超声波检查装置、超声波检查装置的信号处理方法及程序的制作方法_2

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是概念性地表示本发明的超声波检查装置的第一实施方式的结构的一实施例的框图。
[0049]如图1所示,超声波检查装置10具有:超声波探头12、连接于超声波探头12的发送部14及接收部16、A/D转换部18、元件数据存储部20、图像生成部24、显示控制部26、显示部28、控制部30、操作部32、存储部34、区域设定部50、声速决定部52及声速存储部54。
[0050]超声波探头(超声波探子)12具有用于普通的超声波检查装置的振子阵列36。
[0051]振子阵列36具有排列成一维或二维阵列状的多个元件即超声波转换器。这些超声波转换器在拍摄检查对象物(以下,称作被检体)的超声波图像时,分别根据从发送部14供给的驱动信号而将超声波束发送到被检体,并且接收来自被检体的超声波回波而输出接收信号(模拟元件信号)。本实施方式中,振子阵列36的多个超声波转换器内的构成一组的预定数量的超声波转换器各自产生一个超声波束的各成分,一组预定数量的超声波转换器产生发送到被检体的一个超声波束。
[0052]各超声波转换器由在压电体的两端形成有电极的振子构成,压电体由例如以PZT(锆钛酸铅)为代表的压电陶瓷、以PVDF(聚偏氟乙烯)为代表的高分子压电元件、以PMN - PT(镁铌酸.钛酸铅固溶体)为代表的压电单结晶等构成。
[0053]当对这种振子的电极施加脉冲状或连续波状的电压时,压电体伸缩,从各个振子产生脉冲状或连续波状的超声波,通过合成这些超声波而形成超声波束。另外,各个振子通过接收传播的超声波伸缩而产生电信号,作为超声波的接收信号(模拟元件信号)而输出该电信号。
[0054]发送部14例如包含多个脉冲发生器,按照根据来自控制部30的控制信号而选择的发送延迟图案,以从振子阵列36的一组预定数量的超声波转换器(以下,称作超声波元件)发送的超声波束成分形成一个超声波束的方式对各自的驱动信号的延迟量进行调节并提供给形成组的多个超声波元件。
[0055]接收部16根据来自控制部30的控制信号对接收信号,即每个超声波元件的模拟元件信号进行放大并输出,上述接收信号由振子阵列36接收通过从振子阵列36发送的超声波束与被检体之间的相互作用而产生的超声波回波而输出。
[0056]在此,接收部16将多个超声波元件对应于发送一次超声波束而接收的多个模拟元件信号,作为包含所接收的超声波元件的信息及接收时间的信息的一个模拟的元件数据而输出。即,元件数据是表示与元件的位置和接收时间对应的接收信号的强度的数据。
[0057]另外,发送部14每发送一次超声波束,接收部16就接收一次超声波回波并输出模拟的元件数据。因此,发送部14发送多次超声波束,由此输出对应于各发送的多个模拟的元件数据。
[0058]接收部16将模拟的元件数据提供给A/D转换部18。
[0059]A/D转换部18与接收部16连接,将从接收部16供给的模拟的元件数据转换为数字的元件数据(第一元件数据)。A/D转换部18将进行了 A/D转换的数字的元件数据提供给元件数据存储部20及图像生成部24。
[0060]元件数据存储部20依次对从A/D转换部18输出的数字的元件数据进行存储。另夕卜,元件数据存储部20将从控制部30输入的关于帧率的信息(例如,表示超声波的反射位置的深度、扫描线的密度、视野宽度的参数)与上述数字的元件数据(以下,以下简称为单元件数据)建立关联并进行存储。
[0061]图像生成部24在控制部30的控制下,根据从A/D转换部18或元件数据存储部20供给的元件数据生成声线信号(接收数据),并根据该声线信号生成超声波图像。
[0062]图像生成部24具有:调相加法运算部38、检波处理部40、DSC42、图像创建部44及图像存储器46。
[0063]调相加法运算部38根据在控制部30中设定的接收方向,从基于存储于声速存储部54的声速的分布的预先存储的多个接收延迟图案的中选择一个接收延迟图案,基于所选择的接收延迟图案对元件数据的每个元件的信号上赋予各自的延迟而进行加法运算,由此进行接收聚焦处理。通过该接收聚焦处理,生成超声波回波的焦点汇聚的接收数据(声线信号)。
[0064]调相加法运算部38将接收数据提供给检波处理部40。
[0065]检波处理部40对于调相加法运算部38生成的接收数据,根据超声波的反射位置的深度而实施了由距离引起的衰减的校正之后,实施包络检波处理,由此生成与被检体内的组织相关的断层图像信息即B模式图像数据。
[0066]DSC (digital scan converter:数字扫描转换器)48将由检波处理部40生成的B模式图像数据转换(光栅转换)为符合普通的电视信号的扫描方式的图像数据。
[0067]图像创建部44对从DSC42输入的B模式图像数据实施灰度处理等各种必要的图像处理而创建用于检查、显示的B模式图像数据之后,并为了进行显示而将所创建的检查用或显示用B模式图像数据输出到显示控制部26,或者存储于图像存储器46。
[0068]图像存储器46暂时存储由图像创建部44创建的检查用B模式图像数据。存储于图像存储器46的检查用B模式图像数据根据需要为了由显示部28进行显示而被读出到显示控制部26。
[0069]显示控制部26基于通过图像创建部44实施了图像处理的检查用B模式图像信号,使显示部28显示超声波图像。
[0070]显示部28例如包含IXD等显示器装置,在显示控制部26的控制下显示超声波图像。
[0071]区域设定部50根据操作者的来自操作部32的输入或根据来自控制部30的指示,在进行超声波的扫描的拍摄区域中设定多个区域。在本装置中,以该区域单位决定适当的声速。
[0072]图3示出了示意性地表示所设定的区域的图。在图3中,y方向对应于超声波的发送方向,X方向对应于超声波元件的排列方向。
[0073]如图3中的虚线所示,将拍摄区域分割为多个矩形的部分而设定区域。
[0074]另外,图示例子中,区域设为矩形,但不限定于此,也可以是与发送超声波束的行对应的行状的区域,也可以是与一个像素对应的点。另外,也可以对应于拍摄区域的形状,例如,若在凸面探头的情况下,则各区域是扇型。另外,在图示例子中,使各区域的大小相同,但不限定于此,也可以使每个区域为不同的大小。
[0075]另外,对设定的区域的大小不特别限定,虽然将区域设定得越小超声波图像整体的精度越提高,但是存在决定声速时的处理时间变长的担忧。
[0076]区域设定部50将所设定的区域的信息提供给声速决定部52 (元件数据取得部56)。
[0077]声速决定部52是依次对区域设定部50所设定的每个区域决定适当的声速的部位。
[0078]如图2所示,声速决定部52具有:元件数据取得部56、声速取得部58、画质判定部60及声速计算部62。
[0079]另外,在本发明中,区域的声速表示假定在区域与超声波探头12(振子阵列36)之间由均匀的物质填充的情况下的从超声波探头12到区域的声速。即,是区域与超声波探头12之间的平均的声速,并将其称作环境声速。
[0080]元件数据取得部56基于区域设定部50所设定的区域的信息,从元件数据存储部20读出与求出声速的区域(以下也称作关注区域)对应的元件数据。
[0081]元件数据取得部56将所读出的元件数据提供给画质判定部60。
[0082]声速取得部58基于区域设定部50所设定的区域的信息,根据求出声速的区域(关注区域),从声速存储部54读出位于预定的范围内的区域即空间上附近的区域的已经决定了的声速,而取得作为关注区域的临时的声速值的预备声速。
[0083]具体来说,在图3所示的例子中,当将求出声速的关注区域设为E(x,y)、将由斜线表示的区域(X — 2,X — I的区域及E(x,y_D)设为在同一帧内预先决定了声速的区域时,声速取得部58从声速存储部54取得将与关注区域E(x,y)相邻的区域E (x,y_D的声速值而作为关注区域E(x,y)的预备声速。
[0084]另外,声速取得部58不限于取得与关注区域E(x, y)在y方向上(超声波的发送方向)相邻的区域E(x,y_D的声速值作为预备声速的结构,也可以取得与关注区域E (x,y)在X方向上相邻的区域E0ri, y)的声速值作为预备声速。另外,取得预备声速的区域不限定于与关注区域相邻的区域,只要是距关注区域预定的范围内的区域(附近的区域)即可。
[0085]另外,该预定的范围根据诊断对象(检查的脏器的种类)等决定即可,例如将位于距关注区域1cm以内的范围的区域设为预定的范围的区域即可。另外,也可以设为操作者能够变更该预定的区域。
[0086]另外,不限定于取得一个区域的声速值作为预备声速的结构,也可以采用读出两个以上的区域的声速值并取得其平均值或加权平均值作为预备声速的结构。例如,在图3中,也可以将区域E(x,y_D的声速值与区域E 的声速值的平均值设为关注区域E (x,y)的预备声速。
[0087]另外,声速取得部58不限定于取得同一帧内的区域的声速值作为预备声速的结构,也可以采用取得预定帧前的相同位置的区域的声速值作为预备声速的结构,即,采用取得时间上附近的区域的声速值作为预备声速的结构。
[0088]图4表示用于对关注区域及时间上的附近的区域进行说明的示意图。
[0089]图4中,当将含有求出声速值的关注区域E(x、y)、t在内的帧设为关注帧Ft时,声速取得部58读出关注帧Ft的前一刻的帧Ft_1的、与关注区域E(x,y_1),t相同位置的区域E(x,y),η的声速值,而作为关注区域E (x,y),t的预备声速。
[0090]另外,读出时间上的附近的区域的声速值的情况下,不限定于前一刻的帧,也可以读出数帧前(帧Ft_2、Ft_3)的相同位置的区域的声速值作为关注区域E(x,y),t的预备声速。另外,也可以读出多帧的各区域的声速值,而将平均值作为关注区域E(x,y),t的预备声速。
[0091]另外,也可以是,声速取得部58读出时间上的附近的区域的声速值和空间上的附近的区域的声速值而将它们的平均值作为关注区域的预备声速。例如,也可以分别读出同一帧的区域E(x,y_D,t、区域及前帧的区域E(x,y),η的声速值而将它们的平均值作为关注区域E
(x, y),t 的预备声速。
[0092]声速取得部58将所取得的预备声速提供给画质判定部60。
[0093]画质判定部60基于声速取得部58取得的预备声速,根据元件数据取得部56取得的关注区域的元件数据生成关注区域的图像(关注图像)并对该关注图像的画质进行判定。
[0094]画质判定部60首先根据所供给的元件数据生成关注区域的图像。图像的生成方法基本上与图像生成部24相同。即,按照基于声速取得部58所取得的预备声速的接收延迟图案,对元件数据赋予延迟而进行加法运算,从而进行接收聚焦处理,生成接收数据(声线信号)。通过对生成的声线信号施行与深度相应的衰减的校正,并施行包络检波处理,从而生成B模式图像数据。
[0095]接下来,对所生成的关注区域的B模式图像数据的锐度值进行评价而对画质进行判定。若锐度值在预定的阈值以上,则判定为画质良好,若比阈值小,则判定为画质较差。
[0096]另外,作为图像的锐度值的计算方法,利用众所周知的计算方法即可,例如,能够利用算出关注区域中的最大亮度点的半值宽度作为锐度值的计算方法等。
[0097]另外,画质判定部60进行的画质的判定方法,不限定于基于锐度值的判定,也可以利用对比度、亮度值、图像的空间频率、积分值、平方积分值、峰值、半值宽度、频率光谱积
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