画像202Aと画像203Aとを比較すると、画像203Aでは、画像202Aより方位分解能が向上している。すなわち、画像203Aは、画像201Aと同様な方位分解能を有している。 When comparing the image 200A and the image 203A, the point object is doubled in the image 200A of the two-division APES method, whereas in the image 203A of “overlapping two-division APES method + incoherent two-division APES method” Duplication of point objects is suppressed. Further, when comparing the image 202A and the image 203A, the azimuth resolution is improved in the image 203A than in the image 202A. That is, the image 203A has the same azimuth resolution as the image 201A.
上述したように、第10の実施形態では、第7〜第9の実施形態で説明した処理を組み合わせることで、更に高品質な超音波画像データを生成することができる。 As described above, in the tenth embodiment, higher quality ultrasonic image data can be generated by combining the processes described in the seventh to ninth embodiments.
(第11の実施形態)
第11の実施形態では、第7の実施形態で重複させる振動子数を最適化する方法等について、図31等を用いて説明する。図31は、第11の実施形態を説明するための図である。
(Eleventh embodiment)
In the eleventh embodiment, a method for optimizing the number of transducers to be overlapped in the seventh embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 31 is a diagram for explaining the eleventh embodiment.
例えば、重複2分割APES法を含む2分割APES法を行なう場合、第7の実施形態で説明したように、オーバーラップさせる振動子数に応じて、重複2分割APES法による二重化抑制効果と、通常の2分割APES法による多重信号除去効果とはトレードオフの関係がある。すなわち、多重信号除去効果を維持しつつ、二重化抑制効果を得るためには、オーバーラップさせる振動子数の基準値を、概ね決定しておく必要がある。上述したように、振動子をオーバーラップさせることで、独立した二峰性の重み関数の間(図23で示す領域T)が埋まり、PSFの二重化抑制につながる。 For example, when performing the 2-part APES method including the overlapping 2-part APES method, as described in the seventh embodiment, according to the number of transducers to be overlapped, There is a trade-off relationship with the multiple signal removal effect by the two-divided APES method. That is, in order to obtain the duplexing suppression effect while maintaining the multiple signal removal effect, it is generally necessary to determine a reference value for the number of transducers to be overlapped. As described above, by overlapping the vibrators, the space between the independent bimodal weight functions (region T shown in FIG. 23) is filled, leading to suppression of double PSF.
オーバーラップさせる振動子数の増加にともない、領域Tが埋まっていき、ある振動子数を境にして、領域Tが埋まりきり、1つの重み関数(1つの台形のような重み関数)と等価とすることができる。ただし、更にオーバーラップさせる振動子数を増やすと、1つになった重み関数の形状のみ変化する。ここで、上記のトレードオフの関係から、領域Tが埋まりきった以降は、オーバーラップさせる振動子数を増やすことは無意味となる。領域Tが埋まりきる振動子数は、例えば、図31に示す考え方により決定可能である。 As the number of overlapping transducers increases, the region T fills, and the region T fills up with a certain number of transducers as a boundary, which is equivalent to one weight function (a weight function like one trapezoid). can do. However, when the number of transducers to be overlapped is further increased, only the shape of the single weight function changes. Here, from the above trade-off relationship, it is meaningless to increase the number of overlapping transducers after the region T is completely filled. The number of transducers that can completely fill the region T can be determined by, for example, the concept shown in FIG.
ここで、図31に示すように、左右の受信開口数を同一の「AL=L+P」とする。ここで、「P」は、左側の受信開口が受信走査線を超えて右側に飛び出している振動子数であり、右側の受信開口が受信走査線を超えて左側に飛び出している振動子数である。以下では、「P」をオーバーラップ数として定義する。また、サブアレイの幅を「subL」とする。かかる場合、左右それぞれで設定されるサブアレイの数は、「シフト回数+1」により「AL−subAL+1」となる。また、重み(重み係数)は、畳み込みにより、以下の式(13)から求められる。 Here, as shown in FIG. 31, it is assumed that the left and right receiving numerical apertures are the same “AL = L + P”. Here, “P” is the number of transducers in which the left reception aperture protrudes to the right beyond the reception scanning line, and the number of transducers in which the right reception aperture protrudes to the left beyond the reception scanning line. is there. In the following, “P” is defined as the number of overlaps. In addition, the width of the sub-array is “subL”. In this case, the number of sub-arrays set on the left and right is “AL-subAL + 1” due to “shift count + 1”. The weight (weight coefficient) is obtained from the following equation (13) by convolution.
