JP6997681B2 - Ultrasound imager - Google Patents

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本発明は、スペックルノイズを低減する超音波撮像装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic imaging device that reduces speckle noise.

超音波画像のスペックルノイズを低減する有効な手法として空間コンパウンド法が用いられている。この方法は、撮像対象に対する超音波ビームの角度を変えた複数の送受信を行うマルチルック処理を行って、超音波ビームの角度が異なる複数の送受信ごとに輝度画像を得た後、得られた輝度画像を合成する。各送受信で得られる輝度画像のスペックルノイズパターンは、超音波ビームの角度が異なるため少しずつ異なり、輝度画像を合成することでスペックルノイズパターンを低減させることができ,コントラストが高い画像を作ることができる。 The spatial compound method is used as an effective method for reducing speckle noise in ultrasonic images. In this method, a multi-look process is performed in which a plurality of transmissions / receptions are performed by changing the angle of the ultrasonic beam with respect to the image pickup target, and a brightness image is obtained for each of the plurality of transmissions / receptions having different angles of the ultrasonic beam, and then the obtained brightness is obtained. Combine images. The speckle noise pattern of the luminance image obtained by each transmission and reception is slightly different because the angle of the ultrasonic beam is different, and the speckle noise pattern can be reduced by synthesizing the luminance image, and an image with high contrast is created. be able to.

具体的には、例えば非特許文献1に開示されている空間コンパウンド法では,探触子の送受信開口を複数に分割し、それぞれの送信開口から超音波ビームを送信することにより、撮像点に対して入射角度の異なる送信ビームを複数送信する。 Specifically, for example, in the spatial compound method disclosed in Non-Patent Document 1, the transmission / reception aperture of the probe is divided into a plurality of transmission openings, and an ultrasonic beam is transmitted from each transmission opening to the imaging point. Multiple transmission beams with different incident angles are transmitted.

一方、特許文献1に開示されている空間コンパウンド法では、複数回の超音波ビームを送受信する際に、受信時に探触子の長軸開口は変化させず,短軸方向(エレベーション方向)の受信開口を複数種類に縮小(変化)させることにより、受信ビームに角度をつけてマルチルック処理を行っている。 On the other hand, in the spatial compound method disclosed in Patent Document 1, when the ultrasonic beams are transmitted and received a plurality of times, the long-axis opening of the probe is not changed at the time of reception, and the ultrasonic beam is in the short-axis direction (elevation direction). By reducing (changing) the reception aperture to a plurality of types, the reception beam is angled and multi-look processing is performed.

特許文献2では,探触子をエレベーション方向に精度よく移動させながら、異なる複数の位置から所定の3次元領域に超音波ビームを送受信することにより、マルチルック処理
を行い、送信開口合成や空間コンパウンドを行うことが開示されている。
In Patent Document 2, multi-look processing is performed by transmitting and receiving ultrasonic beams from a plurality of different positions to a predetermined three-dimensional region while moving the probe in the elevation direction with high accuracy, and performing transmission aperture synthesis and space. It is disclosed to make a compound.

1998 IEEE Ultrasonic Symposium Proceedings PP.1623-16261998 IEEE Ultrasonic Symposium Proceedings PP. 1623-1626

米国特許第6464638号明細書U.S. Pat. No. 6,464,638 特開2017-159028号公報JP-A-2017-159028

非特許文献1の空間コンパウンド法では,送受信に用いる探触子の開口の位置を変えるために、開口を分割して縮小する。開口幅が小さくなると、全開口から送受する場合と比較して、送受信できる超音波ビームの強度が低下するため,受信信号のSNが低下する。また、送受信される超音波ビーム特性も劣化するため、生成される輝度画像の空間分解能が劣化する。 In the spatial compound method of Non-Patent Document 1, the opening is divided and reduced in order to change the position of the opening of the probe used for transmission / reception. When the aperture width becomes smaller, the intensity of the ultrasonic beam that can be transmitted / received decreases as compared with the case where the ultrasonic beam is transmitted / received from all the openings, so that the SN of the received signal decreases. In addition, the characteristics of the ultrasonic beam transmitted and received are also deteriorated, so that the spatial resolution of the generated luminance image is deteriorated.

特許文献1の空間コンパウンド法では、探触子の長軸開口は変化させないため、長軸方向を撮像断面とする場合には空間分解能の劣化は生じないが、マルチルックによるスペックルノイズパターン低減の効果を十分に得るためには,短軸方向の受信開口は半分程度に狭める必要がある。このため、受信信号のSN低下は避けられない。 In the spatial compound method of Patent Document 1, since the long-axis aperture of the probe is not changed, the spatial resolution does not deteriorate when the long-axis direction is the imaging cross section, but the speckle noise pattern is reduced by the multi-look. In order to obtain the full effect, it is necessary to narrow the reception opening in the short axis direction by about half. Therefore, it is inevitable that the SN of the received signal will decrease.

特許文献2の技術では、探触子を移動させることによりマルチルック処理を行うため、探触子の全開口から送受信できるが、探触子を精度よく移動させるためのロボットアームと,探触子の位置を正確に把握する装置が必要となり、装置構成が大掛かりで複雑になる。 In the technique of Patent Document 2, since multi-look processing is performed by moving the probe, transmission / reception can be performed from the entire opening of the probe, but a robot arm for moving the probe with high accuracy and a probe are used. A device for accurately grasping the position of the device is required, and the device configuration becomes large and complicated.

本発明の目的は、有限の開口幅の超音波探触子を用いながら、SNや空間分解能を低下させることなくコントラストが高い画像を生成することにある。 An object of the present invention is to generate a high-contrast image without deteriorating SN or spatial resolution while using an ultrasonic probe having a finite aperture width.

本発明によれば、以下のような超音波撮像装置が提供される。すなわち、本発明の超音波撮像装置は、静止した状態の超音波探触子の複数の振動子から被検体の所定の照射範囲に対して、超音波の送信ビームを2以上送信させる送信部と、送信ビームの送信ごとに被検体において発生するエコーを複数の振動子が受信して出力する受信信号を、エコーの発生ごとに受け取って、予め定めておいた1以上の受信走査線上の複数の受信焦点について受信ビームフォーミングすることにより、1以上の受信ビームをエコーの受信ごとに形成する受信部と、受信ビームの信号を用いて、照射範囲内の同一の撮像断面についての2以上の輝度画像を生成する輝度画像生成部と、生成された2以上の輝度画像を合成する輝度画像合成部とを有する。2以上の送信ビームはいずれも、超音波探触子の同一の送信開口内の振動子から送信され、送信ごとに生じたエコーは、超音波探触子の受信ごとに同一の受信開口内の振動子において受信される。送信ビームのビームパターン、および、受信ビームが形成される受信走査線の位置、のうち少なくとも一方は、送信ビームの送信ごとに異なる。 According to the present invention, the following ultrasonic image pickup apparatus is provided. That is, the ultrasonic image pickup device of the present invention includes a transmission unit that transmits two or more ultrasonic transmission beams from a plurality of vibrators of a stationary ultrasonic probe to a predetermined irradiation range of a subject. , Multiple oscillators receive and output the echo generated in the subject for each transmission of the transmission beam, and receive the reception signal for each echo generation, and a plurality of reception signals on one or more predetermined reception scanning lines. A receiver that forms one or more receive beams for each echo received by receiving beam forming for the receive focus, and two or more brightness images for the same imaging cross section within the irradiation range using the signal of the receive beam. It has a brightness image generation unit for generating the above, and a brightness image synthesis unit for synthesizing two or more generated brightness images. Both of the two or more transmission beams are transmitted from the oscillator in the same transmission aperture of the ultrasonic probe, and the echo generated for each transmission is in the same reception aperture for each reception of the ultrasonic probe. Received on the oscillator. At least one of the beam pattern of the transmitted beam and the position of the received scan line on which the received beam is formed is different for each transmission of the transmitted beam.

本発明によれば、有限の開口幅の超音波探触子を用いながら、送信開口または受信開口を分割する必要がないため、SNや空間分解能を低下させることなくコントラストが高い画像を生成することができる。 According to the present invention, it is not necessary to divide the transmission aperture or the reception aperture while using an ultrasonic probe having a finite aperture width, so that an image having high contrast can be generated without deteriorating the SN or spatial resolution. Can be done.

実施形態1の超音波撮像装置の全体構成を示すブロック図A block diagram showing the overall configuration of the ultrasonic image pickup apparatus of the first embodiment. 実施形態1の超音波撮像装置において送信ビームパターンを変更する場合の、(a)および(d)送信ビームの空間的配置と波面の概念を説明する図、(b)および(e)受信ビームの受信走査線の空間的配置を説明する図、(c)および(f)送信ビームおよび受信走査線の空間的配置を説明する図、(g)画像合成を説明する図Figures (a) and (d) illustrating the concept of the spatial arrangement and wavefront of the transmitted beam, (b) and (e) the received beam when the transmitted beam pattern is changed in the ultrasonic image pickup apparatus of the first embodiment. A diagram illustrating the spatial arrangement of the received scanning lines, (c) and (f) a diagram illustrating the spatial arrangement of the transmitting beam and the received scanning lines, and (g) a diagram illustrating the image composition. 実施形態1の超音波撮像装置において受信走査線の位置を変更する場合の、(a)および(d)送信ビームの空間的配置と波面の概念を説明する図、(b)および(e)受信ビームの受信走査線の空間的配置を説明する図、(c)および(f)送信ビームおよび受信走査線の空間的配置を説明する図、(g)画像合成を説明する図Figures (a) and (d) illustrating the concept of spatial arrangement and wavefront of transmitted beams when the position of the received scanning line is changed in the ultrasonic image pickup apparatus of the first embodiment, (b) and (e) reception. A diagram illustrating the spatial arrangement of the received scanning lines of the beam, (c) and (f) a diagram illustrating the spatial arrangement of the transmitting beam and the received scanning lines, and (g) a diagram illustrating the image composition. 実施形態1の超音波撮像装置の動作を示すフローチャートA flowchart showing the operation of the ultrasonic image pickup apparatus of the first embodiment. 実施形態2の超音波探触子の照射範囲と撮像断面と送信ビームt1,t2を示す斜視図Perspective view showing the irradiation range, the imaging cross section, and the transmission beams t1 and t2 of the ultrasonic probe of the second embodiment. 実施形態2の超音波撮像装置において、(a)および(d)送信ビームの空間的配置と波面の概念を説明する図、(b)および(e)受信ビームの受信走査線の空間的配置を説明する図、(c)および(f)送信ビームおよび受信走査線の空間的配置を説明する図、(g)画像合成を説明する図In the ultrasonic image pickup apparatus of the second embodiment, (a) and (d) a diagram illustrating the spatial arrangement of the transmitted beam and the concept of the wavefront, and (b) and (e) the spatial arrangement of the received scanning lines of the received beam. A diagram illustrating (c) and (f) a diagram illustrating the spatial arrangement of transmitted beams and received scanning lines, (g) a diagram illustrating image composition. (a)実施形態2の超音波探触子の照射範囲と撮像断面と送信ビームt1のセットを示す斜視図、(b)実施形態2の超音波探触子の照射範囲と撮像断面と送信ビームt2のセットを示す斜視図(A) A perspective view showing the irradiation range of the ultrasonic probe of the second embodiment, the imaged cross section, and the set of the transmission beam t1, and (b) the irradiation range, the imaged cross section, and the transmission beam of the ultrasonic probe of the second embodiment. Perspective showing a set of t2 実施形態2の超音波撮像装置の動作を示すフローチャートA flowchart showing the operation of the ultrasonic image pickup apparatus of the second embodiment. 実施形態2の変形例として開口合成を行う場合の送信ビームと受信ビームの空間的配置の一例を説明する図The figure explaining an example of the spatial arrangement of the transmission beam and the reception beam at the time of performing aperture synthesis as a modification of Embodiment 2. 実施形態2の変形例の開口合成を超音波撮像装置の一部を示すブロック図A block diagram showing a part of an ultrasonic imaging device for aperture synthesis of a modified example of the second embodiment. 実施形態2の変形例の開口合成を超音波撮像装置の動作を示すフローチャートA flowchart showing the operation of the ultrasonic image pickup apparatus for the aperture synthesis of the modified example of the second embodiment. (a)実施形態2の変形例の2セットの送信ビームの到達位置をx方向にずらす場合の送信ビームと受信ビームの空間的配置の一例を説明する図、(b)および(c)実施形態2の変形例の3セットの送信ビームの到達位置をx方向にずらす場合の送信ビームと受信ビームの空間的配置の一例を説明する図(A) A diagram illustrating an example of spatial arrangement of a transmission beam and a reception beam when the arrival positions of two sets of transmission beams of the modified example of the second embodiment are shifted in the x direction, (b) and (c) embodiments. The figure explaining an example of the spatial arrangement of the transmission beam and the reception beam at the time of shifting the arrival position of 3 sets of transmission beams of 2 modification in the x direction. (a)実施形態2の送信ビームのセットを構成する複数の送信ビームの到達位置がx方向に平行に並ぶ例を説明する図、(b)実施形態3の送信ビームのセットを構成する複数の送信ビームの到達位置がy方向にずれている例を説明する図、(c)実施形態3の送信ビームのセットを構成する複数の送信ビームの到達位置が予め定めたパターンである例を説明する図(A) A diagram illustrating an example in which the arrival positions of a plurality of transmission beams constituting the transmission beam set of the second embodiment are arranged in parallel in the x direction, and (b) a plurality of transmission beams constituting the transmission beam set of the third embodiment. A diagram illustrating an example in which the arrival positions of the transmission beams are deviated in the y direction, and (c) an example in which the arrival positions of a plurality of transmission beams constituting the set of transmission beams according to the third embodiment are a predetermined pattern will be described. figure 図13(c)のパターンで送信ビームを送信する場合の超音波撮像装置の動作の一例を示すフローチャートA flowchart showing an example of the operation of the ultrasonic image pickup apparatus when the transmission beam is transmitted by the pattern of FIG. 13 (c). 実施形態4の超音波撮像装置の送信ビームの到達位置と受信走査線の位置の例を説明する図The figure explaining the example of the arrival position of the transmission beam and the position of the reception scan line of the ultrasonic image pickup apparatus of Embodiment 4. (a)および(b)実施形態4の超音波撮像装置の送信ビームの到達位置と受信走査線の位置と、輝度画像の合成の例を説明する図(A) and (b) The figure explaining the arrival position of the transmission beam and the position of the reception scan line of the ultrasonic image pickup apparatus of Embodiment 4, and an example of composition of a luminance image. 図16(a)または(b)に示した送受信を行う場合の超音波撮像装置の動作の一例を示すフローチャートA flowchart showing an example of the operation of the ultrasonic image pickup apparatus in the case of transmitting and receiving shown in FIGS. 16A or 16B. 実施形態6の超音波撮像装置において受信走査線の位置を変更する場合の、(a)および(d)送信ビームの空間的配置と波面の概念を説明する図、(b)および(e)受信ビームの受信走査線の空間的配置を説明する図、(c)および(f)送信ビームおよび受信走査線の空間的配置を説明する図、(g)画像合成を説明する図Figures (a) and (d) illustrating the concept of spatial arrangement and wavefront of transmitted beams when the position of the received scanning line is changed in the ultrasonic image pickup apparatus of the sixth embodiment, (b) and (e) reception. A diagram illustrating the spatial arrangement of the received scanning lines of the beam, (c) and (f) a diagram illustrating the spatial arrangement of the transmitting beam and the received scanning lines, and (g) a diagram illustrating the image composition. 実施形態6の超音波撮像装置において超音波診断装置の受信ごとに変更された開口の位置を示す説明図Explanatory drawing which shows the position of the opening changed for each reception of the ultrasonic diagnostic apparatus in the ultrasonic image pickup apparatus of Embodiment 6. 実施形態6に示した送受信を行う場合の超音波撮像装置の動作の一例を示すフローチャートA flowchart showing an example of the operation of the ultrasonic image pickup apparatus when transmitting and receiving shown in the sixth embodiment.

本発明の実施形態について図面を用いて説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

<<実施形態1>>
実施形態1の超音波撮像装置100について、図1~図3を用いて説明する。図1は、実施形態1の超音波撮像装置100の構成を示すブロック図である。図2は、送信ビームのビームパターンが輝度画像によって異なる例であり、図3は、受信ビームの受信走査線の位置が輝度画像によって異なる例である。図4は、超音波撮像装置100の動作を示すフローチャートである。
<< Embodiment 1 >>
The ultrasonic image pickup apparatus 100 of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic image pickup apparatus 100 of the first embodiment. FIG. 2 is an example in which the beam pattern of the transmission beam differs depending on the luminance image, and FIG. 3 is an example in which the position of the reception scanning line of the reception beam differs depending on the luminance image. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the ultrasonic image pickup apparatus 100.

図1のように、実施形態1の超音波撮像装置100は、送信部102と、受信部104と、輝度画像生成部30と、輝度画像合成部40とを備えている。さらに、送信部102および受信部104には、これらに超音波探触子108への信号の送受を切り換える送受切替部101が接続されている。また、超音波撮像装置100には、全体の制御を行う制御部106が配置されている。超音波撮像装置100の送受切替部101には、超音波探触子108が接続され、輝度画像合成部40には表示部122が接続されている。 As shown in FIG. 1, the ultrasonic image pickup apparatus 100 of the first embodiment includes a transmission unit 102, a reception unit 104, a luminance image generation unit 30, and a luminance image composition unit 40. Further, a transmission / reception switching unit 101 for switching the transmission / reception of a signal to the ultrasonic probe 108 is connected to the transmission unit 102 and the reception unit 104. Further, the ultrasonic image pickup apparatus 100 is provided with a control unit 106 that controls the whole. An ultrasonic probe 108 is connected to the transmission / reception switching unit 101 of the ultrasonic image pickup device 100, and a display unit 122 is connected to the luminance image composition unit 40.

各部の構成および動作について図1~4を参照しながら以下説明する。なお、超音波撮像装置100の装置全体の動作は、制御部106によって制御されることにより、図4のフローが実現される。また、超音波撮像装置100の各部は、制御部106も含めて、コンピュータシステムであるCPUとメモリによって構成され、ソフトウエアによって各部の機能が実現される構成であってもよいし、その一部または全部がASIC(Application Specific Integrated Circuit)のようなカスタムICやFPGA(Field Programmable Gate Array)のようなプログラマブルIC等のハードウエアによって構成され、その機能を実現する構成であってもよい。 The configuration and operation of each part will be described below with reference to FIGS. 1 to 4. The operation of the entire device of the ultrasonic image pickup device 100 is controlled by the control unit 106, so that the flow of FIG. 4 is realized. Further, each part of the ultrasonic imaging apparatus 100, including the control unit 106, may be configured by a CPU and a memory which are computer systems, and the functions of each part may be realized by hardware, or a part thereof. Alternatively, all of them may be configured by hardware such as a custom IC such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or a programmable IC such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) to realize the function.

送信部102は、静止した状態の超音波探触子108に配列された複数の振動子に送信信号を出力し、複数の振動子から被検体120の所定の照射範囲11に対して、超音波の送信ビームt1、t2を2以上順に送信させる(図2(a)、(d)および図4のステップ401,404参照)。 The transmission unit 102 outputs transmission signals to a plurality of vibrators arranged in the ultrasonic probe 108 in a stationary state, and ultrasonic waves are generated from the plurality of vibrators with respect to a predetermined irradiation range 11 of the subject 120. The transmission beams t1 and t2 of FIG. 2 are transmitted in the order of 2 or more (see steps 401 and 404 of FIGS. 2A and 2D).

送信ビームt1、t2の送信ごとに、被検体120にはエコーが発生する。エコーは、超音波探触子108の複数の振動子によって受信される。受信部104は、エコーの発生ごとに複数の振動子から受信信号を受け取って、予め定めておいた1以上の受信走査線上の複数の受信焦点について焦点を合わせるように受信ビームフォーミングすることにより、1以上の受信ビームをエコーの受信ごとに形成する。具体的には、受信部104は、送信ビームt1によって生じたエコーの受信信号については、1以上の受信走査線r1等に沿って受信ビームを形成し(図2(b)および図4のステップ402)、送信ビームt2によって生じたエコーの受信信号については、受信走査線r2等に沿って受信ビームを形成する(図2(e)および図4のステップ405)。 An echo is generated in the subject 120 for each transmission of the transmission beams t1 and t2. The echo is received by a plurality of oscillators of the ultrasonic probe 108. The receiving unit 104 receives received signals from a plurality of oscillators each time an echo is generated, and receives beamforming so as to focus on a plurality of receiving focal points on one or more predetermined receiving scanning lines. One or more received beams are formed for each echo received. Specifically, the receiving unit 104 forms a receiving beam along one or more reception scanning lines r1 and the like for the received signal of the echo generated by the transmitting beam t1 (steps 2 and 4). 402) For the received signal of the echo generated by the transmitted beam t2, a received beam is formed along the received scanning line r2 and the like (step 405 of FIG. 2 (e) and FIG. 4).

輝度画像生成部30は、受信ビームr1、r2の信号をそれぞれ用いて、被検体120の同一の撮像断面についての2以上の輝度画像A、Bを生成する(図2(g))。例えば、輝度画像生成部30は、送信ビームt1のエコーの受信信号を受信走査線r1等について受信ビームフォーミングした1以上の受信ビームを用いて輝度画像Aを生成し(ステップ403)、送信ビームt2のエコーの受信信号を受信走査線r2等について受信ビームフォーミングして1以上の受信ビームを用いて輝度画像Bを生成する(ステップ406)。 The luminance image generation unit 30 uses the signals of the received beams r1 and r2, respectively, to generate two or more luminance images A and B for the same imaged cross section of the subject 120 (FIG. 2 (g)). For example, the luminance image generation unit 30 generates a luminance image A using one or more received beams obtained by forming the received signal of the echo of the transmitted beam t1 with respect to the received scanning line r1 or the like (step 403), and the luminance image generation unit 30 generates the luminance image A (step 403). The received signal of the echo of the above is received beam formed with respect to the received scanning line r2 and the like, and a luminance image B is generated using one or more received beams (step 406).

輝度画像合成部40は、2以上の輝度画像A、Bを加算平均する合成処理を行い(空間コンパウンド)、生成された合成画像を表示部122に表示する(図2(g)およびステップ407)。 The luminance image compositing unit 40 performs a compositing process of adding and averaging two or more luminance images A and B (spatial compound), and displays the generated composite image on the display unit 122 (FIG. 2 (g) and step 407). ..

このとき、本実施形態1では、2以上の送信ビームt1,t2はいずれも、超音波探触子の同一の送信開口内の振動子から送信され、送信ごとに生じたエコーは、超音波探触子の同一の受信開口内の振動子において受信される。よって、有限開口幅の超音波探触子の開口を分割する必要がなく、全開口を送信開口および受信開口として用いることができるため、全開口の振動子から送信ビームを送信し、全開口の振動子でエコーを受信することができる。これにより、受信信号のSN低下は最小限に抑えられ,空間分解能の劣化も抑圧された輝度画像を生成できる。 At this time, in the first embodiment, the two or more transmission beams t1 and t2 are all transmitted from the oscillators in the same transmission opening of the ultrasonic probe, and the echo generated for each transmission is an ultrasonic probe. It is received by the oscillator in the same reception opening of the tentacle. Therefore, it is not necessary to divide the aperture of the ultrasonic probe having a finite aperture width, and the entire aperture can be used as the transmission aperture and the reception aperture. The oscillator can receive the echo. As a result, it is possible to generate a luminance image in which the decrease in SN of the received signal is minimized and the deterioration of spatial resolution is suppressed.

