JP7020052B2 - Ultrasound signal processing device, ultrasonic diagnostic device, ultrasonic signal processing method, and ultrasonic image display method - Google Patents
Ultrasound signal processing device, ultrasonic diagnostic device, ultrasonic signal processing method, and ultrasonic image display method Download PDFInfo
- Publication number
- JP7020052B2 JP7020052B2 JP2017202107A JP2017202107A JP7020052B2 JP 7020052 B2 JP7020052 B2 JP 7020052B2 JP 2017202107 A JP2017202107 A JP 2017202107A JP 2017202107 A JP2017202107 A JP 2017202107A JP 7020052 B2 JP7020052 B2 JP 7020052B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- transmission
- ultrasonic
- oscillator
- point
- 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
Landscapes
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Description
本開示は、超音波信号処理装置、および、それを備えた超音波診断装置に関し、特に、超音波信号処理装置における受信ビームフォーミング処理方法、および、超音波画像表示方法に関する。 The present disclosure relates to an ultrasonic signal processing device and an ultrasonic diagnostic device including the ultrasonic signal processing device, and more particularly to a received beamforming processing method in the ultrasonic signal processing device and an ultrasonic image display method.
超音波診断装置は、超音波プローブ(以下、「プローブ」とする)により被検体内部に超音波を送信し、被検体組織の音響インピーダンスの差異により生じる超音波反射波(エコー)を受信する。さらに、この受信から得た受信信号に基づいて、被検体の内部組織の構造を示す超音波断層画像を生成し、モニタ(以下、「表示部」とする)上に表示するものである。超音波診断装置は、被検体への侵襲が少なく、リアルタイムに体内組織の状態を断層画像などで観察できるため、生体の形態診断に広く用いられている。 The ultrasonic diagnostic apparatus transmits ultrasonic waves to the inside of a subject by an ultrasonic probe (hereinafter referred to as “probe”), and receives an ultrasonic reflected wave (echo) generated by a difference in acoustic impedance of the subject tissue. Further, based on the received signal obtained from this reception, an ultrasonic tomographic image showing the structure of the internal tissue of the subject is generated and displayed on a monitor (hereinafter referred to as “display unit”). Ultrasound diagnostic equipment is widely used for morphological diagnosis of living organisms because it does not invade the subject and can observe the state of internal tissues in real time using a tomographic image or the like.
従来の超音波診断装置では、受信した反射超音波に基づく信号の受信ビームフォーミング方法として、一般的に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、複数の振動子によって行われる被検体への超音波送信が行われる際、被検体のある深さで超音波ビームがフォーカスを結ぶよう送信ビームフォーミングがなされる。また、この方法では、送信超音波ビームの中心軸上に観測点を設定する。そのため、1回の超音波送信イベントでは送信超音波ビームの中心軸近傍の少数本の音響線信号しか生成することができず、超音波の利用効率が悪い。また、観測点がフォーカス点から離れた位置にある場合には、音響線信号の空間分解能及び信号S/N比が低くなる課題も有している。 In the conventional ultrasonic diagnostic apparatus, a method generally called a phasing addition method is used as a received beamforming method for a signal based on the received reflected ultrasonic wave (for example, Non-Patent Document 1). In this method, when ultrasonic transmission to a subject is performed by a plurality of oscillators, transmission beamforming is performed so that the ultrasonic beam is focused at a certain depth of the subject. In this method, the observation point is set on the central axis of the transmitted ultrasonic beam. Therefore, in one ultrasonic transmission event, only a small number of acoustic wave signals near the central axis of the transmitted ultrasonic beam can be generated, and the utilization efficiency of ultrasonic waves is poor. Further, when the observation point is located at a position far from the focus point, there is a problem that the spatial resolution of the acoustic line signal and the signal S / N ratio are lowered.
これに対して、合成開口法(Synthetic Aperture Method)により、送信フォーカス点近傍以外の領域においても空間分解能の高い、高画質な画像を得る受信ビームフォーミング方法が考案されている(例えば、非特許文献2)。この方法によれば、超音波送信波の伝播経路と、その伝播経路による反射波の振動子への到達時間の両方を加味した遅延制御を行うことで、送信フォーカス点近傍以外に位置する超音波主照射領域からの反射超音波も反映した受信ビームフォーミングを行うことができる。その結果、1回の超音波送信イベントから超音波主照射領域全体に対して音響線信号を生成することができる。なお、超音波主照射領域とは、領域内のすべての点において、送信振動子列を構成する各振動子から送波される超音波の伝搬する領域を指す。また、合成開口法では、複数の送信イベントから得た同一観測点に対する複数の受信信号をもとに仮想的に送信フォーカスを合わせることで、非特許文献1記載の受信ビームフォーミング方法と比較して、空間分解能及びS/N比の高い超音波画像を得ることが可能となる。
On the other hand, a received beamforming method has been devised by the Synthetic Aperture Method to obtain a high-quality image with high spatial resolution even in a region other than the vicinity of the transmission focus point (for example, non-patent documents). 2). According to this method, the delay control is performed in consideration of both the propagation path of the ultrasonic transmission wave and the arrival time of the reflected wave by the propagation path to the vibrator, so that the ultrasonic wave located outside the vicinity of the transmission focus point is controlled. Received beam forming that also reflects the reflected ultrasonic waves from the main irradiation area can be performed. As a result, it is possible to generate an acoustic line signal for the entire ultrasonic main irradiation region from one ultrasonic transmission event. The ultrasonic main irradiation region refers to a region in which ultrasonic waves transmitted from each oscillator constituting the transmission oscillator train propagate at all points in the region. Further, in the synthetic aperture method, the transmission focus is virtually set based on a plurality of reception signals for the same observation point obtained from a plurality of transmission events, as compared with the reception beamforming method described in Non-Patent
超音波画像を生成する対象となる領域(以下、「画像化領域」とする)をプローブにおける振動子の並ぶ方向(以下、「素子列方向」とする)に拡大することが検討されている。画像化領域を素子列方向に拡大する方法としては、例えば、特許文献1に開示されているように、(1)送信イベント毎に超音波ビームの送信方向を変更し、超音波ビームを放射状に送信することにより、超音波ビームの通過領域を拡大する方法、と、(2)通常の送信イベントに加えて、超音波ビームの送信方向を外側に向けた送信イベントを追加する方法、とがある。しかしながら、(1)の方法では、超音波ビームの通過領域が素子列方向に拡大する代償として、素子列方向における空間解像度の低下と、S/N比の低下を招くこととなる。また、(2)の方法では、1枚の超音波画像を生成するために必要な送信イベント回数の増加を伴うため、フレームレートの低下を招くこととなる。
It is being studied to expand the target region for generating an ultrasonic image (hereinafter referred to as "imaging region") in the direction in which the oscillators are arranged in the probe (hereinafter referred to as "element train direction"). As a method of expanding the imaging region in the element train direction, for example, as disclosed in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、一般的な送信ビームフォーミングを用いた合成開口法において、空間解像度、S/N比、および、フレームレートの低下を抑制しながら画像化領域を素子列方向に拡大できる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を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is an imaging region while suppressing a decrease in spatial resolution, S / N ratio, and frame rate in a synthetic aperture method using general transmission beamforming. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic signal processing device, an ultrasonic diagnostic device, an ultrasonic signal processing method, and an ultrasonic image display method capable of expanding in the element train direction.
本発明の一態様に係る超音波信号処理装置は、超音波プローブに列設された複数の振動子を選択的に駆動して被検体に超音波送信する送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに同期して被検体から反射超音波を受波し、受波した反射超音波に基づいて生成される複数のサブフレーム音響線信号からフレーム音響線信号を合成する超音波信号処理装置であって、1回の送信イベントにおいて前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信し、各送信イベントに同期して、超音波を送信する送信振動子列が列方向に順次移動するよう選択する送信部と、各送信イベントに同期して前記複数の振動子から受信振動子列を選択し、前記受信振動子列が被検体内から受波した反射超音波に基づいて、前記受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を生成する受信部と、対応するフレーム音響線信号が形成されるべき被検体内の領域として画像化主領域と、前記画像化主領域に対して列方向に隣接する追加領域とを設定する画像化領域設定部と、前記送信イベントごとに、前記送信イベントごとに、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して前記サブフレーム音響線信号を生成する整相加算部と、前記整相加算部が生成した前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、前記フレーム音響線信号を合成する合成部とを備え、前記整相加算部は、前記被検体内で超音波が集束するエリアに含まれる領域を含む主対象領域と、前記主対象領域に列方向に隣接する領域の一部または全部が前記追加領域内に存在する場合に、前記主対象領域に列方向に隣接する領域のうち前記追加領域内に存在する部分である副対象領域とを、前記観測点を含む領域として設定し、前記画像化主領域内かつ前記主対象領域内の観測点と前記副対象領域に含まれる観測点との間で、送信された超音波が観測点に到達する送信時間の算出方法を異ならせることを特徴とする。 The ultrasonic signal processing apparatus according to one aspect of the present invention selectively drives a plurality of vibrators arranged in a row on an ultrasonic probe to transmit ultrasonic waves to a subject by repeating a transmission event a plurality of times, and each transmission is performed. It is an ultrasonic signal processing device that receives reflected ultrasonic waves from a subject in synchronization with an event and synthesizes a frame acoustic line signal from a plurality of subframe acoustic line signals generated based on the received reflected ultrasonic waves. Then, in one transmission event, a transmission oscillator row is selected from the plurality of oscillators, and ultrasonic waves are transmitted from the transmission oscillator row so as to be focused in the subject, and synchronized with each transmission event. The transmitter section that selects the transmitter sequence that transmits ultrasonic waves to move sequentially in the column direction, and the receiver oscillator sequence that selects the receiver oscillator sequence from the plurality of oscillators in synchronization with each transmission event, and the receiver oscillator sequence A receiving unit that generates a received signal sequence for each oscillator of the receiver oscillator sequence based on the reflected ultrasonic waves received from the subject, and a region in the subject in which the corresponding frame acoustic line signal should be formed. The imaging area setting unit that sets the imaging main area and the additional area adjacent to the imaging main area in the column direction, and each transmission event and each transmission event are obtained from each observation point. Based on the phasing addition unit that generates the subframe acoustic line signal by pacing and adding the received signal sequence based on the reflected reflected ultrasonic waves, and the plurality of subframe acoustic line signals generated by the phasing addition unit. A synthesizing unit that synthesizes the frame acoustic line signal, and the phasing addition unit includes a main target area including a region included in an area where ultrasonic waves are focused in the subject, and a column in the main target area. When a part or all of the area adjacent to the direction is present in the additional area, the sub-target area which is a part existing in the additional area among the areas adjacent to the main target area in the column direction is defined as the sub-target area. The ultrasonic waves transmitted between the observation points in the imaging main region and the main target region and the observation points included in the sub-target region reach the observation points, which are set as the region including the observation point. It is characterized in that the calculation method of the transmission time to be performed is different.
本発明の一形態に係る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によれば、フレームレートを低下させることなく、かつ、空間解像度とS/N比を低下させることなく、追加領域の面積だけ画像化領域を拡大することができる。 According to the ultrasonic signal processing device, the ultrasonic diagnostic device, the ultrasonic signal processing method, and the ultrasonic image display method according to one embodiment of the present invention, the frame rate is not lowered and the spatial resolution and S / are. The imaging region can be expanded by the area of the additional region without lowering the N ratio.
≪発明を実施するための形態に至った経緯≫
発明者は、合成開口法を用いる超音波診断装置において、画像化領域を拡大させるために各種の検討を行った。
<< Background to the form for implementing the invention >>
The inventor has conducted various studies in order to expand the imaging region in an ultrasonic diagnostic apparatus using a synthetic aperture method.
超音波診断装置においては、一般に、複数の振動子によって行われる被検体への超音波送信が行われる際、被検体のある深さで超音波ビームがフォーカスを結ぶよう、波面を集束させる送信ビームフォーミングがなされる(以下、フォーカスが結ばれる深さを「フォーカス深さ」とする)。そのため、1度の超音波の送信(送信イベント)によって、超音波送信に用いられる複数の振動子(以下、「送信振動子列」とする)から、超音波主照射領域に主として超音波が照射される。ここで、「超音波主照射領域」とは、送信振動子列を構成する各振動子から送波される超音波の伝搬する領域のことである。送信フォーカス点が1点である場合には、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り、波面は、送信フォーカス点を中心とした円弧状となる。なお、必ずしも超音波ビームが1点でフォーカスを結ぶとは限らず、例えば、1.5素子分から数素子分程度にフォーカスした領域(以下、「フォーカス領域」とする)に集束するだけの場合もあるが、この場合、超音波主照射領域はフォーカス深さまでは列方向の幅が狭まり、フォーカス深さでフォーカス領域の列方向の幅となり、フォーカス深さより深い領域では再び列方向が広がる形状となる。すなわち、超音波主照射領域は、フォーカス深さで列方向の幅が最も狭くなり、それ以外の深さでは、フォーカス深さまでの距離に応じて列方向の幅が広がる形状となる。 In an ultrasonic diagnostic apparatus, generally, when ultrasonic transmission to a subject is performed by a plurality of oscillators, a transmission beam that focuses the wavefront so that the ultrasonic beam is focused at a certain depth of the subject. Forming is performed (hereinafter, the depth at which focus is formed is referred to as "focus depth"). Therefore, by transmitting ultrasonic waves once (transmission event), ultrasonic waves mainly irradiate the ultrasonic main irradiation area from a plurality of oscillators used for ultrasonic transmission (hereinafter referred to as "transmission oscillator series"). Will be done. Here, the "ultrasonic main irradiation region" is a region in which ultrasonic waves transmitted from each oscillator constituting the transmission oscillator train propagate. When the transmission focus point is one point, the ultrasonic main irradiation region is an hourglass-shaped region surrounded by two straight lines passing through the transmission focus point from both ends of the base, with the transmission oscillator row as the base. The wavefront has an arc shape centered on the transmission focus point. It should be noted that the ultrasonic beam does not always focus at one point, and for example, it may only focus on a region focused from 1.5 elements to several elements (hereinafter referred to as "focus area"). However, in this case, the width of the ultrasonic main irradiation region in the column direction narrows at the focus depth, becomes the width of the focus region in the column direction at the focus depth, and the column direction expands again in the region deeper than the focus depth. .. That is, the ultrasonic main irradiation region has a shape in which the width in the column direction is the narrowest in the focus depth, and the width in the column direction is widened in the other depths according to the distance to the focus depth.
合成開口法では、1回の送信イベントにおいて、超音波主照射領域のいずれの点に対しても観測点を設定できるため、超音波主照射領域全域を、音響線信号が生成される領域(以下、「対象領域」とする)とするのが好ましい。1つの送信イベントでは超音波画像を生成する領域全体を対象領域とすることができないために、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送信イベントを行う。超音波の利用効率の観点からは対象領域は大きいことが好ましく、また、連続する2つの送信イベントの対象領域の重複面積が大きいほうが、空間解像度や信号S/N比の向上のために好ましい。 In the synthetic aperture method, since the observation point can be set for any point in the ultrasonic main irradiation region in one transmission event, the entire ultrasonic main irradiation region is the region where the acoustic wave signal is generated (hereinafter referred to as the region). , "Target area"). Since the entire area for generating an ultrasonic image cannot be set as a target area in one transmission event, a plurality of transmission events having different target areas are performed in order to generate a one-frame ultrasonic image. From the viewpoint of the utilization efficiency of ultrasonic waves, it is preferable that the target area is large, and it is preferable that the overlapping area of the target areas of two consecutive transmission events is large in order to improve the spatial resolution and the signal S / N ratio.
したがって、砂時計形状の超音波主照射領域の全域を対象領域として送信イベントを行い、送信イベントに同期して、超音波主照射領域と対象領域とを1素子分ずつ移動させて音響線信号を生成し(以下、1回の送信イベントで生成される音響線信号を「サブフレーム音響線信号」とする)、複数のサブフレーム音響線信号を合成して1フレームの超音波画像を生成することが従来行われている。 Therefore, a transmission event is performed with the entire area of the ultrasonic main irradiation region in the shape of an hourglass as the target region, and in synchronization with the transmission event, the ultrasonic main irradiation region and the target region are moved by one element to generate an acoustic line signal. (Hereinafter, the acoustic line signal generated by one transmission event is referred to as a "subframe acoustic line signal"), and a plurality of subframe acoustic line signals can be combined to generate a one-frame ultrasonic image. It has been done conventionally.
一方で、設定上の送信振動子列(以下、「仮想送信振動子列」とする)の一部が振動子列からはみ出る場合には、物理的に振動子が存在しない部分を送信振動子列とすることができない。したがって、素子列方向における仮想送信振動子列の中心(以下、「送信開口中心」とする)の設定可能範囲は、超音波プローブの振動子列の幅を超えることができない。さらに、対象領域の素子列方向の幅はフォーカス深さで最小となるため、画像化領域の素子列方向の幅もフォーカス深さにおいて最小となる。以上の理由により、例えば、リニアプローブの場合、超音波プローブの振動子列を底辺とする長方形状、扇形状、台形状の範囲が、画像化領域の最大範囲となる。また、例えば、コンベックスプローブの場合、略扇形上となる画像化領域において、超音波プローブの振動子列がなす円弧の中心角が、画像化領域の中心角の最大値となる。 On the other hand, if a part of the set transmission oscillator sequence (hereinafter referred to as "virtual transmission oscillator sequence") protrudes from the oscillator sequence, the portion where the oscillator does not physically exist is the transmission oscillator sequence. Cannot be. Therefore, the configurable range of the center of the virtual transmission oscillator sequence (hereinafter referred to as “transmission aperture center”) in the element array direction cannot exceed the width of the oscillator array of the ultrasonic probe. Further, since the width of the target region in the element row direction is the minimum in the focus depth, the width of the imaging region in the element row direction is also the minimum in the focus depth. For the above reasons, for example, in the case of a linear probe, the range of a rectangle, a fan shape, and a trapezoidal shape having the oscillator row of the ultrasonic probe as the base is the maximum range of the imaging region. Further, for example, in the case of a convex probe, the central angle of the arc formed by the oscillator train of the ultrasonic probe is the maximum value of the central angle of the imaged region in the imaged region which is substantially fan-shaped.
これに対して画像化領域を素子列方向に拡大する方法としては、上述したように、1つには、送信イベント毎に超音波ビームの送信方向を変更し、超音波ビームを放射状に送信することにより、超音波ビームの通過領域を拡大する方法がある。これは、図21(b)に示すように、超音波プローブの振動子列の中心から送信開口中心が離れるほど、超音波ビームの進行方向を振動子列の中心から離れるようにステアリングを行う方法である。具体的には、送信開口中心がxの正の方向(図中右側)にあるほど、xの正の方向(図中右上側)に超音波ビームの進行方向を傾け、同様に、送信開口中心がxの負の方向(図中左側)にあるほど、xの負の方向(図中左上側)に超音波ビームの進行方向を傾けるというものである。これにより、画像化領域は、リニアプローブの場合、振動子列の幅を上底とする台形状となり、下底と上底の長さの差だけ、素子列方向に画像化領域を拡大することができる。しかしながら、この方法では、対象領域が放射状に広がるため、深さが大きくなるほど連続する2つの送信イベントの対象領域の重複面積が小さくなり、合成数が小さくなって空間解像度や信号S/N比が低下することとなる。 On the other hand, as a method of expanding the imaging region in the element train direction, as described above, one is to change the transmission direction of the ultrasonic beam for each transmission event and transmit the ultrasonic beam radially. Thereby, there is a method of expanding the passing region of the ultrasonic beam. As shown in FIG. 21 (b), this is a method of steering so that the traveling direction of the ultrasonic beam is separated from the center of the oscillator row as the transmission aperture center is separated from the center of the oscillator train of the ultrasonic probe. Is. Specifically, the more the center of the transmission opening is in the positive direction of x (right side in the figure), the more the traveling direction of the ultrasonic beam is tilted in the positive direction of x (upper right side in the figure), and similarly, the center of the transmission opening. The more the is in the negative direction of x (left side in the figure), the more the traveling direction of the ultrasonic beam is tilted in the negative direction of x (upper left side in the figure). As a result, in the case of a linear probe, the imaging region has a trapezoidal shape with the width of the oscillator row as the upper base, and the imaging region is expanded in the element row direction by the difference in length between the lower base and the upper base. Can be done. However, in this method, since the target area expands radially, the overlapping area of the target areas of two consecutive transmission events becomes smaller as the depth becomes larger, the composite number becomes smaller, and the spatial resolution and the signal-to-noise ratio become smaller. It will decrease.
また、もう一つの画像化領域を拡大する方法としては、上述したように、通常の送信イベントに加えて、超音波ビームの送信方向を外側に向けた送信イベントを追加する方法がある。すなわち、図21(c)に示すように、通常の送信イベントで図21(a)と同様の画像を生成し、通常の画像化領域の素子列方向における外側に追加領域を設けて、追加領域については図21(b)と同様に、超音波ビームの進行方向を追加領域に向けてステアリングを行う方法である。これにより、通常の画像化領域については空間解像度や信号S/N比に影響を与えることなく、画像化領域を素子列方向に拡大することができる。しかしながら、この方法では、追加領域を画像化するための送信イベントを別途行わなければならないため、1枚の超音波画像を生成するのに必要な送信イベント数が増加し、フレームレートの向上が困難となる。 Further, as another method of expanding the imaging region, as described above, there is a method of adding a transmission event in which the transmission direction of the ultrasonic beam is directed outward in addition to the normal transmission event. That is, as shown in FIG. 21 (c), an image similar to that in FIG. 21 (a) is generated by a normal transmission event, and an additional region is provided outside in the element train direction of the normal imaging region to provide an additional region. Is a method of steering with the traveling direction of the ultrasonic beam directed to an additional region, as in FIG. 21 (b). As a result, the imaged region can be expanded in the element row direction without affecting the spatial resolution and the signal-to-noise ratio for the normal imaged region. However, in this method, since a transmission event for imaging an additional area must be performed separately, the number of transmission events required to generate one ultrasonic image increases, and it is difficult to improve the frame rate. It becomes.
そこで、発明者は、上記課題に鑑み、波面を集束させる送信ビームフォーミングと合成開口法の組み合わせにおいて、空間解像度や信号S/N比、フレームレートに悪影響を与えることなく画像化領域を素子列方向に拡大させる技術について検討を行い、実施の形態に係る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に想到するに至ったものである。 Therefore, in view of the above problems, the inventor has set the imaging region in the element row direction without adversely affecting the spatial resolution, the signal-to-noise ratio, and the frame rate in the combination of the transmission beamforming that focuses the wave surface and the synthetic aperture method. After studying the technology to be expanded to the above, we came up with the ultrasonic signal processing device, the ultrasonic diagnostic device, and the ultrasonic signal processing method according to the embodiment.
以下、実施の形態に係る超音波画像処理方法及びそれを用いた超音波診断装置について図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, the ultrasonic image processing method according to the embodiment and the ultrasonic diagnostic apparatus using the method will be described in detail with reference to the drawings.
≪実施の形態≫
<全体構成>
以下、実施の形態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。
<< Embodiment >>
<Overall configuration>
Hereinafter, the ultrasonic
図1は、実施の形態に係る超音波診断システム1000の機能ブロック図である。図1に示すように、超音波診断システム1000は、被検体に向けて超音波を送信しその反射波の受信する複数の振動子101aを有するプローブ101、プローブ101に超音波の送受信を行わせプローブ101からの出力信号に基づき超音波画像を生成する超音波診断装置100、超音波画像を画面上に表示する表示部106を有する。プローブ101、表示部106は、それぞれ、超音波診断装置100に各々接続可能に構成されている。図1は超音波診断装置100に、プローブ101、表示部106が接続された状態を示している。なお、プローブ101と、表示部106とは、超音波診断装置100の内部にあってもよい。
FIG. 1 is a functional block diagram of the ultrasonic
<超音波診断装置100の構成>
超音波診断装置100は、プローブ101の複数ある振動子101aのうち、送信又は受信の際に用いる振動子を各々に選択し、選択された振動子に対する入出力を確保するマルチプレクサ部102、超音波の送信を行うためにプローブ101の各振動子101a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103と、プローブ101で受信した超音波の反射波に基づき、複数の振動子101a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を生成する受信ビームフォーマ部104を有する。また、受信ビームフォーマ部104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105、受信ビームフォーマ部104が出力する音響線信号及び超音波画像生成部105が出力する超音波画像を保存するデータ格納部107と、各構成要素を制御する制御部108を備える。
<Structure of ultrasonic
The ultrasonic
このうち、マルチプレクサ部102、送信ビームフォーマ部103、受信ビームフォーマ部104、超音波画像生成部105は、超音波信号処理装置150を構成する。
Of these, the
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102、送信ビームフォーマ部103、受信ビームフォーマ部104、超音波画像生成部105、制御部108は、それぞれ、例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などのハードウエ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。
Each element constituting the ultrasonic
データ格納部107は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、MO、DVD、DVD-RAM、BD、半導体メモリ等を用いることができる。また、データ格納部107は、超音波診断装置100に外部から接続された記憶装置であってもよい。
The
なお、本実施の形態に係る超音波診断装置100は、図1で示した構成の超音波診断装置に限定されない。例えば、マルチプレクサ部102がなく、送信ビームフォーマ部103と受信ビームフォーマ部104とが直接、プローブ101の各振動子101aに接続されていてもよい。また、プローブ101に送信ビームフォーマ部103や受信ビームフォーマ部104、またその一部などが内蔵される構成であってもよい。これは、本実施の形態に係る超音波診断装置100に限られず、後に説明する他の実施の形態や変形例に係る超音波診断装置でも同様である。
The ultrasonic
<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101の各振動子101aから超音波送信を行わせる送信ビームフォーマ部103と、プローブ101での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104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103及び受信ビームフォーマ部104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103及び受信ビームフォーマ部104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。
<Structure of the main part of the ultrasonic
The ultrasonic
以下、送信ビームフォーマ部103と、受信ビームフォーマ部104の構成について説明する。
Hereinafter, the configurations of the transmission beam
1.送信ビームフォーマ部103
送信ビームフォーマ部103は、マルチプレクサ部102を介してプローブ101と接続され、プローブ101から超音波の送信を行うためにプローブ101に存する複数の振動子101a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103は送信部1031から構成される。
1. 1. Transmission beam
The transmission beam
送信部1031は、制御部108からの送信制御信号に基づき、プローブ101に存する複数の振動子101a中、送信開口Txに含まれる各振動子に超音波ビームを送信させるためのパルス状の送信信号を供給する送信処理を行う。具体的には、送信部1031は、例えば、クロック発生回路、パルス発生回路、遅延回路を備えている。クロック発生回路は、超音波ビームの送信タイミングを決定するクロック信号を発生させる回路である。パルス発生回路は、各振動子を駆動するパルス信号を発生させるための回路である。遅延回路は、超音波ビームの送信タイミングを振動子毎に遅延時間を設定し、遅延時間だけ超音波ビームの送信を遅延させて超音波ビームのフォーカシングを行うための回路である。
The
送信部1031は、超音波送信ごとに仮想送信開口Tvを列方向に、所定の移動ピッチMpだけ移動させながら超音波送信を繰り返し、プローブ101に存する全ての振動子101aから超音波送信を行う。ここで、仮想送信開口Tvとは、振動子の有無に関係なく設定される設定上の送信開口であり、その列長(以下、「送信開口長」と呼ぶ)は、送信イベントに関係なく一定である。仮想送信開口Tvの範囲内全域に振動子が存在する場合には、仮想送信開口Tvと送信開口Txは一致する。一方、仮想送信開口Tvの範囲内に振動子が存在しない場所が存在する場合、仮想送信開口Tvのうち、振動子の存在する部分が送信開口Txとなる。本実施の形態では、移動ピッチMpを振動子1つ分とし、超音波送信ごとに、仮想送信開口Tvが振動子1つ分ずつ移動していく。なお、移動ピッチMpは振動子1つ分に限られず、例えば、振動子0.5個分としてもよい。仮想送信開口Tvの位置を示す情報、および送信開口Txに含まれる振動子の位置を示す情報は制御部108を介してデータ格納部107に出力される。例えば、プローブ101に存する振動子101a全数を192としたとき、送信開口Txを構成する振動子列の数として、例えば20~100を選択してもよく、超音波送信毎に移動ピッチMpだけ移動させる構成としてもよい。以後、送信部1031により同一の送信開口Txから行われる超音波送信を「送信イベント」と称呼する。
The
図2は、送信ビームフォーマ部103による超音波送信波の伝播経路を示す模式図である。ある送信イベントにおいて、超音波送信に寄与するアレイ状に配列された振動子101aの列(送信振動子列)を送信開口Txとして図示している。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a propagation path of an ultrasonic wave transmitted by the transmission beam
送信ビームフォーマ部103において、仮想送信開口Tvの中心に位置する振動子ほど送信タイミングを遅らせるように各振動子の送信タイミングを制御する。これにより、送信開口Tx内の振動子列から送信された超音波送信波は、被検体のある深度(Focal depth)において、波面がある一点、すなわち送信フォーカス点F(Focal point)で、フォーカスがあう(集束する)状態となる。送信フォーカス点Fの深さ(Focal depth)(以下、「フォーカス深さ」とする)は、任意に設定することができる。送信フォーカス点Fで合焦した波面は、再び拡散し、送信開口Txを底とし送信フォーカス点Fを節とする交差する2つの直線で区切られた砂時計型の空間内を超音波送信波が伝播する。すなわち、送信開口Txで放射された超音波は、次第にその空間上での幅(図中の横軸方向)を小さくし、送信フォーカス点Fでその幅を最小化し、それよりも深部(図中では上部)に進行するにしたがって、再び、その幅を大きくしながら拡散し、伝播することとなる。この砂時計型の領域が超音波主照射領域Axである。なお、上述したように、超音波主照射領域Axは、1点の送信フォーカス点Fに集束せず、フォーカス領域に集束してもよい。
In the transmission beam
なお、上述したように、超音波主照射領域Axは、送信振動子列の各振動子から送波された超音波の位相が揃っている領域であり、超音波主照射領域Axの外部にも超音波送信波は伝播している。もっとも、超音波主照射領域Axの外部においては、送信振動子列の各振動子から送波された超音波の位相が揃っていないため、超音波主照射領域Ax内部と比べて超音波送信波が劣化しており、特に、超音波主照射領域Axから遠ざかるほど劣化が顕著となる。 As described above, the ultrasonic main irradiation region Ax is a region in which the phases of the ultrasonic waves transmitted from each oscillator in the transmission oscillator row are aligned, and is also outside the ultrasonic main irradiation region Ax. The ultrasonic transmitted wave is propagating. However, since the phases of the sound waves transmitted from each oscillator in the transmission oscillator row are not aligned outside the ultrasonic main irradiation region Ax, the ultrasonic transmitted wave is compared with the inside of the ultrasonic main irradiation region Ax. Is deteriorated, and in particular, the deterioration becomes more remarkable as the distance from the ultrasonic main irradiation region Ax increases.
2.受信ビームフォーマ部104の構成
受信ビームフォーマ部104は、プローブ101で受信した超音波の反射波に基づき、複数の振動子101a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104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104は、受信部1040、整相加算部1041、合成部1140を備える。
2. 2. Configuration of the reception beam
以下、受信ビームフォーマ部104を構成する各部の構成について説明する。
Hereinafter, the configuration of each unit constituting the reception beam
(1)受信部1040
受信部1040は、マルチプレクサ部102を介してプローブ101と接続され、送信イベントに同期してプローブ101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変換した受信信号(RF信号)を生成する回路である。送信イベントの順に時系列に受信信号を生成しデータ格納部107に出力し、データ格納部107に受信信号を保存する。
(1)
The receiving
ここで、受信信号(RF信号)とは、各振動子にて受信された反射超音波から変換された電気信号をA/D変換したデジタル信号であり、各振動子にて受信された超音波の送信方向(被検体の深さ方向)に連なった信号の列を形成している。 Here, the received signal (RF signal) is a digital signal obtained by A / D converting an electric signal converted from the reflected ultrasonic wave received by each oscillator, and is an ultrasonic wave received by each oscillator. A sequence of signals connected in the transmission direction (depth direction of the subject) is formed.
送信イベントでは、上述のとおり、送信部1031は、プローブ101に存する複数の振動子101a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。これに対し、受信部1040は、送信イベントに同期してプローブ101に存する複数の振動子101aの一部又は全部にあたる振動子の各々が得た反射超音波に基づいて、各振動子に対する受信信号の列を生成する。ここで、反射超音波を受波する振動子を「受波振動子」と称呼する。受波振動子の数は、送信開口Txに含まれる振動子の数よりも多いことが好ましい。また、受波振動子の数はプローブ101に存する振動子101aの全数としてもよい。
In the transmission event, as described above, the
送信部1031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101に存する複数の振動子101a全体から超音波送信を行う。受信部1040は、送信イベントに同期して各受波振動子に対する受信信号の列を生成し、生成された受信信号はデータ格納部107に保存される。
The
(2)整相加算部1041
整相加算部1041は、送信イベントに同期して、被検体内においてサブフレーム音響線信号の生成を行う対象領域である主領域Bx、副領域Cxを設定する。次に、主領域Bx内に存在する複数の観測点Pijと副領域Cx内に存在する複数の観測点Qmnの各々について、観測点から各受信振動子Rkが受信した受信信号列を整相加算する。そして、各観測点における音響線信号の列を算出することによりサブフレーム音響線信号を生成する回路である。図4は、整相加算部1041の構成を示す機能ブロック図である。図4に示すように、整相加算部1041は、対象領域設定部1042、受信開口設定部1043、送信時間算出部1044、受信時間算出部1045、遅延量算出部1046、遅延処理部1047、重み算出部1048、及び加算部1049を備える。
(2) Phase
The
以下、整相加算部1041を構成する各部の構成について説明する。
Hereinafter, the configuration of each unit constituting the
i)対象領域設定部1042
対象領域設定部1042は、被検体内においてサブフレーム音響線信号の生成を行う対象領域である主領域Bx、副領域Cx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サブフレーム音響線信号の生成が行われるべき信号上の領域であり、主領域Bx内の観測点Pijおよび副領域Cx内の観測点Qmnについて音響線信号が生成される。主領域Bx、副領域Cx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。
i) Target
The target
ここで、「サブフレーム音響線信号」とは、1回の送信イベントから生成される対象領域内に存在する全ての観測点に対する音響線信号の集合である。サブフレーム音響線信号は、主領域Bx内に存在する全ての観測点Pijに対する音響線信号の集合である「主領域音響線信号」と、副領域Cx内に存在する全ての観測点Qmnに対する音響線信号の集合である「副領域音響線信号」とからなる。なお、「サブフレーム」とは、1回の送信イベントで得られ、対象領域内に存在する全ての観測点に対応するまとまった信号を形成する単位をさす。取得時間の異なる複数のサブフレームを合成したものがフレームとなる。 Here, the "subframe acoustic line signal" is a set of acoustic line signals for all the observation points existing in the target region generated from one transmission event. The subframe acoustic line signal is a "main region acoustic line signal" which is a set of acoustic line signals for all observation points Pij existing in the main region Bx, and an acoustic for all observation points Qmn existing in the subregion Cx. It consists of a "subregion acoustic line signal" which is a set of line signals. The "subframe" refers to a unit obtained by one transmission event and forming a cohesive signal corresponding to all observation points existing in the target area. A frame is a combination of multiple subframes with different acquisition times.
対象領域設定部1042は、まず、画像化主領域Hxと追加領域Ha、Hbからなる画像化領域を設定する。そして、送信イベントに同期して、送信ビームフォーマ部103から取得する送信開口Txおよび仮想送信開口Tvの位置を示す情報に基づき対象領域を設定する。
The target
図5は、画像化領域および対象領域を示す模式図である。図5(a)に示すように、画像化主領域Hxは、振動子列101aを底辺とする長方形状の領域として設定される。そして、追加領域Ha、追加領域Hbはそれぞれ、素子列方向において画像化主領域Hxに隣接するように設定される。本実施の形態では、追加領域Ha、追加領域Hbの深さyが0(被検体とプローブの界面)における列方向の幅は送信開口幅をTxとしたとき、その送信開口幅Txの1/2であり、深さyが追加領域Ha、Hbの最深部における列方向の幅はそれぞれWa、Wbであり、深さyが大きくなるに従って素子列方向の幅が増加する。本実施の形態では、Wa=Wb>Tx/2であるとする。
FIG. 5 is a schematic diagram showing an imaging region and a target region. As shown in FIG. 5A, the imaging main region Hx is set as a rectangular region having the
次に、対象領域について説明する。送信開口Txが画像化主領域Hxの端から十分離れている場合には、図5(a)に示すように、超音波主照射領域Axと画像化領域Hxの重複する領域の全域を、主領域Bxとして設定する。このとき、副領域Cxは設定されず、空領域となる。一方、送信開口Txが画像化主領域Hxの端に近い場合には、主領域Bxと副領域Cxとを設定する。具体的には、図5(b)に示すように、仮想送信開口Tvを送信開口とみなして、超音波主照射領域Axと画像化領域Hxまたは追加領域Ha、Hbとの重複する領域の全域を主領域Bxとして設定する。すなわち、仮想送信開口Tvを底辺とし、底辺の両端のそれぞれから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を主領域Bxとする。さらに、以下の方法により副領域Cxを決定する。まず、仮想送信開口Tvの中心軸である送信開口中心軸Txoと追加領域Haの右端が一致するように追加領域Haを素子列方向に沿って右に平行移動した領域から主領域Bxを除く領域を第1領域Jaとする。すなわち、送信開口中心から左側にTx/2だけ離れた点と、送信開口中心軸Txo上にあり深さが画像化主領域Hxの最深部にある点Cから左側にWaだけ離れた点Jaとを結ぶ直線と、送信開口中心軸Txoとに挟まれた領域のうち、主領域Bxに重複しない領域を第1領域Jaとする。同様に、送信開口中心軸Txoと追加領域Hbの左端が一致するように追加領域Hbを素子列方向に沿って左に平行移動した領域から主領域Bxを除く領域を第2領域Jbとする。すなわち、送信開口中心から右側にTx/2だけ離れた点と、点Cから右側にWbだけ離れた点Jbとを結ぶ直線と送信開口中心軸Txoとに挟まれた領域のうち、主領域Bxに重複しない領域を第2領域Jbとする。そして、第1領域Jaと追加領域Haとの重複領域、および、第2領域Jbと追加領域Hbとの重複領域を、副領域Cxとする。なお、第1領域Jaと追加領域Haとが重複しない場合、または、第2領域Jbと追加領域Hbとが重複しない場合は、副領域Cxは設定されない。 Next, the target area will be described. When the transmission aperture Tx is sufficiently far from the end of the imaging main region Hx, as shown in FIG. 5A, the entire area where the ultrasonic main irradiation region Ax and the imaging region Hx overlap is mainly covered. Set as area Bx. At this time, the sub area Cx is not set and becomes an empty area. On the other hand, when the transmission aperture Tx is close to the end of the imaging main region Hx, the main region Bx and the sub region Cx are set. Specifically, as shown in FIG. 5 (b), the virtual transmission aperture Tv is regarded as a transmission aperture, and the entire area where the ultrasonic main irradiation region Ax and the imaging region Hx or the additional regions Ha and Hb overlap. Is set as the main area Bx. That is, the virtual transmission opening Tv is set as the base, and the hourglass-shaped region surrounded by two straight lines passing through the transmission focus points from both ends of the base is set as the main area Bx. Further, the sub-region Cx is determined by the following method. First, the region excluding the main region Bx from the region in which the additional region Ha is translated to the right along the element row direction so that the transmission aperture central axis Txo, which is the central axis of the virtual transmission aperture Tv, and the right end of the additional region Ha coincide with each other. Is the first region Ja. That is, a point separated by Tx / 2 to the left from the center of the transmitting aperture and a point Ja separated by Wa to the left from the point C on the center axis Txo of the transmitting aperture and having a depth at the deepest part of the imaging main region Hx. Of the regions sandwiched between the straight line connecting the two and the transmission aperture center axis Txo, the region that does not overlap with the main region Bx is defined as the first region Ja. Similarly, the region excluding the main region Bx from the region in which the additional region Hb is translated to the left along the element train direction so that the transmission aperture central axis Txo and the left end of the additional region Hb coincide with each other is defined as the second region Jb. That is, of the region sandwiched between the straight line connecting the point separated by Tx / 2 to the right from the center of the transmission opening and the point Jb separated by Wb to the right from the point C and the transmission opening center axis Txo, the main region Bx. The region that does not overlap with the second region Jb is defined as the second region Jb. Then, the overlapping region between the first region Ja and the additional region Ha and the overlapping region between the second region Jb and the additional region Hb are referred to as a sub-region Cx. If the first region Ja and the additional region Ha do not overlap, or if the second region Jb and the additional region Hb do not overlap, the sub-region Cx is not set.
図10、図11は、各送信イベントにおける主領域Bxと副領域Cxとをより詳細に示す模式図である。仮想送信開口Tvが左端、すなわち送信開口中心が振動子列101aの左端の振動子である場合には、図10(a)に示すように、仮想送信開口Tvを底辺とし、底辺の両端のそれぞれから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を主領域Bxとする。このとき、送信開口中心軸Txoと追加領域Haの右端は一致しているので、追加領域Haから主領域Bxを除いた領域が第1領域Jaとなる。したがって、第1領域Jaと追加領域Haの重複領域である副領域Cxは、必然的に第1領域Jaの全域、すなわち、追加領域Haから主領域Bxを除いた領域である。これに対し、仮想送信開口Tvが右に移動したが左端が振動子列101aの外にある場合には、図10(b)に示すように、仮想送信開口Tvを底辺とし、底辺の両端のそれぞれから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を主領域Bxとする。このとき、送信開口中心軸Txoは追加領域Haの右端より右側にあるので、追加領域Haを右にシフトした領域から主領域Bxを除いた領域が第1領域Jaとなる。したがって、第1領域Jaと追加領域Haの重複領域である副領域Cxは、図10(a)で示す場合と比べ、右にシフトし、かつ、画像化主領域Hxとの重複部分がなくなった形状となる。一方、送信開口中心が振動子列101aの略中心にある場合は、図10(c)に示すように、送信開口Txが仮想送信開口Tvと一致し、送信開口Txを底辺とし、底辺の両端のそれぞれから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を主領域Bxとする。このとき、第1領域Ja、第2領域Jbはともに全域が画像化主領域Hx内に存在することとなるため、副領域Cxは存在しない。また、仮想送信開口Tvが右に移動し右端が振動子列101aの外にある場合には、図11(a)に示すように、仮想送信開口Tvを底辺とし、底辺の両端のそれぞれから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を主領域Bxとする。このとき、送信開口中心軸Txoは追加領域Hbの左端より左側にあるので、追加領域Hbを左にシフトした領域から主領域Bxを除いた領域が第1領域Jaとなる。したがって、第2領域Jbと追加領域Hbの重複領域である副領域Cxは、図10(b)で示す場合と比べて、左右反転したような形状となる。さらに、仮想送信開口Tvが右端、すなわち送信開口中心が振動子列101aの右端の振動子である場合には、図11(b)に示すように、仮想送信開口Tvを底辺とし、底辺の両端のそれぞれから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を主領域Bxとする。このとき、送信開口中心軸Txoと追加領域Hbの左端は一致しているので、追加領域Hbから主領域Bxを除いた領域が第2領域Jbとなる。したがって、第2領域Jbと追加領域Hbの重複領域である副領域Cxは、必然的に第2領域Jbの全域、すなわち、追加領域Hbから主領域Bxを除いた領域である。
10 and 11 are schematic views showing the main region Bx and the sub region Cx in each transmission event in more detail. When the virtual transmission opening Tv is the left end, that is, the center of the transmission opening is the left end oscillator of the
なお、第1領域Jaと第2領域Jbの範囲は、追加領域Ha、Hbそれぞれの形状と、送信開口中心の位置により一意に定まるので、画像化主領域Hxと追加領域Ha、Hbそれぞれの位置及び大きさが既知である場合、送信開口中心の位置に基づいて副領域Cxが存在するか否かを判定することができる。例えば、上述のように追加領域Ha、Hbを定める場合、点Cと画像化主領域Hxの左端との距離がWa未満の場合、または、点Cと画像化主領域Hxの右端との距離がWb未満の場合、副領域Cxが存在し、それ以外の場合には副領域Cxは存在しない。したがって、対象領域設定部1042は、画像化主領域Hxと追加領域Ha、Hbそれぞれの位置及び大きさに対して、副領域Cxが存在する送信開口中心の位置の範囲を保持していてもよい。このようにすることで、副領域Cxが空領域であるか否かを第1領域Ja、第2領域Jbの位置を算出しなくても判定することができるため、副領域Cxが空領域である場合には主領域Bxの設定のみを行えばよく、演算量の低減に奏功する。なお、対象領域設定部1042は、副領域Cxが存在する送信開口中心の位置の範囲に替えて、副領域Cxが存在する仮想送信開口Tvの位置の範囲、または、副領域Cxが存在する送信フォーカス点Fの位置の範囲を保持してもよい。
Since the range of the first region Ja and the second region Jb is uniquely determined by the shape of each of the additional regions Ha and Hb and the position of the center of the transmission aperture, the positions of the imaging main region Hx and the additional regions Ha and Hb are respectively. And if the size is known, it can be determined whether or not the sub-region Cx exists based on the position of the center of the transmission aperture. For example, when the additional areas Ha and Hb are defined as described above, the distance between the point C and the left end of the imaging main area Hx is less than Wa, or the distance between the point C and the right end of the imaging main area Hx is If it is less than Wb, the sub-region Cx exists, and in other cases, the sub-region Cx does not exist. Therefore, the target
設定された対象領域は送信時間算出部1044、受信時間算出部1045、遅延処理部1047に出力される。
The set target area is output to the transmission
ii)受信開口設定部1043
受信開口設定部1043は、制御部108からの制御信号と、送信ビームフォーマ部103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101に存する複数の振動子の一部に当たり、列中心が観測点に最も空間的に近接する振動子と合致する振動子列(受信振動子列)を受信振動子として選択して受信開口Rxを設定する回路である。
ii) Reception
The reception
受信開口設定部1043は、列中心が観測点PijまたはQmnに最も空間的に近接する振動子Xkと合致するよう仮想受信開口Rvを選択する。仮想送信開口Rvに含まれる各振動子は、受信開口Rxを構成する。送信開口と同様、仮想受信開口Rvの範囲内全域に振動子101aが存在する場合には、受信開口Rxは仮想受信開口Rvと一致する。一方、仮想受信開口Rvの範囲内に振動子101aが存在しない部分が存在する場合には、仮想受信開口Rvのうち振動子101aが存在している範囲が受信開口Rxとなる。図6は、受信開口設定部1043により設定された仮想受信開口Rv、受信開口Rxと仮想送信開口Tv、送信開口Txとの関係を示す模式図である。図6に示すように、仮想受信開口Rvの中心が、観測点Pijに最も空間的に近接する振動子Xkと合致するように仮想受信開口Rvが選択される。そのため、仮想受信開口Rvおよび受信開口Rxの位置は、観測点Pij、Qmnの位置によって定まり、送信イベントに同期して変動する送信開口Txの位置に基づいては変化しない。すなわち、異なる送信イベントであっても、同一位置にある観測点Pij、Qmnについての音響線信号を生成する処理においては、同一の受信開口Rx内の受信振動子Rkによって取得された受信信号に基づき整相加算が行われる。
The reception
また、超音波主照射領域全体からの反射波を受信するために、受信開口Rxに含まれる振動子の数は、対応する送信イベントにおける送信開口Txに含まれる振動子の数以上に設定することが好ましい。受信開口Rxを構成する振動子列の数は、例えば32、64、96、128、192等としてもよい。 Further, in order to receive the reflected wave from the entire ultrasonic main irradiation region, the number of oscillators included in the reception aperture Rx should be set to be equal to or larger than the number of oscillators included in the transmission aperture Tx in the corresponding transmission event. Is preferable. The number of oscillator trains constituting the reception opening Rx may be, for example, 32, 64, 96, 128, 192 or the like.
仮想受信開口Rvおよび受信開口Rxの設定は、少なくとも列方向における観測点PijおよびQmnの最大数と同じ回数だけ行われる。また、仮想受信開口Rvおよび受信開口Rxの設定は、送信イベントに同期して漸次行われる構成であってもよく、あるいは、全ての送信イベントが終了した後に、各送信イベントに対応した仮想受信開口Rvおよび受信開口Rxの設定が送信イベントの回数分まとめて行われる構成であってもよい。 The virtual reception opening Rv and the reception opening Rx are set at least as many times as the maximum number of observation points Pij and Qmn in the column direction. Further, the virtual reception opening Rv and the reception opening Rx may be set sequentially in synchronization with the transmission event, or the virtual reception opening corresponding to each transmission event after all the transmission events are completed. Rv and reception opening Rx may be set collectively for the number of transmission events.
選択された受信開口Rxの位置を示す情報は制御部108を介してデータ格納部107に出力される。
Information indicating the position of the selected reception opening Rx is output to the
データ格納部107は、受信開口Rxの位置を示す情報と受信振動子に対応する受信信号とを、送信時間算出部1044、受信時間算出部1045、遅延処理部1047、重み算出部1048に出力する。
The
iii)送信時間算出部1044
送信時間算出部1044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107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1042から取得した対象領域の位置を示す情報とに基づき、対象領域内に存在する任意の観測点PijおよびQmnについて、送信された超音波が被検体中の観測点Pij、Qmnに到達する送信時間を算出する。
iii) Transmission
The transmission
図7は、送信開口Txから放射され主領域Bx内の任意の位置にある観測点Pijにおいて反射され受信開口Rx内に位置する受信振動子Rkに到達する超音波の伝播経路を説明するための模式図である。なお、図7(a)は観測点Pijがフォーカス深さより深い場合、図7(b)は観測点Pijの深さがフォーカス深さ以下である場合を示している。 FIG. 7 is for explaining the propagation path of ultrasonic waves emitted from the transmission opening Tx, reflected at the observation point Pij at an arbitrary position in the main region Bx, and reaching the reception oscillator Rk located in the reception opening Rx. It is a schematic diagram. Note that FIG. 7A shows a case where the observation point Pij is deeper than the focus depth, and FIG. 7B shows a case where the observation point Pij is deeper than the focus depth.
送信開口Txから放射された送信波は、経路401を通って送信フォーカス点Fにて波面が集束し、再び、拡散する。送信波が集束または拡散する途中で観測点Pijに到達し、観測点Pijで音響インピーダンスに変化があれば反射波を生成し、その反射波がプローブ101における受信開口Rx内の受信振動子Rkに戻っていく。送信フォーカス点Fは送信ビームフォーマ部103の設計値として規定されているので、送信フォーカス点Fと任意の観測点Pijとの間の経路402の長さは幾何学的に算出することができる。
The wavefront of the transmitted wave radiated from the transmission opening Tx is focused at the transmission focus point F through the
送信時間の算出方法を、以下、さらに詳細に説明する。 The method of calculating the transmission time will be described in more detail below.
まず、観測点Pijがフォーカス深さより深い場合について、図7(a)を用いて説明する。観測点Pijがフォーカス深さより深い場合は、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。具体的な算出方法としては、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。
First, the case where the observation point Pij is deeper than the focus depth will be described with reference to FIG. 7 (a). When the observation point Pij is deeper than the focus depth, the transmission wave radiated from the transmission opening Tx reaches the transmission focus point F through the
一方、観測点Pijが観測点Pijの深さがフォーカス深さ以下である場合について、図7(b)を用いて説明する。観測点Pijの深さがフォーカス深さ以下である場合は、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に到達する時刻と、経路404を通って観測点Pijに到達した後、観測点Pijから経路402を通って送信フォーカス点Fに到達する時刻とが同一であるものとして算出する。つまり、送信波が経路401を通過する時間から、経路402を通過する時間を差し引いた値が、送信時間となる。具体的な算出方法としては、例えば、経路401の長さから経路402の長さを減算した経路長差を、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。
On the other hand, a case where the depth of the observation point Pij is equal to or less than the focus depth will be described with reference to FIG. 7 (b). When the depth of the observation point Pij is less than or equal to the focus depth, the time when the transmitted wave radiated from the transmission opening Tx reaches the transmission focus point F through the
図8(a)は、送信開口Txから放射され副領域Cx内の任意の位置にある観測点Qmnにおいて反射され受信開口Rx内に位置する受信振動子Rkに到達する超音波の伝播経路を説明するための模式図である。なお、図8(a)は観測点Qmnがフォーカス深さより深い場合について記載している。送信された超音波が被検体中の観測点Qmnに到達する送信時間としては、以下の3つの算出方法がある。1つは、上述したように、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Qmnに到達したものとして算出する方法である。すなわち、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。具体的な算出方法としては、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。この送信時間を、以下、送信時間T2とする。もう1つは、送信開口Txから放射された送信波が、送信フォーカス点Fを経由せず、直接、経路411を通って観測点Qmnに到達したものとして算出する方法である。すなわち、送信波が経路411を通過する時間が、送信時間となる。具体的な算出方法としては、例えば、経路411の長さを、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。この送信時間を、以下、送信時間T1とする。最後の1つは、送信開口Txから放射された送信波が観測点Qmnと同じ深さにある参照点Rに到達した時刻と同時刻に、観測点Qmnにも到達したとみなして算出する方法である。すなわち、送信波が経路412を通過する時間が、送信時間となる。具体的な算出方法としては、例えば、経路412の長さを、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。この送信時間を、以下、送信時間T3とする。
FIG. 8A describes the propagation path of ultrasonic waves emitted from the transmission opening Tx, reflected at the observation point Qmn at an arbitrary position in the sub-region Cx, and reaching the reception oscillator Rk located in the reception opening Rx. It is a schematic diagram for doing. Note that FIG. 8A describes a case where the observation point Qmn is deeper than the focus depth. There are the following three calculation methods for the transmission time at which the transmitted ultrasonic wave reaches the observation point Qmn in the subject. One is that, as described above, the transmitted wave radiated from the transmission opening Tx reaches the transmission focus point F through the
上述した3つの送信時間T1、T2、T3のそれぞれについて、観測点Qmnの深さを横軸に、送信時間を縦軸に示した図が図8(b)である。図8(b)において、系統501は送信時間T2を示し、系統502は送信時間T1を示し、系統503は送信時間T3を示す。送信時間T2はフォーカス深さにおいて不連続となる。これは、経路402の長さの最小値がゼロではなく観測点Qmnと送信フォーカス点Fとの素子列方向における距離となるため、当該距離をd、被検体内の超音波速度をcsとすると、フォーカス深さを挟んで隣接する2つの観測点Qの送信時間差が2d/csとなるためである。したがって、フォーカス深さ近傍については、送信時間T1またはT3を採用することが好ましい。また、観測点Qmnの深さが浅い場合には、送信開口Tx内の各振動子から直接観測点Qmnに超音波が伝搬していると考えられるため、送信時間T1を採用することが好ましい。一方、主領域Bxと副領域Cxとの界面付近では、主領域Bxと副領域Cxとで送信時間の算出方法を変えると不整合が目立つため、送信時間T2を採用することが好ましい。以上を総合すると、(1)フォーカス深さ近傍では、送信時間T1またはT3、(2)フォーカス深さより浅い領域では送信時間T1、(3)領域Bxと副領域Cxとの界面付近では、送信時間T2が、それぞれ好ましいこととなる。したがって、送信時間TMの算出方法として、例えば、以下のように算出することができる。
TM=αT1+(1-α)βT2+(1-α)(1-β)T3
ここで、α、βは、それぞれ、0<α≦1、0≦β≦1であり、α、βともに観測点Qmnの深さに対する関数であることが好ましい。具体的には、αはフォーカス深さ近傍において1であることが好ましく、主領域Bxとの界面近傍においては小さいことが好ましい。また、βは、観測点Qmnの深さが大きいほど増加する値であることが好ましい。例えば、図8(b)における系統511となるように、α、βを定めることができる。なお、送信時間TMは、上述した条件を満たし、且つ、深さの増加に対して単調増加するものであれば、ここで例示した場合に限られない。
FIG. 8B is a diagram showing the depth of the observation point Qmn on the horizontal axis and the transmission time on the vertical axis for each of the above-mentioned three transmission times T 1 , T 2 , and T 3 . In FIG. 8B,
TM = αT 1 + (1-α) βT 2 + (1-α) (1-β) T 3
Here, α and β are 0 <α ≦ 1 and 0 ≦ β ≦ 1, respectively, and it is preferable that both α and β are functions with respect to the depth of the observation point Qmn. Specifically, α is preferably 1 in the vicinity of the focus depth, and is preferably small in the vicinity of the interface with the main region Bx. Further, β is preferably a value that increases as the depth of the observation point Qmn increases. For example, α and β can be defined so as to be the
送信時間算出部1044は、1回の送信イベントに対し、対象領域内の全ての観測点Pij、Qmnについて、送信された超音波が被検体中の観測点Pij、Qmnに到達する送信時間を算出して遅延量算出部1046に出力する。
The transmission
iv)受信時間算出部1045
受信時間算出部1045は、観測点P、Q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107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1042から取得した対象領域の位置を示す情報とに基づき対象領域内に存在する任意の観測点Pij、Qmnについて、送信された超音波が被検体中の観測点Pij、Qmn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。
iv) Reception
The reception
上述のとおり、観測点Pij、Qmnに到達した送信波は、観測点Pij、Qmnで音響インピーダンスに変化があれば反射波を生成し、その反射波がプローブ101における受信開口Rx内の各受信振動子Rkに戻っていく。受信開口Rx内の各受信振動子Rkの位置情報はデータ格納部107から取得されるので、任意の観測点Pij、Qmnから各受信振動子Rkまでの経路403の長さは幾何学的に算出することができる。
As described above, the transmitted wave that has reached the observation points Pij and Qmn generates a reflected wave if there is a change in the acoustic impedance at the observation points Pij and Qmn, and the reflected wave is each received vibration in the reception opening Rx in the
受信時間算出部1045は、1回の送信イベントに対し、対象領域内に存在する全ての観測点Pij、Qmnについて、送信された超音波が観測点Pij、Qmnで反射して各受信振動子Rkに到達する受信時間を算出して遅延量算出部1046に出力する。
In the reception
v)遅延量算出部1046
遅延量算出部1046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に対する受信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1046は、送信時間算出部1044から送信された超音波が観測点Pij、Qmnに到達する送信時間と、観測点Pij、Qmn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1046は、対象領域内に存在する全ての観測点Pij、Qmnについて、各受信振動子Rkに対する受信信号の列に適用する遅延量を算出して遅延処理部1047に出力する。
v) Delay
The delay
vi)遅延処理部1047
遅延処理部1047は、受信開口Rx内の受信振動子Rkに対する受信信号の列から、各受信振動子Rkに対する遅延量に相当する受信信号を、観測点Pij、Qmnからの反射超音波に基づく各受信振動子Rkに対応する受信信号として同定する回路である。
vi)
The
遅延処理部1047は、送信イベントに対応して、受信開口設定部1043から受信振動子Rkの位置を示す情報、データ格納部107から受信振動子Rkに対応する受信信号、対象領域設定部1042から取得した対象領域の位置を示す情報、遅延量算出部1046から各受信振動子Rkに対する受信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に対応する受信信号の列から、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受信信号を観測点Pij、Qmnからの反射波に基づく受信信号として同定し、加算部1049に出力する。
In response to the transmission event, the
vii)重み算出部1048
重み算出部1048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。
vii)
The
図6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受信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1048は、受信開口設定部1043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1049に出力する。
As shown in FIG. 6, the weight sequence is a sequence of weight coefficients applied to the received signal corresponding to each oscillator in the reception opening Rx. The weight sequence has a symmetrical distribution centered on the transmission focus point F. As the shape of the distribution of the weight sequence, a humming window, a hanning window, a rectangular window, or the like can be used, and the shape of the distribution is not particularly limited. The weight sequence is set so that the weight for the oscillator located at the center of the reception opening Rx in the column direction is maximized, and the central axis of the weight distribution coincides with the reception opening central axis Rxo. The
viii)加算部1049
加算部1049は、遅延処理部1047から出力される各受信振動子Rkに対応して同定された受信信号を入力として、それらを加算して、観測点Pij、Qmn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1048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受信信号に、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、Qmnに対する音響線信号を生成する構成としてもよい。遅延処理部1047において受信開口Rx内に位置する各受信振動子Rkが検出した受信信号の位相を整えて加算部1049にて加算処理をすることにより、観測点Pij、Qmnからの反射波に基づいて各受信振動子Rkで受信した受信信号を重ね合わせてその信号S/N比を増加し、観測点Pij、Qmnからの受信信号を抽出することができる。
viii)
The
1回の送信イベントとそれに伴う処理から、対象領域内の全ての観測点Pij、Qmnについて音響線信号を生成することができる。そして、図10、図11に示すように、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101に存する全ての振動子101aから超音波送信を行うことにより1フレームの合成された音響線信号であるフレーム音響線信号を生成する。
An acoustic line signal can be generated for all observation points Pij and Qmn in the target area from one transmission event and the processing associated therewith. Then, as shown in FIGS. 10 and 11, ultrasonic transmission is repeated while moving the transmission aperture Tx in the column direction by the movement pitch Mp in synchronization with the transmission event, and ultrasonic waves are emitted from all the
また、フレーム音響線信号を構成する観測点ごとの合成された音響線信号を、以後、「合成音響線信号」と称呼する。 Further, the synthesized acoustic line signal for each observation point constituting the frame acoustic line signal is hereinafter referred to as a “synthetic acoustic line signal”.
加算部1049により、送信イベントに同期して対象領域内に存在する全ての観測点Pij、Qmnに対するサブフレーム音響線信号が生成される。以下、観測点Pijに対するサブフレーム音響線信号を「主領域音響線信号」、観測点Qmnに対するサブフレーム音響線信号を「副領域音響線信号」と呼ぶ。生成されたサブフレーム音響線信号は、データ格納部107に出力され保存される。
The
(3)合成部1140
合成部1140は、送信イベントに同期して生成されるサブフレーム音響線信号からフレーム音響線信号を合成する回路である。図9は、合成部1140の構成を示す機能ブロック図である。図9に示すように、合成部1140は、加算処理部11401-1、11401-2と、増幅処理部11402-1、11402-2、結合部11403を備える。加算処理部11401-1、11401-2は、それぞれ、フレーム音響線信号を合成するための一連のサブフレーム音響線信号の生成が終了したのち、データ格納部107に保持されている複数のサブフレーム音響線信号を読み出す。そして、各サブフレーム音響線信号に含まれる音響線信号が取得された観測点Pij、Qmnの位置を指標として複数のサブフレーム音響線信号を加算する。本実施の形態では、加算処理部11401-1は複数の主領域音響線信号を加算対象として主合成音響線信号を合成し、また、加算処理部11401-2は複数の副領域音響線信号を加算対象として副合成音響線信号を合成する。つまり、合成音響線信号は、主合成音響線信号と副合成音響線信号とで構成される。なお、観測点Pij、Qmnに対して主領域音響線信号と副領域音響線信号とが存在した場合においても、主領域音響線信号と副領域音響線信号との間の加算は行わない。
(3)
The
以下、合成部1140を構成する各部の構成について説明する。
Hereinafter, the configuration of each unit constituting the
i)加算処理部11401-1、11401-2
加算処理部11401-1は、フレーム音響線信号を合成するための一連のサブフレーム音響線信号の生成が終了したのち、データ格納部107に保持されている複数のサブフレーム音響線信号を読み出す。そして、各主領域音響線信号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サブフレーム音響線信号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主部分音響線信号を合成する。同様に、加算処理部11401-2は、各副領域音響線信号に含まれる音響線信号が取得された観測点Qmnの位置を指標として複数のサブフレーム音響線信号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副部分音響線信号を合成する。そのため、複数のサブフレーム音響線信号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。なお、以下、加算処理部11401-1と加算処理部11401-2とを区別しないときは、加算処理部11401と表記する。
i) Addition processing units 11401-1, 11401-2
The addition processing unit 11401-1 reads out a plurality of subframe acoustic line signals held in the
図12は、加算処理部11401における合成音響線信号を合成する処理を示す模式図である。上述のとおり、送信イベントに同期して送信振動子列(送信開口Tx)に用いる振動子を振動子列方向に振動子1つ分だけ異ならせて超音波送信が順次行われる。そのため、異なる送信イベントに基づく対象領域Bx、Cxも送信イベントごとに同一方向に振動子1つ分だけ位置が異なる。複数のサブフレーム音響線信号を、各サブフレーム音響線信号に含まれる音響線信号が取得された観測点PijおよびQmnの位置を指標として加算することにより、全ての対象領域を網羅したフレーム音響線信号が合成される。 FIG. 12 is a schematic diagram showing a process of synthesizing a synthetic acoustic line signal in the addition processing unit 11401. As described above, ultrasonic transmission is sequentially performed by differentiating the oscillators used for the transmission oscillator train (transmission aperture Tx) by one oscillator in the oscillator train direction in synchronization with the transmission event. Therefore, the positions of the target areas Bx and Cx based on different transmission events are different for each transmission event by one oscillator in the same direction. By adding a plurality of subframe acoustic wire signals using the positions of the observation points Pij and Qmn from which the acoustic wire signals included in each subframe acoustic wire signal are acquired as indexes, the frame acoustic wire covering all the target areas is covered. The signal is synthesized.
また、位置の異なる複数の対象領域にまたがって存在する観測点Pij、Qmnについては、各サブフレーム音響線信号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。以後、観測点Pij、Qmnが異なる対象領域に含まれる回数を「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。 Further, for the observation points Pij and Qmn that exist over a plurality of target regions having different positions, the values of the acoustic line signals in each subframe acoustic line signal are added, so that the synthetic acoustic line signal can be straddled. It shows a large value accordingly. Hereinafter, the number of times that the observation points Pij and Qmn are included in different target regions is referred to as "superimposition number", and the maximum value of the superimposition number in the oscillator train direction is referred to as "maximum superimposition number".
また、本実施の形態では、主領域Bxは砂時計形状の領域内に存在する。そのため、図13(a)に示すように、重畳数及び最大重畳数は被検体の深さ方向において変化するので、合成音響線信号の値も同様に深さ方向において変化する。なお、図示はしないが、副領域Cxにおいても、重畳数及び最大重畳数は被検体の深さ方向において変化する。 Further, in the present embodiment, the main region Bx exists in the hourglass-shaped region. Therefore, as shown in FIG. 13A, the number of superpositions and the maximum number of superpositions change in the depth direction of the subject, so that the value of the synthetic acoustic line signal also changes in the depth direction. Although not shown, the number of superimpositions and the maximum number of superimpositions also change in the depth direction of the subject even in the sub-region Cx.
なお、各サブフレーム音響線信号に含まれる音響線信号が取得された観測点Pij、Qmnの位置を指標として加算する際に、観測点Pij、Qmnの位置を指標として重みづけしながら加算してもよい。 When adding the positions of the observation points Pij and Qmn from which the acoustic line signals included in each subframe acoustic line signal are acquired as an index, the addition is performed while weighting the positions of the observation points Pij and Qmn as an index. May be good.
合成されたフレーム音響線信号は増幅処理部11402に出力される。 The synthesized frame acoustic line signal is output to the amplification processing unit 11402.
ii)増幅処理部11402-1、11402-2
上述のとおり、合成音響線信号の値は被検体の深さ方向において変化する。これを補うために、増幅処理部11402は、フレーム音響線信号に含まれる合成音響線信号の合成において、加算が行われた回数に応じて決定した増幅率を各合成音響線信号に乗じる増幅処理を行う。
ii) Amplification processing unit 1142-1, 11402-2
As described above, the value of the synthetic acoustic line signal changes in the depth direction of the subject. To compensate for this, the amplification processing unit 11402 multiplies each synthetic acoustic line signal by an amplification factor determined according to the number of times of addition in the synthesis of the synthetic acoustic line signal included in the frame acoustic line signal. I do.
図13(b)は、増幅処理部11402における増幅処理の概要を示す模式図である。図13(b)に示すように、最大重畳数は被検体の深さ方向において変化するので、この変化を補うように、最大重畳数に応じて決定された被検体深さ方向において変化する増幅率が合成音響線信号に乗じられる。これにより、深さ方向における重畳数の変化に伴う合成音響線信号の変動要因は解消され、増幅処理後の合成音響線信号の値は深さ方向において均一化が図られる。 FIG. 13B is a schematic diagram showing an outline of the amplification processing in the amplification processing unit 11402. As shown in FIG. 13 (b), the maximum number of superpositions changes in the depth direction of the subject. Therefore, in order to compensate for this change, the amplification changes in the depth direction of the subject determined according to the maximum number of superpositions. The rate is multiplied by the synthetic acoustic line signal. As a result, the fluctuation factor of the synthetic acoustic line signal due to the change in the number of superimpositions in the depth direction is eliminated, and the value of the synthetic acoustic line signal after the amplification process is made uniform in the depth direction.
また、重畳数に応じて決定された振動子列方向において変化する増幅率を合成音響線信号に乗じる処理を行ってもよい。振動子列方向において重畳数が変化する場合に、その変動要因を解消し、振動子列方向において増幅処理後の合成音響線信号の値の均一化が図られる。 Further, a process of multiplying the synthetic acoustic line signal by the amplification factor that changes in the direction of the oscillator train determined according to the number of superpositions may be performed. When the number of superimpositions changes in the oscillator train direction, the fluctuation factor is eliminated, and the value of the synthetic acoustic line signal after the amplification process is made uniform in the oscillator train direction.
なお、生成した各観測点に対する合成音響線信号に増幅処理を施した信号をフレーム音響線信号としてもよい。 It should be noted that a signal obtained by subjecting the synthesized acoustic wire signal for each generated observation point to amplification processing may be used as a frame acoustic wire signal.
iii)結合部11403
結合部11403は、フレーム音響線信号を合成するための主部分音響線信号と副部分音響線信号とを結合してフレーム音響線信号を生成する。
iii)
The
結合部11403は、画像化主領域Hx内の観測点Pについては、主部分音響線信号の値を、観測点Pにおけるフレーム音響線信号の値とする。一方、追加領域Ha、Hb内の観測点Qについては、以下のようにフレーム音響線信号を作成する。観測点Qについて、対応する主部分音響線信号が存在しない場合、副部分音響線信号の値を、観測点Qにおいけるフレーム音響線信号の値とする。一方、対応する主部分音響線信号と副部分音響線信号のいずれも存在する場合には、主部分音響線信号および副部分音響線信号のいずれか一方、または両方を用いて観測点Qにおけるフレーム音響線信号の値を算出する。本実施の形態においては、主部分音響線信号の値を、観測点Qにおけるフレーム音響線信号の値とする。このようにすることで、主領域Bx内の観測点Pとして取得された主領域音響線信号のみに基づいてフレーム音響線信号の値を算出することができ、空間分解能や信号S/N比を向上させることができる。ただし、フレーム音響線信号の値の算出方法は、主部分音響線信号と副部分音響線信号とに基づく値、例えば、相加平均、相乗平均や一次結合であってもよい。このようにすることで、フレーム音響線信号の値が急激に変化し、領域の界面において画質の向上が十分とならないことを避けることができる。
The
生成されたフレーム音響線信号は、データ格納部107に出力され保存される。
The generated frame acoustic line signal is output to the
<動作>
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。
<Operation>
The operation of the ultrasonic
図14は、受信ビームフォーマ部104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。
FIG. 14 is a flowchart showing the beamforming processing operation of the received
先ず、ステップS101において、送信部1031は、プローブ101に存する複数の振動子101a中送信開口Txに含まれる各振動子に超音波ビームを送信させるための送信信号を供給する送信処理(送信イベント)を行う。
First, in step S101, the
次に、ステップS102において、受信部1040は、プローブ101での超音波反射波の受信から得た電気信号に基づき受信信号を生成しデータ格納部107に出力し、データ格納部107に受信信号を保存する。プローブ101に存する全ての振動子101aから超音波送信が完了したか否かを判定する(ステップS103)。そして、完了していない場合にはステップS101に戻り、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送信イベントを行い、完了している場合にはステップS201に進む。
Next, in step S102, the receiving
次に、ステップS210において、対象領域設定部1042は、送信イベントに同期して、仮想送信開口Tvの位置を示す情報に基づき主領域Bx、副領域Cxを設定する。1回目のループでは、図10(a)に示されるように、初回の送信イベントにおける仮想送信開口Tvから求められる主領域Bx、副領域Cxが設定される。
Next, in step S210, the target
次に、観測点同期型ビームフォーミング処理(ステップS220(S221~S228))に進む。ステップS220では、まず、観測点Pij、Qmnの位置を示す座標ij、mnを主領域Bx、副領域Cx内の最小値に初期化し(ステップS221、S222)、受信開口設定部1043は、列中心が観測点Pij、Qmnに最も空間的に近接する振動子Xkと合致するよう受信開口Rx振動子列を選択する(ステップS223)。
Next, the process proceeds to the observation point synchronous beamforming process (steps S220 (S221 to S228)). In step S220, first, the coordinates ij and mn indicating the positions of the observation points Pij and Qmn are initialized to the minimum values in the main region Bx and the sub region Cx (steps S221 and S222), and the reception
次に、観測点Pijについて音響線信号を生成する(ステップS224)。 Next, an acoustic line signal is generated for the observation point Pij (step S224).
ここで、ステップS224における、観測点Pijについて音響線信号を生成する動作について説明する。図15は、受信ビームフォーマ部104における観測点Pij、Qmnについての音響線信号生成動作を示すフローチャートである。図16は、受信ビームフォーマ部104における観測点Pij、Qmnについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。
Here, the operation of generating an acoustic line signal for the observation point Pij in step S224 will be described. FIG. 15 is a flowchart showing an acoustic line signal generation operation for the observation points Pij and Qmn in the reception beam
まず、ステップS2241において、送信時間算出部1044は、主領域Bx内に存在する任意の観測点Pijおよび副領域Cx内に存在する任意の観測点Qmnについて、送信された超音波が被検体中の観測点PijまたはQmnに到達する送信時間を算出する。送信時間は、上述したように、観測点Pijについては、(1)観測点Pijがフォーカス深さより深い場合は、幾何学的に定まる仮想送信開口Tvの中心から送信フォーカス点Fを経由して観測点Pijに至る経路(401+402)の長さを超音波の音速csで除することにより、(2)観測点Pijがフォーカス深さより浅い場合には、幾何学的に定まる、幾何学的に定まる仮想送信開口Tvの中心から送信フォーカス点Fに至る経路と観測点Pijからフォーカス点に至る経路との差分(401-402)の長さを、超音波の音速csで除することにより、算出できる。観測点Qmnについては、(a)幾何学的に定まる仮想送信開口Tvの中心から観測点Qmnに至る経路(411)の長さを超音波の音速csで除することにより算出した時間、(b)上述の(1)または(2)で算出した送信時間、(c)幾何学的に定まる仮想送信開口Tvの中心から観測点Qmnと同じ深さの参照点Rに至る経路(412)の長さを超音波の音速csで除することにより算出した時間、のうち、(a)と、(b)と(c)のうち少なくとも一方を用いた一次結合により算出できる。
First, in step S2241, the transmission
次に受信開口Rxから求められる受信開口Rx内の受信振動子Rkの位置を示す座標kを受信開口Rx内の最小値に初期化し(ステップS2242)、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の受信振動子Rkに到達する受信時間を算出する(ステップS2243)。受信時間は、幾何学的に定まる観測点Pij、Qmnから受信振動子Rkまでの経路403の長さを超音波の音速csで除することにより算出できる。さらに、送信時間と受信時間の合計から、送信開口Txから送信された超音波が観測点Pij、Qmnで反射して受信振動子Rkに到達するまでの総伝播時間を算出し(ステップS2244)、受信開口Rx内の各受信振動子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(ステップS2245)。
Next, the coordinate k indicating the position of the receiving oscillator Rk in the receiving opening Rx obtained from the receiving opening Rx is initialized to the minimum value in the receiving opening Rx (step S2242), and the transmitted ultrasonic wave is observed in the subject. The reception time reflected at the point Pij and reaching the reception oscillator Rk of the reception aperture Rx is calculated (step S2243). The reception time can be calculated by dividing the length of the
受信開口Rx内に存在する全ての受信振動子Rkについて遅延量の算出を完了したか否かを判定し(ステップS2246)、完了していない場合には座標kをインクリメント(ステップS2247)して、更に受信振動子Rkについて遅延量の算出を行い(ステップS2243)、完了している場合にはステップS2248に進む。この段階では、受信開口Rx内に存在する全ての受信振動子Rkについて観測点Pij、Qmnからの反射波到達の遅延量が算出されている。 It is determined whether or not the calculation of the delay amount is completed for all the receiving oscillators Rk existing in the receiving opening Rx (step S2246), and if not, the coordinate k is incremented (step S2247). Further, the delay amount is calculated for the receiving oscillator Rk (step S2243), and if it is completed, the process proceeds to step S2248. At this stage, the delay amount of arrival of the reflected wave from the observation points Pij and Qmn is calculated for all the receiving oscillators Rk existing in the receiving opening Rx.
ステップS2248において、遅延処理部1047は、受信開口Rx内の受信振動子Rkに対応する受信信号の列から、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受信信号を観測点Pij、Qmnからの反射波に基づく受信信号として同定する。
In step S2248, the
次に、重み算出部1048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に対する重み数列を算出する(ステップS2249)。加算部1049は、各受信振動子Rkに対応して同定された受信信号に、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、Qmnに対する音響線信号を生成し(ステップS2250)、生成された観測点Pij、Qmnに対する音響線信号はデータ格納部107に出力され保存される(ステップS2251)。
Next, the
次に、図14に戻り、座標ij、mnをインクリメントしてステップS223、S224を繰り返すことにより、主領域Bx内の座標ijに位置する全ての観測点Pij(図15中の「・」)、副領域Cx内の座標mnに位置する全ての観測点Qmnについて音響線信号が生成される。対象領域内に存在する全ての観測点について音響線信号の生成を完了したか否かを判定し(ステップS225、S227)、完了していない場合には座標ij、mnをインクリメント(ステップS226、S228)して、観測点Pij、Qmnについて音響線信号を生成し(ステップS224)、完了した場合にはステップS230に進む。この段階では、1回の送信イベントに伴う対象領域に存在する全ての観測点Pij、Qmnについてのサブフレームの音響線信号が生成され、データ格納部107に出力され保存されている。
Next, returning to FIG. 14, by incrementing the coordinates ij and mn and repeating steps S223 and S224, all the observation points Pij (“・” in FIG. 15) located at the coordinates ij in the main region Bx,. Acoustic line signals are generated for all observation points Qmn located at coordinates mn in the subregion Cx. It is determined whether or not the generation of the acoustic line signal is completed for all the observation points existing in the target area (steps S225 and S227), and if not, the coordinates ij and mn are incremented (steps S226 and S228). ), An acoustic line signal is generated for the observation points Pij and Qmn (step S224), and when completed, the process proceeds to step S230. At this stage, subframe acoustic line signals for all observation points Pij and Qmn existing in the target area associated with one transmission event are generated, output to the
次に、全ての送信イベントについて、サブフレームの音響線信号の生成が終了したか否かを判定し(ステップS230)、終了していない場合には、ステップS210に戻り、観測点Pij、Qmnの位置を示す座標ij、mnを、次の送信イベントでの仮想送信開口Tvから求められる対象領域内の最小値に初期化し(ステップS221、S222)、受信開口Rxを設定(ステップS223)、音響線信号の作成(ステップS224)を行い、終了している場合にはステップS301に進む。 Next, for all transmission events, it is determined whether or not the generation of the acoustic line signal of the subframe is completed (step S230), and if not, the process returns to step S210 and the observation points Pij and Qmn are returned to. Initialize the position coordinates ij and mn to the minimum values in the target area obtained from the virtual transmission opening Tv in the next transmission event (steps S221 and S222), set the reception opening Rx (step S223), and set the acoustic line. The signal is created (step S224), and if it is completed, the process proceeds to step S301.
次に、ステップS301において、加算処理部11401は、データ格納部107に保持されている複数のサブフレーム音響線信号を読み出し、観測点Pij、Qmnの位置を指標として複数のサブフレーム音響線信号を加算して各観測点Pij、Qmnに対する合成音響線信号を生成して主部分音響線信号、副部分音響線信号を合成する。次に、増幅処理部11402は、主部分音響線信号、副部分音響線信号のそれぞれに含まれる各合成音響線信号の加算回数に応じて決定された増幅率を各合成音響線信号に乗じ(ステップS302)、増幅された主部分音響線信号、副部分音響線信号を結合部11403に出力する。次に、結合部11403は、主部分音響線信号と副部分音響線信号とを結合してフレーム音響線信号を生成し(ステップS303)、超音波画像生成部105及びデータ格納部107に出力して(ステップS304)、処理を終了する。
Next, in step S301, the addition processing unit 11401 reads out a plurality of subframe acoustic line signals held in the
<まとめ>
以上、説明したように本実施の形態に係る超音波診断装置100によれば、合成開口法により、異なる送信イベントにより生成された同一位置にある観測点についての音響線信号に重ね合わせて合成する。これにより、複数の送信イベントに対して送信フォーカス点F以外の深度にある観測点においても、仮想的に送信フォーカスを行った効果が得られ空間分解能と信号S/N比を向上することができる。
<Summary>
As described above, according to the ultrasonic
また、超音波診断装置100では、追加領域においては、少なくとも幾何学的に定まる仮想送信開口Tvの中心から観測点Qmnに至る経路(411)の長さを超音波の音速csで除することにより算出した時間に基づいて送信時間を算出する。これにより、フォーカス深さ近傍の観測点や画像化主領域Hxから素子列方向に離れた観測点において遅延処理における誤差を低減し信号S/N比を向上させた音響線信号を得ることができる。一方で、主領域Bxに近接する観測点においては主領域Bxと同様の方法で算出した送信時間に基づいて送信時間を算出することにより、主領域Bxと副領域Cxとの境界が顕在化することを避けることができる。したがって、画像化主領域Hxのみを画像化する場合と比べて送信イベント数を追加することなく、かつ、画像化主領域Hxと追加領域Ha、Hbとの境界ならびに追加領域Ha内、Hb内における画質の急激な変化を抑制しながら、画像化領域を素子列方向に拡大することができる。
Further, in the ultrasonic
また、超音波診断装置100では、受信開口設定部1043は、列中心が観測点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振動子列を選択し、送信イベントに依存せず観測点の位置に基づいて、観測点を中心として対称な受信開口を用いて受信ビームフォーミングを行う。そのため、送信フォーカス点Fを横軸方向に変化(移動)させる送信イベントに同期せず、受信開口の位置が一定となり、異なる送信イベントにおいても同一の観測点に対して同一の受信開口にて整相加算を行うことができる。併せて、観測点からの反射波を、観測点から距離が小さい振動子ほど大きな重み数列が適用されることができるので、超音波が伝播距離に依存して減衰することを鑑みても、観測点に対して最も感度よく反射波を受信することができる。その結果、局所的に高い空間分解能と信号S/N比を実現できる。
Further, in the ultrasonic
≪変形例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1043は、列中心が観測点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、送信開口Txから送信された超音波が送信フォーカス点Fを経由して対象領域内の観測点で反射され受信開口Rxの受信振動子Rkに到達するまでの総伝播時間を算出して総伝播経路に基づく遅延制御を行なうことで、対象領域内の全ての観測点についての音響線信号を生成するものであればよく、受信開口Rxの構成は適宜変更することができる。
<<
In the ultrasonic
変形例1では、列中心が送信開口中心と合致する受信開口Rx振動子列を選択する送信同期型受信開口設定部(以後、「Tx受信開口設定部」)を備えた点で実施の形態1と相違する。Tx受信開口設定部以外の構成については、実施の形態1に示した各要素と同じであり、同じ部分については説明を省略する。 In the first modification, the first embodiment is provided with a transmission synchronous type reception aperture setting unit (hereinafter, “Tx reception aperture setting unit”) for selecting a reception aperture Rx oscillator column whose column center matches the transmission aperture center. Is different from. The configuration other than the Tx reception opening setting portion is the same as each element shown in the first embodiment, and the description of the same portion will be omitted.
図17は、Tx受信開口設定部により設定された仮想受信開口Rv、受信開口Rxと仮想送信開口Tv、送信開口Txとの関係を示す模式図である。変形例1では、仮想受信開口Rvの列中心が送信開口中心と合致するように仮想受信開口Rvが選択される。仮想受信開口Rvの中心軸Rxoの位置は、仮想送信開口Tvの中心軸Txoの位置と同一であり、仮想受信開口Rvは、送信フォーカス点Fを中心として対称な開口である。したがって、送信イベントにごとに列方向に移動する仮想送信開口Tvの位置変化に同期して、仮想受信開口Rvの位置も移動する。仮想送信開口Rvのうち、振動子列101a上の振動子の存在する範囲が、受信開口Rxとなる。
FIG. 17 is a schematic diagram showing the relationship between the virtual reception opening Rv and the reception opening Rx set by the Tx reception opening setting unit and the virtual transmission opening Tv and the transmission opening Tx. In the first modification, the virtual reception opening Rv is selected so that the column center of the virtual reception opening Rv coincides with the transmission opening center. The position of the central axis Rxo of the virtual reception opening Rv is the same as the position of the central axis Txo of the virtual transmission opening Tv, and the virtual reception opening Rv is an opening symmetrical with respect to the transmission focus point F. Therefore, the position of the virtual reception opening Rv also moves in synchronization with the position change of the virtual transmission opening Tv that moves in the column direction for each transmission event. Of the virtual transmission aperture Rv, the range in which the oscillator on the
また、仮想受信開口Rvの中心軸Rxo及び仮想送信開口Tvの中心軸Txo上に位置する振動子に対する重みが最大となるよう受信開口Rxの各受信振動子Rkに対する重み数列(受信アポダイゼーション)は算出される。重み数列は、送信開口中心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。 Further, the weight sequence (reception apodization) for each of the receiving oscillators Rk of the receiving opening Rx is calculated so that the weights for the oscillators located on the central axis Rxo of the virtual receiving opening Rv and the central axis Txo of the virtual transmitting opening Tv are maximized. Will be done. The weight sequence has a symmetrical distribution centered on the center of the transmission aperture. As the shape of the distribution of the weight sequence, a humming window, a hanning window, a rectangular window, or the like can be used, and the shape of the distribution is not particularly limited.
<動作>
図18は、変形例1に係る超音波診断装置の受信ビームフォーマ部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。本フローチャートでは、図14における観測点同期型ビームフォーミング処理(ステップS220(S221~S228))に替えて送信同期型ビームフォーミング処理(ステップS420(S421~S428))を行う点にて相違する。ステップS420以外の処理については、図14と同じであり、同じ部分については説明を省略する。
<Operation>
FIG. 18 is a flowchart showing a beamforming processing operation of the receiving beamformer unit of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first modification. This flowchart differs in that the transmission synchronous beamforming process (steps S420 (S421 to S428)) is performed instead of the observation point synchronous beamforming process (steps S220 (S221 to S228)) in FIG. The processing other than step S420 is the same as in FIG. 14, and the description of the same portion will be omitted.
ステップS420の処理において、先ず、ステップS421では、Tx受信開口設定部は、送信イベントに対応して列中心が送信開口中心の列中心と合致する振動子列を仮想受信振動子Rvとして選択して受信開口Rxを設定する。 In the process of step S420, first, in step S421, the Tx reception aperture setting unit selects a oscillator sequence whose column center matches the column center of the transmission aperture center as the virtual reception oscillator Rv in response to the transmission event. Set the reception aperture Rx.
次に、ステップS210で算出した対象領域内の観測点Pij、Qmnの位置を示す座標ij、mnを対象領域内の最小値に初期化し(ステップS422、S423)、観測点Pij、Qmnについて音響線信号を生成する(ステップS424)。図18は、変形例1に係る受信ビームフォーマ部における観測点Pij、Qmnについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。実施の形態1に関する図16とは、送信開口Txと受信開口Rxとの位置関係が異なる。ステップS424における処理方法については、図11におけるステップS224(図14におけるステップS2241~ステップS2251)と同じである。 Next, the coordinates ij and mn indicating the positions of the observation points Pij and Qmn in the target area calculated in step S210 are initialized to the minimum values in the target area (steps S422 and S423), and the acoustic lines are obtained for the observation points Pij and Qmn. Generate a signal (step S424). FIG. 18 is a schematic diagram for explaining the acoustic line signal generation operation for the observation points Pij and Qmn in the reception beam former unit according to the first modification. The positional relationship between the transmission opening Tx and the reception opening Rx is different from that of FIG. 16 according to the first embodiment. The processing method in step S424 is the same as step S224 in FIG. 11 (steps S2241 to S2251 in FIG. 14).
座標ij、mnをインクリメントしてステップS424を繰り返すことにより、対象領域内の座標ij、mnに位置する全ての観測点Pij(図16中の「・」)、Qmnについて音響線信号が生成される。対象領域内に存在する全ての観測点Pij、Qmnについて音響線信号の生成を完了したか否かを判定し(ステップS425、S427)、完了していない場合には座標ij、mnをインクリメント(ステップS426、S428)して、観測点Pij、Qmnについて音響線信号を生成し(ステップS424)、完了している場合にはステップS230に進む。この段階で、1回の送信イベントに伴う対象領域内に存在する全ての観測点Pij、Qmnのサブフレームの音響線信号が生成されデータ格納部107に出力され保存されている。
By incrementing the coordinates ij and mn and repeating step S424, acoustic line signals are generated for all the observation points Pij (“・” in FIG. 16) and Qmn located at the coordinates ij and mn in the target area. .. It is determined whether or not the generation of the acoustic line signal is completed for all the observation points Pij and Qmn existing in the target area (steps S425 and S427), and if not, the coordinates ij and mn are incremented (step). S426, S428) to generate an acoustic line signal for the observation points Pij and Qmn (step S424), and if completed, the process proceeds to step S230. At this stage, the acoustic line signals of the subframes of all the observation points Pij and Qmn existing in the target area associated with one transmission event are generated, output to the
<効果>
以上説明した、変形例1に係る超音波診断装置では、実施の形態1において示した効果のうち観測点同期型の受信開口に関する部分を除いた効果に変えて、以下の効果を奏する。すなわち、変形例1では、Tx受信開口設定部は送信イベントに対応して列中心が送信開口中心と合致する振動子列を仮想受信開口Rvとして選択して受信開口Rxを設定する。そのため、仮想受信開口Rvの中心軸Rxoの位置は、仮想送信開口Tvの中心軸Txoの位置と同一であり、送信イベントごとに列方向に移動する送信開口中心の位置変化に同期して、受信開口Rxの位置も変化(移動)する。よって、送信イベントに同期してそれぞれ異なる受信開口にて整相加算を行うことができ、複数の送信イベントにわたって受信時刻は異なるものの、結果としてより一層広い受信開口を用いた受信処理の効果が得られ、広い観測領域で空間分解能を均一にすることができる。また、観測点Qmnについては、仮想受信開口Rvの中心軸Rxoの位置が振動子列101a上に存在することとなるため、最も大きな重み数列が適用される振動子が必ず存在することとなり、受信感度を向上させることができる。
<Effect>
The ultrasonic diagnostic apparatus according to the first modification described above exhibits the following effects in place of the effects shown in the first embodiment excluding the portion related to the reception opening of the observation point synchronization type. That is, in the first modification, the Tx reception aperture setting unit selects the oscillator sequence whose column center matches the transmission aperture center as the virtual reception aperture Rv and sets the reception aperture Rx in response to the transmission event. Therefore, the position of the central axis Rxo of the virtual reception opening Rv is the same as the position of the central axis Txo of the virtual transmission opening Tv, and reception is performed in synchronization with the position change of the transmission opening center that moves in the column direction for each transmission event. The position of the opening Rx also changes (moves). Therefore, phasing addition can be performed at different reception openings in synchronization with the transmission event, and although the reception time is different over a plurality of transmission events, as a result, the effect of reception processing using a wider reception aperture can be obtained. Therefore, the spatial resolution can be made uniform over a wide observation area. Further, for the observation point Qmn, since the position of the central axis Rxo of the virtual reception opening Rv exists on the
≪変形例2≫
実施の形態および変形例では、超音波プローブがリニアプローブである場合について説明した。
<<
In the embodiment and the modified example, the case where the ultrasonic probe is a linear probe has been described.
しかしながら、本開示の内容は超音波プローブがリニアプローブである場合に限らず、任意の種類のプローブであってよい。 However, the content of the present disclosure is not limited to the case where the ultrasonic probe is a linear probe, and may be any kind of probe.
変形例2に係る超音波診断装置は、超音波プローブとして、振動子が円弧上に配置された、いわゆるコンベックスプローブを用いることを特徴とする。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to the second modification is characterized in that a so-called convex probe in which an oscillator is arranged on an arc is used as the ultrasonic probe.
変形例2に係る超音波診断装置では、図20に示すように、画像化主領域Hxは、振動子列の表面たる円弧と、振動子列の一端を通り円弧と直交する直線と、振動子列の他端を通り円弧と直交する直線とで3方向を囲まれた、扇形から中心を同じくする小さな扇形を除いた形状の領域となる。また、追加領域Ha、Hbは、振動子の表面の円弧を延長した仮想的な円弧を一辺とする領域となる。送信イベントごとの、主領域Bx、副領域Cxについては、実施の形態と同様の方法により設定することができる。 In the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second modification, as shown in FIG. 20, the imaging main region Hx has an arc that is the surface of the sector, a straight line that passes through one end of the sector and is orthogonal to the arc, and a sector. It is a region of the shape excluding a small fan shape having the same center from the fan shape, which is surrounded in three directions by a straight line passing through the other end of the row and orthogonal to the arc. Further, the additional regions Ha and Hb are regions having a virtual arc as one side, which is an extension of the arc on the surface of the oscillator. The main area Bx and the sub area Cx for each transmission event can be set by the same method as in the embodiment.
これにより、コンベックスプローブを用いる場合においても、画像化領域を素子列方向に拡大することができる。 As a result, even when the convex probe is used, the imaging region can be expanded in the element train direction.
≪実施の形態に係るその他の変形例≫
(1)実施の形態および各変形例では、主領域Bx内の観測点Pについては、(a)観測点Pijがフォーカス深さより深い場合は、仮想送信開口Tvの中心から送信フォーカス点Fを経由して観測点Pijに至る経路の長さを超音波の音速csで除することにより、(b)観測点Pijがフォーカス深さより浅い場合には、仮想送信開口Tvの中心から送信フォーカス点Fに至る経路と観測点Pijからフォーカス点に至る経路との差分の長さを、超音波の音速csで除することにより、算出するとした。しかしながら、例えば、主領域Bx内の観測点Pのうち、追加領域Ha内または追加領域Hb内に存在し、かつ、フォーカス深さより浅い観測点については、副領域Cx内の観測点Qと同様の手法により算出するとしてもよい。また、この場合において、副領域Cxと主領域Bxとの境界のうちフォーカス深さより浅い領域については、境界近傍であっても送信時間T2の重み付け係数(1-α)を小さいまま、としてもよい。
<< Other variants of the embodiment >>
(1) In the embodiment and each modification, for the observation point P in the main region Bx, (a) when the observation point Pij is deeper than the focus depth, the transmission focus point F is passed from the center of the virtual transmission opening Tv. By dividing the length of the path to the observation point Pij by the speed of sound cs of the ultrasonic wave, (b) when the observation point Pij is shallower than the focus depth, the center of the virtual transmission opening Tv becomes the transmission focus point F. It was calculated by dividing the length of the difference between the path to the path and the path from the observation point Pij to the focus point by the sound velocity cs of the ultrasonic wave. However, for example, among the observation points P in the main region Bx, the observation points existing in the additional region Ha or the additional region Hb and shallower than the focus depth are the same as the observation points Q in the subregion Cx. It may be calculated by a method. Further, in this case, for the region shallower than the focus depth of the boundary between the sub-region Cx and the main region Bx, the weighting coefficient (1-α) of the transmission time T 2 may remain small even in the vicinity of the boundary. good.
あるいは、副領域Cx内の観測点Qについては、受信時間T1をそのまま送信時間として適用してもよい。これにより、特にフォーカス点から遠い領域、深さの浅い領域について、遅延処理の精度を向上させることができる。 Alternatively, for the observation point Q in the sub-region Cx, the reception time T 1 may be applied as it is as the transmission time. As a result, the accuracy of delay processing can be improved particularly in a region far from the focus point and a region having a shallow depth.
(2)実施の形態および各変形例では、超音波プローブの振動子の配列を直線状(リニアプローブ)、円弧状(コンベックスプローブ)としたが、これに限られず、任意の配列であってよい。 (2) In the embodiment and each modification, the arrangement of the oscillators of the ultrasonic probe is linear (linear probe) and arcuate (convex probe), but the arrangement is not limited to this and may be any arrangement. ..
(3)実施の形態および各変形例では、画像化主領域と追加領域とからなる領域について超音波画像を生成するものとしたが、本発明はこの場合に限られない。例えば、素子列方向において追加領域よりさらに外側となる領域について、超音波ビームの出射方向を外側に変更して(ステアリング)画像化を行う、としてもよい。この場合においても、追加領域をステアリングにより画像化する場合と比べて送信イベントの回数を削減することが可能となるため、従来技術と比べて1フレームあたりの送信イベント回数を削減することができ、フレームレートの向上に奏功する。 (3) In the embodiment and each modification, an ultrasonic image is generated for a region consisting of an imaging main region and an additional region, but the present invention is not limited to this case. For example, (steering) imaging may be performed by changing the emission direction of the ultrasonic beam to the outside in a region further outside the additional region in the element train direction. Even in this case, since the number of transmission events can be reduced as compared with the case where the additional area is imaged by steering, the number of transmission events per frame can be reduced as compared with the conventional technique. It is effective in improving the frame rate.
(4)なお、本発明を上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、以下のような場合も本発明に含まれる。 (4) Although the present invention has been described based on the above-described embodiment, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and the following cases are also included in the present invention.
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、本発明の超音波信号処理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。 For example, the present invention may be a computer system including a microprocessor and a memory, wherein the memory stores the computer program, and the microprocessor may operate according to the computer program. For example, it may be a computer system having a computer program of the ultrasonic signal processing method of the present invention and operating according to this program (or instructing each connected part to operate).
また、上記超音波診断装置の全部、もしくは一部、また超音波信号処理装置の全部又は一部を、マイクロプロセッサ、ROM、RAM等の記録媒体、ハードディスクユニットなどから構成されるコンピュータシステムで構成した場合も本発明に含まれる。上記RAM又はハードディスクユニットには、上記各装置と同様の動作を達成するコンピュータプログラムが記憶されている。上記マイクロプロセッサが、上記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置はその機能を達成する。 Further, all or part of the ultrasonic diagnostic apparatus, and all or part of the ultrasonic signal processing apparatus, are configured by a computer system composed of a microprocessor, a recording medium such as ROM, RAM, a hard disk unit, and the like. Cases are also included in the present invention. The RAM or the hard disk unit stores a computer program that achieves the same operation as each of the above devices. When the microprocessor operates according to the computer program, each device achieves its function.
また、上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、1つのシステムLSI(Large Scale Integration(大規模集積回路))から構成されているとしてもよい。システムLSIは、複数の構成部を1個のチップ上に集積して製造された超多機能LSIであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ROM、RAMなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように1チップ化されてもよい。なお、LSIは、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。上記RAMには、上記各装置と同様の動作を達成するコンピュータプログラムが記憶されている。上記マイクロプロセッサが、上記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムLSIは、その機能を達成する。例えば、本発明のビームフォーミング方法がLSIのプログラムとして格納されており、このLSIがコンピュータ内に挿入され、所定のプログラム(ビームフォーミング方法)を実施する場合も本発明に含まれる。 Further, a part or all of the components constituting each of the above-mentioned devices may be composed of one system LSI (Large Scale Integration (large-scale integrated circuit)). A system LSI is a super-multifunctional LSI manufactured by integrating a plurality of components on one chip, and specifically, is a computer system including a microprocessor, ROM, RAM, and the like. .. These may be individually integrated into one chip, or may be integrated into one chip so as to include a part or all of them. The LSI may be referred to as an IC, a system LSI, a super LSI, or an ultra LSI depending on the degree of integration. A computer program that achieves the same operation as each of the above devices is stored in the RAM. When the microprocessor operates according to the computer program, the system LSI achieves its function. For example, the present invention also includes a case where the beamforming method of the present invention is stored as an LSI program, and the LSI is inserted into a computer to carry out a predetermined program (beamforming method).
なお、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサー(Reconfigurable Processor)を利用してもよい。 The method of making an integrated circuit is not limited to the LSI, and may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor. An FPGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after the LSI is manufactured, or a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and settings of circuit cells inside the LSI may be used.
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。 Furthermore, if an integrated circuit technology that replaces an LSI appears due to advances in semiconductor technology or another technology derived from it, it is naturally possible to integrate functional blocks using that technology.
また、各実施の形態に係る、超音波診断装置の機能の一部又は全てを、CPU等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現してもよい。上記超音波診断装置の診断方法や、ビームフォーミング方法を実施させるプログラムが記録された非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体であってもよい。プログラムや信号を記録媒体に記録して移送することにより、プログラムを独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい、また、上記プログラムは、インターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。 Further, a part or all of the functions of the ultrasonic diagnostic apparatus according to each embodiment may be realized by executing a program by a processor such as a CPU. It may be a non-temporary computer-readable recording medium on which a diagnostic method of the ultrasonic diagnostic apparatus or a program for carrying out a beamforming method is recorded. By recording a program or signal on a recording medium and transferring it, the program may be executed by another independent computer system, and the above program can be distributed via a transmission medium such as the Internet. Needless to say.
上記実施形態に係る超音波診断装置では、記憶装置であるデータ格納部を超音波診断装置内に含む構成としたが、記憶装置はこれに限定されず、半導体メモリ、ハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、磁気記憶装置、等が、超音波診断装置に外部から接続される構成であってもよい。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to the above embodiment has a configuration in which a data storage unit, which is a storage device, is included in the ultrasonic diagnostic apparatus, but the storage device is not limited to this, and a semiconductor memory, a hard disk drive, an optical disk drive, and a magnetic device are used. The storage device, etc. may be configured to be connected to the ultrasonic diagnostic device from the outside.
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エ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。 In addition, the division of functional blocks in the block diagram is an example, and multiple functional blocks can be realized as one functional block, one functional block can be divided into multiple, and some functions can be transferred to other functional blocks. You may. Further, the functions of a plurality of functional blocks having similar functions may be processed by a single hardware or software in parallel or in a time division manner.
また、上記のステップが実行される順序は、本発明を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時(並列)に実行されてもよい。 Further, the order in which the above steps are executed is for exemplifying the present invention in detail, and may be an order other than the above. Further, a part of the above steps may be executed simultaneously with other steps (parallel).
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。 Further, the ultrasonic diagnostic apparatus is configured such that the probe and the display unit are connected from the outside, but these may be configured to be integrally provided in the ultrasonic diagnostic apparatus.
また、上記実施の形態においては、プローブは、複数の圧電素子が一次元方向に配列されたプローブ構成を示した。しかしながら、プローブの構成は、これに限定されるものではなく、例えば、複数の圧電変換素子を二次元方向に配列した二次元配列振動子や、一次元方向に配列された複数の振動子を機械的に揺動させて三次元の断層画像を取得する揺動型プローブを用いてもよく、測定に応じて適宜使い分けることができる。例えば、2次元に配列されたプローブを用いた場合、圧電変換素子に電圧を与えるタイミングや電圧の値を個々に変化させることによって、送信する超音波ビームの照射位置や方向を制御することができる。 Further, in the above embodiment, the probe shows a probe configuration in which a plurality of piezoelectric elements are arranged in a one-dimensional direction. However, the configuration of the probe is not limited to this, and for example, a two-dimensional array oscillator in which a plurality of piezoelectric conversion elements are arranged in a two-dimensional direction or a plurality of oscillators arranged in a one-dimensional direction is machined. A oscillating probe that oscillates to acquire a three-dimensional tomographic image may be used, and can be appropriately used depending on the measurement. For example, when a probe arranged in two dimensions is used, the irradiation position and direction of the ultrasonic beam to be transmitted can be controlled by individually changing the timing and voltage value of applying a voltage to the piezoelectric conversion element. ..
また、プローブは、送受信部の一部の機能をプローブに含んでいてもよい。例えば、送受信部から出力された送信電気信号を生成するための制御信号に基づき、プローブ内で送信電気信号を生成し、この送信電気信号を超音波に変換する。併せて、受信した反射超音波を受信電気信号に変換し、プローブ内で受信電気信号に基づき受信信号を生成する構成を採ることができる。 Further, the probe may include a part of the function of the transmission / reception unit in the probe. For example, based on the control signal for generating the transmission electric signal output from the transmission / reception unit, the transmission electric signal is generated in the probe, and the transmission electric signal is converted into ultrasonic waves. At the same time, it is possible to adopt a configuration in which the received reflected ultrasonic wave is converted into a received electric signal and a received signal is generated based on the received electric signal in the probe.
また、各実施の形態に係る超音波診断装置、及びその変形例の機能のうち少なくとも一部を組み合わせてもよい。更に上記で用いた数字は、全て本発明を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。 Further, at least a part of the functions of the ultrasonic diagnostic apparatus according to each embodiment and the modified examples thereof may be combined. Further, the numbers used above are all exemplified for the purpose of specifically explaining the present invention, and the present invention is not limited to the exemplified numbers.
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。 Further, the present invention also includes various modifications in which modifications within the range conceivable by those skilled in the art are made to the present embodiment.
≪まとめ≫
(1)実施の形態に係る超音波信号処理装置は、超音波プローブに列設された複数の振動子を選択的に駆動して被検体に超音波送信する送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに同期して被検体から反射超音波を受波し、受波した反射超音波に基づいて生成される複数のサブフレーム音響線信号からフレーム音響線信号を合成する超音波信号処理装置であって、1回の送信イベントにおいて前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信し、各送信イベントに同期して、超音波を送信する送信振動子列が列方向に順次移動するよう選択する送信部と、各送信イベントに同期して前記複数の振動子から受信振動子列を選択し、前記受信振動子列が被検体内から受波した反射超音波に基づいて、前記受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を生成する受信部と、対応するフレーム音響線信号が形成されるべき被検体内の領域として画像化主領域と、前記画像化主領域に対して列方向に隣接する追加領域とを設定する画像化領域設定部と、前記送信イベントごとに、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して前記サブフレーム音響線信号を生成する整相加算部と、前記整相加算部が生成した前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、前記フレーム音響線信号を合成する合成部とを備え、前記整相加算部は、前記被検体内で超音波が集束するエリアに含まれる領域を含む主対象領域と、前記主対象領域に列方向に隣接する領域の一部または全部が前記追加領域内に存在する場合に前記追加領域内の当該部分である副対象領域とを、前記観測点を含む領域として設定し、前記画像化主領域内かつ前記主対象領域内の観測点と前記副対象領域に含まれる観測点との間で、送信された超音波が観測点に到達する送信時間の算出方法を異ならせることを特徴とする。
≪Summary≫
(1) The ultrasonic signal processing apparatus according to the embodiment repeats a transmission event for selectively driving a plurality of vibrators arranged in a row on an ultrasonic probe and transmitting ultrasonic waves to a subject a plurality of times, and each of them. An ultrasonic signal processing device that receives reflected ultrasonic waves from a subject in synchronization with a transmission event and synthesizes a frame acoustic line signal from multiple subframe acoustic line signals generated based on the received reflected ultrasonic waves. Therefore, in one transmission event, a transmission oscillator row is selected from the plurality of oscillators, and ultrasonic waves are transmitted from the transmission oscillator row so as to be focused in the subject, in synchronization with each transmission event. , A transmitter that selects the transmitter row that transmits ultrasonic waves to move sequentially in the column direction, and a receiver oscillator row that selects a receiver oscillator row from the plurality of oscillators in synchronization with each transmission event. In the subject where the receiving unit that generates the received signal sequence for each oscillator of the receiver oscillator sequence and the corresponding frame acoustic line signal should be formed based on the reflected ultrasonic wave received from the subject. An imaging region setting unit that sets an imaging main region as a region and an additional region adjacent to the imaging main region in the column direction, and a reflected ultrasonic wave obtained from each observation point for each transmission event. Based on the phasing addition unit that generates the subframe acoustic line signal by pacing and adding the received signal sequence based on the above, and the plurality of subframe acoustic line signals generated by the phasing addition unit, the frame acoustic line. The phase adjustment addition unit includes a synthesis unit for synthesizing signals, and the phase adjustment addition unit includes a main target region including a region included in an area where ultrasonic waves are focused in the subject, and a region adjacent to the main target region in the column direction. When a part or all of the above is present in the additional region, the sub-target region which is the portion in the additional region is set as a region including the observation point, and the imaging main region and the main target are set. It is characterized in that the method of calculating the transmission time at which the transmitted ultrasonic wave reaches the observation point differs between the observation point in the region and the observation point included in the sub-target region.
また、実施の形態に係る超音波信号処理方法は、超音波プローブに列設された複数の振動子を選択的に駆動して被検体に超音波送信する送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに同期して被検体から反射超音波を受波し、受波した反射超音波に基づいて生成される複数のサブフレーム音響線信号からフレーム音響線信号を合成する超音波信号処理方法であって、1回の送信イベントにおいて前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信し、各送信イベントに同期して、超音波を送信する送信振動子列が列方向に順次移動するよう選択し、各送信イベントに同期して前記複数の振動子から受信振動子列を選択し、前記受信振動子列が被検体内から受波した反射超音波に基づいて、前記受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を生成し、前記送信イベントごとに、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して前記サブフレーム音響線信号を生成し、前記整相加算部が生成した前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、前記フレーム音響線信号を合成する超音波信号処理方法であって、前記サブフレーム音響線信号を生成する際に、前記被検体内で超音波が集束するエリアに含まれる領域を含む主対象領域と、前記主対象領域に列方向に隣接する領域の一部または全部が前記追加領域内に存在する場合に前記追加領域内の当該部分である副対象領域とを、前記観測点を含む領域として設定し、前記画像化主領域内かつ前記主対象領域内の観測点と前記副対象領域に含まれる観測点との間で、送信された超音波が観測点に到達する送信時間の算出方法を異ならせることを特徴とする。 Further, in the ultrasonic signal processing method according to the embodiment, a transmission event of selectively driving a plurality of vibrators arranged in an ultrasonic probe to transmit ultrasonic waves to a subject is repeated a plurality of times, and each transmission is performed. It is an ultrasonic signal processing method that receives reflected ultrasonic waves from a subject in synchronization with an event and synthesizes a frame acoustic line signal from a plurality of subframe acoustic line signals generated based on the received reflected ultrasonic waves. Then, in one transmission event, a transmission oscillator row is selected from the plurality of oscillators, and ultrasonic waves are transmitted from the transmission oscillator row so as to be focused in the subject, and synchronized with each transmission event. The transmitter row that transmits ultrasonic waves is selected to move sequentially in the column direction, the receiver oscillator train is selected from the plurality of oscillators in synchronization with each transmission event, and the receiver oscillator train is in the subject. A received signal sequence is generated for each oscillator of the received oscillator row based on the reflected ultrasonic waves received from the receiver, and the received signal train based on the reflected ultrasonic waves obtained from each observation point is generated for each transmission event. Is an ultrasonic signal processing method that generates the subframe acoustic line signal by phasing and adding, and synthesizes the frame acoustic line signal based on the plurality of subframe acoustic line signals generated by the phasing addition unit. Further, when the subframe acoustic line signal is generated, a main target region including a region included in the area where ultrasonic waves are focused in the subject and a part of a region adjacent to the main target region in the column direction. Alternatively, when all of them exist in the additional region, the sub-target region which is the portion in the additional region is set as a region including the observation point, and the imaging main region and the main target region are set. It is characterized in that the method of calculating the transmission time at which the transmitted ultrasonic wave reaches the observation point differs between the observation point and the observation point included in the sub-target area.
上記構成又は方法によれば、フレームレートを低下させることなく、かつ、空間解像度とS/N比を低下させることなく、追加領域の面積だけ画像化領域を拡大することができる。 According to the above configuration or method, the imaging region can be expanded by the area of the additional region without lowering the frame rate and without lowering the spatial resolution and the S / N ratio.
(2)また、上記(1)の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、前記主対象領域に含まれる観測点について、前記観測点の深さが前記フォーカス深さより深い位置の場合は、送信された超音波が前記主対象領域内であって前記フォーカス深さにある基準点に到達するまでの第1時間に、超音波が前記基準点から前記観測点に到達するまでの第2時間を加算して算出した到達時間を、前記観測点の深さが前記フォーカス深さ未満の場合は、前記第1時間から前記第2時間を減算して算出した到達時間を、前記観測点についての前記送信時間とする、としてもよい。 (2) Further, in the ultrasonic signal processing apparatus of the above (1), when the phase adjustment addition unit is at a position where the depth of the observation point is deeper than the focus depth with respect to the observation point included in the main target region. Is the first time until the transmitted ultrasonic wave reaches the reference point in the main target region and at the focus depth, and the ultrasonic wave reaches the observation point from the reference point. The arrival time calculated by adding 2 hours is calculated by subtracting the 2nd time from the 1st time when the depth of the observation point is less than the focus depth. It may be the transmission time of the above.
上記構成によれば、主対象領域内の観測点について、誤差の小さい遅延処理を行うことにより、音響線信号のS/N比を向上させることができる。 According to the above configuration, the S / N ratio of the acoustic line signal can be improved by performing delay processing with a small error for the observation points in the main target region.
(3)また、上記(1)または(2)の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、前記副対象領域に含まれる観測点について、送信された超音波が前記フォーカス点に最近接する前記送信振動子列上の点から前記観測点に到達するまでの時間を、前記観測点についての前記送信時間とする、としてもよい。 (3) Further, in the ultrasonic signal processing device of the above (1) or (2), in the phasing addition unit, the transmitted ultrasonic wave has recently been transferred to the focus point for the observation point included in the sub-target region. The time from a point on the contacting transmitter row to reach the observation point may be defined as the transmission time for the observation point.
上記構成によれば、副対象領域内の観測点について、特にフォーカス点から遠い領域において誤差の小さい遅延処理を行うことにより、音響線信号のS/N比を向上させることができる。 According to the above configuration, it is possible to improve the S / N ratio of the acoustic line signal by performing delay processing with a small error for the observation points in the sub-target region, particularly in the region far from the focus point.
(4)また、上記(1)または(2)の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、前記副対象領域に含まれる観測点について、送信された超音波が前記フォーカス点に最近接する前記送信振動子列上の点から前記観測点に到達するまでの時間をT1とし、前記観測点の深さが前記フォーカス深さより深い位置の場合は、送信された超音波が前記主対象領域に含まれ前記フォーカス深さにある基準点に到達するまでの第3時間に、超音波が前記基準点から前記観測点に到達するまでの第4時間を加算して算出した時間、前記観測点の深さが前記フォーカス深さ未満の場合は、前記第3時間から前記第4時間を減算して算出した時間をT2としたとき、前記送信時間TMを、数式TM=αT1+(1-α)T2を用いて算出し、αの値は、0より大きく1以下である、としてもよい。 (4) Further, in the ultrasonic signal processing device of the above (1) or (2), in the phasing addition unit, the transmitted ultrasonic wave has recently reached the focus point for the observation point included in the sub-target region. The time from the point on the contacting oscillator train to reach the observation point is T 1 , and when the depth of the observation point is deeper than the focus depth, the transmitted sound wave is the main target. The observation, which is the time calculated by adding the fourth time from the reference point to the observation point of the ultrasonic wave to the third time until the reference point in the focus depth is included in the region. When the depth of the point is less than the focus depth, the transmission time TM is calculated by the formula TM = αT 1 when the time calculated by subtracting the fourth time from the third time is T 2 . Calculated using + (1-α) T 2 , the value of α may be greater than 0 and less than or equal to 1.
上記構成によれば、副対象領域内の観測点について、特にフォーカス点から遠い領域において誤差の小さい遅延処理を行うことにより音響線信号のS/N比を向上させることができるとともに、主対象領域と副対象領域との境界で送信時間が大きく変化することを抑止し、画質向上が不十分となることを抑止することができる。 According to the above configuration, the S / N ratio of the acoustic line signal can be improved and the main target area can be improved by performing delay processing with a small error for the observation points in the sub-target area, especially in the area far from the focus point. It is possible to prevent a large change in the transmission time at the boundary between the image and the sub-target area, and to prevent insufficient image quality improvement.
(5)また、上記(1)または(2)の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、前記副対象領域に含まれる観測点について、送信された超音波が前記フォーカス点に最近接する前記送信振動子列上の点から前記観測点に到達するまでの時間をT1とし、前記観測点の深さが前記フォーカス深さより深い位置の場合は、送信された超音波が前記主対象領域に含まれ前記フォーカス深さにある基準点に到達するまでの第3時間に、超音波が前記基準点から前記観測点に到達するまでの第4時間を加算して算出した時間、前記観測点の深さが前記フォーカス深さ未満の場合は、前記第3時間から前記第4時間を減算して算出した時間をT2とし、送信された超音波が前記超音波振動子列の列中心から前記観測点と同じ深さで且つ前記超音波振動子列の列中心に最近接する第2基準点に到達するまでの時間とT3としたとき、前記送信時間TMを、数式TM=αT1+(1-α)βT2+(1-α)(1-β)T3を用いて算出し、αの値は、0より大きく1以下であり、βの値は、0以上1以下である、としてもよい。 (5) Further, in the ultrasonic signal processing device of the above (1) or (2), in the phasing addition unit, the transmitted ultrasonic wave has recently reached the focus point for the observation point included in the sub-target region. The time from a point on the contacting oscillator train to reach the observation point is T 1 , and when the depth of the observation point is deeper than the focus depth, the transmitted sound wave is the main target. The observation, which is the time calculated by adding the fourth time from the reference point to the observation point of the ultrasonic wave to the third time until the reference point in the focus depth is included in the region. When the depth of the point is less than the focus depth, the time calculated by subtracting the fourth time from the third time is defined as T 2 , and the transmitted sound wave is the center of the row of the ultrasonic oscillator row. When the time from to reach the second reference point closest to the center of the row of the ultrasonic oscillator train at the same depth as the observation point and T3 , the transmission time TM is calculated by the equation TM =. Calculated using αT 1 + (1-α) βT 2 + (1-α) (1-β) T 3 , the value of α is greater than 0 and less than or equal to 1, and the value of β is greater than or equal to 0 and 1 It may be as follows.
上記構成によれば、副対象領域内の観測点について、特にフォーカス点から遠い領域において誤差の小さい遅延処理を行うことにより音響線信号のS/N比を向上させることができるとともに、フォーカス深さ近傍、及び、主対象領域と副対象領域との境界で送信時間が大きく変化することを抑止し、画質向上が不十分となることを抑止することができる。 According to the above configuration, the S / N ratio of the acoustic line signal can be improved and the focus depth can be improved by performing delay processing with a small error for the observation points in the sub-target region, especially in the region far from the focus point. It is possible to suppress a large change in the transmission time in the vicinity and at the boundary between the main target area and the sub target area, and to prevent insufficient image quality improvement.
(6)また、上記(5)の超音波信号処理装置は、前記βの値は、対応する観測点の深さと前記フォーカス深さとの差異が大きくなるほど大きくなる、としてもよい。 (6) Further, in the ultrasonic signal processing apparatus of (5) above, the value of β may increase as the difference between the depth of the corresponding observation point and the focus depth increases.
上記構成により、フォーカス深さ近傍において送信時間が大きく変化することを抑止し、画質向上が不十分となることを抑止することができる。 With the above configuration, it is possible to prevent the transmission time from changing significantly in the vicinity of the focus depth and to prevent the image quality from being insufficiently improved.
(7)また、上記(5)または(6)の超音波信号処理装置は、前記αの値は、対応する観測点の深さと前記フォーカス深さとの差異が大きくなるほど小さくなる、としてもよい。 (7) Further, in the ultrasonic signal processing apparatus of (5) or (6), the value of α may be reduced as the difference between the depth of the corresponding observation point and the focus depth becomes larger.
上記構成により、主対象領域と副対象領域との境界で送信時間が大きく変化することを抑止し、画質向上が不十分となることを抑止することができる。 With the above configuration, it is possible to prevent a large change in the transmission time at the boundary between the main target area and the sub target area, and to prevent insufficient image quality improvement.
(8)また、上記(1)~(7)の超音波信号処理装置は、前記主対象領域は、前記フォーカス点に最近接する前記送信振動子列上の点と、前記フォーカス点とを結ぶ直線に対して線対称の形状を有する、としてもよい。 (8) Further, in the ultrasonic signal processing apparatus of (1) to (7), the main target area is a straight line connecting a point on the transmission oscillator train that is in close contact with the focus point and the focus point. It may have a shape that is line-symmetrical with respect to the relative.
上記構成により、合成部における合成回数が素子列方向においてほぼ均等となるため、音響線信号のS/N比および空間解像度のばらつきを抑止することができる。 With the above configuration, since the number of synthesiss in the synthesis unit is substantially equal in the element row direction, it is possible to suppress variations in the S / N ratio and spatial resolution of the acoustic line signal.
(9)また、上記(8)の超音波信号処理装置は、前記送信振動子列が前記超音波プローブの端部の振動子を含まない送信イベントにおいて、前記主対象領域は、前記フォーカス点と前記送信振動子列の一端とを結ぶ直線と、前記フォーカス点と前記送信振動子列の他端とを結ぶ直線との間に位置する領域である、としてもよい。 (9) Further, in the ultrasonic signal processing device of the above (8), in the transmission event in which the transmission oscillator row does not include the oscillator at the end of the ultrasonic probe, the main target region is the focus point. It may be a region located between a straight line connecting one end of the transmission oscillator train and a straight line connecting the focus point and the other end of the transmission oscillator train.
上記構成により、主対象領域における超音波の利用効率を向上させるとともに、合成部における合成回数を最大化させることで、音響線信号のS/N比および空間解像度を向上させることができる。 With the above configuration, it is possible to improve the S / N ratio and the spatial resolution of the acoustic line signal by improving the utilization efficiency of ultrasonic waves in the main target region and maximizing the number of synthesis in the synthesis unit.
(10)また、上記(8)または(9)の超音波信号処理装置は、前記送信振動子列が前記超音波プローブの端部の振動子を含む送信イベントにおいて、前記振動子列を延長した仮想線上に、前記送信振動子列のうち前記超音波プローブの端部とは異なる端部を一方の端として、前記フォーカス点に最近接する前記送信振動子列上の点を中点とする仮想送信振動子列を仮定したとき、前記主対象領域は、前記フォーカス点と前記仮想送信振動子列の一端とを結ぶ直線と、前記フォーカス点と前記仮想送信振動子列の他端とを結ぶ直線との間に位置する領域である、としてもよい。 (10) Further, in the ultrasonic signal processing device of the above (8) or (9), the oscillator row is extended in a transmission event in which the transmitter train includes a vibrator at the end of the ultrasonic probe. Virtual transmission on the virtual line, with one end of the transmission oscillator row different from the end of the ultrasonic probe, and the point on the transmission oscillator row closest to the focus point as the middle point. Assuming an oscillator train, the main target area is a straight line connecting the focus point and one end of the virtual transmission oscillator train, and a straight line connecting the focus point and the other end of the virtual transmission oscillator train. It may be a region located between.
上記構成により、追加領域内に設定される主対象領域において、超音波の利用効率を向上させるとともに、合成部における合成回数を最大化させることで、音響線信号のS/N比および空間解像度を向上させることができる。 With the above configuration, the S / N ratio and spatial resolution of the acoustic line signal can be improved by improving the utilization efficiency of ultrasonic waves in the main target area set in the additional area and maximizing the number of times of synthesis in the synthesis unit. Can be improved.
(11)また、上記(10)の超音波信号処理装置は、前記追加領域は、列方向における前記フォーカス点の位置が前記追加領域に最も近づく送信イベントにおいて前記仮想送信振動子列のうち前記送信振動子列に含まれない部分を底辺とする領域である、としてもよい。 (11) Further, in the ultrasonic signal processing device of the above (10), the additional region is the transmission of the virtual transmission oscillator row in the transmission event in which the position of the focus point in the column direction is closest to the additional region. It may be a region whose base is a portion not included in the oscillator train.
上記構成により、追加領域内に副対象領域のみならず主対象領域も設定されるため、音響線信号のS/N比および空間解像度を向上させることができる。 With the above configuration, not only the sub-target area but also the main target area is set in the additional area, so that the S / N ratio and the spatial resolution of the acoustic line signal can be improved.
(12)また、上記(1)~(11)の超音波信号処理装置は、前記追加領域と前記画像化主領域との境界線と、前記フォーカス点と前記送信振動子列の一端とを結ぶ直線との列方向の距離をmとしたとき、前記第1領域は、前記追加領域を列方向に沿ってmだけシフトした領域から前記主対象領域との重複領域を除いた領域である、としてもよい。 (12) Further, the ultrasonic signal processing devices (1) to (11) connect the boundary line between the additional region and the imaging main region, the focus point, and one end of the transmission oscillator row. Assuming that the distance from the straight line in the column direction is m, the first region is a region obtained by shifting the additional region by m along the column direction and excluding the overlapping region with the main target region. May be good.
上記構成により、追加領域内においても、合成開口法による音響線信号のS/N比および空間解像度の向上効果を最大限享受することができる。 With the above configuration, the effect of improving the S / N ratio and the spatial resolution of the acoustic line signal by the synthetic aperture method can be enjoyed to the maximum even in the additional region.
(13)また、上記(1)~(12)の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、前記画像化主領域と前記追加領域とのそれぞれの範囲と、前記フォーカス点の位置によって定まる前記第1領域の範囲とに基づいて前記副対象領域が空領域であるか否かを判定するための情報を保持し、前記情報を用いて前記副対象領域が空領域であると判定した送信イベントにおいて、前記副対象領域を設定せず前記主対象領域のみを設定する、としてもよい。 (13) Further, in the ultrasonic signal processing apparatus of the above (1) to (12), the phasing addition unit is based on the respective ranges of the imaging main region and the additional region and the position of the focus point. Information for determining whether or not the sub-target region is an empty region is held based on the determined range of the first region, and it is determined that the sub-target region is an empty region using the information. In the transmission event, only the main target area may be set without setting the sub target area.
上記構成により、副対象領域が空領域となる場合には第1領域を仮定する必要がなくなり、演算量の低減に奏功する。 With the above configuration, when the sub-target area becomes an empty area, it is not necessary to assume the first area, which is effective in reducing the amount of calculation.
(14)また、上記(1)~(13)の超音波信号処理装置は、前記合成部は、前記画像化主領域に含まれる観測点について、前記主対象領域に対応する前記サブフレーム音響線信号を観測点の位置に基づいて合成することでフレーム音響線信号を生成する、としてもよい。 (14) Further, in the ultrasonic signal processing apparatus of (1) to (13), the synthesis unit has the subframe acoustic line corresponding to the main target region for the observation point included in the imaging main region. The frame acoustic line signal may be generated by synthesizing the signals based on the positions of the observation points.
上記構成により、主対象領域内については、S/N比の高い主対象領域に係る音響線信号に基づいてフレーム音響線信号を生成することができる。 With the above configuration, a frame acoustic line signal can be generated in the main target region based on the acoustic line signal related to the main target region having a high S / N ratio.
(15)実施の形態に係る超音波画像表示方法は、表示部が接続可能であって、上記(1)の超音波信号処理方法を実行する超音波信号処理装置における超音波画像表示方法であって、前記フレーム音響線信号を超音波画像に変換して前記表示部に表示する。 (15) The ultrasonic image display method according to the embodiment is an ultrasonic image display method in an ultrasonic signal processing device that can connect to a display unit and executes the ultrasonic signal processing method of (1) above. Then, the frame acoustic line signal is converted into an ultrasonic image and displayed on the display unit.
上記方法により、ユーザに対し視野角の広い超音波診断装置を提供することが可能となる。 By the above method, it becomes possible to provide the user with an ultrasonic diagnostic apparatus having a wide viewing angle.
本開示にかかる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、プログラム、及びコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体は、従来の超音波診断装置の画像化領域の拡大による使用上の視野拡大に有用である。 The ultrasonic signal processing device, ultrasonic diagnostic device, ultrasonic signal processing method, program, and computer-readable non-temporary recording medium according to the present disclosure are used by expanding the imaging area of the conventional ultrasonic diagnostic device. Useful for expanding the upper field of view.
1000 超音波診断システム
100 超音波診断装置
150 超音波信号処理装置
101 プローブ
102 マルチプレクサ部
103 送信ビームフォーマ部
1031 送信部
104 受信ビームフォーマ部
1040 受信部
1041 整相加算部
1042 対象領域設定部
1043 受信開口設定部
1044 送信時間算出部
1045 受信時間算出部
1046 遅延量算出部
1047 遅延処理部
1048 重み算出部
1049 加算部
1140 合成部
11401 加算処理部
11402 増幅処理部
11403 結合部
105 超音波画像生成部
106 表示部
107 データ格納部
108 制御部
1000 Ultrasonic
Claims (17)
1回の送信イベントにおいて前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信し、各送信イベントに同期して、超音波を送信する送信振動子列が列方向に順次移動するよう選択する送信部と、
各送信イベントに同期して前記複数の振動子から受信振動子列を選択し、前記受信振動子列が被検体内から受波した反射超音波に基づいて、前記受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を生成する受信部と、
対応するフレーム音響線信号が形成されるべき被検体内の領域として画像化主領域と、前記画像化主領域に対して列方向に隣接する追加領域とを設定する画像化領域設定部と、
前記送信イベントごとに、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して前記サブフレーム音響線信号を生成する整相加算部と、
前記整相加算部が生成した前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、前記フレーム音響線信号を合成する合成部と
を備え、
前記整相加算部は、前記被検体内で超音波が集束するエリアに含まれる領域を含む主対象領域と、前記主対象領域に列方向に隣接する領域の一部または全部が前記追加領域内に存在する場合に、前記主対象領域に列方向に隣接する領域のうち前記追加領域内に存在する部分である副対象領域とを、前記観測点を含む領域として設定し、前記画像化主領域内かつ前記主対象領域内の観測点と前記副対象領域に含まれる観測点との間で、送信された超音波が観測点に到達する送信時間の算出方法を異ならせる
ことを特徴とする超音波信号処理装置。 A transmission event that selectively drives multiple oscillators arranged in a row on the ultrasonic probe to transmit ultrasonic waves to the subject is repeated multiple times, and reflected ultrasonic waves are received from the subject in synchronization with each transmission event. It is an ultrasonic signal processing device that synthesizes a frame acoustic wave signal from a plurality of subframe acoustic wave signals generated based on the received reflected ultrasonic wave.
In one transmission event, a transmission oscillator row is selected from the plurality of oscillators, ultrasonic waves are transmitted from the transmission oscillator rows so as to be focused in the subject, and ultrasonic waves are synchronized with each transmission event. A transmitter that selects the transmitter row to move sequentially in the column direction,
A receiving oscillator sequence is selected from the plurality of oscillators in synchronization with each transmission event, and each oscillator in the receiving oscillator sequence is based on the reflected ultrasonic waves received by the receiving oscillator row from within the subject. And the receiver that generates the receive signal sequence for
An imaging region setting unit that sets an imaging main region as an region in the subject in which the corresponding frame acoustic line signal should be formed and an additional region adjacent to the imaging main region in the column direction.
For each transmission event, a phasing addition unit that generates the subframe acoustic line signal by pacing and adding the received signal sequence based on the reflected ultrasonic waves obtained from each observation point.
A synthesis unit for synthesizing the frame acoustic line signal based on the plurality of subframe acoustic line signals generated by the phase adjustment addition unit is provided.
The phasing addition unit includes a main target region including a region included in an area where ultrasonic waves are focused in the subject, and a part or all of a region adjacent to the main target region in the column direction is in the additional region. When present in, the sub-target region, which is a portion existing in the additional region among the regions adjacent to the main target region in the column direction, is set as the region including the observation point, and the imaging main region is set. The method of calculating the transmission time for the transmitted ultrasonic waves to reach the observation point is different between the observation points in the main target area and the observation points included in the sub-target area. Ultrasonic signal processing device.
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波信号処理装置。 In the phasing addition unit, when the depth of the observation point is deeper than the focus depth of the observation point included in the main target area, the transmitted ultrasonic wave is in the main target area. The arrival time calculated by adding the second time until the ultrasonic wave reaches the observation point from the reference point to the first time until the reference point at the focus depth is reached is the arrival time of the observation point. The first aspect of claim 1, wherein when the depth is less than the focus depth, the arrival time calculated by subtracting the second time from the first time is set as the transmission time for the observation point. The ultrasonic signal processing device described.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の超音波信号処理装置。 The phasing addition unit sets the time required for the transmitted ultrasonic wave to reach the observation point from the point on the transmission oscillator train closest to the focus point for the observation point included in the sub-target region. The ultrasonic signal processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the transmission time is set for the observation point.
TM=αT1+(1-α)T2
を用いて算出し、αの値は、0より大きく1以下である
ことを特徴とする請求項1または2に記載の超音波信号処理装置。 The phasing addition unit sets the time until the transmitted ultrasonic wave reaches the observation point from the point on the transmission oscillator train that is in close contact with the focus point for the observation point included in the sub-target region. When the depth of the observation point is deeper than the focus depth, the transmitted ultrasonic wave is included in the main target region and reaches the reference point at the focus depth in the third time. , The time calculated by adding the fourth time from the reference point to the observation point, and when the depth of the observation point is less than the focus depth, the third time to the third time. Assuming that the time calculated by subtracting 4 hours is T 2 , the transmission time TM is calculated by the formula TM = αT 1 + (1-α) T 2
The ultrasonic signal processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the value of α is larger than 0 and 1 or less.
TM=αT1+(1-α)βT2+(1-α)(1-β)T3
を用いて算出し、αの値は、0より大きく1以下であり、βの値は、0以上1以下である
ことを特徴とする請求項1または2に記載の超音波信号処理装置。 The phasing addition unit sets the time from the point on the transmission oscillator train in which the transmitted ultrasonic wave is in close contact with the focus point to the observation point for the observation point included in the sub-target region. When the depth of the observation point is deeper than the focus depth, the transmitted ultrasonic wave is included in the main target region and reaches the reference point at the focus depth in the third time. , The time calculated by adding the fourth time from the reference point to the observation point, and when the depth of the observation point is less than the focus depth, the third time to the third time. Let T 2 be the time calculated by subtracting 4 hours, and the transmitted ultrasonic wave is at the same depth as the observation point from the row center of the ultrasonic transducer row and recently to the row center of the ultrasonic transducer row. Assuming that the time required to reach the second reference point in contact with T 3 and T 3, the transmission time TM is the formula TM = αT 1 + (1-α) βT 2 + (1-α) (1-β). T 3
The ultrasonic signal processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the value of α is larger than 0 and 1 or less, and the value of β is 0 or more and 1 or less.
ことを特徴とする請求項5に記載の超音波信号処理装置。 The ultrasonic signal processing apparatus according to claim 5, wherein the value of β increases as the difference between the depth of the corresponding observation point and the focus depth increases.
ことを特徴とする請求項5または6に記載の超音波信号処理装置。 The ultrasonic signal processing apparatus according to claim 5 or 6, wherein the value of α becomes smaller as the difference between the depth of the corresponding observation point and the focus depth becomes larger.
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の超音波信号処理装置。 Any of claims 1 to 7, wherein the main target region has a shape that is line-symmetrical with respect to a straight line connecting a point on the transmitter row that is in close contact with the focus point and the focus point. The ultrasonic signal processing apparatus according to item 1.
ことを特徴とする請求項8に記載の超音波信号処理装置。 In a transmission event in which the transmission oscillator row does not include the oscillator at the end of the ultrasonic probe, the main target area includes a straight line connecting the focus point and one end of the transmission oscillator train, and the focus point. The ultrasonic signal processing apparatus according to claim 8, wherein the region is located between the straight line connecting the other end of the transmission oscillator train and the straight line.
ことを特徴とする請求項8または9に記載の超音波信号処理装置。 In a transmission event in which the transmission oscillator train includes a vibrator at the end of the ultrasonic probe, the transmission oscillator train is different from the end of the ultrasonic probe in the transmission oscillator train on a virtual line extending the oscillator train. Assuming a virtual transmission oscillator train having an end as one end and a point on the transmission oscillator train that is in close contact with the focus point as a middle point, the main target area is the focus point and the virtual transmission. 8. The region according to claim 8 or 9, wherein the region is located between a straight line connecting one end of the oscillator train and a straight line connecting the focus point and the other end of the virtual transmission oscillator train. Ultrasonic signal processing device.
ことを特徴とする請求項10に記載の超音波信号処理装置。 The additional region is a region whose base is a portion of the virtual transmission oscillator row that is not included in the transmission oscillator row in the transmission event in which the position of the focus point in the column direction is closest to the additional region. The ultrasonic signal processing apparatus according to claim 10.
ことを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の超音波信号処理装置。 When the distance in the column direction between the boundary line between the additional region and the imaging main region and the straight line connecting the focus point and one end of the transmission oscillator row is m, the first region is the additional region. The ultrasonic signal processing apparatus according to any one of claims 1 to 11, wherein the region is a region obtained by removing an overlapping region with the main target region from a region shifted by m along the column direction.
ことを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の超音波信号処理装置。 In the phasing addition unit, whether the sub-target region is an empty region based on the respective ranges of the imaging main region and the additional region and the range of the first region determined by the position of the focus point. In the transmission event that retains the information for determining whether or not the sub-target area is used and determines that the sub-target area is an empty area, the sub-target area is not set and only the main target area is set. The ultrasonic signal processing apparatus according to any one of claims 1 to 12.
ことを特徴とする請求項1から13のいずれか1項に記載の超音波信号処理装置。 The synthesizing unit generates a frame acoustic line signal by synthesizing the subframe acoustic line signal corresponding to the main target region based on the position of the observation point for the observation point included in the imaging main area. The ultrasonic signal processing apparatus according to any one of claims 1 to 13.
請求項1から14のいずれか1項に記載の超音波信号処理装置と、
を備えることを特徴とする超音波診断装置。 With an ultrasonic probe,
The ultrasonic signal processing apparatus according to any one of claims 1 to 14.
An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by being provided with.
1回の送信イベントにおいて前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信し、各送信イベントに同期して、超音波を送信する送信振動子列が列方向に順次移動するよう選択し、
各送信イベントに同期して前記複数の振動子から受信振動子列を選択し、前記受信振動子列が被検体内から受波した反射超音波に基づいて、前記受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を生成し、
対応するフレーム音響線信号が形成されるべき被検体内の領域として画像化主領域と、前記画像化主領域に対して列方向に隣接する追加領域とを設定し、
前記送信イベントごとに、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して前記サブフレーム音響線信号を生成し、
前記整相加算部が生成した前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、前記フレーム音響線信号を合成する
超音波信号処理方法であって、
前記サブフレーム音響線信号を生成する際に、前記被検体内で超音波が集束するエリアに含まれる領域を含む主対象領域と、前記主対象領域に列方向に隣接する領域の一部または全部が前記追加領域内に存在する場合に、前記主対象領域に列方向に隣接する領域のうち前記追加領域内に存在する部分である副対象領域とを、前記観測点を含む領域として設定し、前記画像化主領域内かつ前記主対象領域内の観測点と前記副対象領域に含まれる観測点との間で、送信された超音波が観測点に到達する送信時間の算出方法を異ならせる
ことを特徴とする超音波信号処理方法。 A transmission event that selectively drives multiple oscillators arranged in a row on the ultrasonic probe to transmit ultrasonic waves to the subject is repeated multiple times, and reflected ultrasonic waves are received from the subject in synchronization with each transmission event. It is an ultrasonic signal processing method that synthesizes a frame acoustic wave signal from a plurality of subframe acoustic wave signals generated based on the received reflected ultrasonic wave.
In one transmission event, a transmission oscillator row is selected from the plurality of oscillators, ultrasonic waves are transmitted from the transmission oscillator rows so as to be focused in the subject, and ultrasonic waves are synchronized with each transmission event. Select the transmitter row to move sequentially in the column direction,
A receiving oscillator sequence is selected from the plurality of oscillators in synchronization with each transmission event, and each oscillator in the receiving oscillator sequence is based on the reflected ultrasonic waves received by the receiving oscillator row from within the subject. Generates a received signal sequence for
An imaging main region and an additional region adjacent to the imaging main region in the column direction are set as regions in the subject in which the corresponding frame acoustic line signal should be formed.
For each transmission event, the received signal sequence based on the reflected ultrasonic waves obtained from each observation point is phase-adjusted and added to generate the subframe acoustic line signal.
An ultrasonic signal processing method for synthesizing the frame acoustic line signal based on the plurality of subframe acoustic line signals generated by the phase adjustment addition unit.
When generating the subframe acoustic line signal, a main target region including a region included in an area where ultrasonic waves are focused in the subject, and a part or all of a region adjacent to the main target region in the column direction. When is present in the additional region, the sub-target region, which is a portion of the region adjacent to the main target region in the column direction and existing in the additional region, is set as the region including the observation point. The method of calculating the transmission time for the transmitted ultrasonic waves to reach the observation point differs between the observation points in the imaging main region and the main target region and the observation points included in the sub-target region. An ultrasonic signal processing method characterized by.
前記フレーム音響線信号を超音波画像に変換して前記表示部に表示する
超音波画像表示方法。 A method for displaying an ultrasonic image in an ultrasonic signal processing apparatus in which a display unit can be connected and the ultrasonic signal processing method according to claim 16 is executed.
An ultrasonic image display method for converting a frame acoustic line signal into an ultrasonic image and displaying it on the display unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017202107A JP7020052B2 (en) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | Ultrasound signal processing device, ultrasonic diagnostic device, ultrasonic signal processing method, and ultrasonic image display method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017202107A JP7020052B2 (en) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | Ultrasound signal processing device, ultrasonic diagnostic device, ultrasonic signal processing method, and ultrasonic image display method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019072358A JP2019072358A (en) | 2019-05-16 |
JP7020052B2 true JP7020052B2 (en) | 2022-02-16 |
Family
ID=66542726
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017202107A Active JP7020052B2 (en) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | Ultrasound signal processing device, ultrasonic diagnostic device, ultrasonic signal processing method, and ultrasonic image display method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7020052B2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130144170A1 (en) | 2010-07-07 | 2013-06-06 | Jin Ho Chang | Method for generating ultrasonic image using concave array |
WO2015025655A1 (en) | 2013-08-21 | 2015-02-26 | 日立アロカメディカル株式会社 | Ultrasound image pickup apparatus |
US20160278742A1 (en) | 2015-03-27 | 2016-09-29 | Konica Minolta, Inc. | Ultrasound signal processing device, ultrasound diagnostic device |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58165827A (en) * | 1982-03-26 | 1983-09-30 | 株式会社日立メデイコ | Ultrasonic tomography apparatus |
-
2017
- 2017-10-18 JP JP2017202107A patent/JP7020052B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130144170A1 (en) | 2010-07-07 | 2013-06-06 | Jin Ho Chang | Method for generating ultrasonic image using concave array |
WO2015025655A1 (en) | 2013-08-21 | 2015-02-26 | 日立アロカメディカル株式会社 | Ultrasound image pickup apparatus |
US20160174938A1 (en) | 2013-08-21 | 2016-06-23 | Hitachi Aloka Medical, Ltd. | Ultrasound image pickup apparatus |
US20160278742A1 (en) | 2015-03-27 | 2016-09-29 | Konica Minolta, Inc. | Ultrasound signal processing device, ultrasound diagnostic device |
JP2016185212A (en) | 2015-03-27 | 2016-10-27 | コニカミノルタ株式会社 | Ultrasonic signal processing device and ultrasonic diagnostic apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019072358A (en) | 2019-05-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110251155B (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus and ultrasonic image generation method | |
JP6733530B2 (en) | Ultrasonic signal processing device, ultrasonic signal processing method, and ultrasonic diagnostic device | |
JP6406019B2 (en) | Ultrasonic signal processing apparatus and ultrasonic diagnostic apparatus | |
JP6793444B2 (en) | Ultrasonic diagnostic equipment | |
JP7363636B2 (en) | Ultrasonic diagnostic device and method of controlling the ultrasonic diagnostic device | |
US20180199918A1 (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus and control method therefor | |
JP6387856B2 (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus and control method of ultrasonic diagnostic apparatus | |
CN107569254B (en) | Ultrasonic signal processing device, ultrasonic signal processing method, and ultrasonic diagnostic device | |
US10743842B2 (en) | Ultrasound signal processor, ultrasound signal processing method, and ultrasound diagnostic device | |
JP2018029702A (en) | Ultrasonic signal processing apparatus, ultrasonic diagnostic apparatus, and ultrasonic signal processing method | |
JP6708101B2 (en) | Ultrasonic signal processing device, ultrasonic diagnostic device, and ultrasonic signal processing method | |
JP7147399B2 (en) | Ultrasonic signal processing device, ultrasonic diagnostic device, and ultrasonic signal processing method | |
JP7124505B2 (en) | Ultrasonic signal processing device, ultrasonic diagnostic device, and ultrasonic signal processing method | |
JP7099162B2 (en) | Ultrasonic signal processing method and ultrasonic signal processing device | |
JP7020052B2 (en) | Ultrasound signal processing device, ultrasonic diagnostic device, ultrasonic signal processing method, and ultrasonic image display method | |
JP6848793B2 (en) | Ultrasonic signal processing method and ultrasonic signal processing device. | |
JP6562122B2 (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus and ultrasonic image generation method | |
JP7052385B2 (en) | Ultrasonic signal processing device, ultrasonic signal processing method, and ultrasonic diagnostic device | |
JP6825474B2 (en) | Ultrasonic diagnostic equipment and ultrasonic signal processing method. | |
JP6933102B2 (en) | Ultrasonic signal processing device and ultrasonic signal processing method | |
JP2022018932A (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus, ultrasonic signal processing method and program | |
CN118806329A (en) | System and method for transmission of non-diffracted acoustic beams |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200618 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210517 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210608 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210806 |
|
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: 20220104 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220117 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7020052 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |