JP2018187014A - Ultrasonic imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波を用いて被検体内の画像を撮像する超音波撮像技術に関する。 The present invention relates to an ultrasound imaging technique for capturing an image in a subject using ultrasound.
超音波撮像技術とは、超音波（聞くことを意図しない音波、一般的には２０ｋＨｚ以上の高周波数の音波）を用いて人体をはじめとする被検体の内部を非侵襲的に画像化する技術である。 The ultrasound imaging technique is a technique for non-invasively imaging the inside of a subject such as a human body using ultrasound (a sound wave not intended to be heard, generally a sound wave having a high frequency of 20 kHz or higher). It is.
超音波探触子から被検体への超音波ビームの送信方法には、扇形に広がる超音波ビームを送信する拡大型送信と、被検体内に超音波ビームの送信焦点を配置して超音波ビームを収束させる集束型送信の２種類がある。なお、焦点を持たない平面波送信は、前述の2つの送信方法の焦点位置を無限遠においたものと等価であり前述2つの送信の少なくともどちらか一方に含まれる。 The ultrasonic beam is transmitted from the ultrasonic probe to the subject by means of an expansion type transmission that transmits a fan-shaped ultrasonic beam and an ultrasonic beam by placing a transmission focal point of the ultrasonic beam in the subject. There are two types of convergent transmission that converges. Note that plane wave transmission without a focus is equivalent to the above-described two transmission methods in which the focal position is set to infinity, and is included in at least one of the two transmissions.
超音波撮像装置による超音波の送受信は、有限の開口径を持つアレイによって行われるため、開口部のエッジにおいて生じる超音波の回折の影響を受け、方位角方向の分解能を向上させることが難しい。この問題は、無限に長いアレイを用意できれば解決できるが、現実的には実現は困難である。そのため近年では、方位角方向の分解能向上のために、チャンネルドメインの受信データを有効利用した整相技術の検討が盛んに行われており、適応ビームフォーマや、開口合成などの新しい整相方式が盛んに報告されている。 Since ultrasonic transmission / reception by the ultrasonic imaging apparatus is performed by an array having a finite aperture diameter, it is difficult to improve the resolution in the azimuth direction under the influence of ultrasonic diffraction generated at the edge of the opening. This problem can be solved if an infinitely long array can be prepared, but in reality it is difficult to realize. Therefore, in recent years, in order to improve the resolution in the azimuth direction, phasing techniques that make effective use of the received data in the channel domain have been actively studied, and new phasing methods such as adaptive beamformer and aperture synthesis have been developed. It is actively reported.
開口合成を簡単に説明する。まず、超音波ビームを送信し、被検体からのエコーを複数の素子が配列された超音波探触子で受信する。複数素子が出力する受信信号にそれぞれ遅延時間を与えた後、加算することにより、所定の受信走査線上の複数の撮像点について順次整相信号を得る。この整相信号と、別の送受信で同一の受信走査線上の同一の点について得た整相信号とを合成し、重ね合わせることにより開口合成を行う。 The aperture synthesis will be briefly described. First, an ultrasonic beam is transmitted, and an echo from the subject is received by an ultrasonic probe in which a plurality of elements are arranged. A delay time is given to each of the reception signals output from the plurality of elements and then added to obtain a phasing signal sequentially for a plurality of imaging points on a predetermined reception scanning line. This phasing signal and the phasing signal obtained for the same point on the same reception scanning line by another transmission / reception are synthesized and superposed to perform aperture synthesis.
開口合成は、受信走査線上のある点に対して、異なる方向から超音波探触子が送受信して得た整相信号を重ね合わせることができるため、点像の高解像度化、不均質に対する頑健性などを付与することが期待される。さらには、重ね合わせ処理により処理利得が向上するため、超音波の送信回数を通常よりも間引いた送信が可能となり、高速撮像にも応用できる。 Aperture synthesis can superimpose a phasing signal obtained by transmitting and receiving the ultrasound probe from different directions to a certain point on the reception scanning line. It is expected to impart sex. Furthermore, since the processing gain is improved by the superimposition processing, it is possible to perform transmission by thinning out the number of ultrasonic transmissions more than usual, and it can be applied to high-speed imaging.