ここで、独立した二峰性の重み関数それぞれの下底の長さは、「AL」であり、上底の長さは、図31に示すように、「(AL−subL+1)−(subL)」から、以下の式(14)となる。 Here, the length of the lower base of each independent bimodal weight function is “AL”, and the length of the upper base is “(AL−subL + 1) − (subL)” as shown in FIG. From the above, the following equation (14) is obtained.
そして、二重化抑制が可能なように、独立した二峰性の重み関数を1つの台形の重み関数とするには、図31に示す点E1と点E2とが同じ振動子に位置するPを求めることと等価となる。すなわち、「AL−subL=AL−2P」となる「P」が最適なオーバーラップ数となる。かかるPは、「AL−subL=AL−2P」を解くことで、以下の式(15)となる。 In order to make the independent bimodal weight function into one trapezoidal weight function so that the duplication can be suppressed, P where the point E1 and the point E2 shown in FIG. 31 are located in the same vibrator is obtained. Is equivalent to that. That is, “P” where “AL-subL = AL−2P” is the optimum number of overlaps. Such P is obtained by solving “AL-subL = AL−2P” as shown in the following equation (15).
すなわち、二重化抑制効果と多重信号低減効果とを兼ね備えた超音波画像データを出力させるためには、「P≒subL/2」とすることが望ましい。このことから、設定部19は、受信開口間で共有させる振動子数を、サブアレイの略半分に設定する。すなわち、アダプティブアレイ処理部124は、アレイを分割して得られるサブアレイを用いて処理を行なうが、設定部19は、複数の受信開口間で共有させる振動子数を、上記のサブアレイで構成される開口の略半分の大きさに対応する数に設定する。 That is, in order to output ultrasonic image data that has both the duplex suppression effect and the multiple signal reduction effect, it is desirable to set “P≈subL / 2”. For this reason, the setting unit 19 sets the number of vibrators shared between the reception apertures to approximately half of the subarray. That is, the adaptive array processing unit 124 performs processing using a subarray obtained by dividing the array, but the setting unit 19 includes the number of transducers shared among a plurality of reception apertures by the subarray described above. Set to a number corresponding to approximately half the size of the opening.
ただし、上記の算出法は、実際に得られる窓関数の振幅分布形状を考慮していないため、完全に最適とは言えない。このことから、第11の実施形態は、オーバーラップ数をある程度絞るための指標として用いてもよい。かかる場合、例えば、超音波診断装置の管理者は、サブアレイの半分の振動子数を基準にした振動子数のテーブルを予め内部記憶部17に格納しておく。操作者は、かかるテーブルを読み出して、受信開口間で共有させる振動子数を選択する。 However, the above calculation method is not completely optimal because it does not consider the amplitude distribution shape of the window function actually obtained. Therefore, the eleventh embodiment may be used as an index for reducing the number of overlaps to some extent. In such a case, for example, the administrator of the ultrasonic diagnostic apparatus stores a table of the number of transducers based on the number of transducers half of the subarray in the internal storage unit 17 in advance. The operator reads out such a table and selects the number of vibrators to be shared between the receiving apertures.
そして、設定部19は、操作者が選択した振動子数により、受信開口間で共有させる振動子数を決定する。これにより、操作者は、自身の目的に応じた画像を得ることが可能となる。 Then, the setting unit 19 determines the number of vibrators to be shared between the receiving openings based on the number of vibrators selected by the operator. Thereby, the operator can obtain an image according to his / her purpose.
上述したように、第11の実施形態では、例えば、重複2分割APES法を行なう場合の基準となる最適なオーバーラップ数を予め決定しておき、決定したオーバーラップ数により受信開口を分割する。これにより、第11の実施形態では、二重化抑制効果と多重信号低減効果とが両立した高画質な超音波画像データを生成することができる。 As described above, in the eleventh embodiment, for example, an optimal overlap number serving as a reference when performing the overlapping two-division APES method is determined in advance, and the reception aperture is divided by the determined overlap number. Thereby, in the eleventh embodiment, it is possible to generate high-quality ultrasonic image data in which the duplexing suppression effect and the multiple signal reduction effect are compatible.
