JP6997681B2 - 超音波撮像装置 - Google Patents
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Description
を行い、送信開口合成や空間コンパウンドを行うことが開示されている。
実施形態1の超音波撮像装置100について、図1~図3を用いて説明する。図1は、実施形態1の超音波撮像装置100の構成を示すブロック図である。図2は、送信ビームのビームパターンが輝度画像によって異なる例であり、図3は、受信ビームの受信走査線の位置が輝度画像によって異なる例である。図4は、超音波撮像装置100の動作を示すフローチャートである。
本実施形態の超音波撮像装置において、スペックルノイズパターンが低減される原理について以下説明する。本実施形態では、送信ビームのビームパターン、および、受信ビームの受信走査線の位置、のうちいずれかが、送信ビームの送信ごとに異なるように設定するため、受信ビームr1が形成される受信走査線上の複数の受信焦点にそれぞれ到達する送信ビームt1の波面は、受信ビームr2が形成される受信走査線上の焦点に到達する送信ビームt2の波面の形状とは異なる形状になる。
実施形態2の超音波撮像装置について以下説明する。
図8に示した例では、送信ビームを送信するたびに、1本の受信走査線について受信ビームを得たが、本実施形態は、この構成には限られない。図9に示すように、1回の送信ビームの送信について、複数の受信走査線を設定する構成としてもよい。このとき、一部の受信走査線が、他の送信ビームの送信において設定した受信走査線と重なるように設定してもよい。この場合、重なった受信走査線についてそれぞれ生成した受信ビームのデータをコヒーレント加算することにより開口合成を行うことができる。コヒーレント加算は,加算する受信データの位相情報を維持した状態で互いに重ね合わせることをいう。具体的には、図9の例では、送信ビームt1のセットのうち、送信ビームt1-1では受信走査線r1-1、r1-2、r1-3を設定し、送信ビームt1-2では受信走査線r1-1~r1-4を設定し、送信ビームt1-5では受信走査線r1-3~r1-5を設定する。したがって、図9の例では、受信走査線r1-1、r1-2、r1-4の受信ビームがそれぞれ2回生成され、受信走査線r1-3の受信ビームは、少なくとも3回生成される。そこで図10に、本実施形態の超音波撮像装置の一部の構成図,図11にフローチャートを示したように、ステップ1002、1007において、受信部104が受信ビームのデータを生成し、輝度画像生成部30が受信ビームのデータをメモリ20に一旦格納する。ステップ1005、1009において、輝度画像生成部30は、同じ受信走査線について複数回生成された受信ビームがある場合には、それらをコヒーレント加算することにより開口合成した後、開口合成後の受信ビームを用いて輝度画像を生成する。すなわち,図6で示すt1x-1~t1x-7の送信で得られた異なるx方向から得られた受信ビームを使ったコヒーレント加算を行い,撮像断面21のデータを生成し,それらを輝度画像に変換する。これにより、SN比の大きな高解像度の輝度画像を生成することができる。ステップ811において、輝度画像合成部40は、送信ビームt1のセットにより得た輝度画像Aと、送信ビームt2のセットにより得た輝度画像Bを合成することにより、スペックルノイズパターンを低減した合成画像を得る。すなわち,複数の方向の送信で得られる受信データのうち,x方向に異なるデータはコヒーレントに加算し,y方向に異なるデータは輝度画像として合成することに等しい。なお、図11のフローにおいて、上述した以外のステップは、図8のフローと同様であるので説明を省略する。
上述した図6においては、送信ビームt1のセットを構成する送信ビームt1-1、t1-2、・・・、t1-7の送信方向の撮像断面21における成分t1x-1、t1x-2、・・・、t1x-7と、送信ビームt2のセットを構成する送信ビームt2-1、t2-2、・・・、t2-7の送信方向の撮像断面21における成分t2x-1、t2x-2、・・・、t2x-7とが一致している例を示したが、本実施形態はこの構成に限られるものではない。図12(a)のように、送信ビームt1のセットを構成する送信ビームの成分t1x-1、t1x-2、・・・、t1x-7は、送信ビームt2のセットを構成する送信ビームの成分t2x-1、t2x-2、・・・、t2x-7に対してx方向にずれていてもよい。ただし、送信ビームt1のセットを構成する送信ビームの成分t1x-1、t1x-2、・・・、t1x-7は、その間隔L1が、送信ビームt2のセットを構成する送信ビームの成分t2x-1、t2x-2、・・・、t2x-7の間隔L2と同一であることが望ましい。また、送信ビームt1のセットを構成する送信ビームの撮像断面21に垂直な面22の面内における成分t1y-1~t1y-7は、送信ビームt2のセットを構成する送信ビームの成分t2y-1~t2y-7とは異なるように設定する。
実施形態3の超音波撮像装置について説明する。
実施形態4の超音波撮像装置について、図15を用いて説明する。
実施形態5の超音波撮像装置について用いて説明する。
実施形態6の超音波撮像装置について用いて説明する。
30 輝度画像生成部
40 輝度画像合成部
100 超音波撮像装置
108 超音波探触子
102 送信部
104 受信部
120 被検体
122 表示部
Claims (14)
- 静止した状態の超音波探触子の複数の振動子から被検体の所定の照射範囲に対して、超音波の送信ビームを2以上送信させる送信部と、
前記送信ビームの送信ごとに前記被検体において発生するエコーを前記複数の振動子が受信して出力する受信信号を、前記エコーの発生ごとに受け取って、予め定めておいた1以上の受信走査線上の複数の受信焦点について受信ビームフォーミングすることにより、1以上の受信ビームを前記エコーの受信ごとに形成する受信部と、
前記受信ビームの信号を用いて、前記照射範囲内の同一の撮像断面についての2以上の輝度画像を生成する輝度画像生成部と、
生成された2以上の前記輝度画像を合成する輝度画像合成部とを有し、
前記2以上の送信ビームはいずれも、前記超音波探触子の同一の送信開口内の振動子から送信され、送信ごとに生じたエコーは、前記超音波探触子の受信ごとに同一の受信開口内の振動子において受信され、
前記送信ビームのビームパターン、および、前記受信ビームが形成される前記受信走査線の位置、のうち少なくとも一方は、前記送信ビームの送信ごとに異な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、前記送信ビームのビームパターンが前記送信ビームごとに異なるとは、前記送信ビームの送信方向および送信ビームの形状の少なくとも一方が前記送信ビームごとに異な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、前記送信開口および受信開口は、いずれも前記超音波探触子の全開口であ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、前記超音波探触子の前記送信開口および前記受信開口には前記振動子が2次元に配列され、前記2以上の送信ビームは、送信方向の前記撮像断面の面内方向の成分が一致し、前記撮像断面に垂直な面の面内方向の成分が異な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、前記送信部は、生成する前記輝度画像ごとに、所定数の前記送信ビームのセットを前記照射範囲に送信させ、
前記送信ビームのセットは、前記撮像断面に垂直な面の面内における前記送信ビームの送信方向の成分が、送信ビームのセット間で異なり、前記撮像断面の面内における前記所定数の送信ビームの間隔が、送信ビームのセット間で同一であることを特徴とする超音波撮像装置。 - 請求項5に記載の超音波撮像装置であって、前記送信ビームのセットを構成する複数の前記送信ビームの送信方向は、前記撮像断面に直交する面内において、複数の前記送信ビーム間で異なることを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項5に記載の超音波撮像装置であって、前記送信部は、一つの輝度画像を生成するために送信する前記送信ビームのセットを構成する送信ビームの数を、当該輝度画像の生成に必要な受信走査線の数よりも低減し、
前記受信部は、前記送信ビームのセットを構成する送信ビームの少なくとも一部については、2以上の前記受信走査線について前記受信ビームを生成することにより、前記輝度画像の生成に必要な数の受信走査線について受信ビームを生成し、
前記送信ビームのセットを構成する複数の送信ビームは、前記撮像断面の面内成分の位置が、次の輝度画像を生成するための送信ビームのセットとは異な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、前記受信部は、1回の前記送信ビームの送信に対して、前記受信ビームを複数形成し、他の回の前記送信ビームの送信で形成された前記受信ビームと空間的な位置が重なる点について、受信ビームのデータをコヒーレントに加算することを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項5に記載の超音波撮像装置であって、前記輝度画像ごとの前記送信ビームのセットを構成する複数の前記送信ビームの一部は、送信方向が前記輝度画像間で同一であることを特徴とする超音波撮像装置。
- 請求項7に記載の超音波撮像装置であって、前記送信部は、3以上の前記送信ビームのセットを送信させ、
前記輝度画像生成部は、一つの前記送信ビームのセットを構成する複数の送信ビームの送信によって得られた受信信号により前記輝度画像を生成し、
前記輝度画像合成部は、前記輝度画像生成部が生成した前記輝度画像を、その直前の別の送信ビームのセットを構成する複数の送信ビームの送信によって得られた輝度画像と合成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、前記超音波探触子には前記振動子が2次元に配列され、
前記送信部は、前記2以上の送信ビームのフォーカス深度を、前記撮像断面上および前記撮像断面と直交する面上の少なくとも一方において異なら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、前記送信部は、前記送信開口内の2次元配列された振動子に送信パルス信号を出力することにより、前記超音波探触子から前記送信ビームを送信させ、
前記送信部は、前記送信開口内の振動子に対して出力する前記送信パルス信号の振幅を、前記撮像断面に直交する方向の前記振動子の位置に応じた重み分布で重み付けして出力し、前記重み分布を前記2以上の送信ビームごとに異なら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、前記エコーごとに設定される前記受信走査線の方向は、前記撮像断面に直交する面内においてはずれており、前記撮像断面の面内においては一致し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、前記超音波探触子の振動子は、2次元に配列されており、
前記受信部は、受信ビームフォーミングのために、前記2次元に配列された振動子がそれぞれ出力する受信信号を加算する処理を行う構成であり、
前記受信部は、前記加算する処理において、前記撮像断面に直交する方向に配列されている前記振動子の出力する受信信号を、前記撮像断面に対する前記振動子の位置に応じて重み付けした後加算し、
前記受信部は、前記重み付けに用いる重みの分布を、前記エコーによって異ならせることを特徴とする超音波撮像装置。
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