しかも、本実施形態1においては、送信ビームのビームパターン、および、受信ビームが形成される受信走査線の位置のうち、少なくとも一方は、送信ビームの送信ごとに異なるように設定されている。ここで、送信ビームのビームパターンとは、送信ビームの送信方向に起因する送信ビームのビーム形状を言う。送信ビームのビームパターンが送信ビームの送信ごとに異なるとは、送信ビームの形状が送信ビームごとに異なることを言う。また、送信ビームの形状は、集束ビームか拡大ビームかだけでなく、送信焦点の位置や送信開口の範囲が異なることによっても異なる。具体例として、図2(a)、(b)、(d)、(e)に送信ビームおよび受信走査線の位置を、図2(c),(f)に照射範囲の最深部における送信ビームおよび受信ビームの位置を、それぞれ示す。図2(a)~(f)のように、送信ビームt1、t2の送信方向が互いに異なる場合、受信ビームが形成される受信走査線r1、r2の位置は一致していてもよい。 Moreover, in the first embodiment, at least one of the beam pattern of the transmission beam and the position of the reception scanning line on which the reception beam is formed is set to be different for each transmission of the transmission beam. Here, the beam pattern of the transmission beam refers to the beam shape of the transmission beam due to the transmission direction of the transmission beam. The fact that the beam pattern of the transmission beam is different for each transmission of the transmission beam means that the shape of the transmission beam is different for each transmission beam. Further, the shape of the transmission beam differs not only depending on whether it is a focused beam or a focused beam, but also on the position of the transmission focal point and the range of the transmission aperture. As specific examples, FIGS. 2 (a), (b), (d), and (e) show the positions of the transmitted beam and the received scanning line, and FIGS. 2 (c) and 2 (f) show the transmitted beam in the deepest part of the irradiation range. And the position of the received beam are shown respectively. When the transmission directions of the transmission beams t1 and t2 are different from each other as shown in FIGS. 2A to 2F, the positions of the reception scanning lines r1 and r2 on which the reception beam is formed may be the same.

また、別の具体例として、図3(a)、(b)、(d)、(e)に送信ビームおよび受信走査線の位置を、図3(c),(f)に照射範囲11の最深部における送信ビームおよび受信ビームの方向を示す。図3(a)~(f)のように送信ビームt1、t2のビームパターン(送信方向およびビーム形状)を同じにしてもよい。この場合、受信ビームが形成される受信走査線r1、r2の位置は異なるように設定する。 Further, as another specific example, the positions of the transmission beam and the reception scanning line are shown in FIGS. 3 (a), (b), (d), and (e), and the irradiation range 11 is shown in FIGS. 3 (c) and 3 (f). The directions of the transmitting beam and the receiving beam at the deepest part are shown. The beam patterns (transmission direction and beam shape) of the transmission beams t1 and t2 may be the same as in FIGS. 3A to 3F. In this case, the positions of the reception scanning lines r1 and r2 on which the reception beam is formed are set to be different.

<スペックルノイズパターン低減の原理>>
本実施形態の超音波撮像装置において、スペックルノイズパターンが低減される原理について以下説明する。本実施形態では、送信ビームのビームパターン、および、受信ビームの受信走査線の位置、のうちいずれかが、送信ビームの送信ごとに異なるように設定するため、受信ビームr1が形成される受信走査線上の複数の受信焦点にそれぞれ到達する送信ビームt1の波面は、受信ビームr2が形成される受信走査線上の焦点に到達する送信ビームt2の波面の形状とは異なる形状になる。
<Principle of speckle noise pattern reduction >>
The principle of reducing the speckle noise pattern in the ultrasonic image pickup apparatus of this embodiment will be described below. In the present embodiment, since either the beam pattern of the transmission beam or the position of the reception scan line of the reception beam is set to be different for each transmission of the transmission beam, the reception scan in which the reception beam r1 is formed is formed. The wavefront of the transmission beam t1 reaching each of the plurality of reception focal points on the line has a shape different from the shape of the wavefront of the transmission beam t2 reaching the focal point on the reception scanning line on which the reception beam r2 is formed.

具体的には、例えば、図2(a)のように、照射範囲11の中ほどの深度に送信焦点ft1に集束する送信ビームt1をある方向に向けて送信した場合、照射範囲11の左右方向の中央に設定した受信走査線r1のある深度の受信焦点fsには、波面12が到達する。一方、図2(d)のように送信ビームt1に対して送信焦点ft2が同じ深度で送信方向が異なる送信ビームt2を送信した場合、受信走査線r2(=r1)の受信焦点fsには、送信ビームt2の波面13が到達する。よって、受信焦点fsに到達する送信ビームt1の波面12と送信ビームt2の波面13は、異なる形状になる。 Specifically, for example, as shown in FIG. 2A, when the transmission beam t1 focused on the transmission focal point ft1 is transmitted in a certain direction at a depth in the middle of the irradiation range 11, the left-right direction of the irradiation range 11 The wavefront 12 reaches the reception focal point fs at a certain depth of the reception scanning line r1 set in the center of. On the other hand, when the transmission beam t2 having the same depth and different transmission directions is transmitted to the transmission beam t1 as shown in FIG. 2D, the reception focus fs of the reception scanning line r2 (= r1) is set to The wavefront 13 of the transmission beam t2 arrives. Therefore, the wavefront 12 of the transmission beam t1 reaching the reception focus fs and the wavefront 13 of the transmission beam t2 have different shapes.

また、図3のように、送信ビームt1と送信ビームt2は、同じビーム形状で同じ送信方向であるが、受信ビームr1、r2の位置が異なるため、受信ビームr1、r2の受信走査線の同じ深度の受信焦点ft、fuにそれぞれ到達する送信ビームt1の波面14と送信ビームの波面15は、波面の形状が異なる。 Further, as shown in FIG. 3, the transmission beam t1 and the transmission beam t2 have the same beam shape and the same transmission direction, but the positions of the reception beams r1 and r2 are different, so that the reception scanning lines of the reception beams r1 and r2 are the same. The wavefront 14 of the transmission beam t1 reaching the reception focal points ft and fu at the depth and the wavefront 15 of the transmission beam have different wavefront shapes.

スペックルノイズは、被検体120内の無数の反射体により、超音波の散乱波が生じ、散乱波同士が干渉して超音波探触子120に戻ることにより生じるノイズであり、ランダムな小輝点群として発生する。受信走査線の受信焦点(撮像点)の位置における送信ビームの波面の形状が異なる場合、受信焦点に存在する反射体により生じる散乱の方向や位相も異なるため、受信走査線の受信焦点におけるスペックルノイズの信号強度も異なる。したがって、各受信焦点の信号強度を画素値とする輝度画像に生じるスペックルノイズのパターンも異なる。 Speckle noise is noise generated by the innumerable reflectors in the subject 120 that generate ultrasonic scattered waves, which interfere with each other and return to the ultrasonic probe 120. It occurs as a point group. When the shape of the wavefront of the transmission beam at the position of the reception focus (imaging point) of the reception scan line is different, the direction and phase of scattering caused by the reflector existing at the reception focus are also different, so that the speckle at the reception focus of the reception scan line is different. The signal strength of noise is also different. Therefore, the pattern of speckle noise generated in the luminance image whose pixel value is the signal intensity of each reception focus is also different.

本実施形態では、上述のように送信ビームのビームパターン、および、受信ビームが形成される受信走査線の位置、少なくとも一方を送信ビームの送信ごとに異ならせることにより、受信焦点に到達する波面の形状を異ならせることができる。これにより、2以上の輝度画像A,Bのスペックルノイズのパターンが異なり、輝度画像A、Bを合成することにより、スペックルノイズパターンが平均化されてノイズを低減することができる。 In the present embodiment, as described above, the beam pattern of the transmission beam and the position of the reception scanning line on which the reception beam is formed are different for each transmission of the transmission beam, so that the wavefront reaching the reception focus is different. The shape can be different. As a result, the speckle noise patterns of the two or more luminance images A and B are different, and by synthesizing the luminance images A and B, the speckle noise patterns can be averaged and the noise can be reduced.

上述してきたように、実施形態1の超音波撮像装置によれば、撮像断面上の輝度画像A,Bは,同一の送信開口から送信され、同一の受信開口を用いて受信された受信信号を用いるため,有限幅の超音波探触子の開口を分割する必要がなく、全開口を送信開口および受信開口とすることができる。よって、受信信号のSN低下は最小限に抑えられ,空間分解能の劣化も抑圧された輝度画像A,Bを得ることができる。しかも、輝度画像Aと輝度画像Bのスペックルノイズパターンはそれぞれ異なっているため,これらを合成することにより、スペックルノイズパターンを低減できる。 As described above, according to the ultrasonic image pickup apparatus of the first embodiment, the luminance images A and B on the image pickup cross section are transmitted from the same transmission aperture and receive signals received using the same reception aperture. Therefore, it is not necessary to divide the opening of the ultrasonic probe having a finite width, and the entire opening can be used as a transmission opening and a reception opening. Therefore, it is possible to obtain luminance images A and B in which the decrease in SN of the received signal is suppressed to the minimum and the deterioration of the spatial resolution is suppressed. Moreover, since the speckle noise patterns of the luminance image A and the luminance image B are different from each other, the speckle noise pattern can be reduced by synthesizing them.

なお、上記説明では、送信ビームt1の送信により得た受信信号から1以上の受信走査線について受信ビームr1等を形成することを説明したが、輝度画像Aを生成するためには、撮像範囲全体に、複数の受信走査線を設定し、それぞれについて受信ビームを生成する必要がある。そのため、1回の送信ビームt1の送信で得た受信信号を用いて、パラレルビームフォーミングにより、輝度画像の生成に必要な複数の受信走査線の受信ビームを一度に形成する構成とすることができる。また、複数回送信ビームを送信して、その都度、1または数本の受信ビームを形成する動作を繰り返すことにより輝度画像の生成に必要な複数の受信ビームを形成してもよい。 In the above description, it has been described that the reception beam r1 or the like is formed for one or more reception scanning lines from the reception signal obtained by the transmission of the transmission beam t1, but in order to generate the luminance image A, the entire imaging range is described. It is necessary to set a plurality of received scan lines and generate a received beam for each of them. Therefore, it is possible to form a received beam of a plurality of received scanning lines required for generating a luminance image at a time by parallel beamforming using the received signal obtained by one transmission of the transmitted beam t1. .. Further, a plurality of received beams necessary for generating a luminance image may be formed by transmitting the transmitted beam a plurality of times and repeating the operation of forming one or several received beams each time.

<<実施形態2>>
実施形態2の超音波撮像装置について以下説明する。
<< Embodiment 2 >>
The ultrasonic image pickup apparatus of the second embodiment will be described below.

実施形態2の超音波撮像装置の構造は、振動子が2次元に配列された超音波探触子108を用い、超音波の照射範囲11が3次元空間であるという点が実施形態1とは異なる。他の構成は、実施形態1と同様であるので、異なる構成を中心に以下説明する。 The structure of the ultrasonic image pickup device of the second embodiment is that the ultrasonic probe 108 in which the vibrators are arranged two-dimensionally is used and the ultrasonic irradiation range 11 is a three-dimensional space. different. Since the other configurations are the same as those in the first embodiment, different configurations will be mainly described below.

図5に示したように、実施形態2の超音波撮像装置は、振動子がx方向およびy方向に2次元に配列されて超音波探触子108を用いる。深度方向がz方向であり、超音波探触子108による超音波の被検体120への照射範囲11は、xyz方向の3次元空間である。超音波探触子108は、照射範囲11内の所望の方向に、集束ビームの送信ビームを送信することができる。撮像断面21は、図5に示したように、xz平面(y=0)である。 As shown in FIG. 5, in the ultrasonic image pickup apparatus of the second embodiment, the vibrators are arranged two-dimensionally in the x-direction and the y-direction, and the ultrasonic probe 108 is used. The depth direction is the z direction, and the irradiation range 11 of the ultrasonic wave to the subject 120 by the ultrasonic probe 108 is a three-dimensional space in the xyz direction. The ultrasonic probe 108 can transmit the transmitted beam of the focused beam in a desired direction within the irradiation range 11. As shown in FIG. 5, the image pickup cross section 21 is an xz plane (y = 0).

実施形態2では、実施形態1と同様に、2以上の送信ビームはいずれも、超音波探触子の同一の送信開口内の振動子から送信され、送信ごとに生じたエコーは、超音波探触子の同一の受信開口内の振動子において受信される。 In the second embodiment, as in the first embodiment, the two or more transmission beams are transmitted from the oscillators in the same transmission opening of the ultrasonic probe, and the echo generated for each transmission is the ultrasonic probe. It is received by the oscillator in the same reception opening of the tentacle.

