JP3555699B2 - 超音波装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は超音波装置に関し、特に被検体の音速不均一を補正して像を表示することを可能とした超音波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波装置の例を図２に示す。超音波振動子アレー１を送波回路２により複数の振動子を選択駆動し超音波を送波する。放射された超音波は、被検体３より反射され超音波振動子アレー１で受波され各振動子の焦点までの時間差を受波整相部４にて遅延整相し、信号処理部５にて画像表示用の処理をして、モニタ６に表示するものである。この時の送波のフォーカスのための各素子の遅延データ及び受波整相部４の遅延フォーカスデータは被検体の音速Ｃを一様と仮定して作成しており、素子間のフォーカス点までの距離差ｄとすると、遅延時間ｔは、ｔ−ｄ／ｃで与えられる。しかし実際の被検体は一様ではなく、速度分布を呈している。従って、所望のビームは形成されず分解能は劣化している。この速度分布補正に素子間の位相差を求め補正する方式や、隣接素子の信号を相互相関をとることにより位相差を求めて補正する方式等各種提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記各種補正方式は、シミュレーション上でしかも特定条件において有効であるものが多い。このため、必ずしも正確な画像が表示されるとは限らず、実際の医療用としては診断が難しいという問題があった。また、従来の構成では、より適確な補正アルゴリズムを開発、利用するための判断材料として役立てるには不充分であった。
そこで本発明の目的は、被検体に適用した場合に、正しい補正がなされているか、像が改善されているかの判断を支援するのに好適な超音波装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の超音波装置は、同一部位について、「補正しない撮像（仮想一様音速にて作成したビーム形成データに基づいた断層像）」と「音速補正部（図１の７）にて補正した撮像（音速不均一の補正をしたビーム形成データに基づいた断層像）」を同時に比較可能に表示することに特徴がある。また、同時に複数の超音波ビームを形成する場合は、全表示ラスタ数を分割し、同時に形成するビームの内の一つを、被検体の仮想設定一様音速によって作成されたビーム形成データに基づいて形成し、同時に形成する他のビームを、被検体の音速不均一の補正をしたビーム形成データに基づいて形成し、それぞれの断層像を得ることに特徴がある。さらに、被検体の仮想設定一様音速によって作成されたビーム形成データに基づき断層像を得ている間に、被検体の音速不均一の補正データを求めてフォーカスデータを書き替え、補正断層像を表示することに特徴がある。
【０００５】
【作用】
本発明においては、前記のように同一部位を同時に補正しない撮像と、補正した撮像を比較可能に同時（または選択して）表示することにより、使用者への判断材料を提供することが可能であって、医師や検査技師に、より正確な診断を仰ぐことができる。あるいは、ソフトウェア開発支援に利用して実用的かつ効率的な補正アルゴリズム開発を進めることができる。
また、複ビーム形成可能な装置において、全表示ラスタ数を分割し、それぞれから一様音速によるビーム形成データと音速不均一の補正によるものとを形成することにより、フレームレートを向上させることができる。
さらに、一様音速によるビーム形成データから断層像を得ている間に、音速不均一の補正データを求めて制御データを書き替え、補正断層像を表示することにより、使用者に違和感を与えないリアルタイム表示を行うことができる。
【０００６】
【実施例】
以下本発明の一実施例を説明する。図１に基本構成を示す。超音波振動子アレー１を送波回路２により複数の振動子を選択駆動し超音波を送波する。放射された超音波は、被検体３より反射され超音波振動子アレー１で受波され各振動子の焦点までの時間差を受波整相部４にて遅延整相し、信号処理部５にて画像表示用の処理をして、モニタ６に表示するものである。従来の技術では、被検体の音速は一様と仮定しているが、実際は不均一分布を呈するため、この速度分布補正に素子間の位相差を求め補正する方式や、隣接素子の信号を相互相関をとることにより位相差を求めて補正する方式等各種提案されている。本実施例では、これらの補正方法の一つを用いた音速補正部７により、補正音速を求めフォーカスデータを求めてそのデータに基づいて送波部２、受波整相部４を動作させ、補正ビームを形成する。
