JP3628158B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波診断装置に関し、特に送信フォーカス制御に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の超音波診断装置において、送信時には、各振動素子に供給する送信信号の位相を調整することによって送信フォーカスが行われ、受信時には、各振動素子からの受信信号の位相を調整することによって受信フォーカスが行われる。受信フォーカスの1つとして、超音波パルス1回の送信に対する受信で、受信フォーカス点を深い地点から浅い地点へ順次切り替える受信多段フォーカスが知られている。一方、多段送信フォーカスも知られており、これは各送信フォーカス点ごとに送受信を行うものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従って、送信フォーカス点を増加させると、それだけ分解能が向上して超音波画像の画質が良好になるが、その反面、送受信回数が増加することになり、フレームレートが低下する。特に、心臓などのリアルタイム性が強く要請される超音波診断においてはフレームレートの低下は避けなければならない。
【0004】
なお、従来の超音波診断装置の中には、送信フォーカスの個数及び深さをユーザーが設定できるように構成したものがある。しかしながら、その設定はビーム走査範囲の全域についてにしか行えなかった。このため、特定部位の画質を上げようとしてフォーカス点の個数を増加させると、全てのビームアドレスにおいてフォーカス点の個数が同様に増加することになる結果、フレームレートが著しく低下するという問題があった。換言すれば、従来装置では、必要なところに必要な個数のフォーカス点を適宜設定することができなかった。
【0005】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、フレームレートの低下をできるだけ少なくして、注目する部位の画質を向上することにあある。
【0006】
本発明の他の目的は、ビームアドレスごとに送信フォーカスを制御できるようにすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、フレームレート条件を設定する手段と、関心領域内外の送信フォーカス点の個数の比率を設定する手段と、超音波画像上で関心領域を設定する関心領域設定手段と、前記フレームレート条件、前記送信フォーカス点の個数の比率、及び、前記関心領域の形態に基づいて、送信フォーカス点の個数及び深さを送信ビームのビームアドレスごとに設定する送信設定手段と、前記送信設定手段による設定内容に従って送信ビームの形成を制御する送信制御手段と、を含むことを特徴とする。望ましくは、送信フォーカス点の個数に応じて送信ビームの形状が制御される。望ましくは、送信フォーカス点が1つのみ設定されているビームアドレスについてはブロードフォーカスとなるように送信ビームの形状が制御され、送信フォーカス点が複数設定されているビームアドレスについてはストロングフォーカスとなるように送信ビームの形状が制御される。
【0008】
上記構成によれば、ビームアドレスごとに送信フォーカス点の個数やその深さを自在に設定できるので、所望領域の分解能を向上できる。例えば、注目領域だけ送信フォーカス点の個数を増やせば、フレームレートの低下をできる限り防止して、その注目領域の画質を向上できる。また、例えば注目領域が斜め方向に沿って存在していても、送信フォーカス点の深さをその注目領域の方向に沿って設定可能である。
【0009】
本発明の望ましい態様では、超音波画像上において関心領域を設定するための関心領域設定手段を含み、前記関心領域に従って送信フォーカス点の個数及び深さの少なくとも一方が設定される。関心領域(Region Of Interest(ROI))は、通常、ユーザーが最も観察したい領域であり、その領域を基準として送信フォーカスの設定が行われる。関心領域は、マニュアル設定され、あるいは自動設定される。
【0010】
本発明の望ましい態様では、前記関心領域設定手段は、前記関心領域をユーザー入力させるための手段である。その手段として、例えばキーボードやトラックボールが利用される。
【0012】
本発明の望ましい態様では、前記送信設定手段は、前記関心領域の形態に応じて、前記フォーカス点の個数及び深さの少なくとも一方を決定する送信フォーカス決定手段を含む。すなわち、関心領域の形態を参照して最もふさわしい送信フォーカスパターンが決定される。ここで、関心領域は例えば線分や二次元領域で定義される。
【0013】
望ましくは、前記送信フォーカス決定手段は、前記送信ビームのビームアドレスごとの前記関心領域の幅又は深さの少なくとも一方に基づいて、前記フォーカス点の個数及び深さの少なくとも一方を決定する。例えば、関心領域における各ビームアドレス上の通過範囲の中点あるいは等分点としてフォーカス点が設定される。
【0014】
望ましくは、前記送信フォーカス決定手段は、前記関心領域から外れるビームアドレスについて所定深さに送信フォーカス点を設定する。この構成によれば、フレームレートの低下をできるだけ防止でき、観察したい領域の画質とフレームレートを両立できる。
【0015】
望ましくは、前記送信フォーカス決定手段は、設定されたフレームレート条件に応じて、前記フォーカス点の個数を決定する。例えば、フレームレートの下限以内に実際のフレームレートが収まるように、自動的に送信フォーカス点の決定を行うものである。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【0019】
図1には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図1は装置の全体構成を示すブロック図である。
