JP6189867B2 - 超音波撮像装置 - Google Patents
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Description
第1の実施形態の超音波診断装置について、図1〜図3を用いて説明する。図1のように、第1の実施形態の超音波診断装置は、所定の方向に沿って複数の超音波素子(超音波振動子)105を配列した超音波素子アレイ101と、超音波素子アレイ101が受信した信号を整相する受信ビームフォーマ108と、受信ビームフォーマ108の出力する整相出力を用いて画像データを生成する画像処理部109とを有する構成である。受信ビームフォーマ108は、整相合成部113と、ステアリング方向指示部112を備えている。整相合成部113は、超音波素子アレイ101が受信した信号を、2以上のステアリング方向についてそれぞれ整相処理した後合成する処理を行う。ステアリング方向指示部112は、整相合成部113に2以上のステアリング方向を指示する。ステアリング方向指示部112が指示する2以上のステアリング方向は、図2に示すように受信合焦点10の方向20以外の少なくとも2方向(図2では、受信合焦点10の方向20に対して超音波素子アレイ106の配列方向に沿って左右にそれぞれ所定の角度θL、θRをなす2方向)21,22を含んでいる。ここでいうステアリング方向とは、所定の超音波素子105を中心に撮像対象(被検体)を向く方向であり、超音波素子アレイ101の超音波素子105の配列方向(すなわち長手方向)と、超音波素子105の超音波送受信面の法線とを含む面内の方向である。
図5および図6を用いて第2の実施形態の超音波撮像装置について説明する。図5は、受信ビームフォーマ108の構成を示すブロック図であり、図6は、その動作を示すフローチャートである。
第3の実施形態として、超音波撮像装置を図7を用いて説明する。
第4の実施形態の超音波撮像装置について図8、図9を用いて説明する。
第5の実施形態の超音波撮像装置について、図10、図11を用いて説明する。
第6の実施形態の超音波撮像装置を図12および図13を用いて説明する。第6の実施形態の超音波撮像装置は、第4の実施形態と同様に、整相処理部204の整相信号を用いて実際のヌル角度をヌル角度検出部207が検出する構成であるが、整相処理部204が適応整相処理を行うという点で第4の実施形態とは異なっている。
第7の実施形態の超音波撮像装置を図14を用いて説明する。第7の実施形態は、第4の実施形態の図4の構成と、第6の実施形態の図12の構成とを組み合わせた受信ビームフォーマ108を有する。この受信ビームフォーマ108は、図8の遅延加算によりQ個のステアリング方向について整相信号を得る整相処理部204とその整相信号を格納するメモリ部205を備え、ヌル検出部207は、遅延加算により整相処理されたQ個の整相信号に基づいてヌル角度を検出する。一方、この受信ビームフォーマ108は、図12の適応処理により整相信号を得る整相処理部204’を備え、ヌル角度検出部207により指定されたP個のヌル角度のステアリング方向についてのそれぞれ整相信号y1(n)〜yP(n)を適応整相部612が適応整相処理により求める。合成部206は、整相信号y1(n)〜yP(n)を加算して合成し、整相信号y(n)を求める。
第8の実施形態の超音波撮像装置について図15を用いて説明する。
第9の実施形態の超音波撮像装置について図16を用いて説明する。
図17に第1〜第8の超音波撮像装置のコンソール110の一例を示す。上述してきた実施形態を実現するため、超音波診断装置のコンソール110に、ステアリング方向の本数などを変更するための操作部として、目盛りをともなったつまみ部1001,1002等を配置することができる。また、上述の各実施形態で説明したヌル角度を計算で求めるか、検出するか等のモードの切り替えなどを行うための操作部として、スイッチ部1004をコンソール110に配置できる。これによって、操作者は実際の超音波画像を見ながら、整相合成処理の各種パラメータを変更し、被検体100ごとに最適な条件で撮像や診断を行うことができる。また、設定した値を画像表示部103の表示領域の一部1104に表示する構成にすることもできる。
図19に、第4の実施形態の図8の遅延加算処理を行う整相処理部204の整相信号のプロファイルを示す。図19は、ステアリング角度θを横軸に、深さを縦軸に取った2次元マップ1201である。図19中の点線1202は、第2の実施形態の図5の構成により、ヌル角度計算部501が超音波素子105のピッチ・周波数等から算出した送受信ビームのヌル角度を示す。実線1203は、第4の実施形態の図8のヌル角度検出部207が検出したヌル角度(極小点)のトレースであり、実際に超音波を被検体に照射した場合のヌル角度を示している。
101 超音波素子アレイ
102 装置本体
103 画像表示部
104 送信ビームフォーマ
106 超音波探触子
107 送受信分離回路(T/R)
108 受信ビームフォーマ
109 画像処理部
110 コンソール
111 制御部
204 整相処理部
205 メモリ部
206 周辺情報合成部
207 ヌル角度検出部
301 適応ビームステアリング部
501 ヌル角度計算部
701 チャンネルメモリ
702 フレーム加算部
1001、1002 つまみ部
Claims (11)
- 所定の方向に沿って複数の超音波素子を配列した超音波素子アレイと、前記超音波素子アレイが受信した信号を所定の受信合焦点について整相した後加算して整相出力を得る受信ビームフォーマと、前記受信合焦点についての前記整相出力を用いて画像を生成する画像処理部とを有し、
前記受信ビームフォーマは、前記超音波素子アレイが受信した信号を、前記受信合焦点の他に、2以上のステアリング方向の点についてもそれぞれ整相した後加算して整相出力を得て、得られた前記2以上のステアリング方向の点についての整相出力を前記受信合焦点についての整相出力と合成し、合成結果を前記画像処理部に出力する整相合成部と、前記整相合成部に前記2以上のステアリング方向を指示するステアリング方向指示部とを備え、
前記画像処理部は、前記整相合成部が出力した前記合成結果を前記受信合焦点についての整相出力として用いて前記画像を生成し、
前記2以上のステアリング方向は、前記受信合焦点の方向以外の少なくとも2方向を含み、
前記2方向はそれぞれ、前記超音波素子アレイの指向性プロファイルのヌル角度の方向であることを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項1に記載の超音波撮像装置において、前記ステアリング方向指示部は、予め求めておいた前記超音波素子アレイの2以上の前記ヌル角度の方向を前記整相合成部に指示することを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項1に記載の超音波撮像装置において、前記ステアリング方向指示部は、前記超音波素子アレイの2以上の前記ヌル角度の方向を計算により求めるヌル角度計算部を有し、前記ヌル角度計算部が求めたヌル角度の方向を前記整相合成部に指示することを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項1に記載の超音波撮像装置において、前記ステアリング方向指示部は、前記超音波素子アレイが受信した信号から、2以上の前記ヌル角度の検出するヌル角度検出部を有し、前記ヌル角度検出部が求めたヌル角度の方向を前記整相合成部に指示することを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項4に記載の超音波撮像装置において、前記ステアリング方向指示部は、前記超音波素子アレイの2以上の前記ヌル角度の方向を計算により求めるヌル角度計算部をさらに有し、前記ヌル角度検出部は、前記ヌル角度計算部が求めたヌル角度の周辺の予め定めた範囲についてヌル角度の検出を行ってヌル角度を求めることを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項4または5に記載の超音波撮像装置において、前記整相合成部は、前記受信合焦点および前記複数のステアリング方向の点についてそれぞれ、前記超音波素子アレイの各素子が受信した信号を遅延した後加算した整相信号を生成する遅延加算部を有し、
前記ステアリング方向指示部は、前記遅延加算部の出力する整相信号を用いて、整相信号が極小となるステアリング方向を前記ヌル角度の方向として検出することを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項4または5に記載の超音波撮像装置において、前記整相合成部は、適応ビームフォーミングを行うことにより、前記受信合焦点の方向および前記2以上のステアリング方向のそれぞれについて適応重みを求める適応整相部と、前記適応重みを用いて前記素子アレイの受信した信号を重み付けする重み付け演算部とを有し、
前記ステアリング方向指示部は、前記重み付け演算部の出力する信号が極小となるステアリング方向を前記ヌル角度の方向として検出することを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項1に記載の超音波撮像装置において、前記整相合成部は、前記超音波素子アレイの各素子が受信した信号を、前記受信合焦点および前記ステアリング方向の点に応じて遅延させた後加算することにより整相信号を生成する遅延加算部と、前記受信合焦点および前記2以上のステアリング方向の点それぞれについての前記整相信号を合成する合成部とを有することを特徴とする超音波撮像装置。
- 所定の方向に沿って複数の超音波素子を配列した超音波素子アレイと、前記超音波素子アレイが受信した信号を所定の受信合焦点について整相した後加算して整相出力を得る受信ビームフォーマと、前記受信合焦点についての前記整相出力を用いて画像を生成する画像処理部とを有し、
前記受信ビームフォーマは、前記超音波素子アレイが受信した信号を、前記受信合焦点の他に、2以上のステアリング方向の点についてもそれぞれ整相した後加算して整相出力を得て、得られた前記2以上のステアリング方向の点についての整相出力を前記受信合焦点についての整相出力と合成し、合成結果を前記画像処理部に出力する整相合成部と、前記整相合成部に前記2以上のステアリング方向を指示するステアリング方向指示部とを備え、
前記画像処理部は、前記整相合成部が出力した前記合成結果を前記受信合焦点についての整相出力として用いて前記画像を生成し、
前記2以上のステアリング方向は、前記受信合焦点の方向以外の少なくとも2方向を含み、
前記整相合成部は、適応ビームフォーミングを行うことにより、前記受信合焦点の方向および前記2以上のステアリング方向のそれぞれについて適応重みを求める適応整相部と、前記2以上のステアリング方向についての適応重みを合成する重み合成部と、前記合成部の合成した適応重みを用いて前記超音波素子アレイの受信した信号を重み付けした後合成する重み付け演算部とを有することを特徴とする超音波撮像装置。 - 所定の方向に沿って複数の超音波素子を配列した超音波素子アレイと、前記超音波素子アレイが受信した信号を所定の受信合焦点について整相した後加算して整相出力を得る受信ビームフォーマと、前記受信合焦点についての前記整相出力を用いて画像を生成する画像処理部とを有し、
前記受信ビームフォーマは、前記超音波素子アレイが受信した信号を、前記受信合焦点の他に、2以上のステアリング方向の点についてもそれぞれ整相した後加算して整相出力を得て、得られた前記2以上のステアリング方向の点についての整相出力を前記受信合焦点についての整相出力と合成し、合成結果を前記画像処理部に出力する整相合成部と、前記整相合成部に前記2以上のステアリング方向を指示するステアリング方向指示部とを備え、
前記画像処理部は、前記整相合成部が出力した前記合成結果を前記受信合焦点についての整相出力として用いて前記画像を生成し、
前記2以上のステアリング方向は、前記受信合焦点の方向以外の少なくとも2方向を含み、
前記整相合成部は、適応ビームフォーミングを行うことにより、前記受信合焦点の方向および前記2以上のステアリング方向のそれぞれについて適応重みを求める適応整相部と、前記適応重みを用いて前記超音波素子アレイの受信した信号を重み付けした後合成する重み付け演算部と、前記受信合焦点の方向および前記2以上のステアリング方向のそれぞれについての前記重み付け演算部の出力を合成する合成部とを有することを特徴とする超音波撮像装置。 - 所定の方向に沿って複数の超音波素子を配列した超音波素子アレイと、前記超音波素子アレイが受信した信号を所定の受信合焦点について整相した後加算して整相出力を得る受信ビームフォーマと、前記受信合焦点についての前記整相出力を用いて画像を生成する画像処理部とを有し、
前記受信ビームフォーマは、前記超音波素子アレイが受信した信号を、前記受信合焦点の他に、2以上のステアリング方向の点についてもそれぞれ整相した後加算して整相出力を得て、得られた前記2以上のステアリング方向の点についての整相出力を前記受信合焦点についての整相出力と合成し、合成結果を前記画像処理部に出力する整相合成部と、前記整相合成部に前記2以上のステアリング方向を指示するステアリング方向指示部と、前記複数の超音波素子に対してアクティブチャンネルを時系列に異なる位置に順次設定し、前記アクティブチャンネルに含まれる前記超音波素子の受信信号を前記受信ビームフォーマに受け渡す制御部とを有し、
前記画像処理部は、前記整相合成部が出力した前記合成結果を前記受信合焦点についての整相出力として用いて前記画像を生成し、
前記2以上のステアリング方向は、前記受信合焦点の方向以外の少なくとも2方向を含み、
ある時点の前記アクティブチャンネルの前記受信合焦点および前記2以上のステアリング方向の点は、異なる時点の前記アクティブチャンネルについての前記受信合焦点および前記2以上のステアリング方向の点の一部と、位置が重なっていることを特徴とする超音波撮像装置。
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