この時図３に示すようにモニタ６を２分割し、補正前のデータによる画像Ａと、補正後のデータによる画像Ｂを同時に表示する。補正前の画像Ａは、対象像（球形部分）が不鮮明であるが、補正後の画像Ｂは、球形部分がより鮮明になっている。しかし、前述のように、補正後の画像が必ずしも正しい画像とは限らないので、本実施例では、使用者が、この両者の画像Ａ、Ｂを観ることによってどのように画像が変化したかを理解でき、さらに処理を進めるか、もとの画像に戻すか等、の判断を容易に行い選択できるように構成している。
【０００７】
次に、図４に複ビーム可能な装置の場合の適用方法の例を示す。図４は特に受波整相複ビームの例である。図４は受波整相部４を２面用意して同時に受波複ビームを形成する例である。Ａビームを形成する受波整相部４−Ａは、制御データ部７−Ａにより遅延される。Ｂビームを形成する受波整相部４−Ｂは、制御データ部７−Ｂにより遅延される。ここで受波整相部４−Ａは、補正前の制御データを使用してビームを形成する。受波整相部４−Ｂは、補正処理部７−Ｃによって求められたデータが制御データ部７−Ｂに書かれそのデータに基づいて受波整相部４−Ａに入力するものと同じ受波信号を同時に補正データで処理するものである。この処理により図３に示したように同じ部位の補正前後の像を同時に表示することができるものである。
【０００８】
図５は、受波複ビームの別の形成例である。前記実施例では、受波信号は、アナログ信号でもデジタル信号でも構わない。図５はサンプリングにより時系列に受波データを扱うことのできる受波整相部４の例で、サンプリングごとにＡビームＢビームと交互に使用するものである。当然ながら制御データ７−Ａと７−Ｂが交互に用いられることになる。整相後に信号処理部５ではビームデータＡとＢが並列に分離され処理される。Ａビームを形成するサンプリングデータＡ列は、制御データ部７−Ａにより遅延される。Ｂビームを形成するサンプリングデータＢ列は、制御データ部７−Ｂにより遅延される。ここで制御データ７−Ａは補正前の制御データであり補正前のビームを形成する。制御データ７−Ｂは補正処理部７−Ｃによって求められたデータが制御データ部７−Ｂに書かれそのデータに基づいて受波整相部４に入力するものと同じ受波信号を同時に補正データで処理するものである。この処理により図３に示したように同じ部位の補正前後の像を同時に表示することができるものである。
これらの例において、補正処理部７−Ｃによる補正データの作成に時間を要する場合は、受波整相部４により画像を形成して表示し、その間に制御データを作成し制御データ部７−Ｂを書替え、動作可能になった段階で切り替えることにより、使用者に違和感を与えず効率良く表示するものである。
【０００９】
次にラスタ作成順番について図６に例を示す。一画像が図６（ａ）のようにラスタ数ｎから構成され、しかも複ビームが同じラスタ数であって、フレームレートを向上させようとする場合は、図６（ｂ）に示すようにラスタ数を半分にし、前半のラスタ１〜ｎ／２を補正前の画像に割当て、後半のラスタ（１＋ｎ／２）〜ｎを補正データに割り当てるものである。この走査では、制御メモリデータ数はラスタ本数概略ビーム本数が変わらないため同じである。一方、全画面をそれぞれの像のみにし走査密度を変えないためには、データ数が倍増するものである。
なお、本実施例では２本ビームのみについて説明したがその数に限定されるものではないことは言うまでもない。また、受波についてのみ記したが、送波において同時に同じ部位を撮像するには、周波数や位相を変える必要があるが、複数方向に超音波を送波できるシステムでは、違う部位において同時に同様の走査が可能であることは言うまでもない。
【００１０】
また、図７（ｂ）に示すように送受波ビームのフレームレートを変えない場合には、全ラスタ数ｎの１／２ずつの表示とし、走査領域はｎ／４から３ｎ／４までとする。また、図７（ａ）のように、補正しないＡビームはラスタ１から順番にｎ／２まで走査する。一方、補正するＢビームはラスタｎ／４から同時に開始し順番に送受波し、ＢラスタのラスタはＡビームのラスタのｎ／４から開始し、ｎ／２まで行き次に１に戻って、ｎ／４まで進むことにより、送波を同時にした場合の干渉を避けるような走査で結果的に同じ領域を走査でき、同様の送受波の補正前と補正後の同部位のほぼ同時撮像が可能となる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、音速不均一補正を実際被検体に適用した場合に、正しい補正がなされているか、像が改善されているかの判断を支援し、より正確な像を提供することができる。また、医療に用いればより正確な診断を可能にし、アルゴリズム開発支援に用いれば効率的な開発に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における超音波診断装置の基本構成図である。
