JP6595360B2 - 超音波撮像装置および超音波撮像方法 - Google Patents
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Description
第一実施形態の超音波撮像装置(超音波送受信装置)について図面を用いて説明する。図1は、第一実施形態の超音波撮像装置100の全体構成を示す図であり、図2は、超音波探触子108の超音波送受信面の概略構成(送信開口の配置例)を示す図である。図3は、第一実施形態の(a)送信開口の照射領域33を示す説明図、(b)整相範囲35と受信焦点を示す説明図、(c)合成後の受信焦点の範囲を示す説明図である。図4は、第一実施形態の超音波探触子108の送信開口のグループと撮像すべき範囲219の各領域との対応を示す説明図である。図5は、異なる心拍の同一時相t1のタイミングで送信開口110〜113等から超音波を送信することを説明する図である。
第二実施形態の超音波撮像装置の具体的な構成例について説明する。
図14は、第二実施形態の超音波撮像装置100の全体構成を示す図である。図14において、第一実施形態の図1の構成と同様の構成は、同じ符号を付している。超音波撮像装置100は、第1の実施形態と同様に、超音波探触子108と送信部102と受信部105と合成部25と設定部104とを備え、これらに加えて、第二実施形態では、制御部106と、ユーザインタフェース(UI)121と、送受切替部101と、画像処理部107と、表示部122と、を備えている。
超音波撮像装置100は、UI121からの指定もしくはUI121からの入力パラメータに基づいて自動的に撮像対象20の撮像範囲219を決定する。
送信部102は、設定部104からの指示に従って、超音波探触子108の予め定めた送信開口(例えば110)を選択し、選択した送信開口110に超音波31を送信させる送信信号を生成する。具体的には、波形種類、遅延時間、振幅変調、重み付け等を決定し、それに応じた送信信号を生成する。送信部102は、生成した送信信号を、送信開口110を構成するチャネルの超音波振動子のそれぞれに受け渡し、送信開口110から、照射領域33に超音波31を例えば図3(a)のように送信させる。送信部102は、この動作を、後述する設定部104が設定したタイミングで、送信開口110〜113等にそれぞれ実行させる。
送信開口110〜113等のいずれかから撮像範囲219に超音波31が送信されると、撮像範囲219ではエコーが生じる。超音波探触子108の受信開口(チャネル)109は、エコーを受信し、電気信号に変換する。受信部105は、図14に示すように、メモリ40と、遅延加算部21とを備えている。送信のたび得られた受信信号は、メモリ40に一旦格納される。遅延加算部21は、メモリ40から受信信号を読み出し、チャネルごとに所定の遅延値だけ遅延させた後、合算処理することにより、所定の撮像点52に焦点を結んだ焦点データを生成する(受信ビームフォーミング)。受信部105は、生成した焦点データを合成部25に受け渡す。受信ビームフォーミングには、超音波探触子108のすべてのチャネル1091〜109Pの受信信号を用いてもよいし、所定の受信開口(アクティブチャネル)内のチャネルの受信信号のみを用いてもよい。
合成部25は、図3(c)のように、受け渡された同じ座標の複数の焦点データを加算することにより合成する。このとき、設定部104から設定された範囲に応じて合成する焦点データを選択する。図9のように、撮像範囲219のすべての領域の受信走査線241の合成後の焦点データがそろった後、合成後のデータは画像処理部107に受け渡され、画像処理部107は、表示用の画像データとして受け取ったデータを加工処理し、表示部122に受け渡し、表示部122に表示させる。
設定部104は、撮像対象20の撮像範囲219を複数の領域に分割し、同一の領域に対して撮像対象20の動きに応じて撮像対象における受信焦点の空間位置が一致するタイミングで、複数の送信開口から順に超音波31を送信させる動作をする。これをソフトウエアで実現するために、設定部104は、メモリ104aとCPU(Central Processing Unit)104bとを有し、CPU104bがメモリ104aに予め格納されたプログラムを読み込んで実行することにより、図15のように動作する。なお、設定部104の動作の一部または全部を、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field−Programmable Gate Array)等のハードウエアにより実現することももちろん可能である。
Claims (7)
- 複数の送信開口と、1以上の受信領域とを有する超音波探触子と、
前記送信開口から撮像対象の撮像すべき範囲に向かって超音波を送信させる動作を行わせる送信部と、
前記撮像対象からの前記超音波のエコーを受信した前記受信領域の出力に対して、整相処理を施して、前記撮像対象の所望の受信焦点についての受信信号を得る受信部と、
異なる前記送信開口から異なる送信タイミングで送信された前記超音波のエコーから前記受信部がそれぞれ得た、同一の前記受信焦点についての複数の前記受信信号を加算処理する合成部と、
前記送信部に超音波の前記送信タイミングを設定する設定部と、を有し、
前記設定部は、前記撮像対象の動きの同一の周期内に、前記周期の長さに応じた数で複数の時相を設置し、前記時相ごとに、前記撮像対象の前記撮像すべき範囲を分割した異なる領域に対して、前記撮像対象の動きに応じて前記撮像対象における前記受信焦点の空間位置が所定の範囲内で一致するタイミングで、異なる複数の前記送信開口から順に前記超音波を送信させ、
前記設定部は、前記同一の周期内に設定した前記時相の数に応じて、前記撮像すべき範囲の前記領域のパターンを設定する、
ことを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記設定部は、前記時相の数ごとに予め定めておいた、1以上の前記領域のパターンを記憶する記憶部を有し、前記同一の周期内に設定する前記時相の数に応じて、前記記憶部から対応する前記領域のパターンを読み出して設定する、
ことを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記設定部は、前記複数の領域の形状に対応させて前記超音波探触子の複数の前記送信開口を複数のグループに分割し、同一の領域には、その領域に対応する前記グループに含まれる複数の前記送信開口から順に前記超音波を送信させる、
ことを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記設定部が、前記同一の領域に対して超音波を送信させる前記複数の前記送信開口は、送信を行う順に互いに隣り合っており、隣り合う前記送信開口は、前記超音波の照射領域が一部重なり合っている、
ことを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記設定部は、複数の前記領域のうち、少なくとも一つの方向において隣接する領域には、前記同一の周期内の前記複数の異なる時相のうち、連続する前記時相のタイミングで、前記超音波を送信させる、
ことを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項1に記載の超音波撮像装置であって、前記撮像対象の周期的な動きに対応した信号は、心電波形を示す信号である、
ことを特徴とする超音波撮像装置。 - 超音波探触子の送信開口から撮像対象の撮像すべき範囲に向かって超音波を送信するステップと、
前記撮像対象からの前記超音波のエコーを前記超音波探触子の受信領域によって受信し、前記受信領域の出力に対して整相処理を施して、前記撮像対象の所望の受信焦点についての受信信号を得るステップと、
異なる前記送信開口から異なる送信タイミングで送信された前記超音波のエコーから前記受信部がそれぞれ得た、同一の前記受信焦点についての複数の前記受信信号を加算処理するステップと、を有し、
前記超音波を送信するステップは、前記撮像対象の動きの同一の周期内に、前記周期の長さに応じた数で複数の時相を設定し、前記時相ごとに、前記撮像対象の撮像すべき範囲を分割した複数の領域のうち異なる領域に対して、前記撮像対象の動きに応じて前記撮像対象における前記受信焦点の空間位置が所定の範囲内で一致するタイミングで、異なる複数の前記送信開口から順に前記超音波を送信し、
前記撮像すべき範囲の前記領域のパターンは、前記同一の周期内に設置した時相の数に応じて設定される
ことを特徴とする超音波撮像方法。
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