JP2014124402A - 超音波検査装置、超音波検査装置の信号処理方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】素子データを記憶する第1の受信信号記憶部と、所定の音速値に基づいて素子データを整相加算して音線信号を生成し、超音波画像データを生成する画像生成部と、素子データを用いて生成された複数の超音波画像データから最適な音速値を判定する音速判定部と、素子データが所定の条件を満たすか否かを判断する記憶要否判定部と、所定の条件を満たすと判断された素子データを記憶する第2の受信信号記憶部とを備える、ことにより上記課題を解決する。
【選択図】図1
Description
これに対して、近年、被検体内の診断部位をより精度よく診断するために、撮像領域を複数の領域に分割し、分割した領域ごとに適切な音速値を測定して、この音速値を用いて超音波画像を生成することによって画像の歪みを補正することが行われている(特許文献1)。
しかしながら、引用文献2に保存するデータとして記載されるRAWデータは、超音波プローブが受信した受信信号を整相加算した後のデータである。そのため、受信信号を整相加算する際の音速値を補正することはできず、また、音速値や歪み等の解析も高精度に行うことはできない。
また、第2の受信信号記憶部は、記憶要否判定部において所定の条件を満たすと判断された素子データと、この素子データに対応する超音波画像データとを関連付けて記憶することが好ましい。
また、画像生成部が生成した超音波画像データを記憶する画像記憶部を有し、画像記憶部は、全てのフレームの超音波画像データを記憶し、かつ、第2の受信信号記憶部は、所定のフレーム間隔ごとに素子データを記憶することが好ましい。
また、撮像領域内に着目領域を設定する着目領域設定部を有し、記憶要否判定部は、着目領域の設定する操作を検出した際に、これ以降のフレームに対応する素子データを所定の条件を満たす素子データと判断することが好ましい。
また、振動子アレイを備えるプローブの移動静止を検知する移動検知部を有し、記憶要否判定部は、移動検知部がプローブの静止を検知した際に、対応するフレームの素子データを所定の条件を満たす素子データと判断することが好ましい。
また、記憶要否判定部は、所定の送信周波数の超音波ビームを送信して得られた素子データを所定の条件を満たす素子データと判断することが好ましい。
また、記憶要否判定部は、所定の振幅の超音波ビームを送信して得られた素子データを所定の条件を満たす素子データと判断することが好ましい。
図1に、本発明の実施の形態1に係る超音波検査装置の構成を示す。超音波検査装置は、振動子アレイ42を備える超音波プローブ12を有し、この振動子アレイ42に送信回路14および受信回路16が接続されている。受信回路16には、画像生成部18の整相加算部44、検波処理部46、DSC(Digital Scan Converter)48および画像処理部50、ならびに、表示制御部32および表示部34が順次接続され、画像処理部50に画像メモリ52が接続されている。
さらに、送信回路14、受信回路16、画像生成部18、表示制御部32、第1受信信号記憶部22、記憶要否判定部26、第2受信信号記憶部28および音速判定部24に制御部36が接続され、制御部36に操作部38と格納部40がそれぞれ接続されている。
振動子アレイ42は、1次元又は2次元に配列された複数の超音波トランスデューサを有している。これらの超音波トランスデューサは、それぞれ送信回路14から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各超音波トランスデューサは、例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)に代表される圧電セラミックや、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)に代表される高分子圧電素子、PMN−PT(マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体)に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子によって構成される。
また、受信回路16は、送信回路14による1回の超音波ビームの送信ごとに、超音波エコーを受信して素子データを出力する。したがって、送信回路14が1フレームごとに複数回の超音波ビームの送信を行うことに対応して、各送信に対応した複数の素子データを出力する。
受信回路16は、出力した素子データを画像生成部18の整相加算部44および第1受信信号記憶部22に供給する。
画像生成部18は、整相加算部44、検波処理部46、DSC48、画像処理部50、および、画像メモリ52を有する。
この点に関しては後に詳述する。
整相加算部44は、受信データを検波処理部46に供給する。