また、超音波診断画像において適応的処理を用いて、サイドローブ、グレーティングローブなどの音響アーチファクトに起因するクラッタを低減する技術が知られている。たとえば、コヒーレントファクタ、最小分散無歪法(MVDR: Minimum Variance Distortionless Response)、ＡＰＥＳ法(Amplitude and Phase Estimation)、および、固有空間最小分散法(ESMV: Eigenspace Minimum Variance)などのアルゴリズムが適応処理として知られている。超音波診断装置における適応的処理の基本的な考え方は、受信信号一点一点の統計量を演算し、確からしい信号のみを利用するというものである。これにより、不要な音響アーチファクトに起因する信号の影響を極力排除した超音波画像を得ることが期待できる。 Further, a technique for reducing clutter caused by acoustic artifacts such as side lobes and grating lobes by using adaptive processing in ultrasonic diagnostic images is known. For example, algorithms such as coherent factors, Minimum Variance Distortionless Response (MVDR), Amplitude and Phase Estimation (APES), and Eigenspace Minimum Variance (ESMV) are known as adaptive processing. It has been. The basic idea of adaptive processing in an ultrasonic diagnostic apparatus is to calculate the statistics for each received signal and use only probable signals. As a result, it can be expected to obtain an ultrasound image in which the influence of signals due to unnecessary acoustic artifacts is eliminated as much as possible.
特許文献１には、配列された複数の超音波素子の受信信号を整相加算する際に、整相後の受信信号間のコヒーレンス値を求め、コヒーレンス値に応じた重みによって加算前または加算後の信号を重み付けする構成が開示されている。これにより、受信信号のコヒーレンス値を評価指標として、確からしい信号の重みを大きくしている。
In
しかしながら、特許文献１に開示されている技術は、複数の受信信号を整相加算するたびにコヒーレンス値を求める必要があるため、演算量が増大する。特に、開口合成を行う場合には、受信走査線上の同一の点について、複数回の送受信でそれぞれ整相信号を得るため、コヒーレンス値の算出による重み付けと開口合成とを組み合わせると、演算量が大幅に増大する。
However, since the technique disclosed in
本発明の目的は、整相後の受信信号のコヒーレンス値を用いて、整相信号を重み付けしつつ、開口合成も行う技術において、演算量を低減することにある。 An object of the present invention is to reduce the amount of calculation in a technique that performs aperture synthesis while weighting a phasing signal using a coherence value of a received signal after phasing.
上記目的を達成するために、本発明の超音波撮像装置は、被検体に超音波の送信ビームを送信し、被検体からの超音波を受信して受信信号を出力する複数の振動子を含むプローブと、複数の振動子の出力する受信信号を処理する受信ビームフォーマとを有する。受信ビームフォーマは、複数の受信走査線について整相加算後信号を並列に生成する遅延加算部と、同一位置の受信走査線について異なる送信および受信から得た整相加算後信号を合成する送信開口合成部と、送信開口合成部の出力する開口合成後信号に重みを乗算する乗算部とを備える。遅延加算部は、複数の受信信号を遅延させる遅延処理部と、遅延後の受信信号を加算して整相加算後信号を生成する加算部と、遅延処理部が遅延させた受信信号について評価指標を算出する評価指標算出部とを含む。評価指標算出部は、複数の受信走査線のうち一部の受信走査線についてのみ、その受信走査線のために遅延させた受信信号について評価指標を算出し、乗算部は、評価指標算出が算出した評価指標を重みとして用いる。 In order to achieve the above object, an ultrasonic imaging apparatus according to the present invention includes a plurality of transducers that transmit an ultrasonic transmission beam to a subject, receive the ultrasonic waves from the subject, and output a reception signal. A probe and a reception beamformer that processes reception signals output from the plurality of transducers; The reception beamformer includes a delay addition unit that generates signals after phasing addition in parallel for a plurality of reception scanning lines, and a transmission aperture that synthesizes signals after phasing addition obtained from different transmissions and receptions for reception scanning lines at the same position. A synthesis unit and a multiplication unit that multiplies the weighted signal after aperture synthesis output from the transmission aperture synthesis unit. The delay addition unit is an evaluation index for a delay processing unit that delays a plurality of reception signals, an addition unit that adds the delayed reception signals to generate a phasing addition signal, and a reception signal delayed by the delay processing unit And an evaluation index calculation unit for calculating. The evaluation index calculation unit calculates the evaluation index for the reception signal delayed for the reception scanning line only for a part of the plurality of reception scanning lines, and the multiplication unit calculates the evaluation index calculation. The evaluated index is used as a weight.