【0020】
探触子10は生体表面に当接して用いられ、あるいは体腔内に挿入して用いられる超音波探触子であり、この探触子10によって超音波の送受波が行われる。探触子10は複数の振動素子からなるアレイ振動子を有する。このアレイ振動子を構成する各振動素子に対して所定の遅延量をもって送信信号を供給することにより、超音波ビームが形成され、またその超音波ビームは電子的に走査される。これと同様に、アレイ振動子を構成する各振動素子からの受信信号に対して所定の遅延量を付与して合成加算することにより受信ビームが形成され、また受信ビームの電子走査が行われる。ちなみに、本発明はリニア走査やセクタ走査が行われる場合に適用可能である。また他の電子走査方式が行われる場合にも本発明を適用可能である。
【0021】
送信回路12はアレイ振動子を構成する各振動素子に対して送信信号を供給する回路であり、上述したように、送信フォーカスを行うために各送信信号に対して所定の遅延制御を行っている。
【0022】
複数段の送信フォーカス点が設定される場合、各フォーカス点ごとに送信が行われる。これは従来と同様である。本実施形態の装置では、制御部14によって送信フォーカス点の個数及びその深さが制御されている。このため制御部14から送信回路12へフォーカス点情報が供給される。
【0023】
送信フォーカス点の個数及びその深さはマニュアルで設定され、あるいは自動的に設定される。図1に示す例では入力装置16によって送信フォーカス点の個数及び深さが決定されている。この入力装置16はたとえばキーボードやトラックボール等である。送信フォーカス制御については後に詳述する。
【0024】
受信回路18ではいわゆる受信ダイナミックフォーカスを実現するためにアレイ振動子を構成する各振動子からの受信信号に対して遅延制御が行われる。これ自体は公知の処理である。受信回路から出力される受信信号は画像形成回路20に入力され、この画像形成回路20によってBモード断層画像や2次元ドプラ画像などが形成される。このように形成された超音波画像は表示装置22に表示される。
【0025】
なお、入力装置16は後述するROI(関心領域)の設定入力手段としても機能するものである。もちろんROIの設定を超音波画像に基づいて自動的に行わせてもよい。
【0026】
図1に示した超音波診断装置ではビームアドレスごとに送信フォーカス点の個数及び深さを自在に個別設定することが可能である。したがって、例えば以下に示すような送信フォーカス点の設定パターンを構築することができる。
【0027】
図2には超音波画像30上に設定されたROI32が示されている。このようなROI32に対して送信フォーカス点34を設定する場合、そのROI32内においてのみ送信フォーカス点34がビームアドレスごとに2つずつ設定される。そして、ROI32以外の領域では送信フォーカス点34が所定の深さに1つずつ設定されている。したがって、ROI32以外の領域では送信フォーカス点34が極力少なく設定され、かつ、ROI32内においては1つのビームアドレス当たり2つずつ送信フォーカス点が設定されているため、ROI32のみについて分解能を向上して画質を良好にすることが可能となる。
【0028】
ちなみに、超音波画像30における水平方向はビーム走査方向を表しており、垂直方向は深さ方向を表している。またマトリクスの各格子は設定可能なフォーカス点を表している。
【0029】
図3に示す例では、ROI32が斜め方向に一定の領域をもって形成されている。このようなROI32に対しては例えば送信フォーカス点34がそのROI32に沿って斜め方向に設定される。但し、このROI32における深さ方向の幅は狭いため、各ビームアドレスごとに1つずつ送信フォーカス点34が設定されている。このような送信フォーカス点のパターンによれば、図2に示した例と同様にROI32について画質の向上を図ることができる。ちなみにこの図3に示す例によればフレームレートを維持できるという利点もある。
【0030】
図4には、図2に示したROI32に対する他の送信フォーカス点34の設定パターンが示されている。この例においてもフレームレートの劣化をできるだけ防止しつつROI32のみについて画質の向上を図ることが可能である。
【0031】
図5に示す例では、線分によってROI32が設定されている。そして、その線分32上に沿ってフォーカス点34が設定されている。なお、ROI32を横切らないビーム方向では所定の深さに固定的に送信フォーカス点34が設定されている。
【0032】
図6に示す例では、線分としてのROI32を通過する送信ビームについて、そのROI32から上下方向に所定距離の位置に送信フォーカス点34が設定されている。このような設定によればROI32の近傍域まで画質向上を図れるという利点がある。
【0033】
例えばROI32が円形であり、そのROI32の形態を基準として自動的に送信フォーカス点34の位置を設定する場合、図7及び図8に示すような手法を適用できる。この例ではROI32内に各ビームアドレスごとに2つの送信フォーカス点34が設定されている。
【0034】
図7に示すように、あるビームアドレスに着目した場合、ROI32を横切る点A及びBが特定され、その中点として点Mが特定される。そして、線分A−M及び線分B−Mの中点C,Dとして各ビームアドレスごとの送信フォーカス点34の深さが決定される。その決定後の状態が図8に示されている。もちろん、図7及び図8に示した手法は一例であって、ROI32の形態に応じて各種の設定方法を適用可能である。
【0035】
次に、図9及び図10を用いて図1に示した装置の動作について説明する。
【0036】
図9にはマニュアルによって各ビームアドレスごとに送信フォーカス点を設定する場合の動作を示すフローチャートが示されている。