このとき2以上の送信ビーム(送信ビームt1と送信ビームt2)は、図6のように送信方向の撮像断面21の面内成分が一致し、撮像断面21に垂直な面22の面内成分が異なっている。これをさらに詳しく説明する。図6(a)、(d)は、送信ビームt1、t2としてそれぞれ、所定数の送信ビームのセットを送信する例である。図6(a)と図6(d)を比較すると明らかなように、送信ビームt1は、撮像断面(xz平面)21の面内の成分t1xが、送信ビームt2の撮像断面21の面内成分t2xと一致している。一方、送信ビームt1の撮像断面21に垂直な面(yz面)22の面内成分t1yは、送信ビームの垂直面22の面内成分t2yとは異なっている。 At this time, in the two or more transmission beams (transmission beam t1 and transmission beam t2), the in-plane components of the imaging cross section 21 in the transmission direction coincide with each other, and the in-plane components of the surface 22 perpendicular to the imaging cross section 21 match. It's different. This will be explained in more detail. 6 (a) and 6 (d) are examples of transmitting a predetermined number of sets of transmission beams as transmission beams t1 and t2, respectively. As is clear from comparing FIGS. 6 (a) and 6 (d), in the transmission beam t1, the in-plane component t1x of the imaging cross section (xz plane) 21 is the in-plane component of the imaging cross section 21 of the transmission beam t2. It matches with t2x. On the other hand, the in-plane component t1y of the plane (yz plane) 22 perpendicular to the imaging cross section 21 of the transmission beam t1 is different from the in-plane component t2y of the vertical plane 22 of the transmission beam.

送信ビームt1のセットと、送信ビームt2のセットの位置関係を斜視図で示すと図7(a),(b)のようになる。図7(a)、(b)から明らかなように、実施形態2では、2つの送信ビームt1、t2の送信方向が、撮像断面21に対して垂直な面22の面内で異なるように送信する。これにより、図6(a)~(e)に示したように、受信走査線r1、r2(=r1)を撮像断面21の面内であって、送信ビームt1、t2の撮像断面21の面内成分t1x、t2xと重なる位置に設定した場合であっても、送信ビームt1と送信ビームt2は、送信方向の垂直面22の面内成分t1y、t2yが異なっているため、受信走査線r1、r2(=r1)の同じ位置の受信焦点(撮像点)に到達する波面を送信ビームt1と送信ビームt2とで異ならせることができる。これにより、複数の受信走査線r1に沿った受信ビームから生成される輝度画像Aと、受信走査線r2に沿った受信ビームから生成される輝度画像Bとは、スペックルノイズパターンが異なる。図6(g)のように輝度画像A,Bを合成することにより、スペックルノイズパターンが低減された合成画像を生成することができる。 The positional relationship between the set of the transmission beam t1 and the set of the transmission beam t2 is shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b) in a perspective view. As is clear from FIGS. 7A and 7B, in the second embodiment, the transmission directions of the two transmission beams t1 and t2 are transmitted so as to be different in the plane of the plane 22 perpendicular to the imaging cross section 21. do. As a result, as shown in FIGS. 6A to 6E, the received scanning lines r1 and r2 (= r1) are in the plane of the imaging cross section 21, and the plane of the imaging cross section 21 of the transmission beams t1 and t2. Even when the positions overlap with the internal components t1x and t2x, the transmission beam t1 and the transmission beam t2 have different in-plane components t1y and t2y on the vertical plane 22 in the transmission direction. The wavefront that reaches the reception focal point (imaging point) at the same position of r2 (= r1) can be made different between the transmission beam t1 and the transmission beam t2. As a result, the speckle noise pattern is different between the luminance image A generated from the received beam along the plurality of received scanning lines r1 and the luminance image B generated from the received beam along the received scanning line r2. By synthesizing the luminance images A and B as shown in FIG. 6 (g), it is possible to generate a composite image in which the speckle noise pattern is reduced.

また、図6(c)、(f)には、照射範囲11の最深部における送信ビームおよび受信走査線の位置を示す。図8に実施形態2の超音波撮像装置のフローチャートを示す。図8を用いて実施形態2の超音波撮像装置の撮像手順について説明する。まず、ステップ801において、送信部102が、送信ビームt1のセットを構成する送信ビームt1-nを送信し、送信のたびに、受信部104は、ステップ802において送信方向の撮像断面21の面内成分t1xと一致した1本の受信走査線r1-nを設定して受信ビームを生成する。これを輝度画像Aの生成に必要な所定数の受信走査線の受信ビームが生成されるまで繰り返す(ステップ803,804)。得られた受信ビームの受信データを用いて、輝度画像生成部30が輝度画像Aを生成する(ステップ805)。送信ビームt2についても同様であり、送信部102が、送信ビームt2のセットを構成する送信ビームt2-mを送信し、送信のたびに、受信部104は、ステップ802において送信方向の撮像断面21の面内成分t1xと一致した1本の受信走査線r2-mを設定して受信ビームを生成する。これを輝度画像Bの生成に必要な所定数の受信走査線の受信ビームが生成されるまで繰り返す。得られた受信ビームの受信データを用いて、輝度画像生成部30が輝度画像Bを生成する(ステップ806~810)。輝度画像合成部40は、輝度画像A、Bを合成して合成画像を生成して表示する(ステップ811)。 Further, FIGS. 6 (c) and 6 (f) show the positions of the transmitted beam and the received scanning line in the deepest part of the irradiation range 11. FIG. 8 shows a flowchart of the ultrasonic image pickup apparatus of the second embodiment. The imaging procedure of the ultrasonic imaging apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG. First, in step 801 the transmission unit 102 transmits a transmission beam t1-n constituting a set of transmission beams t1, and each time the transmission unit 104 transmits, the reception unit 104 in-plane of the imaging cross section 21 in the transmission direction in step 802. A received scanning line r1-n corresponding to the component t1x is set to generate a received beam. This is repeated until a predetermined number of received scanning lines required for generating the luminance image A are generated (steps 803 and 804). The luminance image generation unit 30 generates a luminance image A using the received data of the obtained received beam (step 805). The same applies to the transmission beam t2. The transmission unit 102 transmits the transmission beam t2-m constituting the set of the transmission beam t2, and each time the transmission unit 104 transmits, the reception unit 104 receives the imaging cross section 21 in the transmission direction in step 802. A reception scanning line r2-m corresponding to the in-plane component t1x of the above is set to generate a reception beam. This is repeated until a predetermined number of received scanning lines required for generating the luminance image B are generated. The luminance image generation unit 30 generates a luminance image B using the received data of the obtained received beam (steps 806 to 810). The luminance image compositing unit 40 synthesizes the luminance images A and B to generate and display a composite image (step 811).

なお、本実施形態は図8の撮像手順に限定されるものではなく、1回の送信ビームの送信につき、パラレルビームフォーミングにより複数本の受信走査線を設定してもよい。これにより、1枚の輝度画像の生成に必要な送信の回数を低減できる。 The present embodiment is not limited to the imaging procedure shown in FIG. 8, and a plurality of reception scanning lines may be set by parallel beamforming for one transmission of the transmission beam. This makes it possible to reduce the number of transmissions required to generate one luminance image.

<実施形態2の変形例 開口合成>
図8に示した例では、送信ビームを送信するたびに、1本の受信走査線について受信ビームを得たが、本実施形態は、この構成には限られない。図9に示すように、1回の送信ビームの送信について、複数の受信走査線を設定する構成としてもよい。このとき、一部の受信走査線が、他の送信ビームの送信において設定した受信走査線と重なるように設定してもよい。この場合、重なった受信走査線についてそれぞれ生成した受信ビームのデータをコヒーレント加算することにより開口合成を行うことができる。コヒーレント加算は,加算する受信データの位相情報を維持した状態で互いに重ね合わせることをいう。具体的には、図9の例では、送信ビームt1のセットのうち、送信ビームt1-1では受信走査線r1-1、r1-2、r1-3を設定し、送信ビームt1-2では受信走査線r1-1~r1-4を設定し、送信ビームt1-5では受信走査線r1-3~r1-5を設定する。したがって、図9の例では、受信走査線r1-1、r1-2、r1-4の受信ビームがそれぞれ2回生成され、受信走査線r1-3の受信ビームは、少なくとも3回生成される。そこで図10に、本実施形態の超音波撮像装置の一部の構成図,図11にフローチャートを示したように、ステップ1002、1007において、受信部104が受信ビームのデータを生成し、輝度画像生成部30が受信ビームのデータをメモリ20に一旦格納する。ステップ1005、1009において、輝度画像生成部30は、同じ受信走査線について複数回生成された受信ビームがある場合には、それらをコヒーレント加算することにより開口合成した後、開口合成後の受信ビームを用いて輝度画像を生成する。すなわち,図6で示すt1x-1~t1x-7の送信で得られた異なるx方向から得られた受信ビームを使ったコヒーレント加算を行い,撮像断面21のデータを生成し,それらを輝度画像に変換する。これにより、SN比の大きな高解像度の輝度画像を生成することができる。ステップ811において、輝度画像合成部40は、送信ビームt1のセットにより得た輝度画像Aと、送信ビームt2のセットにより得た輝度画像Bを合成することにより、スペックルノイズパターンを低減した合成画像を得る。すなわち,複数の方向の送信で得られる受信データのうち,x方向に異なるデータはコヒーレントに加算し,y方向に異なるデータは輝度画像として合成することに等しい。なお、図11のフローにおいて、上述した以外のステップは、図8のフローと同様であるので説明を省略する。
<Variation example of Embodiment 2 Aperture synthesis>
In the example shown in FIG. 8, each time a transmission beam is transmitted, a reception beam is obtained for one reception scanning line, but the present embodiment is not limited to this configuration. As shown in FIG. 9, a plurality of reception scanning lines may be set for one transmission of the transmission beam. At this time, a part of the received scan lines may be set so as to overlap with the received scan lines set in the transmission of another transmission beam. In this case, aperture synthesis can be performed by coherently adding the received beam data generated for each of the overlapped received scanning lines. Coherent addition refers to superimposing each other while maintaining the phase information of the received data to be added. Specifically, in the example of FIG. 9, among the set of the transmission beam t1, the reception scan lines r1-1, r1-2, and r1-3 are set for the transmission beam t1-1, and the reception beam t1-2 receives the reception. Scanning lines r1-1 to r1-4 are set, and reception scanning lines r1-3 to r1-5 are set in the transmission beam t1-5. Therefore, in the example of FIG. 9, the reception beams of the reception scan lines r1-1, r1-2, and r1-4 are generated twice, and the reception beam of the reception scan line r1-3 is generated at least three times. Therefore, as shown in FIG. 10 and a block diagram of a part of the ultrasonic image pickup apparatus of the present embodiment and a flowchart in FIG. 11, in steps 1002 and 1007, the receiving unit 104 generates the receiving beam data, and the luminance image is obtained. The generation unit 30 temporarily stores the data of the received beam in the memory 20. In steps 1005 and 1009, if there are received beams generated multiple times for the same received scanning line, the luminance image generation unit 30 performs aperture synthesis by coherently adding them, and then produces the received beam after aperture synthesis. Use to generate a luminance image. That is, coherent addition is performed using received beams obtained from different x directions obtained by transmission of t1x-1 to t1x-7 shown in FIG. 6, data of the imaging cross section 21 is generated, and they are converted into a luminance image. Convert. This makes it possible to generate a high-resolution luminance image having a large signal-to-noise ratio. In step 811, the luminance image compositing unit 40 combines the luminance image A obtained by setting the transmission beam t1 and the luminance image B obtained by setting the transmission beam t2 to reduce the speckle noise pattern. To get. That is, among the received data obtained by transmission in a plurality of directions, data different in the x direction is coherently added, and data different in the y direction is combined as a luminance image. In the flow of FIG. 11, steps other than those described above are the same as the flow of FIG. 8, and the description thereof will be omitted.

