JP5901431B2 - Ultrasonic diagnostic apparatus, sound speed derivation method, and program - Google Patents
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Description
本発明は、超音波の送受信によって被検体の断層画像を生成する超音波診断装置、音速導出方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, a sound speed derivation method, and a program for generating a tomographic image of a subject by transmitting and receiving ultrasonic waves.
超音波プローブから被検体に超音波を送信し、被検体内部からの反射波に基づいて被検体の断層画像を生成する超音波診断装置が知られている。電子スキャン方式の超音波診断装置においては、超音波を送信する際には超音波プローブの各電気音響変換素子にそれらの配置に応じた遅延時間差を有する駆動パルス信号を供給して素子間で超音波の送信タイミングをずらす送信フォーカスが行われる。一方、反射波を受信する際には、各電気音響変換素子によって生成された受信信号の各々に対して各電気音響変換素子の配置に応じた遅延時間を与えて各受信信号の時相を揃える受信フォーカスが行われている。これにより、超音波画像の方位分解能を向上させることができる。 2. Description of the Related Art An ultrasonic diagnostic apparatus that transmits ultrasonic waves from an ultrasonic probe to a subject and generates a tomographic image of the subject based on a reflected wave from the inside of the subject is known. In an electronic scanning ultrasonic diagnostic apparatus, when transmitting ultrasonic waves, a drive pulse signal having a delay time difference corresponding to their arrangement is supplied to each electroacoustic transducer element of the ultrasonic probe so that an ultrasonic wave is transmitted between the elements. Transmission focus for shifting the transmission timing of sound waves is performed. On the other hand, when receiving a reflected wave, a delay time corresponding to the arrangement of each electroacoustic transducer is given to each received signal generated by each electroacoustic transducer to align the time phases of the received signals. Receive focus is performed. Thereby, the azimuth | direction resolution of an ultrasonic image can be improved.
超音波の送信および受信の際に各信号に与えられる遅延時間は、各電気音響変換素子から焦点までの距離と伝播媒質の音速に基づいて設定される。伝播媒質の音速としては通常、仮定した仮定音速を用いる。しかし、伝搬媒質となる生体組織はその部位によって音速が異なるので、遅延時間を設定するために用いた仮定音速と実際の音速との間に誤差が生じると送信および受信の双方において適切に焦点を形成できずに画質劣化を招来することとなる。この課題に対して、下記の特許文献には、受信信号に基づいて実際の音速を推定して超音波画像の画質を向上させる技術が開示されている
例えば、特開2007−7045号公報には、整相加算されたエコー信号から、設定音速が相違する複数のビームプロファイルを生成し、生成した複数のビームプロファイルを同一画面に重ねて表示し、そのうち最小ビーム幅を有するものに対応する音速を生体音速として選択することが記載されている。
The delay time given to each signal during transmission and reception of ultrasonic waves is set based on the distance from each electroacoustic transducer to the focal point and the sound speed of the propagation medium. The assumed hypothetical sound speed is usually used as the sound speed of the propagation medium. However, the biological tissue that is the propagation medium has different sound speeds depending on the site, so if there is an error between the assumed sound speed used to set the delay time and the actual sound speed, the focus will be appropriately focused on both transmission and reception. The image cannot be formed, resulting in image quality degradation. In response to this problem, the following patent document discloses a technique for improving the image quality of an ultrasonic image by estimating an actual sound speed based on a received signal. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2007-7045 discloses , Generate multiple beam profiles with different set sound speeds from the phasing-added echo signals, display the generated multiple beam profiles on the same screen, and select the sound speed corresponding to the one with the smallest beam width. It is described that it is selected as a biological sound speed.
また、特開2001−252276号公報には、平均音速に対応した遅延時間で生体内へ超音波の試し打ちを行い、その受信信号を遅延制御した各チャンネルの信号から遅延時間誤差を演算により求め、この求めたデータを予め記憶された音速をパラメータとした複数の音速の遅延時間誤差データと比較し、それらのうち一致した遅延時間誤差に応じた音速を生体内の音速として求めることが記載されている。 In Japanese Patent Laid-Open No. 2001-252276, trial injection of ultrasonic waves into a living body is performed with a delay time corresponding to the average sound velocity, and a delay time error is obtained by calculation from the signal of each channel in which the received signal is delay-controlled. It is described that the obtained data is compared with delay time error data of a plurality of sound speeds using a previously stored sound speed as a parameter, and a sound speed corresponding to the matched delay time error is obtained as a sound speed in the living body. ing.
上記の特許文献に記載の技術では、送信フォーカスの深さと設定音速とを固定して受信信号を取得している。このため、実際の音速を求めるために使用される受信信号の着目深さと送信フォーカスの深さとの間にずれが生じ、高精度で最適設定音速を算出するのが困難である。すなわち、受信焦点P1、P2を最適設定音速を求める着目点と見ると、各着目点と送信焦点Tとの深さは異なっている。着目点が送信焦点T近傍であれば高い精度で最適設定音速を求めることができるが、着目点と送信焦点Tとの距離が離れると最適設定音速の測定精度が低下してしまう。特にスペックルの場合、送信フォーカスの深さと異なる深さにおける受信信号は干渉によって歪むため最適設定音速の精度は著しく低下する。 In the technique described in the above-mentioned patent document, the reception signal is acquired by fixing the depth of transmission focus and the set sound speed. For this reason, there is a difference between the focus depth of the received signal used for obtaining the actual sound speed and the depth of the transmission focus, and it is difficult to calculate the optimum set sound speed with high accuracy. That is, when the reception focal points P1 and P2 are regarded as the focus points for obtaining the optimum set sound speed, the depths of the focus points and the transmission focus T are different. If the point of interest is in the vicinity of the transmission focal point T, the optimum set sound speed can be obtained with high accuracy. However, if the distance between the point of interest and the transmission focal point T is increased, the measurement accuracy of the optimum set sound velocity is lowered. In particular, in the case of speckles, the received signal at a depth different from the depth of the transmission focus is distorted by interference, so that the accuracy of the optimum set sound speed is significantly reduced.
この問題を解決するためには、送信フォーカスの深さを着目深さに合わせる必要がある。この時、送信フォーカスの深さと共に設定音速も最適設定音速に合わせないと、着目深さと送信フォーカス深さは、ずれてしまう事となる。従って、着目深さにおける高品質な受信信号を取得して高い精度で最適設定音速を求めるためには、着目深さに対して受信フォーカスのみならず送信フォーカスの設定音速を振って送信フォーカスの深さを着目深さに合わせる必要がある。しかしながら、この場合、膨大な送信回数が必要となる。 In order to solve this problem, it is necessary to adjust the depth of transmission focus to the focus depth. At this time, if the set sound speed and the optimum set sound speed are not matched with the depth of the transmission focus, the focus depth and the transmission focus depth will be deviated. Therefore, in order to obtain a high-quality received signal at the depth of interest and obtain the optimum set sound speed with high accuracy, the depth of transmission focus is varied by changing the set sound speed of the transmission focus as well as the reception focus with respect to the depth of interest. It is necessary to adjust the depth to the depth of interest. However, in this case, an enormous number of transmissions is required.
この問題に対して、本発明者は特願2010−080595において、予め設定された仮定設定音速に基づいて送信遅延時間を算出して複数の深さ位置に送信フォーカスを実施した後に、各送信フォーカスの実際の深さを判定し、着目深さに最も近い送信フォーカスを実施して得られた受信信号を用いて最適設定音速を求める方法を提案している。かかる手法によれば、高品質な受信信号を取得できるように、細密な間隔で送信フォーカスを実施する必要がある。例えば深さ2cm程度ではリニアプローブで4mm以下、コンベックスプローブで8mm以下の間隔で送信フォーカスを行うことが望ましい。すなわち、ある一定の深さ範囲の任意の深さで最適設定音速を求めるためには、その深さ範囲全域をカバーするように複数回の送信フォーカスを行う必要があるので、最適設定音速を求めようとする深さ範囲を拡大すると送信回数が増加することになる。 In order to solve this problem, the present inventor in Japanese Patent Application No. 2010-080595 calculates a transmission delay time based on a preset assumed sound speed and performs transmission focus at a plurality of depth positions. Has been proposed to determine the optimum sound speed using the received signal obtained by performing the transmission focus closest to the target depth. According to this method, it is necessary to perform transmission focus at fine intervals so that a high-quality received signal can be acquired. For example, at a depth of about 2 cm, it is desirable to perform transmission focus at intervals of 4 mm or less with a linear probe and 8 mm or less with a convex probe. In other words, in order to obtain the optimal set sound speed at an arbitrary depth within a certain depth range, it is necessary to perform transmission focus multiple times so as to cover the entire depth range. If the depth range is expanded, the number of transmissions increases.
しかしながら、送信に費やすことができる時間および取得可能な受信信号の容量には上限があるため送信回数を際限なく増加させることは困難であり、従って、比較的広い深さ範囲の全域に亘って高品質な受信信号を取得することが困難な場合がある。 However, since there is an upper limit on the time that can be spent for transmission and the capacity of the received signal that can be acquired, it is difficult to increase the number of transmissions indefinitely. Therefore, it is difficult to increase the frequency over a relatively wide depth range. It may be difficult to obtain a quality received signal.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、超音波の送信回数を抑えつつ高精度な最適設定音速を導出することが可能な超音波診断装置、音速導出方法およびプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides an ultrasonic diagnostic apparatus, a sound speed derivation method, and a program capable of deriving a highly accurate optimum set sound speed while suppressing the number of times of ultrasonic transmission. For the purpose.
上記の目的を達成するために、本発明に係る超音波診断装置は、駆動信号に応じて被検体内に超音波を送信するとともに前記超音波の反射波に応じて受信信号を生成する複数の電気音響変換素子と、前記被検体内の着目領域の指定入力を受け付ける受付手段と、前記受付手段によって受け付けられた前記着目領域内の互いに異なる深さ位置に複数の送信焦点を配置するように、且つ送信F値が焦点距離に応じて変化する深さ領域において送信焦点の深さ位置が深くなるに従って焦点距離が等比級数的に増していくように、前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出する送信フォーカス制御手段と、前記送信フォーカス制御手段によって導出された深さ位置の各々に送信焦点を形成するように前記駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、前記送信フォーカス制御手段によって導出された深さ位置の各々に送信フォーカスを実施して得られた受信信号に基づいて前記着目領域の音速の推定値を導出する音速導出手段と、を含み、前記送信フォーカス制御手段は、任意の送信焦点f[i]に対応する所定の品質の受信信号が得られる有効領域の半分に相当する長さをw[i]とし、当該送信焦点f[i]の焦点距離をD[i]とし、w[i]/D[i]に相当する値をkとしたとき、(1+k)/(1−k)に相当する値αを等比級数の公比として定め、前記有効領域が、互いに隣接する送信焦点間で連続するように前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出する。
In order to achieve the above object, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention transmits a plurality of ultrasonic waves into a subject according to a drive signal and generates a reception signal according to a reflected wave of the ultrasonic waves. An electroacoustic transducer, a receiving unit that receives a designation input of a region of interest in the subject, and a plurality of transmission focal points arranged at different depth positions in the region of interest received by the receiving unit, In addition, in the depth region where the transmission F value changes according to the focal length , the depth of each of the plurality of transmission focal points is such that the focal length increases geometrically as the depth position of the transmission focal point becomes deeper. Transmission focus control means for deriving a position; drive signal generation means for generating the drive signal so as to form a transmission focus at each of the depth positions derived by the transmission focus control means; See containing and a sonic velocity derivation means operable to derive an estimate of the sound speed of the region of interest on the basis of the received signal obtained by implementing the transmission focus on each of the depth positions derived by the transmission focus control unit, the transmission The focus control means sets w [i] as a length corresponding to half of an effective area in which a reception signal of a predetermined quality corresponding to an arbitrary transmission focus f [i] is obtained, and a focus of the transmission focus f [i]. When the distance is D [i] and the value corresponding to w [i] / D [i] is k, the value α corresponding to (1 + k) / (1-k) is determined as the common ratio of the geometric series. The depth position of each of the plurality of transmission focal points is derived so that the effective area is continuous between adjacent transmission focal points.
前記送信フォーカス制御手段は、送信F値が焦点距離に応じて変化する深さ領域とは異なる送信F値が一定に維持される深さ領域において、各送信焦点を等間隔に配置するように前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出してもよい。
The transmission focus control means is configured to arrange the transmission focal points at equal intervals in a depth region where a transmission F value different from a depth region in which the transmission F value changes according to a focal length is maintained constant. The depth position of each of the plurality of transmission focal points may be derived.