【図２】従来の超音波診断装置の基本構成例図である。
【図３】本発明の一実施例における撮像表示方法を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例におけるメモリ書替え構成を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例におけるメモリ書替え構成を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施例におけるビーム走査方法を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施例におけるビーム走査方法を示す図である。
【符号の説明】
１…超音波振動子アレー、２…送波回路、３…被検体、４，４−Ａ，４−Ｂ…受波整相部、５…信号処理部、６…モニタ、７…音速補正部、７−Ａ，７−Ｂ…制御データ部、７−Ｃ…補正処理部。
【産業上の利用分野】
本発明は超音波装置に関し、特に被検体の音速不均一を補正して像を表示することを可能とした超音波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波装置の例を図２に示す。超音波振動子アレー１を送波回路２により複数の振動子を選択駆動し超音波を送波する。放射された超音波は、被検体３より反射され超音波振動子アレー１で受波され各振動子の焦点までの時間差を受波整相部４にて遅延整相し、信号処理部５にて画像表示用の処理をして、モニタ６に表示するものである。この時の送波のフォーカスのための各素子の遅延データ及び受波整相部４の遅延フォーカスデータは被検体の音速Ｃを一様と仮定して作成しており、素子間のフォーカス点までの距離差ｄとすると、遅延時間ｔは、ｔ−ｄ／ｃで与えられる。しかし実際の被検体は一様ではなく、速度分布を呈している。従って、所望のビームは形成されず分解能は劣化している。この速度分布補正に素子間の位相差を求め補正する方式や、隣接素子の信号を相互相関をとることにより位相差を求めて補正する方式等各種提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記各種補正方式は、シミュレーション上でしかも特定条件において有効であるものが多い。このため、必ずしも正確な画像が表示されるとは限らず、実際の医療用としては診断が難しいという問題があった。また、従来の構成では、より適確な補正アルゴリズムを開発、利用するための判断材料として役立てるには不充分であった。
そこで本発明の目的は、被検体に適用した場合に、正しい補正がなされているか、像が改善されているかの判断を支援するのに好適な超音波装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の超音波装置は、同一部位について、「補正しない撮像（仮想一様音速にて作成したビーム形成データに基づいた断層像）」と「音速補正部（図１の７）にて補正した撮像（音速不均一の補正をしたビーム形成データに基づいた断層像）」を同時に比較可能に表示することに特徴がある。また、同時に複数の超音波ビームを形成する場合は、全表示ラスタ数を分割し、同時に形成するビームの内の一つを、被検体の仮想設定一様音速によって作成されたビーム形成データに基づいて形成し、同時に形成する他のビームを、被検体の音速不均一の補正をしたビーム形成データに基づいて形成し、それぞれの断層像を得ることに特徴がある。さらに、被検体の仮想設定一様音速によって作成されたビーム形成データに基づき断層像を得ている間に、被検体の音速不均一の補正データを求めてフォーカスデータを書き替え、補正断層像を表示することに特徴がある。
【０００５】
【作用】
本発明においては、前記のように同一部位を同時に補正しない撮像と、補正した撮像を比較可能に同時（または選択して）表示することにより、使用者への判断材料を提供することが可能であって、医師や検査技師に、より正確な診断を仰ぐことができる。あるいは、ソフトウェア開発支援に利用して実用的かつ効率的な補正アルゴリズム開発を進めることができる。
また、複ビーム形成可能な装置において、全表示ラスタ数を分割し、それぞれから一様音速によるビーム形成データと音速不均一の補正によるものとを形成することにより、フレームレートを向上させることができる。
さらに、一様音速によるビーム形成データから断層像を得ている間に、音速不均一の補正データを求めて制御データを書き替え、補正断層像を表示することにより、使用者に違和感を与えないリアルタイム表示を行うことができる。
