JPWO2017022540A1 - 超音波撮像装置および超音波撮像方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の第一の実施形態の超音波撮像装置について、図面を用いて説明する。図1は、本実施形態の超音波撮影装置の全体構成を示すブロック図であり、図2(a),(b),(c)は、送信される超音波と撮像点(受信焦点)の設定範囲等を概念的に示す説明図であり、図3は、送信開口グループの送信順番の例を示す説明図であり、図4は、送受信の動作を示すフローチャートである。
第一実施形態の超音波撮像装置100の全体構成について詳しく説明する。
超音波探触子108は、超音波の送受面に、1次元または2次元に配列された複数の超音波素子を備えている。超音波探触子108の外形は、超音波送受面を撮像対象120に接触させて使用するのに適した外形に仕立てられている。
送信部102は、制御部106からの指示に従って、超音波探触子108の予め定めた送信開口ペア(例えば110)を選択し、選択した送信開口ペア110の送信開口110A,110Bに送信させる送信信号を生成する。具体的には、波形種類、送信開口110A,110Bごとに超音波素子に設定する遅延時間、振幅変調、重み付け等を決定し、それに応じた送信信号を生成する。本実施形態では、送信信号を空間符号化する。
送信開口ペア110〜113等から撮像対象120に超音波が送信されると、撮像対象120ではエコーが生じる。超音波探触子108の受信開口(チャネル)109は、超音波が送信されるたびに生じたエコーを受信する(図4のステップ142)。本実施形態では、超音波探触子108のすべてのチャネル1091・・・109Pを受信に用いる例について以下説明するが、予め定められた受信開口(アクティブチャネル)内のチャネルのみを用いてもよい。
(*受信部 復号処理)
2回の送信事象によってそれぞれ同一の撮像点52について得た受信信号をy1、y2で表すと、一方の送信開口(例えば111A)からの超音波で生じたエコーの受信信号をx1、他方の送信開口(例えば111B)からの超音波で生じたエコーの受信信号x2は、行列Rx=[y1 y2]tを用いて、式(2)の復号演算で求めることができる。ただし、H−1は、式(1)のHadamard行列Hの逆行列である。
本発明の第二の実施形態について説明する。第一実施形態では、図4のステップ143において、n回目の送信において所定の撮像点52について遅延加算後受信信号を求め、この信号と、(n−1)回目の送信において同一の撮像点52について求めた遅延加算後受信信号とを、ステップ146において復号部41において加算器14で加算、または減算器15で減算することにより、復号する構成であった。しかしながら、n回目の送信で用いる送信開口ペア(例えば111)と、n−1回目の送信で用いる送信開口ペア(例えば110)は、超音波探触子108における位置が異なるため、送信開口から撮像対象120の撮像点52までの音波伝搬時間(距離)が送信ごとに異なる。これにより、送信から撮像点52についてのエコー信号を受信するまでの時間が、送信間でずれる撮像領域が存在する。
第三実施形態の超音波撮像装置は,第一および第二実施形態の復号処理において打ち消し残った不要信号を抑圧することにより,更に高画質な画像データを得ることのできる構成である。
第四実施形態の超音波撮像装置について説明する。
Claims (14)
- それぞれ2以上の送信開口を含む複数の送信開口グループと、1以上の受信開口とを有する超音波探触子と、
前記複数の送信開口グループごとに順番に、前記送信開口グループに含まれる前記2以上の送信開口から空間符号化した超音波を同時に撮像対象に対して送信させる送信部と、
前記撮像対象からの前記超音波のエコーを受信した前記受信開口の出力を用いて、前記撮像対象の所望の位置の撮像点についての受信信号を得る受信部とを有し、
前記送信部は、連続して送信を行う少なくとも2組の前記送信開口グループの前記超音波の前記撮像対象への照射領域が、一部重なるように送信させ、
前記受信部は、連続して送信された超音波の前記照射領域が重なる範囲に前記撮像点を設定し、同一の前記撮像点についての前記受信信号を、連続して送信された2つの超音波ごとにそれぞれ得て、得られた2つの前記受信信号を復号処理し、前記撮像点についての復号後受信信号を得ることを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記受信部は、前記復号処理の際に、前記連続して送信された超音波により前記同一の撮像点についてそれぞれ得た受信信号を、その超音波を送信した前記送信開口グループの前記送信開口から前記撮像点を経て前記受信開口に至る間の超音波の伝搬時間の差に基づいてより高いコヒーレント性を持つ信号に変換する伝搬時間調整部を備え、前記高いコヒーレント性を持つ信号に変換された2つの受信信号を用いて復号処理することを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項2に記載の超音波撮像装置であって、前記伝搬時間調整部は、前記連続して送信された超音波により前記同一の撮像点についてそれぞれ得た受信信号の受信時刻から、前記伝搬時間を差し引くことにより、前記高いコヒーレント性を持つ信号に変換することを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記超音波探触子は、配列された複数の前記受信開口を含み、
前記受信部は、前記撮像点からの前記エコーの信号を得るために、前記エコーを受信した前記複数の受信開口の出力を前記撮像点と前記超音波素子との超音波伝搬時間に応じて遅延させた後加算することを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記送信部は、前記連続して送信する超音波の空間符号化に用いる符号としてそれぞれ第一空間符号および第二空間符号を用い、前記第一空間符号および第二空間符号は、それぞれの受信信号間で復号処理が可能な組み合わせであることを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項5に記載の超音波撮像装置であって,前記第一空間符号および第二空間符号は、所定の空間符号化行列の異なる行に対応していることを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記超音波探触子は、配列された複数の前記送信開口を備え、前記送信部による連続した第1および第2の送信にそれぞれ用いられる前記送信開口グループのうち、前記第1の送信に用いられる前記送信開口グループの前記2以上の送信開口は、前記第2の送信に用いる前記送信開口グループの前記2以上の送信開口とそれぞれ隣り合っていることを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記受信部が前記撮像点について得た復号後受信信号を合成する合成部をさらに有し、
前記送信部は、3組以上の前記送信開口グループから前記撮像対象へ連続して送信される超音波の照射領域が、一部重なるように送信させ、
前記受信部は、連続して送信された前記3組以上の超音波の前記照射領域が重なる範囲に前記撮像点を設定し、同一の前記撮像点についての前記受信信号を、連続して送信された3組以上の超音波ごとにそれぞれ得て、得られた3以上の前記受信信号を2つずつ組み合わせて復号処理することにより、前記同一の撮像点についての2以上の復号後受信信号を得て、
前記合成部は、前記受信部が得た2以上の前記復号後受信信号を合成することを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項8に記載の超音波撮像装置であって、前記合成部は、前記2以上の復号後受信信号をそれぞれ重み付けする重み付け部と、前記重み付けされた前記2以上の復号後受信信号を加算する合成部とを有することを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記送信開口から送信される超音波は、前記撮像対象内の所定の深度で送信焦点を結ぶ送信ビームであることを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項10に記載の超音波撮像装置であって、前記送信部および受信部の少なくとも一方には、前記送信ビームのサイドローブを低減するためのサイドローブ低減部が備えられていることを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記受信部は、複数の前記受信開口に接続されて前記受信開口の受信信号をそれぞれ格納するチャネルメモリと、前記チャネルメモリから複数の前記受信開口の受信信号を取り込んで遅延後加算する遅延加算部と、前記遅延加算後の受信信号を格納する第二のメモリと、前記第二のメモリから連続した送信によって同一の前記撮像点について得られた2つの遅延加算後受信信号を読み出して復号処理する復号部とを有することを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項12に記載の超音波撮像装置であって、前記復号部は、加算器と減算器とを有することを特徴とする超音波撮像装置。
- 超音波探触子に設けられた、それぞれ2以上の送信開口を含む複数の送信開口グループごとに、順番に、前記送信開口グループに含まれる前記2以上の送信開口から空間符号化した超音波を同時に撮像対象に対して送信させる送信ステップと、
前記撮像対象からの前記超音波のエコーを、前記超音波探触子に設けられた受信開口により受信し、前記受信開口の出力を用いて、前記撮像対象の所望の位置の撮像点についての受信信号を得る受信ステップとを有し、
前記送信ステップでは、連続して送信を行う少なくとも2組の前記送信開口グループの前記超音波の前記撮像対象への照射領域が、一部重なるように送信させ、
前記受信ステップでは、連続して送信された超音波の前記照射領域が重なる範囲に前記撮像点を設定し、同一の前記撮像点についての前記受信信号を、連続して送信された2つの超音波ごとにそれぞれ得て、得られた2つの前記受信信号を復号処理し、前記撮像点についての復号後受信信号を得ることを特徴とする超音波撮像方法。
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