前記送信フォーカス制御手段は、前記受付手段によって受け付けられた着目領域の深さ方向の幅と予め定められた公比に相当する係数αとに基づいて、送信焦点の数nを導出し、焦点距離が等比級数的に増加するように前記送信焦点の数nに対応するn個の送信焦点の各々の深さ位置を導出してもよい。 The transmission focus control unit derives the number n of transmission focal points based on a depth in the depth direction of the region of interest received by the reception unit and a coefficient α corresponding to a predetermined common ratio, and a focal length The depth position of each of the n transmission focal points corresponding to the number n of transmission focal points may be derived so that increases in a geometric series.
前記送信フォーカス手段は、前記受付手段によって受け付けられた着目領域の深さ方向の幅と予め定められた送信焦点の数nとに基づいて、公比に相当する係数αを導出し、前記係数αに基づいて焦点距離が等比級数的に増加するように前記送信焦点の数nに対応するn個の送信焦点の各々の深さ位置を導出してもよい。 The transmission focus unit derives a coefficient α corresponding to a common ratio based on a width in the depth direction of the region of interest received by the reception unit and a predetermined number n of transmission focal points, and the coefficient α The depth position of each of the n transmission focal points corresponding to the number n of transmission focal points may be derived so that the focal length increases geometrically based on the above.
また、上記の超音波診断装置は、送信F値が所定値となるように送信される超音波の送信焦点の深さ位置に応じて前記電気音響変換素子の開口径を制御するとともに、送信される超音波の送信焦点の深さ位置が送信F値を前記所定値とするこができない深さ位置となる場合、前記開口径を最大値に設定する開口径制御手段を更に含んでいてもよい。 Further, the ultrasonic diagnostic apparatus controls the aperture diameter of the electroacoustic transducer according to the depth position of the transmission focal point of the ultrasonic wave transmitted so that the transmission F value becomes a predetermined value, and is transmitted. If the depth position of the transmission focal point of the ultrasonic wave is a depth position where the transmission F value cannot be the predetermined value, an aperture diameter control means for setting the aperture diameter to a maximum value may be further included. .
また、上記の目的を達成するために、本発明に係る音速導出方法は、被検体内の着目領域の指定入力を受け付けるステップと、入力された前記着目領域内の互いに異なる深さ位置に複数の送信焦点を配置するように、且つ送信F値が焦点距離に応じて変化する深さ領域において送信焦点の深さ位置が深くなるに従って焦点距離が等比級数的に増していくように、前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出するステップと、導出された深さ位置の各々に送信フォーカスを実施して得られた受信信号に基づいて前記着目領域の音速の推定値を導出するステップと、を含み、前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出するステップにおいて、任意の送信焦点f[i]に対応する所定の品質の受信信号が得られる有効領域の半分に相当する長さをw[i]とし、当該送信焦点f[i]の焦点距離をD[i]とし、w[i]/D[i]に相当する値をkとしたとき、(1+k)/(1−k)に相当する値αを等比級数の公比として定め、前記有効領域が、互いに隣接する送信焦点間で連続するように前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出する。
In order to achieve the above object, a sound speed derivation method according to the present invention includes a step of receiving a designation input of a region of interest in a subject, and a plurality of positions at different depth positions in the inputted region of interest. In order to arrange the transmission focal point, and to increase the focal length in a geometric series as the transmission focal point becomes deeper in the depth region where the transmission F value changes according to the focal length , Deriving the depth position of each of the transmission focal points, and deriving an estimated value of the sound speed of the region of interest based on the received signal obtained by performing transmission focus on each of the derived depth positions When, only including, in the step of deriving the depth position of each of the plurality of transmit focal, corresponding to half the predetermined effective area which the received signal is obtained of quality corresponding to any transmit focal f [i] Length (1 + k) / (1-k) where [i] is the focal length of the transmission focal point f [i] is D [i] and k is a value corresponding to w [i] / D [i]. Is defined as a common ratio of the geometric series, and the depth position of each of the plurality of transmission focal points is derived so that the effective region is continuous between adjacent transmission focal points.
また、上記の目的を達成するために、本発明に係るプログラムは、コンピュータを入力された着目領域内の互いに異なる深さ位置に複数の送信焦点を配置するように、且つ送信F値が焦点距離に応じて変化する深さ領域において送信焦点の深さ位置が深くなるに従って隣接する送信焦点との距離が等比級数的に増していくように、前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出する送信フォーカス制御手段であって、任意の送信焦点f[i]に対応する所定の品質の受信信号が得られる有効領域の半分に相当する長さをw[i]とし、当該送信焦点f[i]の焦点距離をD[i]とし、w[i]/D[i]に相当する値をkとしたとき、(1+k)/(1−k)に相当する値αを等比級数の公比として定め、前記有効領域が、互いに隣接する送信焦点間で連続するように前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出する送信フォーカス制御手段と、前記送信フォーカス制御手段において導出された深さ位置の各々に送信フォーカスを実施して得られた受信信号に基づいて前記着目領域の音速の推定値を導出する音速導出手段と、として機能させる。
In order to achieve the above object, the program according to the present invention is arranged such that a plurality of transmission focal points are arranged at different depth positions in a region of interest inputted by a computer, and the transmission F value is a focal length. The depth position of each of the plurality of transmission focal points is set so that the distance from the adjacent transmission focal point increases geometrically as the depth position of the transmission focal point becomes deeper in the depth region that varies according to A transmission focus control means to derive , wherein w [i] is a length corresponding to half of an effective area in which a reception signal of a predetermined quality corresponding to an arbitrary transmission focus f [i] is obtained, and the transmission focus f When a focal length of [i] is D [i] and a value corresponding to w [i] / D [i] is k, a value α corresponding to (1 + k) / (1-k) is a geometric series. The effective area is defined as a common ratio of Wherein a plurality of transmission focus control means for deriving each of the depth positions of the transmit focal, obtained by implementing the transmission focus on each of the depth positions derived in the transmission focus control means so as to be continuous between the focal And functioning as sound speed deriving means for deriving an estimated value of sound speed of the region of interest based on the received signal.
本発明に係る超音波診断装置によれば、超音波の送信回数を抑えつつ高精度な最適設定音速を導出することが可能となる。 According to the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, it is possible to derive a highly accurate optimum set sound speed while suppressing the number of ultrasonic transmissions.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において、実質的に同一又は等価な構成要素又は部分には同一の参照符号を付している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, substantially the same or equivalent components or parts are denoted by the same reference numerals.
図1は、本発明の実施形態に係る超音波診断装置1の概略構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
超音波プローブ10は、被検体の診断部位に向けて超音波を送信するとともに被検体の内部で反射した超音波を受信するものである。超音波プローブ10は、例えば直線状に配列された電気音響変換素子としての複数の圧電素子10aを含んで構成されている。超音波の1回の送受信は、複数の圧電素子10aの中から選択された圧電素子群を使用して行われる。超音波の送受信に使用する圧電素子群を順次シフトさせることにより、被検体内の診断部位が超音波ビームによってスキャンされる。なお、超音波プローブ10は、リニア型、コンベックス型、セクタ型のいずれの走査方式を有するものであってもよい。 The ultrasonic probe 10 transmits ultrasonic waves toward a diagnosis site of the subject and receives ultrasonic waves reflected inside the subject. The ultrasonic probe 10 includes, for example, a plurality of piezoelectric elements 10a as electroacoustic transducers arranged in a straight line. One-time transmission / reception of ultrasonic waves is performed using a piezoelectric element group selected from the plurality of piezoelectric elements 10a. By sequentially shifting the group of piezoelectric elements used for transmission / reception of ultrasonic waves, the diagnostic region in the subject is scanned with the ultrasonic beam. The ultrasonic probe 10 may have any scanning method of linear type, convex type, and sector type.
圧電素子10aの各々は、複数チャンネルの信号線を介して受信信号処理部16および送信制御部12に接続されている。圧電素子10aの各々は、送信制御部12から供給される駆動パルス信号に応じて超音波を発生させる。また、圧電素子10aの各々は、被検体内で反射された反射波を受信して電気信号である受信信号を生成し、これを受信信号処理部16に出力する。 Each of the piezoelectric elements 10a is connected to the reception signal processing unit 16 and the transmission control unit 12 through a plurality of channel signal lines. Each of the piezoelectric elements 10 a generates an ultrasonic wave according to the drive pulse signal supplied from the transmission control unit 12. Each of the piezoelectric elements 10 a receives a reflected wave reflected in the subject, generates a reception signal that is an electric signal, and outputs the reception signal to the reception signal processing unit 16.
送信制御部12は、圧電素子10aの各々に供給する駆動パルス信号を生成する。送信制御部12は、送信フォーカス制御部14によって導出される送信焦点の深さ位置に超音波ビームを収束するべく超音波の送受信に使用される圧電素子10aの各々に供給すべき駆動パルス信号の各々に遅延時間を与える。また、送信制御部12は、送信焦点の深さ位置に応じて開口径を制御する。より具体的には、送信制御部12は、送信F値が一定となるように送信焦点の深さ位置が深くなる程開口径が大きくなるように開口径を制御する。開口径とは、超音波の送信に使用される圧電素子10aの個数と圧電素子10aの配列間間隔を乗じた値に相当するものである。送信F値とは、焦点距離Dを開口径Aで割った値(F値=D/A)である。開口径は、超音波の送信に使用される圧電素子10aの最大数によって制限されるので、超音波の送信焦点がある深さ以上となると、送信F値を一定とすることができない。送信制御部12は、送信される超音波の送信焦点が、所定の送信F値を維持できない深さ位置となる場合、開口径を最大値(最大開口径Amax)に設定する。 The transmission control unit 12 generates a drive pulse signal to be supplied to each of the piezoelectric elements 10a. The transmission control unit 12 transmits a drive pulse signal to be supplied to each of the piezoelectric elements 10a used for transmission / reception of ultrasonic waves so as to converge the ultrasonic beam to the depth position of the transmission focus derived by the transmission focus control unit 14. Give each a delay time. The transmission control unit 12 controls the aperture diameter according to the depth position of the transmission focus. More specifically, the transmission control unit 12 controls the aperture diameter so that the aperture diameter increases as the depth position of the transmission focal point increases so that the transmission F value is constant. The aperture diameter corresponds to a value obtained by multiplying the number of piezoelectric elements 10a used for transmitting ultrasonic waves and the interval between the arrangements of the piezoelectric elements 10a. The transmission F value is a value obtained by dividing the focal length D by the aperture diameter A (F value = D / A). Since the aperture diameter is limited by the maximum number of piezoelectric elements 10a used for transmitting ultrasonic waves, the transmission F value cannot be made constant when the ultrasonic transmission focal point exceeds a certain depth. The transmission control unit 12 sets the aperture diameter to the maximum value (maximum aperture diameter A max ) when the transmission focal point of the transmitted ultrasonic wave is a depth position where the predetermined transmission F value cannot be maintained.
送信フォーカス制御部14は、ユーザによって指定される被検体内の着目領域に所謂多段フォーカスを実施するべく、着目領域の範囲に応じた超音波の送信回数n(送信焦点の数)を導出するとともに各送信焦点の深さ位置を導出する。すなわち、送信フォーカス制御部14は、着目領域内における複数の送信焦点の各々の配置を設定する。 The transmission focus control unit 14 derives the number n of transmissions of ultrasonic waves (the number of transmission focal points) according to the range of the region of interest in order to perform so-called multistage focusing on the region of interest in the subject designated by the user. The depth position of each transmission focal point is derived. That is, the transmission focus control unit 14 sets the arrangement of each of the plurality of transmission focal points in the region of interest.
受信信号処理部16は、超音波の送受信に使用される圧電素子10aの各々に対応して設けられた複数の増幅器および複数のA/D変換器を備えている。各圧電素子10aにおいて生成される受信信号の各々は、増幅器において増幅され、A/D変換器によってデジタル信号に変換される。 The reception signal processing unit 16 includes a plurality of amplifiers and a plurality of A / D converters provided corresponding to each of the piezoelectric elements 10a used for transmission / reception of ultrasonic waves. Each of the reception signals generated in each piezoelectric element 10a is amplified by an amplifier and converted into a digital signal by an A / D converter.
受信信号メモリ17は、受信信号処理部16によってデジタル信号に変換された受信信号を受信データとして記憶する記憶媒体である。 The reception signal memory 17 is a storage medium that stores the reception signal converted into a digital signal by the reception signal processing unit 16 as reception data.
受信制御部18は、主制御部30から指定される設定音速に基づいて受信遅延時間を算出し、受信信号処理部16または受信信号メモリ17から供給される各チャンネルの受信信号に算出した受信遅延時間を与えて整相する。その後、整相した各チャンネルの受信信号を積算することにより整相加算信号を生成する。 The reception control unit 18 calculates the reception delay time based on the set sound speed designated by the main control unit 30 and calculates the reception delay calculated for the reception signal of each channel supplied from the reception signal processing unit 16 or the reception signal memory 17. Give time to phasing. Thereafter, the phasing addition signal is generated by integrating the reception signals of the phasing channels.
画像生成部20は、受信制御部18から供給される整相加算信号に対してフィルタリング処理、Log圧縮処理、包絡線検波処理、STC(Sensitivity Time Control)処理、補間処理、走査変換処理などを施して、整相加算信号の信号強度を輝度に変換した超音波画像信号を生成する。 The image generation unit 20 performs filtering processing, log compression processing, envelope detection processing, STC (Sensitivity Time Control) processing, interpolation processing, scan conversion processing, and the like on the phasing addition signal supplied from the reception control unit 18. Thus, an ultrasonic image signal obtained by converting the signal intensity of the phasing addition signal into luminance is generated.
焦点位置導出部21は、複数の設定音速に基づいて整相された受信信号から生成された複数の超音波画像を解析することにより、超音波プローブ10から送信された超音波の各送信焦点の実際の深さ位置を導出する。 The focal position deriving unit 21 analyzes a plurality of ultrasonic images generated from reception signals phased based on a plurality of set sound velocities, so that each transmission focal point of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic probe 10 is analyzed. The actual depth position is derived.
有効領域導出部22は、焦点位置導出部21よって導出された各送信焦点の実際の深さ位置の各々に対応する有効領域を導出する。なお、有効領域とは送信焦点を中心とする比較的高品質な受信信号を得ることができる領域である。 The effective area deriving unit 22 derives an effective area corresponding to each of the actual depth positions of the transmission focal points derived by the focal position deriving unit 21. The effective area is an area where a relatively high quality received signal can be obtained centering on the transmission focus.
最適設定音速導出部24は、着目領域内における各点が有効領域導出部22によって導出された有効領域のいずれに存在するかを判定し、その判定結果に基づいて超音波画像を選択する。そして、選択した超音波画像を解析することにより、各点の実際の音速の推定値である最適設定音速を導出する。 The optimum set sound speed deriving unit 24 determines which point in the region of interest each effective point derived by the effective region deriving unit 22 is in, and selects an ultrasound image based on the determination result. Then, by analyzing the selected ultrasonic image, an optimum set sound speed that is an estimated value of the actual sound speed at each point is derived.
モニタ28は、例えば液晶表示パネル等の表示装置であり、画像生成部20によって生成された超音波画像信号に応じた超音波画像を表示する。 The monitor 28 is a display device such as a liquid crystal display panel, and displays an ultrasonic image corresponding to the ultrasonic image signal generated by the image generation unit 20.
主制御部30は、送信制御部12、送信フォーカス制御部14および受信制御部18に制御信号を与えることにより超音波の送受信を統括的に制御する。 The main control unit 30 comprehensively controls transmission / reception of ultrasonic waves by giving control signals to the transmission control unit 12, the transmission focus control unit 14, and the reception control unit 18.
操作入力部40は、ユーザによる着目領域の指定入力などを受け付けるキーボード、マウスなどのポインティングデバイスによって構成されるものである。 The operation input unit 40 is configured by a pointing device such as a keyboard and a mouse that accepts designation input of a region of interest by the user.
なお、送信制御部12、送信フォーカス制御部14、受信信号処理部16、受信制御部18、画像生成部20、焦点位置導出部21、有効領域導出部22、最適設定音速導出部24および主制御部30は、図2に示される後述の画像生成処理ルーチンにおける各処理を記述した画像生成プログラムを格納したROMと、このプログラムを実行するためのCPUと、CPUにおける処理内容を一時的に記憶しておくためのRAM等を備えたコンピュータで構成され得る。 The transmission control unit 12, the transmission focus control unit 14, the reception signal processing unit 16, the reception control unit 18, the image generation unit 20, the focal position derivation unit 21, the effective area derivation unit 22, the optimum set sound speed derivation unit 24, and the main control The unit 30 temporarily stores a ROM storing an image generation program describing each process in the image generation process routine described later shown in FIG. 2, a CPU for executing the program, and processing contents in the CPU. It can be composed of a computer equipped with a RAM or the like for storing.
次に、本実施形態の超音波診断装置1が、最適設定音速を導出して被検体の断層画像を生成する画像生成処理の概要について図2に示すフローチャートを参照しつつ説明する。 Next, an outline of an image generation process in which the ultrasound diagnostic apparatus 1 according to the present embodiment derives the optimum set sound speed and generates a tomographic image of the subject will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
ステップS1において、ユーザが操作入力部40から被検体内の着目領域の範囲を指定すると、主制御部30は、これを受信し、指定された着目領域の範囲を示す制御信号を送信フォーカス制御部14に供給する。 In step S1, when the user designates the range of the region of interest in the subject from the operation input unit 40, the main control unit 30 receives this and transmits a control signal indicating the range of the designated region of interest. 14.
ステップS2において、送信フォーカス制御部14は、上記の制御信号によって示される着目領域の全域に亘って高品質な受信信号を得るために必要とされる送信焦点の数、すなわち、送信回数nを導出し、導出結果を主制御部30に供給する。なお、送信回数nの導出方法については後述する。 In step S2, the transmission focus control unit 14 derives the number of transmission focal points required for obtaining a high-quality reception signal over the entire area of interest indicated by the control signal, that is, the number of transmissions n. Then, the derivation result is supplied to the main control unit 30. A method for deriving the number of transmissions n will be described later.
ステップS3において、主制御部30は、導出された送信回数nが所定の上限値nmax以下であるか否か判断する。送信回数の上限値nmaxは、処理時間や取得可能な受信信号の容量などを勘案して予め設定された値であり、ユーザによって任意に設定される値であってもよい。送信フォーカス制御部14によって導出された送信回数nが上限値nmax以下であると判定された場合には処理はステップS4に移行する。一方、送信フォーカス制御部14によって導出された送信回数nが上限値nmaxよりも大であると判定された場合には処理はステップS7に移行する。 In step S3, the main control unit 30 determines whether or not the derived number of transmissions n is equal to or less than a predetermined upper limit value n max . The upper limit value n max of the number of transmissions is a value set in advance in consideration of the processing time and the capacity of the received signal that can be acquired, and may be a value arbitrarily set by the user. If it is determined that the number of transmissions n derived by the transmission focus control unit 14 is not more than the upper limit value n max , the process proceeds to step S4. On the other hand, when it is determined that the transmission count n derived by the transmission focus control unit 14 is larger than the upper limit value n max , the process proceeds to step S7.
ステップS7において、主制御部30は、モニタ28にエラーメッセージを表示させ、本ルーチンが終了する。エラーメッセージの表示は、予め定められた送信回数nmaxに対して着目領域の範囲が広すぎる故に一定の画質を維持できないことを意味する。このとき、着目領域の再指定を促すメッセージを表示させることとしてもよい。 In step S7, the main control unit 30 displays an error message on the monitor 28, and this routine ends. The display of the error message means that a certain image quality cannot be maintained because the range of the area of interest is too wide for the predetermined number of transmissions n max . At this time, a message prompting re-designation of the region of interest may be displayed.
ステップS4において、主制御部30は、導出された送信回数nが上限値nmax以下であると判定した旨の制御信号を送信フォーカス制御部14に供給する。これに応じて送信フォーカス制御部14は、ステップS2において導出した送信回数nに対応するn個の送信焦点の各々の深さ位置を導出する。なお、送信焦点の深さ位置の導出方法については後述する。 In step S4, the main control unit 30 supplies the transmission focus control unit 14 with a control signal indicating that the derived number of transmissions n is less than or equal to the upper limit value n max . In response to this, the transmission focus control unit 14 derives the depth position of each of the n transmission focal points corresponding to the transmission count n derived in step S2. A method for deriving the depth position of the transmission focus will be described later.
ステップS5において、ステップS4にて導出された各送信焦点の深さ位置に送信フォーカスが実施される。これによって得られた超音波画像が焦点位置導出部21、有効領域導出部22および最適設定音速導出部24によって解析され、着目領域内の各点の最適設定音速が導出される。導出された着目領域内の各点における最適設定音速は、主制御部30が備えるメモリに格納される。本ステップにおける処理内容の詳細については後述する。 In step S5, transmission focus is performed at the depth position of each transmission focus derived in step S4. The ultrasonic image obtained in this way is analyzed by the focal position deriving unit 21, the effective area deriving unit 22, and the optimum set sound speed deriving unit 24, and the optimum set sound speed of each point in the region of interest is derived. The optimum set sound speed at each point in the derived region of interest is stored in a memory included in the main control unit 30. Details of the processing contents in this step will be described later.
ステップS6において、主制御部30はステップS5において導出された最適設定音速に基づいて受信信号の整相加算処理を実施すべき制御信号を受信制御部18に供給する。受信制御部18は、主制御部30から着目領域内の各点の最適設定音速を取得するとともに受信信号メモリ17から取得済みの受信信号を読み出す。受信制御部18は、着目領域内の各点の最適設定音速に基づき算出される遅延時間を受信信号メモリ17から読み出した受信信号に与えることによって各チャンネルの受信信号を整相した後、これらを積算して整相加算信号を生成する。画像生成部20は、受信制御部18において生成された整相加算信号から超音波画像信号を生成し、これをモニタ28に供給して超音波画像を表示させる。以上の各ステップを経ることにより、本ルーチンが終了する。 In step S <b> 6, the main control unit 30 supplies the reception control unit 18 with a control signal to be subjected to the phasing addition processing of the reception signal based on the optimum set sound speed derived in step S <b> 5. The reception control unit 18 acquires the optimum set sound speed at each point in the region of interest from the main control unit 30 and reads out the received signal already acquired from the reception signal memory 17. The reception control unit 18 adjusts the received signal of each channel by providing the received signal read from the received signal memory 17 with a delay time calculated based on the optimum set sound speed at each point in the region of interest. Accumulate and generate a phasing addition signal. The image generation unit 20 generates an ultrasonic image signal from the phasing addition signal generated by the reception control unit 18 and supplies the ultrasonic image signal to the monitor 28 to display the ultrasonic image. This routine is completed through the above steps.
次に、超音波プローブ10から超音波ビームが送信され、その反射波に基づいて画像生成部20が超音波画像を生成する動作について説明する。 Next, an operation in which an ultrasonic beam is transmitted from the ultrasonic probe 10 and the image generation unit 20 generates an ultrasonic image based on the reflected wave will be described.
被検体内に超音波ビームを送信する際、送信制御部12は、超音波プローブ10の複数の圧電素子10aに対してそれぞれ駆動パルス信号を供給する。このとき、送信制御部12は、各圧電素子10aから送信される超音波が送信フォーカス制御部14によって導出された送信焦点の深さ位置に収束するように、各チャンネルの駆動パルス信号に対して遅延時間を与える。圧電素子10aの各々は、駆動パルス信号を受信すると機械的に振動して超音波を発生させ、これを被検体内に向けて送信する。 When transmitting an ultrasonic beam into the subject, the transmission control unit 12 supplies a drive pulse signal to each of the plurality of piezoelectric elements 10 a of the ultrasonic probe 10. At this time, the transmission control unit 12 applies the drive pulse signal of each channel so that the ultrasonic wave transmitted from each piezoelectric element 10a converges to the depth position of the transmission focus derived by the transmission focus control unit 14. Give the delay time. Each of the piezoelectric elements 10a, when receiving the drive pulse signal, mechanically vibrates to generate an ultrasonic wave, and transmits the ultrasonic wave into the subject.
各圧電素子10aから送信された超音波は被検体内を伝播し、その途中にある音響インピーダンスの不連続面で次々と反射し、反射波が複数の圧電素子10aによって受信される。圧電素子10aの各々は、反射波を受信すると電気信号を生成し、この電気信号を受信信号として受信信号処理部16に供給する。なお、送信焦点の近傍において反射された反射波からは歪みの少ない高品質な受信信号を得ることができる。 The ultrasonic waves transmitted from the respective piezoelectric elements 10a propagate through the subject, are reflected one after another at the discontinuous surface of the acoustic impedance in the middle, and the reflected waves are received by the plurality of piezoelectric elements 10a. Each of the piezoelectric elements 10a generates an electric signal when receiving the reflected wave, and supplies the electric signal to the reception signal processing unit 16 as a reception signal. A high-quality received signal with little distortion can be obtained from the reflected wave reflected in the vicinity of the transmission focal point.
受信信号処理部16は、複数の圧電素子10aの各々から供給された受信信号を増幅した後、デジタル信号に変換する。デジタル信号に変換された受信信号は、受信データとして受信信号メモリ17に格納されるともに受信制御部18に供給される。 The reception signal processing unit 16 amplifies the reception signal supplied from each of the plurality of piezoelectric elements 10a and then converts it into a digital signal. The reception signal converted into the digital signal is stored in the reception signal memory 17 as reception data and supplied to the reception control unit 18.
受信制御部18は、受信信号処理部16または受信信号メモリ17から供給される各チャンネルの受信信号に対して、主制御部30から指定された設定音速値に基づき算出した受信遅延時間を与えることによって整相処理を施す。そして、受信制御部18は、整相された各チャンネルの受信信号を積算することにより整相加算信号を生成する。生成された整相加算信号は、画像生成部20に順次供給される。 The reception control unit 18 gives the reception delay time calculated based on the set sound speed value designated by the main control unit 30 to the reception signal of each channel supplied from the reception signal processing unit 16 or the reception signal memory 17. The phasing process is performed by And the reception control part 18 produces | generates a phasing addition signal by integrating | accumulating the receiving signal of each channel phased. The generated phasing addition signal is sequentially supplied to the image generation unit 20.
画像生成部20は、整相加算信号に対してフィルタリング処理、Log圧縮処理、包絡線検波処理、STC(Sensitivity Time Control)処理、補間処理、走査変換処理などを施して、整相加算信号の信号強度を輝度に変換した超音波画像信号を生成する。生成された超音波画像信号は、自身が備える画像メモリに記憶されるとともに、モニタ28に供給される。モニタ28は、超音波画像信号に基づいて被検体の断層画像を表示する。 The image generation unit 20 performs a filtering process, a log compression process, an envelope detection process, an STC (Sensitivity Time Control) process, an interpolation process, a scan conversion process, and the like on the phasing addition signal. An ultrasonic image signal in which intensity is converted into luminance is generated. The generated ultrasonic image signal is stored in an image memory included in the ultrasonic image signal and supplied to the monitor 28. The monitor 28 displays a tomographic image of the subject based on the ultrasonic image signal.
次に、図2に示すフローチャートのステップS2およびS4に対応する送信フォーカス制御部14による超音波ビームの送信回数nの導出処理および各送信焦点の深さ位置の導出処理について説明する。 Next, the process of deriving the number n of ultrasonic beam transmissions and the process of deriving the depth position of each transmission focus by the transmission focus control unit 14 corresponding to steps S2 and S4 of the flowchart shown in FIG. 2 will be described.
一般的に、歪みの小さい高品質な受信信号を得るためには、超音波ビームのビーム幅を小さくすればよく、ビーム幅を小さくするためには、送信F値を小さくすればよい。ここで、図3(a)に送信F値が比較的小さい超音波ビームのビーム形状を示し、図3(b)に送信F値が比較的大きい超音波ビームのビーム形状を示す。図3(a)に示すように、送信F値が小さい超音波ビームは、送信焦点fにおけるビーム幅は小さく、焦点近傍において高品質な受信信号を得ることができ、分解能の高い超音波画像を生成することができる。しかしながら、送信焦点fから離れるにつれてビーム幅は急激に大きくなり、得られる超音波画像においても送信焦点fから離れるにつれて分解能が急激に低下する。このように、送信F値が小さい超音波ビームは、高品質な受信信号を得ることができる送信焦点を中心とする有効領域の範囲(深さ方向の幅)は比較的狭い。 In general, in order to obtain a high-quality received signal with small distortion, the beam width of the ultrasonic beam may be reduced, and in order to reduce the beam width, the transmission F value may be reduced. Here, FIG. 3A shows the beam shape of an ultrasonic beam having a relatively small transmission F value, and FIG. 3B shows the beam shape of an ultrasonic beam having a relatively large transmission F value. As shown in FIG. 3A, an ultrasonic beam having a small transmission F value has a small beam width at the transmission focal point f, and a high-quality received signal can be obtained in the vicinity of the focal point. Can be generated. However, the beam width increases rapidly as the distance from the transmission focal point f increases, and the resolution of the obtained ultrasonic image also decreases rapidly as the distance from the transmission focal point f increases. As described above, the ultrasonic beam having a small transmission F value has a relatively narrow range (width in the depth direction) of the effective region centering on the transmission focal point at which a high-quality received signal can be obtained.
一方、図3(b)に示すように、送信F値が大きい超音波ビームは、送信焦点fにおけるビーム幅は広く、焦点近傍における分解能はそれほど高くないものの、焦点位置から離れた深さ位置におけるビーム幅は、小F値の超音波ビームより小さい。すなわち、送信F値が大きい超音波ビームにおいては、送信焦点fから離れた位置でも比較的高品質な受信信号を得ることができる。つまり、送信F値が大きい超音波ビームは、送信焦点を中心とする有効領域の範囲(深さ方向の幅)は比較的広い。このように、高品質な受信信号を得ることができる送信焦点を中心とする有効領域の範囲(深さ方向の幅)は、送信F値が大きい程広くなる。有効領域の範囲は、送信F値に概ね比例する。 On the other hand, as shown in FIG. 3B, the ultrasonic beam having a large transmission F value has a wide beam width at the transmission focal point f and the resolution near the focal point is not so high, but at a depth position away from the focal position. The beam width is smaller than the ultrasonic beam with a small F value. That is, in an ultrasonic beam having a large transmission F value, a relatively high quality reception signal can be obtained even at a position away from the transmission focal point f. That is, an ultrasonic beam having a large transmission F value has a relatively wide effective area (width in the depth direction) centered on the transmission focal point. Thus, the range of the effective area (width in the depth direction) centering on the transmission focal point at which a high-quality received signal can be obtained becomes wider as the transmission F value increases. The range of the effective area is approximately proportional to the transmission F value.
送信フォーカス制御部14は、高品質な受信信号を得ることができる送信焦点を中心とする有効領域の範囲が送信F値に比例するという性質を利用して、着目領域内において送信焦点の深さ位置を以下のように導出する。 The transmission focus control unit 14 uses the property that the range of the effective area centering on the transmission focus at which a high-quality received signal can be obtained is proportional to the transmission F value. The position is derived as follows.
送信フォーカス制御部14は、ユーザによって指定された着目領域の範囲が、体表から比較的近い領域(浅い領域)であり、予め定められた所定の送信F値を維持できる範囲内である場合には、図4に示すように、多段フォーカスを実施する際の各送信焦点f[1]〜f[n]を等間隔に配置するように各送信焦点f[1]〜f[n]の深さ位置を導出する。 When the range of the region of interest designated by the user is a region that is relatively close to the body surface (shallow region) and is within a range in which a predetermined transmission F value can be maintained in advance. As shown in FIG. 4, the depths of the transmission focal points f [1] to f [n] are arranged so that the transmission focal points f [1] to f [n] at the time of performing multistage focusing are arranged at equal intervals. Determining the position.
すなわち、予め定められた送信F値をXとすると、送信フォーカス制御部14は、着目領域の下端の深さ位置に送信焦点を設定した場合の焦点距離Dmaxを最大開口径Amaxで割った値Dmax/AmaxとXとを比較する。送信フォーカス制御部14は、Dmax/AmaxがX以下であると判定した場合、予め定められた送信F値を維持することができると判断する。この場合、送信制御部12によって送信F値が所定値Xとなるように送信焦点の深さ位置に応じて開口径が制御される。 That is, assuming that the predetermined transmission F value is X, the transmission focus control unit 14 divides the focal distance Dmax when the transmission focus is set at the depth position at the lower end of the region of interest by the maximum aperture diameter Amax . The value D max / A max is compared with X. If the transmission focus control unit 14 determines that D max / A max is equal to or less than X, the transmission focus control unit 14 determines that a predetermined transmission F value can be maintained. In this case, the aperture diameter is controlled by the transmission control unit 12 in accordance with the depth position of the transmission focus so that the transmission F value becomes the predetermined value X.
送信フォーカス制御部14は、着目領域内において、各送信焦点の有効領域r[1]〜r[n]が連続するように送信回数(送信焦点の数)nおよび送信焦点の配置間隔を導出する。有効領域の範囲(深さ方向の幅z)は、送信F値に比例することから、送信F値が一定に維持される場合、互いに等しい。図4に示すように、送信フォーカス制御部14は、各送信焦点f[1]〜f[n]の配置間隔が、有効領域r[1]〜r[n]の深さ方向の幅zと一致するように、各送信焦点f[1]〜f[n]の深さ位置を導出する。尚、有効領域の深さ方向の幅zは、要求される画質に応じて任意に設定することが可能である。送信回数nは、例えば着目領域の深さ方向の全長をLとするとL/zにより導出することができる。送信焦点f[1]〜f[n]の各深さ位置は、例えば最も深い位置に配置される送信焦点f[n]を着目領域の下端に固定することにより一義的に定めることができる。なお、最も浅い位置に配置される送信焦点f[1]を着目領域の上端に固定することにより送信焦点f[1]〜f[n]の各々の深さ位置を導出することも可能である。 The transmission focus control unit 14 derives the number of transmissions (the number of transmission focal points) n and the transmission focal point arrangement interval so that the effective areas r [1] to r [n] of the respective transmission focal points are continuous within the region of interest. . Since the range of the effective area (the width z in the depth direction) is proportional to the transmission F value, it is equal to each other when the transmission F value is kept constant. As shown in FIG. 4, the transmission focus control unit 14 determines that the arrangement intervals of the transmission focal points f [1] to f [n] are the width z in the depth direction of the effective regions r [1] to r [n]. Depth positions of the transmission focal points f [1] to f [n] are derived so as to match. The width z in the depth direction of the effective area can be arbitrarily set according to the required image quality. The number of transmissions n can be derived from L / z, for example, where L is the total length of the region of interest in the depth direction. The depth positions of the transmission focal points f [1] to f [n] can be uniquely determined by, for example, fixing the transmission focal point f [n] arranged at the deepest position to the lower end of the region of interest. It is possible to derive the depth position of each of the transmission focal points f [1] to f [n] by fixing the transmission focal point f [1] arranged at the shallowest position to the upper end of the region of interest. .
送信フォーカス制御部14は、ユーザによって指定された着目領域の範囲が、体表から比較的深い領域を含んでおり、予め定められた一定の送信F値を維持できないと判断した場合には、図5に示すように、各送信焦点の深さが深くなるにつれて(焦点距離が大きくなるにつれて)隣接する送信焦点との間隔が増していくように各送信焦点f[1]〜f[n]の深さ位置を導出する。 When the transmission focus control unit 14 determines that the range of the region of interest designated by the user includes a relatively deep region from the body surface and cannot maintain a predetermined transmission F value, As shown in FIG. 5, each transmission focal point f [1] to f [n] is increased so that the distance between adjacent transmission focal points increases as the depth of each transmission focal point increases (as the focal length increases). Derived depth position.
すなわち、予め定められた送信F値をXとすると、送信フォーカス制御部14は、着目領域の下端の深さ位置に送信焦点を設定した場合の焦点距離Dmaxを最大開口径Amaxで割った値Dmax/AmaxとXとを比較する。送信フォーカス制御部14は、Dmax/AmaxがXよりも大であると判定した場合、予め定められた送信F値を維持することができないと判断する。この場合、開口径は、送信制御部12によって最大開口径Amaxに固定される。開口径が一定の場合、送信F値は、焦点距離Dに比例する。また、上記したように、高品質な受信信号を得ることができる送信焦点を中心とする有効領域の範囲(深さ方向の幅)は、送信F値に比例する。従って、開口径が一定の場合、有効領域の幅は、焦点距離Dに比例することとなる。すなわち、開口径が一定とされ送信F値が焦点距離に応じて変化する場合、送信焦点の深さ位置が深くなるにつれて送信焦点を中心とする有効領域の幅は広くなる。 That is, assuming that the predetermined transmission F value is X, the transmission focus control unit 14 divides the focal distance Dmax when the transmission focus is set at the depth position at the lower end of the region of interest by the maximum aperture diameter Amax . The value D max / A max is compared with X. If the transmission focus control unit 14 determines that D max / A max is greater than X, the transmission focus control unit 14 determines that the predetermined transmission F value cannot be maintained. In this case, the opening diameter is fixed to the maximum opening diameter A max by the transmission control unit 12. When the aperture diameter is constant, the transmission F value is proportional to the focal length D. Further, as described above, the range of the effective area (width in the depth direction) centering on the transmission focal point at which a high-quality received signal can be obtained is proportional to the transmission F value. Therefore, when the aperture diameter is constant, the width of the effective area is proportional to the focal length D. That is, when the aperture diameter is constant and the transmission F value changes according to the focal length, the width of the effective area centering on the transmission focus becomes wider as the depth position of the transmission focus becomes deeper.
送信焦点f[1]〜f[n]は、それぞれ開口径が固定された条件下で形成されているので、対応する各送信F値は、それぞれ焦点距離D[1]〜D[n]に応じた値となっている。従って、送信焦点f[1]〜f[n]の各々に対応する有効領域r[1]〜r[n]の幅は、互いに異なる。ここで、有効領域r[1]〜r[n]の幅の半分に相当する長さをそれぞれw[1]〜w[n]とすると、送信フォーカス制御部14は、各送信焦点の深さ位置を下記の式(1)および(2)を満たすように導出する。 Since the transmission focal points f [1] to f [n] are formed under a condition in which the aperture diameter is fixed, the corresponding transmission F values are respectively set to the focal lengths D [1] to D [n]. The value is in accordance. Accordingly, the widths of the effective areas r [1] to r [n] corresponding to the transmission focal points f [1] to f [n] are different from each other. Here, if the lengths corresponding to half of the widths of the effective areas r [1] to r [n] are w [1] to w [n], respectively, the transmission focus control unit 14 determines the depth of each transmission focus. The position is derived so as to satisfy the following expressions (1) and (2).
w[i]/D[i]=k<1・・・(1)
D[i]=D[i−1]+w[i−1]+w[i]・・・(2)
(ただし、iは1〜nの整数)
w [i] / D [i] = k <1 (1)
D [i] = D [i-1] + w [i-1] + w [i] (2)
(Where i is an integer from 1 to n)
すなわち、送信フォーカス制御部14は、ある送信焦点F[i]に対応する焦点距離D[i]と、送信焦点F[i]を中心とする有効領域r[i]の幅の比を一定とし、互いに隣接する送信焦点間の有効領域が連続するように各送信焦点の深さ位置を設定する。上記の式(1)および(2)より下記の式(3)が導かれる。 That is, the transmission focus control unit 14 keeps the ratio of the focal length D [i] corresponding to a certain transmission focal point F [i] and the width of the effective area r [i] centered on the transmission focal point F [i] constant. The depth positions of the transmission focal points are set so that the effective areas between the transmission focal points adjacent to each other are continuous. The following formula (3) is derived from the above formulas (1) and (2).
D[i]=D[i−1]×(1+k)/(1−k)・・・(3) D [i] = D [i-1] × (1 + k) / (1-k) (3)
ここで、(1+k)/(1−k)をαとすると、
D[i]=α×D[i−1]=α i−1 ×D[1] ・・・(4)
Here, if (1 + k) / (1-k) is α,
D [i] = α × D [i−1] = α i−1 × D [1] (4)
と表すことができる。すなわち、着目領域の範囲が、予め定められた一定の送信F値を維持できる範囲内にない場合には、送信フォーカス制御部14は、焦点距離が等比級数的に増加するように各焦点位置を設定する。なお、係数α(=(1+k)/(1−k))は、1よりも大きい値であり、得ようとする画質に応じて任意に設定することができる値であり、上記等比級数の公比に相当する値である。 It can be expressed as. That is, when the range of the region of interest is not within a range in which a predetermined constant transmission F value can be maintained, the transmission focus control unit 14 determines each focal position so that the focal length increases geometrically. Set. The coefficient α (= (1 + k) / (1−k)) is a value larger than 1, and can be arbitrarily set according to the image quality to be obtained. It is a value corresponding to a common ratio.
また、着目領域の深さ方向の全長をL、超音波の送信回数(送信焦点の数)をnとすると、
L=D[n]−D[1]=(α n−1 −1)×D[1]・・・(5)
と表すことができる。式(5)より、着目領域の深さ方向の全長L、最も浅い深さ位置に配置される送信焦点f[1]に対応する焦点距離D[1]、係数α、送信焦点の数(超音波の送信回数)nのうち、3変数を既知の変数とすることにより、残りの1変数を求めることができる。送信焦点f[1]〜f[n]の各深さ位置は、例えば最も深い位置に配置される送信焦点f[n]を着目領域の下端に固定することにより一義的に定めることができる。なお、最も浅い位置に配置される送信焦点f[1]を着目領域の上端に固定することにより送信焦点f[1]〜f[n]の各深さ位置を導出することも可能である。
Further, if the total length in the depth direction of the region of interest is L, and the number of ultrasonic transmissions (the number of transmission focal points) is n,
L = D [n] −D [1] = ( α n−1 −1) × D [1] (5)
It can be expressed as. From Expression (5), the total length L in the depth direction of the region of interest, the focal length D [1] corresponding to the transmission focal point f [1] arranged at the shallowest depth position, the coefficient α, the number of transmission focal points (super The remaining one variable can be obtained by making three variables of the number of sound wave transmissions) n known variables. The depth positions of the transmission focal points f [1] to f [n] can be uniquely determined by, for example, fixing the transmission focal point f [n] arranged at the deepest position to the lower end of the region of interest. It is also possible to derive the depth positions of the transmission focal points f [1] to f [n] by fixing the transmission focal point f [1] arranged at the shallowest position to the upper end of the region of interest.
図6は、上記した送信フォーカス制御部14による送信回数および各送信焦点の深さ位置の導出処理の手順を示したフローチャートである。 FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of the process for deriving the number of transmissions and the depth position of each transmission focus by the transmission focus control unit 14 described above.
ステップS10において、送信フォーカス制御部14は、主制御部30から着目領域の範囲を示す制御信号を受信することにより着目領域の深さ方向の全長Lおよび着目領域の下端の深さ位置Dmaxを取得する。 In step S <b> 10, the transmission focus control unit 14 receives the control signal indicating the range of the target region from the main control unit 30, thereby obtaining the total length L in the depth direction of the target region and the depth position Dmax of the lower end of the target region. get.
ステップS11において、送信フォーカス制御部14は、Dmax/Amaxが予め定められた送信F値であるX以下であるか否かを判定することにより、着目領域の範囲が所定の送信F値Xを維持できる範囲内にあるか否かを判定する。 In step S11, the transmission focus control unit 14 determines whether or not D max / A max is equal to or less than X that is a predetermined transmission F value, so that the range of the region of interest is a predetermined transmission F value X. It is determined whether or not it is within a range that can be maintained.
送信フォーカス制御部14は、着目領域の範囲が所定の送信F値Xを維持できる範囲内にあると判定した場合、ステップS12において、着目領域の深さ方向の全長Lを所定の送信F値Xに対応する有効領域の幅zで割ることにより送信回数nを導出する。次に、ステップS13において、送信フォーカス制御部14は、例えば最も深い位置に配置される送信焦点f[n]を着目領域の下端に固定するとともに各送信焦点の間隔をzに設定することにより送信焦点f[1]〜f[n]の各々の深さ位置を導出する。 If the transmission focus control unit 14 determines that the range of the region of interest is within a range in which the predetermined transmission F value X can be maintained, in step S <b> 12, the total length L in the depth direction of the region of interest is set to the predetermined transmission F value X. The number of transmissions n is derived by dividing by the width z of the effective area corresponding to. Next, in step S13, the transmission focus control unit 14 transmits, for example, by fixing the transmission focal point f [n] arranged at the deepest position to the lower end of the region of interest and setting the interval between the transmission focal points to z. The depth position of each of the focal points f [1] to f [n] is derived.
このように、送信フォーカス制御部14は、着目領域の範囲が所定の送信F値を維持できる範囲内にあると判定した場合には、各送信焦点を等間隔に配置する。このとき、各送信においてF値が一定となるように開口径が制御される。各送信において送信F値が一定とされ且つ有効領域の幅zに相当する間隔に各送信焦点が配置されるので、着目領域の全域に亘り均質な超音波画像を取得することができる。 As described above, when the transmission focus control unit 14 determines that the range of the region of interest is within the range in which the predetermined transmission F value can be maintained, the transmission focal points are arranged at equal intervals. At this time, the aperture diameter is controlled so that the F value is constant in each transmission. Since the transmission F value is constant in each transmission and the transmission focal points are arranged at intervals corresponding to the width z of the effective area, a uniform ultrasonic image can be acquired over the entire area of interest.
一方、送信フォーカス制御部14は、ステップS11において、着目領域の範囲が所定の送信F値Xを維持できる範囲内にないと判定した場合、ステップS14においてL=(α n−1 −1)×D[1](上記の式(5))に基づいて送信回数nを導出する。このとき、D[1]として着目領域の上端の深さ位置を用いることとしてもよい。なお、係数αは、予め定められているものとする。
On the other hand, if the transmission focus control unit 14 determines in step S11 that the range of the region of interest is not within the range in which the predetermined transmission F value X can be maintained, L = ( α n−1 −1) × in step S14. The number of transmissions n is derived based on D [1] (the above formula (5)). At this time, the depth position of the upper end of the region of interest may be used as D [1]. It is assumed that the coefficient α is predetermined.
次に、ステップS15において、送信フォーカス制御部14は、D[i]=α i−1 ×D[1](上記の式(4))に基づいて各送信焦点の深さ位置を導出する。このとき、D[1]として着目領域の上端の深さ位置を用いることとしてもよい。このように、送信フォーカス制御部14は、着目領域の範囲が所定の送信F値を維持できる範囲内にないと判定した場合には、焦点距離が等比級数的に増加するように各送信焦点を配置する。この場合、各送信において開口径は最大開口径Amaxに固定される。
Next, in step S15, the transmission focus control unit 14 derives the depth position of each transmission focus based on D [i] = α i−1 × D [1] (the above equation (4)). At this time, the depth position of the upper end of the region of interest may be used as D [1]. As described above, when the transmission focus control unit 14 determines that the range of the region of interest is not within the range in which the predetermined transmission F value can be maintained, each transmission focus is controlled so that the focal length increases geometrically. Place. In this case, the aperture diameter is fixed to the maximum aperture diameter Amax in each transmission.
このように、送信フォーカス制御部14は、送信F値を一定に維持することができない深さ領域、すなわち、送信F値が焦点距離に応じて変化する深さ領域において、送信焦点の深さが深くなるに従って(焦点距離が大きくなるに従って)焦点間の距離が増すように各送信焦点の深さ位置を設定する。これにより、複数の送信焦点を等間隔に配置する場合と比較して少ない送信回数で各送信において高品質な受信信号を得ることが可能となる。また、焦点距離が等比級数的に増加するように各送信焦点を配置することにより、送信焦点の配置を有効領域の範囲に対応させることができ、効率的な配置とすることができる。 As described above, the transmission focus control unit 14 determines the depth of the transmission focus in the depth region where the transmission F value cannot be kept constant, that is, in the depth region where the transmission F value changes according to the focal length. The depth position of each transmission focal point is set so that the distance between the focal points increases as the depth increases (as the focal length increases). As a result, it is possible to obtain a high-quality received signal in each transmission with a smaller number of transmissions compared to the case where a plurality of transmission focal points are arranged at equal intervals. Further, by arranging the transmission focal points so that the focal distance increases geometrically, the arrangement of the transmission focal points can correspond to the range of the effective area, and the arrangement can be made efficient.
なお、本実施形態においては、焦点距離を等比級数的に増加させる場合を例示したが、各送信焦点に対応する有効領域が連続していればよい。換言すれば、互いに隣り合う有効領域がオーバラップしていてもよい。すなわち、送信焦点の深さが深くなるに従って焦点間の距離が増すように各送信焦点の深さ位置を設定する場合において、D[i]<α×D[i−1]となっていてもよい。 In the present embodiment, the case where the focal length is increased geometrically is illustrated, but it is only necessary that the effective areas corresponding to the transmission focal points are continuous. In other words, the effective areas adjacent to each other may overlap. That is, when the depth position of each transmission focus is set so that the distance between the focal points increases as the transmission focus depth increases, even if D [i] <α × D [i−1]. Good.
また、本実施形態においては、係数αを固定値として式(5)に基づいて送信回数nを導出することとした。係数αは、得ようとする超音波画像の画質に影響を与える係数であるので、係数αを固定値とすることで得られる超音波画像の画質が担保される。一方、送信回数nを固定値として、式(5)に基づいて係数αを導出することも可能である。この場合、着目領域の範囲に応じてαが変動することとなるので、着目領域の範囲が広すぎると得られる超音波画像の画質が低下するおそれがある。しかしながら、n個の送信焦点を式(4)に基づいて配置することにより、各送信焦点を等間隔に配置する場合と比較して分解能が著しく低い領域が発生することを防止することができる。 In the present embodiment, the number of transmissions n is derived based on Expression (5) with the coefficient α as a fixed value. Since the coefficient α is a coefficient that affects the image quality of the ultrasonic image to be obtained, the image quality of the ultrasonic image obtained is secured by setting the coefficient α to a fixed value. On the other hand, it is also possible to derive the coefficient α based on the equation (5) with the number of transmissions n as a fixed value. In this case, since α varies according to the range of the region of interest, there is a possibility that the image quality of the obtained ultrasonic image will be deteriorated if the range of the region of interest is too wide. However, by arranging the n transmission focal points based on the equation (4), it is possible to prevent the occurrence of a region having a remarkably low resolution as compared with the case where the transmission focal points are arranged at equal intervals.
また、着目領域が所定の送信F値を維持できる範囲と維持できない範囲の双方を含む場合、所定の送信F値を維持できる範囲については送信F値を一定に制御して送信焦点を等間隔に配置する一方、所定の送信F値を維持できない範囲については開口径を最大値に固定して焦点距離が等比級数的に増加するように各送信焦点を配置することとしてもよい。また、所定の送信F値を維持できる範囲と維持できない範囲を区別することなく、着目領域の全体に亘り開口径を最大値に固定して焦点距離が等比級数的に増加するように各送信焦点を配置することとしてもよい。 In addition, when the region of interest includes both a range in which the predetermined transmission F value can be maintained and a range in which the predetermined transmission F value cannot be maintained, the transmission F value is controlled to be constant and the transmission focal points are set at equal intervals for the range in which the predetermined transmission F value can be maintained On the other hand, in a range where a predetermined transmission F value cannot be maintained, the transmission diameter may be arranged such that the aperture diameter is fixed to the maximum value and the focal length increases geometrically. Further, without distinguishing between the range in which the predetermined transmission F value can be maintained and the range in which the predetermined transmission F value cannot be maintained, each transmission is performed so that the focal length increases geometrically by fixing the aperture diameter to the maximum value over the entire region of interest. A focal point may be arranged.
次に、図2に示すフローチャートのステップS5に係る処理内容の詳細について図7に示すフローチャートを参照しつつ説明する。 Next, details of the processing contents according to step S5 of the flowchart shown in FIG. 2 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
上記のように送信フォーカス制御部14によって各送信焦点の深さ位置が導出されると、主制御部30は、超音波プローブ10から送信される超音波の送信焦点の深さ位置が送信フォーカスNo.1に対応する深さ位置に設定すべき制御信号を送信制御部12に供給する。これにより、送信制御部12は、送信焦点f[1]の深さ位置に応じた送信遅延時間を各チャンネルの駆動パルス信号に与え、遅延時間が付与された各チャンネルの駆動パルス信号を各圧電素子10aに供給する。なお、ここでの送信遅延時間は、予め被検体内の音速を仮定して設定された仮定設定音速に基づいて導出された値である。超音波プローブ10は、送信焦点f[1]に収束するように被検体内に超音波を送信する(ステップS20)。 When the depth position of each transmission focus is derived by the transmission focus control unit 14 as described above, the main control unit 30 determines that the depth position of the transmission focus of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic probe 10 is the transmission focus No. . A control signal to be set at a depth position corresponding to 1 is supplied to the transmission control unit 12. Thereby, the transmission control unit 12 gives the transmission delay time corresponding to the depth position of the transmission focal point f [1] to the drive pulse signal of each channel, and applies the drive pulse signal of each channel to which the delay time is given to each piezoelectric pulse. It supplies to the element 10a. Note that the transmission delay time here is a value derived based on an assumed set sound speed set in advance assuming the sound speed in the subject. The ultrasonic probe 10 transmits ultrasonic waves into the subject so as to converge at the transmission focal point f [1] (step S20).
超音波プローブ10の各圧電素子10aから送信された超音波の反射によるエコーは、複数の圧電素子10aによって受信される。反射エコーを受信した圧電素子10aの各々は、電気信号である受信信号を生成してこれを受信信号処理部16に出力する。受信信号処理部16は、各チャンネルの受信信号に対して増幅およびA/D変換を含む信号処理を施し、信号処理を施した受信信号を受信データとして受信信号メモリ17に格納する(ステップS22)。 Echoes by reflection of ultrasonic waves transmitted from the piezoelectric elements 10a of the ultrasonic probe 10 are received by the plurality of piezoelectric elements 10a. Each of the piezoelectric elements 10 a that has received the reflection echo generates a reception signal that is an electrical signal and outputs the reception signal to the reception signal processing unit 16. The reception signal processing unit 16 performs signal processing including amplification and A / D conversion on the reception signal of each channel, and stores the reception signal subjected to signal processing in the reception signal memory 17 as reception data (step S22). .
受信制御部18は、主制御部30から供給される制御信号に基づいて、受信信号メモリ17からラインNo.jの受信信号を抽出すると共に、主制御部30から供給される設定音速No.kに対応する設定音速に基づいて受信遅延時間を算出する。そして、受信制御部18は、抽出したラインNo.jの受信信号に算出した受信遅延時間を与えて受信フォーカス処理を施して整相加算信号を生成し、これを画像生成部20に供給する。画像生成部20は、受信制御部18において生成された整相加算信号から超音波画像信号を生成し、自身に備える画像メモリに生成した超音波画像信号を蓄積する(ステップS24)。 Based on the control signal supplied from the main control unit 30, the reception control unit 18 receives a line number from the reception signal memory 17. j received signal and a set sound speed No. supplied from the main control unit 30. The reception delay time is calculated based on the set sound speed corresponding to k. The reception control unit 18 then extracts the extracted line No. A received delay time is applied to the received signal of j and reception focus processing is performed to generate a phasing addition signal, which is supplied to the image generation unit 20. The image generation unit 20 generates an ultrasonic image signal from the phasing addition signal generated in the reception control unit 18, and accumulates the generated ultrasonic image signal in an image memory included in the image generation unit 20 (step S24).
なお、本実施形態においては、受信制御部18が受信フォーカス処理を行うための複数の設定音速が、設定音速ナンバーk(kは1〜251の整数)に対応付けられて受信制御部18内に備えられたメモリに格納されている。設定音速No.1〜No.251は、例えば設定音速1400m/s〜1650m/sにそれぞれ対応している。また、各設定音速は例えば1m/s間隔で設定されている。なお、設定音速の範囲および設定間隔は上記したものに限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。 In the present embodiment, a plurality of set sound speeds for the reception control unit 18 to perform the reception focus process are associated with the set sound speed number k (k is an integer from 1 to 251) in the reception control unit 18. It is stored in the provided memory. Set sound speed No. 1-No. 251 corresponds to, for example, set sound speeds of 1400 m / s to 1650 m / s, respectively. Each set sound speed is set at an interval of 1 m / s, for example. The set sound speed range and the set interval are not limited to those described above, and can be changed as appropriate.
また、図8に示すように、超音波プローブ10の所定の開口中心Cの圧電素子10aを中心とした例えば±8ライン幅のラインに対し、それぞれラインナンバーj(jは1〜17の整数)が割り当てられている。 Further, as shown in FIG. 8, line numbers j (j is an integer from 1 to 17), for example, for a line having a width of ± 8 lines centered on the piezoelectric element 10 a at a predetermined opening center C of the ultrasonic probe 10. Is assigned.
次に、主制御部30は、設定音速ナンバーをインクリメントした後(ステップS26)、当該設定音速ナンバーが最大値251よりも大であるか否かを判定する(ステップS28)。ステップS28において肯定判定がなされた場合、処理はステップS30に進み、否定判定がなされた場合は、処理はステップS24に戻される。 Next, the main control unit 30 increments the set sound speed number (step S26), and then determines whether or not the set sound speed number is greater than the maximum value 251 (step S28). If an affirmative determination is made in step S28, the process proceeds to step S30, and if a negative determination is made, the process returns to step S24.
主制御部30が設定音速ナンバーを順次インクリメントすることにより、受信制御部18によって、受信信号メモリ17から読み出されたラインの受信信号に対して、各設定音速に基づき受信フォーカス処理が実施され、設定音速毎に整相加算信号が生成される。そして、生成された設定音速毎の整相加算信号は、画像生成部20によって、設定音速毎の超音波画像信号が生成され、生成された超音波画像信号が画像メモリに蓄積される。 When the main control unit 30 sequentially increments the set sound speed number, the reception control unit 18 performs reception focus processing on the reception signal of the line read from the reception signal memory 17 based on each set sound speed, A phasing addition signal is generated for each set sound speed. Then, the generated phasing addition signal for each set sound speed is generated by the image generation unit 20 for each set sound speed, and the generated ultrasonic image signal is stored in the image memory.
次に、主制御部30は、ラインナンバーをインクリメントした後(ステップS30)、当該ラインナンバーが最大値17よりも大であるか否かを判定する(ステップS32)。ステップS32において肯定判定がなされた場合、処理はステップS34に進み、否定判定がなされた場合は、処理はステップS24に戻される。 Next, after incrementing the line number (step S30), the main control unit 30 determines whether or not the line number is greater than the maximum value 17 (step S32). If an affirmative determination is made in step S32, the process proceeds to step S34, and if a negative determination is made, the process returns to step S24.
主制御部30がラインナンバーを順次インクリメントすることにより、処理対象となるラインが順次変更され、変更されたラインについて、ステップS24〜S32の処理が実施される。すなわち、受信制御部18は、ラインNo.1〜17の受信信号に対して、各設定音速に基づき算出した受信遅延時間を与えて受信フォーカス処理を実施して、設定音速毎の整相加算信号を生成する。生成された設定音速毎の整相加算信号は、画像生成部20に供給される。画像生成部20は、各ラインに対応する設定音速毎の超音波画像信号を生成し、これらを画像メモリに蓄積する。 The main control unit 30 sequentially increments the line number, so that the lines to be processed are sequentially changed, and the processes in steps S24 to S32 are performed on the changed lines. That is, the reception control unit 18 sets the line No. The reception delay process calculated based on each set sound speed is given to the reception signals 1 to 17 and the reception focus process is performed to generate a phasing addition signal for each set sound speed. The generated phasing addition signal for each set sound speed is supplied to the image generation unit 20. The image generation unit 20 generates an ultrasonic image signal for each set sound speed corresponding to each line, and stores these in the image memory.
このようにして、図9に示すように、ラインNo.1〜ラインNo17の超音波画像信号からなる超音波画像が、1400m/s〜1650m/sの設定音速毎に生成される。 In this way, as shown in FIG. 1 to No. 17 are generated for each set sound speed of 1400 m / s to 1650 m / s.
画像生成部20は、1400m/s〜1650m/sの設定音速毎の超音波画像信号を焦点位置導出部21に出力する。焦点位置導出部21は、入力された設定音速毎の超音波画像信号に基づいて、送信フォーカスNo.1に対応する実際の送信焦点の深さ位置を導出する(ステップS34)。 The image generation unit 20 outputs an ultrasonic image signal for each set sound speed of 1400 m / s to 1650 m / s to the focal position deriving unit 21. The focal position deriving unit 21 transmits the transmission focus No. based on the inputted ultrasonic image signal for each set sound velocity. The depth position of the actual transmission focus corresponding to 1 is derived (step S34).
具体的には、焦点位置導出部21は、設定音速毎の超音波画像信号について、図9において破線で囲まれた単位深さのライン毎の画像強度の分布を取得し、そのライン毎の画像強度の加算値Σa(k)を導出する。なお、上記単位深さとしては、例えば20μm〜50μmである。この単位深さは、後述する最適設定音速を求める際に用いる深さよりも狭い範囲である。このように局所的な狭い範囲の画像強度に基づく暫定最適設定音速を用いることによって、他の深さの画像強度の影響を受けない最適設定音速として、深さに対するその変化を高精度に捉えることができる。また、暫定最適設定音速は短時間で求めることができる。 Specifically, the focal position deriving unit 21 acquires an image intensity distribution for each line of unit depth surrounded by a broken line in FIG. 9 for the ultrasonic image signal for each set sound speed, and the image for each line. An intensity addition value Σa (k) is derived. In addition, as said unit depth, it is 20 micrometers-50 micrometers, for example. This unit depth is a range narrower than the depth used when obtaining the optimum set sound speed described later. In this way, by using the provisional optimal setting sound speed based on the local narrow range image intensity, the change to the depth can be captured with high accuracy as the optimal setting sound speed not affected by the image intensity at other depths. Can do. In addition, the provisional optimum set sound speed can be obtained in a short time.
焦点位置導出部21は、図10に示すように、1400m/s〜1650m/sの設定音速毎の加算値Σa(k)の分布を取得し、その加算値Σa(k)のうちの最大値を求め、その最大値に対応する設定音速を被検体の暫定最適設定音速として取得する。 As shown in FIG. 10, the focal position deriving unit 21 acquires the distribution of the added value Σa (k) for each set sound speed from 1400 m / s to 1650 m / s, and the maximum value among the added values Σa (k). And the set sound speed corresponding to the maximum value is acquired as the provisional optimum set sound speed of the subject.
そして、焦点位置導出部21は、単位深さを順次変更して、上記と同様の処理を行うことによって、単位深さ毎の暫定最適設定音速を取得し、図11の最上段に示すような、送信フォーカスNo.1(送信焦点f[1])に対応する暫定最適設定音速の分布を取得する。 Then, the focal position deriving unit 21 sequentially changes the unit depth and performs the same processing as described above, thereby obtaining the provisional optimum set sound speed for each unit depth, as shown in the uppermost part of FIG. , Transmission focus No. The distribution of the provisional optimum set sound speed corresponding to 1 (transmission focus f [1]) is acquired.
次に、焦点位置導出部21は、図11に示すような深さに対する暫定最適設定音速の分布において、単位深さ毎の暫定最適設定音速を取得して深さに対する暫定最適設定音速のバラつきを測定する。具体的には、図11に示す暫定最適設定音速の分布において、たとえば、所定の演算窓を深さ方向に順次走査してその演算窓内の暫定最適設定音速の標準偏差を順次取得する。このようにして深さ方向に対する暫定最適設定音速の標準偏差を順次取得することによって、図12に示すような深さ方向に対する標準偏差の分布を取得することができる。焦点位置導出部21は、図12に示す暫定最適設定音速の標準偏差が最小値のときの深さ位置F1を、送信フォーカスNo.1(送信焦点f[1])に対応する実際の焦点位置として取得する(ステップS34)。 Next, the focal position deriving unit 21 obtains the provisional optimum setting sound speed for each unit depth in the distribution of the provisional optimum setting sound speed with respect to the depth as shown in FIG. 11, and varies the provisional optimum setting sound speed with respect to the depth. taking measurement. Specifically, in the distribution of the provisional optimum setting sound speed shown in FIG. 11, for example, a predetermined calculation window is sequentially scanned in the depth direction, and the standard deviation of the provisional optimum setting sound speed in the calculation window is sequentially obtained. In this way, by sequentially obtaining the standard deviation of the provisional optimum set sound speed with respect to the depth direction, the distribution of the standard deviation with respect to the depth direction as shown in FIG. 12 can be obtained. The focal position deriving unit 21 obtains the depth position F1 when the standard deviation of the provisional optimum set sound speed shown in FIG. 1 is acquired as the actual focal position corresponding to 1 (transmission focal point f [1]) (step S34).
次に、主制御部30は、送信フォーカスナンバーをインクリメントした後(ステップS36)、当該送信フォーカスナンバーが送信フォーカス制御部14によって導出された送信回数nよりも大であるか否かを判定する(ステップS38)。送信フォーカスナンバーがnよりも小であると判定されると、処理は、ステップS20に戻される。送信フォーカスナンバーが順次インクリメントされることにより、超音波プローブ10から送信される超音波の送信焦点が、送信フォーカス制御部14によって設定された送信焦点f[2]〜f[n]の深さ位置に順次設定される。そして、ステップS22〜S34の処理が上記と同様にして行われ、送信焦点f[2]〜f[n]に対応する実際の焦点位置F2〜Fnが上記と同様に取得される。 Next, after incrementing the transmission focus number (step S36), the main control unit 30 determines whether or not the transmission focus number is larger than the number of transmissions n derived by the transmission focus control unit 14 ( Step S38). If it is determined that the transmission focus number is smaller than n, the process returns to step S20. By sequentially incrementing the transmission focus number, the transmission focus of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic probe 10 is the depth position of the transmission focal points f [2] to f [n] set by the transmission focus control unit 14. Are set sequentially. Then, the processes in steps S22 to S34 are performed in the same manner as described above, and the actual focal positions F2 to Fn corresponding to the transmission focal points f [2] to f [n] are acquired in the same manner as described above.
有効領域導出部22は、上述したようにして取得された各送信フォーカスにおける実際の送信焦点位置F1〜Fnに対応する有効領域を求める(ステップS40)。具体的には、有効域導出部22は、送信焦点f[1]〜f[n]の各々の深さ位置を導出する際に用いた係数αから係数kを算出する(k=(α−1)/(α+1))。そして係数kおよび実際の送信焦点F1〜Fnの各焦点距離を上記の式(1)にあてはめてw[i](iは1〜n)を算出し、w[i]を2倍することにより実際の送信焦点F1〜Fnの各々に対応する有効領域R1〜Rnを導出する(図13参照)。有効領域導出部22は、上述したようにして決定した有効領域R1〜Rnの各範囲を示す情報を最適設定音速導出部24に供給する。 The effective area deriving unit 22 obtains an effective area corresponding to the actual transmission focal positions F1 to Fn in each transmission focus acquired as described above (step S40). Specifically, the effective range deriving unit 22 calculates the coefficient k from the coefficient α used when deriving the depth position of each of the transmission focal points f [1] to f [n] (k = (α− 1) / (α + 1)). Then, the coefficient k and the focal lengths of the actual transmission focal points F1 to Fn are applied to the above equation (1) to calculate w [i] (i is 1 to n), and double w [i]. Effective regions R1 to Rn corresponding to the actual transmission focal points F1 to Fn are derived (see FIG. 13). The effective area deriving unit 22 supplies information indicating the ranges of the effective areas R1 to Rn determined as described above to the optimum set sound speed deriving unit 24.
最適設定音速導出部24は、入力された有効領域R1〜Rnの各範囲に基づいて、ユーザによって指定された着目領域内の各点における被検体の最適設定音速を導出する(ステップS42)。具体的には、最適設定音速導出部24は、たとえば、着目領域内のある着目点が有効領域R2の深さに存在する場合には、送信フォーカスNo.2に対応する送信フォーカスを実施して取得した設定音速毎の超音波画像信号を画像生成部20に備えられた画像メモリから取得する。そして、最適設定音速導出部24は、各設定音速の超音波画像信号について上記着目点を中心に所定ライン幅、深さ幅の画像強度分布を取得し、その加算値が最大となる設定音速をその点の最適設定音速として取得する。なお、上記所定の深さ幅としては、たとえば、3mm〜4mmである。最適設定音速導出部24は、上記の処理を着目領域内の複数の点において実施することにより、当該複数の点の各々の最適設定音速を求める。 The optimum set sound speed deriving unit 24 derives the optimum set sound speed of the subject at each point in the region of interest designated by the user, based on the input effective areas R1 to Rn (step S42). Specifically, the optimum set sound speed deriving unit 24 determines the transmission focus No. when, for example, a certain point of interest in the region of interest exists at the depth of the effective region R2. 2 is acquired from an image memory provided in the image generation unit 20 for each set sound speed acquired by performing transmission focus corresponding to 2. Then, the optimum set sound speed deriving unit 24 obtains an image intensity distribution having a predetermined line width and depth width around the above-mentioned point of interest for the ultrasonic image signal of each set sound speed, and sets the set sound speed that maximizes the added value. Obtained as the optimum sound speed for that point. In addition, as said predetermined depth width, it is 3 mm-4 mm, for example. The optimum set sound speed deriving unit 24 obtains the optimum set sound speed of each of the plurality of points by performing the above processing at a plurality of points in the region of interest.
以上の各ステップを経ることにより、着目領域内の各点の最適設定音速が導出され本ルーチンが終了する。 Through the above steps, the optimum set sound speed at each point in the region of interest is derived, and this routine ends.
受信制御部18は、以上のようにして導出された着目領域内の各点の最適設定音速に基づいて各点における受信遅延時間を算出し、算出した受信遅延時間を受信信号メモリ17から読み出した受信信号に与えることによって受信フォーカスを実施して整相加算信号を生成する。画像生成部20は、最適設定音速に基づいて生成された整相加算信号から超音波画像信号を生成し、これをモニタ28に供給する。モニタ28は、画像生成部20から供給される超音波画像信号に応じた超音波画像を表示する。 The reception control unit 18 calculates the reception delay time at each point based on the optimum sound speed at each point in the region of interest derived as described above, and reads the calculated reception delay time from the reception signal memory 17. A reception focus is performed by giving to the reception signal, and a phasing addition signal is generated. The image generation unit 20 generates an ultrasonic image signal from the phasing addition signal generated based on the optimum set sound speed, and supplies this to the monitor 28. The monitor 28 displays an ultrasonic image corresponding to the ultrasonic image signal supplied from the image generation unit 20.
このように、本実施形態に係る超音波診断装置1によれば、最適設定音速を取得しようとする各点が、送信焦点の有効領域内から抽出されるので、最適設定音速を高精度に導出することができる。また、着目領域内の各点の最適設定音速を用いて超音波画像を生成するので、着目領域の全域に亘り歪みのない超音波画像を得ることができる。 As described above, according to the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the present embodiment, each point for which the optimum set sound speed is to be acquired is extracted from the effective area of the transmission focus, and thus the optimum set sound speed is derived with high accuracy. can do. In addition, since the ultrasonic image is generated using the optimum set sound speed at each point in the region of interest, an ultrasonic image without distortion can be obtained over the entire region of interest.
また、送信フォーカス制御部14は、送信F値が焦点距離に応じて変化する深さ領域内の互いに異なる深さ位置に送信フォーカスを実施する際に、送信焦点の深さが深くなるに従って(焦点距離が大きくなるに従って)焦点間の距離が増すように各送信焦点の深さ位置を設定するので、超音波の送信回数を抑えつつも各送信に応じて得られる受信信号の品質を維持することが可能となる。 In addition, when the transmission focus control unit 14 performs transmission focus at different depth positions in the depth region where the transmission F value changes according to the focal length, Since the depth position of each transmission focal point is set so that the distance between the focal points increases (as the distance increases), the quality of the received signal obtained according to each transmission can be maintained while suppressing the number of ultrasonic transmissions. Is possible.
なお、本実施形態においては、設定音速毎の超音波画像信号の画像強度の加算値を用いて最適設定音速を取得するようにしたが、最適設定音速を取得するための指標値は加算値に限らず、たとえば、設定音速毎の着目領域の超音波画像信号の空間周波数スペクトルを取得し、その半値幅に基づいて環境音速を取得するようにしてもよい。最適設定音速を求めるために、画像強度や空間周波数スペクトルに基づく公知の指標値を用いることができる。 In the present embodiment, the optimum set sound speed is acquired using the added value of the image intensity of the ultrasonic image signal for each set sound speed, but the index value for obtaining the optimum set sound speed is the added value. For example, the spatial frequency spectrum of the ultrasonic image signal of the region of interest for each set sound speed may be acquired, and the environmental sound speed may be acquired based on the half width. In order to obtain the optimum set sound speed, a known index value based on the image intensity or the spatial frequency spectrum can be used.
また、本実施形態においては、送信フォーカス位置を設定する度にその送信フォーカス位置に対する実際の焦点位置を取得するようにしたが、これに限らず、予め各送信焦点位置の受信信号を全て取得しておき、その後、各送信焦点位置に対する実際の焦点位置を取得するようにしてもよい。このように、各送信フォーカス位置の受信信号を連続的に短時間で取得することで、被検体の動きによる誤差を低減する事ができる。 In this embodiment, every time the transmission focus position is set, the actual focus position with respect to the transmission focus position is acquired. However, the present invention is not limited to this, and all reception signals at each transmission focus position are acquired in advance. After that, the actual focal position for each transmission focal position may be acquired. As described above, the error due to the movement of the subject can be reduced by continuously acquiring the reception signals at the respective transmission focus positions in a short time.
また、受信フォーカスを施す受信信号は、その焦点が属する有効域に対応する送信フォーカスのときに取得されたものであることが望ましいが、有効域の境界においては、使用する受信信号を切り替えることによる不連続を生ずる。そこで、例えば、各座標に関して、それを挟む送信焦点を形成する2つの送信フォーカスNoのときに取得された2つの受信信号に対して、その座標を焦点とする受信フォーカス処理を施してそれぞれの超音波画像を生成し、それらをその受信焦点とそれを挟む2つの送信焦点との距離または受信焦点と有効域との距離に応じて、たとえば重みづけなどして合成しても良い。 In addition, it is desirable that the reception signal to be subjected to reception focus is acquired at the time of transmission focus corresponding to the effective range to which the focus belongs, but at the boundary of the effective range, by switching the reception signal to be used Discontinuity occurs. Therefore, for example, for each coordinate, two reception signals acquired at the two transmission focus Nos. That form the transmission focal point sandwiching the coordinates are subjected to reception focus processing with the coordinates as the focal point, and each superordinate is obtained. Sound wave images may be generated and combined by weighting, for example, according to the distance between the reception focal point and two transmission focal points sandwiching it, or the distance between the reception focal point and the effective range.
また、最適設定音速の取得方法については、各送信フォーカスの実際の焦点位置が分かれば、上述した実施形態の方法に限らず、その他の方法でも高精度に最適設定音速を取得することができる。 As for the method for obtaining the optimum set sound speed, if the actual focus position of each transmission focus is known, the optimum set sound speed can be obtained with high accuracy by other methods as well as the method of the above-described embodiment.
たとえば、着目点に対して、それを挟む送信焦点を形成する2つの送信フォーカスNo.n,No.n+1のときに取得された2つの受信信号に対して、図14に示すように、それぞれ各設定音速に基づく受信フォーカス処理を施して着目点を中心とした着目範囲の超音波画像信号を生成し、それぞれ各深さの単位深さ毎に指標値V1(n),V2(n),V3(n)・・・と、V1(n+1),V2(n+1),V3(n+1)・・・とを算出する。そして、設定音速毎に、各深さの指標値として、2つの超音波画像からそれぞれ求めた各深さの指標値を、その深さと2つの送信焦点との距離、または深さとその有効域との距離に応じて加算した値V1,V2,V3・・・を算出する。そして各深さの指標値を着目範囲で加算した指標値を設定音速毎に算出し比較して最適設定音速を取得しても良い。 For example, with respect to the point of interest, two transmission focus numbers forming a transmission focal point sandwiching the point of interest. n, no. As shown in FIG. 14, the reception focus processing based on each set sound velocity is performed on the two reception signals acquired at the time of n + 1 to generate an ultrasound image signal in the range of interest centered on the point of interest. , Index values V1 (n), V2 (n), V3 (n)..., V1 (n + 1), V2 (n + 1), V3 (n + 1). Is calculated. Then, for each set sound speed, as the index value of each depth, the index value of each depth obtained from each of the two ultrasonic images, the distance between that depth and the two transmission focal points, or the depth and its effective range, and .., V1, V2,... Then, an index value obtained by adding the index values of the respective depths within the range of interest may be calculated for each set sound speed and compared to obtain the optimum set sound speed.
また、以下の方法で最適設定音速を取得しても良い。 Moreover, you may acquire the optimal setting sound speed with the following method.
各送信フォーカスは、予め設定した仮定音速の下では、被検体の予め設定した位置に焦点を形成するように実施されている。従って、予め設定した位置と実際の焦点位置とのずれから、被検体の実際の最適設定音速を取得する事ができる。 Each transmission focus is performed so as to form a focus at a preset position of the subject under a preset hypothetical sound speed. Therefore, the actual optimum set sound speed of the subject can be acquired from the deviation between the preset position and the actual focal position.
たとえば、予め仮定音速および焦点位置を1540m/sおよび20mmとして送信遅
延時間を設定したとする。被検体の実際の音速が1540m/sより速い場合、その送信遅延時間によって形成される実焦点位置は20mmより浅くなる。また、実焦点位置からの反射波の受信時刻は実焦点位置までの往復の距離を実際の音速で割った時刻であるため、本受信時刻から音速1540m/sを仮定して換算される位置は実焦点位置より更に浅くなる。このように、被検体の実際の音速が1540m/sより速いと、実焦点位置が20mmより浅くなり、その受信信号から生成される超音波画像上の位置が更に浅くなる。
For example, it is assumed that the transmission delay time is set in advance assuming that the assumed sound speed and the focal position are 1540 m / s and 20 mm. When the actual sound speed of the subject is higher than 1540 m / s, the actual focal position formed by the transmission delay time becomes shallower than 20 mm. Also, since the reception time of the reflected wave from the actual focal position is a time obtained by dividing the reciprocating distance to the actual focal position by the actual sound speed, the position converted from this reception time on the assumption of the sound speed of 1540 m / s is It becomes shallower than the actual focal position. Thus, when the actual sound speed of the subject is faster than 1540 m / s, the actual focal position becomes shallower than 20 mm, and the position on the ultrasonic image generated from the received signal becomes even shallower.
逆に被検体の実際の音速が1540m/sより遅いと、実焦点位置が20mmより深くなり、その受信信号から生成される超音波画像上の位置が更に深くなる。このことを利用して、予め設定した焦点位置と実際の焦点位置とのずれから実際の音速を取得する事ができる。たとえば仮定音速および焦点位置を1540m/s及び30mmとして設定した送信遅延時間の各素子駆動によって形成された焦点からの反射波の受信信号から生成された超音波画像上の実焦点位置が27mmであった場合には、以下のようにして実際の音速を取得することができる。 Conversely, when the actual sound speed of the subject is slower than 1540 m / s, the actual focal position becomes deeper than 20 mm, and the position on the ultrasonic image generated from the received signal becomes deeper. By utilizing this fact, the actual sound speed can be acquired from the deviation between the preset focal position and the actual focal position. For example, the actual focal position on the ultrasonic image generated from the reception signal of the reflected wave from the focal point formed by driving each element with the transmission delay time set to 1540 m / s and 30 mm as the assumed sound velocity and the focal position is 27 mm. If this is the case, the actual sound speed can be obtained as follows.
まず、焦点の深さを超音波伝播時間に換算する。具体的には、焦点位置は仮定音速1540m/sで生成した超音波画像上の27mmであることから27[mm] / 1540000[mm/s]で伝播時間[s]に換算する。 First, the depth of focus is converted into ultrasonic propagation time. Specifically, since the focal position is 27 mm on the ultrasonic image generated at the assumed sound velocity of 1540 m / s, it is converted into the propagation time [s] at 27 [mm] / 1540000 [mm / s].
次に、各素子の送信遅延を求める。1540m/sで30mmの位置に送信焦点を形成
するための送信遅延は一意に決まる。
Next, the transmission delay of each element is obtained. The transmission delay for forming the transmission focus at a position of 30 mm at 1540 m / s is uniquely determined.
そして、次に、焦点から各素子への超音波伝播時間を求める。具体的には、上記で求めた超音波伝播時間と各素子の送信遅延とに基づいて、焦点から各素子への超音波伝播時間を取得する。 Then, the ultrasonic propagation time from the focal point to each element is obtained. Specifically, the ultrasonic propagation time from the focal point to each element is acquired based on the ultrasonic propagation time obtained above and the transmission delay of each element.
そして、仮定の音速を設定し、その仮定の音速に基づいて焦点から各素子への仮超音波伝播時間を取得し、その仮超音波伝播時間と上記で求めた焦点から各素子への超音波伝播時間との誤差が最小となる仮定音速を実際の音速として取得する。 Then, the assumed sound speed is set, and the provisional ultrasonic propagation time from the focal point to each element is acquired based on the assumed sound speed. The provisional ultrasonic propagation time and the ultrasonic wave from the focal point obtained above to each element are obtained. The assumed sound speed that minimizes the error from the propagation time is acquired as the actual sound speed.
上述した手順により、実際の音速(最適設定音速)として約1620m/sを取得することができる。本方法では、実際の焦点位置における最適設定音速のみを取得できるが、任意の着目点に対しては近傍の実焦点位置の最適設定音速を割当てる、または補間するなどして取得する事ができる。 By the above-described procedure, about 1620 m / s can be acquired as the actual sound speed (optimum set sound speed). In this method, only the optimum set sound speed at the actual focal position can be acquired. However, the optimum set sound speed at a nearby actual focus position can be assigned to any target point, or can be obtained by interpolation.
1 超音波診断装置
10 超音波プローブ
10a 圧電素子
12 送信制御部
14 送信フォーカス制御部
16 受信信号処理部
17 受信信号メモリ
18 受信制御部
20 画像生成部
21 焦点位置導出部
22 有効領域導出部
24 最適設定音速導出部
30 主制御部
40 走査入力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic diagnostic apparatus 10 Ultrasonic probe 10a Piezoelectric element 12 Transmission control part 14 Transmission focus control part 16 Reception signal processing part 17 Reception signal memory 18 Reception control part 20 Image generation part 21 Focus position deriving part 22 Effective area deriving part 24 Optimal Set sound speed deriving unit 30 Main control unit 40 Scan input unit
Claims (7)
前記被検体内の着目領域の指定入力を受け付ける受付手段と、
前記受付手段によって受け付けられた前記着目領域内の互いに異なる深さ位置に複数の送信焦点を配置するように、且つ送信F値が焦点距離に応じて変化する深さ領域において送信焦点の深さ位置が深くなるに従って焦点距離が等比級数的に増していくように、前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出する送信フォーカス制御手段と、
前記送信フォーカス制御手段によって導出された深さ位置の各々に送信焦点を形成するように前記駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
前記送信フォーカス制御手段によって導出された深さ位置の各々に送信フォーカスを実施して得られた受信信号に基づいて前記着目領域の音速の推定値を導出する音速導出手段と、
を含み、
前記送信フォーカス制御手段は、任意の送信焦点f[i]に対応する所定の品質の受信信号が得られる有効領域の半分に相当する長さをw[i]とし、当該送信焦点f[i]の焦点距離をD[i]とし、w[i]/D[i]に相当する値をkとしたとき、(1+k)/(1−k)に相当する値αを等比級数の公比として定め、前記有効領域が、互いに隣接する送信焦点間で連続するように前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出する
超音波診断装置。 A plurality of electroacoustic transducers that transmit ultrasonic waves into the subject according to the drive signals and generate reception signals according to the reflected waves of the ultrasonic waves;
Accepting means for accepting designation input of a region of interest in the subject;
The depth position of the transmission focal point in the depth region where the transmission F value changes according to the focal length so that the plurality of transmission focal points are arranged at different depth positions in the region of interest received by the reception unit. Transmission focus control means for deriving the depth position of each of the plurality of transmission focal points so that the focal length increases geometrically as the depth increases.
Drive signal generation means for generating the drive signal so as to form a transmission focus at each of the depth positions derived by the transmission focus control means;
A sound speed deriving means for deriving an estimated value of the sound speed of the region of interest based on a reception signal obtained by performing transmission focus at each of the depth positions derived by the transmission focus control means;
Only including,
The transmission focus control means sets w [i] as a length corresponding to half of an effective area in which a reception signal of a predetermined quality corresponding to an arbitrary transmission focus f [i] is obtained, and the transmission focus f [i]. Where D [i] is the focal length of k, and k is the value corresponding to w [i] / D [i], the value α corresponding to (1 + k) / (1-k) is the common ratio of the geometric series And an ultrasonic diagnostic apparatus that derives the depth position of each of the plurality of transmission focal points so that the effective region is continuous between transmission focal points adjacent to each other .
入力された前記着目領域内の互いに異なる深さ位置に複数の送信焦点を配置するように、且つ送信F値が焦点距離に応じて変化する深さ領域において送信焦点の深さ位置が深くなるに従って焦点距離が等比級数的に増していくように、前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出するステップと、
導出された深さ位置の各々に送信フォーカスを実施して得られた受信信号に基づいて前記着目領域の音速の推定値を導出するステップと、
を含み、
前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出するステップにおいて、任意の送信焦点f[i]に対応する所定の品質の受信信号が得られる有効領域の半分に相当する長さをw[i]とし、当該送信焦点f[i]の焦点距離をD[i]とし、w[i]/D[i]に相当する値をkとしたとき、(1+k)/(1−k)に相当する値αを等比級数の公比として定め、前記有効領域が、互いに隣接する送信焦点間で連続するように前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出する
音速導出方法。 Receiving a designated input of a region of interest in the subject;
As the plurality of transmission focal points are arranged at different depth positions in the input region of interest, and the depth position of the transmission focal point becomes deeper in the depth region where the transmission F value changes according to the focal length. Deriving the depth position of each of the plurality of transmit focal points such that the focal length increases geometrically;
Deriving an estimated value of sound speed of the region of interest based on a received signal obtained by performing transmission focus on each of the derived depth positions;
Including
In the step of deriving the depth position of each of the plurality of transmission focal points, a length corresponding to half of an effective region in which a reception signal of a predetermined quality corresponding to an arbitrary transmission focal point f [i] is obtained is represented by w [i ], The focal length of the transmission focal point f [i] is D [i], and the value corresponding to w [i] / D [i] is k, which corresponds to (1 + k) / (1-k). And a sound speed derivation method for deriving the depth position of each of the plurality of transmission focal points so that the effective region is continuous between transmission focal points adjacent to each other .
入力された着目領域内の互いに異なる深さ位置に複数の送信焦点を配置するように、且つ送信F値が焦点距離に応じて変化する深さ領域において送信焦点の深さ位置が深くなるに従って焦点距離が等比級数的に増していくように、前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出する送信フォーカス制御手段であって、任意の送信焦点f[i]に対応する所定の品質の受信信号が得られる有効領域の半分に相当する長さをw[i]とし、当該送信焦点f[i]の焦点距離をD[i]とし、w[i]/D[i]に相当する値をkとしたとき、(1+k)/(1−k)に相当する値αを等比級数の公比として定め、前記有効領域が、互いに隣接する送信焦点間で連続するように前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出する送信フォーカス制御手段と、
前記送信フォーカス制御手段において導出された深さ位置の各々に送信フォーカスを実施して得られた受信信号に基づいて前記着目領域の音速の推定値を導出する音速導出手段と、
として機能させるプログラム。
The depth position of the transmission focal point becomes deep in a depth region where the transmission F value changes according to the focal length so that a plurality of transmission focal points are arranged at different depth positions in the region of interest inputted by the computer. Transmission focus control means for deriving the depth position of each of the plurality of transmission focal points so that the focal length increases geometrically according to the predetermined distance corresponding to an arbitrary transmission focal point f [i]. The length corresponding to half of the effective area from which a quality received signal can be obtained is w [i], the focal length of the transmission focal point f [i] is D [i], and w [i] / D [i]. When the corresponding value is k, the value α corresponding to (1 + k) / (1−k) is defined as the common ratio of the geometric series, and the effective area is continuous between the transmission focal points adjacent to each other. A transmitter for deriving the depth position of each of the plurality of transmitter focal points. And the residue control means,
Sound speed deriving means for deriving an estimated value of the sound speed of the region of interest based on a reception signal obtained by performing transmission focus at each of the depth positions derived in the transmission focus control means;
Program to function as.
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