【０００６】
【実施例】
以下本発明の一実施例を説明する。図１に基本構成を示す。超音波振動子アレー１を送波回路２により複数の振動子を選択駆動し超音波を送波する。放射された超音波は、被検体３より反射され超音波振動子アレー１で受波され各振動子の焦点までの時間差を受波整相部４にて遅延整相し、信号処理部５にて画像表示用の処理をして、モニタ６に表示するものである。従来の技術では、被検体の音速は一様と仮定しているが、実際は不均一分布を呈するため、この速度分布補正に素子間の位相差を求め補正する方式や、隣接素子の信号を相互相関をとることにより位相差を求めて補正する方式等各種提案されている。本実施例では、これらの補正方法の一つを用いた音速補正部７により、補正音速を求めフォーカスデータを求めてそのデータに基づいて送波部２、受波整相部４を動作させ、補正ビームを形成する。
この時図３に示すようにモニタ６を２分割し、補正前のデータによる画像Ａと、補正後のデータによる画像Ｂを同時に表示する。補正前の画像Ａは、対象像（球形部分）が不鮮明であるが、補正後の画像Ｂは、球形部分がより鮮明になっている。しかし、前述のように、補正後の画像が必ずしも正しい画像とは限らないので、本実施例では、使用者が、この両者の画像Ａ、Ｂを観ることによってどのように画像が変化したかを理解でき、さらに処理を進めるか、もとの画像に戻すか等、の判断を容易に行い選択できるように構成している。
【０００７】
次に、図４に複ビーム可能な装置の場合の適用方法の例を示す。図４は特に受波整相複ビームの例である。図４は受波整相部４を２面用意して同時に受波複ビームを形成する例である。Ａビームを形成する受波整相部４−Ａは、制御データ部７−Ａにより遅延される。Ｂビームを形成する受波整相部４−Ｂは、制御データ部７−Ｂにより遅延される。ここで受波整相部４−Ａは、補正前の制御データを使用してビームを形成する。受波整相部４−Ｂは、補正処理部７−Ｃによって求められたデータが制御データ部７−Ｂに書かれそのデータに基づいて受波整相部４−Ａに入力するものと同じ受波信号を同時に補正データで処理するものである。この処理により図３に示したように同じ部位の補正前後の像を同時に表示することができるものである。
【０００８】
図５は、受波複ビームの別の形成例である。前記実施例では、受波信号は、アナログ信号でもデジタル信号でも構わない。図５はサンプリングにより時系列に受波データを扱うことのできる受波整相部４の例で、サンプリングごとにＡビームＢビームと交互に使用するものである。当然ながら制御データ７−Ａと７−Ｂが交互に用いられることになる。整相後に信号処理部５ではビームデータＡとＢが並列に分離され処理される。Ａビームを形成するサンプリングデータＡ列は、制御データ部７−Ａにより遅延される。Ｂビームを形成するサンプリングデータＢ列は、制御データ部７−Ｂにより遅延される。ここで制御データ７−Ａは補正前の制御データであり補正前のビームを形成する。制御データ７−Ｂは補正処理部７−Ｃによって求められたデータが制御データ部７−Ｂに書かれそのデータに基づいて受波整相部４に入力するものと同じ受波信号を同時に補正データで処理するものである。この処理により図３に示したように同じ部位の補正前後の像を同時に表示することができるものである。
これらの例において、補正処理部７−Ｃによる補正データの作成に時間を要する場合は、受波整相部４により画像を形成して表示し、その間に制御データを作成し制御データ部７−Ｂを書替え、動作可能になった段階で切り替えることにより、使用者に違和感を与えず効率良く表示するものである。
【０００９】
次にラスタ作成順番について図６に例を示す。一画像が図６（ａ）のようにラスタ数ｎから構成され、しかも複ビームが同じラスタ数であって、フレームレートを向上させようとする場合は、図６（ｂ）に示すようにラスタ数を半分にし、前半のラスタ１〜ｎ／２を補正前の画像に割当て、後半のラスタ（１＋ｎ／２）〜ｎを補正データに割り当てるものである。この走査では、制御メモリデータ数はラスタ本数概略ビーム本数が変わらないため同じである。一方、全画面をそれぞれの像のみにし走査密度を変えないためには、データ数が倍増するものである。
なお、本実施例では２本ビームのみについて説明したがその数に限定されるものではないことは言うまでもない。また、受波についてのみ記したが、送波において同時に同じ部位を撮像するには、周波数や位相を変える必要があるが、複数方向に超音波を送波できるシステムでは、違う部位において同時に同様の走査が可能であることは言うまでもない。
【００１０】
