被检体信息获取设备和显示方法【专利摘要】本发明涉及被检体信息获取设备和显示方法。包括在被检体信息获取设备中的显示控制单元接收用户输入的关于经受与声学特性有关的分布的显示的深度范围的信息，并且当深度范围比预定范围更窄时，显示控制单元输出用于显示在对应于深度范围的区域中的经过了自适应信号处理的第二分布信息的图像、或者通过合成经过了具有预定权重的相加处理的第一分布信息和第二分布信息而获得的合成图像的图像信息。【专利说明】被检体信息获取设备和显示方法【
技术领域：
】[0001]本发明涉及被检体信息获取设备、显示方法和存储程序的计算机可读介质。特别地，本发明涉及用于显示通过将弹性波发送到被检体并接收来自被检体的反射波而获取的分布信息的技术。【
背景技术：
】[0002]在作为用于被检体信息获取的基于超声的成像技术的超声波检查法(ultrasonography)的领域中，已知超声波检查装置(ultrasonograph)将超声波(弹性波)发送到被检体。响应于其，超声波检查装置接收在被检体内部反射的反射波，并且基于脉冲回波法获取超声回波图像。日本专利申请公开N0.2012-24133讨论了一种用于通过对通过接收超声波而获取的多个接收到的信号应用延迟求和(delayandsum)、包络检测等来产生超声图像(尤其是运动图像)的设备。采用日本专利申请公开N0.2012-24133中讨论的设备，当用户指定要被放大为关注区(ROI)的区域时，在显示单元上显示指定的区域的放大图像。为了优化图像质量，用户可以指定是否对放大图像的数据应用滤波。[0003]采用日本专利申请公开N0.2012-24133中讨论的设备，与放大之前的图像一样，通过对经过了延迟求和的扫描线信号(回波数据)应用包络检测来获取显示的放大图像。但是，通过这样的处理获取的图像被认为即使在放大之后也提供有限的可视性。[0004]用户可以指定深度方向(在超声波束的发送方向上的距离)上的被检体内的观察范围作为与放大操作类似的操作。如果用户以这样的方式指定深度范围，那么图像显示的放大率根据指定的深度范围和显示单元的屏幕中的显示区域而改变。具体地，当显示区域的大小是预定的时，与指定直到深位置相比，指定直到浅位置作为深度方向上的观察范围提供了被放大到更大程度的被检体内的图像。在这种情况下，出现与放大操作中的问题类似的问题，并且获取的图像被认为提供取决于指定的深度范围的有限的可视性。【
发明内容】[0005]本发明针对用于当用户指定深度方向上的观察范围时在显示单元上显示具有比传统技术更高的分辨率的图像的技术。[0006]根据本发明的一个方面，一种被检体信息获取设备包括:多个转换兀件，被配置为向被检体发送弹性波，接收在被检体内的各个位置处反射的反射波，并且将反射波转换为多个接收信号；固定信号处理部件，用于以固定权重对多个接收信号应用相加，并且获取与来自被检体内的各个位置的反射波对应的多个信号作为扫描线信号，以获取第一分布信息；自适应信号处理部件，用于以根据接收信号自适应地改变的权重对多个接收信号应用自适应信号处理，以获取第二分布信息；以及显不控制部件，用于输入第一分布信息和第二分布信息，并且输出用于在显示部件上显示指示与被检体内的声学特性有关的分布的图像的图像信息，其中，显示控制部件接收用户输入的关于经受与声学特性有关的分布的显示的被检体内的深度范围的信息，并且当深度范围比预定范围更窄时，显示控制部件输出图像信息，该图像信息用于在显示部件上显示在对应于深度范围的区域中的第二分布信息的图像、或者通过合成第一分布信息和第二分布信息而获得的合成图像，作为指示与声学特性有关的分布的图像。[0007]根据本发明的另一方面，一种显示方法通过使用由被检体信息获取设备获取的分布信息来显示指示与被检体内的声学特性有关的分布的图像，其中，获取的分布信息包括:通过以固定权重对接收信号应用相加而获取的第一分布信息，其中接收信号是通过向被检体发送弹性波并接收在被检体内反射的反射波、以及获取与来自被检体内的各个位置的反射波对应的多个扫描线信号而获取的；以及通过以根据接收信号自适应地改变的权重对多个接收信号应用自适应信号处理而获取的第二分布信息，其中，显示方法包括:接收用户输入的关于经受与声学特性有关的分布的显示的被检体内的深度范围的信息；以及当深度范围比预定范围更窄时，显示在对应于深度范围的区域中的第二分布信息的图像、或者通过合成第一分布信息和第二分布信息而获得的合成图像，作为指示与声学特性有关的分布的图像。[0008]根据下面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明显。