<実施形態2の変形例 送信ビームt1、t2の位置をずらす例>
上述した図6においては、送信ビームt1のセットを構成する送信ビームt1-1、t1-2、・・・、t1-7の送信方向の撮像断面21における成分t1x-1、t1x-2、・・・、t1x-7と、送信ビームt2のセットを構成する送信ビームt2-1、t2-2、・・・、t2-7の送信方向の撮像断面21における成分t2x-1、t2x-2、・・・、t2x-7とが一致している例を示したが、本実施形態はこの構成に限られるものではない。図12(a)のように、送信ビームt1のセットを構成する送信ビームの成分t1x-1、t1x-2、・・・、t1x-7は、送信ビームt2のセットを構成する送信ビームの成分t2x-1、t2x-2、・・・、t2x-7に対してx方向にずれていてもよい。ただし、送信ビームt1のセットを構成する送信ビームの成分t1x-1、t1x-2、・・・、t1x-7は、その間隔L1が、送信ビームt2のセットを構成する送信ビームの成分t2x-1、t2x-2、・・・、t2x-7の間隔L2と同一であることが望ましい。また、送信ビームt1のセットを構成する送信ビームの撮像断面21に垂直な面22の面内における成分t1y-1~t1y-7は、送信ビームt2のセットを構成する送信ビームの成分t2y-1~t2y-7とは異なるように設定する。
<Example of modification of Embodiment 2 Example of shifting the positions of the transmission beams t1 and t2>
In FIG. 6 described above, the components t1x-1, t1x-2, ..., The components t1x-1, t1x-2, ... ..., T1x-7 and transmission beams t2-1, t2-2, ..., T2x-1, t2x-2, ... ..., Although an example in which t2x-7 is the same is shown, the present embodiment is not limited to this configuration. As shown in FIG. 12A, the components t1x-1, t1x-2, ..., T1x-7 of the transmission beam constituting the set of the transmission beam t1 are the components of the transmission beam constituting the set of the transmission beam t2. It may be deviated in the x direction with respect to t2x-1, t2x-2, ..., T2x-7. However, the components t1x-1, t1x-2, ..., T1x-7 of the transmission beam constituting the set of the transmission beam t1 have the interval L1 of which the component t2x- of the transmission beam constituting the set of the transmission beam t2. It is desirable that the intervals L2 are the same as those of 1, t2x-2, ..., T2x-7. Further, the components t1y-1 to t1y-7 in the plane of the plane 22 perpendicular to the imaging cross section 21 of the transmission beam constituting the set of the transmission beam t1 are the components t2y-1 of the transmission beam constituting the set of the transmission beam t2. Set so that it is different from ~ t2y-7.

なお、図12(a)において、送信ビームt1のセットを構成する送信ビームt1-1、t1-2、・・・、t1-7の送信ごとに受信部104が設定する受信走査線r-1、r-2、・・・、r-7は、送信ビームt2のセットを構成する送信ビームt2-1、t2-2、・・・、t2-7の送信ごとに受信部104が設定する受信走査線と、一致していてもよいし、x方向にずれていてもよい。 In FIG. 12A, the reception scanning line r-1 set by the reception unit 104 for each transmission of the transmission beams t1-1, t1-2, ..., T1-7 constituting the set of transmission beams t1. , R-2, ..., R-7 are receptions set by the receiving unit 104 for each transmission of the transmission beams t2-1, t2-2, ..., T2-7 constituting the set of transmission beams t2. It may be aligned with the scanning line or may be deviated in the x direction.

また、上述した図6(a)~(g)では、送信ビームt1のセットとt2の2セットを送信し、撮像断面21について輝度画像A、Bを得て、一つの合成画像を得る構成であったが、送信ビームを3セット以上送信することももちろん可能である。例えば、図12(b)、(c)のように、送信ビームt1、t2、t3のセットを構成する複数の送信ビームの照射範囲11の最深部(z=zmax)の到達位置が、セットごとにx方向に平行に並び、かつ、y方向にずれるように送信する。送信ビームt1、t2、t3のセットごとに得られた受信信号を用いて輝度画像生成部30が撮像断面21の輝度画像を生成し、それらを輝度画像合成部40が合成することにより一つの合成画像を得る。なお、受信走査線r-1、r-2、・・・、r-7の位置は、図12(b)、(c)のように送信ビームのセット間で一致していてもよいし、x方向にずれていてもよい。 Further, in FIGS. 6A to 6G described above, two sets of transmission beams t1 and t2 are transmitted, luminance images A and B are obtained for the imaging cross section 21, and one composite image is obtained. However, it is of course possible to transmit three or more sets of transmitted beams. For example, as shown in FIGS. 12 (b) and 12 (c), the arrival position of the deepest portion (z = z max ) of the irradiation range 11 of a plurality of transmitted beams constituting the set of transmitted beams t1, t2, and t3 is set. Each is transmitted so as to be arranged in parallel in the x direction and deviated in the y direction. The luminance image generation unit 30 generates a luminance image of the imaging cross section 21 using the received signals obtained for each set of the transmission beams t1, t2, and t3, and the luminance image compositing unit 40 synthesizes them into one composite. Get an image. The positions of the received scanning lines r-1, r-2, ..., R-7 may be the same between the sets of transmitted beams as shown in FIGS. 12 (b) and 12 (c). It may be displaced in the x direction.

<<実施形態3>>
実施形態3の超音波撮像装置について説明する。
<< Embodiment 3 >>
The ultrasonic image pickup apparatus of Embodiment 3 will be described.

実施形態2の超音波撮像装置では、送信ビームのセットを構成する複数の送信ビームの照射範囲21の最深部における到達位置が、x方向に平行に一列に並んでいる例について説明したが、実施形態3では、送信ビームのセットを構成する複数の送信ビームの到達位置が、x方向に平行に一列に並んでおらずy方向にずれてジグザグに位置する例について図13(b)、(c)を用いて説明する。 In the ultrasonic image pickup apparatus of the second embodiment, an example in which the arrival positions at the deepest part of the irradiation range 21 of a plurality of transmission beams constituting the set of transmission beams are arranged in a row parallel to the x direction has been described. In the third embodiment, FIGS. 13 (b) and 13 (c) show an example in which the arrival positions of a plurality of transmitted beams constituting the set of transmitted beams are not arranged in a row parallel to the x direction but are displaced in the y direction and are located in a zigzag manner. ) Will be explained.

図13(a)は、実施形態2と同様の例であり、送信ビームt1のセットを構成する複数の送信ビームt1-1~t1-5と、送信ビームt2のセットを構成する複数の送信ビームt2-1~t2-5の照射範囲11の最深部への到達位置が、それぞれx方向に平行に並ぶように送信されている。 FIG. 13A is an example similar to the second embodiment, in which a plurality of transmission beams t1-1 to t1-5 constituting a set of transmission beams t1 and a plurality of transmission beams constituting a set of transmission beams t2 are shown. The positions of arrival at the deepest part of the irradiation range 11 of t2-1 to t2-5 are transmitted so as to be arranged in parallel in the x direction.

図13(b)は、実施形態3の送信ビームt1、t2のセットの例であり、送信ビームt1のセットを構成する複数の送信ビームt1-1、t1-2、t1-3、t1-4、t1-5と、送信ビームt2のセットを構成する複数の送信ビームt2-1、t2-2、t2-3、t2-4、t2-5の到達位置が、y方向の異なる位置に交互に(じぐざぐに)位置する。すなわち、送信ビームt1およびt2のうち、送信ビームt1-1、t2-2、t1-3、t2-4、t1-5が、x方向に平行に一列にならび、送信ビームt2-1、t1-2、t2-3、t1-4、t2-5が、x方向に平行に一列に並ぶように送信部102によって送信される。 FIG. 13B is an example of a set of transmission beams t1 and t2 of the third embodiment, and a plurality of transmission beams t1-1, t1-2, t1-3, t1-4 constituting the set of transmission beams t1 are shown in FIG. , T1-5 and a plurality of transmission beams t2-1, t2-2, t2-3, t2-4, t2-5 constituting a set of transmission beams t2 alternately reach different positions in the y direction. Located (in a jumble). That is, among the transmission beams t1 and t2, the transmission beams t1-1, t2-2, t1-3, t2-4, and t1-5 are arranged in a row parallel to the x direction, and the transmission beams t2-1 and t1- 2, t2-3, t1-4, and t2-5 are transmitted by the transmission unit 102 so as to be arranged in a line parallel to the x direction.

輝度画像生成部30は、送信ビームt1-1、t1-2、t1-3、t1-4、t1-5の送信でそれぞれ得られた受信信号を用いて輝度画像Aを生成し、送信ビームt2-1、t2-2、t2-3、t2-4、t2-5の送信でそれぞれ得られた受信信号を用いて輝度画像Bを生成する。輝度画像合成部40は、輝度画像Aと輝度画像Bを合成することにより、合成画像を得る。 The luminance image generation unit 30 generates a luminance image A using the received signals obtained by the transmission of the transmission beams t1-1, t1-2, t1-3, t1-4, and t1-5, respectively, and the luminance image generation unit 30 generates the luminance image t2. The luminance image B is generated using the received signals obtained by the transmissions of -1, t2-2, t2-3, t2-4, and t2-5, respectively. The luminance image synthesizing unit 40 obtains a composite image by synthesizing the luminance image A and the luminance image B.

このように、図13(b)の送信ビームt1、t2のセットは、これらを構成する送信ビームの到達位置が、y方向の異なる位置に交互に位置するため、送信ビームt1のセットと送信ビームt2のセットは、これらを構成する複数の送信ビームの撮像断面21に垂直な面の面内方向の成分が送信ごとに異なっている。よって、輝度画像Aと輝度画像Bは、スペックルノイズのパターンが異なるため、輝度画像Aと輝度画像Bを合成することにより、スペックルノイズパターンが平均されて低減した合成画像を得ることができる。 As described above, in the set of the transmission beams t1 and t2 in FIG. 13B, the arrival positions of the transmission beams constituting them are alternately located at different positions in the y direction, so that the set of the transmission beam t1 and the transmission beam are located alternately. In the set of t2, the components in the in-plane direction of the plane perpendicular to the imaging cross section 21 of the plurality of transmission beams constituting these are different for each transmission. Therefore, since the luminance image A and the luminance image B have different speckle noise patterns, it is possible to obtain a composite image in which the speckle noise patterns are averaged and reduced by synthesizing the luminance image A and the luminance image B. ..

なお、受信走査線r-1、r-2、・・・、r-7は、図13(b)のように送信ビームt1、t2のセットに対して同一の位置に設定してもよい、撮像断面21内に位置していればx軸方向に位置ずれしていてもよい。 The reception scanning lines r-1, r-2, ..., R-7 may be set at the same position with respect to the set of transmission beams t1 and t2 as shown in FIG. 13 (b). If it is located within the imaging cross section 21, it may be displaced in the x-axis direction.

また、図12(b)の例において、送信部102が送信ビームt1のセットを構成する複数の送信ビームt1-1、t1-2、t1-3、t1-4、t1-5と、送信ビームt2のセットを構成する複数の送信ビームt2-1、t2-2、t2-3、t2-4、t2-5を送信する順番は、送信ビームt1-1、t1-2、t1-3、t1-4、t1-5を順次送信した後、送信ビームt2-1、t2-2、t2-3、t2-4、t2-5を順次送信してもよい。また、この順番に限らず、送信ビームt1-1、t2-2、t1-3、t2-4、t1-5を順次送信した後、送信ビームt2-1、t1-2、t2-3、t1-4、t2-5を順次送信してもよい。すなわち、後者の場合、送信ビームが順次送信される位置は、図13(a)の場合と同じになるが、その送信で得られた受信走査線についての受信データは、輝度画像生成部30が一旦メモリ20に格納し、輝度画像生成部30が、図9(b)に示した送信ビームt1-1、t1-2、t1-3、t1-4、t1-5の送信で得られた受信データをメモリ20から読み出して輝度画像Aの生成に用いればよい。また、輝度画像Bの生成の際には、送信ビームt2-1、t2-2、t2-3、t2-4、t2-5の送信で得られた受信データをメモリ20から読み出して用いる。 Further, in the example of FIG. 12B, the transmission unit 102 comprises a plurality of transmission beams t1-1, t1-2, t1-3, t1-4, t1-5, which constitute a set of transmission beams t1, and a transmission beam. The order of transmitting the plurality of transmission beams t2-1, t2-2, t2-3, t2-4, t2-5 constituting the set of t2 is the transmission beams t1-1, t1-2, t1-3, t1. -4, t1-5 may be transmitted in sequence, and then the transmission beams t2-1, t2-2, t2-3, t2-4, and t2-5 may be transmitted in sequence. Further, not limited to this order, after transmitting the transmission beams t1-1, t2-2, t1-3, t2-4, and t1-5 in sequence, the transmission beams t2-1, t1-2, t2-3, and t1 -4, t2-5 may be transmitted in sequence. That is, in the latter case, the position where the transmitted beam is sequentially transmitted is the same as in the case of FIG. 13A, but the received data for the received scanning line obtained by the transmission is obtained by the luminance image generation unit 30. Once stored in the memory 20, the luminance image generation unit 30 receives the transmission beams t1-1, t1-2, t1-3, t1-4, and t1-5 shown in FIG. 9B. The data may be read from the memory 20 and used to generate the luminance image A. Further, when the luminance image B is generated, the received data obtained by the transmission of the transmission beams t2-1, t2-2, t2-3, t2-4, and t2-5 is read from the memory 20 and used.

一方、図13(c)の例は、3セットの送信ビームt1、t2、t3を送信する例である。図13(c)のように、送信ビームt1、t2、t3のセットは、これらを構成する送信ビームの到達位置が、送信ビームごとに予め定められたパターンでy方向の異なる2つ位置のいずれかに選択的に到達する。そのパターンは、送信ビームt1、t2、t3のセットごとに異なるように予め定められている。 On the other hand, the example of FIG. 13C is an example of transmitting three sets of transmission beams t1, t2, and t3. As shown in FIG. 13 (c), in the set of the transmission beams t1, t2, and t3, the arrival positions of the transmission beams constituting them are any of two positions in which the arrival positions of the transmission beams are different in the y direction in a predetermined pattern for each transmission beam. Reach selectively. The pattern is predetermined to be different for each set of transmission beams t1, t2, and t3.

また、3つの送信ビームt1、t2、t3のセットは、それらをそれぞれ構成する複数の送信ビームの位置が、図13(c)に示すように2つのセット間で重なり合うように設定されている。例えば、送信ビームt1のセットを構成する送信ビームt1-1~t1-7、送信ビームt2のセットを構成する送信ビームt2-1~t2-7、および、送信ビームt3のセットを構成する送信ビームt3-1~t3-8のうち、送信ビームt1-1と送信ビームt2-1は、照射範囲11の最深部(z=zmax)の到達位置が同じである。同様に、送信ビームt2-1と送信ビームt3-1は、到達位置が同じでる。他の送信ビームも図13(c)に示した通り、2つの送信ビームの到達位置が同じである。 Further, the sets of the three transmission beams t1, t2, and t3 are set so that the positions of the plurality of transmission beams constituting them overlap each other as shown in FIG. 13 (c). For example, the transmission beams t1-1 to t1-7 constituting the set of the transmission beam t1, the transmission beams t2-1 to t2-7 constituting the set of the transmission beam t2, and the transmission beam constituting the set of the transmission beam t3. Of t3-1 to t3-8, the transmission beam t1-1 and the transmission beam t2-1 have the same arrival position at the deepest part (z = z max ) of the irradiation range 11. Similarly, the transmission beam t2-1 and the transmission beam t3-1 have the same arrival position. As shown in FIG. 13 (c), the other transmitted beams also have the same arrival position of the two transmitted beams.

図13(c)の例は、2つの送信ビームの到達位置が重なり合っているため、送信部102は、送信ビームt1、t2、t3のセットを構成する複数の送信ビームを送信する際には、重なりあった位置には1回のみ送信ビームを送信すればよい。撮像手順の例を図14のフローチャートを用いて説明する。まず、送信部102は6本の送信ビームt1-1、t2-2、t1-4、t1-5、t2-6、t3-8を順次送信し、さらに6本の送信ビームt2-1、t1-2、t1-3、t2-4、t1-6、t1-7を順次送信する(ステップ1301)。受信部104は、送信ビームの送信のたびに、その送信ビームに対応させて予め定めておいた位置の受信走査線について受信ビームを生成する。輝度画像生成部30は、受信部104が生成した受信ビームの受信データを一旦メモリ20に格納する(ステップ1302)。これをすべての送信ビームの送信が終わるまで繰り返す(ステップ1303)。そして、輝度画像生成部30は、輝度画像Aの生成に用いる送信ビームt1-1~t1-7の送信で得られた受信データをメモリ20から読み出して、輝度画像Aを生成する(ステップ1304)。次に輝度画像生成部30は、輝度画像Bの生成に用いる送信ビームt2-1、t2-2、t2-3(=t1-3)、t2-4、t2-5(=t1-5)、t2-6、t2-7(=t1-7)の送信で得られた受信データをメモリ20から読み出して、輝度画像Bを生成する(ステップ1305)。さらに、輝度画像生成部30は、輝度画像Cの生成に用いる送信ビームt3-1(=t2-1)、t3-2(=t1-2)、t3-3(=t2-2)、t3-4(=t1-4)、t3-5(=t2-4)、t3-6(=t1-6)、t3-7(=t2-6)、t3-8の送信で得られた受信データをメモリ20から読み出して、輝度画像Cを生成する(ステップ1306)。輝度画像合成部40は、輝度画像Aと輝度画像Bと輝度画像Cとを合成して合成画像を生成し、表示部122に表示する(ステップ1307)。 In the example of FIG. 13 (c), since the arrival positions of the two transmission beams overlap each other, the transmission unit 102 transmits a plurality of transmission beams constituting a set of transmission beams t1, t2, and t3. It is only necessary to transmit the transmission beam once to the overlapping positions. An example of the imaging procedure will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the transmission unit 102 sequentially transmits six transmission beams t1-1, t2-2, t1-4, t1-5, t2-6, and t3-8, and further six transmission beams t2-1 and t1. -2, t1-3, t2-4, t1-6, t1-7 are sequentially transmitted (step 1301). Each time the transmission beam is transmitted, the reception unit 104 generates a reception beam for a reception scan line at a predetermined position corresponding to the transmission beam. The luminance image generation unit 30 temporarily stores the reception data of the reception beam generated by the reception unit 104 in the memory 20 (step 1302). This is repeated until the transmission of all the transmission beams is completed (step 1303). Then, the luminance image generation unit 30 reads the received data obtained by the transmission of the transmission beams t1-1 to t1-7 used for generating the luminance image A from the memory 20 to generate the luminance image A (step 1304). .. Next, the luminance image generation unit 30 has transmitted beams t2-1, t2-2, t2-3 (= t1-3), t2-4, t2-5 (= t1-5), which are used to generate the luminance image B. The received data obtained by the transmission of t2-6 and t2-7 (= t1-7) is read from the memory 20 to generate the luminance image B (step 1305). Further, the luminance image generation unit 30 uses the transmitted beams t3-1 (= t2-1), t3-2 (= t1-2), t3-3 (= t2-2), and t3- to generate the luminance image C. Received data obtained by transmitting 4 (= t1-4), t3-5 (= t2-4), t3-6 (= t1-6), t3-7 (= t2-6), t3-8. It is read from the memory 20 to generate a luminance image C (step 1306). The luminance image compositing unit 40 synthesizes the luminance image A, the luminance image B, and the luminance image C to generate a composite image, and displays it on the display unit 122 (step 1307).

このように、受信走査線についての受信データを一旦メモリ20に格納することにより、到達位置が重なりあう送信ビームを2回送信する必要がなくなるため、送信回数を低減でき、フレームレートを向上させることができる。 In this way, by temporarily storing the received data for the received scanning line in the memory 20, it is not necessary to transmit the transmission beams having overlapping arrival positions twice, so that the number of transmissions can be reduced and the frame rate can be improved. Can be done.

なお、メモリ20を用いず、すべての送信ビームt1、t2、t3のセットを構成する送信ビームを順次送信して、その都度受信ビームを生成し、輝度画像A,B,Cを順次生成することももちろん可能である。 It should be noted that, without using the memory 20, the transmission beams constituting all the transmission beams t1, t2, and t3 are sequentially transmitted, the reception beam is generated each time, and the luminance images A, B, and C are sequentially generated. Of course it is possible.

<<実施形態4>>
実施形態4の超音波撮像装置について、図15を用いて説明する。
<< Embodiment 4 >>
The ultrasonic image pickup apparatus of the fourth embodiment will be described with reference to FIG.

実施形態4の超音波撮像装置の基本的な構造は、実施形態1~3と同様であるが、実施形態4では、フレームレートを向上させるため、図15に示すように、1フレームの輝度画像を生成するために送信する送信ビームのセットを構成する送信ビームの数を輝度画像の生成に必要な受信走査線の数よりも低減する。受信部104は、送信ビームのセットを構成する複数の送信ビームの少なくとも一部の送信について、図9の例と同様に、2以上の受信走査線について受信ビームを生成することにより、輝度画像の生成に必要な数の受信走査線について受信ビームを生成する。これにより、送信ビームの数を低減しながらも輝度画像を生成することができるため、フレームレートを向上させることができる。また、超音波の送受信の動作は、図8のフローと同様に輝度画像ごとに行ってもよいし、図14のフローのように、すべての送信ビームを送信した後で輝度画像の生成に用いる受信ビームを選択して画像生成してもよい。また、図11のフローのように開口合成を行ってもよい。 The basic structure of the ultrasonic image pickup apparatus of the fourth embodiment is the same as that of the first to third embodiments, but in the fourth embodiment, as shown in FIG. 15, in order to improve the frame rate, a one-frame luminance image is obtained. The number of transmit beams constituting the set of transmit beams to be transmitted to generate is reduced from the number of receive scan lines required to generate a luminance image. The receiving unit 104 generates a receiving beam for two or more received scanning lines for at least a part of the transmission of the plurality of transmitting beams constituting the set of the transmitting beams, so that the luminance image can be transmitted. Generate a receive beam for the number of receive scanlines required for generation. As a result, it is possible to generate a luminance image while reducing the number of transmitted beams, so that the frame rate can be improved. Further, the operation of transmitting and receiving ultrasonic waves may be performed for each luminance image as in the flow of FIG. 8, or is used for generating a luminance image after transmitting all the transmitted beams as in the flow of FIG. The received beam may be selected to generate an image. Further, aperture synthesis may be performed as in the flow of FIG.

このとき、本実施形態では、図15に示したように、一つの輝度画像を生成するための送信ビームt1のセットを構成する複数の送信ビームt1-1、t1-2、t1-3は、撮像断面の面内成分(x方向)の位置が、次の輝度画像を生成するための送信ビームt2のセットを構成する複数の送信ビームt2-1、t2-2に対してx方向にずれるように設定している。これにより、輝度画像Aと輝度画像Bとを合成した際にスペックルノイズパターンをより効果的に抑制することができる。 At this time, in the present embodiment, as shown in FIG. 15, the plurality of transmission beams t1-1, t1-2, and t1-3 constituting the set of transmission beams t1 for generating one luminance image are The position of the in-plane component (x direction) of the imaged cross section is shifted in the x direction with respect to the plurality of transmission beams t2-1 and t2-2 constituting the set of transmission beams t2 for generating the next luminance image. Is set to. This makes it possible to more effectively suppress the speckle noise pattern when the luminance image A and the luminance image B are combined.

また、図16(a)、(b)に示したように送信ビームの到達位置および受信走査線を配置し、図17のフローに示した手順により送受信を行ってもよい。送信部102と受信部104は、送信ビームの送信と、1または2以上の受信ビームの生成を一つの輝度画像に生成に必要なすべての受信走査線の受信ビームが得られるまで繰り返し(ステップ1601~1603)、輝度画像生成部30は、1つの輝度画像(例えばA)を生成し、メモリ20に格納する(ステップ1604)。輝度画像生成部30は、前回生成してメモリ20に格納しておいた輝度画像(B)を読み出して、今回生成した輝度画像(A)と合成して合成画像を生成する(ステップ1605)。これにより、1枚輝度画像を生成するたびに、1枚の合成画像を生成できるため、フレームレートを向上させることができる。 Further, as shown in FIGS. 16A and 16B, the arrival position of the transmission beam and the reception scanning line may be arranged, and transmission / reception may be performed according to the procedure shown in the flow of FIG. The transmission unit 102 and the reception unit 104 repeat the transmission of the transmission beam and the generation of one or more reception beams until the reception beams of all the reception scan lines required for generation in one luminance image are obtained (step 1601). ~ 1603), the luminance image generation unit 30 generates one luminance image (for example, A) and stores it in the memory 20 (step 1604). The luminance image generation unit 30 reads the luminance image (B) generated last time and stored in the memory 20 and combines it with the luminance image (A) generated this time to generate a composite image (step 1605). As a result, one composite image can be generated each time one luminance image is generated, so that the frame rate can be improved.

この場合、図13(a)のように、受信走査線と同数の送信ビームからなる送信ビームのセットを送信することももちろん可能であるが、図16(a),(b)のように、受信走査線の数よりも送信ビームの数を低減した送信ビームのセットを送信することにより、さらにフレームレートを向上させることができる。 In this case, it is of course possible to transmit a set of transmission beams composed of the same number of transmission beams as the reception scan lines as shown in FIG. 13 (a), but as shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b), it is possible to transmit. The frame rate can be further improved by transmitting a set of transmitted beams in which the number of transmitted beams is smaller than the number of received scan lines.

また、図16(a)、(b)のように、前回の輝度画像(B)の生成のために送信ビームと、今回の輝度画像(A)の生成のための送信ビームが、撮像断面の面内成分(x方向)において位置がすれるように設定することにより、輝度画像Aと輝度画像Bとを合成した際にスペックルノイズパターンをより効果的に抑制することができる。 Further, as shown in FIGS. 16A and 16B, the transmission beam for generating the previous luminance image (B) and the transmission beam for generating the current luminance image (A) are the imaged cross sections of the imaged cross section. By setting the position to shift in the in-plane component (x direction), the speckle noise pattern can be more effectively suppressed when the luminance image A and the luminance image B are combined.

<<実施形態5>>
実施形態5の超音波撮像装置について用いて説明する。
<< Embodiment 5 >>
The ultrasonic image pickup apparatus of the fifth embodiment will be described.

実施形態5の超音波撮像装置では、輝度画像Aの生成のために送信する送信ビームt1が、輝度画像Bの生成のために送信する送信ビームt2に対して、送信ビームの方向を変更する方法以外の要因で,ビーム形状が異なるように送信する。 In the ultrasonic image pickup apparatus of the fifth embodiment, the transmission beam t1 transmitted for generating the luminance image A changes the direction of the transmission beam with respect to the transmission beam t2 transmitted for generating the luminance image B. Transmission is performed so that the beam shape is different due to factors other than the above.

具体的には、送信ビームt1と送信ビームt2のフォーカス深度を撮像断面上および前記撮像断面と直交する面上の少なくとも一方において異ならせることによりビーム形状を異ならせることができる。このとき、振動子を2次元(x方向およびy方向)に配列した超音波探触子108を用い、x方向に並んだ振動子の列とy軸方向に並んだ振動子の列に送信部102が入力する送信信号(電気パルス)のタイミングを調整することにより、送信される送信ビームのxz面におけるフォーカス位置とyz面におけるフォーカス位置とを異なる深度(z方向)に設定することが可能である。具体的には例えば,振動子がx方向にN個,y方向にM個配列された超音波探触子108の場合,ある深度d1にフォーカス点を設定したx方向のN個の振動子に与える送信信号のタイミングをそれぞれTx1,Tx2,・・・・TxNとする。また,d1とは異なる深度d2にフォーカス点を設定した場合にy方向のM個の振動子に与える送信信号のタイミングをそれぞれTy1,Ty2,・・・・TyMとする。この場合,x方向にn番目,y方向にm番目の振動子に対して与える送信信号のタイミングをTxn+Tymに設定することにより、送信される送信ビームのxz面におけるフォーカス位置とyz面におけるフォーカス位置とを異なる深度(z方向)に設定することが可能である。 Specifically, the beam shapes can be made different by making the focus depths of the transmission beam t1 and the transmission beam t2 different on at least one of the image pickup cross section and the plane orthogonal to the image pickup cross section. At this time, using the ultrasonic probe 108 in which the vibrators are arranged two-dimensionally (x-direction and y-direction), the transmission unit is connected to the row of the vibrators arranged in the x-direction and the row of the vibrators arranged in the y-axis direction. By adjusting the timing of the transmission signal (electric pulse) input by 102, it is possible to set the focus position on the xz plane and the focus position on the yz plane of the transmitted beam to different depths (z direction). be. Specifically, for example, in the case of an ultrasonic probe 108 in which N oscillators are arranged in the x direction and M oscillators are arranged in the y direction, N oscillators in the x direction having a focus point set at a certain depth d1 are used. The timing of the transmitted signal to be given is Tx1, Tx2, ... TxN, respectively. Further, when the focus point is set at a depth d2 different from d1, the timings of the transmission signals given to the M oscillators in the y direction are set to Ty1, Ty2, ... TyM, respectively. In this case, by setting the timing of the transmission signal given to the nth oscillator in the x direction and the mth oscillator in the y direction to Txn + Time, the focus position on the xz plane and the focus position on the yz plane of the transmitted beam are transmitted. Can be set to different depths (z direction).

また、フォーカス深度の設定と同時に,異なるy方向に送信ビーム方向を設定することでも,送信ビームt1と送信ビームt2のビーム形状を異なるように設定でき,スペックルノイズパターンをより効果的に抑制することができる。 Further, by setting the transmission beam direction in different y directions at the same time as setting the focus depth, the beam shapes of the transmission beam t1 and the transmission beam t2 can be set differently, and the speckle noise pattern can be suppressed more effectively. be able to.

また、送信ビームt1と送信ビームt2とで超音波の周波数を変えてもよい。上記と同様に,異なる周波数の設定と同時に異なる送信ビーム方向を設定してもよい。 Further, the frequency of the ultrasonic wave may be changed between the transmission beam t1 and the transmission beam t2. Similar to the above, different transmission beam directions may be set at the same time as different frequency settings.

また、送信開口のy軸方向(撮像断面に直交する方向)に並ぶ振動子に入力する送信信号の振幅に、y軸方向の振動子の位置に応じた重み分布を設定し、重みの分布の形状を、送信ビームt1と送信ビームt2とで異ならせることにより、ビーム形状を異ならせてもよい。さらに図16(a)、(b)のように送信ビームt1と送信ビームt2を撮像断面21を挟んでy方向の向きを異ならせてもよい。この場合、送信ビームt1、t2の音圧が撮像断面(xz面)21に集中するようなビーム形状になるように、y軸方向に並ぶ振動子に入力する送信信号の振幅の重み分布の形状を、送信ビームt1、t2でそれぞれ設定することが望ましい。 Further, a weight distribution is set according to the position of the vibrator in the y-axis direction for the amplitude of the transmission signal input to the vibrators arranged in the y-axis direction (direction orthogonal to the imaging cross section) of the transmission aperture, and the weight distribution is distributed. The beam shape may be different by making the shape different between the transmission beam t1 and the transmission beam t2. Further, as shown in FIGS. 16A and 16B, the transmission beam t1 and the transmission beam t2 may be oriented in different directions with the imaging cross section 21 interposed therebetween. In this case, the shape of the weight distribution of the amplitude of the transmission signal input to the vibrators arranged in the y-axis direction so that the sound pressures of the transmission beams t1 and t2 are concentrated on the imaging cross section (xz plane) 21. It is desirable to set each of the transmission beams t1 and t2, respectively.

送信ビームt1、t2のビーム形状以外の構成は、実施形態1~4と同様であるので説明を省略する。 Since the configurations of the transmission beams t1 and t2 other than the beam shapes are the same as those of the first to fourth embodiments, the description thereof will be omitted.

<<実施形態6>>
実施形態6の超音波撮像装置について用いて説明する。
<< Embodiment 6 >>
The ultrasonic image pickup apparatus of the sixth embodiment will be described.

実施形態2~5は送信ビームt1、t2のビームパターンを変更する例について説明したが、送信ビームt1、t2のビームパターンを変更する代わりに、もしくは、送信ビームt1、t2のビームパターンを変更するのに加えて、受信ビームの受信走査線の位置等を変更してもよい。 In the second to fifth embodiments, an example of changing the beam patterns of the transmitted beams t1 and t2 has been described, but instead of changing the beam patterns of the transmitted beams t1 and t2, or changing the beam patterns of the transmitted beams t1 and t2. In addition to the above, the position of the reception scanning line of the reception beam may be changed.

例えば、図18(b)、(c)、(e)、(f)に示すように、輝度画像Aを生成するための受信走査線と輝度画像Bを生成するための受信走査線r1、r2の位置をy方向にずらす。このとき、受信走査線r1、r2は、yz面において平行であってもよいし、異なる角度に傾斜させてもよい。なお、図18(a)、(b)のように送信ビームについては、実施形態2と同様であっても構わないし、実施形態5のように送信ビームのビーム形状も異ならせてもよい。 For example, as shown in FIGS. 18 (b), (c), (e), and (f), a reception scan line for generating a luminance image A and a reception scan line r1 and r2 for generating a luminance image B. The position of is shifted in the y direction. At this time, the reception scanning lines r1 and r2 may be parallel to each other on the yz plane, or may be inclined at different angles. As shown in FIGS. 18A and 18B, the transmission beam may be the same as in the second embodiment, or the beam shape of the transmission beam may be different as in the fifth embodiment.

また、送信ビームt1、t2のビームパターンを変更するのに加えて、図19のようにエコーを受信する超音波探触子108の受信開口108aの位置を、送信ビームt1、t2、t3によって変更することにより、受信ビームの音圧分布の形状(受信ビームのパターン)を変更してもよい。これにより、輝度画像によってスペックルノイズパターンが変わる。 Further, in addition to changing the beam patterns of the transmission beams t1 and t2, the position of the reception opening 108a of the ultrasonic probe 108 that receives the echo is changed by the transmission beams t1, t2, and t3 as shown in FIG. By doing so, the shape of the sound pressure distribution of the received beam (the pattern of the received beam) may be changed. As a result, the speckle noise pattern changes depending on the luminance image.

また、受信部104は、受信ビームフォーミングのために、2次元に配列された振動子がそれぞれ出力する受信信号を加算する処理して受信ビームを形成する際に、撮像断面(xz面)に直交するy方向に配列されている振動子の出力する受信信号を、撮像断面に対する振動子の位置に応じて重み付けした後加算する。このとき、受信部104は、重み付けに用いる重みの分布を、エコーによって(すなわち、その受信ビームを用いる輝度画像によって)異ならせる構成としてもよい。これにより、受信ビームの音圧分布形状が、輝度画像によって変わるため、スペックルノイズパターンが変わる。 Further, the receiving unit 104 is orthogonal to the image pickup cross section (xz plane) when forming a receiving beam by adding the received signals output by the two-dimensionally arranged oscillators for the receiving beam forming. The received signals output by the oscillators arranged in the y direction are weighted according to the position of the oscillators with respect to the imaging cross section and then added. At this time, the receiving unit 104 may be configured to make the distribution of the weights used for weighting different by echo (that is, by the luminance image using the received beam). As a result, the sound pressure distribution shape of the received beam changes depending on the luminance image, so that the speckle noise pattern changes.

実施形態6の超音波撮像装置において、上記した以外の構成は、実施形態2~4と同様であるので説明を省略する。 In the ultrasonic image pickup apparatus of the sixth embodiment, the configurations other than those described above are the same as those of the second to fourth embodiments, and thus the description thereof will be omitted.

なお、実施形態6において、送信ビームt1、t2のビームパターンを変更し、さらに受信ビームの受信走査線の位置等を変更する場合,図20のフローに示した手順により送受信を行ってもよい。すなわち、送信部102が、送信ビームを送信した後、受信部104は、複数の受信ビームのセットを、受信走査線の位置等を異ならせて複数回生成する(ステップ1701~1702)。これにより、輝度画像生成部30は、受信ビームのセットの数と同数の複数の輝度画像を生成し、メモリ20に格納する(ステップ1703)。これらのステップを,合成に必要なすべての輝度画像が格納されるまで,あらかじめ設定してある送信ビームの変更ごとに行う(ステップ1704)。輝度画像生成部30は、メモリ20に格納しておいたすべての輝度画像を読み出して合成し,合成画像を生成する(ステップ1705)。 In the sixth embodiment, when the beam patterns of the transmission beams t1 and t2 are changed and the position of the reception scanning line of the reception beam is changed, transmission / reception may be performed according to the procedure shown in the flow of FIG. That is, after the transmission unit 102 transmits the transmission beam, the reception unit 104 generates a plurality of sets of reception beams a plurality of times at different positions of the reception scanning lines (steps 1701 to 1702). As a result, the luminance image generation unit 30 generates a plurality of luminance images as many as the number of sets of received beams and stores them in the memory 20 (step 1703). These steps are performed for each preset transmission beam change until all luminance images required for compositing are stored (step 1704). The luminance image generation unit 30 reads out all the luminance images stored in the memory 20 and synthesizes them to generate a composite image (step 1705).

このように、送信ビームのビームパターンの変更と受信ビームの受信走査線の位置等の変更とを組み合わせて、より多くの輝度画像を生成してこれらを合成し、合成画像を作ることで,スペックルノイズパターンをより効果的に抑制することができる。 In this way, by combining the change of the beam pattern of the transmission beam and the change of the position of the reception scan line of the reception beam to generate more luminance images and synthesizing them, the specifications are created. The noise pattern can be suppressed more effectively.

20 メモリ
30 輝度画像生成部
40 輝度画像合成部
100 超音波撮像装置
108 超音波探触子
102 送信部
104 受信部
120 被検体
122 表示部

20 Memory 30 Luminance image generator 40 Luminance image synthesizer 100 Ultrasonic imager 108 Ultrasonic probe 102 Transmitter 104 Receiver 120 Subject 122 Display unit

Claims (14)

静止した状態の超音波探触子の複数の振動子から被検体の所定の照射範囲に対して、超音波の送信ビームを2以上送信させる送信部と、
前記送信ビームの送信ごとに前記被検体において発生するエコーを前記複数の振動子が受信して出力する受信信号を、前記エコーの発生ごとに受け取って、予め定めておいた1以上の受信走査線上の複数の受信焦点について受信ビームフォーミングすることにより、1以上の受信ビームを前記エコーの受信ごとに形成する受信部と、
前記受信ビームの信号を用いて、前記照射範囲内の同一の撮像断面についての2以上の輝度画像を生成する輝度画像生成部と、
生成された2以上の前記輝度画像を合成する輝度画像合成部とを有し、
前記2以上の送信ビームはいずれも、前記超音波探触子の同一の送信開口内の振動子から送信され、送信ごとに生じたエコーは、前記超音波探触子の受信ごとに同一の受信開口内の振動子において受信され、
前記送信ビームのビームパターン、および、前記受信ビームが形成される前記受信走査線の位置、のうち少なくとも一方は、前記送信ビームの送信ごとに異なることを特徴とする超音波撮像装置。
A transmitter that transmits two or more ultrasonic transmission beams to a predetermined irradiation range of the subject from multiple oscillators of the ultrasonic probe in a stationary state.
The reception signals generated by the plurality of oscillators for each transmission of the transmission beam received and output by the plurality of oscillators are received for each generation of the echo, and are displayed on one or more predetermined reception scanning lines. A receiver that forms one or more receive beams for each reception of the echo by performing receive beamforming for a plurality of receive focal points.
A luminance image generator that uses the signal of the received beam to generate two or more luminance images for the same imaged cross section within the irradiation range.
It has a luminance image compositing unit that synthesizes two or more generated luminance images.
Both of the two or more transmission beams are transmitted from the oscillators in the same transmission aperture of the ultrasonic probe, and the echo generated for each transmission is the same for each reception of the ultrasonic probe. Received by the oscillator in the aperture
An ultrasonic image pickup apparatus characterized in that at least one of a beam pattern of the transmission beam and a position of the reception scanning line on which the reception beam is formed is different for each transmission of the transmission beam.
請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記送信ビームのビームパターンが前記送信ビームごとに異なるとは、前記送信ビームの送信方向および送信ビームの形状の少なくとも一方が前記送信ビームごとに異なることを特徴とする超音波撮像装置。 The ultrasonic image pickup apparatus according to claim 1, wherein the beam pattern of the transmission beam is different for each transmission beam, that is, at least one of the transmission direction of the transmission beam and the shape of the transmission beam is different for each transmission beam. An ultrasonic imaging device characterized by being different. 請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記送信開口および受信開口は、いずれも前記超音波探触子の全開口であることを特徴とする超音波撮像装置。 The ultrasonic image pickup apparatus according to claim 1, wherein the transmission aperture and the reception aperture are both full openings of the ultrasonic probe. 請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記超音波探触子の前記送信開口および前記受信開口には前記振動子が2次元に配列され、前記2以上の送信ビームは、送信方向の前記撮像断面の面内方向の成分が一致し、前記撮像断面に垂直な面の面内方向の成分が異なっていることを特徴とする超音波撮像装置。 The ultrasonic image pickup apparatus according to claim 1, wherein the vibrators are arranged two-dimensionally in the transmission opening and the reception opening of the ultrasonic probe, and the two or more transmission beams are in the transmission direction. The ultrasonic image pickup apparatus, characterized in that the components in the in-plane direction of the image pickup cross section are the same, and the components in the in-plane direction of the plane perpendicular to the image pickup cross section are different. 請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記送信部は、生成する前記輝度画像ごとに、所定数の前記送信ビームのセットを前記照射範囲に送信させ、
前記送信ビームのセットは、前記撮像断面に垂直な面の面内における前記送信ビームの送信方向の成分が、送信ビームのセット間で異なり、前記撮像断面の面内における前記所定数の送信ビームの間隔が、送信ビームのセット間で同一であることを特徴とする超音波撮像装置。
The ultrasonic image pickup apparatus according to claim 1, wherein the transmission unit transmits a predetermined number of sets of transmission beams to the irradiation range for each luminance image to be generated.
In the set of transmission beams, the components of the transmission direction of the transmission beam in the plane perpendicular to the imaging cross section differ between the sets of transmission beams, and the predetermined number of transmission beams in the plane of the imaging cross section An ultrasonic imaging device characterized in that the spacing is the same between sets of transmitted beams.
請求項5に記載の超音波撮像装置であって、前記送信ビームのセットを構成する複数の前記送信ビームの送信方向は、前記撮像断面に直交する面内において、複数の前記送信ビーム間で異なることを特徴とする超音波撮像装置。 In the ultrasonic image pickup apparatus according to claim 5, the transmission directions of the plurality of transmission beams constituting the set of transmission beams differ among the plurality of transmission beams in a plane orthogonal to the imaging cross section. An ultrasonic imaging device characterized by this. 請求項5に記載の超音波撮像装置であって、前記送信部は、一つの輝度画像を生成するために送信する前記送信ビームのセットを構成する送信ビームの数を、当該輝度画像の生成に必要な受信走査線の数よりも低減し、
前記受信部は、前記送信ビームのセットを構成する送信ビームの少なくとも一部については、2以上の前記受信走査線について前記受信ビームを生成することにより、前記輝度画像の生成に必要な数の受信走査線について受信ビームを生成し、
前記送信ビームのセットを構成する複数の送信ビームは、前記撮像断面の面内成分の位置が、次の輝度画像を生成するための送信ビームのセットとは異なっていることを特徴とする超音波撮像装置。
The ultrasonic image pickup apparatus according to claim 5, wherein the transmission unit uses the number of transmission beams constituting the set of transmission beams to be transmitted to generate one luminance image in order to generate the luminance image. Less than the number of received scan lines required,
The receiving unit generates the received beams for two or more received scanning lines for at least a part of the transmitted beams constituting the set of transmitted beams, so that the receiving unit receives as many times as necessary for generating the luminance image. Generate a receive beam for the scan line
The plurality of transmitted beams constituting the set of transmitted beams are characterized in that the positions of the in-plane components of the imaged cross section are different from the set of transmitted beams for generating the next luminance image. Imaging device.
請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記受信部は、1回の前記送信ビームの送信に対して、前記受信ビームを複数形成し、他の回の前記送信ビームの送信で形成された前記受信ビームと空間的な位置が重なる点について、受信ビームのデータをコヒーレントに加算することを特徴とする超音波撮像装置。 The ultrasonic imaging apparatus according to claim 1, wherein the receiving unit forms a plurality of the received beams for one transmission of the transmitting beam, and is formed by transmitting the transmitting beam at another time. An ultrasonic image pickup apparatus characterized in that data of a received beam is coherently added to a point where a spatial position overlaps with the received beam. 請求項5に記載の超音波撮像装置であって、前記輝度画像ごとの前記送信ビームのセットを構成する複数の前記送信ビームの一部は、送信方向が前記輝度画像間で同一であることを特徴とする超音波撮像装置。 The ultrasonic image pickup apparatus according to claim 5, wherein a part of the plurality of transmitted beams constituting the set of transmitted beams for each luminance image has the same transmission direction between the luminance images. An ultrasonic imaging device that features it. 請求項7に記載の超音波撮像装置であって、前記送信部は、3以上の前記送信ビームのセットを送信させ、
前記輝度画像生成部は、一つの前記送信ビームのセットを構成する複数の送信ビームの送信によって得られた受信信号により前記輝度画像を生成し、
前記輝度画像合成部は、前記輝度画像生成部が生成した前記輝度画像を、その直前の別の送信ビームのセットを構成する複数の送信ビームの送信によって得られた輝度画像と合成することを特徴とする超音波撮像装置。
The ultrasonic imaging apparatus according to claim 7, wherein the transmission unit transmits a set of three or more transmission beams.
The luminance image generation unit generates the luminance image from the received signals obtained by the transmission of a plurality of transmission beams constituting one set of the luminance images.
The luminance image synthesizing unit is characterized in that the luminance image generated by the luminance image generation unit is combined with a luminance image obtained by transmitting a plurality of transmission beams constituting another set of transmission beams immediately before the luminance image synthesizing unit. Ultrasonic image pickup device.
請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記超音波探触子には前記振動子が2次元に配列され、
前記送信部は、前記2以上の送信ビームのフォーカス深度を、前記撮像断面上および前記撮像断面と直交する面上の少なくとも一方において異ならせることを特徴とする超音波撮像装置。
The ultrasonic imaging device according to claim 1, wherein the vibrators are arranged two-dimensionally in the ultrasonic probe.
The transmission unit is an ultrasonic image pickup apparatus characterized in that the focus depths of the two or more transmission beams are different on at least one of the image pickup cross section and a plane orthogonal to the image pickup cross section.
請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記送信部は、前記送信開口内の2次元配列された振動子に送信パルス信号を出力することにより、前記超音波探触子から前記送信ビームを送信させ、
前記送信部は、前記送信開口内の振動子に対して出力する前記送信パルス信号の振幅を、前記撮像断面に直交する方向の前記振動子の位置に応じた重み分布で重み付けして出力し、前記重み分布を前記2以上の送信ビームごとに異ならせることを特徴とする超音波撮像装置。
The ultrasonic image pickup apparatus according to claim 1, wherein the transmission unit outputs a transmission pulse signal to a two-dimensionally arranged vibrator in the transmission opening, whereby the transmission is transmitted from the ultrasonic probe. Send a beam,
The transmission unit weights and outputs the amplitude of the transmission pulse signal output to the vibrator in the transmission aperture with a weight distribution according to the position of the vibrator in the direction orthogonal to the imaging cross section. An ultrasonic imaging device characterized in that the weight distribution is different for each of the two or more transmission beams.
請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記エコーごとに設定される前記受信走査線の方向は、前記撮像断面に直交する面内においてはずれており、前記撮像断面の面内においては一致していることを特徴とする超音波撮像装置。 In the ultrasonic image pickup apparatus according to claim 1, the direction of the reception scanning line set for each echo is deviated in the plane orthogonal to the image pickup cross section, and in the plane of the image pickup cross section. An ultrasonic imaging device characterized by matching. 請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記超音波探触子の振動子は、2次元に配列されており、
前記受信部は、受信ビームフォーミングのために、前記2次元に配列された振動子がそれぞれ出力する受信信号を加算する処理を行う構成であり、
前記受信部は、前記加算する処理において、前記撮像断面に直交する方向に配列されている前記振動子の出力する受信信号を、前記撮像断面に対する前記振動子の位置に応じて重み付けした後加算し、
前記受信部は、前記重み付けに用いる重みの分布を、前記エコーによって異ならせることを特徴とする超音波撮像装置。

The ultrasonic image pickup apparatus according to claim 1, wherein the vibrators of the ultrasonic probe are arranged two-dimensionally.
The receiving unit is configured to perform a process of adding the received signals output by the oscillators arranged in the two dimensions for receiving beamforming.
In the addition process, the receiving unit weights the received signals output by the oscillators arranged in the direction orthogonal to the imaging cross section according to the position of the oscillator with respect to the imaging cross section, and then adds the signals. ,
The receiving unit is an ultrasonic imaging device characterized in that the distribution of weights used for the weighting is different by the echo.

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