被检体信息获取设备的制作方法

本发明涉及被检体信息获取设备。

背景技术：

为了获得与诸如乳房等的被检体的内部有关的特性信息，针对使用超声波的被检体信息获取设备进行了持续的研究。提及一些示例，可以利用用于向被检体照射超声波并接收由被检体反射的回波信号(echo signal)以生成特性信息的超声波设备，或者可以利用用于向被检体照射激光并接收由于光声效应引起的超声波(光声波)以生成特性信息的光声设备。

在日本特开2008-073305的超声波设备中，配置在槽的底部上的探测器在水平面内机械地移动的情况下通过相对于垂下并浸入水槽中的乳房发送并接收超声波来获得三维图像数据。可以将由此得到的图像数据例如作为乳房的任意截面图像显示在监视器上。

专利文献1：日本特开2008-073305

技术实现要素：

以下将探测器发送超声波的方向称作“深度”。日本特开2008-073305中的探测器在水平面内进行扫描，因此从探测器到各乳房的表面的距离在探测器与乳房的前端部(中央部)相对的情况以及探测器与乳房的周边部相对的情况之间有所不同。因此，超声波的路径中水和身体组织的比率在乳房的前端部和周边部之间是不同的。另外，身体组织通常比水更有可能使超声波衰减。

因此，在相同的测量条件下，与探测器和乳房的周边部相对的情况相比，在探测器与乳房的前端部相对的情况下，从探测器行进至深度L的超声波具 有更低的强度。同样地，与周边部的情况相比，在前端部的情况下，从深度L的位置行进至探测器的超声波具有更低的强度。作为结果，在诸如C面图像等的与扫描面平行的截面图像(例如深度L处的图像)中，在周边部表现为较高的强度(亮色)，而在前端部表现为较低的强度(暗色)。这种降低可能导致显示图像的对比度降低或者图像分析的精度降低。

本发明是考虑到上述问题而研发的。本发明的目的是提供一种用于在相对于被检体发送并接收超声波的情况下通过允许探测器扫描被检体来获取与被检体有关的特性信息的设备所用的技术，其中该技术应对与探测器的位置相对应的衰减量的变化。

本发明提供一种被检体信息获取设备，包括：

接收器，其包括多个元件，所述多个元件中的各元件用于发送声波、接收由于被检体对声波的反射而产生的回波、并且输出电信号；

发送控制器，用于控制从所述多个元件中的各元件发送来的声波的强度；

扫描器，用于使所述接收器在预定扫描区域中移动；以及

信息处理器，用于使用所述电信号来获取与所述被检体的内部有关的特性信息，

其中，所述发送控制器根据所述被检体的形状和所述接收器在所述预定扫描区域中的位置来控制所述声波的强度。

本发明可以提供一种用于在相对于被检体发送并接收超声波的情况下通过允许探测器扫描被检体来获取与被检体有关的特性信息的设备所用的技术，其中该技术应对与探测器的位置相对应的衰减量的变化。

通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是描述被检体信息获取设备的结构的图；

图2是描述信号处理器的结构的图；

图3是描述探测器与被检体之间的距离以及从被检体至任意C面为止的被检体厚度的图；

图4A、4B和4C是描述发送控制器中的所施加的电压和所发送的超声波的形状的图；

图5A、5B、5C和5D是描述转换元件的选择和电压施加的时刻以及所发送的超声波的形状的图；

图6A和6B是描述所发送的脉冲的数量和所发送的超声波信号的形状的图；

图7是示出根据探测器位置而改变发送焦点位置的示例的图；

图8是描述实施例2的变形例的结构的图；

图9是描述实施例2的另一变形例的结构的图；

图10A和10B是描述实施例4的结构的图；

图11A、11B和11C是示出凸形探测器和碗形探测器的使用的图；以及

图12是描述发送控制器的结构的图。

具体实施方式

以下将参考附图来说明本发明的优选实施例。然而，应根据各种条件和本发明所应用至的设备的结构，来根据需要改变以下说明的组件的尺寸、材料、形状和相对配置等。因此，以下说明的组件的尺寸、材料、形状和相对配置等并不意图将本发明的范围限制于以下说明。

本发明涉及用于检测从被检体传播来的声波以生成并获取与被检体的内部有关的特性信息的技术。因此，本发明被认为是被检体信息获取设备、 或者被检体信息获取设备的控制方法或被检体信息获取方法或信号处理方法。本发明还被认为是用于使得包括诸如CPU等的硬件资源的信息处理设备能够执行这些方法的程序，或者被认为是用于存储该程序的存储介质。

本发明中的被检体信息获取设备包括如下设备，该设备使用超声回波技术，向被检体发送超声波并且接收被检体内部所反射的反射波(回波)，从而以图像数据的形式获取被检体信息。对于使用超声回波技术的设备，获取到的被检体信息是反映被检体内部的组织之间的声阻差的信息。

本发明所涉及的声波通常是超声波，并且包括音波和弹性波。由探测器等将声波转换得到的电信号又称作声信号。然而，本说明书中涉及超声波或者声波的说明不意图限制弹性波的波长。基于超声回波的电信号又称作超声信号。

实施例1

设备结构

现在将参考图1来说明根据本发明的超声回波设备的结构示例。附图标记001表示被检体(例如乳房)。附图标记002表示用于保持被检体001的保持构件。附图标记003表示用于发送超声波并检测来自被检体内部的回波的探测器。探测器003具有多个转换元件004。在探测器003和保持构件002之间存在匹配材料005，以使得超声波经由匹配材料005传播。探测器003固定在滑架006上。驱动机构007使滑架006移动。驱动控制器008用于控制驱动机构007。

系统控制器009根据探测器003在扫描范围内接收到的被检体001的图像信号来创建三维图像。图像显示器010显示由系统控制器009创建的三维图像。探测器与本发明中的接收器相对应。保持构件与本发明中的保持件相对应。驱动机构与本发明中的扫描器相对应。系统控制器与本发明中的信息处理器相对应。

系统控制器009包括多个单元。发送控制器011对与焦点位置相对应的各 转换元件004的驱动定时进行控制以调节超声波的发送焦点。信号处理器012将来自被检体001的超声回波信号重建成二维图像。图像处理器A(013)对重建后的图像数据执行图像处理。三维图像合成器014基于驱动机构007为了进行扫描而驱动的探测器003的坐标，将重建后的图像转换成三维图像。图像处理器B(015)对该三维图像数据执行图像处理。

图2描述信号处理器012的结构。相位延迟部016调整转换元件004所接收到的信号的相位。加法器017将进行了延迟处理的信号相加在一起。希尔伯特(Hilbert)转换器018对通过相加得到的信号执行希尔伯特转换。包络线检测器019进行检测。LOG压缩器020对检测到的信号进行LOG压缩。信号处理器的结构不限于此，并且可以使用任何结构，只要该信号处理器可以针对从转换元件输出的电信号进行放大、数字转换、校正或者延迟等即可。

系统的功能

系统控制器向被检体001发送超声波，并对被检体内部或者被检体表面上所生成的回波信号进行转换。为了使发送束聚焦在期望位置(超声波发送方向上的相对于探测器的位置、即深度)处，发送控制器011确定延迟时间，其中根据该延迟时间来驱动形成发送开口的多个转换元件004的组。发送控制器011基于该延迟时间向转换元件004发送驱动信号。然后，转换元件004基于驱动信号生成超声波，并将超声波发送至被检体001。

所发送的超声波经由匹配材料005和保持构件002传播至被检体001。随后，由被检体001反射和散射的回波部分地返回至转换元件004。形成接收开口的多个转换元件004的组接收这些回波并将这些回波转换成电信号(接收信号)。根据需要对接收信号执行放大、校正或者数字转换等。

信号处理器012将接收信号重建成表示特性信息的图像数据。在图2中，相位延迟部016基于图1中的图像扫描线025上的成像位置以及与形成接收开口的转换元件004的位置有关的坐标信息，来确定接收信号的延迟时间。然 后，相位延迟部016对这些接收信号进行延迟处理。图像扫描线是指通过重建处理对图像进行重建的线上的区域。

加法器017将进行了延迟处理的接收信号相加在一起。随后，希尔伯特转换器018和包络线检测器019对由此得到的合成信号进行希尔伯特转换和包络线检测，以重建图像。除了这里说明的相位相加方法，还可以使用诸如自适应信号处理等的重建技术。LOG压缩器020对重建后的图像数据进行LOG压缩，从而完成图像扫描线025上的图像数据。在图像扫描线025移动的状态下执行一系列处理，以沿着扫描方向创建二维超声波图像数据。

图像处理器A(013)对所创建的二维超声波图像数据执行边缘强调处理、噪声去除处理或者对比度强调处理等。注意，后面可以通过图像处理器B(015)来实施这些类型的图像处理。系统控制器针对通过探测器003在预定扫描区域中移动的情况下发送和接收超声波所获得的数据执行上述的处理，以生成三维图像数据。在执行三维图像获取处理之后，三维图像合成器014与由驱动控制器008定义的扫描区域中的坐标位置相关联地排列三维图像数据。扫描区域的形状不限于大致平面。驱动控制器可以在三维方向上移动探测器。

代替在创建了B模式图像之后执行三维图像获取处理，可以通过使用信号处理器012在无需希尔伯特转换器018后级的部件所执行的处理的情况下累积信号、并且使用三维图像合成器014来执行合成开口处理，来实现该三维图像获取处理。合成开口处理使得探测器003的扫描方向上的图像的分辨率能够在深度方向上均一化。可以使用用于获得三维图像数据的各种其它已知的技术。

图像处理器B(015)调整所创建的三维图像数据，例如执行锐化处理或者噪声去除处理等。图像显示器010显示任何截面图像。图像处理可以用来减少由衰减量的变化所导致的同一深度处的亮度不均匀(这也是本发明要解决的问题)。然而，无法消除图像信息的损失。可以使用液晶显示器、等离子 体显示器或者有机EL显示器等作为图像显示器010。图像显示器010不必是设备的一部分。同样优选地，本发明中的设备仅创建图像数据，并允许外部图像显示器显示该图像数据。

探测器的驱动

探测器003中的各转换元件004将电信号转换成超声波。优选的转换元件是诸如PZT、PVDF元件和cMUT元件等的具有相对高的转换效率的压电元件。期望使用以一维或者二维的方式配置有多个转换元件004的探测器，以提高SN比并减少测量时间。在随后的说明中，通过共通的转换元件来进行超声波的发送和接收。然而，可以针对发送以及针对接收分别使用不同的转换元件。

将参考图3来说明探测器003的驱动和驱动期间所使用的成像方法。这里的扫描区域是形状呈大致平面形式的扫描面。驱动机构007使安装在滑架006上的探测器003在与保持构件002相对的扫描面内移动。例如，可以使用脉冲马达和滚珠丝杠的组合或者线性马达作为驱动机构007。可以设置针对滑架006的旋转机构，以使探测器003倾斜任意角度。如下所述，还可以使探测器003三维地移动。探测器的三维移动和倾斜使得能够在相对于被检体的各种方向上获得超声波，由此提供精确的图像数据。

保持构件

保持构件002的使用使得被检体的形状稳定，以提高衰减量的计算和针对图像重建的计算的计算精度。通过使用预先存储在存储器中的与保持构件的形状相对应的声压控制信息，可以减少控制时间和计算量。然而，在不使用保持构件002的情况下，本发明也是可适用的。

所使用的保持构件002可以透过超声波。保持构件002的材料期望包含被检体001和匹配材料005之间的小的声阻差。为了能够适当地保持被检体001，优选使用刚性构件或者伸缩性构件。刚性构件的示例包括诸如PET、聚甲基 戊烯和丙烯酸等的树脂材料。伸缩性构件的示例包括胶乳和硅胶等的橡胶片材和诸如聚氨酯等的材料。可选地，可以使用包含多个材料的组合的保持机构。

优选地，保持构件002是以可更换的方式安装的。在经由壳体中的开口将乳房插入设备的情况下，可以设置包括支架或者钩以使得能够容易地固定保持构件的安装部。这使得能够易于根据被检者或者测量内容来改变保持构件002。优选地，针对要改变的各保持构件将控制信息预先存储在存储器中。

匹配材料005使被检体(或者保持构件)与探测器在声学上相匹配。因此，匹配材料005优选允许声波经由匹配材料005传播，并避免妨碍由探测器003进行的扫描。匹配材料005的示例包括诸如水、DIDS、PEG、硅油和蓖麻油等的液体。

声衰减差

在许多情况下，被检体001的形状为具有曲率或者不平坦。例如，对于乳房，其中央部相对于周边部突出。与之相对，如在臀部和足弓的情况下，被检体可能具有中央部相对于周边部凹陷的形状。在图3中的示例中，探测器003的扫描面与被检体001的表面不平行。在图3中，要显示与探测器扫描面大致平行的C面301。在探测器位于Pos1处的情况下，在扫描面的法线方向上，从探测器到被检体表面的距离是L11，并且从被检体表面到C面的距离是L12。在探测器位于Pos2处的情况下，从探测器到被检体表面的距离是L21，并且从被检体表面到C面的距离是L22。因此，超声波的路径的体内通过距离与匹配材料通过距离、以及这些距离之间的比率根据探测器的位置而改变。通常，超声波衰减率在活体中比在匹配材料中更高。因此，所发送的超声波和回波这两者更可能在Pos1处发生衰减。作为结果，C面中的亮度值改变。

在C面内的亮度差大的情况下，在图像显示尤其是实时显示中，被检体内部的图像的再现程度可能降低。例如，假定特定的C面图像数据中所包含 的图像数据具有在“0～100”的范围内改变的亮度。考虑到操作者将显示器上所显示的图像的亮度范围调整至“20～80”，则与亮度值落在该范围外的像素有关的信息丢失。因此，尤其在用于实时显示图像的超声波设备中，图像分析的精度可能会下降。

以下将更详细地说明这种由输出值的变化所引起的问题。例如，在与Pos1相对应的C面位置处的图像数据中，将输出值与较大的增益相乘以校正长距离的体内传播期间的衰减。然而，将这种条件应用到Pos2可能导致针对输出值的增益过大。具体地，进行大小为包括距离差L、被检体001的声衰减特性以及发送和接收期间的超声波频率的三个数值的乘积的放大。作为结果，增益根据条件达到几十dB，并且可能超出动态范围的上限。与之相对，在与Pos1相对应的C面位置处的图像数据被在设置为使得能够显示与Pos2相对应的C面位置处的图像数据的条件下进行了成像的情况下，放大可能不充分，并且信号强度可能低于设备的噪声水平。

保持构件的优选声衰减特性

为了避免这种现象，需要减少与距离差L等价的声衰减差的不利影响。在本发明中，改变发送控制器011所进行的控制，以抑制声衰减差的不利影响。具体地，在所发送的声压强度(声辐射强度)中反映了与长度为L[cm]等价的、被检体001和匹配材料005之间的声衰减差。

例如，使用不会使声波发生显著衰减的水作为匹配材料005。假定被检体001的衰减特性为0.3[dB/MHz/cm]，并且将通过信号处理器012处理后的信号的中央频率设置为7MHz。则在Pos1处的衰减量与Pos2处的衰减量之间出现约4.2L[dB]的差。因此，发送控制器011进行调整以将Pos1和Pos2之间的发送声压差设置为4.2L[dB/MHz]，以使得C面处的输出值的差能够减少。针对Pos1和Pos2之间的位置以及扫描面上的其它位置来设置与衰减量相关联的发送声压。

如有需要则根据被检体001和匹配材料005之间的声衰减特性差以及声波经由被检体传播的距离来进行这种调整。通常，被检体001比匹配材料005具有更高水平的声衰减特性。因此，发送声压强度可以在探测器003接近被检体001的位置处设置为大的值，并可以随着探测器003和被检体001之间的距离的增加而成比例地减小。

由于人体特性，因此许多被检体001的形状为圆形，并且可能在中央部突起。因此，该强度在探测器003位于与被检体的中央部相对应的位置处的情况下有效地增加，并在探测器003位于与被检体的周边部相对应的位置处的情况下有效地减小。更具体地，在扫描面的形状呈大致平面形式的情况下，发送声压强度随着扫描面和保持件之间在扫描面的法线方向上的距离的增加而成比例地减小。与之相对，发送声压强度随着扫描面和保持件之间在扫描面的法线方向上的距离的减小而成比例地增加。

声衰减特性的计算需要以下五个信息。

信息1-1：匹配材料005的声衰减特性：α2[dB/MHz/cm]

信息1-2：被检体001的声衰减特性：α1[dB/MHz/cm]

信息1-3：被检体001的形状

信息1-4：探测器003的扫描轨迹

信息1-5：由信号处理器012处理后的信号频率：f1[MHz]

根据系统的设置和所使用的材料来获知信息1-1、信息1-4和信息1-5。另一方面，信息1-2和信息1-3涉及组织之间的显著变化和个体之间的较大差异，因此优选参考实验值和文献值来进行设置，或者经由预扫描来获取。

在被检体001是乳房的情况下，优选信息1-2被指定为使得α1＝0.3～0.8[dB/MHz/cm]。乳房的特征在于，年轻人趋于具有许多乳腺层，并且脂肪的比率趋于随着年龄而增加。乳腺层与脂肪层相比具有更高水平的声衰减特性，因此，乳房的声衰减特性的水平可能随着年龄的降低而成比例地增加。

被检体形状的确定

在可以使用任何技术来预先确定被检体001的形状的情况下，可以针对扫描面上的各位置来预先计算与探测器003和被检体001有关的距离信息。在那种情况下，针对探测器003的各坐标的距离信息和基于距离信息的控制参数被保存至存储器。发送控制器011基于探测器003的坐标来参考存储器以使得能够容易地获取距离信息或者用于改变发送声压强度的发送控制信息。

在被检体001是诸如乳房等的软组织的情况下，优选使用刚性构件作为保持构件以精确地获得信息1-3(形状)。保持构件002的形状优选适合被检体001。例如，针对乳房，使保持构件002的形状呈杯状形式。刚性构件的使用使得能够限定被检体001的保持形状，由此能够设置探测器003和被检体001之间的距离，从而可以容易地获得信息1-3。

另一方面，即使在选择伸缩性材料作为保持构件的情况下，基于保持构件的硬度和膜厚度以及与被检体有关的信息等，可以在一定程度上估计保持形状。在被检体是乳房的情况下，与被检体有关的信息包括诸如罩杯大小、上胸围大小和下胸围大小等的大小信息以及诸如人种、年龄和身体状态等的被检者信息。在被检体001是乳房的情况下，在被检者是年轻人并且具有许多乳腺层的情况下或者在被检者处于生理周期的情况下，难以挤压乳房。使用这些信息来定制保持构件002以使得能够更精确地估计保持形状。即使在使用伸缩性保持构件的情况下，通过增加保持构件002的硬度或膜厚度或者对保持构件002进行预张紧，也可以保持小的被检体001的突起量(L1)。

一个方法涉及：在主摄像(production imaging)(接收超声波并生成回波图像)之前使用照相机执行摄像或者执行预扫描来获取被检体形状，以及计算探测器003与被检体001之间的距离。根据被检体的保持形态，紧挨在主摄像之前通过扫描来获取被检体形状的方法是有效的。将在下面详细说明这些技术。

发送控制器

基于上述确定的被检体形状，确定Pos1和Pos2之间的活体传播路径长度的差(图3中的L)。基于该差，可以确定Pos1和Pos2之间的发送声压强度的差。发送控制器011中的针对发送声压强度的控制要素是以下信息。

信息2-1：发送声压振幅值

信息2-2：发送开口元件的数量

信息2-3：所发送的脉冲的数量

信息2-4：发送频率

在这些信息中，发送声压振幅值(信息2-1)最适合。仅改变振幅值只改变S/N比。这使得图像在Pos1处的图像质量与在Pos2处的质量相似，使得C面图像容易相互匹配。另一方面，其它项引起发送束的形状的改变，由此改变包括分辨率的图像的氛围。

将说明技术。如图12所示，发送控制器011包括波形输出控制器027、发送波形输出脉冲发生器028和连接开关029。波形输出控制器027控制所发送波形的图案。发送波形输出脉冲发生器028根据来自波形输出控制器027的命令将电压施加至转换元件004。连接开关029将来自发送波形输出脉冲发生器028的模拟信号分配给各个转换元件004。

在图4A至4C中，上面的图表示由发送控制器011施加至各转换元件004的电信号的脉冲。横坐标轴表示时间，并且纵坐标轴表示所施加的电压值。在图4A至4C中，下面的图表示转换元件004根据各脉冲所输出的超声波信号。横坐标轴表示时间，并且纵坐标轴表示声压强度。用于改变超声波的振幅值的技术包括用于改变所施加的电压值的技术和用于改变所施加的脉冲宽度的技术。

例如，图4B与用作基准的图4A之间的比较表示：发送声压振幅值随着所施加的电压值从a1增加至a2而增加。另外，图4A和图4C之间的比较表示： 发送声压振幅值随着所施加的脉冲宽度从t1增加至t2而增加。通过从波形输出控制器027接收到命令的发送波形输出脉冲发生器028来调整所施加的电压值或者所施加的脉冲宽度。该控制技术的特征在于涉及：超声波的形状基本没有变化，而仅振幅值变化。代替发送波形输出脉冲发生器028，可以使用任何波形发生器。

现在将使用图5A、5B、5C和5D来说明基于发送开口元件的数量(信息2-2)的控制。图5A、5B、5C和5D的上侧示出在开口元件组中所包括的转换元件004的数量和位置方面以及在电压施加时刻方面有所不同的发送控制的示例。在图5A、5B、5C和5D中，下侧示出与各类型的发送控制相对应的超声波的声压波形。图5A、5B、5C和5D示出线性地配置有8个转换元件004的探测器。与用作基准的图5A相比示出更多开口元件的图5B中的强度比图5A中的强度更高。在示出更少的开口元件的图5C中，强度更低。为了进行这样的驱动，控制连接开关029以改变要施加电压的转换元件004的组合。在匹配材料005包含水的情况下，优选地，针对Pos1选择图5B中的控制并且针对Pos2选择图5C中的控制。

然而，图5C涉及比图5B更小的发送开口宽度，因此，Pos2处的分辨率比Pos1处的分辨率更低。因此，可以选择如图5D而不是图5C所示的转换元件004。这增加了开口宽度以使得分辨率均匀。

现在，将使用图6A和6B来说明使用所发送的脉冲的数量(信息2-3)的技术。图6A示出如图4A的情况那样使用一个正脉冲和一个负脉冲来施加电压。另一方面，图6B示出通过将用作基准的图6A中的脉冲施加重复两次来施加两个正脉冲和两个负脉冲。通过如图6B中那样增加所施加的脉冲的数量来增加发送能量。在如图6B所示施加多个脉冲的情况下，所发送的超声波的第二个和接下来的脉冲可以具有比所发送的超声波的第一个脉冲更大的振幅值，但这可能依赖于转换元件004的特性和所施加的电压的脉冲宽度等。在匹配 材料005包含水的情况下，优选地，针对Pos1选择图6B中的控制并且针对Pos2选择图6A中的控制。

然而，所发送的脉冲的数量的增加使得超声波图像在深度方向(时间方向)上的分辨率下降。因此，优选使得波的数量增加或者减少至分辨率的劣化不可视的程度。

现在将说明改变发送频率(信息2-4)以抑制输出值差的技术。通常，超声波的特征在于，频率越低的发送波越不太可能发生衰减。因此，在Pos1处发送具有相对低的频率的超声波，在Pos2处发送具有相对高的频率的超声波。然而，需要在考虑到转换元件004的频率特性的情况下确定各频率。也就是说，在超声波的频率发生改变的情况下，除了所施加的脉冲的电压和脉冲宽度，还需要考虑转换元件004在各个频率处的灵敏度。在改变了发送频率(信息2-4)的情况下，优选结合信息2-1、信息2-2和信息2-3的调整来使用该变化。

用于抑制任意截面处的输出值差的另一控制方法是根据如图7所示的位置来改变发送焦点位置。通常，声压在发送焦点位置处最大，并且随着相对于焦点位置的距离的增加而减小。因此，如图7所示，针对被检体厚的Pos1设置深的焦点位置(焦点1)，针对Pos2设置浅的焦点位置(焦点2)。

然而，在除了使用发送声压振幅值(信息2-1)的方法之外的方法中，分辨率在任意截面内有所不同，因此，优选在考虑到分辨率的变化的情况下而设置条件。另外，发送波形输出脉冲发生器028的性能限制了可实现的发送条件。因此，在难以进行仅基于发送声压振幅值的控制的情况下，与另一控制技术的组合是有效的。然而，根据设备的结构和性能以及被检体的状况等可以将上述控制技术可选地组合在一起。

图像处理器的结构

如上所述，通过与探测器003的坐标位置相关联地改变由发送控制器011进行的控制来改变所发送的超声波的强度，可以减少任意截面处的输出值 差。图像处理器B(附图标记015)调整输出值以进一步减少输出值差，由此抑制亮度不均匀。

在使用上述方法改变发送声压强度的情况下，所反射的回波的强度也发生改变。基本上，在衰减程度高的探测器位置处，所发送的声压也增大。因此，回波的强度预期要增加。然而，优选根据被检体的形状或声传播特性，使用接收信号的增益等对所发送的波或回波的衰减进行校正。

探测器的变形例

本发明可适用于代替1D探测器或2D探测器而包括如图11A、11B和11C所示的各种探测器中的任意探测器的设备。例如，图11A描述了配置有转换元件004以具有曲率的凸形探测器。图11B和11C描述了具有配置在半球面上的转换元件的大碗形探测器和小碗形探测器。即使针对这些探测器，本发明也是有效的，这是因为输出值差是由于从形成发送开口或接收开口的转换元件004的组的位置到图像扫描线025上的被检体表面为止的距离而引起的。

具有配置在碗形支持构件上的转换元件的探测器可以在各种方向上接收从被检体传播来的声波，由此提高重建图像的精度。在碗形探测器中，转换元件无法具有相同的高灵敏度方向。因此，在保持构件被区分成特定区域的情况下，不能与转换元件的高灵敏度方向相关联地指定这些区域的位置。另一方面，碗形探测器设置有多个元件的高灵敏度方向集中的高灵敏度区域(高分辨率区域)。因此，在识别出保持构件中的位置的情况下，可以与高灵敏度区域相关联地指定这些位置。

在上述方法中，即使在所发送或所接收到的超声波的衰减程度由于被检体被形成为具有凹陷部或者突起部的形状而根据扫描区域上移动的探测器的位置有所不同的情况下，也可根据该位置来控制所发送的声压。这使得能够减少声信号的强度的变化和图像数据的输出值的变化。

实施例2

根据下面说明的实施例2的超声回波设备的系统结构与图1中的系统结构基本上相同。在接下来的说明中，由相同的附图标记来表示相同的组件。本实施例中的系统控制器009包括作为连接至发送控制器011并能够发送和接收信息的存储介质的存储器022。本实施例中的适合的被检体001是一个乳房。

在本实施例中，使用具有256个通道的1D线性探测器作为探测器003。形成探测器003的转换元件004是中心频率为7MHz且元件大小为4mm的PZT，并且以0.2mm的横向元件间距进行排列。作为保持构件002，采用由PETG形成的厚度为0.5mm的杯状构件。保持构件002将乳房的突起距离设置为距离胸壁30mm。以将保持构件002和探测器003之间的最小距离设置为10mm的方式来安装针对探测器003的驱动机构007。

匹配材料005是水，并且在通过泵来循环的情况下使用。在本实施例中，使用加热器将水温保持在约35℃。以这种方式来保持水温有效地防止了被检者感到不舒服并且有效地限定了匹配材料005中的声速以提高图像重建的精度。

包括电子扫描的针对所发送的超声波的控制、回波的接收、接收信号的处理、由探测器003进行的机械扫描以及使用接收信号的图像重建处理等的方法与实施例1中的相应方法相同。首先，发送控制器011将经过了超声波聚焦于期望位置的时刻控制的电信号发送至各转换元件004。各转换元件004将超声波信号发送至被检体001。超声波信号的中央频率被调整成7MHz。

在本实施例中，位于与扫描区域相对的保持构件002在保持构件002的中央部突起，以适应乳房的形状。因此，针对探测器003的扫描区域根据扫描面和保持构件002之间在法线方向上的距离而分割成中央的第一区域和周边的第二区域。针对第一区域，发送控制器011在与探测器003相距20mm和40mm的距离处设置发送焦点位置，以通过两级式焦点处理来重建图像。对 于第二区域，发送控制器011在与探测器003相距40mm的距离处设置发送焦点位置，以通过一级式焦点处理来重建图像。因此，根据被检体001和探测器003的位置来改变发送焦点设置，以避免针对不存在被检体001的区域设置发送焦点。这使得能够缩短成像时间。

针对第一区域和第二区域这两者，在表示焦点位于40mm的距离处的发送条件下，转换元件004的数量被设置为64。针对第二区域的发送声压振幅值被设置为针对第一区域的在焦点位于40mm的距离处的条件下的相应值的约10％。使用图3的Pos1作为基准，根据表达式(1)来针对Pos2计算改变量。

2×L×(α1-α2)×f1[dB]…(1)

通过将α1＝0.4[dB/MHz/cm]、α2＝0[dB/MHz/cm]和f1＝7[MHz]带入表达式(1)中，来将与上述10％相对应的值确定为16.8[dB]。

通过控制施加至转换元件004的组的电压值和所施加的脉冲宽度来进行该调整。针对探测器003的各坐标位置来设置控制值，并将这些控制值记录在存储器022中。在乳房和保持构件的形状已知的情况下，可以预先获取控制值并将这些控制值记录在存储器022中。

在本实施例中，仅改变超声波发送声压，而开口数量、焦点位置和发送频率保持相同。作为结果，要观察的C面上的发送束形状所发生的改变很少，由此减少了重建的C面图像内的分辨率的变化，以使得能够实现均匀的图像。因此，在本实施例中，校正了C面图像内的输出值差以使得图像易于观看，由此减少了任意截面的图像质量的劣化。

变形例1

将使用图8中的框图来说明在不知道被检体或保持构件的形状的情况下所使用的形状获取方法。在图8中，在水槽的侧面配置两个照相机030。在乳房固定于保持构件002之后，照相机030以多个方向拍摄乳房的图像。在接收到照相机图像时，被检体形状处理器024计算乳房的三维形状，设置针对探 测器003的各坐标的发送条件，并将发送条件记录在存储器022中。该技术使得能够在短时间内计算出被检体001的三维形状。通过增加照相机的数量以使得能够以各个方向拍摄被检体001的图像，来提高形状获取的精度和速度。另外，可以利用一个照相机在移动的情况下拍摄乳房的图像。被检体形状处理器024使用诸如CPU等的信息处理资源来根据程序等执行各种已知的图像处理方法。

变形例2

将使用图9来说明另一被检体形状获取方法。本变形例中的设备包括被配置为使用在主摄像之前所执行的预扫描的结果来获取被检体形状的声特性处理器023。声特性处理器023连接至探测器003和存储器022。针对预扫描，采用发送焦点位置设置在40mm的距离处的一级式焦点处理。发送条件不根据探测器003的位置而改变。采用给定的发送条件和一级式焦点的原因是预扫描的目的仅是为了获取被检体形状。在未使用保持构件002的情况下以及在保持构件是柔软的情况下，本变形例是合适的。

声特性处理器023基于由预扫描而获得的声信号来计算乳房表面位置，以获取乳房的三维形状。使用作为匹配材料和活体组织之间的声阻差的结果而生成回波的时间点，可以计算出乳房表面位置。也就是说，在发送和接收超声波的情况下，检测到第一强回波信号的位置与被检体001的表面相对应。为了缩短预扫描的时间，可以减少所设置的图像扫描线025的数量。

即使在被检体001没有与保持构件002紧密接触的情况下，通过选择具有与匹配材料005的声阻相接近的声阻的构件作为保持构件002，也可以抑制来自保持构件002的界面的强回波信号。作为结果，更容易提取来自被检体001的表面的回波信号。在保持构件和匹配材料005分别是胶乳和水的情况下，以及在保持构件和匹配材料005分别是硅胶和硅油的情况下，本形状测量方法是合适的。

在预扫描期间，基于与深度相对应的接收信号的S/N比的变化来有效地计算乳房的声衰减特性，以在发送条件的设置期间被参考。基于这些信息，针对探测器003在扫描区域上的各坐标来设置发送条件，并将这些发送条件记录在存储器022中。该技术使得能够针对探测器003的各坐标来实际测量乳房位置，还使得能够预先确定乳房的声衰减特性。因此，可以设置合适的发送条件。

实施例3

在实施例3的说明中，难以保持被检体001并且被检体的形状不断改变。本实施例中的设备结构与上述变形例2中的设备结构大致相同，但是本实施例中的设备不要求存储器022具有保存预扫描结果的功能。

在使用薄膜(例如胶乳片材)作为用以保持诸如乳房等的柔软被检体的保持构件002的情况下，被检体形状由于身体运动而不断改变。因此，即使在基于预扫描结果或者照相机图像来测量和记录被检体形状的情况下，由此得到的被检体形状也不同于通过主摄像得到的被检体形状。因此，在本实施例中，声特性处理器023实时计算被检体001和探测器003之间的距离。

在本实施例中，使用1D线性探测器作为探测器003，并且在通过机械扫描使探测器移动至的各位置处执行电子扫描(线性扫描)，以获取二维图像。然后，紧挨在线性扫描的执行之前，在探测器003和被检体001之间发送和接收超声波以测量距离。紧挨在线性扫描之前所使用的发送条件与针对上述预扫描的发送条件相同，并且不根据探测器003的坐标而改变。声特性处理器023对接收到来自乳房表面的回波的探测器所生成的电信号进行处理，以计算相对于被检体的距离。基于与深度相对应的接收信号的S/N比的变化来有效地计算乳房的声衰减特性，以供发送条件参考。基于这些信息，发送控制器011计算针对探测器003的发送条件以驱动转换元件004的组。

在如本实施例那样紧挨在线性扫描之前获取探测器和被检体之间的距 离的技术中，可以计算紧挨在主摄像之前所获得的距离。因此，本实施例能够设置与实施例1相比更精确的发送条件。在被检体可能变形的情况下以及在通过预扫描等所预先获取的形状不同于在主摄像期间所获取的形状的情况下，本实施例尤其有效。与利用预扫描的方法相比，本方法的优点在于：测量所需的总时间短，并且由于预扫描和主摄像之间没有时间延迟而使得距离信息包含的错误少。

实施例4

本实施例中的设备的结构和基本操作与实施例1中的结构和基本操作相同。本实施例和实施例1之间的不同在于：如图10A所示，使用能够三轴移动的驱动机构007来三维地移动探测器003。在本实施例中，沿着保持构件002的形状三维地驱动探测器，以使得被检体001和探测器003之间的匹配材料005的距离能够最小化。

采用由PETG形成的0.5mm厚的杯状构件作为保持构件002。驱动机构007沿着保持构件002的形状来驱动探测器003，以使得能够获取被检体的图像。作为结果，本实施例涉及比实施例1更少的被检体001和探测器003之间的距离的变化。另外，探测器003和被检体001之间的匹配材料005的距离在整个成像区域中有所降低。因此，被检体001的表层面呈现高图像质量并且是均匀的。然而，根据被检体001或保持构件002的形状的不平坦或者驱动机构007的性能，在机械扫描期间可能无法使得探测器003和被检体001之间的距离完全恒定。因此，在本实施例中，如实施例1和2那样，发送控制器011所用的控制值和来自图像处理器B(015)的输出值优选被调整为使得图像质量增强或者均一化。

在使用本实施例中的设备来显示任意水平截面的图像的情况下，发送控制器011根据图像扫描线025上从被检体001的表面到水平截面为止的距离来改变发送声压控制值。在图11A、11B和11C中，从探测器003到任意水平截 面为止的被检体001的距离在Pos2处比在Pos1处更短。因此，所发送的声压在Pos2处有所下降。为了使得水平截面内分辨率均一，优选在Pos1和Pos2之间改变要驱动的转换元件004的数量，以改变发送开口的宽度。例如，在图10A中，Pos1处的开口宽度被设置为大于Pos2处的开口宽度。

本实施例不仅可以应用于显示任意水平截面的图像的情况，而且还可以应用于如图10B中所示的任意显示面是弯曲的情况。在这种情况下，根据图像扫描线025上从探测器003到任意显示面为止的被检体001的距离，来控制发送控制器011。因此，使得被设置为弯曲的任意显示面的图像的图像质量有效地提高或者均一化。在这种情况下，在可以被探测器触及的各位置处，确定探测器和任意显示面之间的路径上的活体部分的距离以及除活体以外的部分(匹配材料等)的距离，并且基于由此得到的值来确定所发送的声压的强度。

在如本实施例那样根据被检体001的圆度或不均匀度来移动探测器的情况下，可以容易地创建均匀的表层图像，并且可以校正任意显示面的图像内的输出值差。作为结果，抑制了任意显示面上的图像质量的劣化，使得能够显示易于观看的图像。

其它实施例

本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。

尽管已经参考典型实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明不局限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽泛的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。