また、第11の実施形態では、最適なオーバーラップ数を含む振動子数のテーブルを参照して、操作者がオーバーラップ数を選択可能とすることもできる。これにより、第11の実施形態では、二重化抑制効果を重視するか、多重信号低減効果を重視するかを、操作者が任意に選択可能とすることができる。 In the eleventh embodiment, the operator can select the number of overlaps by referring to a table of the number of transducers including the optimum number of overlaps. Thereby, in the eleventh embodiment, the operator can arbitrarily select whether to place importance on the duplexing suppression effect or on the multiplexed signal reduction effect.
なお、第1〜第11の実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を手動的に行なうこともでき、或いは、手動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を公知の方法で自動的に行なうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。 Of the processes described in the first to eleventh embodiments, all or part of the processes described as being performed automatically can be performed manually, or can be performed manually. All or a part of the processing described in the above can be automatically performed by a known method. In addition, the processing procedure, control procedure, specific name, and information including various data and parameters shown in the above-described document and drawings can be arbitrarily changed unless otherwise specified.
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。更に、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、CPU及び当該CPUにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。 Further, each component of each illustrated apparatus is functionally conceptual, and does not necessarily need to be physically configured as illustrated. In other words, the specific form of distribution / integration of each device is not limited to the one shown in the figure, and all or a part of the distribution / integration is functionally or physically distributed in arbitrary units according to various loads and usage conditions. Can be integrated and configured. Further, all or a part of each processing function performed in each device may be realized by a CPU and a program analyzed and executed by the CPU, or may be realized as hardware by wired logic.
また、第1〜第11の実施形態で説明した超音波診断装置に対する制御方法は、予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等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、インターネット等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等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 for the ultrasonic diagnostic apparatus described in the first to eleventh embodiments can be realized by executing a control program prepared in advance on a computer such as a personal computer or a workstation. 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, and a DVD and being read from the recording medium by the computer.
以上、説明したとおり、第1の実施形態〜第11の実施形態によれば、アダプティブアレイを用いて、サイドローブとともに多重反射が低減された高画質な超音波画像を生成することができる。 As described above, according to the first to eleventh embodiments, a high-quality ultrasonic image in which multiple reflections are reduced together with side lobes can be generated using an adaptive array.
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.
123 受信遅延部
124 アダプティブアレイ処理部
15 画像生成部
19 設定部
123 reception delay unit 124 adaptive array processing unit 15 image generation unit 19 setting unit
Claims (26)
受信位置に応じた受信遅延時間をかけて、前記受信開口で受信された反射波信号群を出力する受信遅延部と、
前記受信遅延部が出力した前記受信開口の反射波信号群に対してアダプティブアレイ処理を行なって、前記走査線の反射波データを生成するアダプティブアレイ処理部と、
前記反射波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、
前記設定部は、複数の振動子が2次元で配置された超音波プローブにより3次元で超音波走査を行なう場合、受信ビームを形成する走査線の方向に対して、2方向で非対称な複数の受信開口を設定する
ことを特徴とする超音波診断装置。 A setting unit for setting the position of the reception aperture asymmetrically with respect to the direction of the scanning line forming the reception beam;
A reception delay unit that outputs a reflected wave signal group received at the reception aperture over a reception delay time according to a reception position;
An adaptive array processing unit that performs adaptive array processing on the reflected wave signal group of the reception aperture output from the reception delay unit, and generates reflected wave data of the scanning line;
An image generating unit that generates ultrasonic image data using the reflected wave data;
Equipped with a,
In the case where ultrasonic scanning is performed in three dimensions by an ultrasonic probe in which a plurality of transducers are arranged in two dimensions, the setting unit includes a plurality of asymmetrical elements in two directions with respect to the direction of a scanning line forming a reception beam. Set the reception aperture
Ultrasonic diagnostic apparatus according to claim and this.
