专利名称：用于检测诸如高反射率的反射体的独特区域的信号处理装置、超声波装置及方法
技术领域：
本发明涉及通过使用弹性波形式的超声波获取样本的断层图像或三维图像的信 号处理装置和超声波装置，并且尤其涉及用于检测诸如高反射率的反射体等的独特区域的 信号处理装置和超声波装置。另外，本发明涉及用于通过使用弹性波形式的超声波获取样本的断层图像或三维 图像的信号处理装置的控制方法和超声波装置的控制方法，并且特别地，本发明涉及用于 检测诸如高反射率的反射体等的独特区域的信号处理装置的控制方法或超声波装置的控 制方法。
背景技术：
通过使用一般弹性波形式的超声波获得断层图像的常规装置具有用于向样本传 输弹性波形式的超声波的传输部分、用于接收反射波的接收部分、以及用于扫描传输和接 收波的扫描单元。另外，提供了用于将接收的反射信号转换并且可视化为亮度信号的单元。 因此，通过使用由上述单元获得的时间序列断层图像来观察样本的内部。另外，在一种形式 的上述装置中，通过借助于上述扫描单元沿上下方向以及沿左右方向扫描超声波获得三维 图像。现在将一活体作为将通过超声波被观察的被检体之一。超声波具有实时、方便、非 侵袭性等优势，因此通常使用超声波来观察活体内部。用于观察活体内部的超声波通过多个电气机械换能器(主要为压电元件)被传输 和接收。在传输时，通过将电信号以时间偏移方式提供给多个元件使得超声波的相位在焦 点位置彼此一致，产生会聚到该焦点位置的超声波。由这种驱动所产生的超声波穿过的区 域是围绕因此被驱动的多个元件的中心与该焦点位置之间连接的直线的区域，并且其有时 可被称为传输波束。在接收到反射波时，焦点位置处的超声波的反射信号通过校正它们相 应于该焦点位置的时间延迟被获取，以便将它们分别与利用所述多个元件从接收到的超声 波产生的电信号相加。这样被添加了来自所述多个元件的电信号的反射信号成为保持超声 波波形的接收波形数据。然后，通过获取此接收波形数据的包络线(也被称为包络检测)， 将此接收波形数据转换为强度数据。通过根据要被显示的图像的像素稀疏化(thin)或舍 入这种强度数据，并且在需要时对这样经稀疏化的或舍入的强度数据进行插值，最终形成 图像。此处，应注意可使得接收时的焦点位置实时地改变。另外，由上述传输波束的接收处 理产生的焦点位置的区域可被称为被接收波束。通过执行这种传输和接收控制，超声波装置可通过向要被观察的部分发射超声波 并且接收从其反射的波对活体内部成像。此处注意，通过这些传输波束和被接收波束获取 的线性区域被称为扫描线，并且通过彼此平行地布置各用于这种扫描线的多段数据来形成 图像。
由于根据上述原理超声波能够以非侵袭方式对活体内部成像，它们被广泛用于检 测各种形式的活体的内部。在这些各种形式中，存在对诸如结石的高反射体的检测。在医 疗领域中经常实施的结石检测方法中的一种方法是依赖于在结石后侧、即在远离搜索单元 或探针的一侧或在更深区域处的图像中是否产生声音阴影来检测结石的技术。此处，应注 意声音阴影是如下这样的阴影部分，在该部分中，由于超声波脉冲未到达高反射体后面并 且接收波束被高反射体中断，因此未形成高反射体后面的图像。在日本专利申请公开No. 2003-339696中公开了这样的超声波装置，该超声波装 置获取相邻扫描线的相关，以便设定扫描线的密度，并且作为其结果控制传输波束形成器 或接收波束形成器。另外，在日本专利申请公开No. 2005-169155中，公开了基于图像数据 来提取组织的轮廓的超声波装置。另外，在日本专利申请公开NO.H04-317641中，公开了这样的超声波成像装置，该 超声波成像装置通过使用反射波的相位信息来检测断层图像中的直线边界或三维信息中 的边界表面。作为一种特定手段，公开了这样的手段，该手段从指定的位置计算各个扫描线 的互相关函数成为最大的时刻，并且将从这些时刻获得的位置相互连接，从而显示要被检 查的样本的外形或轮廓信息以及被检体的连续边界。
发明内容
然而，取决于高反射体的位置、大小和形状，有时不能容易地产生上述的声音阴 影，并且在该情况下，高反射体的提取变得困难。一种这样的情况是当采用如上所述实时移 动在接收反射波束时的焦点位置的技术时的情况。在这种技术中，可在要被观察的所有深 度处稀疏化被接收波束，并且因此具有可提高整个图像的分辨率的有益效果。现在，将参考 图1进行描述。在图1中，100表示高反射体，101表示接收焦点，并且102是被接收波束。 例如，在接收焦点101被设置在比高反射体100深的位置的情况下，被接收波束102的宽度 在存在高反射体的深度处扩展，结果接收到穿过高反射体侧面的超声波。因此，变得难以产 生由于高反射体100导致的声音阴影，并且对声音阴影的搜索变得困难。另外，取决于高反 射体的大小或形状，聚焦到高反射体上的波束的反射波(也被称为反射回波或反射信号) 的强度有时可能小。例如，在高反射体的尺寸小的情况下(例如，当假设高反射体的形状 近似为球体、反射体的直径是Imm或更小时)，由检测器检测到的反射波的强度变得小。另 外，在形状不均勻(例如，在局部包括平坦表面或不规则性的情况下，或在非对称形状的情 况下等)并且在检测器侧不存在最高反射率的反射表面的情况下，由检测器检测到的反射 波的强度变得小。也就是说，即使有高反射体，也可能产生小的检测信号。在这种情况下， 在高反射体位置处获得的反射波与在其周围获得的反射波之间的信号强度的差变得小。另外，如上所述，可通过以下面的方式分别处理由各元件接收的各个超声波信号 来获得最终图像数据。即，通过获得(1)根据时间延迟校正和相加处理的接收波形数据以 及(2)通过获取其包络线得到的强度数据，并且通过执行(3)这样获得的强度数据的稀疏 化、舍入和插值处理，获得图像数据。然而，在这些处理中从超声波信号中可能丢失大量信 息。例如，在来自高反射体的反射回波强度和来自平面组织界面的反射回波强度为基本相 同的水平的情况下，在图像上来自高反射体的反射回波可能被掩蔽在来自组织界面的反射 回波中。图2A到图3B是概略示出了这种情况的视图。图2A示出了高反射体104被布置在模拟组织103中。通过布置在模拟组织103的上表面上的超声波探针001执行超声波的 传输和接收。图2B是其中概略绘制了分别从图2A中的深度A-A' ,B-B'和C-C'反射的 回波的强度的曲线图。在图2B的曲线图中，高反射体被布置在水平轴中心附近。如从该曲 线图中可见，来自高反射体的回波突出超过来自其周围组织的反射回波。接着，图3A示出 了模拟组织103，其中布置有层状组织或结构105而没有布置高反射体。层状组织105具有 被设为比高反射体的反射率低的反射率。图3B是其中概略绘制了分别来自图3A中的深度 A-A' ,B-B'和C-C'的反射回波的强度的曲线图。在图3B的曲线图中，绘制了由说明“高 反射体A-A' ”表示的实线，并且来自图2B的高反射体的反射回波的强度被叠加于其上。如 从此曲线图可见，甚至是来自低反射率的层状结构的反射回波的强度也与来自高反射率的 高反射体的反射回波的强度几乎相同。因此，难以仅仅基于反射回波的强度确定是否存在 高反射体。即，即使在没有高反射体的情况下，也可检测到具有某种强度程度的信号。另外，在由于来自微小散射体的反射回波的干涉而产生斑纹图案并且高反射体的 反射回波共同存在于其中的情况下，难以用选择方式提取仅仅源自微小散射体的那些信 号，并且将它们与其它信号区分开。特别地，在高反射体小并且在图像上表现为点状回波的 情况下，变得更难以辨别高反射体。此处，应注意，在日本专利申请公开NO.H04-317641中描述的超声波成像装置是 这样的装置，该装置从指定位置计算与该指定位置具有时间偏移的、在该处各扫描线之间 的互相关函数变为最大的位置，并且通过将这些位置相互连接以显示边界。因此，在高反射 体作为点状回波存在的情况下(即，当在相邻扫描线上没有检测到任何回波时)，点状回波 周围将不存在要与该点状回波连接的其它位置(即，仅存在高反射体位置的一个点)。因 此，难以通过应用日本专利申请公开No. H04-317641中描述的技术提取高反射体。在上面提及的情况下，为了提取高反射体的位置以及存在或不存在的信息，需要 一种考虑了高反射体特有的(多个)特征而不是使用图像数据的具有更高灵敏度的技术。鉴于上述问题做出本发明，并且本发明提供了一种能够从弹性波的接收波形数据 检测诸如高反射体的独特区域(特殊区域、特定区域)可能存在的位置的技术。另外，本发 明提供了一种借助于超声波诊断来帮助检测独特区域的技术。另外，本发明提供了一种能 够估计独特区域的物理属性值的技术。本发明在第一方面提供了一种信号处理装置，该信号处理装置将弹性波束扫描到 被检体内、获取多个扫描线的接收波形数据、并且执行信号处理以从该多个扫描线的接收 波形数据形成该被检体的断层图像，该装置具有扫描线相关计算部分，对于扫描线上的多 个位置，该扫描线相关计算部分计算第一扫描线和与该第一扫描线具有规定相关性的第二 扫描线之间的接收波形数据的相关值；以及相关改变位置提取部分，该相关改变位置提取 部分从该扫描线上的多个位置中提取该相关值变为与规定值不同的值的位置作为可存在 独特区域的位置。本发明在第二方面提供了一种信号处理装置，该信号处理装置对通过接收来自被 检体内部的弹性波的反射信号获得的信号执行信号处理，以便形成图像，该装置具有扫描 线相关计算部分，该扫描线相关计算部分从该反射信号的至少两个互相靠近的扫描线的接 收波形数据计算并且输出该靠近的扫描线之间的相关值；以及辨别部分，该辨别部分从该 相关值的改变提取该被检体内部的深度方向上的位置信息，并且基于该改变之后的相关值辨别该被检体内部的独特区域的类别。本发明在第三方面提供了一种超声波装置，该超声波装置将作为弹性波的超声波 的波束扫描到被检体内、获取多个扫描线的接收波形数据、并且执行信号处理以从该多个 扫描线的接收波形数据形成该被检体的断层图像，该装置具有扫描线相关计算部分，对于 扫描线上的多个位置，该扫描线相关计算部分计算第一扫描线和与该第一扫描线具有规定 相关性的第二扫描线之间的接收波形数据的相关值；以及相关改变位置提取部分，该相关 改变位置提取部分从该扫描线上的多个位置中提取该相关值变为与规定值不同的值的位 置作为可存在高反射体的位置。本发明在第四方面提供了一种信号处理装置的控制方法，该信号处理装置获取被 检体内反射的多个扫描线的接收波形数据、并且执行信号处理以从该多个扫描线的接收波 形数据形成该被检体的断层图像，该方法包括扫描线相关计算步骤，对于扫描线上的多个 位置，该扫描线相关计算步骤计算第一扫描线和与该第一扫描线具有规定相关性的第二扫 描线之间的接收波形数据的相关值；以及相关改变位置提取步骤，该相关改变位置提取步 骤从该扫描线上的多个位置中提取该相关值变为与规定值不同的值的位置作为可存在独 特区域的位置。本发明在第五方面提供了一种超声波装置的控制方法，该超声波装置获取被检体 内反射的多个扫描线的接收波形数据、并且从该多个扫描线的接收波形数据形成该被检体 的断层图像，该方法包括扫描线相关计算步骤，对于扫描线上的多个位置，该扫描线相关 计算步骤计算第一扫描线和与该第一扫描线具有规定相关性的第二扫描线之间的接收波 形数据的相关值；以及相关改变位置提取步骤，该相关改变位置提取步骤从该扫描线上的 多个位置中提取该相关值变为与规定值不同的值的位置作为可存在高反射体的位置的候 选。本发明在第六方面提供了一种信号处理装置，该信号处理装置将弹性波束扫描到 被检体内、获取多个扫描线的接收波形数据、并且执行信号处理以从该多个扫描线的接收 波形数据形成该被检体的断层图像，该装置具有扫描线相关计算部分，对于扫描线上的多 个位置，该扫描线相关计算部分计算第一扫描线和与该第一扫描线具有规定相关性的第二 扫描线之间的接收波形数据的相关值；以及处理部分，该处理部分对针对预定深度计算的 互相关值在扫描方向上的分布应用变换处理，并且通过使用变换处理的结果估计可存在独 特区域的位置，该变换处理将在预定大小的独特区域的相对端处具有下降的第一分布形状 变换为在该独特区域的中心位置具有下降的第二分布形状。本发明在第七方面提供了一种信号处理装置，该信号处理装置将弹性波束扫描到 被检体内、获取多个扫描线的接收波形数据，并且执行信号处理以从该多个扫描线的接收 波形数据形成该被检体的断层图像，所述装置具有扫描线相关计算部分，对于扫描线上的 多个位置，该扫描线相关计算部分计算第一扫描线和与该第一扫描线具有规定相关性的第 二扫描线之间的接收波形数据的相关值；相关改变位置提取部分，该相关改变位置提取部 分从该扫描线上的多个位置中提取该相关值变为与规定值不同的值的位置作为可存在独 特区域的位置的位置候选；以及处理部分，该处理部分对针对基于该位置候选设定的标注 区域计算的互相关值在扫描方向上的分布应用变换处理，并且通过使用变换处理的结果估 计能够存在独特区域的位置，该变换处理将在预定大小的独特区域的相对端处具有下降的第一分布形状变换为在该独特区域的中心位置具有下降的第二分布形状。本发明在第八方面提供了一种信号处理装置的控制方法，该信号处理装置将弹性 波束扫描到被检体内、获取多个扫描线的接收波形数据，并且执行信号处理以从该多个扫 描线的接收波形数据形成该被检体的断层图像，该方法包括扫描线相关计算步骤，对于该 扫描线上的多个位置，该扫描线相关计算步骤计算第一扫描线和与该第一扫描线具有规定 相关性的第二扫描线之间的接收波形数据的相关值；变换处理步骤，该变换处理步骤对针 对预定深度计算的互相关值在扫描方向上的分布应用变换处理，该变换处理将在预定大小 的独特区域的相对端处具有下降的第一分布形状变换为在该独特区域的中心位置具有下 降的第二分布形状；以及估计步骤，该估计步骤通过使用该变换处理步骤中的处理的结果 估计可存在独特区域的位置。根据本发明，可从典型地为弹性波形式的超声波的接收波形数据检测存在诸如高 反射体等的独特区域的位置的候选，从而使得可帮助借助于超声波诊断的独特区域的检 测。另外，根据本发明的超声波装置，可估计独特区域的物理属性值。特别地，可高精度检 测微小高反射体。从下文参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其它特征将变得清晰。
图1是用于解释被接收波束的宽度的范围的视图。图2A是其中存在高反射体的拟组织模型的视图。图2B是示出了来自该拟组织模型的反射回波的强度的视图。图3A是其中存在层状结构的拟组织模型的视图。图3B是示出了来自该拟组织模型的反射回波的强度的视图。图4是根据本发明的第一实施例的超声波装置的框图。图5是解释用于计算互相关的技术的视图。图6是用于解释相邻扫描线的视图。图7A和图7B分别是断层图像和高反射体的位置信息的显示例子。图8A和图8B是其中绘制了其的互相关的曲线图。图9是根据本发明的第二实施例的超声波装置的框图。图IOA和IOB是根据本发明的第三实施例的超声波装置的框图。图IlA和IlB是根据本发明的第四实施例的超声波装置的框图。图12是用于解释第四实施例中的传输焦点改变操作的视图。图13是解释根据本发明的用于获得相关值的一个过程的流程图。图14是根据本发明的第五实施例的超声波装置的框图。图15是对根据本发明的第五实施例的高反射体的位置与互相关之间的关系建模 的视图。图16是示出了本发明的第五实施例中的处理结果的视图。图17是根据本发明的第六实施例的超声波装置的框图。图18是解释本发明的第六实施例中的处理的定位过程的流程图。
具体实施例方式在本发明中，弹性波指的是包括超声波的振动波。在本发明中，独特区域(特殊区域、特定区域)指的是被检体或样本内的与其周围 处于不同状态的区域。例如，它指的是这样的区域，该区域的组成、结构、物理属性等与其周 围不同，并且该区域是具有层状组织或结构的区域，或者是典型地由钙化等导致的对于超 声波的高反射体构成的区域。本发明中的作为将要检测的一个目标的高反射体的大小指的是在高反射体被近 似为球体形状的假设下具有2mm或更小直径的球。另外，优选的直径为Imm或更小，并且特 别地，更优选的直径为100微米(μπι)或更小。在微小高反射体被近似为球体形状的情况 下，如果球的直径等于或小于2mm，根据常规方法，反射波本身变得太小以至于其的检测变 得困难，或是反射波信号迷失在周围信号中，从而其辨别变得困难。另外，在本发明中，通过提取扫描线之间的相关值(也被称为互相关值)减小的位 置来检测高反射体的存在或不存在。因此，如果使用具有等于或大于在没有高反射体的情 况下的某个固定值的相关值的各个扫描线的数据，可检测微小的高反射体。根据发明人的 发现，即使对于具有大约0. 5的互相关值的那些各个扫描线，例如，也可进行高反射体的检 测。为了提高高反射体的检测精度，希望使用具有高于该值的互相关的扫描线。例如， 两个靠近的扫描线或两个相邻的扫描线可以是具有高互相关的扫描线。在本发明中，将要针对其计算上述互相关的第一扫描线和第二扫描线之间的关系 指的是具有满足下列要求的关系。即，第一扫描线和第二扫描线之间的上述相关值应使得 在被检体内的不存在高反射体的区域中，第一扫描线和第二扫描线之间的相关值是0.5或 更大。另外，适合地，在本发明中该相关值优选的是0. 7或更大，并且最优选的是0. 9或更 大。此处，将进一步描述第一扫描线和第二扫描线之间的上述相关值。当第一扫描线 和第二扫描线之间的相关值为1.0时，这意味着第一扫描线和第二扫描线是相同波(信 号)。另外，当第一扫描线和第二扫描线之间的相关值为0时，这意味着第一扫描线和第二 扫描线是彼此非常不同(通常完全不同)的波(信号)。于是，这意味着扫描线之间的相关 值越大，产生反射波(反射回波、反射信号)的区域中的声阻抗的分布状态彼此越类似。当 利用超声波成像时，如果相邻扫描线在波束宽度范围中具有重叠区域，则相邻扫描线之间 的相关值具有恒定或固定值，并且因此，希望以可在波束宽度范围中获得重叠区域的间隔 来传输波束。在本发明中，当在上述相关值为0. 5或更大的情况下其它扫描线之一被高反射体 反射时，可在上述相关值(被高反射体反射之前的相关值)和在比高反射体的位置更深的 位置处的第一扫描线与第二扫描线之间的相关值之间获得显著差异。另外，本发明可以辨别被检体内的表现为具有恒定反射率的反射体的形式的高反 射体(特别是微小钙化部分等)和层状结构。(由于高反射体包括大面积的反射区域，因此 即使使用常规技术也可以辨别大尺寸的高反射体)。根据本发明，根据靠近的或相邻的扫描线之间的相关值的改变指定可存在高反射 体或层状结构的位置，并且可基于在比该位置更浅或更深的位置处的相关值的改变来辨别高反射体和层状结构。即，在(微小)高反射体的情况下，仅有彼此靠近或相邻的两个扫描 线中的一个扫描线被该(微小)高反射体反射，而其它扫描线不被反射。与此相反，在层状 结构的情况下，层状结构比微小高反射体大得多，从而两个靠近的或相邻的扫描线都被反 射。因此，在(微小)高反射体的情况下，两个靠近的或相邻的扫描线的相关值指示大的值， 直至存在高反射体的位置，并且在比存在该(微小)高反射体的位置更深的位置处，上述相 关值变小。另一方面，在层状结构的情况下，两个靠近的或相邻的扫描线的相关值指示大的 值，直至存在层状结构的位置。另外，即使在比存在层状结构的位置更深的位置处，相关值 也不会有很大改变(改变量有限)。因此，根据本发明，基于存在高反射体或层状结构的基准位置，当两个靠近的或相 邻的扫描线的相关值在比上述基准位置更深的位置处变得较小时，可以辨别高反射体，并 且当相关值不改变或具有很小的改变时，可以辨别层状结构。另外，在需要时，本发明的信 号处理装置或超声波装置可具有辨别部分，该辨别部分基于上述辨别方法将高反射体和层 状结构彼此区分开。根据发明人的发现，希望上述的第一扫描线和第二扫描线相互处于它们的相关强 (大)的关系，并且典型地，希望两个扫描线彼此相邻。然而，在满足上述相关值的关系的情 况下，第一扫描线和第二扫描线不必彼此相邻，而是在这些扫描线之间可以存在其它(多 个)扫描线。因此，可以使用在满足上述关系的范围中彼此靠近的两个扫描线。图13示出了描述本发明的用于获得相关值的一个过程的流程图。首先，作为形成 扫描线的前提(S400)，需要在不包括高反射体的区域中第一扫描线和第二扫描线之间的相 关值为0.5或更大。然后，形成并且向被检体传输满足上述需要的传输波束(S401)。接收 来自被检体内部的特定位置的反射波(S402)，并且计算在被检体内部的深度方向上的其的 相关值，并且将该相关值与预先设定的设定值比较(S404)。当比较结果满足预定条件时， 获取位置信息(S405)。当比较结果不满足预定条件时，返回(S400)，再次接收在深度方向 上与先前反射波被反射和接收的位置不同且更深的位置处反射的反射波。重复这一系列步 骤，直到被检体的深度方向上的所有位置被检查，或直到比较结果满足预定条件。在S405 的步骤中获取了位置信息之后，该信息被叠加在图像上(S406)。上述过程是一个例子，并且 本发明不限于上述过程。接着，将使用图15说明本发明的相关滤波处理。当查看对于预定深度(要获取信 息的某一标注深度)计算的互相关值的在扫描方向(即，大体垂直于扫描线的方向)上的 分布时，即使对于单个高反射体，仍可在存在高反射体的深度的多个位置或比该深度更深 的位置处产生相关值的下降或减小。图15示出相关值在高反射体的相对端减小的模型。图 15中的数字401表示在存在高反射体的位置具有下降的函数f。可以说，此函数f示出了 在高反射体的尺寸足够小的假设下的理想的互相关值分布。在互相关值分布示出类似于函 数f的轮廓的情况下，可高精度地指定表现为独特区域的形式的高反射体的位置。然而，实 际上，高反射体具有有限大小并且反射多个扫描线，从而不能获得类似函数f的轮廓，并且 如类似于以数字402表示的互相关值分布g所示，在高反射体的相对端处的两个位置出现 相关值的下降或减小。此处，当考虑理想函数f在被变换为互相关值分布g的同时被观察，并且以H表示 这种变换矩阵时，它们的关系可被以下面的等式表示。
g = Hf此处注意，变换矩阵H是根据波束宽度和高反射体的大小改变的矩阵。可通过给 定相应于高反射体的估计大小的滤波参数来计算变换矩阵H。另外，通过使用相应于不同大 小的滤波参数，可以计算相应于各反射体大小的变换矩阵H。这里，优选的是高反射体的估 计大小为2mm或更小，但是还可设定相应于2mm或更大尺寸的参数。由上述关系，应当理解，可根据对于某一标注深度计算的互相关值分布g和给定 的变换矩阵H估计理想函数f。这种估计处理相应于本发明的相关滤波处理。即，相关滤 波处理是从对于某一标注深度计算的互相关值分布g来估计在高反射体的位置处具有下 降的函数f的处理。换言之，相关滤波处理是将变换处理应用于对于某一标注深度计算的 互相关值在扫描方向上的分布g的处理，该变换处理将在预定大小的高反射体的相对端处 具有下降的第一函数(第一分布形状)变换为在高反射体的中心位置具有下降的第二函数 (第二分布形状)。另外，可以说相关滤波处理是对上述的互相关值分布g应用该处理的逆 变换的处理，该逆变换将在高反射体的中心位置具有下降的第二函数(第二分布形状)变 换为在高反射体的相对端处具有下降的第一函数(第一分布形状)。因此，可通过对从多个 扫描线计算的互相关值分布g应用相关滤波处理，明确高反射体的存在位置。由于变换矩阵H根据高反射体的大小改变，因此相关滤波处理是取决于高反射体 的大小的处理。在高反射体的大小已知的情况下，仅需要进行相应于该大小的相关滤波处 理。然而，在高反射体的大小未知的情况下，优选地通过改变高反射体的估计大小(即，改 变滤波参数)执行多个相关滤波处理。在这种情况下，可显示多个滤波处理的所有结果，或 在比较这些结果之后，可仅采用和显示最佳结果。此处注意，还可从这些比较结果估计高反 射体的大小。在上述的相关滤波处理中，可以应用根据包括Wiener滤波器的各种类型的逆滤 波器设计技术的滤波处理。另外，还可使用简单的模式识别技术。下面，将参考附图以示例方式详细描述本发明的优选实施例。另外，将说明使用超 声波作为弹性波的装置和方法。[第一实施例]下面，在第一实施例中将描述计算相邻扫描线的互相关并且指示该相关变为等于 或小于设定值的位置信息的超声波装置。图4是示出了根据本发明的第一实施例的超声波装置的系统示意图。此超声波装 置具有产生且显示普通超声波断层图像的功能，以及检测活体中的高反射体并且显示其存 在位置的候选的功能(扫描线相关计算部分009和相关改变位置提取部分101)。例如，后 一种功能被用于检测结石、微小钙化区域等。(断层图像的产生和显示)首先，将使用图4描述直到显示断层图像的流程。此实施例的超声波装置是这样 的系统，具有多个换能器002的超声波探针001与该系统连接。当用于传输超声波的位置 (传输焦点)被设定时，该设定信息被从系统控制部分004发送到传输电路系统003。传输 电路系统003在基于该信息决定时间延迟和信号强度之后，传输驱动超声波探针001内的 多个换能器002的电信号。该电信号被分别转换为换能器002中的位移，并且作为超声波 传播通过被检体内部。这样传播的超声波在被检体内部形成直线声压分布。这被称为传输波束。在被检体中传播的超声波作为由于被检体内部的声学特性而被散射和反射的回波返 回换能器002。这些回波借助于换能器002被转换为电信号，并且这些电信号被输入接收电 路系统005。在接收电路系统005中，在基于从系统控制部分004给出的关于接收焦点的位 置的信息计算时间延迟量之后，对输入的时间序列电信号执行时间延迟处理，然后将它们 彼此相加。根据此处理，可选择性地提取被检体内部的接收焦点位置处的反射波(也被称 为反射回波)。相对于传输波束，具有通过这种处理如此形成的接收灵敏度的区域被称为接 收或被接收波束。这样获得的时间序列接收波形数据被从接收电路系统005发送到断层信号处理 系统006。在断层图像处理系统006中，在根据需要被进行诸如带通滤波的滤波处理之后， 输入的时间序列接收波形数据的包络线被检测并且输出作为强度数据。此强度数据被传输 到图像处理系统(图像处理部分)007。通过使用从系统控制部分004发送的传输波束以及 被接收波束的位置信息和强度数据，图像处理系统007通过根据将要被显示的图像的像素 对数据进行稀疏化、舍入或插值，产生要被观察的区域中的每个位置处的亮度信号。通过这 样一系列的操作形成一个扫描线的图像。改变传输波束和被接收波束的方向和位置，并且 通过在改变传输波束和接收波束的方向或位置的同时再次执行类似处理，在被检体内部的 不同区域中形成另一个扫描线。通过以这种方式在要观察的区域中形成多个扫描线，可形 成要被观察的区域的断层图像。图像处理系统007将这样获得的断层图像传输到图像显示 设备008，并且在其上显示它们。这里，应注意，作为一个例子描述了通过一个传输波束和一个被接收波束形成的 扫描线。然而，本发明不限于此，而是还可适用于通过对于一个传输形成多个接收波束来同 时形成多个扫描线的技术。另外，本发明不限于二维断层图像，而是在观察三维区域时也是 适用的。(高反射体的检测和显示)接着，将通过使用图4到图6说明检测(多个)高反射体及其(多个)存在位置 的(多个)候选的处理。如图4所示，该超声波装置具有扫描线相关计算部分009和相关改变位置提取部 分010。由接收电路系统005产生的时间序列接收波形数据被发送到扫描线相关计算部分 009。扫描线相关计算部分009根据该接收波形数据和从系统控制部分004发送的扫描线 位置的信息，计算相邻扫描线之间的沿着时间轴的互相关。图5示出了其概念图。第一扫 描线的接收波形数据106被以S1OO表示，并且相邻的第二扫描线的接收波形数据107被以 S2 (r)表示。扫描线相关计算部分009设定每个扫描线上的标注位置(标注深度)，从各接 收波形数据提取基于标注位置的预定宽度区域中的波形数据，并且执行提取的波形数据之 间的互相关的计算108。通过这种计算操作获得标注位置的相关值(也被称为互相关值)。 然后，通过在深度方向(接收波形数据的时间轴方向)上移动标注位置的同时重复上述计 算操作，可计算扫描线上的多个位置(深度)的相关值。图5的曲线图109中示出了以这 种方式计算的相关值在深度方向上的改变。例如，作为等式(1)中的Υ(τ)的针对τ的最 大值计算该相关值。
权利要求
1.一种信号处理装置，所述信号处理装置将弹性波束扫描到被检体内、获取多个扫描 线的接收波形数据、并且执行信号处理以从所述多个扫描线的接收波形数据形成所述被检 体的断层图像，所述装置包括扫描线相关计算部分，对于第一扫描线和与所述第一扫描线具有规定相关性的第二扫 描线上的多个位置，所述扫描线相关计算部分计算所述第一扫描线和第二扫描线之间的接 收波形数据的相关值；以及相关改变位置提取部分，所述相关改变位置提取部分从所述扫描线上的多个位置中提 取所述相关值变为与规定值不同的值的位置作为能够存在独特区域的位置。
2.如权利要求1所述的信号处理装置，其中所述相关改变位置提取部分提取所述相关值从第一值改变为第二值的位置作为能够 存在所述独特区域的位置。
3.如权利要求1或2所述的信号处理装置，其中所述第一扫描线和所述第二扫描线之间的规定的相关性被设定为使得所述第一扫描 线和所述第二扫描线的相关值是0. 5或更大。
4.如权利要求1到3中任一个所述的信号处理装置，还包括图像处理部分，所述图像处理部分在将能够存在所述独特区域的并且被从所述相关改 变位置提取部分输出的位置叠加在所述被检体的断层图像上的同时显示所述位置。
5.如权利要求1到4中任一个所述的信号处理装置，其中所述扫描线相关计算部分设定所述扫描线上的标注位置、从所述第一扫描线和所述第二扫描线中的每一个的接 收波形数据中提取基于所述标注位置的具有预定宽度的区域中的波形数据、并且通过计算 所述提取的波形数据之间的相关值获得所述标注位置的相关值，和通过移动所述标注位置，计算所述扫描线上的多个位置处的各个相关值。
6.如权利要求1到5中任一个所述的信号处理装置，其中所述相关改变位置提取部分通过将相关值小于规定设定值的位置作为相关值变为不 同于所述规定值的值的位置，提取所述相关值小于所述规定设定值的位置作为能够存在所 述独特区域的位置。
7.如权利要求1到6中任意一个所述的信号处理装置，其中在基于所述相关值提取能够存在所述独特区域的位置的第一候选之后，所述相关改变 位置提取部分获取所述第一候选的周围区域中的回波强度，并且代替所述第一候选，输出 所述周围区域中的回波强度变得高于预定值的位置作为能够存在独特区域的位置。
8.如权利要求1到7中任一个所述的信号处理装置，还包括物理属性计算部分，当所述第一扫描线上的第一位置被提取作为能够存在所述独特区 域的位置时，通过使用在比所述第一位置浅的部分中的所述第一扫描线和所述第二扫描线 的回波强度的比，以及在比所述第一位置深的部分中的所述第一扫描线和所述第二扫描线 的回波强度的比，计算所述第一位置的物理属性参数。
9.一种信号处理装置，所述信号处理装置对通过接收来自被检体内部的弹性波的反射 信号获得的信号执行信号处理，以便形成图像，所述装置包括扫描线相关计算部分，所述扫描线相关计算部分从所述反射信号的至少两个互相靠近的扫描线的接收波形数据计算并且输出所述靠近的扫描线之间的相关值；以及辨别部分，所述辨别部分从所述相关值的改变提取所述被检体内部的深度方向上的位 置信息，并且基于所述改变之后的相关值辨别所述被检体内部的独特区域的类别。
10.一种超声波装置，所述超声波装置将作为弹性波的超声波的波束扫描到被检体内、 获取多个扫描线的接收波形数据、并且执行信号处理以从所述多个扫描线的接收波形数据 形成所述被检体的断层图像，所述装置包括扫描线相关计算部分，对于第一扫描线和与所述第一扫描线具有规定相关性的第二扫 描线上的多个位置，所述扫描线相关计算部分计算所述第一扫描线和第二扫描线之间的接 收波形数据的相关值；以及相关改变位置提取部分，所述相关改变位置提取部分从所述扫描线上的多个位置中提 取所述相关值变为与规定值不同的值的位置作为能够存在高反射体的位置。
11.一种信号处理装置的控制方法，所述信号处理装置获取被检体内反射的多个扫描 线的接收波形数据、并且执行信号处理以从所述多个扫描线的接收波形数据形成所述被检 体的断层图像，所述方法包括扫描线相关计算步骤，对于第一扫描线和与所述第一扫描线具有规定相关性的第二扫 描线上的多个位置，所述扫描线相关计算步骤计算所述第一扫描线和第二扫描线之间的接 收波形数据的相关值；以及相关改变位置提取步骤，所述相关改变位置提取步骤从所述扫描线上的多个位置中提 取所述相关值变为与规定值不同的值的位置作为能够存在独特区域的位置。
12.—种超声波装置的控制方法，所述超声波装置获取被检体内反射的多个扫描线的 接收波形数据、并且从所述多个扫描线的接收波形数据形成所述被检体的断层图像，所述 方法包括扫描线相关计算步骤，对于第一扫描线和与所述第一扫描线具有规定相关性的第二扫 描线上的多个位置，所述扫描线相关计算步骤计算所述第一扫描线和第二扫描线之间的接 收波形数据的相关值；以及相关改变位置提取步骤，所述相关改变位置提取步骤从所述扫描线上的多个位置中提 取所述相关值变为与规定值不同的值的位置作为能够存在高反射体的位置的候选。
13.一种信号处理装置，所述信号处理装置将弹性波束扫描到被检体内、获取多个扫描 线的接收波形数据、并且执行信号处理以从所述多个扫描线的接收波形数据形成所述被检 体的断层图像，所述装置包括扫描线相关计算部分，对于第一扫描线和与所述第一扫描线具有规定相关性的第二扫 描线上的多个位置，所述扫描线相关计算部分计算所述第一扫描线和第二扫描线之间的接 收波形数据的相关值；以及处理部分，所述处理部分对针对预定深度计算的互相关值在扫描方向上的分布应用变 换处理，并且通过使用变换处理的结果估计能够存在独特区域的位置，所述变换处理将在 预定大小的独特区域的相对端处具有下降的第一分布形状变换为在所述独特区域的中心 位置具有下降的第二分布形状。
14.一种信号处理装置，所述信号处理装置将弹性波束扫描到被检体内、获取多个扫描 线的接收波形数据，并且执行信号处理以从所述多个扫描线的接收波形数据形成所述被检体的断层图像，所述装置包括扫描线相关计算部分，对于第一扫描线和与所述第一扫描线具有规定相关性的第二扫 描线上的多个位置，所述扫描线相关计算部分计算所述第一扫描线和第二扫描线之间的接 收波形数据的相关值；相关改变位置提取部分，所述相关改变位置提取部分从所述扫描线上的多个位置中提 取所述相关值变为与规定值不同的值的位置作为能够存在独特区域的位置的位置候选；以 及处理部分，所述处理部分对针对基于所述位置候选设定的标注区域计算的互相关值在 扫描方向上的分布应用变换处理，并且通过使用变换处理的结果估计能够存在独特区域的 位置，所述变换处理将在预定大小的独特区域的相对端处具有下降的第一分布形状变换为 在所述独特区域的中心位置具有下降的第二分布形状。
15. 一种信号处理装置的控制方法，所述信号处理装置将弹性波束扫描到被检体内、获 取多个扫描线的接收波形数据，并且执行信号处理以从所述多个扫描线的接收波形数据形 成所述被检体的断层图像，所述方法包括扫描线相关计算步骤，对于第一扫描线和与所述第一扫描线具有规定相关性的第二扫 描线上的多个位置，所述扫描线相关计算步骤计算所述第一扫描线和第二扫描线之间的接 收波形数据的相关值；变换处理步骤，所述变换步骤对针对预定深度计算的互相关值在扫描方向上的分布应 用变换处理，所述变换处理将在预定大小的独特区域的相对端处具有下降的第一分布形状 变换为在所述独特区域的中心位置具有下降的第二分布形状；以及估计步骤，所述估计步骤通过使用所述变换处理步骤中的处理的结果估计能够存在独 特区域的位置。
全文摘要
一种信号处理装置将声波束扫描到被检体中，获取多个扫描线的接收波形数据，并且执行信号处理，以便从多个扫描线的接收波形数据形成所述被检体的断层图像。该信号处理装置包括扫描线相关计算部分(009)和相关改变位置提取部分(010)，所述扫描线相关计算部分(009)对于扫描线上的多个位置计算第一扫描线和与第一扫描线具有规定的关系的第二扫描线之间的接收波形数据的相关值；所述相关改变位置提取部分(010)从所述扫描线上的多个位置中提取相关值变为与规定值不同的值的位置作为可能存在独特区域的位置。
文档编号G01S7/52GK102105107SQ20098012908
公开日2011年6月22日 申请日期2009年7月24日 优先权日2008年7月31日
发明者佐藤亨, 瀧宏文, 长永兼一 申请人:佳能株式会社, 国立大学法人京都大学