【专利附图】【附图说明】[0009]图1示意性地图示根据本发明的第一示例性实施例的被检体信息获取设备的概要。[0010]图2示意性地图示固定信号处理块的配置。[0011]图3A、图3B和图3C示意性地图示自适应信号处理块的不同配置。[0012]图4是图示根据第一示例性实施例的显示方法的处理的流程图。[0013]图5示意性地图示根据第一示例性实施例的示例性深度指定。[0014]图6A、图6B和图6C图示根据第一示例性实施例的示例图像显示。[0015]图7A和图7B图示根据第一示例性实施例的为了比较而显示的第一分布信息的图像和第二分布信息的图像。[0016]图8示意性地图示根据第一示例性实施例的在显示单元上显示的示例屏幕。[0017]图9图示根据本发明的第二示例性实施例的深度和合成率之间的关系。【具体实施方式】[0018]下面将参考附图详细地描述本发明的各种示例性实施例、特征和方面。[0019]在下文中，相同的元件被赋予相同的附图标记，并且将省略重复描述。[0020]在本发明中，弹性波通常是指超声波，并且包括所谓的音波、超声波或声波。根据本发明的被检体信息获取设备包括向被检体发送弹性波、接收在被检体内部反射的反射波(反射的弹性波)并获取被检体内的分布信息作为图像数据的设备。获取的与被检体内的声学特性有关的分布信息是反映被检体内的组织之间的声阻抗差异的信息。在本发明中，扫描线指示在从探头(probe)发送的弹性波的行进方向上形成的虚拟线。[0021]下面将集中于基本设备配置和处理流程来描述本发明的第一示例性实施例。[0022](被检体信息获取设备的基本配置)[0023]下面将参照图1描述根据第一示例性实施例的被检体信息获取设备的配置。图1示意性地图示根据第一示例性实施例的被检体信息获取设备的概要。根据本示例性实施例的被检体信息获取设备(例如，超声波检查装置)包括具有多个转换元件002的探头001、接收电路系统005、发送电路系统003、固定信号处理块006、自适应信号处理块007和显示控制单元008。根据本示例性实施例的被检体信息获取设备还包括显示单元009、输入单元010和系统控制单元004。[0024]探头001是用于向被检体内的多个位置发送超声波(弹性波)的发送器/接收器装置，并且响应于超声波，探头001接收反射波。探头001包括用于将弹性波转换为电信号的多个转换元件002(传感器)。[0025]发送电路系统003是用于基于来自系统控制单元004的控制信号产生针对每个目标位置和每个目标方向具有延迟时间和振幅的多个发送信号的发送信号产生单元。多个转换元件002将发送信号转换为弹性波。探头001将弹性波作为弹性波束发送到未图示的被检体。多个转换元件002还接收由被检体内的对象(反射界面和反射体)反射的弹性波(反射波)，并且将弹性波转换为多个接收信号。接收电路系统005输入接收信号。[0026]接收电路系统005是用于放大多个接收信号并将接收信号转换为多个数字信号(数字化的接收信号)的接收信号处理单元。在本示例性实施例中，不仅由转换元件002输出的模拟接收信号被称为接收信号，而且放大并数字化转换后的信号也被称为接收信号。固定信号处理块006和自适应信号处理块007输入从接收电路系统005输出的多个数字信号。[0027]固定信号处理块006等同于根据本示例性实施例的固定信号处理单元。图2图示固定信号处理块006的配置。在固定信号处理块006中，延迟求和电路011(延迟求和单元)根据弹性波的发送方向和位置对多个数字信号应用延迟处理，然后对经过了延迟处理的多个数字信号应用求和处理。因此，对多个数字信号执行延迟求和处理。通过延迟求和处理获取多个扫描线信号。固定信号处理块006可以在对数字信号应用延迟求和之前将多个数字信号中的每个乘以权重。虽然权重根据观察位置以及发送和接收条件而改变，但是在很多情况下使用预定(固定)权重。延迟求和产生与在被检体内的各个位置处反射的反射波的声压对应的信号，作为扫描线信号。然后，包络检测电路012(包络检测单元)对多个扫描线信号应用包络检测，以获取第一分布信息。固定信号处理块006将获取的第一分布信息输出到显示控制单元008。[0028]自适应信号处理块007等同于根据本示例性实施例的自适应信号处理单元。自适应信号处理根据接收信号自适应地改变相关的处理参数。特别地，对多个输入信号应用Capon方法(也被称为约束功率最小化(CMP)),即自适应信号处理方法之一，从而在对于目标方向和目标位置的灵敏度固定的情况下使电功率最小化。这样的自适应信号处理具有提高空间分辨率的效果。自适应信号处理块007输出在深度方向和垂直于深度方向的方向中的至少一个方向上具有提高的分辨率的功率分布，作为第二分布信息。深度方向是指从探头001发送的弹性波(超声波束)的行进方向，并且等同于扫描线方向。下面将参照图3A、图3B和图3C详细地描述自适应信号处理。[0029]在本示例性实施例中，固定信号处理块006、自适应信号处理块007、显示控制单元008和系统控制单元004中的每一个由诸如中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)或现场可编程门阵列(FPGA)芯片之类的处理装置构成。显示控制单元008输入来自固定信号处理块006的第一分布信息和来自自适应信号处理块007的第二分布信息。显不控制单元008输出用于在显示单元009上显示分布信息的图像信息。基于从显示控制单元008输出的图像信息，显示单元009显示指示与被检体内的声学特性有关的分布的图像。下面将参照图4详细地描述由显示控制单元008执行的处理。显示控制单元008对第一分布信息的图像信息、第二分布信息的图像信息、以及第一和第二分布信息的合成的图像信息应用诸如边缘强调和对比度调整之类的各种图像处理，并且输出亮度数据的图像信息。[0030]显示单元009基于从显示控制单元008输入的图像信息来显示图像。显示单元009是液晶显示器(IXD)、阴极射线管(CRT)或有机电致发光(EL)显示器。[0031]输入单元010被用户用来指定深度方向上的范围(在下文中被称为深度范围)。输入单元010是诸如鼠标和键盘的定点装置、手写板(pentablet)、或附接到显示单元009的表面的触摸板。输入单元010还可以是设置在设备上的转盘(dial)或按钮。参考在显示单元009上显示的第一分布信息的图像，用户可以通过使用输入单元010来指定深度范围。显示单元009和输入单元010可以连接到根据本示例性实施例的被检体信息获取设备，而不是包括在根据本示例性实施例的被检体信息获取设备中。在根据本示例性实施例的深度范围指定中，用户可以指定与被检体表面(零距离)的距离，以指定距被检体表面的预定的深度范围。此外，代替指定与被检体表面的深度，用户可以指定从被检体中的第一预定深度到第二预定深度的深度范围。[0032](自适应信号处理的细节)[0033]下面将描述由根据本示例性实施例的自适应信号处理块007执行的处理。图3A、图3B和图3C图示自适应信号处理块007的三种不同的配置。下面将参照图3A、图3B和图3C描述根据本示例性实施例的自适应信号处理块007的示例配置。[0034]图3A图示用于提高在垂直于深度方向(即，从探头001发送的弹性波(超声波束)的行进方向)的方向上的分辨率的自适应信号处理块007的配置。M.SASSO等人的MedicalUltrasoundImagingUsingTheFullyAdaptiveBeamformer,Proc.Acoustics,SpeechSignalProcess,volume.2,pp.`489-492(2005年3月)讨论了这样的用于提高在垂直于深度方向的方向上的分辨率的自适应信号处理的技术。[0035]下面将基于Capon方法描述在对多个接收信号应用自适应信号处理时执行的处理。[0036]下面将描述用于基于多个接收信号计算相关矩阵的处理。首先，延迟处理电路201对从多个转换元件002输出的多个接收信号应用针对各个目标位置的延迟处理(定相(phasing)处理)和希尔伯特变换。以这样的方式计算用复数符号表示的接收信号。当通过对来自第k个元件的接收信号进行处理而获得的信号的第s个样本是xk[s]时，第s个样本的输入向量X[s]由下式定义:【权利要求】1.一种被检体信息获取设备,包括:多个转换元件，被配置为向被检体发送弹性波，接收在所述被检体内的各个位置处反射的反射波，并且将所述反射波转换为多个接收信号；固定信号处理部件，用于以预定权重来对所述多个接收信号应用相加，以获取第一分布信息；自适应信号处理部件，用于以根据所述接收信号自适应地改变的权重来对所述多个接收信号应用自适应信号处理，以获取第二分布信息；以及显不控制部件，用于输入所述第一分布信息和所述第二分布信息，并且输出用于在显示部件上显示指示与被检体内的声学特性有关的分布的图像的图像信息，其中，所述显示控制部件接收用户输入的关于经受与所述声学特性有关的分布的显示的被检体内的深度范围的信息，并且当所述深度范围比预定范围更窄时，所述显示控制部件输出用于在所述显示部件上显示在对应于所述深度范围的区域中的所述第二分布信息的图像、或者通过合成所述第一分布信息和所述第二分布信息而获得的合成图像的图像信肩、O2.根据权利要求1所述的被检体信息获取设备，其中，所述显示控制部件能够选择性地执行:第一模式，在第一模式中，在接收到关于所述深度范围的信息时，当所述深度范围比所述预定范围更窄时，输出用于显示对应于所述深度范围的所述第二分布信息的图像或者所述合成图像的图像信息；以及第二模式，在第二模式中，在接收到关于所述深度范围的信息时，输出用于显示对应于所述深度范围的区域中的所述第一分布信息的图像的图像信息。3.根据权利要求1或2所述的被检体信息获取设备，其中，在接收到关于所述深度范围的信息时，当所述深度范围等于或宽于所述预定范围时，所述显示控制部件输出用于显示对应于所述深度范围的所述第一分布信息的图像的图像信息。4.根据权利要求1所述的被检体信息获取设备，其中，所述显示控制部件基于所述用户输入的所述深度范围和用于显示与所述声学特性有关的分布的所述显示部件的屏幕中的显示区域之间的关系，确定对于与所述声学特性有关的分布的显示放大率。5.根据权利要求1所述的被检体信息获取设备，其中，当显示对应于所述深度范围的区域中的所述第二分布信息的图像或者所述合成图像时，所述显示控制部件显示在至少包括对应于所述深度范围的区域的范围中的所述第一分布信息的图像、以及用于指示在该范围中的所述第一分布信息的图像中的对应于所述深度范围的区域的向导。6.根据权利要求1所述的被检体信息获取设备，其中，所述自适应信号处理部件对所述多个接收信号应用处理，使得在对于目标方向的灵敏度固定的情况下使电功率最小化。7.根据权利要求1所述的被检体信息获取设备，其中，所述自适应信号处理部件对所述多个接收信号应用处理，使得在对于深度方向上的目标位置的灵敏度固定的情况下使电功率最小化。8.根据权利要求1所述的被检体信息获取设备，其中，当所述深度范围比所述预定范围更窄时，所述显示控制部件输出用于在所述显示部件上显示作为与所述声学特性有关的分布的所述合成图像的图像信息，并且根据所述深度范围改变所述第一分布信息和所述第二分布信息的合成率。9.一种用于通过使用由被检体信息获取设备获取的分布信息在显示部件上显示指示与被检体内的声学特性有关的分布的图像的显示方法，其中，获取的分布信息包括:通过以预定权重对多个接收信号应用相加而获取的第一分布信息，其中所述多个接收信号是通过向被检体发送弹性波并接收在所述被检体中反射的反射波而获取的；以及通过以根据所述接收信号自适应地改变的权重对所述多个接收信号应用自适应信号处理而获取的第二分布信息，其中，所述显示方法包括:接收用户输入的关于经受与所述声学特性有关的分布的显示的被检体内的深度范围的信息；以及当所述深度范围比预定范围更窄时，显示在对应于所述深度范围的区域中的所述第二分布信息的图像、或者通过合成所述第一分布信息和所述第二分布信息而获得的合成图像。10.根据权利要求9所述的显示方法，还包括:选择性地执行下面的模式:第一模式，在第一模式中，在接收到关于所述深度范围的信息时，当所述深度范围比所述预定范围更窄时，显示对应于深度范围的区域中的第二分布信息的图像或者合成图像；以及第二模式，在第二模式中，在接收到关于所述深度范围的信息时，显示对应于所述深度范围的区域中的所述第一分布信息的图像。11.根据权利要求9或10所述的显示方法，还包括:当所述深度范围等于或宽于所述预定范围时，显示对应于所述深度范围的区域中的所述第一分布信息的图像。12.根据权利要求9所述的显示方法，还包括:基于所述用户输入的所述深度范围和用于显示与所述声学特性有关的分布的所述显示部件的屏幕中的显示区域之间的关系，确定对于与所述声学特性有关的分布的显示放大率。13.根据权利要求9所述的显示方法，还包括:当显示对应于所述深度范围的区域中的所述第二分布信息的图像或者所述合成图像时，显示在至少包括对应于所述深度范围的区域的范围中的所述第一分布信息的图像、以及用于指示所述第一分布信息的图像中的对应于所述深度范围的区域的向导。14.根据权利要求9所述的显示方法，其中，所述第二分布信息是通过对所述多个接收信号应用自适应信号处理以使得在对于目标方向的灵敏度固定的情况下使电功率最小化而获取的分布信息。15.根据权利要求9所述的显示方法，其中，所述第二分布信息是通过对所述多个接收信号应用自适应信号处理以使得在对于深度方向上的目标位置的灵敏度固定的情况下使电功率最小化而获取的分布信息。16.根据权利要求9所述的显示方法，还包括:当所述深度范围比所述预定范围更窄时，显示作为与所述声学特性有关的分布的所述合成图像；以及根据所述深度范围改变对于所述第一和第二分布信息的所述合成图像的合成率。【文档编号】A61B8/00GK103654845SQ201310370874【公开日】2014年3月26日申请日期:2013年8月23日优先权日:2012年8月28日【发明者】长永兼一申请人:佳能株式会社