受信位置に応じた受信遅延時間をかけて、前記複数の受信開口それぞれで受信された反射波信号群を出力する受信遅延部と、
前記受信遅延部が出力した前記複数の受信開口それぞれの反射波信号群に対して独立にアダプティブアレイ処理を行なって、前記複数の受信開口それぞれの反射波データを生成し、生成した前記複数の受信開口それぞれの反射波データを重み付け加算して、前記走査線の反射波データを生成するアダプティブアレイ処理部と、
前記反射波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、
前記設定部は、複数の振動子が2次元で配置された超音波プローブにより3次元で超音波走査を行なう場合、受信ビームを形成する走査線の方向に対して、2方向で非対称な複数の受信開口を設定する
ことを特徴とする超音波診断装置。 A setting unit for setting a plurality of reception apertures asymmetric with respect to the direction of the scanning line forming the reception beam;
A reception delay unit that outputs a reflected wave signal group received at each of the plurality of reception apertures over a reception delay time according to a reception position;
The reflected wave signal group of each of the plurality of reception apertures output by the reception delay unit is independently subjected to adaptive array processing to generate reflected wave data of each of the plurality of reception apertures, and the generated plurality of receptions An adaptive array processing unit that weights and adds the reflected wave data of each aperture to generate reflected wave data of the scanning line;
An image generating unit that generates ultrasonic image data using the reflected wave data;
Equipped with a,
In the case where ultrasonic scanning is performed in three dimensions by an ultrasonic probe in which a plurality of transducers are arranged in two dimensions, the setting unit includes a plurality of asymmetrical elements in two directions with respect to the direction of a scanning line forming a reception beam. Set the reception aperture
Ultrasonic diagnostic apparatus according to claim and this.
を更に備え、
前記アダプティブアレイ処理部は、入力部を用いて操作者が入力した選択指示に対応する少なくとも1フレーム分のデータセット群を前記記憶部から取得し、取得したデータセット群を用いて前記アダプティブアレイ処理を行なうことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の超音波診断装置。 A storage unit for storing a data set group capable of executing the adaptive array processing;
Further comprising
The adaptive array processing unit acquires a data set group for at least one frame corresponding to a selection instruction input by an operator using the input unit from the storage unit, and uses the acquired data set group to perform the adaptive array processing The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein:
を更に備え、
前記アダプティブアレイ処理部は、入力部を用いて操作者が処理開始指示を入力した時点で、前記記憶部に格納されたデータセット群を用いて前記アダプティブアレイ処理を行なうことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の超音波診断装置。 A storage unit for storing a data set group capable of executing the adaptive array processing;
Further comprising
The adaptive array processing unit performs the adaptive array processing using a data set group stored in the storage unit when an operator inputs a processing start instruction using the input unit. The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of 1 to 6.
を更に備えることを特徴とする請求項8又は9に記載の超音波診断装置。 Control for displaying on the display unit an ultrasonic image data group generated by performing a delay addition method on a data dead group stored in the storage unit when receiving an instruction from the operator via the input unit Part,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 8, further comprising:
前記アダプティブアレイ処理部は、前記複数の受信開口それぞれの反射波データを、位相情報を含まない状態で加算することを特徴とする請求項2〜14のいずれか1つに記載の超音波診断装置。 The setting unit, when setting the plurality of reception apertures, set so that a part of the plurality of transducers constituting each reception aperture is shared between the reception apertures,
The adaptive array processing unit, an ultrasonic diagnosis according to the reflected wave data of each of the plurality of receiving apertures, to any one of claims 2 to 4, characterized by adding in a state that does not contain phase information apparatus.
前記アダプティブアレイ処理部は、前記受信遅延部が出力した前記複数の受信開口それぞれの反射波信号群を、送信超音波ビームに含まれる複数の周波数帯域に分割し、各帯域の反射波信号群に対して独立にアダプティブアレイ処理を行ない、アダプティブアレイ処理後の複数の周波数帯域それぞれの信号を加算して、前記走査線の反射波データを生成することを特徴とする請求項2〜14のいずれか1つに記載の超音波診断装置。 The setting unit, when setting the plurality of reception apertures, set so that a part of the plurality of transducers constituting each reception aperture is shared between the reception apertures,
The adaptive array processing unit divides the reflected wave signal group of each of the plurality of reception apertures output from the reception delay unit into a plurality of frequency bands included in a transmission ultrasonic beam, and converts the reflected wave signal group into a reflected wave signal group of each band. independently performs adaptive array processing for, by adding a plurality of frequency bands each signal after the adaptive array processing, any claim 2 to 4, characterized in that to generate the reflected wave data of the scan lines The ultrasonic diagnostic apparatus as described in any one.