本発明によれば、整相後の受信信号のコヒーレンス値を用いて、整相信号を重み付けしつつ、開口合成も行う技術において、演算量を低減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the amount of calculation in the technique of performing aperture synthesis while weighting the phasing signal using the coherence value of the received signal after phasing.
本発明の一実施形態の超音波撮像装置について説明する。 An ultrasonic imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
＜＜第１の実施形態＞＞
第１の実施形態の超音波撮像装置について、図面を用いて説明する。図１は、超音波撮像装置の全体構成を示し、図２（ａ）および（ｂ）は、送信ビームの一例および受信走査線の一例をそれぞれ示し、図３は、受信ビームフォーマの構成を示す。
<< First Embodiment >>
An ultrasonic imaging apparatus according to a first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the overall configuration of an ultrasonic imaging apparatus, FIGS. 2A and 2B show an example of a transmission beam and an example of a reception scanning line, respectively, and FIG. 3 shows the configuration of a reception beamformer. .
図１に示すように、本実施形態の超音波撮像装置は、送波信号発生器１０１と、送信ビームフォーマ１０２と、プローブ１０３と、受信ビームフォーマ１０４と、画像処理部１０５と、画像表示部１０６と、制御部１０７とを備えている。
As shown in FIG. 1, the ultrasonic imaging apparatus of this embodiment includes a
図２に示したようにプローブ１０３は、複数の振動子２０１を配列した構成である。送信ビームフォーマ１０２は、送波信号発生器１０１から所定の周波数の送波信号を受け取って、プローブ１０３の送信開口２１０内の複数の振動子２０１に受け渡す。このとき、送信ビームフォーマ１０２は、制御部１０７が設定した送信焦点に、送信ビームが焦点を結ぶように、振動子２０１ごとに送波信号の位相をそれぞれ遅延させる。プローブ１０３の送信開口２１０内の複数の振動子２０１は、送信ビームフォーマ１０２から送波信号を受け取って被検体１００に超音波をそれぞれ送信する。これにより、図２（ａ）に示すように、制御部１０７が設定した送信焦点に焦点を結ぶ送信ビーム２１１が被検体の体内に照射される。なお、送信ビーム２１１のビーム形状は、図２のように送信焦点が被検体の体内に位置する収束ビームであってもよいし、送信焦点がプローブ１０３よりも仮想的に送信方向の手前に位置する拡大ビームであってもよい。
As shown in FIG. 2, the
送信ビーム２１１が照射された被検体の内部では、超音波が反射・散乱等され、一部はプローブ１０３に再び到達する。プローブ１０３を構成する振動子２０１は、被検体からの超音波を受信して受信信号を出力する。受信ビームフォーマ１０４は、プローブ１０３の出力する受信信号を処理する。
Inside the subject irradiated with the
受信ビームフォーマ１０４は、遅延加算部２０と、送信開口合成部２１と、乗算部２０７と、評価指標メモリ２０８と、フレームメモリ２０９とを備えている。遅延加算部２０は、図３に示すように、複数の受信走査線についての整相加算後信号を並行して生成する（パラレル受信）。そのため、遅延加算部２０は、遅延処理部２０２と加算部２０３の組み合わせを、生成すべき受信走査線２１３の数だけ備えている。遅延処理部２０２は、すべての振動子２０１の出力する受信信号をデジタル信号に変換した後、制御部１０７が送信ごとに設定する遅延量によって各受信信号を遅延させて出力する。加算部２０３は、遅延処理部２０２が遅延させたすべての受信信号を加算する。これをすべての振動子２０１が出力する受信信号について、送信ビーム２１１の送信から所定の時間帯において所定の時間間隔で繰り返すことにより、制御部１０７が設定した位置の１本の受信走査線２１３上の複数の撮像点（以下、受信焦点とも呼ぶ）についての、整相加算後信号を生成する。
The
他の遅延処理部２０２と加算部２０３の組み合わせにおいても、同様に整相加算後信号を生成する。これにより、異なる複数の受信走査線２１３上の複数の撮像点について整相加算後信号を並行して生成することができる。制御部１０７は、複数の受信走査線２１３を、図２（ｂ）に示すように送信ビーム２１１の送信走査線（中心軸）２１２を中心として、一定の間隔で設定する。
Similarly, in the combination of the other
