JP6848793B2 - 超音波信号処理方法、及び超音波信号処理装置。 - Google Patents
超音波信号処理方法、及び超音波信号処理装置。 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6848793B2 JP6848793B2 JP2017188491A JP2017188491A JP6848793B2 JP 6848793 B2 JP6848793 B2 JP 6848793B2 JP 2017188491 A JP2017188491 A JP 2017188491A JP 2017188491 A JP2017188491 A JP 2017188491A JP 6848793 B2 JP6848793 B2 JP 6848793B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- address
- data
- acoustic line
- line signal
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/5207—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of raw data to produce diagnostic data, e.g. for generating an image
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
- A61B8/4444—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device related to the probe
- A61B8/4461—Features of the scanning mechanism, e.g. for moving the transducer within the housing of the probe
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/5215—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data
- A61B8/5223—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data for extracting a diagnostic or physiological parameter from medical diagnostic data
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
- G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
- G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
- G01S15/8915—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
- G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
- G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
- G01S15/8915—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array
- G01S15/8927—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array using simultaneously or sequentially two or more subarrays or subapertures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
- G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
- G01S15/8997—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using synthetic aperture techniques
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
- G01S7/52046—Techniques for image enhancement involving transmitter or receiver
- G01S7/52047—Techniques for image enhancement involving transmitter or receiver for elimination of side lobes or of grating lobes; for increasing resolving power
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
- G01S7/52085—Details related to the ultrasound signal acquisition, e.g. scan sequences
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
- G06T7/0012—Biomedical image inspection
- G06T7/0014—Biomedical image inspection using an image reference approach
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
- G10K11/34—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using electrical steering of transducer arrays, e.g. beam steering
- G10K11/341—Circuits therefor
- G10K11/346—Circuits therefor using phase variation
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
- G16H50/30—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for calculating health indices; for individual health risk assessment
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/10—Image acquisition modality
- G06T2207/10132—Ultrasound image
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
- G06T2207/30004—Biomedical image processing
Description
従来の超音波診断装置では、受信した反射波に基づく受信ビームフォーミング方法として、整相加算法と呼ばれる方法が使用されている(例えば、非特許文献1)。この方法では、複数の振動子から被検体のある深さでフォーカスを結ぶよう超音波ビームを送信して超音波ビームの中心軸上にある音響線信号を生成する。
発明者は、合成開口法を用いる超音波信号処理装置において、音響線信号の空間分解能及びS/N比の低下を抑止しながら必要なメモリ容量を削減するために各種の検討を行った。
一般に、集束型の送信ビームフォーミングでは、超音波主照射領域は、フォーカス点のある深さではフォーカス点またはその近傍に集束し、それ以外の深さでは、フォーカス深さまでの距離が遠いほど列方向の幅が広がる形状となる。そのため、超音波主照射領域は、送信振動子列を底辺とし、底辺の両端のそれぞれから超音波ビームが集束する送信フォーカス点を通る2つの直線で囲まれる砂時計形状の領域となる。
また、プローブの全振動子に対応して超音波画像を生成する領域を1フレームとしたとき、1フレームの超音波画像を生成するためには、対象領域の異なる複数の超音波送受信(送信イベント)を行い、送信イベントに同期して得られた複数の音響線信号のラインデータを観測点の位置を基準に合成して1枚の音響線信号のフレームデータとして合成する。
≪実施の形態1≫
<全体構成>
以下、実施の形態1に係る超音波診断装置100について、図面を参照しながら説明する。
超音波診断装置100は、プローブ110の複数ある振動子110aのうち送信又は受信の際に用いる振動子のそれぞれについて入出力を確保するマルチプレクサ部120、超音波の送信を行うためにプローブ110の各振動子110aに対する高電圧印加のタイミングを制御する送信ビームフォーマ部130と、プローブ110で受信した超音波の反射波に基づき、複数の振動子110aで得られた電気信号を増幅し、A/D変換し、受信ビームフォーミングして音響線信号(DASデータ:Delay and Sum Data)を生成する受信ビームフォーマ部140を有する。また、受信ビームフォーマ部140からの出力信号に基づいて超音波画像(Bモード画像)を生成する超音波画像生成部150、超音波画像生成部150が出力する超音波画像を保存するデータ格納部170と、各構成要素を制御する制御部180を備える。