前記アダプティブアレイ処理部は、前記受信遅延部が出力した前記複数の受信開口それぞれの反射波信号群を、送信超音波ビームに含まれる複数の周波数帯域に分割し、各帯域の反射波信号群に対して独立にアダプティブアレイ処理を行ない、アダプティブアレイ処理後の複数の周波数帯域それぞれの信号を、位相情報を含まない状態で加算して、前記走査線の反射波データを生成することを特徴とする請求項2〜14のいずれか1つに記載の超音波診断装置。 The setting unit, when setting the plurality of reception apertures, set so that a part of the plurality of transducers constituting each reception aperture is shared between the reception apertures,
The adaptive array processing unit divides the reflected wave signal group of each of the plurality of reception apertures output from the reception delay unit into a plurality of frequency bands included in a transmission ultrasonic beam, and converts the reflected wave signal group into a reflected wave signal group of each band. In contrast, adaptive array processing is performed independently, and signals of a plurality of frequency bands after adaptive array processing are added without including phase information to generate reflected wave data of the scanning line. the ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 2 to 4.
前記設定部は、前記複数の受信開口間で共有させる振動子数を、前記サブアレイで構成される開口の略半分の大きさに対応する数に設定することを特徴とする請求項15に記載の超音波診断装置。 The adaptive array processing unit performs processing using a sub-array obtained by dividing the array,
The setting unit, wherein the number of transducers to be shared among the plurality of receiving apertures, to claim 1 5, characterized in that set to the number corresponding to the magnitude of the substantially half of the opening formed in the sub-arrays Ultrasound diagnostic equipment.
受信位置に応じた受信遅延時間をかけて、前記受信開口で受信された反射波信号群を出力する受信遅延手順と、
前記受信遅延手順が出力した前記受信開口の反射波信号群に対してアダプティブアレイ処理を行なって、前記走査線の反射波データを生成するアダプティブアレイ処理手順と、
前記反射波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、
をコンピュータに実行させ、
前記設定手順は、複数の振動子が2次元で配置された超音波プローブにより3次元で超音波走査を行なう場合、受信ビームを形成する走査線の方向に対して、2方向で非対称な複数の受信開口を設定する
ことを特徴とする制御プログラム。 A setting procedure for setting the position of the reception aperture asymmetrically with respect to the direction of the scanning line forming the reception beam;
A reception delay procedure for outputting a reflected wave signal group received at the reception aperture over a reception delay time according to a reception position;
An adaptive array processing procedure for generating reflected wave data of the scanning line by performing adaptive array processing on the reflected wave signal group of the reception aperture output by the reception delay procedure;
An image generation procedure for generating ultrasonic image data using the reflected wave data;
To the computer ,
In the setting procedure, when ultrasonic scanning is performed in three dimensions with an ultrasonic probe in which a plurality of transducers are arranged in two dimensions, a plurality of asymmetrical two directions are formed with respect to the direction of the scanning line forming the reception beam. Set the reception aperture
Control program, wherein a call.
受信位置に応じた受信遅延時間をかけて、前記複数の受信開口それぞれで受信された反射波信号群を出力する受信遅延手順と、
前記受信遅延手順が出力した前記複数の受信開口それぞれの反射波信号群に対して独立にアダプティブアレイ処理を行なって、前記複数の受信開口それぞれの反射波データを生成し、生成した前記複数の受信開口それぞれの反射波データを重み付け加算して、前記走査線の反射波データを生成するアダプティブアレイ処理手順と、
前記反射波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、
をコンピュータに実行させ、
前記設定手順は、複数の振動子が2次元で配置された超音波プローブにより3次元で超音波走査を行なう場合、受信ビームを形成する走査線の方向に対して、2方向で非対称な複数の受信開口を設定する
ことを特徴とする制御プログラム。 A setting procedure for setting a plurality of reception apertures asymmetric with respect to the direction of the scanning line forming the reception beam;
A reception delay procedure for outputting a reflected wave signal group received at each of the plurality of reception apertures over a reception delay time according to a reception position;
The reflected wave signal group of each of the plurality of reception apertures output by the reception delay procedure is independently subjected to adaptive array processing to generate reflected wave data of each of the plurality of reception apertures, and the generated plurality of receptions An adaptive array processing procedure for generating reflected wave data of the scanning line by weighted addition of reflected wave data of each aperture;
An image generation procedure for generating ultrasonic image data using the reflected wave data;
To the computer ,
In the setting procedure, when ultrasonic scanning is performed in three dimensions with an ultrasonic probe in which a plurality of transducers are arranged in two dimensions, a plurality of asymmetrical two directions are formed with respect to the direction of the scanning line forming the reception beam. Set the reception aperture
Control program, wherein a call.
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