【0037】
S101では初期値としてnに1が代入される。S102ではn番目のビームアドレスについて送信フォーカス点の個数とその深さがマニュアルで設定される。この場合、図1に示した入力装置16が利用される。S104では、nが最大値になったか否か、すなわち最後のビームアドレスまで送信フォーカス点の設定が行われたか否かが判断され、行われていない場合S103においてnが1つインクリメントされ、S102の工程が繰り返し実行される。
【0038】
S105ではそのような送信フォーカス点の設定パターンにしたがって送受信が実行され、S106ではその送受信により形成された超音波画像が表示装置に表示される。
【0039】
図10には送信フォーカス点の設定を自動的に行う場合の動作がフローチャートとして示されている。
【0040】
S201では、ユーザーによってフレームレートの下限が入力される。S202では、ROI内外のフォーカス比が入力される。S203では、ROIの形状がユーザーによって選択される。例えばROIの形状として円形や矩形あるいは線分が用意されている。S204では、上記のように選択された形状を利用して超音波画像上にROIが設定される。
【0041】
S205では送信フォーカス点が自動的に決定される。この場合、S204で設定されたROIと、S202で設定されたフォーカス点の個数比と、S201で設定されたフレームレートの下限と、が参酌される。すなわち、S205では、フレームレートの下限よりフレームレートが下回らない条件の下で、ROI内外のフォーカス点比をもって各ビームアドレスごとにROIの形状を基礎としながら自動的にフォーカス点の個数及びその深さが設定される。例えばROI内外のフォーカス点比として2対1が設定されていた場合、図2や図4に示したような送信フォーカス点の設定パターンが形成される。あるいは図8に示した送信フォーカス点の設定パターンが形成される。
【0042】
S206では、超音波の送受信が実行され、S207ではこれにより形成された超音波画像が画像表示される。
【0043】
なお、図10に示した実施形態では、S203によってROI形状を選択させているが、もちろん自由曲線によってユーザーにより任意にROIの形状を設定できるように構成してもよい。また、送信フォーカス点の個数に応じて送信ビームの形状を可変制御してもよい。たとえば送信フォーカス点が1つのみ設定されているビームアドレスについてはブロードフォーカス制御を行い、送信フォーカス点が複数設定されているビームアドレスについては各フォーカス点についてストロングフォーカスを行うようにしてもよい。
【0044】
上記実施形態ではROIを基準として送信フォーカス点の設定パターンを決定したが、そのようなROIを用いることなく送信ビームの走査範囲を複数に区分して、各区分ごとに送信フォーカス点の個数や深さを個別に設定できるようにしてもよい。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フレームレートの低下をできるだけ少なくしつつ注目する部位の画質を向上できる。また、本発明によればビームアドレスごとに送信フォーカスの制御を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る超音波診断装置の実施形態を示すブロック図である。
【図2】送信フォーカス点の設定パターンを示す図である。
【図3】送信フォーカス点の設定パターンを示す図である。
【図4】送信フォーカス点の設定パターンを示す図である。
【図5】送信フォーカス点の設定パターンを示す図である。
【図6】送信フォーカス点の設定パターンを示す図である。
【図7】送信フォーカス点の自動設定方法を説明するための図である。
【図8】送信フォーカス点の自動設定方法を説明するための図である。
【図9】超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。
【図10】超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 探触子、12 送信回路、14 制御部、16 入力装置、18 受信回路、20 画像形成回路、22 表示装置、30 超音波画像、32 ROI(関心領域)、34 送信フォーカス点。
Claims (4)
- フレームレート条件を設定する手段と、
関心領域内外の送信フォーカス点の個数の比率を設定する手段と、
超音波画像上で関心領域を設定する関心領域設定手段と、
前記フレームレート条件、前記送信フォーカス点の個数の比率、及び、前記関心領域の形態に基づいて、送信フォーカス点の個数及び深さを送信ビームのビームアドレスごとに設定する送信設定手段と、
前記送信設定手段による設定内容に従って送信ビームの形成を制御する送信制御手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項1記載の装置において、
前記関心領域設定手段は、前記関心領域をユーザー入力させるための手段であることを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項1記載の装置において、
送信フォーカス点の個数に応じて送信ビームの形状が制御されることを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項3記載の装置において、
送信フォーカス点が1つのみ設定されているビームアドレスについてはブロードフォーカスとなるように送信ビームの形状が制御され、送信フォーカス点が複数設定されているビームアドレスについてはストロングフォーカスとなるように送信ビームの形状が制御されることを特徴とする超音波診断装置。
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