JP7477391B2 - 超音波ct装置、超音波画像生成方法、および、超音波画像生成装置 - Google Patents
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Description
<概要>
まず、実施形態1の超音波CT装置の概要について図1等を用いて説明する。
なお、ここでいう模擬音波50の波形とは、音圧の時間変化を表す形状であればいかなるものも含み、例えば、位相、最大振幅、周波数の他、波の時間変化が直線(矩形波や三角波等)か曲線(正弦波等の関数)か、曲線である場合には曲線形状等が異なるものは異なる波形とする。
ステップ501の処理を、図6のステップ511~513により詳しく説明する。
ステップ502の処理を、図6のステップ514、515により詳しく説明する。
ステップ503において、ステップ504、505における音速画像の逐次更新処理に用いる模擬音波50の波形を、実際に送信した音波40の波形に近づける処理を図6のステップ516~520により行う。その説明のために、まず、FWI法による逐次更新処理の原理について説明する。
FWI法は、計算音圧usを算出する音圧計算アルゴリズムと、目的関数を最小にするように透過波画像を修正する逆問題のアルゴリズムとからなる。
上記原理を用いて、ステップ503において模擬音波50の波形を音波40の波形に近づける処理を図6のステップ516~520により具体的に説明する。
ステップ517において、模擬音源53を式(1)によりfで表す。逐次更新部9は、算出したS(r)-1と、模擬音源53であるfと、式(4)の右側の第2式から、模擬検出器54の位置の計算音圧usを算出する。
図5のステップ504の目的関数を求める処理を、図6のステップ521において説明する。
図5のステップ505の音速画像の修正処理を、図6のステップ522~523において説明する。
ステップ523において、逐次更新部9は、式(7)のように、画素値cnからΔcを差し引くことにより修正後の画素値cn+1を算出する。これにより、修正後の音速画像cn+1を得る。
実施形態2の超音波CT装置について説明する。実施形態2の超音波CT装置は、実施形態1と同様の構成であり、実施形態1と同様の機能に加えて、キャリブレーション判定機能を備えている。
Claims (11)
- 複数の振動子が配列された振動子アレイの1以上の前記振動子から音波を被写体に対して送信させる送信部と、
前記被写体の撮像領域を透過した前記音波の音圧を複数の振動子により測定した測定音圧を前記複数の振動子から受け取る受信部と、
前記測定音圧を処理して、前記撮像領域の透過波画像を生成する画像再構成部と、
模擬音源から時間的に音圧が変化する模擬音波を発生させ、当該模擬音波が前記撮像領域を透過して複数の模擬検出器に到達する際の音圧を計算音圧として、計算により求め、前記透過波画像を初期画像として、前記計算音圧を用いて前記透過波画像を逐次的に修正する逐次更新部とを有し、
前記逐次更新部は、前記計算音圧を用いて、前記模擬音源の発生する前記模擬音波の波形を、前記振動子が送信する前記音波の波形に近づける演算処理を行い、
前記逐次更新部は、前記演算処理として、前記模擬音源の発生する前記模擬音波の前記時間的な音圧の変化の波形を複数種類に異ならせ、当該複数種類の前記波形についてそれぞれ前記計算音圧を求め、前記測定音圧と前記計算音圧との差分から、前記透過波画像の逐次的な修正に用いる前記模擬音波の波形を、前記複数種類の波形の中から選択することを特徴とする超音波CT装置。 - 請求項1に記載の超音波CT装置であって、前記模擬音波の前記複数種類の波形は、位相が異なることを特徴とする超音波CT装置。
- 請求項1に記載の超音波CT装置であって、前記逐次更新部は、前記模擬音波の前記複数種類の波形について、前記測定音圧と前記計算音圧との差分を表す所定の関数の値を算出し、その関数の値が最小となる波形を選択することを特徴とする超音波CT装置。
- 請求項3に記載の超音波CT装置であって、前記逐次更新部は、前記所定の関数としては、前記測定音圧と前記計算音圧との差の二乗和を算出することを特徴とする超音波CT装置。
- 請求項1に記載の超音波CT装置であって、前記模擬音波の前記複数種類の波形の音圧は、a(k)f(ただし、fは、任意の複素数、a(k)は、a(k)=exp{i・θk}、θk=(2π/N)・k、k=0, 1, …N-1、Nは任意の整数)で表される音源から計算することを特徴とする超音波CT装置。
- 請求項1に記載の超音波CT装置であって、前記逐次更新部は、前記透過波画像を逐次的に修正する際に、前記測定音圧と前記計算音圧との差分を最小にする音速の補正係数を求め、前記音速の補正係数を用いて前記透過波画像を逐次的に修正することを特徴とする超音波CT装置。
- 請求項1に記載の超音波CT装置であって、前記逐次更新部は、前記模擬音源を、前記送信部が音波を送信させる前記振動子の位置に配置し、前記模擬検出器を前記受信部が前記測定音圧を受け取る前記振動子の位置に配置することを特徴とする超音波CT装置。
- 複数の振動子が配列された振動子アレイの1以上の前記振動子から音波を被写体に対して送信させる送信部と、
前記被写体の撮像領域を透過した前記音波の音圧を複数の振動子により測定した測定音圧を前記複数の振動子から受け取る受信部と、
前記測定音圧を処理して、前記撮像領域の透過波画像を生成する画像再構成部と、
模擬音源から時間的に音圧が変化する模擬音波を発生させ、当該模擬音波が前記撮像領域を透過して複数の模擬検出器に到達する際の音圧を計算音圧として、計算により求め、前記透過波画像を初期画像として、前記計算音圧を用いて前記透過波画像を逐次的に修正する逐次更新部とを有し、
前記逐次更新部は、前記計算音圧を用いて、前記模擬音源の発生する前記模擬音波の波形を、前記振動子が送信する前記音波の波形に近づける演算処理を行い、
前記逐次更新部は、前記被写体を配置せずに水について測定した測定音圧と、前記模擬音波の波形を前記振動子が送信する前記音波の波形に近づける前記演算処理後の前記模擬音波について求めた前記計算音圧との位相差および音圧差の少なくとも一方を算出し、
前記逐次更新部は、前記位相差および前記音圧差の少なくとも一方が予め定めた閾値以上の場合、キャリブレーションの実行を促す表示を表示部に表示させることを特徴とする超音波CT装置。 - 複数の振動子が配列された振動子アレイの1以上の前記振動子から音波を被写体に対して送信させる送信部と、
前記被写体の撮像領域を透過した前記音波の音圧を複数の振動子により測定した測定音圧を前記複数の振動子から受け取る受信部と、
前記測定音圧を処理して、前記撮像領域の透過波画像を生成する画像再構成部と、
模擬音源から時間的に音圧が変化する模擬音波を発生させ、当該模擬音波が前記撮像領域を透過して複数の模擬検出器に到達する際の音圧を計算音圧として、計算により求め、前記透過波画像を初期画像として、前記計算音圧を用いて前記透過波画像を逐次的に修正する逐次更新部とを有し、
前記逐次更新部は、前記計算音圧を用いて、前記模擬音源の発生する前記模擬音波の波形を、前記振動子が送信する前記音波の波形に近づける演算処理を行い、
前記逐次更新部は、前記被写体を配置せずに水について測定した測定音圧と、前記模擬音波の波形を前記振動子が送信する前記音波の波形に近づける前記演算処理後の前記模擬音波について求めた前記計算音圧との位相差および音圧差の少なくとも一方を算出し、
前記逐次更新部は、前記位相差および前記音圧差の少なくとも一方が予め定めた閾値以上の場合、前記閾値以上の位相差および音圧差となった測定音圧をマスク処理して、前記透過波画像の逐次的な修正に用いないことを特徴とする超音波CT装置。 - 複数の振動子が配列された振動子アレイの1以上の前記振動子から音波を被写体に対して送信するステップと、
前記被写体の撮像領域を透過した前記音波の音圧を複数の振動子により測定した測定音圧を受け取るステップと、
前記測定音圧を処理して、前記撮像領域の透過波画像を生成するステップと、
模擬音源から時間的に音圧が変化する模擬音波を発生させ、当該模擬音波が前記撮像領域を透過して複数の模擬検出器に到達する際の音圧を計算音圧として、計算により求めるステップと、
前記計算音圧を用いて、前記模擬音源の発生する前記模擬音波の波形を、前記振動子が送信する前記音波の波形に近づけるステップと、
前記音波の波形に近づけた前記模擬音波の前記計算音圧を用いて、前記透過波画像を初期画像として、前記透過波画像を逐次的に修正するステップとを有し、
前記逐次的に修正するステップは、前記模擬音源の発生する前記模擬音波の前記時間的な音圧の変化の波形を複数種類に異ならせ、当該複数種類の前記波形についてそれぞれ前記計算音圧を求め、前記測定音圧と前記計算音圧との差分から、前記透過波画像の逐次的な修正に用いる前記模擬音波の波形を、前記複数種類の波形の中から選択する演算処理を行う
ことを特徴とする超音波画像生成方法。 - 複数の振動子が配列された振動子アレイの1以上の前記振動子から音波を被写体に対して送信し、前記被写体の撮像領域を透過した前記音波の音圧を複数の振動子により測定した測定音圧を受け取って、前記測定音圧を処理して、前記撮像領域の透過波画像を生成する画像再構成部と、
模擬音源から時間的に音圧が変化する模擬音波を発生させ、当該模擬音波が前記撮像領域を透過して複数の模擬検出器に到達する際の音圧を計算音圧として、計算により求め、前記透過波画像を初期画像として、前記計算音圧を用いて前記透過波画像を逐次的に修正する逐次更新部とを有し、
前記逐次更新部は、前記計算音圧を用いて、前記模擬音源の発生する前記模擬音波の波形を、前記振動子が送信する前記音波の波形に近づける演算処理を行い、
前記逐次更新部は、前記演算処理として、前記模擬音源の発生する前記模擬音波の前記時間的な音圧の変化の波形を複数種類に異ならせ、当該複数種類の前記波形についてそれぞれ前記計算音圧を求め、前記測定音圧と前記計算音圧との差分から、前記透過波画像の逐次的な修正に用いる前記模擬音波の波形を、前記複数種類の波形の中から選択することを特徴とする超音波画像生成装置。
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SUZUKI, Atsuro et al.,Full waveform inversion for ultrasound computed tomography with high-sensitivity scan method,Proceedings of SPIE, Medical Imaging 2019:Ultrasound Imaging and Tomography,SPIE,2019年03月15日,Vol.109550,109550A-1~109550A-6 |
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