超音波診断装置100を構成する各要素、例えば、マルチプレクサ部120、送信ビームフォーマ部130、受信ビームフォーマ部140、超音波画像生成部150、制御部180は、それぞれ、例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などのハードウェア回路により実現される。あるいは、プロセッサなどのプログラマブルデバイスとソフトウェアにより実現される構成であってもよい。プロセッサとしてはCPU(Central Processing Unit)やGPGPUを用いることができ、GPUを用いる構成はGPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Unit)と呼ばれる。これらの構成要素は一個の回路部品とすることができるし、複数の回路部品の集合体にすることもできる。また、複数の構成要素を組合せて一個の回路部品とすることができるし、複数の回路部品の集合体にすることもできる。
<超音波診断装置100の主要部の構成>
実施の形態1に係る超音波診断装置100は、プローブ110の各振動子110aから超音波ビームの送信を行わせる送信ビームフォーマ部130と、プローブ110において超音波反射波の受信から得た電気信号を演算して超音波画像を生成するための音響線信号を生成する受信ビームフォーマ部140に特徴を有する。そのため、本明細書では、主に、送信ビームフォーマ部130及び受信ビームフォーマ部140について、その構成及び機能を説明する。なお、送信ビームフォーマ部130及び受信ビームフォーマ部140以外の構成については、公知の超音波診断装置に使われるものと同じ構成を適用可能であり、公知の超音波診断装置のビームフォーマ部に本実施の形態に係るビームフォーマ部を置き換えて使用することが可能である。
1.送信ビームフォーマ部130
送信ビームフォーマ部130は、マルチプレクサ部120を介してプローブ110と接続され、プローブ110から超音波の送信を行うためにプローブ110に存する複数N(N:2以上の自然数)の振動子110aの全てもしくは一部に当たる送信振動子列からなる送信開口Txに含まれる複数の振動子の各々に対する高電圧印加のタイミングを制御する。送信ビームフォーマ部130は送信部131から構成される。
受信ビームフォーマ部140は、プローブ110で受信した超音波の反射波に基づき、複数の振動子110aで得られた電気信号から音響線信号を生成する。なお、「音響線信号」とは、ある観測点に対する、整相加算処理がされた後の信号である。整相加算処理については後述する。図3は、受信ビームフォーマ部140の構成を示す機能ブロック図である。図3に示すように、受信ビームフォーマ部140は、受信部141、整相加算部142、合成部143を備える。
(1)受信部141
受信部141は、マルチプレクサ部120を介してプローブ110と接続され、送信イベントに同期してプローブ110での超音波反射波の受信から得た電気信号を増幅した後AD変換したRF(Radio Frequency)信号を生成する回路である。受信部141は、入力部1411、半導体メモリであるRF信号保持部1412、アドレス制御部1413、入出力制御部1414を備える。入力部1411は、送信イベントの順に時系列にRF信号を生成し入出力制御部1414に出力し、アドレス制御部1413を介して指定したRF信号保持部1412のアドレスにRF信号を保存する。
図4(a)は、超音波出照射領域Axからの反射超音波に基づくRF信号列の生成動作を示す模式図である。送信イベントでは、上述のとおり、送信部131は、プローブ110に存する複数の振動子110a中、送信開口Txに含まれる複数の振動子の各々に超音波ビームを送信させる。さらに、送信部131は、送信イベントに同期して送信開口Txを列方向に移動ピッチMpだけ移動させながら超音波送信を繰り返し、プローブ110に存するN個の振動子110a全体から超音波送信を行う。
整相加算部142は、送信イベントに同期して、音響線信号ラインデータの生成を行う被検体内における位置を表す対象領域Bxを設定し、方位方向座標に対応するインデックスをi、深さ方向座標に対応するインデックスをjとしたとき、対象領域Bx内に存する複数の観測点Pij(j=1〜N、j=1〜D)各々について、観測点Pijから受波振動子Rwが受波したRF信号列を受信開口Rxの範囲について整相加算して、各観測点における音響線信号dsijを算出することにより音響線信号ラインデータを生成する回路である。図5は、整相加算部142の構成を示す機能ブロック図である。図5に示すように、整相加算部142は、遅延処理部1421と加算部1422とを備え、遅延処理部1421は、対象領域設定部14212、受信開口設定部14213、送信時間算出部14214、受信時間算出部14215、遅延量算出部14216、RF信号遅延処理部14217、及び重み算出部14218を備える。
i)対象領域設定部14212
対象領域設定部14212は、被検体内において音響線信号ラインデータの生成を行う対象領域Bxを設定する。「対象領域」とは、送信イベントに同期して被検体内において音響線信号ラインデータの生成が行われるべき信号上の領域であり、対象領域Bx内の観測点Pijについて音響線信号dsijが生成される。対象領域Bxは、音響線信号の生成が行われる観測対象点の集合として、1回の送信イベントに同期して計算の便宜上設定される。
図6は、対象領域Bxを示す模式図である。図6に示すように、対象領域Bxは、超音波主照射領域Ax内に存在する。対象領域Bxは、超音波主照射領域Axにおいて深さがフォーカス深さ以下である部分の全域と、超音波主照射領域Axにおいてフォーカス深さより深い部分における制御部180を介して操作者が指定する測定対象深さDまでの領域である。また、対象領域Bxの中心軸は、超音波主照射領域の中心軸と一致している。なお、対象領域Bxが超音波主照射領域Axの全部ではなく一部であってもよい。
ii)受信開口設定部14213
受信開口設定部14213は、制御部180からの制御信号と、送信ビームフォーマ部130からの送信開口Txの位置を示す情報とに基づき、プローブ110に存する複数の振動子の一部に当たり、受信振動子(受信振動子列)として選択して受信開口Rxを設定する回路である。
選択された受信開口Rxの位置を示す情報は制御部180を介してデータ格納部170に出力される。
iii)送信時間算出部14214
送信時間算出部14214は、送信された超音波が被検体中の観測点Pに到達する送信時間を算出する回路である。送信イベントに対応して、データ格納部170から取得した送信開口Txに含まれる振動子の位置を示す情報と、対象領域設定部14212から取得した対象領域Bxの位置を示す情報とに基づき、対象領域Bx内に存在する任意の観測点Pijについて、送信された超音波が被検体中の観測点Pijに到達する送信時間を算出する。
まず、図8(a)に示すように、観測点Pijがフォーカス深さより深い場合、送信開口Txから放射された送信波が、経路401を通って送信フォーカス点Fに到達し、送信フォーカス点Fから経路402を通って観測点Pijに到達したものとして算出する。したがって、送信波が経路401を通過する時間と、経路402を通過する時間を合算した値が、送信時間となる。具体的には、例えば、経路401の長さと経路402の長さとを加算した全経路長を、被検体内における超音波の伝搬速度で除算することで求められる。
iv)受信時間算出部14215
受信時間算出部14215は、観測点Pからの反射波が、受信開口Rxに含まれる受信振動子Rkの各々に到達する受信時間を算出する回路である。送信イベントに対応して、データ格納部170から取得した受信振動子Rkの位置を示す情報と、対象領域設定部14212から取得した対象領域Bxの位置を示す情報とに基づき対象領域Bx内に存在する任意の観測点Pijについて、送信された超音波が被検体中の観測点Pijで反射され受信開口Rxの各受信振動子Rkに到達する受信時間を算出する。
v)遅延量算出部14216
遅延量算出部14216は、送信時間と受信時間とから受信開口Rx内の各受信振動子Rkへの総伝播時間を算出し、当該総伝播時間に基づいて、各受信振動子Rkに対するRF信号の列に適用する遅延量を算出する回路である。遅延量算出部14216は、送信時間算出部14214から送信された超音波が観測点Pijに到達する送信時間と、観測点Pijで反射して各受信振動子Rkに到達する受信時間を取得する。そして、送信された超音波が各受信振動子Rkへ到達するまでの総伝播時間を算出し、各受信振動子Rkに対する総伝播時間の差異により、各受信振動子Rkに対する遅延量を算出する。遅延量算出部14216は、対象領域Bx内に存在する全ての観測点Pijについて、各受信振動子Rkに対するRF信号の列に適用する遅延量を算出してRF信号遅延処理部14217に出力する。
RF信号遅延処理部14217は、受信開口Rx内の受信振動子Rkに対するRF信号の列から、各受信振動子Rkに対する遅延量に相当するRF信号を、観測点Pijからの反射超音波に基づく各受信振動子Rkに対応するRF信号として同定する回路である。
RF信号遅延処理部14217は、送信イベントに対応して、受信開口設定部14213から受信振動子Rkの位置を示す情報、RF信号保持部1412から受信振動子Rkに対応するRF信号、対象領域設定部14212から取得した対象領域Bxの位置を示す情報、遅延量算出部14216から各受信振動子Rkに対するRF信号の列に適用する遅延量を入力として取得する。そして、各受信振動子Rkに対応するRF信号の列から、各受信振動子Rkに対する遅延量を差引いた時間に対応するRF信号を観測点Pijからの反射波に基づくRF信号として同定し、加算部1422に出力する。
重み算出部14218は、受信開口Rxの列方向の中心に位置する振動子に対する重みが最大となるよう各受信振動子Rkに対する重み数列(受信アポダイゼーション)を算出する回路である。
図9に示すように、重み数列は受信開口Rx内の各振動子に対応するRF信号に適用される重み係数の数列である。重み数列は、送信フォーカス点Fを中心として対称な分布をなす。重み数列の分布の形状は、ハミング窓、ハニング窓、矩形窓などを用いることができ、分布の形状は特に限定されない。重み数列は、受信開口Rxの列方向の中心に位置する振動子に対する重みが最大となるように設定され、重みの分布の中心軸は、受信開口中心軸Rxoと一致する。重み算出部14218は、受信開口設定部14213から出力される受信振動子Rkの位置を示す情報を入力として、各受信振動子Rkに対する重み数列を算出し加算部1422に出力する。
加算部1422は、RF信号遅延処理部14217から出力される各受信振動子Rkに対応して同定されたRF信号を入力として、それらを加算して、観測点Pijに対する整相加算された音響線信号を生成する回路である。あるいは、さらに、重み算出部14218から出力される各受信振動子Rkに対する重み数列を入力として、各受信振動子Rkに対応して同定されたRF信号に、各受信振動子Rkに対する重みを乗じて加算して、観測点Pijに対する音響線信号を生成する構成としてもよい。RF信号遅延処理部14217において、受信開口Rx内に位置する各受信振動子Rkが検出したRF信号の位相を整えて加算部1422にて加算処理をすることにより、観測点Pijからの反射波に基づいて各受信振動子Rkで受信したRF信号を重ね合わせて、その信号S/N比を増加し、観測点PijからのRF信号を抽出することができる。
合成部143は、送信イベントに同期して生成される音響線信号ラインデータからフレーム音響線信号を合成する回路である。合成部143は、各音響線信号ラインデータに含まれる音響線信号が取得された観測点Pijの位置を指標として複数の音響線信号ラインデータを加算することにより、各観測点に対する合成音響線信号を生成してフレーム音響線信号を合成する。そのため、複数の音響線信号ラインデータに含まれる同一位置の観測点に対する音響線信号は加算されて合成音響線信号が生成される。
以下、合成部143を構成する各部の構成について説明する。なお、以下の示す実施の形態では、送信イベント毎の送信振動子の移動ピッチMpを1とした場合について示したが、移動ピッチMpはこれに限定されないことは言うまでもない。
合成制御部1431は、送信イベントの順に時系列に、整相加算部142から音響線信号ラインデータを取得し入出力制御部1434に出力する。また、合成制御部1431は、アドレス制御部1433を介して指定したメモリ部1432のアドレスに音響線信号を出力しメモリ部1432に記憶されてデータと加算する処理を行う。入出力制御部1434、アドレス制御部1433は、合成制御部1431からの指示に基づき、メモリ部1432に対する音響線信号の入出力を制御する。
なお、フレーム音響線信号を合成するために必要な全送信イベントの回数は、振動子101aの全個数Nと、送信振動子列(送信開口Tx)を構成する同時に駆動する振動子の個数M等に基づき、適宜設定することが可能である。本実施の形態では、一例として、振動子101aの個数Nに対し送信イベントの回数をN+1回とする構成を示したが、例えば、振動子101aの個数Nに対し、送信イベントの回数をN回とする構成としてもよい。
すなわち、M0/2+1回目の送信イベントにおいて既に合成処理が完了している1番目の方位アドレス中の合成音響線信号dscij(i=1)を超音波画像生成部150に出力し、1番目の方位アドレス中のデータをゼロ値に変換する(図10(c))。その後、M0/2+2回目の送信イベントにおける最終の音響線信号ラインデータdsijは、ゼロ値に変換された1番目の方位アドレスまでのアドレスと対応付けられ、当該アドレスにはアドレス中のデータ(ゼロ値)との加算結果に置き換えられる(図10(d))。
メモリ部1432は、半導体メモリであるから構成され、異なる送信イベントにより取得した複数の音響線信号ラインデータdsijが、観測点Pijの位置に対応するメモリ部1432のアドレスに加算されることにより、各観測点に対する合成音響線信号が合成される。本実施の形態では、メモリ部1432は、RF信号保持部1412と同様に、受信ビームフォーマ部140を構成するFPGAの内部半導体メモリを用いた構成としている。メモリ部1432は、振動子列方向(方位方向)にM0(M0は自然数:ML≦M0≦N、MLは送信イベントにおいて生成される音響線信号ラインデータの本数)、被検体深さ方向にD(Dは自然数)のアドレスに区分された構成としている。
ii)増幅処理部1435
増幅処理部1435は、各音響線信号ラインデータに含まれる音響線信号が取得された観測点Pijの位置を指標として、合成制御部より出力される合成音響線信号ラインデータdscij(j=1〜D)に重みづけを行う回路である。合成音響線信号ラインデータdscijの算出においては、位置の異なる複数の対象領域Bxにまたがって存在する観測点Pijについては、各音響線信号ラインデータにおける音響線信号の値が加算されるので、合成音響線信号は、跨りの程度に応じて大きな値を示す。この観測点Pijが異なる対象領域Bxに含まれる回数を「重畳数」、振動子列方向における重畳数の最大値を「最大重畳数」と称する。
iii)合成部143の詳細
以下、合成音響線信号フレームデータを合成するための処理の詳細を説明する。なお、以下の示す実施の形態では、送信イベント毎の送信振動子移動ピッチMpを1とした場合について示したが、移動ピッチMpはこれに限定されないことは言うまでもない。
先ず、図12(a1)〜(c1)に示すように1回目の送信イベントでは、送信部131は、1からM/2番目までの振動子が送信開口Txを構成し、送信フォーカス点Fは1番目の振動子の上方に位置し、超音波主照射領域Axは1からM/2番目までの振動子の上方に位置し深さDまでの斜線が付された範囲である(図12(a1))。
次に、図12(a2)〜(c2)に示すように、2回目の送信イベントでは、送信部131は、1からM/2+1番目までの振動子が送信開口Txを構成し、送信フォーカス点Fは2番目の振動子と2番目の振動子との境界上方に位置し、超音波主照射領域Axは1番目からM/2+1番目までの振動子の上方に位置し深さDまでの斜線が付された範囲となる(図12(a2))。
合成部143において、2回目の送信イベントにおいて生成された音響線信号ラインデータのうち最終ラインを除くデータ部分が、メモリ部1432の方位アドレスの1番目からM/2+1番目、深さ方向アドレスの1番目からD番目に対応付けられ、アドレス中の1回目の送信イベントにより生成された音響線信号dsijのデータと加算され、データが加算結果に置き換えられる(図12(c2)。最終ラインでは、方位方向においては音響線信号ラインデータがメモリ部1432の(M/2+1)番目までの方位アドレスと対応付けられ、音響線信号ラインデータがアドレス中の初期値(ゼロ値)と加算され、データが加算結果に更新される(図12(c2)。
合成部143において、M0/2+1回目の送信イベントにおいて生成された音響線信号ラインデータのうち最終ラインを除くデータ部分が、メモリ部1432の方位アドレスの1番目からM0番目、深さ方向アドレスの1番目からD番目に対応付けられ、既にアドレス中に記憶されている1回目からM0/2回目までの送信イベントにより生成された合成音響線信号dscijのデータと加算され、アドレス中のデータは加算結果に置き換えられる(図13(c1)。最終ラインでは、方位方向においては音響線信号ラインデータがメモリ部1432のM0番目までの方位アドレスと対応付けられ、音響線信号ラインデータが対応付けられたアドレス中の初期値(ゼロ値)と加算され、アドレス中のデータが加算結果に置き換えられる(図13(c1)。
合成部143において、M0/2+2回目の送信イベントにおいて生成された音響線信号ラインデータのうち最終ラインを除くデータ部分が、メモリ部1432の方位アドレスの2番目からM0番目、深さ方向アドレスの1番目からD番目に対応付けられ、アドレス中に記憶されている1回目からM0/2+1回目までの送信イベントにより生成された合成音響線信号dscijのデータと加算され、アドレス中のデータが加算結果に置き換えられる(図13(c2))。
合成部143において、N−M/2+1回目の送信イベントにおいて生成された音響線信号ラインデータのうち最終ラインを除くデータ部分が、メモリ部1432の方位アドレスのN−M0+1番目からM0番目及びN−M0−1番目、深さ方向アドレスの1番目からD番目に対応付けられ、アドレス中の1回目からN−M/2回目までの送信イベントにより生成された合成音響線信号dscijのデータと加算され、当該データが加算結果に置き換えられる(図14(c1))。
その後、N−M/2+1回目の送信イベントにおける最終の音響線信号ラインデータは、方位方向においてゼロ値に変換されたN−M0番目の方位アドレス(追加対応アドレスS0)までの方位アドレスと対応付けられ、対応付けられたN−M0番目までのアドレスは、音響線信号ラインデータとアドレス中のデータ(ゼロ値)との加算結果に置き換えられる(図14(c2))。 以上により、振動子110aの総数Nのプローブ110を用い、方位方向における送信振動子列を構成する振動子の個数を最大Mとして、1回目から、例えばN+1回目までの送信イベントにより生成された複数の音響線信号ラインデータが、方位方向アドレス数がM0であるメモリ部1432上において観測点Pijの位置を基準に合成され、合成音響線信号フレームデータdscが合成される。
以上の構成からなる超音波診断装置100の動作について説明する。
図15、図16は、受信ビームフォーマ部140のビームフォーミング処理動作を示すフローチャートである。
先ず、RF信号保持部1412、メモリ部1432を初期化して、すべてのアドレス中のデータをゼロ値に変換し(ステップS10)、送信イベント回数を示すlを初期化して1とする(ステップS20)。
次に、受信部141は、プローブ110に存する複数の振動子110aから受波振動子列Rwxを決定する(ステップS130)。
次に、深さ方向のインデックスjに対応する音響線信号を生成すべき観測点Pijの方位方向座標の配列ids[q](q=1〜ML:MLは、送信イベントにおいて生成される音響線信号ラインデータ本数)を決定して(ステップS143)、jに対応する方位方向座標を示すインデックスiを初期値ids[1](q=1)に設定する(ステップS144)。
次に、ステップS147では、観測点P(i,j)とkとから遅延量に相当するvを算出し、相当するrf(k,v)をRF信号保持部1412から読み出し加算レジスタに加算(整相加算処理)する。
まず、ステップS311において、合成制御部1431は、ids[q]と送信イベント回数lから1を減じた値(l−1)との和から方位方向の暫定対応アドレス番号sを算出する。次に、暫定対応アドレス番号sがメモリ部1432の方位アドレスの最大値M0を超えるか否かを判定(ステップS312)する。超える場合、すなわち、座標(ids[q],j)のうちids[q]と送信イベント回数lから1を減じた値(l−1)から算出される方位方向の対応アドレス番号sがメモリ部1432の方位アドレスの最大値M0を超えている場合には、メモリ部1432におけるアドレスを初期値に戻すラウンドアップが必要な場合であり、方位方向の対応アドレス番号sから方位アドレスの最大値M0を減じた値を新たに方位方向の対応アドレス番号Sとし当該アドレスを対応アドレスS(ids[q],j)とする(ステップS314)。超えない場合、すなわち、方位方向の対応アドレス番号sがメモリ部1432の方位アドレスの最大値M0以下である場合には、その値を方位方向の対応アドレス番号Sとし当該アドレスを対応アドレスS(ids[q],j)とする(ステップS313)。最後に、合成制御部1431は、対応アドレスS(ids[q],j)をアドレス制御部1433に出力する(ステップS315)。
一方、M0番目の方位アドレスの対応付が完了している場合には、これまでの送信イベントにおいて既に合成処理が完了しているメモリ部1432の追加対応アドレスS0(ids[q],j)に保持されている合成音響線信号dsc(ids[q],j)を超音波画像生成部150に出力し(ステップS360)、追加対応アドレスS0(ids[q],j)のデータをゼロ値に変換する。ステップS360においては、増幅処理部1435は、合成音響線信号dsc(ids[q],j)に含まれる音響線信号の加算回数に応じて決定された深さ方向に異なる増幅率を各合成音響線信号に乗じる処理を行ってもよい。
あるいは、送信波に平面波を用いる場合などにおいては、図13(b1)に示す「●」及び「○」の範囲の観測点Pijについて音響線信号ds(ids[q],j)が算出されるように、配列ids[q](q=1〜ML)をjに係らず一定となる構成としてもよい。この場合、音響線信号ds(ids[q],j)が計算される範囲は矩形形状となる。
また、以上の例では、移動ピッチMpが1である場合について説明したが、移動ピッチMpが2以上である場合には、以下の処理を行う。
次に、ステップS330では、メモリ部1432のM0−Mp+1番目の方位アドレスの対応付が完了しているか否かを判定し、完了していない場合には、ステップS340において、加算レジスタ値と追加対応アドレスS0(ids[q],j)以降に保持するデータとを加算し、データを加算結果に置き換え、ステップS150に進む。
以上、説明したように本実施の形態1に係る受信ビームフォーマ部140は、方位方向にN個の振動子を有する超音波プローブを用い、方位方向にM0(ML≦M0≦N、MLは送信イベントにおいて生成される音響線信号の本数)、深さ方向にDからなるアドレスに区分されたメモリ部1432を有し、送信振動子移動ピッチMpとした送信イベントに同期して得られた音響線信号ラインデータ中の各音響線信号ラインデータとメモリ部1432のアドレスとを、超音波主照射領域Ax内の観測点Pijの位置を基準に対応付けし、音響線信号を対応付けされた対応アドレスSに保持されているデータと加算することにより、送信イベントそれぞれについて得られた複数の音響線信号ラインデータを合成して方位方向のライン数Nの音響線信号フレームデータを生成する合成部143を有する。
その結果、エコー信号の受信から整相加算、さらに、音響線信号フレームデータの合成処理までの受信ビームフォーミング処理を小規模のFPGAの内部メモリのみを用いて実現することができ、従来に比べて、ハードウエアコストの低減が可能となる。
実施の形態1では、合成部143は、送信イベントでの送信振動子の列の漸動振動子ピッチMpに対して、送信イベントにおける最後からMp本目の音響線信号ラインデータと対応付けされたメモリ部1432の方位方向のアドレスを追加対応アドレスS0としたとき、追加対応アドレスS0より1つ前のアドレスに対応する音響線信号の値と当該1つ前のアドレスに記憶されていたデータとの加算結果を書き込んだ後、メモリ部1432の方位方向における追加対応アドレスS0以後のアドレスに記憶されていたデータを超音波画像生成部150に出力する構成としている。
実施の形態2では、受信ビームフォーマの構成は、図3に示す実施の形態1に係る受信ビームフォーマ部140と同じである。実施の形態2に係る超音波診断装置では、合成部143の動作における、S0番目のアドレスに記憶されていたデータの超音波画像生成部150への出力を決定するための処理方法および出力のタイミングが実施の形態1と異なる。したがって、その動作における相違点のみを説明し、構成およびその他の動作は実施の形態1と同じであるので、同じ番号を付して説明を省略する。
以下、合成音響線信号フレームデータを合成するための処理の詳細を説明する。なお、以下の示す実施の形態では、送信イベント毎の送信振動子移動ピッチMpを1とした場合について示したが、移動ピッチMpはこれに限定されないことは言うまでもない。
図18〜図20は、実施の形態2に係る合成部143における、合成音響線信号を合成する処理の詳細を示す模式図であり、(a1〜2)は、振動子110aの総数N、送信振動子列を構成する送信振動子の個数を最大Mとしたとき、送信イベントにおいて超音波主照射領域Axが斬動する態様を示す模式図、(b1〜2)は、各送信イベントにおけるメモリ部1432のS0番目のアドレスに記憶されていたデータの超音波画像生成部150への出力を示した模式図、(c1〜2)は、各送信イベントにおいて音響線信号を生成するべき観測点Pijが存在する対象領域Bxが斬動する態様を示す模式図、(d1〜2)は、各送信イベントにおけるメモリ部1432内の音響線信号ラインデータの重ね合わせの態様を示した模式図、である。
先ず、図18(a1)〜(d1)に示すように、1回目の送信イベントでは、実施の形態1と同様、送信部131は、1からM/2番目までの振動子が送信開口Txを構成し、送信フォーカス点Fは1番目の振動子の上方に位置し、超音波主照射領域Axは1からM/2番目までの振動子の上方に位置し深さDまでの斜線が付された範囲である(図18(a1))。
1回目の送信イベントにおいて生成された音響線信号ラインデータは、合成部143において、メモリ部1432の方位アドレスの1番目からM/2番目、深さ方向アドレスの1番目からD番目の範囲に対応付けられ、対応アドレス中のデータ(ゼロ値)と加算され、アドレス中のデータが加算結果に置き換えられる(図18(d1))。
合成部143において、2回目の送信イベントにおいて生成された音響線信号ラインデータのうち最終ラインを除くデータ部分が、メモリ部1432の方位アドレスの1番目からM/2番目、深さ方向アドレスの1番目からD番目に対応付けられ、アドレス中の1回目の送信イベントにより生成された音響線信号dsijのデータと加算され、データが加算結果に置き換えられる(図18(d2))。最終ラインでは、方位方向においては音響線信号ラインデータがM/2+1番目までの方位アドレスと対応付けられ、音響線信号ラインデータがアドレス中のデータ(ゼロ値)と加算され、データが加算結果に置き換えられる。
合成部143において、M0/2回目の送信イベントにおいて生成された音響線信号ラインデータのうち最終ラインを除くデータ部分が、メモリ部1432の方位アドレスの1番目からM0−1番目、深さ方向アドレスの1番目からD番目に対応付けられ、アドレス中に記憶されている1回目からM0/2回目までの送信イベントから生成された合成音響線信号dscijのデータと加算され、当該アドレスのデータが加算結果に置き換えられる(図19(d1))。最終の音響線信号ラインデータはメモリ部1432のM0番目までの方位アドレスと対応付けられ、音響線信号ラインデータが対応付けられたアドレス中の初期値(ゼロ値)と加算され、データが加算結果に置き換えられる。
合成部143において、M0/2+2回目の送信イベントにおいて生成された音響線信号ラインデータが、方位方向においてはメモリ部1432の方位アドレスの2番目からM0番目、深さ方向アドレスの1番目からD番目に対応付けられる。そして、最終ライン以外の音響線信号ラインデータについては、方位アドレスの2番目からM0番目に記憶されている1回目からM0/2+1回目までの送信イベントにより生成された合成音響線信号dscijのデータと加算され、当該データが加算結果に置き換えられる。M/2+2回目の送信イベントにおける最終の音響線信号ラインデータは、方位方向においてはゼロ値に変換された1番目までの方位アドレス(追加対応アドレスS0)と対応付けられ、最終の音響線信号ラインデータはアドレス中のデータと加算され、当該アドレスは加算結果に置き換えられる(図19(d2))。
合成部143において、N−M/2+1回目の送信イベントにおいて生成された音響線信号ラインデータが、メモリ部1432の方位アドレスのN−M0+1番目からM0番目、さらに1番目からN−M0−1番目、深さ方向アドレスの1番目からD番目に対応付けられる。
N−M/2+1回目の送信イベントにおける最終の音響線信号ラインデータは、方位方向においてゼロ値に変換されたN−M0番目の方位アドレス(追加対応アドレスS0)までの方位アドレスと対応付けられ、対応付けられたN−M0番目までのデータと加算され、当該アドレスは加算結果に置き換えられる(図20(d))。
実施の形態2に係る超音波診断装置100の動作について説明する。図21、22は、実施の形態2に係る受信ビームフォーマ部140のビームフォーミング処理動作を示すフローチャートである。
実施の形態2に係るフローチャートは、ステップS315A、S350A、S360A、S370Aが図15に示す実施の形態1の動作と相違し、ステップS10、S20、S110−S149,S310−S386における処理は図15、16における実施の形態1の各ステップと同じであり、説明を簡略化する。
次に、送信部131は、送信開口Txを決定し(ステップS110)、各送信振動子に対し送信処理(送信イベント)を行う(ステップS120)。
次に、深さ方向のインデックスjに対応する音響線信号を生成すべき観測点Pijの方位方向座標の配列ids[q](q=1〜ML、MLは音響線信号本数)を決定する(ステップS143)。
図23は、ステップS350Aの動作を示すフローチャートである。先ず、ステップS351Aにおいて、合成制御部1431は、配列ids[i]の最大値ids[ML]と送信イベント回数lから1を減じた値(l−1)との和から方位方向の暫定対応アドレス番号sを算出する。次に、方位方向の暫定対応アドレス番号sがメモリ部1432の方位アドレスの最大値M0を超えるか否かを判定(ステップS352A)する。超える場合、すなわち、暫定対応アドレス番号sがメモリ部1432の方位アドレスの最大値M0を超えている場合には、メモリ部1432におけるアドレスのラウンドアップが必要な場合であり、方位方向の暫定対応アドレス番号sから方位アドレスの最大値M0を減じた値を方位方向の追加対応アドレス番号S0とし、当該アドレスを追加対応アドレスS0(ids[ML],j)とする(ステップS354A)。超えない場合、すなわち、方位方向の暫定対応アドレス番号sがメモリ部1432の方位アドレスの最大値M0以下である場合には、その値を方位方向の追加対応アドレス番号S0とし、当該アドレスを追加対応アドレスS0(ids[ML],j)とする(ステップS353A)。最後に、合成制御部1431は、方位方向の追加対応アドレス番号S0(ids[ML],j)をアドレス制御部1433に出力する(ステップS355A)。
次に、ステップS310では、対象領域Bx内の座標(ids[q],j)に対するメモリ部1432の対応アドレスS(ids[q],j)を特定する。ここで、ステップS310の動作は図17に示す各ステップの動作と同じであるので説明を省略する。
次に、qが対象領域Bxにおける音響線信号本数の最大値MLであるか否かを判定し(ステップS320)、最大値M未満である場合には、qをインクリメント(ステップS322)して、ステップS223に戻る。qが最大値Mである場合にはステップS383に進む。
なお、上記において、ステップS143では、実施の形態1と同様に、例えば、図19(c1)に示す「●」の範囲の観測点Pijについて音響線信号ds(ids[q],j)が算出されるように、配列ids[q](q=1〜ML)をjに基づき変化させる。この場合、音響線信号ds(ids[q],j)を算出すべき対象領域Bxは砂時計形状となる。
すなわち、先ず、S351Aにおいて、合成制御部1431は、配列ids[q]の最大値ids[ML]と送信イベント回数lから1を減じた値(l−1)に移動ピッチMpを乗じた値との和から方位方向の暫定対応アドレス番号sを算出する。
以上、説明したように本実施の形態2に係る受信ビームフォーマ部140では、合成部143は、メモリ部1432の方位方向における追加対応アドレスS0より1つ前のアドレスに対応する音響線信号の値と当該アドレスに記憶されていたデータとの加算を行う前に、メモリ部の方位方向における追加対応アドレスS0以後のアドレスに記憶されていたデータを超音波画像生成部に出力する構成を採る。
以上、実施の形態に係る超音波信号処理装置を説明したが、本発明は、その本質的な特徴的構成要素を除き、以上の実施の形態に何ら限定を受けるものではない。例えば、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。以下では、そのような形態の一例として、変形例に係る超音波信号処理装置について説明する。
実施の形態1、2では、合成部143は、送信イベントに同期して得られた音響線信号ラインデータ中の各音響線信号ラインデータとメモリ部1432のアドレスとを、照射領域Ax内の観測点Pijの位置を基準に対応付けし、音響線信号を対応付けされた対応アドレスS中のデータと加算することにより、送信イベントそれぞれについて得られた複数の音響線信号ラインデータを合成する構成とした。
以下、変形例2に係る超音波信号処理装置の構成について説明する。図25は、変形例2に係る合成部143における合成音響線信号を合成する動作を示す模式図である。
実施の形態1、2では、合成部143は、送信イベントに同期して得られた音響線信号ラインデータとメモリ部1432のアドレスとを、対象領域Bx内に直交座標を用いてプロットされた観測点Pijの位置を基準に対応付けし、各観測点Pijに対する音響線信号を対応付けされたアドレス中のデータと加算することにより、送信イベントそれぞれで得られた複数の音響線信号ラインデータを合成する構成とした。
係る構成により、同一の送信イベントにおける異なる音響線信号に関する処理において、メモリ部1432の同一メモリに対する入出力の抑止を、メモリ部の制御側で制御することにより合成制御部1431で制御する場合に比べて、簡易に実現することができる。その結果、メモリ部1432へのアクセス回数を削減し処理の高速化に資することができる。
実施の形態1では、合成部143は、送信イベントにおいて、対象領域Bx内の座標(ids[q],j)に対するメモリ部1432対応アドレスS(ids[q],j)を特定し(ステップS310)、音響線信号ラインデータdsijが対応アドレス中のデータと加算され、当該データを加算結果に更新し(ステップS321)する構成としている。そのために、メモリ部1432中に過去の送信イベントにて生成され記憶されている音響線信号が存在しない条件に備え、受信ビームフォーミング動作開始後の、第1回目の送信イベントにおいて、メモリ部1432を初期化して、すべてのアドレス中のデータをゼロ値に変換する処理(ステップS10)を行う必要があった。
以下、変形例3に係る超音波診断装置における合成部143の動作について説明する。
変形例3では、受信ビームフォーマの構成は、図3に示す実施の形態1に係る受信ビームフォーマ部140と同じである。変形例3に係る超音波診断装置では、合成部143の動作における、メモリ部1432中に過去の送信イベントにて生成され記憶されている音響線信号が存在しない条件での処理が実施の形態1と異なる。したがって、その動作における相違点のみを説明し、構成およびその他の動作は実施の形態1と同じであるので、同じ番号を付して説明を省略する。