DSC(digital scan converter)48は、検波処理部46で生成されたBモード画像データを通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像データに変換(ラスター変換)する。
画像メモリ52は、画像処理部50で作成された検査用Bモード画像データを一旦格納する。画像メモリ52に格納された検査用Bモード画像データは、必要に応じて、表示部34で表示するために表示制御部32に読み出される。また、画像メモリ52に格納された検査用Bモード画像データは、必要に応じて、最適な音速値の判定を行うために音速判定部24に読み出される。
なお、画像メモリ52は、撮像したBモード画像データをすべて保存することが好ましい。
表示部34は、例えば、LCD等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部32の制御の下で、超音波画像を表示する。
具体的には、実施の形態1においては、記憶要否判定部26は、所定の間隔のフレームごとに素子データを記憶するように、制御部36から供給される超音波の送受信の情報に基づいて、各素子データについて、判定を行う。
図2において、B1〜B4は、連続するフレームにおける各フレームのBモード画像データを示し、D1、D4はそれぞれBモード画像データB1およびB4に対応する素子データを示す。図2に示すように、記憶要否判定部26は、所定フレーム数ごとに(図示例では3フレームごとに)、対応する素子データを保存する素子データと判定する。
記憶要否判定部26は、記憶要否の判定結果を第1受信信号記憶部22および第2受信信号記憶部28に供給する。
これに対して、第2受信信号記憶部28は、記憶要否判定部26で記憶すると判定された素子データのみを、撮像終了後も記憶し続ける。
なお、本発明において、領域の最適音速とは、この領域と超音波プローブ12(振動子アレイ42)との間が均一な物質で満たされていると仮定した場合の、超音波プローブ12から領域までの音速を表すものである。すなわち、領域と超音波プローブ12との間の平均的な音速である。なお、これを環境音速ともいう。
次に、音速判定部24は、算出した音速マップを整相加算部44に供給する。
しかしながら、超音波画像の撮像中に音速値の測定を行う場合は、超音波画像の表示のリアルタイム性が低下するおそれがあるため、音速測定の精度を十分に向上することは困難であった。
また、整相加算する前の受信信号である素子データを保存すれば、素子データを整相加算する際の音速値の補正や、音速値や歪み等の解析を高精度に行うことができる。しかしながら、整相加算等の処理を行っていない素子データのデータ量は膨大であり、素子データは一時的に記憶するのみで、整相加算等の処理が行われた素子データは、順次、削除されていた。
また、音速判定部24は、画像を所定の複数の領域に分割し、領域ごとに最適音速の判定を行う構成としたが、これに限定はされず、複数の領域には分割せずに画像全体で最適音速の判定を行ってもよい。
ここで、制御部36は、操作者によって操作部38を介して種々の情報、特に、記憶要否判定部26で素子データを記憶するか否かを判断するために必要な情報、および、音速判定部24で最適な音速値を判定するために必要な情報の入力が行われた際に、操作部38から入力された上述の種々の情報を、必要に応じて、送信回路14、受信回路16、画像生成部18、第1受信信号記憶部22、音速判定部24、記憶要否判定部26、第2受信信号記憶部28等の各部に供給する。
なお、整相加算部44、検波処理部46、DSC48、画像処理部50、表示制御部32、記憶要否判定部26および音速判定部24は、CPUと、CPUに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。
操作者が、超音波プローブ12を被検体の表面に当接し、測定を開始すると、送信回路14から供給される駆動信号に従って振動子アレイ42の複数の超音波トランスデューサから超音波が送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサからアナログ素子信号が受信回路16に出力され、受信回路16で素子データが生成されて、順次、第1受信信号記憶部22に格納される。
第2受信信号記憶部28は、記憶要否判定部26による判定の結果に基づいて、保存すると判定された素子データを保存する。
操作部38からの入力に応じて、画像メモリ52に格納されたBモード画像データから音速補正を行うBモード画像データが選択される。画像生成部18の整相加算部44は、選択されたBモード画像データに対応する素子データを第2受信信号記憶部28から読み出す。整相加算部44は、音速判定部24から供給される所定の設定音速Vに基づいて、素子データに受信フォーカス処理を行って音線信号を生成する。画像生成部18は、この音線信号からBモード画像データを生成し、画像メモリ52に保存する。画像生成部18は、複数の設定音速Vに基づいてそれぞれBモード画像データを生成し、画像メモリ52に保存する。
整相加算部44は、選択されたBモード画像データに対応する、第2受信信号記憶部28から読み出された素子データに、音速判定部24から供給される最適音速に基づいて受信フォーカス処理を施して音線信号を生成する。画像生成部18は、この音線信号から新たなBモード画像データを生成し、表示制御部32および画像メモリ52に供給する。
表示制御部32は、新たなBモード画像データを表示部34に供給する。
また、第2受信信号記憶部28に素子データを保存するので、音速値を補正して画像を再生成すること以外に、保存した素子データを利用して組織性状診断を行うこともできる。
あるいは、第2受信信号記憶部28に保存した素子データを利用して、複数の素子データを、受信時間の情報および振動子アレイ42の各素子の幾何学的な配置の情報に基づいて、時間および位置を補正して重ね合わせて、素子データを再構築することができる。複数の素子データを重ね合わせて素子データを再構築することで、信号の質を改善することができ、画質を向上することができる。
具体的には、例えば、撮像開始時に最適音速の判定を行い、撮像中は、この最適音速に基づいて画像を生成するようにしてもよい。あるいは、撮像中の最適音速の判定を数フレームごとに行うと共に、この最適音速の判定よりも短いフレーム間隔で素子データを第2受信信号記憶部28に記憶しておき、撮像終了後に保存した素子データから最適音速の判定を行う構成としてもよい。あるいは、撮像中の最適音速の判定時は領域の分割を粗くし、撮像終了後の最適音速の判定時は、より細かく分割した領域ごとに判定を行う構成としてもよい。
ここで、局所音速値とは、被検体内の各領域の位置での局所的な音速値である。局所音速値の演算は、例えば本願の出願人により出願された特開2010−99452号公報に記載の方法により行うことができる。
図4に本発明の実施の形態2に係る超音波検査装置100の構成を示す。
なお、図4に示す超音波検査装置100は、記憶要否判定部26に代えて記憶要否判定部26bを有し、着目領域設定部102を備える以外は、図1に示す超音波検査装置10と、同じ構成を有するので、同一の構成要素には、同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図5は、着目領域ROIが設定された超音波画像Bの一例を模式的に示す図である。
着目領域ROIは、操作者が任意に設定することができ、見たい組織(臓器)や病変といった、対象部位を囲むように着目領域ROIが設定される。
着目領域設定部102は、設定した着目領域ROIの情報を記憶要否判定部26bに供給する。
例えば、着目領域設定部102は、画像生成部18で生成された超音波画像において、隣接する画素同士の輝度値の差に基づいて、構造領域を抽出すればよい。具体的には、隣接する画素同士の輝度値の差が所定の値以上となる位置(画素)を構造領域(組織や病変)の辺縁部(エッジ)と判定して、エッジに囲まれた領域、あるいは、エッジを多く含む領域を構造領域、すなわち、対象部位と判定して抽出し、対象部位を含み、かつ、所定の形状、大きさとなる領域を着目領域ROIに設定すればよい。
具体的には、図6(A)に示すように、第1受信信号記憶部22に記憶された素子データDのうち着目領域ROIに対応するラインの素子信号を、記憶する素子データDROIと判定する。
記憶要否判定部26bの判定結果に基づいて、第2受信信号記憶部28は、着目領域ROIに対応するラインの素子データDROIを記憶する。
音速判定部24は、算出した最適音速を画像生成部18に供給する。
画像生成部18は、最適音速に基づいて、第2受信信号記憶部28が記憶した着目領域ROIに対応する素子データDROIから、着目領域ROIの新たなBモード画像データを生成し、画像メモリ52に記憶している同一フレームのBモード画像データの着目領域の画像データを新たなBモード画像データに置き換えて、新たなBモード画像データを再構築する。
画像生成部18は、再構築したBモード画像データを表示制御部32に供給し、表示部34に表示される。
また、着目領域ROIについて、保存した素子データを利用して組織性状診断等を行うこともできる。
実施の形態3として、着目領域設定部を有する超音波検査装置において、記憶要否判定部は、着目領域ROIが設定されたら、あるいは、着目領域ROIを設定するための操作を検知したら、以降のフレームの素子データを記憶すると判定する。
また、記憶要否判定部は、着目領域ROIの設定以降のフレームの画像全体の素子データを記憶すると判定してもよく、着目領域ROIの設定以降で、着目領域ROIに対応する素子データを記憶すると判定してもよい。
図7に本発明の実施の形態4に係る超音波検査装置110の構成を示す。
なお、図7に示す超音波検査装置110は、記憶要否判定部26に代えて記憶要否判定部26cを有し、超音波プローブ12に代えて加速度センサ112を有する超音波プローブ12bを備える以外は、図1に示す超音波検査装置10と、同じ構成を有するので、同一の構成要素には、同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
加速度センサ112は、加速度を測定することにより、超音波プローブ12bの移動を検知するためのセンサであり、ピエゾ抵抗型加速度センサや静電容量型加速度センサ等の種々の公知の加速度センサが利用可能である。
加速度センサ112は、検出した加速度の情報を記憶要否判定部26cに供給する。
第2受信信号記憶部28は、記憶要否判定部26cによる判定に応じて、超音波プローブ12bが止まっているときに取得した素子データを記憶する。
あるいは、記憶要否判定部26cは、超音波プローブ12bが止まっていると判断されている間は、全ての素子データを記憶すると判断し、超音波プローブ12bが動いていると判断されている間は、所定フレームおきの素子データを記憶すると判断する構成としてもよい。
また、着目領域ROIが設定されている場合には、超音波プローブ12bが停止中で、かつ、着目領域ROIに対応する素子データを記憶すると判断してもよい。
特定の画像モードが設定された場合に、素子データを保存することにより、この画像モードでの画質向上に素子データを用いることができる。
所定の送信周波数の超音波を送受信して得られた素子データを記憶することにより、例えば、低周波数で送信したときは、深部からの超音波エコーを受信できるため、深部の画質を向上することができる。
所定の振幅の超音波を送受信して得られた素子データを記憶することにより、例えば、高出力で送信されたときは、深部からの超音波エコーを受信できるため、深部の画質を向上することができる。
12 超音波プローブ
14 送信回路
16 受信回路
18 画像生成部
22 第1受信信号記憶部
24 音速判定部
26 記憶要否判定部
28 第2受信信号記憶部
32 表示制御部
34 表示部
36 制御部
38 操作部
40 格納部
42 振動子アレイ
44 整相加算部
46 検波処理部
48 DSC
50 画像処理部
52 画像メモリ
102 着目領域設定部
112 加速度センサ
Claims (13)
- 超音波ビームを用いて検査対象物を検査する超音波検査装置であって、
前記超音波ビームを送信し、かつ、前記検査対象物によって反射された超音波エコーを受信して、受信した超音波エコーに応じた素子信号を出力する、複数の素子が配列された振動子アレイと、
前記振動子アレイに、複数の前記素子を用いて前記超音波ビームを送信させる送信部と、
前記振動子アレイの複数の前記素子が超音波エコーを受信して出力する前記素子信号に、所定の処理を施して素子データとして出力する受信部と、
前記受信部が出力した前記素子データを記憶する第1の受信信号記憶部と、
所定の音速値に基づいて前記素子データを整相加算して音線信号を生成し、この音線信号から超音波画像データを生成する画像生成部と、
前記素子データを用いて複数の所定の設定音速に基づいてそれぞれ前記画像生成部で生成された複数の超音波画像データから最適な音速値を判定する音速判定部と、
前記第1の受信信号記憶部に記憶された前記素子データについて、所定の条件を満たすか否かを判断する記憶要否判定部と、
前記記憶要否判定部において、前記所定の条件を満たすと判断された前記素子データを記憶する第2の受信信号記憶部と、を備えることを特徴とする超音波検査装置。 - 前記音速判定部は、前記第2の受信信号記憶部に記憶された前記素子データを用いて複数の所定の設定音速に基づいてそれぞれ前記画像生成部で生成された複数の超音波画像データから最適な音速値を判定するものであり、
前記画像生成部は、前記第1の受信信号記憶部に記憶された前記素子データから超音波画像データを生成する際には、予め設定されている初期音速値に基づいて超音波画像データを生成し、前記第2の受信信号記憶部に記憶された前記素子データから超音波画像データを生成する際には、前記音速判定部が算出した最適な音速値に基づいて超音波画像データを生成する請求項1に記載の超音波検査装置。 - 前記第2の受信信号記憶部は、前記記憶要否判定部において前記所定の条件を満たすと判断された前記素子データと、この素子データに対応する前記超音波画像データとを関連付けて記憶する請求項1または2に記載の超音波検査装置。
- 前記画像生成部が生成した超音波画像データを記憶する画像記憶部を有し、
前記画像記憶部は、全てのフレームの超音波画像データを記憶し、
かつ、前記第2の受信信号記憶部は、所定のフレーム間隔ごとに前記素子データを記憶する請求項1〜3のいずれかに記載の超音波検査装置。 - さらに、撮像領域内に着目領域を設定する着目領域設定部を有し、
前記記憶要否判定部は、前記着目領域に対応する前記素子データを前記所定の条件を満たす素子データと判断する請求項1〜4のいずれかに記載の超音波検査装置。 - 撮像領域内に着目領域を設定する着目領域設定部を有し、
前記記憶要否判定部は、着目領域の設定する操作を検出した際に、これ以降のフレームに対応する前記素子データを前記所定の条件を満たす素子データと判断する請求項1〜5のいずれかに記載の超音波検査装置。 - 前記振動子アレイを備えるプローブの移動静止を検知する移動検知部を有し、
前記記憶要否判定部は、前記移動検知部がプローブの静止を検知した際に、対応するフレームの前記素子データを前記所定の条件を満たす素子データと判断する請求項1〜6のいずれかに記載の超音波検査装置。 - 前記記憶要否判定部は、所定のモードが選択された際に、これ以降のフレームに対応する前記素子データを前記所定の条件を満たす素子データと判断する請求項1〜7のいずれかに記載の超音波検査装置。
- 前記記憶要否判定部は、所定の送信周波数の超音波ビームを送信して得られた素子データを前記所定の条件を満たす素子データと判断する請求項1〜8のいずれかに記載の超音波検査装置。
- 前記記憶要否判定部は、所定の振幅の超音波ビームを送信して得られた素子データを前記所定の条件を満たす素子データと判断する請求項1〜9のいずれかに記載の超音波検査装置。
- 前記画像生成部が生成した超音波画像データを記憶する画像記憶部を有し、
前記音速判定部は、前記第1の受信信号記憶部に記憶された前記素子データを用いて複数の所定の設定音速に基づいてそれぞれ前記画像生成部で生成された複数の超音波画像データから最適な音速値を判定し、
前記画像記憶部は、全てのフレームの超音波画像データを記憶し、
かつ、前記第2の受信信号記憶部は、所定のフレーム間隔ごとに前記素子データを記憶し、前記素子データを記憶しないフレームについては、前記最適な音速値を記憶する請求項1〜10のいずれかに記載の超音波検査装置。 - 超音波ビームを送信し、かつ、検査対象物内で反射された超音波エコーを受信して、受信した超音波エコーに応じた素子信号を出力する、複数の素子が配列された振動子アレイによって、前記超音波ビームを発生して、前記検査対象物を検査し、超音波画像データを生成する超音波検査装置の信号処理方法であって、
前記振動子アレイに、複数の前記素子を用いて前記超音波ビームを送信させる送信ステップと、
前記振動子アレイの複数の前記素子が超音波エコーを受信して出力する前記素子信号に、所定の処理を施して素子データとして出力する受信ステップと、
前記受信ステップが出力した前記素子データを記憶する第1の信号記憶ステップと、
所定の音速値に基づいて前記素子データを整相加算して音線信号を生成し、この音線信号から超音波画像データを生成する画像生成ステップと、
前記素子データを用いて複数の所定の設定音速に基づいてそれぞれ前記画像生成ステップで生成された複数の超音波画像データから最適な音速値を判定する音速判定ステップと、
前記第1の信号記憶ステップで記憶された前記素子データについて、所定の条件を満たすか否かを判断する記憶要否判断ステップと、
前記記憶要否判断ステップにおいて、前記所定の条件を満たすと判断された前記素子データを記憶する第2の信号記憶ステップと、を有することを特徴とする超音波検査装置の信号処理方法。 - 超音波ビームを送信し、かつ、検査対象物内で反射された超音波エコーを受信して、受信した超音波エコーに応じた素子信号を出力する、複数の素子が配列された振動子アレイによって、前記超音波ビームを発生して、前記検査対象物を検査し、超音波画像データを生成する超音波検査装置の信号処理方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記振動子アレイに、複数の前記素子を用いて前記超音波ビームを送信させる送信ステップと、
前記振動子アレイの複数の前記素子が超音波エコーを受信して出力する前記素子信号に、所定の処理を施して素子データとして出力する受信ステップと、
前記受信ステップが出力した前記素子データを記憶する第1の信号記憶ステップと、
所定の音速値に基づいて前記素子データを整相加算して音線信号を生成し、この音線信号から超音波画像データを生成する画像生成ステップと、
前記素子データを用いて複数の所定の設定音速に基づいてそれぞれ前記画像生成ステップで生成された複数の超音波画像データから最適な音速値を判定する音速判定ステップと、
前記第1の信号記憶ステップで記憶された前記素子データについて、所定の条件を満たすか否かを判断する記憶要否判断ステップと、
前記記憶要否判断ステップにおいて、前記所定の条件を満たすと判断された前記素子データを記憶する第2の信号記憶ステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする超音波検査装置の信号処理プログラム。
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