また、遅延加算部２０の遅延処理部２０２と加算部２０３の組み合わせのうち、送信ビーム２１１の送信走査線２１２上またはその近傍に設定される１本の受信走査線２１３の整相加算後信号を生成する遅延処理部２０２と加算部２０３の組み合わせには、図３のように、評価指標算出部２１０が配置されている。評価指標算出部２１０は、図４のように遅延処理部２０２が遅延させた受信信号の評価指標（コヒーレンス値）を算出する。遅延処理部２０２が遅延させた受信信号は、被検体を構成する媒体に歪等がなければ、位相が一致しているが、被検体の歪等に起因して位相のずれが生じている。したがって、コヒーレンス値が大きい（１に近い）場合には、遅延処理部２０２が遅延させた受信信号は、確からしさが高い信号であるが、コヒーレンス値が小さい（０に近い）場合には、被検体の歪等の影響が大きく、確からしさが低い信号であると判断できる。そこで、本実施形態では、評価指標算出部２１０が算出したコヒーレンス値に応じて、開口合成処理後の信号を重み付けするために、算出したコヒーレンス値を評価指標メモリ２０８に格納する。
In addition, among the combinations of the
送信開口合成部２１は、図３のように、ビームメモリ２０４と、重み付け部２０５と、加算部２０６とを備えている。
As shown in FIG. 3, the transmission aperture synthesis unit 21 includes a
ビームメモリ２０４には、受信走査線２１３ごとに整相加算後信号を格納するメモリ領域が設けられている。しかもこのメモリ領域が、送信開口合成で合成する整相加算後信号の数の分以上設けられている。送信開口合成で合成する整相加算後信号の数は、ここでは、パラレル受信で並列処理する受信走査線２１３の数と等しく設定されている。
The
遅延加算部２０の加算部２０３は、それぞれ算出した整相加算後信号を、ビームメモリ２０４の現在の送信回数に対応するメモリ領域にそれぞれ格納する。
The
制御部１０７は、送信ビーム２１１の送信位置（送信走査線の位置）が送信の都度、受信走査線２１３の間隔だけずれるように送信開口２１０を設定し、少なくとも送信開口合成で合成する整相加算後信号の数以上の回数にわたって送受信を繰り返し実行させる。これにより、ビームメモリ２０４のメモリ領域には、それぞれ異なる送受信で取得された整相加算後信号が、送信開口合成すべき数だけ、同一位置の受信走査線２１３について格納される。
The
重み付け部２０５は、ビームメモリ２０４のメモリ領域から、異なる送受信で同一位置の受信走査線２１３について得た整相加算後信号を読み出し、それぞれ予め定めた開口合成用の重みを掛けて重み付けする。加算部２０６は、重み付け後の整相加算後信号を加算し、開口合成後信号を得る。開口合成用の重みの値は、例えば、その整相加算後信号が、送信ビーム２１１のＳ／Ｎが比較的小さく、ノイズの影響を受けやすい送信ビーム２１１の端部に位置する受信走査線で取得されたものである場合には、重みを小さく、送信ビーム２１１のＳ／Ｎが比較的大きく、ノイズの影響を受けにくい送信ビーム２１１の中央部に位置する受信走査線で取得されたものである場合には重みを大きくする等、予め定めておく。
The
つぎに、乗算部２０７は、得られた開口合成後信号に、評価指標メモリ２０８に格納しておいたコヒーレンス値を乗算し、重み付けする。
Next, the
コヒーレンス値を乗算後の開口合成後信号は、フレームメモリ２０９の対応する受信走査線２１３の位置のメモリ領域に格納する。フレームメモリ２０９に全てのメモリ領域に開口合成後信号が格納されたならば、画像処理部１０５に出力する。画像処理部１０５は、画像を生成し、画像表示部１０６に表示させる。
The aperture synthesized signal multiplied by the coherence value is stored in the memory area at the position of the corresponding
上述してきたように、本実施形態では、評価指標算出部２１０を一つの遅延処理部２０２にのみ備え、遅延後受信信号のコヒーレンス値を算出させ、これを用いて、開口合成後信号に重み付けする構成である。これにより、パラレル受信を行う遅延処理部２０２の全てに評価指標算出部２１０を備える構成と比較して、演算量を低減することができる。
As described above, in this embodiment, the evaluation
このとき、評価指標算出部２１０を配置する遅延処理部２０２として、送信ビーム２１１の送信走査線（中心軸）２１２上、もしくは、その近傍の受信走査線２１３の整相加算後信号を生成する遅延処理部２０２を選んでいる。送信ビーム２１１の送信走査線（中心軸）２１２近傍は、送信ビーム２１１のＳ／Ｎが比較的大きいため、その受信走査線の位置の被検体の歪等を反映したコヒーレンス値を精度よく求めることができる。よって、送信ビーム２１１の送信走査線（中心軸）２１２近傍の受信走査線を算出する遅延処理部２０２の出力信号のコヒーレンス値を、その受信走査線の送信開口合成後信号を重み付けする値として用いることにより、演算量を低減しつつ、歪の影響の少ない（コヒーレンス値が大きい）確からしい信号の重みを大きくすることができる。
At this time, as a
なお、受信ビームフォーマの各部は、デジタル回路や、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）のようなカスタムＩＣや、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）のようなプログラマブルＩＣによってハードウエア実現することができる。評価指標算出部２１０をデジタル回路で構成する一例については、第７の実施形態において詳しく説明する。
Each unit of the reception beamformer can be realized by hardware by a digital circuit, a custom IC such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or a programmable IC such as an FPGA (Field-Programmable Gate Array). An example of configuring the evaluation
また、受信ビームフォーマの各部をＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサと、メモリとを備えたコンピュータ等によって構成し、ＣＰＵが、メモリに格納されたプログラムを読み込んで実行する各部の機能をソフトウエアにより実現することもできる。 Each part of the receive beamformer is configured by a computer having a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or GPU (Graphics Processing Unit) and a memory, and the CPU reads and executes a program stored in the memory. The function of each unit can be realized by software.
＜＜第２の実施形態＞＞
第２の実施形態の超音波撮像装置について、図面を用いて説明する。図５は、第２の実施形態の受信ビームフォーマの構成を示す。
<< Second Embodiment >>
An ultrasonic imaging apparatus according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 5 shows the configuration of the receive beamformer of the second embodiment.
本実施形態の超音波撮像装置は、第１の実施形態と同様の構成であるが、図５に示したように、受信ビームフォーマ１０４が、評価指標部２１０−１、２１０−２、重み付け部２０５−１，２０５−２、加算部２０６−１，２０６−２、評価指標メモリ２０８−１、２０８−２、および、乗算部２０７−１，２０７−２がそれぞれ２組ずつ配置されている。他の構成は、第１の実施形態と同様である。
The ultrasonic imaging apparatus of the present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment. However, as shown in FIG. 5, the
評価指標算出部２１０−１，２１０−２は、中央の２本（送信走査線２１２の両側）の受信走査線の整相加算後信号を生成する遅延処理部２０２にそれぞれ配置され、それぞれの遅延後受信信号のコヒーレンス値を算出し、評価指標メモリ２０８−１，２０８−２に格納する。
The evaluation index calculation units 210-1 and 210-2 are respectively arranged in the
制御部１０７は、送信ビーム２１１の送信走査線２１２を、受信走査線２１３の間隔の２倍ずつ、送信のたびにずらす。
The
重み付け部２０５−１，２０５−２は、２本の受信走査線についてそれぞれ異なる送受信で得られた整相加算後信号を重み付けし、加算部２０６−１，２０６−２は、重み付け後の整相加算後信号を加算する。これにより、２本の受信走査線についてそれぞれ送信開口合成後信号が得られる。 The weighting units 205-1 and 205-2 weight the signals after phasing addition obtained by different transmission and reception for the two reception scanning lines, and the addition units 206-1 and 206-2 are phasing phasing after weighting. Add signal after addition. As a result, a signal after transmission aperture synthesis is obtained for each of the two reception scanning lines.
乗算部２０７−１，２０７−２は、評価指標メモリ２０８−１，２０８−２内のコヒーレント値を用いて送信開口後信号を重み付けした後、それぞれフレームメモリ２０９の２本の受信走査線に対応するメモリ領域に格納する。
Multipliers 207-1 and 207-2 weight the post-transmission aperture signals using the coherent values in evaluation index memories 208-1 and 208-2, and then correspond to the two reception scanning lines in
以上の構成により、送信ビーム２１１の送信走査線２１２を、受信走査線２１３の間隔の２倍ずつ、送信のたびにずらす場合であっても、送信ビーム２１１の中央付近の２本の受走査線２１３を生成する遅延後受信信号のコヒーレンス値を用いて、送信開口合成後信号を重み付けすることができる。
With the above configuration, even when the
＜＜第３の実施形態＞＞
第３の実施形態の超音波撮像装置について、図面を用いて説明する。図６は、第３の実施形態の受信ビームフォーマの構成を示す。
<< Third Embodiment >>
An ultrasonic imaging apparatus according to a third embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 6 shows the configuration of the receive beamformer of the third embodiment.
本実施形態の超音波撮像装置は、第１の実施形態と同様の構成であるが、受信ビームフォーマのビームメモリ２０４の容量を低減する。そのため、図６のように、送信開口合成部２１の重み付け部２０５の後段にそれぞれ加算部３０６を配置している。加算部３０６は、送信の都度、生成された整相加算後信号を、前回までの送受信においてビームメモリ２０４のメモリ領域に格納しておいた、対応する位置の受信走査線の整相加算後信号の和に合算してから、再びビームメモリ２０４のメモリ領域に再び格納する構成としている。そして、制御部１０７の制御下で、送信開口合成すべき数の整相加算後信号が合算されたならば、加算部３０６は、加算後の整相加算後信号を、乗算部２０７に出力する。乗算部２０７は、評価指標メモリ２０８内のコヒーレンス値で重み付けしてフレームメモリ２０９に格納する。
The ultrasonic imaging apparatus of this embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, but reduces the capacity of the
制御部１０７は、送信ビーム２１１の送信走査線２１２を、受信走査線２１３の間隔だけ送信のたびにずらす。これに合わせて、加算部３０６で整相加算後信号を加算する受信走査線に対応するビームメモリ２０４のメモリ領域も、送信のたびにひとつずつずれる。他の構成は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
The
このような構成により、ビームメモリ２０４のメモリ領域は、フレームメモリ２０９の受信走査線と同数あればよく、第１の実施形態よりもメモリ容量が低減される。
With such a configuration, the number of memory areas of the
＜＜第４の実施形態＞＞
第４の実施形態の超音波撮像装置について、図面を用いて説明する。図７は、第４の実施形態の受信ビームフォーマの構成を示す。
<< Fourth Embodiment >>
An ultrasonic imaging apparatus according to a fourth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 7 shows the configuration of the receive beamformer of the fourth embodiment.
本実施形態の超音波撮像装置は、第１の実施形態と同様の構成であるが、遅延処理部２０２と加算部２０３の組み合わせを一組のみ備え、時分割処理によって、複数の受信走査線分の整相加算後信号を生成し、パラレル受信を実現する。生成された整相加算後信号は、第１の実施形態と同様に、ビームメモリ２０４のメモリ領域に順次格納される。
The ultrasonic imaging apparatus of the present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, but includes only one combination of the
評価指標算出部２１０は、一組のみの遅延処理部２０２と加算部２０３の間に備えられている。ただし、評価指標算出部２１０には、制御部１０７が接続されている。制御部１０７は、図７の遅延処理部２０２が、送信走査線２１２の近傍の所定の受信走査線２１３の整相加算後信号を生成している際にのみ、評価指標算出部２１０を動作させ、評価指標（コヒーレント値）を算出する。
The evaluation
具体的には、制御部１０７は、遅延処理部２０２に受信走査線ごとの遅延量を指示するビーム情報生成器７０１と、ビーム情報生成部７０１が指示している遅延量が、送信走査線２１２の近傍の所定の受信走査線２１３のものかどうかを判定する判定部７０２を備える。判定部７０２は、判定結果が、上記所定の受信走査線２１３の遅延量である場合、評価指標算出部２１０にコヒーレント値の算出を指示する。
Specifically, the
本実施形態の構成は、遅延加算部２０の回路規模が小さく、小型で簡素な装置構成でありながら、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
The configuration of the present embodiment can obtain the same effects as those of the first embodiment while the circuit scale of the
＜＜第５の実施形態＞＞
第５の実施形態の超音波撮像装置について、図面を用いて説明する。図８は、第５の実施形態の受信ビームフォーマの構成を示す。
<< Fifth Embodiment >>
An ultrasonic imaging apparatus according to a fifth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 8 shows the configuration of the receive beamformer of the fifth embodiment.
本実施形態の超音波撮像装置は、図８のように、第４の実施形態の図７の遅延加算部２０の後段に、第３の実施形態の図６の送信開口合成部２１を配置した構成である。
In the ultrasonic imaging apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 8, the transmission aperture synthesis unit 21 of FIG. 6 of the third embodiment is arranged after the
図８の構成により、遅延加算部２０の回路規模が小さく、しかも、送信開口合成部２１のメモリ容量も小さい、小型で簡素な装置を実現できる。
With the configuration of FIG. 8, a small and simple device can be realized in which the circuit scale of the
＜＜第６の実施形態＞＞
第６の実施形態の超音波撮像装置について、図面を用いて説明する。図９は、第６の実施形態の受信ビームフォーマの構成を示す。
<< Sixth Embodiment >>
An ultrasonic imaging apparatus according to the sixth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 9 shows the configuration of the receive beamformer of the sixth embodiment.
本実施形態の超音波撮像装置は、図９のように、第１の実施形態と同様の構成であるが、評価指標メモリ２０８を備えず、評価指標算出部２１０の算出結果（コヒーレント値）をそのまま乗算部２０７に受け渡して、リアルタイムで重み付けに用いる。そのため、送信開口合成部２１の重み付け部２０４および加算部２０６が送信開口合成後信号を出力するタイミングと、評価指標算出部２１０が評価指標（コヒーレント値）を算出するタイミングをほぼ一致させる必要がある。
As shown in FIG. 9, the ultrasonic imaging apparatus of the present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, but does not include the
そこで、本実施形態では、評価指標算出部２１０を、送信走査線２１１に近い中央の受信走査線２１３の遅延処理部２０３ではなく、端部の受信走査線２１３の遅延処理部２０３に備える。端部の受信走査線２１３の遅延処理部２０２および加算部２０３の組が生成する整相加算後信号は、その受信走査線２１３に対応するビームメモリ２０４のメモリ領域に格納されると、すぐに重み付け部２０５により読み出される。そして、同一の受信走査線２１３について前回の送信以前に格納された整相加算後信号とともに、重み付けされた後加算され、送信開口合成後信号として、乗算部２０７に受け渡される。
Therefore, in this embodiment, the evaluation
送信開口合成部２１の重み付け部２０５および加算部２０６の演算処理時間は、きわめて短時間であるので、端部の遅延処理部２０２に備えた評価指標算出部２１０が算出したコヒーレント値をメモリに格納することなく、直接、乗算部２０７が受け取って送信開口合成後信号に掛けることができる。
Since the calculation processing time of the
第６の実施形態の構成では、評価指標メモリ２０８が不要であり、装置構成を簡素化することができる。
In the configuration of the sixth embodiment, the
＜＜第７の実施形態＞＞
第７の実施形態として、第１〜第６の実施形態の評価指標算出部２１０を、ハードウエアであるデジタル回路で構成した例について、図１０および図１１を用いて説明する。
<< Seventh Embodiment >>
As a seventh embodiment, an example in which the evaluation
図１０の評価指標算出部２１０は、絶対値取得部３１５と、加算部３１２と、コヒーレント値（ＣＦ）算出部３１３とを備えている。これらはいずれもデジタル回路で構成されている。
The evaluation
絶対値取得部３１５は、遅延処理部２０２の出力する遅延後信号ｓ(i)（i=0・・・N)の絶対値｜s(i)｜をそれぞれ取得する。
The absolute
加算部３１４は、｜s(i)｜をそれぞれ２乗した後、和を式（１）のように算出する。
一方、加算部３１２は、式（２）によりs(i)の和を算出する。
ＣＦ算出部３１３は、加算部３１２の式（２）の算出結果の２乗し、Ｎで除した結果を、加算部３１４の式（１）の算出結果で除する式（３）により、ＣＦ（コヒーレント値）を算出する。
一方、図１１の評価指標算出部２１０は、符号ビット取得部３０９と、テーブル３１０と、ＳＣＦ（Sign Coherent Factor）算出部３１１を備えている。これらはいずれもデジタル回路で構成されている。
On the other hand, the evaluation
符号ビット取得部３０９は、遅延処理部２０２の出力する遅延後信号ｓ(i)（i=0・・・N)の符号ビットb(i)を取得する。すなわち、s(i)が正であればb(i)＝＋１、負であればb(i)＝−１である。
The sign
SCF算出部３１１は、式（４）によりb(i)の和を算出したのち、予め求めておいた式（４）のb(i)の和と、式（５）のSCFとの関係を示すテーブル（図１１（ｂ））を参照する。これにより、テーブルに基づき、式（４）により算出したb(i)の和に対応する式（５）のSCFの値を求める。
After calculating the sum of b (i) by equation (4), the
このように、本実施形態によれば、評価指標算出部２１０をデジタル回路で構成することができる。
Thus, according to the present embodiment, the evaluation
なお、本実施形態の評価指標算出部２１０をCPU等のプロセッサがプログラムを実行することにより、ソフトウエアによって実現することもちろん可能である。
Of course, the evaluation
１０１…送波信号発生部、１０２…送信ビームフォーマ、１０３…プローブ、１０４…受信ビームフォーマ、１０５…画像処理部、１０６…画像表示部、２０１…振動子、２０２…遅延処理部、２０３…加算部、２０４…ビームメモリ、２０５…重み付け部、２０６…加算部、２０７…乗算部、２０８…評価指標メモリ、２０９…フレームメモリ、２１０…送信開口、２１１…送信ビーム、２１２…送信走査線、２１３…受信走査線
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記受信ビームフォーマは、複数の受信走査線について整相加算後信号を並列に生成する遅延加算部と、同一位置の前記受信走査線について異なる送信および受信から得た前記整相加算後信号を合成する送信開口合成部と、前記送信開口合成部の出力する開口合成後信号に重みを乗算する乗算部とを備え、
前記遅延加算部は、複数の前記受信信号を遅延させる遅延処理部と、遅延後の前記受信信号を加算して前記整相加算後信号を生成する加算部と、前記遅延処理部が遅延させた前記受信信号について評価指標を算出する評価指標算出部とを含み、
前記評価指標算出部は、前記複数の受信走査線のうち一部の受信走査線についてのみ、その受信走査線のために遅延させた前記受信信号について前記評価指標を算出し、
前記乗算部は、前記評価指標算出が算出した評価指標を前記重みとして用いることを特徴とする超音波撮像装置。 A probe including a plurality of transducers for transmitting an ultrasonic transmission beam to a subject, receiving ultrasonic waves from the subject and outputting a reception signal, and processing the reception signals output from the plurality of transducers A receiving beamformer,
The reception beamformer synthesizes a delay addition unit that generates a signal after phasing addition for a plurality of reception scanning lines in parallel and a signal after phasing addition obtained from different transmission and reception for the reception scanning line at the same position. A transmission aperture synthesizing unit, and a multiplication unit that multiplies a weight after the aperture synthesis signal output by the transmission aperture synthesizing unit
The delay adder is a delay processor that delays a plurality of the received signals, an adder that adds the delayed received signals to generate the phasing-added signal, and the delay processor delayed An evaluation index calculation unit that calculates an evaluation index for the received signal,
The evaluation index calculation unit calculates the evaluation index for the reception signal delayed for the reception scanning line only for a part of the plurality of reception scanning lines.
The ultrasound imaging apparatus, wherein the multiplication unit uses the evaluation index calculated by the evaluation index calculation as the weight.
前記評価指標算出部に、前記一部の受信走査線についてのみ、その受信走査線のために遅延させた前記受信信号にのみ前記評価指標を算出するよう指示する制御部をさらに有することを特徴とする超音波撮像装置。 2. The ultrasonic imaging apparatus according to claim 1, wherein the delay addition unit includes only one set of the delay processing unit and the addition unit, and performs the phasing for the plurality of reception scanning lines by time division processing. Generate the signal after addition in parallel,
And a control unit that instructs the evaluation index calculation unit to calculate the evaluation index only for the reception signal delayed for the reception scanning line only for the part of the reception scanning lines. An ultrasonic imaging apparatus.
前記評価指標算出部が算出した前記評価指標は、前記乗算部に直接受け渡されることを特徴とする超音波撮像装置。 The ultrasonic imaging apparatus according to claim 1, wherein the reception scanning line in which the evaluation index calculation unit calculates the evaluation index of the reception signal is located at an end of the transmission beam,
The ultrasonic imaging apparatus, wherein the evaluation index calculated by the evaluation index calculation unit is directly transferred to the multiplication unit.
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