また、図７（ｂ）に示すように送受波ビームのフレームレートを変えない場合には、全ラスタ数ｎの１／２ずつの表示とし、走査領域はｎ／４から３ｎ／４までとする。また、図７（ａ）のように、補正しないＡビームはラスタ１から順番にｎ／２まで走査する。一方、補正するＢビームはラスタｎ／４から同時に開始し順番に送受波し、ＢラスタのラスタはＡビームのラスタのｎ／４から開始し、ｎ／２まで行き次に１に戻って、ｎ／４まで進むことにより、送波を同時にした場合の干渉を避けるような走査で結果的に同じ領域を走査でき、同様の送受波の補正前と補正後の同部位のほぼ同時撮像が可能となる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、音速不均一補正を実際被検体に適用した場合に、正しい補正がなされているか、像が改善されているかの判断を支援し、より正確な像を提供することができる。また、医療に用いればより正確な診断を可能にし、アルゴリズム開発支援に用いれば効率的な開発に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における超音波診断装置の基本構成図である。
【図２】従来の超音波診断装置の基本構成例図である。
【図３】本発明の一実施例における撮像表示方法を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例におけるメモリ書替え構成を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例におけるメモリ書替え構成を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施例におけるビーム走査方法を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施例におけるビーム走査方法を示す図である。
【符号の説明】
１…超音波振動子アレー、２…送波回路、３…被検体、４，４−Ａ，４−Ｂ…受波整相部、５…信号処理部、６…モニタ、７…音速補正部、７−Ａ，７−Ｂ…制御データ部、７−Ｃ…補正処理部。
Claims (2)
- 配列された超音波振動子により超音波を送受波し、被検体について設定された音速を用い断層像を得る超音波装置であって、同時に複数の超音波ビームを形成し撮像する装置において、
超音波走査線のラスタ数を分割する手段と、同時に形成するビームの内の一つを、被検体について仮想設定された一様音速によって作成されたビーム形成データに基づいて断層像を形成する手段と、同時に形成する他のビームを、被検体の音速不均一を素子間の位相差または隣接素子の信号の相互相関に基づいて補正したビーム形成データに基づいて断層像を形成する手段と、両者によって得られた断層像を同時に表示する表示手段とを具備したことを特徴とする超音波装置。 - 請求項１に記載の超音波装置において、
前記一様音速によって作成されたビーム形成データに基づき断層像を得て表示する各手段は、前記音速不均一の補正データを求めてフォーカスデータを書き替え、補正断層像を表示するように構成したことを特徴とする超音波装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30495394A JP3555699B2 (ja) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | 超音波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30495394A JP3555699B2 (ja) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | 超音波装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08154930A JPH08154930A (ja) | 1996-06-18 |
| JP3555699B2 true JP3555699B2 (ja) | 2004-08-18 |
Family
ID=17939308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30495394A Expired - Fee Related JP3555699B2 (ja) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | 超音波装置 |
Country Status (1)
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