図26、27における処理は、ステップS340B、S380B、S390Bにおける処理、及びメモリ部1432を初期化するための図15のステップS10がない点が、図15に示す実施の形態1の動作と相違する。それ以外の処理、すなわち、ステップS20、S110−S149、S310、S320、S325、S330、S360、S370、S381−386における処理は、図15、16における実施の形態1の各ステップと同じであり、説明を省略する。
次に、jが対象領域Bx内の最大値j(D)であるか否かを判定し(ステップS383)、最大値j(D)未満である場合にはjをインクリメントして(ステップS384)、ステップS143に戻り、jが最大値j(D)である場合には、送信イベント回数を示すlが最大値であるか否かを判定する(ステップS385)。そして、最大値でない場合にはステップS110に戻り、lをインクリメントして(ステップS386)、送信開口Txを列方向に移動ピッチMpだけ移動させて次の送信イベントに係る一連の処理を行い、最大値である場合には処理を終了する。
以上、説明したように変形例3係る受信ビームフォーマ部140では、合成部143は、メモリ部1432の方位方向におけるM0番目のアドレスの対応付けがされる前において、音響線信号ラインデータ中、方位方向において最終の音響線信号ラインデータからMp本目までの音響線信号ラインデータに対応するメモリ部1432の方位方向のアドレスに記憶されていたデータをゼロ値に変換して超音波画像生成部150に出力する構成を採る。
(1)実施の形態1に係る超音波診断装置100では、受信開口設定部14213は、列中心が線上観測点PBxijに最も空間的に近接する振動子と合致するよう受信開口Rxを選択する構成とした。しかしながら、受信開口Rxの構成は適宜変更することができる。
例えば、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、上記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、上記マイクロプロセッサは、上記コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。例えば、本発明の超音波診断装置の診断方法のコンピュータプログラムを有しており、このプログラムに従って動作する(又は接続された各部位に動作を指示する)コンピュータシステムであってもよい。
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。
また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。
また、超音波診断装置には、プローブ及び表示部が外部から接続される構成としたが、これらは、超音波診断装置内に一体的に具備されている構成としてもよい。
さらに、本実施の形態に対して当業者が思いつく範囲内の変更を施した各種変形例も本発明に含まれる。
以上、説明したとおり、本開示に係る超音波信号処理装置は、方位方向にN個の振動子を有する超音波プローブから超音波ビームを被検体に送信し、反射波に基づいて方位方向にN個(Nは2以上の自然数)、深さ方向にZ個(Zは自然数)の音響線信号からなる音響線信号フレームデータを生成する超音波信号処理装置であって、前記N個の振動子から選択される送信振動子の列から超音波ビームを送信させる送信イベントを、前記送信振動子の列を方位方向に振動子Mp個(Mpは自然数)ずつ漸動させて複数回行う送信部と、送信イベントに同期して前記N個の振動子の一部が受波した反射波に基づいてRF信号列を生成し、超音波ビームの照射領域内の位置に対応する複数の観測点それぞれについて前記RF信号列を整相加算して、Nより小さい最大ML本(MLは自然数)の音響線信号ラインデータからなる音響線信号ラインデータを生成する整相加算部と、方位方向にM0(ML≦M0≦N、かつ、M0は自然数)、深さ方向にD(Dは自然数)からなるアドレスに区分された部分フレームメモリ部を有し、送信イベントに同期して得られた複数の音響線信号ラインデータ中の各音響線信号ラインデータと前記部分フレームメモリ部のアドレスとを、前記照射領域内の観測点の位置を基準に対応付けし、音響線信号を対応付けされた対応アドレスに記憶されているデータと加算することにより、送信イベントそれぞれについて得られた複数の音響線信号ラインデータを合成して、方位方向にN個、深さ方向にD個のデータからなる音響線信号フレームデータを生成する合成部と、前記音響線信号フレームデータに基づき超音波画像を生成する超音波画像生成部とを備え、前記合成部は、送信イベントに同期して得られた前記音響線信号ラインデータ中、方位方向に沿って順に音響線信号ラインデータと前記部分フレームメモリ部の方位方向のアドレスとの対応付を行い、前記部分フレームメモリ部の方位方向におけるM0番目のアドレスに対する対応付けが音響線信号ラインデータとされたとき、方位方向において残りの音響線信号ラインデータを前記部分フレームメモリ部の方位方向の1番目以後のアドレスに対し順次対応付けを行い、最後からMp本目の音響線信号ラインデータと対応付けされた前記部分フレームメモリ部の方位方向のアドレスを追加対応アドレスとしたとき、前記部分フレームメモリ部の方位方向における1番目から前記追加対応アドレスより1つ前のアドレスには、対応する音響線信号の値と当該アドレスに記憶されていたデータとの加算結果を書き込み、前記部分フレームメモリ部の方位方向における前記追加対応アドレス以後のアドレスに記憶されていたデータを前記超音波画像生成部に出力した後に、前記追加対応アドレス以後のアドレスには、対応する音響線信号の値を書き込むことを特徴とする。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記合成部は、前記部分フレームメモリ部の方位方向における前記追加対応アドレスより1つ前のアドレスに対応する音響線信号の値と当該アドレスに記憶されていたデータとの加算を行う前に、前記部分フレームメモリ部の方位方向における前記追加対応アドレス以後のアドレスに記憶されていたデータを前記超音波画像生成部に出力する構成としてもよい。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記合成部は、送信イベントに同期して得られた前記音響線信号ラインデータを前記音響線信号ラインデータ単位で前記部分フレームメモリ部における前記対応アドレスに記憶されているデータと加算する構成としてもよい。あるいは、前記合成部は、前記音響線信号ラインデータを前記音響線信号ラインデータに含まれる音響線信号の単位で前記部分フレームメモリ部における前記対応アドレスに記憶されているデータと加算してもよい。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記合成部は、前記メモリへの入出力を制御する入出力制御部及びアドレス制御部を有し、前記入出力制御部及び前記アドレス制御部は、同一の送信イベントにおいて、既に前記加算結果が書き込まれた対応アドレスに対するデータの入出力を禁止する構成としてもよい。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記合成部は、初回の送信イベントでは、前記部分フレームメモリ部のすべてのアドレスに記憶されているデータをゼロ値に変換したのち当該アドレスに関する前記加算を行い、2回目以後の送信イベントでは、当該送信イベントにより得られた前記音響線信号ラインデータ中、方位方向において最終の音響線信号ラインデータからMp本目までの音響線信号ラインデータに対応する前記部分フレームメモリ部の方位方向のアドレスに記憶されているデータをゼロ値に変換したのち当該アドレスに関する前記加算を行う構成としてもよい。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記送信部は、被検体内における超音波ビームの集束点を規定するフォーカス点を設定し、前記N個の振動子から選択される送信振動子の列から前記集束点に集束する超音波ビームを送信させる送信イベントを、前記フォーカス点を方位方向に漸動させて複数回行う構成としてもよい。
≪補足≫
以上で説明した実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない工程については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
また、発明の理解の容易のため、上記各実施の形態で挙げた各図の構成要素の縮尺は実際のものと異なる場合がある。また本発明は上記各実施の形態の記載によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
110 プローブ
110a 振動子
120 マルチプレクサ部
130 送信ビームフォーマ部
131 送信部
140 受信ビームフォーマ部
141 受信部
1411 入力部
1412 RF信号保持部
1413 アドレス制御部
1414 入出力制御部
142 整相加算部
1421 遅延処理部
14212 対象領域設定部
14213 受信開口設定部
14214 送信時間算出部
14215 受信時間算出部
14216 遅延量算出部
14217 RF信号遅延処理部
14218 重み算出部
1422 加算部
143 合成部
1431 合成制御部
1432 部分フレームメモリ部
1433 アドレス制御部
1434 入出力制御部
1435 増幅処理部
150 超音波画像生成部
160 表示部
170 データ格納部
180 制御部
500 超音波信号処理装置
1000 超音波診断システム
Claims (14)
- 方位方向にN個(Nは2以上の自然数)の振動子を有する超音波プローブから超音波ビームを被検体に送信し、反射波に基づいて方位方向にN個、深さ方向にZ個(Zは自然数)の音響線信号からなる音響線信号フレームデータを生成する超音波信号処理装置であって、
前記N個の振動子から選択される送信振動子の列から超音波ビームを送信させる送信イベントを、前記送信振動子の列を方位方向に振動子Mp個(Mpは自然数)ずつ漸動させて複数回行う送信部と、
送信イベントに同期して前記N個の振動子の一部又は全部が受波した反射波に基づいてRF信号列を生成し、超音波ビームの照射領域内の位置に対応する複数の観測点それぞれについて前記RF信号列を整相加算して、Nより小さい最大ML本(MLは自然数)の音響線信号ラインデータを生成する整相加算部と、
方位方向にM0(ML≦M0≦N、かつ、M0は自然数)、深さ方向にD(Dは自然数)からなるアドレスに区分された部分フレームメモリ部を有し、
送信イベントに同期して得られた音響線信号ラインデータと前記部分フレームメモリ部のアドレスとを対応付けし、音響線信号を対応付けされた対応アドレスに記憶されているデータと加算することにより、送信イベントそれぞれについて得られた複数の音響線信号ラインデータを合成して、方位方向にN個、深さ方向にD個のデータからなる音響線信号フレームデータを生成する合成部と、
前記音響線信号フレームデータに基づき超音波画像を生成する超音波画像生成部とを備え、
前記合成部は、送信イベントに同期して得られた前記音響線信号ラインデータ中、方位方向に沿って順に音響線信号ラインデータと前記部分フレームメモリ部の方位方向のアドレスとの対応付を行い、
前記部分フレームメモリ部の方位方向におけるM0番目のアドレスに対する対応付けが音響線信号ラインデータとされたとき、方位方向において残りの音響線信号ラインデータを前記部分フレームメモリ部の方位方向の1番目以後のアドレスに対し順次対応付けを行い、最後からMp本目の音響線信号ラインデータと対応付けされた前記部分フレームメモリ部の方位方向のアドレスを追加対応アドレスとしたとき、
前記部分フレームメモリ部の方位方向における1番目から前記追加対応アドレスより1つ前のアドレスには、対応する音響線信号の値と当該アドレスに記憶されていたデータとの加算結果を書き込み、
前記部分フレームメモリ部の方位方向における前記追加対応アドレス以後のアドレスに記憶されていたデータを前記超音波画像生成部に出力した後に、前記追加対応アドレス以後のアドレスには、対応する音響線信号の値を書き込む
超音波信号処理装置。 - 前記合成部は、前記部分フレームメモリ部の方位方向における前記追加対応アドレスより1つ前のアドレスに対応する音響線信号の値と当該アドレスに記憶されていたデータとの加算結果を書き込んだ後、前記部分フレームメモリ部の方位方向における前記追加対応アドレス以後のアドレスに記憶されていたデータを前記超音波画像生成部に出力する
請求項1に記載の超音波信号処理装置。 - 前記合成部は、前記部分フレームメモリ部の方位方向における前記追加対応アドレスより1つ前のアドレスに対応する音響線信号の値と当該アドレスに記憶されていたデータとの加算を行う前に、前記部分フレームメモリ部の方位方向における前記追加対応アドレス以後のアドレスに記憶されていたデータを前記超音波画像生成部に出力する
請求項1に記載の超音波信号処理装置。 - さらに、前記合成部は、前記部分フレームメモリ部の方位方向におけるM0番目のアドレスの対応付けがされる前において、送信イベントに同期して得られた前記音響線信号ラインデータ中、方位方向において最終の音響線信号ラインデータからMp本目までの音響線信号ラインデータに対応する前記部分フレームメモリ部の方位方向のアドレスに記憶されていたデータをゼロ値に変換して前記超音波画像生成部に出力する
請求項3に記載の超音波信号処理装置。 - 前記整相加算部、及び前記合成部は、第1の集積回路に含まれ、
前記メモリ部は前記第1の集積回路に含まれるSRAMであり、
前記超音波画像生成部は、前記第1の集積回路とは異なる第2の集積回路に含まれ、
前記合成部における前記音響線信号ラインデータの出力は、前記第1の集積回路から前記第2の集積回路に対して、送信イベントに同期して行われる
請求項1から4の何れか1項に記載の超音波信号処理装置。 - 前記合成部は、前記音響線信号ラインデータ単位で前記部分フレームメモリ部における前記対応アドレスに記憶されているデータと加算する 請求項1から4の何れか1項に記載の超音波信号処理装置。
- 前記整相加算における前記音響線信号ラインデータの生成、及び
前記合成部における前記音響線信号ラインデータの前記部分フレームメモリ部における前記対応アドレスに記憶されているデータとの加算は、
1サンプル周期を当該1サンプル周期により得られる前記音響線信号ラインデータの本数で除した1つのタイムスロット内で行われ、
前記複数の前記音響線信号ラインデータは送信イベント内で時分割処理される
請求項6に記載の超音波信号処理装置。 - 前記合成部は、前記メモリへの入出力を制御する入出力制御部及びアドレス制御部を有し、
前記入出力制御部及び前記アドレス制御部は、同一の送信イベントにおいて、既に前記加算結果が書き込まれた対応アドレスに対するデータの入出力を禁止する
請求項1から4の何れか1項に記載の超音波信号処理装置。 - 前記合成部は、
初回の送信イベントでは、前記部分フレームメモリ部のすべてのアドレスに記憶されているデータをゼロ値に変換したのち当該アドレスに関する前記加算を行い、
2回目以後の送信イベントでは、送信イベントに同期して得られた前記音響線信号ラインデータ中、方位方向において最終の音響線信号ラインデータからMp本目までの音響線信号ラインデータに対応する前記部分フレームメモリ部の方位方向のアドレスに記憶されているデータをゼロ値に変換したのち当該アドレスに関する前記加算を行う
請求項1から4の何れか1項に記載の超音波信号処理装置。 - 前記送信部は、被検体内における超音波ビームの集束点を規定するフォーカス点を設定し、前記N個の振動子から選択される送信振動子の列から前記集束点に集束する超音波ビームを送信させる送信イベントを、前記フォーカス点を方位方向に漸動させて複数回行う
請求項1から9の何れか1項に記載の超音波信号処理装置。 - 方位方向にN個(Nは2以上の自然数)の振動子を有する超音波プローブから超音波ビームを被検体に送信し、反射波に基づいて方位方向にN個、深さ方向にZ個(Zは自然数)の音響線信号からなる音響線信号フレームデータを生成する超音波信号処理方法であって、
前記N個の振動子から選択される送信振動子の列から超音波ビームを送信させる送信イベントを、前記送信振動子の列を方位方向に振動子Mp個(Mpは自然数)ずつ漸動させて複数回行う送信ステップと、
送信イベントに同期して前記N個の振動子の一部又は全部が受波した反射波に基づいてRF信号列を生成し、超音波ビームの照射領域内の位置に対応する複数の観測点それぞれについて前記RF信号列を整相加算して、Nより小さい最大ML本(MLは自然数)の音響線信号ラインデータを生成する整相加算ステップと、
方位方向にM0(ML≦M0≦N)、深さ方向にDからなるアドレスに区分された部分フレームメモリ部を用い、
送信イベントに同期して得られた音響線信号ラインデータと前記部分フレームメモリ部のアドレスとを対応付けし、音響線信号を対応付けされた対応アドレスに記憶されているデータと加算することにより、送信イベントそれぞれについて得られた複数の音響線信号ラインデータを合成して、方位方向にN個、深さ方向にD個のデータからなる音響線信号フレームデータを生成する合成ステップと、
前記音響線信号フレームデータに基づき超音波画像を生成する画像生成ステップとを有し、
前記合成ステップでは、送信イベントに同期して得られた前記音響線信号ラインデータ中、方位方向に沿って順に音響線信号ラインデータと前記部分フレームメモリ部の方位方向のアドレスとの対応付を行い、
前記部分フレームメモリ部の方位方向におけるM0番目のアドレスに対する対応付けが音響線信号ラインデータとされたとき、方位方向において残りの音響線信号ラインデータを前記部分フレームメモリ部の方位方向の1番目以後のアドレスに対し順次対応付けを行い、最後からMp本目の音響線信号ラインデータと対応付けされた前記部分フレームメモリ部の方位方向のアドレスを追加対応アドレスとしたとき、
前記部分フレームメモリ部の方位方向における1番目から前記追加対応アドレスより1つ前のアドレスには、対応する音響線信号の値と当該アドレスに記憶されていたデータとの加算結果を書き込み、
前記部分フレームメモリ部の方位方向における前記追加対応アドレス以後のアドレスに記憶されていたデータを前記画像生成ステップに供給した後に、前記追加対応アドレス以後のアドレスには、対応する音響線信号の値を書き込む
超音波信号処理方法。 - 前記合成ステップでは、前記部分フレームメモリ部の方位方向における前記追加対応アドレスより1つ前のアドレスに対応する音響線信号の値と当該アドレスに記憶されていたデータとの加算結果を書き込んだ後、前記部分フレームメモリ部の方位方向における前記追加対応アドレス以後のアドレスに記憶されていたデータを前記画像生成ステップに供給する
請求項11に記載の超音波信号処理方法。 - 前記合成ステップでは、前記部分フレームメモリ部の方位方向における前記追加対応アドレスより1つ前のアドレスに対応する音響線信号の値と当該アドレスに記憶されていたデータとの加算を行う前に、前記部分フレームメモリ部の方位方向における前記追加対応アドレス以後のアドレスに記憶されていたデータを前記画像生成ステップに供給する
請求項11に記載の超音波信号処理方法。 - さらに、前記合成ステップでは、前記部分フレームメモリ部の方位方向におけるM0番目のアドレスの対応付けがされる前において、送信イベントに同期して得られた前記音響線信号ラインデータ中、方位方向において最終の音響線信号ラインデータからMp本目までの音響線信号ラインデータに対応する前記部分フレームメモリ部の方位方向のアドレスに記憶されていたデータをゼロ値に変換して前記画像生成ステップに供給する
請求項13に記載の超音波信号処理方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017188491A JP6848793B2 (ja) | 2017-09-28 | 2017-09-28 | 超音波信号処理方法、及び超音波信号処理装置。 |
US16/133,092 US11103217B2 (en) | 2017-09-28 | 2018-09-17 | Ultrasound signal processing method and ultrasound signal processing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017188491A JP6848793B2 (ja) | 2017-09-28 | 2017-09-28 | 超音波信号処理方法、及び超音波信号処理装置。 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019062984A JP2019062984A (ja) | 2019-04-25 |
JP6848793B2 true JP6848793B2 (ja) | 2021-03-24 |
Family
ID=65807055
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017188491A Active JP6848793B2 (ja) | 2017-09-28 | 2017-09-28 | 超音波信号処理方法、及び超音波信号処理装置。 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11103217B2 (ja) |
JP (1) | JP6848793B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106794009A (zh) * | 2014-10-07 | 2017-05-31 | 蝴蝶网络有限公司 | 超声信号处理电路及相关设备和方法 |
CN110013270A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-07-16 | 飞依诺科技(苏州)有限公司 | 超声成像宽频带信号发射和处理及其对应的系统 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0644038B2 (ja) | 1986-07-22 | 1994-06-08 | 三菱電機株式会社 | 物体映像化装置 |
JPH01318951A (ja) * | 1988-06-20 | 1989-12-25 | Mitsubishi Electric Corp | 超音波もしくは電磁波による物体映像化装置 |
KR100280197B1 (ko) * | 1997-11-10 | 2001-02-01 | 이민화 | 초음파영상화시스템의초음파신호집속방법및장치 |
JP4958348B2 (ja) | 2001-09-06 | 2012-06-20 | 株式会社日立メディコ | 超音波撮像装置 |
JP2011072586A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Fujifilm Corp | 超音波診断装置、及び超音波診断装置の制御方法 |
KR101253608B1 (ko) * | 2010-12-27 | 2013-04-11 | 서강대학교산학협력단 | 합성영상을 생성하는 방법 및 이를 이용한 초음파 영상 장치 |
JP6014643B2 (ja) * | 2014-10-15 | 2016-10-25 | 株式会社日立製作所 | 超音波診断装置 |
JP6406019B2 (ja) * | 2015-01-09 | 2018-10-17 | コニカミノルタ株式会社 | 超音波信号処理装置、及び超音波診断装置 |
-
2017
- 2017-09-28 JP JP2017188491A patent/JP6848793B2/ja active Active
-
2018
- 2018-09-17 US US16/133,092 patent/US11103217B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US11103217B2 (en) | 2021-08-31 |
US20190090854A1 (en) | 2019-03-28 |
JP2019062984A (ja) | 2019-04-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11360199B2 (en) | Ultrasound signal processing device, ultrasound diagnostic device | |
CN108209971B (zh) | 超声波信号处理装置和方法以及超声波诊断装置 | |
JP5424933B2 (ja) | 生体情報処理装置 | |
JP6848793B2 (ja) | 超音波信号処理方法、及び超音波信号処理装置。 | |
US20180055486A1 (en) | Ultrasound signal processing device, ultrasound diagnostic device, and ultrasound signal processing method | |
CN108024798B (zh) | 超声波诊断装置以及延迟数据生成方法 | |
CN107569254B (zh) | 超声波信号处理装置、超声波信号处理方法以及超声波诊断装置 | |
US11744555B2 (en) | Ultrasound signal processing device, ultrasound diagnostic device, and ultrasound signal processing method | |
JP7099162B2 (ja) | 超音波信号処理方法、及び超音波信号処理装置 | |
JP2018082835A (ja) | 超音波信号処理装置、超音波診断装置、および、超音波信号処理方法 | |
JP7147399B2 (ja) | 超音波信号処理装置、超音波診断装置、および、超音波信号処理方法 | |
JP6562122B2 (ja) | 超音波診断装置、及び、超音波画像生成方法 | |
JP2022015544A (ja) | 超音波診断装置、および、超音波信号処理方法 | |
JP7020052B2 (ja) | 超音波信号処理装置、超音波診断装置、超音波信号処理方法、および、超音波画像表示方法 | |
JP6933102B2 (ja) | 超音波信号処理装置、及び超音波信号処理方法 | |
JP2019130050A (ja) | 超音波信号処理装置、超音波信号処理方法、および、超音波診断装置 | |
JP5627756B2 (ja) | 光音響装置の制御方法 | |
JP2018183297A (ja) | 超音波診断装置、及び超音波信号処理方法。 | |
JP6863817B2 (ja) | 超音波撮像装置 | |
JP3698008B2 (ja) | 超音波診断装置並びに超音波診断装置に用いる遅延制御回路 | |
JP2015119865A (ja) | 超音波診断装置及び回路制御プログラム | |
JP2011024758A (ja) | 超音波診断装置、医用画像処理装置、及び医用画像処理プログラム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200318 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210112 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210202 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210215 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6848793 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |