JPWO2019088169A1 - Ultrasonic diagnostic system and ultrasonic diagnostic method - Google Patents

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Abstract

被検体の断層面の密度分布像を生成する。本発明の実施形態に係る超音波診断システムでは、超音波を送信し、被検体で散乱した散乱波を複数の素子で受信する。この超音波診断システムは、前記散乱波を受信した素子から得たデータである実測定データを収集するデータ収集部132と、前記実測定データを用いて前記被検体の音速分布を推定し、推定した音速分布を有する領域を超音波が伝搬して素子で受信される仮想測定データを計算し、前記実測定データと前記仮想測定データとの差分波形を計算し、前記差分波形を用いて音速分布像及び散乱体分布像を計算する計算部133と、を備える。Generate a density distribution image of the tomographic surface of the subject. In the ultrasonic diagnostic system according to the embodiment of the present invention, ultrasonic waves are transmitted and scattered waves scattered by a subject are received by a plurality of elements. This ultrasonic diagnostic system estimates and estimates the sound velocity distribution of the subject using the data collection unit 132 that collects the actual measurement data which is the data obtained from the element that received the scattered wave and the actual measurement data. The virtual measurement data that the ultrasonic waves propagate in the region having the sound velocity distribution and received by the element is calculated, the difference waveform between the actual measurement data and the virtual measurement data is calculated, and the sound velocity distribution is used using the difference waveform. A calculation unit 133 for calculating an image and a scatterer distribution image is provided.

Description

本発明は、超音波を照射して被検体の断層画像を作成する超音波診断システム及び超音波診断方法に関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic system and an ultrasonic diagnostic method for creating a tomographic image of a subject by irradiating ultrasonic waves.

非侵襲性である超音波による診断システムは、生体を直接切開して観察する外科手術の必要がないため、被検体内部の情報を診断する技術として医療分野で広く用いられている。 The non-invasive ultrasonic diagnostic system is widely used in the medical field as a technique for diagnosing information inside a subject because it does not require a surgical operation in which a living body is directly incised and observed.

超音波診断の一手法である超音波CT(Computed Tomography)は、超音波を被検体に照射し、反射超音波や透過超音波を用いて被検体の断層画像を作成するものであり、近年の研究により、乳がんの検出に有用性があることが示されている。超音波CTは、例えば、超音波の送受信を行う多数の素子をリング状に配置したリング型アレイトランスデューサを使用し、断層像を作成する。 Ultrasound CT (Computed Tomography), which is a method of ultrasonic diagnosis, irradiates a subject with ultrasonic waves and creates a tomographic image of the subject using reflected ultrasonic waves or transmitted ultrasonic waves. Studies have shown that it is useful in detecting breast cancer. In ultrasonic CT, for example, a tomographic image is created by using a ring-type array transducer in which a large number of elements for transmitting and receiving ultrasonic waves are arranged in a ring shape.

超音波CTでは、超音波の減衰量を測定して、断層面の減衰率分布を表示する手法と、超音波の伝搬時間を測定し、断層面の音速分布を表示する手法とが知られている。超音波CTを臨床的にさらに有効な診断手法とするために、減衰率分布や音速分布以外の物理量を画像化することが求められている。 In ultrasonic CT, a method of measuring the amount of ultrasonic attenuation and displaying the attenuation rate distribution of the fault plane and a method of measuring the propagation time of ultrasonic waves and displaying the sound velocity distribution of the fault plane are known. There is. In order to make ultrasonic CT a clinically more effective diagnostic method, it is required to image physical quantities other than the attenuation rate distribution and the sound velocity distribution.

国際公開第2017/051903号International Publication No. 2017/051903

本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、被検体の断層面の密度分布像を生成することができる超音波診断システム及び超音波診断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-mentioned conventional conditions, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic system and an ultrasonic diagnostic method capable of generating a density distribution image of a tomographic surface of a subject.

本発明による超音波診断システムは、被検体の周囲に配置され、超音波の送信及び受信の少なくともいずれか一方を行う複数の素子と、前記複数の素子のいずれか1つが超音波を送信し、前記複数の素子の少なくとも一部が、前記超音波が前記被検体で散乱した散乱波を受信するように、前記複数の素子を制御する制御部と、前記散乱波を受信した素子から得たデータである実測定データを収集するデータ収集部と、前記実測定データを用いて前記被検体の音速分布を推定し、推定した音速分布を有する領域を超音波が伝搬した場合に素子で受信される仮想測定データを計算し、前記実測定データと前記仮想測定データとの差分波形を計算し、前記差分波形から音速分布像の計算に用いる成分又は散乱体分布像の計算に用いる成分を取得し、前記音速分布像の計算に用いる成分の差分波形を用いた音速分布像の計算、又は前記散乱体分布像の計算に用いる成分の差分波形を用いた散乱体分布像の計算を行う計算部と、を備えるものである。 The ultrasonic diagnostic system according to the present invention is arranged around a subject, and a plurality of elements that transmit and receive at least one of ultrasonic waves and any one of the plurality of elements transmit ultrasonic waves. Data obtained from a control unit that controls the plurality of elements so that at least a part of the plurality of elements receives the scattered wave scattered by the subject, and an element that receives the scattered wave. The sound velocity distribution of the subject is estimated using the data collecting unit that collects the actual measurement data, and the element receives the sound when the ultrasonic wave propagates in the region having the estimated sound velocity distribution. The virtual measurement data is calculated, the difference waveform between the actual measurement data and the virtual measurement data is calculated, and the component used for the calculation of the sound velocity distribution image or the component used for the calculation of the scatterer distribution image is obtained from the difference waveform. A calculation unit that calculates a sound velocity distribution image using the difference waveform of the components used for calculating the sound velocity distribution image, or a scatterer distribution image using the difference waveform of the components used for calculating the scatterer distribution image. It is equipped with.

本発明の一態様によれば、前記音速分布像の計算に用いる成分は、前記超音波を送信した素子の側以外の側に散乱する散乱波の成分である前方散乱波成分であり、前記散乱体分布像の計算に用いる成分は、前記超音波を送信した素子の側に散乱する散乱波の成分である後方散乱波成分である According to one aspect of the present invention, the component used for calculating the sound velocity distribution image is a forward scattered wave component which is a component of scattered waves scattered on a side other than the side of the element that transmitted the ultrasonic waves, and the scattering The component used for calculating the body distribution image is a backscattered wave component which is a component of the scattered wave scattered on the side of the element that transmitted the ultrasonic wave.

本発明の一態様によれば、前記複数の素子はリング状に等間隔に配置されており、前記計算部は、超音波を送信した素子を中心にリング円周の一半側に位置する素子に対応する差分波形を前記後方散乱波成分に分類し、リング円周の他半側に位置する素子に対応する差分波形を前記前方散乱波成分に分類する。 According to one aspect of the present invention, the plurality of elements are arranged at equal intervals in a ring shape, and the calculation unit is an element located on one half side of the ring circumference centering on the element that transmits ultrasonic waves. The corresponding difference waveform is classified into the backscattered wave component, and the difference waveform corresponding to the element located on the other half side of the ring circumference is classified into the forward scattered wave component.

本発明の一態様によれば、前記計算部は、超音波を送信した送信素子毎の音速分布像及び散乱体分布像を計算し、前記送信素子毎の音速分布像の加算、及び前記送信素子毎の散乱体分布像の加算を行う画像作成部をさらに備える。 According to one aspect of the present invention, the calculation unit calculates a sound velocity distribution image and a scatterer distribution image for each transmitting element that transmits ultrasonic waves, adds the sound velocity distribution image for each transmitting element, and the transmitting element. An image creation unit that adds the scatterer distribution image for each is further provided.

本発明の一態様によれば、前記画像作成部は、前記音速分布像と前記散乱体分布像とから密度分布像を作成する。 According to one aspect of the present invention, the image creating unit creates a density distribution image from the sound velocity distribution image and the scatterer distribution image.

本発明の一態様によれば、前記音速分布像の計算は前記前方散乱波成分の差分波形の逆伝搬を含み、前記散乱体分布像の計算は前記後方散乱波成分の差分波形の逆伝搬を含む。 According to one aspect of the present invention, the calculation of the sound velocity distribution image includes backscattering of the difference waveform of the forward scattered wave component, and the calculation of the scatterer distribution image includes backscattering of the difference waveform of the backscattered wave component. Including.

本発明の一態様によれば、前記散乱体分布像を用いて前記推定した音速分布を更新し、更新後の音速分布を用いて、前記差分波形の計算と、前記音速分布像の計算又は前記散乱体分布像の計算とを行う。 According to one aspect of the present invention, the estimated sound velocity distribution is updated using the scatterer distribution image, and the difference waveform is calculated and the sound velocity distribution image is calculated or the sound velocity distribution image is calculated using the updated sound velocity distribution. The scattering body distribution image is calculated.

本発明の一態様によれば、前記複数の素子はリング状に配置されており、リング円周上の一部の素子からの前記差分波形の逆伝搬により散乱体分布像を再構成する。 According to one aspect of the present invention, the plurality of elements are arranged in a ring shape, and a scatterer distribution image is reconstructed by back propagation of the difference waveform from some elements on the circumference of the ring.

本発明による超音波診断方法は、被検体の周囲に配置された複数の素子のいずれか1つから超音波を送信し、前記複数の素子の少なくとも一部で散乱波を受信する処理を、超音波を送信する素子を順に切り替えて行う工程と、前記散乱波を受信した素子から得たデータである測定データを収集する工程と、前記実測定データを用いて前記被検体の音速分布を推定する工程と、推定した音速分布を有する領域を超音波が伝搬して各素子で受信される仮想測定データを計算する工程と、素子毎の前記実測定データと前記仮想測定データとの差分波形を計算する工程と、素子毎の差分波形を前方散乱波成分と後方散乱波成分とに分類する工程と、前記前方散乱波成分の差分波形を用いて音速分布像を計算する工程と、前記後方散乱波成分の差分波形を用いて散乱体分布像を計算する工程と、を備えるものである。 The ultrasonic diagnostic method according to the present invention performs a process of transmitting ultrasonic waves from any one of a plurality of elements arranged around a subject and receiving scattered waves at at least a part of the plurality of elements. The step of switching the elements that transmit sound waves in order, the step of collecting measurement data that is the data obtained from the element that received the scattered wave, and the step of estimating the sound velocity distribution of the subject using the actual measurement data. The process, the process of calculating the virtual measurement data received by each element by propagating ultrasonic waves in the region having the estimated sound velocity distribution, and the calculation of the difference waveform between the actual measurement data and the virtual measurement data for each element. A step of classifying the difference waveform for each element into a forward scattered wave component and a backscattered wave component, a step of calculating a sound velocity distribution image using the difference waveform of the forward scattered wave component, and the backscattered wave. It includes a step of calculating a scatterer distribution image using a difference waveform of components.

本発明によれば、被検体の断層面の密度分布像を生成することができる。 According to the present invention, it is possible to generate a density distribution image of the tomographic surface of a subject.

本発明の実施形態における超音波診断システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the ultrasonic diagnostic system in embodiment of this invention. 図1のA−A線断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 演算装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of an arithmetic unit. 同実施形態による断層像作成方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the method of making a tomographic image by the same embodiment. 図5aは散乱体分布像であり、図5bは点散乱体の輝度を示すグラフである。FIG. 5a is a scatterer distribution image, and FIG. 5b is a graph showing the brightness of the point scatterer. 図6aは散乱体分布像であり、図6bは点散乱体の輝度を示すグラフである。FIG. 6a is a scatterer distribution image, and FIG. 6b is a graph showing the brightness of the point scatterer. 図7aは音速分布像であり、図7bは点散乱体の輝度を示すグラフである。FIG. 7a is a sound velocity distribution image, and FIG. 7b is a graph showing the brightness of the point scatterer. 図8aは音速分布像であり、図8bは点散乱体の輝度を示すグラフである。FIG. 8a is a sound velocity distribution image, and FIG. 8b is a graph showing the brightness of the point scatterer. 変形例による断層像作成方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the method of making a tomographic image by a modification. 図10a,10bはシミュレーションモデルを示す図であり、図10cは後方散乱画像を示し、図10dは前方散乱画像を示す。10a and 10b are diagrams showing a simulation model, FIG. 10c shows a backscattered image, and FIG. 10d shows a backscattered image. 前方散乱波成分を受信する素子及び後方散乱波成分を受信する素子を示す図である。It is a figure which shows the element which receives a forward scatter wave component and the element which receives a back scatter wave component.

以下、図面を参照して本発明についてさらに詳細に説明する。本発明の実施形態に係る超音波診断システムは、人体等の被検体に超音波を照射し、受信した信号を用いて被検体の断層像を作成する。医師は、作成された断層像を確認することで、悪性腫瘍等の病変を診断することができる。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. The ultrasonic diagnostic system according to the embodiment of the present invention irradiates a subject such as a human body with ultrasonic waves, and creates a tomographic image of the subject using the received signal. A doctor can diagnose a lesion such as a malignant tumor by confirming the created tomographic image.

図1に示すように、本実施形態に係る超音波診断システム10は、リングアレイRと、スイッチ回路110と、送受信回路120と、演算装置130と、画像表示装置140とを備えている。 As shown in FIG. 1, the ultrasonic diagnostic system 10 according to the present embodiment includes a ring array R, a switch circuit 110, a transmission / reception circuit 120, an arithmetic unit 130, and an image display device 140.

リングアレイRは、複数の振動子が組み合わさって構成される、好ましくは直径80〜500mm、より好ましくは直径100〜300mmのリング型形状の振動子である。また、リングアレイRは、直径を可変とする構成をとることもできる。本実施形態では一例として、4つの凹面型振動子P01〜P04を組み合わせたリング形状の振動子を用いる。 The ring array R is a ring-shaped oscillator having a diameter of preferably 80 to 500 mm, more preferably 100 to 300 mm, which is composed of a combination of a plurality of oscillators. Further, the ring array R can be configured to have a variable diameter. In this embodiment, as an example, a ring-shaped oscillator in which four concave oscillators P01 to P04 are combined is used.

例えば、凹面型振動子P01〜P04が、それぞれ256個の短冊形圧電素子E(以下、単に「素子E」とも呼ぶ。)を有する場合、リングアレイRは1024個の素子Eから構成されることになる。凹面型振動子P01〜P04に設けられる素子Eの数は限定されず、好ましくは1〜1000個、より好ましくは100〜500個である。 For example, when the concave oscillators P01 to P04 each have 256 strip-shaped piezoelectric elements E (hereinafter, also simply referred to as "elements E"), the ring array R is composed of 1024 elements E. become. The number of elements E provided in the concave oscillators P01 to P04 is not limited, and is preferably 1 to 1000, more preferably 100 to 500.

各素子Eは、電気的信号と超音波信号とを相互変換する機能を有する。素子Eは被検体Tに超音波を送信し、被検体Tで散乱される散乱波を受信し、電気的信号を測定データとして形成する。散乱波は、前方散乱波、後方散乱波(前方散乱波以外の散乱波をいい、側方散乱波を含む)等を含む。 Each element E has a function of mutually converting an electric signal and an ultrasonic signal. The element E transmits ultrasonic waves to the subject T, receives the scattered waves scattered by the subject T, and forms an electrical signal as measurement data. The scattered wave includes a forward scattered wave, a back scattered wave (refers to a scattered wave other than the forward scattered wave, and includes a side scattered wave) and the like.

本実施形態では、各素子Eが、超音波の送信及び受信の両方の機能を備えるものとして説明するが、これに限定されない。例えば、超音波の送信機能及び受信機能のうちいずれか一方のみを有する送信素子又は受信素子を使用し、複数の送信素子及び複数の受信素子をリング状に配置してもよい。また、送信及び受信の両方の機能を備える素子と、送信素子と、受信素子とが混在する構成であってもよい。 In the present embodiment, each element E is described as having both functions of transmitting and receiving ultrasonic waves, but the present invention is not limited to this. For example, a transmitting element or a receiving element having only one of an ultrasonic transmitting function and a receiving function may be used, and a plurality of transmitting elements and a plurality of receiving elements may be arranged in a ring shape. Further, an element having both transmission and reception functions, a transmission element, and a reception element may be mixed.

図2は、図1のA−A線断面図である。例えば、リングアレイRは、穴の開いたベッドの下に、ベッドの穴と挿入部SPとが重畳するように設置される。被験者はベッドの穴から、撮像対象となる身体の部位(被検体T、例えば乳房)を挿入部SPに挿入する。 FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. For example, the ring array R is installed under the bed with holes so that the holes in the bed and the insertion portion SP overlap each other. The subject inserts a body part (subject T, for example, breast) to be imaged into the insertion portion SP through the hole in the bed.

被検体Tを挿入するための挿入部SPは、リングアレイRの中央に設けられている。リングアレイRの複数の素子Eは、リングに沿って挿入部SPの周囲に等間隔で設けられている。リングアレイRの内周側には、音響レンズと呼ばれる凸面レンズが表面に取り付けられている。このような表面加工をリングアレイRの内周側に施すことで、各素子Eが送信する超音波を、リングアレイRを含む平面内に収束させることができる。リングアレイRと被検体Tとの間は、例えば水で満たされている。 The insertion portion SP for inserting the subject T is provided in the center of the ring array R. The plurality of elements E of the ring array R are provided along the ring around the insertion portion SP at equal intervals. A convex lens called an acoustic lens is attached to the inner peripheral side of the ring array R. By applying such surface processing to the inner peripheral side of the ring array R, the ultrasonic waves transmitted by each element E can be converged in the plane including the ring array R. The space between the ring array R and the subject T is filled with, for example, water.

本実施形態では、各素子Eを等間隔にリング状に配置しているが、リングアレイRの形状は円形に限定されず、例えば、六角形、正方形、三角形など任意の多角形、少なくとも一部に曲線や円弧を含む形状、その他任意の形状、または、これらの形状の一部(例えば、半円や円弧)であってもよい。すなわち、リングアレイRは、アレイRと一般化することができる。 In the present embodiment, the elements E are arranged in a ring shape at equal intervals, but the shape of the ring array R is not limited to a circle, and any polygon such as a hexagon, a square, or a triangle, at least a part thereof. It may be a shape including a curve or an arc, any other shape, or a part of these shapes (for example, a semicircle or an arc). That is, the ring array R can be generalized to the array R.

リングアレイRはスイッチ回路110を介して送受信回路120に接続されている。送受信回路120(制御部)は、リングアレイRの素子Eに制御信号(電気的信号)を送信し、超音波の送受信を制御する。例えば、送受信回路120は、素子Eに対して、送信する超音波の周波数や大きさ、波の種類(連続波やパルス波等)等を指示する。 The ring array R is connected to the transmission / reception circuit 120 via the switch circuit 110. The transmission / reception circuit 120 (control unit) transmits a control signal (electrical signal) to the element E of the ring array R to control the transmission / reception of ultrasonic waves. For example, the transmission / reception circuit 120 instructs the element E of the frequency and magnitude of the ultrasonic waves to be transmitted, the type of wave (continuous wave, pulse wave, etc.), and the like.

スイッチ回路110は、リングアレイRの複数の素子Eの各々に接続されており、送受信回路120からの信号を任意の素子Eに伝達し、素子Eを駆動させ、信号の送受信を行わせる。例えば、スイッチ回路110が、送受信回路120からの制御信号を供給する素子Eを切り替える制御を行うことで、複数の素子Eのいずれか1つを、超音波を送信する送信素子として機能させ、複数(例えば全て)の素子Eで散乱波を受信させる。 The switch circuit 110 is connected to each of a plurality of elements E of the ring array R, transmits a signal from the transmission / reception circuit 120 to an arbitrary element E, drives the element E, and transmits / receives a signal. For example, the switch circuit 110 controls to switch the element E that supplies the control signal from the transmission / reception circuit 120, so that any one of the plurality of elements E functions as a transmission element that transmits ultrasonic waves. The scattered wave is received by the element E (for example, all).

全ての素子Eを同時に駆動して測定データを収集してもよいし、リングアレイRの複数の素子Eをいくつかのグループに分けて、グループ単位で順に測定データを収集してもよい。グループの切り替えを数μs〜msオーダ以下で行うことで、ほぼリアルタイムに測定データの収集を行うことができる。 The measurement data may be collected by driving all the elements E at the same time, or the plurality of elements E of the ring array R may be divided into several groups and the measurement data may be collected in order in group units. By switching the group within a few μs to ms order or less, measurement data can be collected in almost real time.

リングアレイRは、ステッピングモータ等により上下動可能に設置されている。リングアレイRを上下動させて、被検体Tの全体のデータ収集が行われる。 The ring array R is installed so as to be vertically movable by a stepping motor or the like. The entire data of the subject T is collected by moving the ring array R up and down.

演算装置130は、例えばCPU、記憶部(RAM、ROM、ハードディスク等)、通信部等を備えたコンピュータにより構成されている。記憶部に格納されたプログラムが実行されることで、図3に示すような、送信素子決定部131、データ収集部132、計算部133、画像作成部134等の機能が実現され、計算結果格納領域135及び測定データ格納領域136が記憶部に確保される。各部による処理については後述する。 The arithmetic unit 130 is composed of, for example, a computer including a CPU, a storage unit (RAM, ROM, hard disk, etc.), a communication unit, and the like. By executing the program stored in the storage unit, the functions of the transmission element determination unit 131, the data collection unit 132, the calculation unit 133, the image creation unit 134, and the like as shown in FIG. 3 are realized, and the calculation result is stored. Area 135 and measurement data storage area 136 are secured in the storage unit. The processing by each part will be described later.

次に、本実施形態による断層像作成方法を図4に示すフローチャートを用いて説明する。以下の説明では、リングアレイRは、256個の素子E〜E256が設けられているものとする。素子E〜E256はこの順番で円周上に等間隔に配置されている。Next, the tomographic image creating method according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the following description, it is assumed that the ring array R is provided with 256 elements E 1 to E 256 . The elements E 1 to E 256 are arranged at equal intervals on the circumference in this order.

まず、被検体Tを挿入部SPに挿入していない状態(被検体Tがない状態であれば、いかなる状態でもよく、例えば、被検体Tを挿入する筐体や水が存在する状態でもよい)で、送信素子を切り替えながら超音波を送信し、複数の素子で受信する(ステップS1)。例えば、素子Eから超音波を送信し、全ての素子E〜E256で透過波の受信を行う。送信素子を素子Eから素子E256まで順に切り替えながら、全ての素子E〜E256で透過波の受信を行う。First, a state in which the subject T is not inserted into the insertion unit SP (any state may be used as long as there is no subject T, for example, a housing into which the subject T is inserted or a state in which water may exist). Then, the ultrasonic waves are transmitted while switching the transmitting elements, and are received by the plurality of elements (step S1). For example, ultrasonic waves are transmitted from the element E 1, to receive the transmission waves in all elements E 1 to E 256. While switching the transmitting element from element E 1 to element E 256 in order, all the elements E 1 to E 256 receive the transmitted wave.

送信素子決定部131は、素子E〜E256から順に超音波が送信されるように、送受信回路120に指示する。データ収集部132は、スイッチ回路110及び送受信回路120を介して、素子E〜E256により得られたデータである測定データ(受信データ)を収集(受信又は取得することを含む)する。測定データ(透過波データ)は、測定データ格納領域136に格納される。The transmission element determination unit 131 instructs the transmission / reception circuit 120 so that ultrasonic waves are transmitted in order from the elements E 1 to E 256 . Data collection unit 132 through the switch circuit 110 and the transmitting and receiving circuit 120, for collecting the measurement data (received data) is data obtained by the element E 1 to E 256 (including the receiving or obtaining). The measurement data (transmitted wave data) is stored in the measurement data storage area 136.

透過波データの測定は事前に行っておいてもよい。 The transmitted wave data may be measured in advance.

次に、挿入部SPから被検体Tを挿入した状態で、送信素子を切り替えながら超音波を送信し、複数の素子で散乱波を受信する(ステップS2)。例えば、素子Eから超音波を送信し、全ての素子E〜E256で散乱波の受信を行う。送信素子を素子Eから素子E256まで順に切り替えながら、全ての素子E〜E256で散乱波の受信を行う。Next, with the subject T inserted from the insertion unit SP, ultrasonic waves are transmitted while switching the transmitting element, and scattered waves are received by the plurality of elements (step S2). For example, ultrasonic waves are transmitted from the element E 1, and receives the scattered wave in all elements E 1 to E 256. While switching the transmitting element from element E 1 to element E 256 in order, all the elements E 1 to E 256 receive the scattered wave.

素子E〜E256により得られたデータである実測定データ(散乱波データ)は、測定データ格納領域136に格納される。The actual measurement data (scattered wave data), which is the data obtained by the elements E 1 to E 256 , is stored in the measurement data storage area 136.

ステップS1,S2で得られる測定データは、第1軸が受信素子番号、第2軸が信号到達時間、第3軸が送信素子番号となる3次元データである。 The measurement data obtained in steps S1 and S2 is three-dimensional data in which the first axis is the receiving element number, the second axis is the signal arrival time, and the third axis is the transmitting element number.

計算部133が、ステップS2で取得した実測定データを用いて、撮像領域の音速分布の推定値を計算する(ステップS3)。例えば、ステップS2で取得した実測定データを用いて開口合成法による断層像を生成し、被検体Tの輪郭を抽出する。そして、透過波の信号到達時間から、被検体T内の平均音速を計算する。あるいはまた、公知のray−baseの音速分布再構成法を用いて音速分布を計算する。計算結果は、計算結果格納領域135に格納される。 The calculation unit 133 calculates an estimated value of the sound velocity distribution in the imaging region using the actual measurement data acquired in step S2 (step S3). For example, the tomographic image obtained by the aperture synthesis method is generated using the actual measurement data acquired in step S2, and the contour of the subject T is extracted. Then, the average sound velocity in the subject T is calculated from the signal arrival time of the transmitted wave. Alternatively, the sound velocity distribution is calculated using a known ray-base sound velocity distribution reconstruction method. The calculation result is stored in the calculation result storage area 135.

素子E〜E256のうち未選択の素子を1つ選択する(ステップS4)。計算部133が、ステップS3で算出した音速分布の推定値を用いて、ステップS4で選択した素子から超音波を送信した場合に、各素子で受信される仮想測定データ(エミュレートデータ)を算出する(ステップS5)。The element of unselected selects one of the elements E 1 to E 256 (step S4). Using the estimated value of the sound velocity distribution calculated in step S3, the calculation unit 133 calculates virtual measurement data (emulated data) received by each element when ultrasonic waves are transmitted from the element selected in step S4. (Step S5).

例えば、計算部133は、波動方程式やヘルムホルツ方程式を数値的に解き、ステップS3で算出した音速分布を有する領域を伝搬する超音波の挙動を計算し、各素子で受信される仮想測定データを求める。 For example, the calculation unit 133 numerically solves the wave equation and the Helmholtz equation, calculates the behavior of the ultrasonic waves propagating in the region having the sound velocity distribution calculated in step S3, and obtains the virtual measurement data received by each element. ..

計算部133が、測定データ格納領域136から、ステップS2で取得した実測定データのうち、送信素子がステップS4で選択した素子であるデータを取り出す。計算部133は、受信素子毎に、取り出した実測定データから、ステップS5で計算した仮想測定データを減算し、差分波形を算出する(ステップS6)。 The calculation unit 133 extracts from the measurement data storage area 136 the data in which the transmitting element is the element selected in step S4 from the actual measurement data acquired in step S2. The calculation unit 133 subtracts the virtual measurement data calculated in step S5 from the extracted actual measurement data for each receiving element to calculate the difference waveform (step S6).

ステップS2で取得した実測定データは、音速分布に関する大きな構造から散乱された第1の波と、音速分布に関する微細構造及び密度変化の構造で散乱された第2の波を含む。一方、ステップS5で算出した仮想測定データは、ステップS3で算出した音速分布に関する大きな構造から散乱された波であり、上述の第1の波に相当する。従って、実測定データから仮想測定データを減じることで、第1の波の成分がキャンセルされ、上述の第2の波の成分を主成分とする波の成分が残る。 The actual measurement data acquired in step S2 includes a first wave scattered from a large structure related to the sound velocity distribution and a second wave scattered from a fine structure related to the sound velocity distribution and a structure of density change. On the other hand, the virtual measurement data calculated in step S5 is a wave scattered from a large structure related to the sound velocity distribution calculated in step S3, and corresponds to the above-mentioned first wave. Therefore, by subtracting the virtual measurement data from the actual measurement data, the component of the first wave is canceled, and the component of the wave containing the component of the second wave as the main component remains.

計算部133が、受信素子毎の差分波形を、音速分布像の計算に用いる成分と散乱体分布像の計算に用いる成分に、例えば、後方散乱波成分と前方散乱波成分とに分類する(ステップS7)。前方散乱波成分は、超音波を送信した素子の側以外の側に散乱する散乱波の成分であり、後方散乱波成分は、超音波を送信した素子の側に散乱する散乱波の成分である(図11参照)。例えば、送信素子を中心にリングアレイRの一半側に位置する受信素子の差分波形を、後方散乱波成分に分類する。リングアレイRの他半側に位置する受信素子の差分波形を、前方散乱波成分に分類する。 The calculation unit 133 classifies the difference waveform for each receiving element into a component used for calculating the sound velocity distribution image and a component used for calculating the scatterer distribution image, for example, a backscatter wave component and a forward scattered wave component (step). S7). The forward scattered wave component is a component of the scattered wave scattered on the side other than the side of the element that transmitted the ultrasonic wave, and the backscattered wave component is a component of the scattered wave scattered on the side of the element that transmitted the ultrasonic wave. (See FIG. 11). For example, the difference waveform of the receiving element located on one half side of the ring array R about the transmitting element is classified into a backscattered wave component. The difference waveform of the receiving element located on the other half side of the ring array R is classified into the forward scattered wave component.

例えば、素子Eが送信素子である場合、素子Eを中心にリングアレイRの一半側に位置する素子E193〜E256、E〜E64の差分波形が後方散乱波成分に分類される。また、リングアレイRの他半側に位置する素子E65〜E192の差分波形が前方散乱波成分に分類される。For example, when the element E 1 is the transmission device, the differential waveform of the element E 193 to E 256, E 1 to E 64 located on one half side of the ring array R around the element E 1 is classified into backscattered wave component To. Further, the difference waveforms of the elements E 65 to E 192 located on the other half side of the ring array R are classified as forward scattered wave components.

計算部133が、前方散乱波成分から音速分布像を計算する(ステップS8)。前方散乱波成分として分類された差分波形を、受信素子位置から送信素子に向かって逆向きに打ち直すことによって、つまり、空間と時間を離散化して、時間領域有限差分法などのアルゴリズムにより波動方程式を解き、波をリングアレイR内に伝搬させることによって、集束する散乱位置を検出する、いわゆるバックプロパゲーション法を用いて音速分布像を計算する。 The calculation unit 133 calculates the sound velocity distribution image from the forward scattered wave component (step S8). The wave equation is calculated by retyping the difference waveform classified as the forward scattered wave component in the opposite direction from the receiving element position toward the transmitting element, that is, by separating the space and time and using an algorithm such as the time region finite difference method. The sound velocity distribution image is calculated using the so-called back propagation method, in which the focused scattering position is detected by solving and propagating the wave into the ring array R.

計算部133が、後方散乱波成分から散乱体分布像を計算する(ステップS9)。散乱体分布像の計算は、上述したステップS8と同様の手法を用いることができる。 The calculation unit 133 calculates a scatterer distribution image from the backscattered wave component (step S9). The same method as in step S8 described above can be used for the calculation of the scatterer distribution image.

ステップS5〜S9の処理を、全ての送信素子について行う(ステップS10)。これにより、送信素子と同数(例えば256個)の音速分布像及び散乱体分布像が得られる。 The processing of steps S5 to S9 is performed for all the transmitting elements (step S10). As a result, the same number of sound velocity distribution images and scatterer distribution images as the number of transmitting elements (for example, 256) can be obtained.

画像作成部134が、得られた音速分布像を加算し、最終的な音速分布像を生成する(ステップS11)。また、画像作成部134が、全ての散乱体分布像を加算し、最終的な散乱体分布像を生成する。RFデータを加算してもよく、絶対値データや包絡線検波後のデータを加算してもよい。 The image creation unit 134 adds the obtained sound velocity distribution images to generate a final sound velocity distribution image (step S11). In addition, the image creation unit 134 adds all the scatterer distribution images to generate the final scatterer distribution image. RF data may be added, or absolute value data or data after envelope detection may be added.

散乱は音響インピーダンスZ=ρc(ρ:密度、c:音速)の空間微分であり、散乱体分布像は、音速分布及び密度分布を含む。画像作成部134は、音速分布像及び散乱体分布像を比較し、例えば散乱体分布像から音速分布像を減じることで、密度分布像を生成する(ステップS12)。画像作成部134により生成された画像は、画像表示装置140に表示される。 Scattering is a spatial derivative of acoustic impedance Z = ρc (ρ: density, c: sound velocity), and the scatterer distribution image includes sound velocity distribution and density distribution. The image creation unit 134 compares the sound velocity distribution image and the scatterer distribution image, and generates a density distribution image by, for example, subtracting the sound velocity distribution image from the scatterer distribution image (step S12). The image generated by the image creation unit 134 is displayed on the image display device 140.

このように本実施形態によれば、前方散乱波成分と後方散乱波成分とを分類し、後方散乱波よりも振幅の大きい透過波(前方散乱波)の影響を分離した上で、後方散乱波成分を時間反転して打ち直す。そのため、密度分布と音速分布とをそれぞれ独立して評価することができる。密度分布を画像化することで、超音波CTを臨床的にさらに有効な診断手法にすることができる。 As described above, according to the present embodiment, the forward scattered wave component and the backscattered wave component are classified, and after separating the influence of the transmitted wave (forward scattered wave) having a larger amplitude than the backscattered wave, the backscattered wave Invert the ingredients over time and remake. Therefore, the density distribution and the sound velocity distribution can be evaluated independently. By imaging the density distribution, ultrasonic CT can be a clinically more effective diagnostic method.

シミュレーション
上記実施形態による断層像作成方法を用いて、後方散乱波成分に基づく散乱体分布像の有効性をシミュレーションによって実証する。
Simulation Using the tomographic image creation method according to the above embodiment, the effectiveness of the scatterer distribution image based on the backscattered wave component will be demonstrated by simulation.

<シミュレーション1>
リングアレイの径方向内側に、8個の点散乱体を同心円の円周上に等間隔に配置した。上記実施形態による方法で計算を行い、後方散乱波成分に基づく散乱体分布像を作成した。シミュレーション条件は以下の通りである。下記の5つの条件は、シミュレーション1〜4において共通である。
リングアレイ素子数:256個
リングアレイ半径:50mm
サンプリング周波数:5MHz
励起:単位インパルス
リングアレイの中心から8個の点散乱体までの距離:7.5mm
<Simulation 1>
Eight point scatterers were arranged at equal intervals on the circumference of concentric circles on the radial inside of the ring array. The calculation was performed by the method according to the above embodiment, and a scatterer distribution image based on the backscattered wave component was created. The simulation conditions are as follows. The following five conditions are common to simulations 1 to 4.
Number of ring array elements: 256 Ring array radius: 50 mm
Sampling frequency: 5MHz
Excitation: Unit Impulse Distance from the center of the ring array to eight point scatterers: 7.5 mm

点散乱体は、12時の位置から反時計回りに、密度を10kg/mずつ段階的に増やした。Point scatterer, counterclockwise from 12 o'clock position, increased density stepwise by 10 kg / m 3.

結果を図5a,5bに示す。図5aは散乱体分布像を示す。図5bは点散乱体の輝度を示すグラフである。図5bの横軸の番号1〜8は、12時の位置から反時計回りに順に配置された点散乱体に相当する。 The results are shown in FIGS. 5a and 5b. FIG. 5a shows a scatterer distribution image. FIG. 5b is a graph showing the brightness of the point scatterer. Numbers 1 to 8 on the horizontal axis of FIG. 5b correspond to point scatterers arranged in order counterclockwise from the 12 o'clock position.

<シミュレーション2>
8個の点散乱体の密度を、それぞれ、シミュレーション1よりも10kg/m増加させた。また、点散乱体のサイズ(半径)を、12時の位置から反時計回りに、1/8mmから1mmまで1/8mmずつ段階的に増加させた。その他の条件はシミュレーション1と同じとした。
<Simulation 2>
The densities of the eight point scatterers were each increased by 10 kg / m 3 over Simulation 1. In addition, the size (radius) of the point scatterer was gradually increased by 1/8 mm from 1/8 mm to 1 mm in a counterclockwise direction from the 12 o'clock position. Other conditions were the same as in Simulation 1.

結果を図6a,6bに示す。図6aは散乱体分布像を示す。図6bは点散乱体の輝度を示すグラフである。 The results are shown in FIGS. 6a and 6b. FIG. 6a shows a scatterer distribution image. FIG. 6b is a graph showing the brightness of the point scatterer.

<シミュレーション3>
8個の点散乱体の音速を、12時の位置から反時計回りに2m/sずつ段階的に増やした。その他の条件はシミュレーション1と同じとし、前方散乱波成分に基づく音速分布像を作成した。
<Simulation 3>
The speed of sound of the eight point scatterers was gradually increased by 2 m / s counterclockwise from the 12 o'clock position. Other conditions were the same as in Simulation 1, and a sound velocity distribution image based on the forward scattered wave component was created.

結果を図7a,7bに示す。図7aは音速分布像を示す。図7bは点散乱体の輝度を示すグラフである。 The results are shown in FIGS. 7a and 7b. FIG. 7a shows a sound velocity distribution image. FIG. 7b is a graph showing the brightness of the point scatterer.

<シミュレーション4>
8個の点散乱体の音速を、それぞれ、シミュレーション3よりも10m/s増加させた。また、シミュレーション2と同様に、点散乱体のサイズ(半径)を、12時の位置から反時計回りに、1/8mmから1mmまで1/8mmずつ段階的に増加させた。その他の条件はシミュレーション3と同じとした。
<Simulation 4>
The speed of sound of each of the eight point scatterers was increased by 10 m / s compared to Simulation 3. Further, as in Simulation 2, the size (radius) of the point scatterer was gradually increased by 1/8 mm from 1/8 mm to 1 mm in a counterclockwise direction from the 12 o'clock position. Other conditions were the same as in Simulation 3.

結果を図8a,8bに示す。図8aは音速分布像を示す。図8bは点散乱体の輝度を示すグラフである。 The results are shown in FIGS. 8a and 8b. FIG. 8a shows a sound velocity distribution image. FIG. 8b is a graph showing the brightness of the point scatterer.

図7a,7bに示すように、音速分布像は、輝度が音速に比例した。また、図8a,8bに示すように、音速分布像では、輝度が散乱体サイズにも依存した。 As shown in FIGS. 7a and 7b, the brightness of the sound velocity distribution image was proportional to the speed of sound. Further, as shown in FIGS. 8a and 8b, in the sound velocity distribution image, the brightness also depends on the scatterer size.

一方、図5a,5b、図6a,6bに示すように、散乱体分布像は、輝度が密度に比例するが、輝度の散乱体サイズ依存性は小さいことが確認された。 On the other hand, as shown in FIGS. 5a and 5b and 6a and 6b, it was confirmed that the brightness of the scatterer distribution image is proportional to the density, but the brightness dependence of the scatterer size is small.

ここまで図5から図8では、密度を変えた散乱体モデルと音速を変えた散乱体モデル、それぞれを別々のシミュレーションで検討した。また散乱体の形状が円形であり、実際の生体中の構造と大きく異なる。 So far, in FIGS. 5 to 8, the scatterer model in which the density is changed and the scatterer model in which the sound velocity is changed are examined by separate simulations. In addition, the shape of the scatterer is circular, which is significantly different from the actual structure in the living body.

図10に、音速分布と密度分布を同時に持たせたモデルにおける検討の結果を示す。音速分布はMRIによる臨床画像から、画像の輝度に応じた組織のセグメンテーションを行い、現実的に対象として存在しうる構造をモデル化した。 FIG. 10 shows the results of examination in a model having a sound velocity distribution and a density distribution at the same time. For the sound velocity distribution, tissue segmentation was performed according to the brightness of the image from clinical images obtained by MRI, and a structure that could actually exist as an object was modeled.

具体的には、水(乳房領域の外部)、皮膚、乳腺組織、脂肪の4組織に、輝度と、輪郭の内外の判定からセグメンテーションを行い、それぞれの音速は1500,1640,1550,1450m/sとした(図10a参照)。これに図10bに示した密度を変更した点散乱体を重畳したモデルを作成した。 Specifically, segmentation was performed on the four tissues of water (outside the breast area), skin, mammary gland tissue, and adipose tissue based on the judgment of brightness and the inside and outside of the contour, and the sound velocities of each were 1500, 1640, 1550, and 1450 m / s. (See FIG. 10a). A model was created in which the point scatterers with varying densities shown in FIG. 10b were superimposed on this.

点散乱体の音速は周囲音速と同一であり、密度は1100kg/mである。それ以外の組織は全て密度が1000kg/mである。エコーデータを計算し、画像再構成した結果を、それぞれ図10cに示す後方散乱画像、図10dに示す前方散乱画像である。The speed of sound of the point scatterer is the same as the speed of sound of the surroundings, and the density is 1100 kg / m 3 . All other tissues have a density of 1000 kg / m 3 . The results of calculating the echo data and reconstructing the image are the backscattered image shown in FIG. 10c and the forward scattered image shown in FIG. 10d, respectively.

一般に、ステップS3に相当する初期音速分布の推定値は、空間解像度においては、真値を上回ることはない(撮像における解像度の限界)。今回の計算の中では、設定したモデルに対して空間方向にローパスフィルタを与えたモデルをステップS3における初期音速分布推定値として用いた。 In general, the estimated value of the initial sound velocity distribution corresponding to step S3 does not exceed the true value in spatial resolution (resolution limit in imaging). In this calculation, a model in which a low-pass filter was applied in the spatial direction to the set model was used as the initial sound velocity distribution estimated value in step S3.

1つのモデル内で音速分布と密度分布とを同時に与えているが、図10cに示す後方散乱像は音速分布を反映した画像、図10dに示す前方散乱像は密度分布を反映した画像として、それぞれ画像化されていることが確認できる。 The sound velocity distribution and the density distribution are given at the same time in one model. The backscattered image shown in FIG. 10c is an image reflecting the sound velocity distribution, and the forward scattered image shown in FIG. 10d is an image reflecting the density distribution. It can be confirmed that it is imaged.

また、別の実施例として、図9に示す方法を説明する。図4に示す実施方法では、ステップS3は公知の方法によって既に設定された状態で最終画像を構築する方法であった。ステップS11にて、ステップS3より高精度な音速分布像が求まった時に、これを活用する方法として、ステップS11の計算結果を踏まえ、ステップS3の音速分布を更新し、ステップS4以降を繰り返すことも可能である。 Further, as another embodiment, the method shown in FIG. 9 will be described. In the implementation method shown in FIG. 4, step S3 was a method of constructing the final image in a state already set by a known method. When a sound velocity distribution image with higher accuracy than step S3 is obtained in step S11, as a method of utilizing this, the sound velocity distribution of step S3 may be updated based on the calculation result of step S11, and steps S4 and subsequent steps may be repeated. It is possible.

この時、ステップS11では、真値とステップS3の音速分布像との差分の絶対値が求まるので、厳密には「真値−ステップS3での推定値」の符号情報が失われている。そこでステップS11の情報の符号として正負両方の可能性があることを考慮しながら、予め定めたコスト関数が最小化するようにステップS3の音速分布を更新する。コスト関数としては、例えば隣接画素間の差分絶対値の総和などが想定される。 At this time, in step S11, since the absolute value of the difference between the true value and the sound velocity distribution image in step S3 is obtained, strictly speaking, the sign information of "true value-estimated value in step S3" is lost. Therefore, the sound velocity distribution in step S3 is updated so that the predetermined cost function is minimized, considering that the code of the information in step S11 may be both positive and negative. As the cost function, for example, the sum of the absolute differences between adjacent pixels is assumed.

このようなステップS3の音速分布の更新が有効なのは以下の観点による。ステップS6において差分波形を計算する際に、実際のパルス伝搬時間Tと推定されたパルス伝搬時間Tの差ΔT=T−Tがパルス幅PWより大きくなってしまった場合に、差分波形が実際の受信パルスとエミュレートされた受信パルスが時間軸上で分離してしまう。この結果、逆伝搬における散乱体源へ集束の精度が低下してしまう。そのため、ステップS11で新たに求めた音速分布情報を用いて、ステップS3の音速分布を更新し、再構成処理を改めて行うことで、演算精度の向上を見込むことで出来る。The update of the sound velocity distribution in step S3 is effective from the following viewpoints. When calculating the difference waveform in step S6, when the difference ΔT = T 1 − T 2 between the actual pulse propagation time T 1 and the estimated pulse propagation time T 2 becomes larger than the pulse width PW, the difference The received pulse whose waveform is emulated with the actual received pulse is separated on the time axis. As a result, the accuracy of focusing on the scatterer source in backpropagation is reduced. Therefore, by updating the sound velocity distribution in step S3 using the sound velocity distribution information newly obtained in step S11 and performing the reconstruction process again, it is possible to expect an improvement in calculation accuracy.

この時、精度が確保できていない段階では、パルス幅PWが長い条件を用いて(低周波のパルスを用いることや、サイクル数の長いパルスを用いる)、ステップS13からステップS3にループが更新される都度、パルス幅PWを短くしていくという構成をとる。この場合、より正確にはステップS13からステップS2にループが戻り、ステップS2の送信波形も変更して、送信、撮像を再度行う。 At this time, at the stage where the accuracy cannot be ensured, the loop is updated from step S13 to step S3 by using the condition that the pulse width PW is long (using a low frequency pulse or a pulse having a long number of cycles). The pulse width PW is shortened each time. In this case, more accurately, the loop returns from step S13 to step S2, the transmission waveform in step S2 is also changed, and transmission and imaging are performed again.

本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
本出願は、2017年10月31日付で出願された日本特許出願2017−210737に基づいており、その全体が引用により援用される。
Although the present invention has been described in detail using specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made without departing from the intent and scope of the invention.
This application is based on Japanese Patent Application 2017-210737 filed on October 31, 2017, which is incorporated by reference in its entirety.

10 超音波診断システム
110 スイッチ回路
120 送受信回路
130 演算装置
140 画像表示装置
10 Ultrasonic diagnostic system 110 Switch circuit 120 Transmission / reception circuit 130 Arithmetic logic unit 140 Image display device

Claims (9)

被検体の周囲に配置され、超音波の送信及び受信の少なくともいずれか一方を行う複数の素子と、
前記複数の素子のいずれか1つが超音波を送信し、前記複数の素子の少なくとも一部が、前記超音波が前記被検体で散乱した散乱波を受信するように、前記複数の素子を制御する制御部と、
前記散乱波を受信した素子から得たデータである実測定データを収集するデータ収集部と、
前記実測定データを用いて前記被検体の音速分布を推定し、推定した音速分布を有する領域を超音波が伝搬した場合に素子で受信される仮想測定データを計算し、前記実測定データと前記仮想測定データとの差分波形を計算し、前記差分波形から音速分布像の計算に用いる成分又は散乱体分布像の計算に用いる成分を取得し、前記音速分布像の計算に用いる成分の差分波形を用いた音速分布像の計算、又は前記散乱体分布像の計算に用いる成分の差分波形を用いた散乱体分布像の計算を行う計算部と、
を備える超音波診断システム。
A plurality of elements arranged around the subject and performing at least one of transmission and reception of ultrasonic waves, and
One of the plurality of elements transmits ultrasonic waves, and at least a part of the plurality of elements controls the plurality of elements so that the ultrasonic waves receive scattered waves scattered by the subject. Control unit and
A data collection unit that collects actual measurement data, which is data obtained from the element that received the scattered wave,
The sound velocity distribution of the subject is estimated using the actual measurement data, and the virtual measurement data received by the element when the ultrasonic wave propagates in the region having the estimated sound velocity distribution is calculated, and the actual measurement data and the said The difference waveform from the virtual measurement data is calculated, the component used for the calculation of the sound velocity distribution image or the component used for the calculation of the scatterer distribution image is obtained from the difference waveform, and the difference waveform of the component used for the calculation of the sound velocity distribution image is obtained. A calculation unit that calculates the sound velocity distribution image used, or a scatterer distribution image that uses the difference waveform of the components used to calculate the scatterer distribution image.
Ultrasonic diagnostic system equipped with.
前記音速分布像の計算に用いる成分は、前記超音波を送信した素子の側以外の側に散乱する散乱波の成分である前方散乱波成分であり、前記散乱体分布像の計算に用いる成分は、前記超音波を送信した素子の側に散乱する散乱波の成分である後方散乱波成分であることを特徴とする請求項1に記載の超音波診断システム。 The component used for calculating the sound velocity distribution image is a forward scattered wave component which is a component of scattered waves scattered on a side other than the side of the element that transmitted the ultrasonic wave, and the component used for calculating the scatterer distribution image is. The ultrasonic diagnostic system according to claim 1, wherein the backscattered wave component is a component of a scattered wave scattered on the side of the element that transmits the ultrasonic wave. 前記複数の素子はリング状に等間隔に配置されており、
前記計算部は、超音波を送信した素子を中心にリング円周の一半側に位置する素子に対応する差分波形を前記後方散乱波成分に分類し、リング円周の他半側に位置する素子に対応する差分波形を前記前方散乱波成分に分類することを特徴とする請求項2に記載の超音波診断システム。
The plurality of elements are arranged in a ring shape at equal intervals.
The calculation unit classifies the difference waveform corresponding to the element located on one half side of the ring circumference around the element that transmitted the ultrasonic wave into the backscattered wave component, and the element located on the other half side of the ring circumference. The ultrasonic diagnostic system according to claim 2, wherein the difference waveform corresponding to the above is classified into the forward scattered wave component.
前記計算部は、超音波を送信した送信素子毎の音速分布像及び散乱体分布像を計算し、
前記送信素子毎の音速分布像の加算、及び前記送信素子毎の散乱体分布像の加算を行う画像作成部をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の超音波診断システム。
The calculation unit calculates the sound velocity distribution image and the scatterer distribution image for each transmitting element that transmits ultrasonic waves.
The ultrasonic diagnosis according to any one of claims 1 to 3, further comprising an image creating unit that adds the sound velocity distribution image for each transmitting element and the scatterer distribution image for each transmitting element. system.
前記画像作成部は、前記音速分布像と前記散乱体分布像とから密度分布像を作成することを特徴とする請求項4に記載の超音波診断システム。 The ultrasonic diagnostic system according to claim 4, wherein the image creating unit creates a density distribution image from the sound velocity distribution image and the scatterer distribution image. 前記音速分布像の計算は前記前方散乱波成分の差分波形の逆伝搬を含み、前記散乱体分布像の計算は前記後方散乱波成分の差分波形の逆伝搬を含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の超音波診断システム。 The calculation of the sound velocity distribution image includes backscattering of the difference waveform of the forward scattered wave component, and the calculation of the scatterer distribution image includes backscattering of the difference waveform of the backward scattered wave component. The ultrasonic diagnostic system according to any one of 5 to 5. 前記散乱体分布像を用いて前記推定した音速分布を更新し、更新後の音速分布を用いて、前記差分波形の計算と、前記音速分布像の計算又は前記散乱体分布像の計算とを行うことを特徴とする請求項2乃至6のいずれかに記載の超音波診断システム。 The estimated sound velocity distribution is updated using the scattered body distribution image, and the difference waveform is calculated, and the sound velocity distribution image or the scattered body distribution image is calculated using the updated sound velocity distribution. The ultrasonic diagnostic system according to any one of claims 2 to 6, wherein the ultrasonic diagnostic system is characterized. 前記複数の素子はリング状に配置されており、
リング円周上の一部の素子からの前記差分波形の逆伝搬により散乱体分布像を再構成することを特徴とする請求項1に記載の超音波診断システム。
The plurality of elements are arranged in a ring shape.
The ultrasonic diagnostic system according to claim 1, wherein the scatterer distribution image is reconstructed by back propagation of the difference waveform from a part of the elements on the ring circumference.
被検体の周囲に配置された複数の素子のいずれか1つから超音波を送信し、前記複数の素子の少なくとも一部で散乱波を受信する処理を行う工程と、
前記散乱波を受信した素子から得たデータである測定データを収集する工程と、
前記実測定データを用いて前記被検体の音速分布を推定する工程と、
推定した音速分布を有する領域を超音波が伝搬して各素子で受信される仮想測定データを計算する工程と、
前記実測定データと前記仮想測定データとの差分波形を計算する工程と、
前記差分波形から音速分布像の計算に用いる成分又は散乱体分布像の計算に用いる成分を取得する工程と、
前記音速分布像の計算に用いる成分の差分波形を用いて音速分布像を計算する工程と、
前記散乱体分布像の計算に用いる成分の差分波形を用いて散乱体分布像を計算する工程と、
を備える超音波診断方法。
A step of transmitting ultrasonic waves from any one of a plurality of elements arranged around a subject and receiving scattered waves at at least a part of the plurality of elements.
The process of collecting measurement data, which is the data obtained from the element that received the scattered wave, and
A step of estimating the sound velocity distribution of the subject using the actual measurement data, and
The process of calculating the virtual measurement data received by each element as ultrasonic waves propagate through the region with the estimated sound velocity distribution, and
The process of calculating the difference waveform between the actual measurement data and the virtual measurement data,
A step of acquiring a component used for calculating the sound velocity distribution image or a component used for calculating the scatterer distribution image from the difference waveform, and
The process of calculating the sound velocity distribution image using the difference waveform of the components used for calculating the sound velocity distribution image, and
The step of calculating the scatterer distribution image using the difference waveform of the components used for calculating the scatterer distribution image, and
Ultrasound diagnostic method comprising.
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