超聲波診斷裝置和產生超聲波圖像方法
2023-05-03 10:16:26 2
專利名稱：超聲波診斷裝置和產生超聲波圖像方法
技術領域：
本發明涉及超聲波診斷裝置和產生超聲波圖像的方法，且具體地涉及使用超聲波探頭的換能器陣列來發送和接收超聲波以同時執行B模式圖像產生和聲速測量的超聲波診斷裝置。
背景技術：
迄今為止，已將使用超聲波圖像的超聲波診斷裝置在醫療領域中投入實際應用。一般而言，該類型的超聲波診斷裝置具有內嵌換能器陣列的超聲波探頭和連接到超聲波探頭的裝置本體。從超聲波探頭向對象發送超聲波束，由超聲波探頭接收來自對象的超聲回波，以及由裝置本體對接收信號進行電處理，以產生超聲波圖像。
近些年來，為了以令人滿意的精確度對對象內的被診斷區域進行診斷，測量位於被診斷部位中的聲速。例如，JP 2010-99452A描述了ー種超聲波診斷裝置，其在被診斷部位附近設置多個格點，並基於通過向每個格點發送和接收超聲波束所獲得的接收數據，來計算局部聲速值。
發明內容
在JP 2010-99452A的裝置中，從超聲波探頭向對象發送超聲波束並由超聲波探頭接收該超聲波束，從而獲得在被診斷部位中的局部聲速值。例如，有可能以疊加的方式顯示B模式圖像和局部聲速值的信息。然而，當設置關注區域，且獲得預定區域中的多個局部聲速值時，取決於所設置的格點的位置等，可能花費了大量的時間。可能不能準確計算在關注區域中的平均局部聲速值。如果在被診斷部位中存在病變部，則降低了來自病變部的超生回波的強度，且形成了在B模式圖像上顯示為黒色的低亮度區域。對於低亮度區域，儘管存在很多用於有效診斷的測量局部聲速值以及B模式圖像的情況，由於超聲回波的強度在低亮度區域中較低，接收信號容易受到噪聲的影響，使得難以測量準確的聲速。為了解決現有技術中固有的問題而完成了本發明，且本發明的目的是提供能夠以令人滿意的精度在短時間內測量關注區域中的平均聲速值的超聲波診斷裝置和產生超聲波圖像的方法。本發明的目的是提供能夠準確測量在B模式圖像上指定的低亮度區域的局部聲速值的超聲波診斷裝置和產生超聲波圖像的方法。根據本發明的第一方面的一種超聲波診斷裝置，包括換能器陣列；發送電路，從所述換能器陣列向對象發送超聲波束；接收電路，處理從換能器陣列輸出的接收信號，以產生接收數據，所述換能器陣列已接收到來自所述對象的超聲回波；圖像產生器，基於由所述接收電路獲得的接收數據，產生B模式圖像；關注區域設置器，在所述圖像產生器產生的B模式圖像上設置關注區域；控制器，控制所述發送電路和所述接收電路，以執行超聲波束的發送和接收，在多個點處形成發送焦點，從而獲取用於聲速測量的接收數據，所述多個點是在聲線上比所述關注區域設置器設置的關注區域淺的位置和深的位置處設置的；以及聲速計算器，基於用於聲速測量的接收數據，計算在所述關注區域中的平均局部聲速值，
其中，在淺層點區域中，設置在較淺位置處設置的所述點，所述淺層點區域是根據所述關注區域的深度位置、所述關注區域在深度方向上的長度、以及所述換能器陣列中的用於發送每個超聲波束的同時可用換能器的寬度而確定的。根據本發明的第二方面的一種超聲波診斷裝置，包括換能器陣列發送電路，從所述換能器陣列向對象發送超聲波束；接收電路，處理從換能器陣列輸出的接收信號，以產生接收數據，所述換能器陣列已接收到來自所述對象的超聲回波；圖像產生器，基於由所述接收電路獲得的接收數據，產生B模式圖像；關注區域設置器，在所述圖像產生器產生的B模式圖像上設置關注區域；低亮度區域檢測器，在所述關注區域設置器設置的關注區域中檢測亮度等於或小於預定值的低亮度區域；控制器，控制所述發送電路和所述接收電路，以執行超聲波束的發送和接收，在多個點處形成發送焦點，從而獲取用於聲速測量的接收數據，所述多個點是在比所述低亮度區域檢測器檢測到的低亮度區域淺的位置和深的位置處設置的；以及聲速計算器，假設聲速在較淺位置和較深位置之間是均勻的，基於用於聲速測量的接收數據，計算所述低亮度區域的局部聲速值。根據本發明的第三方面的一種產生超聲波圖像的方法，包括以下步驟基於從發送電路供應的驅動信號，從換能器陣列向對象發送超聲波束；由接收電路處理從換能器陣列輸出的接收信號，以產生接收數據，所述換能器陣列已接收到來自所述對象的超聲回波；基於所獲得的接收數據，產生B模式圖像；在所產生的B模式圖像上設置關注區域；在聲線上比所設置的關注區域淺的位置和深的位置處設置多個點，在較淺位置處設置的所述點被設置在淺層點區域中，所述淺層點區域是根據所述關注區域的深度位置、所述關注區域在深度方向上的長度、以及所述換能器陣列中的用於發送每個超聲波束的同時可用換能器的寬度確定，執行超聲波束的發送和接收，在所設置的點處形成發送焦點，從而獲取用於聲速測量的接收數據；以及基於所獲取的用於聲速測量的接收數據，計算所述關注區域的平均局部聲速值。根據本發明的第四方面的一種產生超聲波圖像的方法，包括以下步驟
基於從發送電路供應的驅動信號，從換能器陣列向對象發送超聲波束；由接收電路處理從換能器陣列輸出的接收信號，以產生接收數據，所述換能器陣列已接收到來自所述對象的超聲回波；基於所獲得的接收數據，產生B模式圖像；在所產生的B模式圖像上設置關注區域；在所述關注區域中檢測亮度等於或小於預定值的低亮度區域；在比檢測到的低亮度區域淺的位置和深的位置處設置多個點，執行超聲波束的發送和接收，在所設置的點處形成發送焦點，從而獲取用於聲速測量的接收數據；以及假設聲速在較淺位置和較深位置之間是均勻的，基於獲取的用於聲速測量的接收數據，計算所述低亮度區域的局部聲速值。
圖I是示出了根據本發明的實施例I的超聲波診斷裝置的配置的框圖。圖2A和2B是示意性地示出了實施例I的聲速計算的原理的圖。圖3是示出了在實施例I中設置的格點的圖。圖4A是示出了針對在淺層位置處的關注區域所設置的格點的位置的圖，且圖4B是示出了針對在深層位置處的關注區域所設置的格點的位置的圖。圖5A是示出了針對在深度方向上的短關注區域所設置的格點的位置的圖，且圖5B是示出了針對在深度方向上的長關注區域所設置的格點的位置的圖。圖6A是示出了在發送和接收使用短寬度的同時可用換能器來發送的超聲波束時設置的格點的位置的圖，以及圖6B是示出了在發送和接收使用長寬度的同時可用換能器來發送的超聲波束時設置的格點的位置的圖。圖7是示出了在實施例2中設置的格點的圖。圖8是示出了在實施例3中的序列的圖，在該序列中，在每個格點處形成超聲波束的發送焦點。圖9是示出了根據實施例4的超聲波診斷裝置的配置的框圖。圖10是示出了在實施例4中設置的格點的圖。圖11是示出了在實施例4的修改中設置的格點的圖。圖12是示出了在實施例4的修改中設置的格點的圖。圖13A是示出了在實施例5中提供在深度方向上短的低亮度區域時設置的格點的位置的圖，且圖13B是示出了在實施例5中提供在深度方向上長的低亮度區域時設置的格點的位置的圖。圖14是示出了在實施例6中設置的格點的圖。
具體實施例方式下文中將參照附圖來描述本發明的實施例。
實施例I圖I示出了根據本發明的實施例I的超聲波診斷裝置的配置。超聲波診斷裝置包括換能器陣列1，且發送電路2和接收電路3連接到換能器陣列I。信號處理器4、DSC(數字掃描轉換器)5、圖像處理器6、顯示控制器7和監視器8順序連接到接收電路3。圖像存儲器9連接到圖像處理器6。接收數據存儲器10和聲速計算器11連接到接收電路3控制器12連接到信號處理器4、DSC 5、顯示控制器7、接收數據存儲器10以及聲速計算器11。操作単元13和存儲單元14連接到控制器12。換能器陣列I具有以ー維或ニ維方式排列的多個超聲波換能器。這些超聲波換能器響應於從發送電路2供應的驅動信號來發送超聲波，接收來自對象的超聲回波，並輸出接收信號。每個超聲波換能器由振動器構成，在該振動器中，在壓電體的兩端形成電極，壓電體由以下各項製成以PZT (鋯鈦酸鉛)為代表的壓電陶瓷、以PVDF (聚偏ニ氟こ烯)為代表的聚合壓電器件、以PMN-PT (銀鎂酸鉛鈦酸鉛固溶，lead magnesium niobate-leadtitanate solid solution)為代表的壓電單晶等等。
如果向振動器的電極施加脈衝電壓或連續波電壓，則壓電體膨脹並收縮。從振動器產生脈衝或連續超聲波，並將這些超聲波合成以形成超聲波束。當接收傳播中的超聲波時，振動器產生電信號，並將電信號作為超聲波的接收信號加以輸出。發送電路2包括例如多個脈衝器。發送電路2基於響應於來自控制器12的控制信號所選擇的發送延遲模式，調整每個驅動信號的延遲量，使得從換能器陣列I的多個超聲波換能器發送的超聲波形成超聲波束，並向多個超聲波換能器供應該驅動信號。接收電路3對從換能器陣列I的每個超聲波換能器發送的接收信號進行放大，並執行A/D轉換，以產生接收數據。信號處理器4通過以下步驟執行接收定焦過程針對由接收電路3產生的接收數據，根據基於接收延遲模式設置的聲速或聲速的分布，向每條接收數據提供延遲(該接收延遲模式是響應於來自控制器12的控制信號所選擇的)，並對接收數據求和。將超聲回波的焦點縮窄以產生聲線信號。信號處理器根據超聲波的反射位置的深度，對取決於距離的衰減進行校正，並執行包絡檢測過程，從而產生作為與對象的組織相關的斷層成像圖像信息的B模式圖像信號。DSC 5將信號處理器4產生的B模式圖像信號轉換(光柵轉換)為基於普通電視信號掃描系統的圖像信號。圖像處理器6對從DSC 5輸入的B模式圖像信號執行所需的各種過程(比如，漸變過程)，然後向顯示控制器7輸出B模式圖像信號或將B模式圖像信號存儲在圖像存儲器9中。信號處理器4、DSC 5、圖像處理器6以及圖像存儲器9形成了圖像產生器15。顯示控制器7基於已經過圖像處理器6的圖像處理的B模式圖像信號，在監視器8上顯示超聲波診斷圖像。監視器8包括例如顯示設備(比如，IXD)，並在顯示控制器7的控制下顯示超聲波診斷圖像。接收數據存儲器10針對每個通道，按時間序列存儲從接收電路3輸出的接收數據。接收數據存儲器10將從控制器12輸入的與幀速率相關的信息(比如，超聲波的反射位置的深度、掃描線的密度以及視野的寬度)與接收數據進行關聯存儲。在控制器12的控制下，聲速計算器11基於在接收數據存儲器10中存儲的接收數據，計算局部聲速值。控制器12根據操作者從操作単元13輸入的命令，控制超聲波診斷裝置的相應單
J Li ο在操作者執行輸入操作時使用操作単元13，且操作単元13構成了本發明的關注區域設置器。操作単元13可以是鍵盤、滑鼠、軌跡球、觸摸板等。存儲單元14存儲操作程序等，且作為存儲單元30中的記錄介質，可以使用諸如硬碟、軟盤、MO、MT、RAM、CD-ROM、DVD-ROM、SD卡、CF卡、或USB存儲器、伺服器之類的記錄介質。信號處理器4、DSC 5、圖像處理器6、顯示控制器7和聲速計算器11均由CPU和引 起CPU執行各種類型過程的操作程序構成，且它們也可以由數字電路構成。操作者可以從操作単元13來選擇以下三種顯示模式之一。即，可以使用以下模式中的所需模式來執行顯示單獨顯示B模式圖像的模式；以疊加的方式在B模式圖像上顯示關注區域中的平均局部聲速值的模式；以及並列顯示B模式圖像和關注區域中的平均局部聲速值的模式。當顯示B模式圖像吋，首先，響應於從發送電路2供應的驅動信號，換能器陣列I的多個超聲波換能器發送超聲波。將來自己從對象接收到超聲回波的每個超聲波換能器的接收信號向接收電路3輸出，並由接收電路3產生接收數據。被輸入了接收數據的信號處理器4產生B模式圖像信號，且由DSC 5對B模式圖像信號進行光柵轉換。由圖像處理器6對B模式圖像信號進行各種圖像過程，然後基於該B模式圖像信號，由顯示控制器7在監視器8上顯示超聲波診斷圖像。可以通過例如以本申請人的名義提交的JP 2010-99452A中所描述的方法來執行
對局部聲速值的計算。如圖2A所示，根據該方法，當向對象內部發送超聲波時，對從作為對象的反射點的格點X到達換能器陣列I的接收波Wx定焦。然後如圖2B所示，在比格點X更淺的位置處(即，更接近換能器陣列I的位置處)以規則間隔排列多個格點Al、A2、...。根據惠更斯原理，來自己從格點X接收到接收波的多個格點A1、A2、...的接收波W1、W2、...的合成波Wsum與來自格點X的接收波Wx —致，且通過使用該點，獲得在格點X處的局部聲速值。首先，獲得所有格點X、Al、A2、...的最優聲速值。最優聲速值是滿足以下條件的聲速值基於針對每個格點所設置的聲速，使用定焦計算來執行成像，以形成超聲波圖像，且當所設置的聲速以各種方式改變時，使得圖像的對比度和銳度變為最高。例如，如JP8-317926A中描述的，可以基於圖像對比度、掃描方向上的空間頻率、分散(dispersion)等等來確定最優聲速值。接下來，使用格點X的最優聲速值來計算從格點X發射的虛接收波Wx的波形。格點X處的虛局部聲速值V以各種方式改變，以計算來自格點A1、A2、...的接收波W1、W2、...的虛合成波Wsum。此時假定聲速在格點X和每個格點Al、A2、...之間的區域Rxa中是均勻的，且等於在格點X處的局部聲速值V。超聲波從格點X傳播到格點Al、A2、···的時間變為XA1/V、XA2/V、. . .，XA1、XA2、...是在相應格點A1、A2、...和格點X之間的距離。因此，將從格點A1、A2、...發射的反射波與時間XA1/V、XA2/V、...的延遲相合成，從而獲得虛合成波Wsum。
接下來,計算通過改變格點處的虛局部聲速值V所計算出的多個虛合成波Wsum與來自格點X的虛接收波Wx之間的差，且將具有最小誤差的虛局部聲速值V確定為格點X處的局部聲速值。作為計算虛合成波Wsum和來自格點X的虛接收波Wx之間的差的方法，可以使用以下方法進行互相關的方法、在將從合成波Wsum獲得的延遲應用到接收波Wx時執行相位匹配求和的方法、以及在將從接收Wx獲得的延遲應用到合成波Wsum時執行相位匹配求和的方法等等。以上述方式，有可能基於接收電路3產生的接收數據，以高精度計算對象內的局部聲速值。類似地，有可能產生表示局部聲速值在所設置的關注區域中的分布的聲速圖。將參照圖3來描述實施例I中的設置格點的方法。在圖3中，為了簡單起見，將換能器陣列I示出為其中排列了 9個超聲波換能器，且以超聲波換能器的陣列間距形成聲線S I至S9。在方位方向(azimuth direction)上具有寬度Wr且在深度方向上具有垂直長度H的關注區域在聲線S4至S6上延伸。最淺部分具有深度D1，且最深部分具有深度D2。
對於關注區域R，將格點設置在離開關注區域R的淺層位置上(即，在接近換能器陣列I的位置上)，且設置在離開關注區域R的深層位置上(即，在與換能器陣列I相対的聲線上)。在圖3中，在聲線S2至S8上在離開關注區域R的淺層位置和方位方向上的相鄰位置上設置由「·」指示的多個格點E1，且在聲線S4至S6上在離開關注區域R的深層位置和方位方向上的相鄰位置上設置由「▲」指示的多個格點E2。此時，將在離開關注區域R的淺層位置上設置的格點El設置在根據關注區域R的最淺部分的深度D1、關注區域R的深度方向上的垂直長度H、以及換能器陣列I的用於發送每個超聲波束的同時可用換能器的寬度所確定的淺層格點區域中。假設在深層位置上設置的每個格點E2和在淺層位置上設置的多個格點El之間的區域中聲速是均勻的，計算在區域之間的局部聲速值，並計算在關注區域R中的平均局部聲速值。接下來，將描述實施例I的操作。首先，響應於來自發送電路2的驅動信號，從換能器陣列I的多個超聲波換能器發送超聲波束，且將來自己從對象接收到超聲回波的每個超聲波換能器的接收信號輸出至接收電路3，以產生接收數據。顯示控制器7基於圖像產生器15產生的B模式圖像信號，在監視器8上顯示B模式圖像。如果在監視器8上顯示B模式圖像，則操作者操作操作単元13在B模式圖像上設置關注區域R，且如圖3所示，控制器12在離開關注區域R的深層位置上通過關注區域R的所有聲線S4至S6上設置格點E2。隨後，控制器12在離開關注區域R的淺層位置上設置在方位方向上具有寬度Wg的淺層格點區域，且在通過淺層格點區域的所有聲線S2至S8上設置格點El。將淺層格點區域設置為落入在深層位置上的每個格點E2處形成發送焦點時發送和接收的任一超聲波束的區域，使得可以僅在以下位置處設置格點El :所述位置是在發送和接收超聲波束B時獲得具有很小失真的接收波的合成波所必需的位置。這是由於根據惠更斯原理，來自己從深層位置處的格點E2接收到接收波的淺層位置處的多個格點El的接收波的合成波與來自格點E2的接收波一致，且通過使用該點，計算局部聲速值。如果以上述方式設置淺層格點區域，當AW = Wg-Wr時，確定AW : H = Wa : (H+D1)，且獲得關係表達式Wg = Wr+Waバ1+Φ1/Η))。即，根據關注區域R的深度位置Dl、關注區域R的深度方向上的長度H、以及換能器陣列I中用於發送每個超聲波束的同時可用換能器的寬度Wa，在最優範圍中確定淺層格點區域的寬度Wg。這樣，控制器12執行控制，使得發送電路2和接收電路3在格點El和E2 (格點El和E2在深度方向上將關注區域R夾在中間)中每ー個格點處形成發送焦點，隨後執行用於聲速測量的超聲波束B的發送和接收，且獲取來自格點El和E2的接收波。在接收數據存儲器10中順序存儲每次接收超聲波束B時由接收電路3產生的用於聲速測量的接收數據。如果將在所有格點El和E2處形成發送焦點時通過發送和接收超聲波束B所獲取的用於聲速測量的接收數據存儲在接收數據存儲器10中，則聲速計算器11假定在深層位置上設置的每個格點E2和在淺層位置上設置的多個格點El之間的每個區域中的聲速，使用在接收數據存儲器10中存儲的用於聲速測量的接收數據來計算 相應區域的局部聲速值，且對局部聲速值求平均，以計算並存儲關注區域R中的平均局部聲速值。此時，如參照圖2B所述，根據惠更斯原理，來自己從深層位置上的格點E2中的一個格點接收到接收波的淺層位置上的多個格點El的接收波的合成波與從ー個格點E2接收的接收波一致。通過使用該點，計算在格點El和E2之間的區域的局部聲速值。聲速計算器11將在每個格點E2和格點El之間的區域的如此計算的局部聲速值的平均值定義為關注區域R的平均局部聲速值。例如如下執行對淺層格點區域的長度Wg的設置。當固定關注區域R在深度方向上的長度H以及用於發送每個超聲波束B的同時可用換能器的寬度Wa的值，且改變關注區域R的深度位置Dl的值時，以及當關注區域R位於圖4A所示深度位置Dl吋，將淺層格點區域設置為包括聲線S2至S8。同吋，隨著關注區域R的深度位置Dl的變深，縮短在格點E2處形成發送焦點時發送和接收的超聲波束B的區域寬度，且將淺層格點區域設置為短。當關注區域R位於圖4B所示的深度位置Dl吋，將淺層格點區域設置為包括聲線S3至S7。當固定關注區域R的深度位置Dl以及用於發送每個超聲波束B的同時可用換能器的寬度Wa的值，並改變關注區域R在深度方向上的長度H的值時，以及當關注區域R具有如圖5A所示的長度H吋，將淺層格點區域設置為包括聲線S3至S7。同吋，隨著關注區域R在深度方向上的長度H的延長，延長在格點E2處形成發送焦點時發送和接收的超聲波束B的區域寬度，且將淺層格點區域設置為長。當關注區域R具有如圖5B所示的長度H吋，將淺層格點區域設置為包括聲線S2至S8。當固定關注區域R的深度位置Dl以及關注區域R在深度方向上的長度H的值，並改變用於發送每個超聲波束B的同時可用換能器的寬度Wa的值時，以及當以具有如圖6A所示大小的寬度Wa來發送和接收超聲波束B吋，將淺層格點區域設置為包括聲線S3至S7。同吋，隨著寬度Wa的增加，延長在格點E2處形成發送焦點時發送和接收的超聲波束B的區域寬度，且將淺層格點區域設置為長。當寬度Wa如圖6B所示增加時，將淺層格點區域設置為包括聲線S2至S8。這樣，通過對關注區域R的設置，將在離開關注區域R的淺層位置上設置的格點El和在離開關注區域R的深層位置上設置的格點E2設置在最優位置處。因此，有可能以令人滿意的精度在短時間內計算關注區域R中的局部聲速值和平均局部聲速值。實施例2
在實施例I中，可以進行如下配置測量在關注區域R中的平均局部聲速值，且產生在關注區域R中的聲速圖。例如，如圖7所示，如果通過操作単元13的操作，在B模式圖像上設置關注區域R，控制器12將格點El和E2設置在離開關注區域R的淺層位置和深層位置上，且將由「·」指示的用於聲速圖的多個格點E3設置在方位方向上位于格點El和E2之間的位置D3處。優選地，將用於聲速圖的格點E3設置為落入在淺層位置設置的每個格點E2處形成發送焦點時發送和接收的任一超聲波束B的區域。隨後，控制器12執行控制，使得發送電路2和接收電路3在格點El和E2以及用於聲速圖的格點E3中的每ー個格點處形成發送焦點，井隨後執行對用於聲速測量的超聲波束的發送和接收，且將接收電路3產生的用於聲速測量的接收數據順序存儲在接收數據 存儲器10中。與實施例I中一祥，聲速計算器11使用在接收數據存儲器10中存儲的與格點El和E2相關的接收數據，來計算在關注區域R中的局部聲速值和平均局部聲速值。同時，聲速計算器11使用與格點El和E2相關的接收數據以及與用於聲速圖的格點E3相關的用於聲速圖的接收數據，計算格點El、E2和E3的局部聲速值，並產生關注區域R中的聲速圖。由DSC 5對聲速計算器11產生的與聲速圖相關的數據進行光柵轉換，該數據經過圖像處理器6的各種過程，並被發送到顯示控制器7。根據操作者從操作単元13所選的顯示模式，以重疊方式在監視器8上顯示B模式圖像和聲速圖(例如，顔色或亮度取決於局部聲速值而改變的顯示，或將具有相同局部聲速值的點用線相連的顯示)，或在監視器8上並列顯示B模式圖像和聲速像。這樣，有可能測量關注區域R中的局部聲速值或平均局部聲速值，並執行B模式圖像的產生和聲速圖的產生。實施例3在實施例I和2中，可以將序列設置為使得由于格點之間相距短距離，以短的時間間隔來發送和接收在控制器12設置的每個格點處形成發送焦點時發送和接收的超聲波束B。例如，對於圖8所示的格點，可以按照格點Ea、Ec、Ef、Ei、. . ·、Eb、Ee、. . ·的順序來形成超聲波束的發送焦點，即，可以在方位方向上相同深度處的格點上順序形成超聲波束的發送焦點，且可以在深度方向上重複該步驟。可以按照格點Ea、Eb、EC、Ed、Ee、...的順序來形成超聲波束的發送焦點，即，可以在相同聲線上設置的格點處形成超聲波束的發送焦點，且可以針對每條聲線重複該步驟。這樣，當從相距短距離的格點順序形成發送焦點時，執行超聲波束的發送和接收，由此以短的時間間隔獲得相距短距離的格點的接收信號，並更準確地測量關注區域R中的平均局部聲速值。儘管在實施例I至3中，將接收電路3輸出的接收數據臨時存儲在接收數據存儲器10中，且聲速計算器11使用在接收數據存儲器10中存儲的接收數據來計算關注區域R的平均局部聲速值，聲速計算器11可以直接接收作為輸入的從接收電路3輸出的接收數據，以計算關注區域R中的平均局部聲速值。在實施例I至3中，為了簡單起見，附圖中所示的換能器陣列I的開ロ的數目(即，聲線的數目)、格點的數目等是很小的，然而本發明不限於此。優選地將開ロ的數目和格點的數目設置為適合基於B模式圖像和聲速測量的診斷。實施例4圖9示出了根據實施例4的超聲波診斷裝置 的配置。提供該超聲波診斷裝置，以準確地測量在B模式圖像上指定的低亮度區域的局部聲速值。低亮度區域檢測器16連接到圖I所示的實施例I的超聲波診斷裝置的圖像處理器6和控制器12。低亮度區域檢測器16基於經過圖像處理器6中的圖像過程的B模式圖像信號，檢測在B模式圖像上的亮度等於或小於預定值的低亮度區域。聲速計算器11在控制器12的控制下，基於在接收數據存儲器10中存儲的接收數據，計算由低亮度區域檢測器16檢測到的低亮度區域的局部聲速值。可以通過JP 2010-99452A所述的方法，與實施例I中一樣執行局部聲速值的計算，其中，在圖2B中的格點X和每個格點A1、A2、...之間的區域Rxa作為具有等於或小於預定值的低亮度區域。即，當計算在區域Rxa中的來自格點A1、A2、...的接收波W1、W2、...的合成波Wsum時,在區域Rxa中，反射強度很小，即，聲阻抗Z = P · c(p是密度,且c是聲速)的改變很小，且可以將聲速c實質上視為是均勻的。這是因為對象中的密度P未顯著地改變，且在由聲速c的改變引起密度P的改變的情況下，值Z= P *c不太可能不改變。因此，可以假定在區域Rxa中的聲速c是均勻的，且等于格點X處的局部聲速值V。將參照圖10來描述實施例4中的設置格點的方法。在圖10中，為了簡化起見，將換能器陣列I示出為其中排列了 9個超聲波換能器，且以超聲波換能器的陣列間距形成聲線S I至S9。存在低亮度區域L，在聲線S4至S6上延伸。對於低亮度區域L，將格點設置在離開低亮度區域L的淺層位置上(即，在接近換能器陣列I的位置上)，且設置在離開低亮度區域L的深層位置上(即，在與換能器陣列I相対的聲線上)。在圖10中，在聲線S3至S7上在與比低亮度區域L淺的深度Del相對應的位置處設置由「·」指示的多個格點E1，且在聲線S5上在與比低亮度區域L深的深度De2相對應的位置處設置由「▲」指示的一個格點E2。基於以下假設來計算低亮度區域L的局部聲速值在與深度Del相對應的淺層位置和與深度De2相對應的深層位置之間的區域中的聲速是均勻。接下來，將描述實施例4的操作。首先，響應於來自發送電路2的驅動信號，從換能器陣列I的多個超聲波換能器發送超聲波束，且將來自己從對象接收到超聲回波的每個超聲波換能器的接收信號輸出至接收電路3，以產生接收數據。顯示控制器7基於圖像產生器15產生的B模式圖像信號，在監視器8上顯示B模式圖像。如果操作者操作操作単元13並在監視器8上顯示的B模式圖像上設置關注區域R，則低亮度區域檢測器16基於圖像產生器15產生的B模式圖像，在關注區域R中檢測亮度等於或小於預定值的低亮度區域し如果在關注區域R中檢測到低亮度區域L，如圖10所示，則控制器12在與比低亮度區域L更淺的深度Del相對應的位置上設置多個格點El，且在與比低亮度區域L更深的深度De2相對應的位置上設置ー個格點E2。S卩，設置格點El和格點E2，使得在深度方向上將低亮度區域L夾在中間。接下來，控制器12執行控制，使得發送電路2和接收電路3在以上述方式設置的格點El和E2中每ー個格點處形成發送焦點，隨後執行用於聲速測量的超聲波束B的發送和接收，並捕獲來自格點El和E2的接收波。在接收數據存儲器10中順序存儲每次接收超聲波束時由接收電路3產生的用於聲速測量的接收數據。如果將在所有格點El和E2處形成發送焦點時通過發送和接收超聲波束所獲取的用於聲速測量的接收數據存儲在接收數據存儲器10中，則聲速計算器11假定在具有深度Del的格點El和具有深度De2的格點E2之間的區域中的聲速是均勻的，並使用在接收數據存儲器10中存儲的用於聲速測量的接收數據，來計算在深度Del和深度De2之間的區域的局部聲速值。此時，如參照圖2B所述，根據惠更斯原理，來自已從與深度De2相對應的深度位置處的格點E2接收到接收波的與深度Del相對應的淺層位置處的多個格點El的接收波的合成波與來自格點E2的接收波一致，且通過使用該點，計算在深度Del和深度De2之間的區域的局部聲速值。聲速計算器11將在深度Del和深度De2之間的區域的如此計算的局部聲速值定 義為低亮度區域L的局部聲速值。如上所述，使用將具有低超聲回波強度的低亮度區域L排除在外的、在離開低亮度區域L的淺層位置處設置的格點和在離開低亮度區域L的深層位置處設置的格點處形成發送焦點時通過發送和接收超聲波束所獲得的用於聲速測量的接收數據，從而準確地測量低亮度區域L的局部聲速值。如上所述，來自己從深層位置處的格點E2接收到接收波的淺層位置處的多個格點El的接收波的合成波與來自格點E2的接收波一致，且通過使用該點，獲得低亮度區域L的局部聲速值。因此，優選地在淺層位置處設置比在深層位置處設置的格點E2更多的格點El0儘管在圖10中，在深度Del處的多個格點El中的全部格點是離開低亮度區域L的淺層位置，如圖11所示，取決於低亮度區域La的形狀，多個格點El中的一些格點Ela可以位於低亮度區域La中。同吋，由於來自低亮度區域La中的格點Ela的超聲回波的強度低，因此通過在格點Ela處形成發送焦點時通過發送和接收超聲波束所獲得的用於聲速測量的接收數據對在深度Del和深度De2之間的區域的局部聲速值的計算作出了較低程度的貢獻。類似於低亮度區域La，對於在淺層方向上局部突出的低亮度區域，例如如圖12所示，僅可以將與突出相對應的格點Elb設置在比其他格點El更淺的位置處。在使用格點El和Elb的情況下，類似地有可能計算在深度Del和深度De2之間的區域的局部聲速值。實施例5在實施例4中，可以根據低亮度區域在深度方向上的長度，來調整在離開低亮度區域的淺層位置處設置的格點數目。例如，如圖13A所示，假定在低亮度區域LI中的淺層位置處設置3個格點E1，所述低亮度區域LI在深度方向上具有長度zl。此時，優選地，在來自換能器陣列I的超聲波束B的區域中設置3個格點E1，其中該超聲波束B在離開低亮度區域LI的深層區域處設置的格點E2處形成發送焦點。這是因為根據惠更斯原理，來自已從深層位置處的格點E2接收到接收波的淺層位置處的多個格點El的接收波的合成波與來自格點E2的接收波一致，且通過使用該點，計算低亮度區域LI的局部聲速值。因此，如圖13B所示，對於位幹與低亮度區域LI相同深度的、比低亮度區域LI更長、且在深度方向上具有長度z2的低亮度區域L2，可以在將發送焦點形成於在深層位置處設置的格點E2處的換能器陣列I的超聲波束B的區域中設置5個格點El。這樣，由於低亮度區域在深度方向上的長度較長，則在淺層位置上設置更多的格點E1，使得有可能更準確地測量低亮度區域的局部聲速值。實施例6在實施例4和5中，可以進行如下配置測量在低亮度區域L中的局部聲速值，且產生在關注區域R中的聲速圖。例如，如圖14所示，通過來自操作単元13的操作，在B模式圖像上設置關注區域 R0如果由低亮度區域檢測器16在關注區域R中檢測到低亮度區域L，則控制器12將格點El和E2設置在離開低亮度區域L的淺層位置和深層位置上，且將由「〇」指示的用於聲速圖的多個格點E3設置在關注區域R內和低亮度區域L外。控制器12執行控制，使得發送電路2和接收電路3在格點El和E2以及用於聲速圖的格點E3中的每個格點處形成發送焦點，並執行對用於聲速測量的超聲波束的發送和接收，且將接收電路3產生的用於聲速測量的接收數據順序存儲在接收數據存儲器10中。與實施例4和5中一祥，聲速計算器11使用在接收數據存儲器10中存儲的與格點El和E2相關的接收數據，來計算低亮度區域L的局部聲速值。同時，使用與格點El和E2相關的接收數據以及與用於聲速圖的格點E3相關的用於聲速圖的接收數據，計算格點El、E2和E3的局部聲速值，並連同低亮度區域L的局部聲速值一起，產生關注區域R中的聲速圖。由DSC 5對聲速計算器11產生的與聲速圖相關的數據進行光柵轉換，該數據經過圖像處理器6的各種圖像過程，並被發送到顯示控制器7。根據操作者從操作単元13所選的顯示模式，以重疊方式在監視器8上顯示B模式圖像和聲速圖(例如，顔色或亮度取決於局部聲速值而改變的顯示，或將具有相同局部聲速值的點用線相連的顯示)，或在監視器8上並列顯示B模式圖像和聲速像。這樣，有可能測量關注區域R中的低亮度區域L的局部聲速值，且執行B模式圖像的產生和聲速圖的產生。儘管在實施例4至6中，將接收電路3輸出的接收數據臨時存儲在接收數據存儲器10中，且聲速計算器11使用在接收數據存儲器10中存儲的接收數據，來計算關注區域R中的低亮度區域的局部聲速值，聲速計算器11可以直接接收作為輸入的從接收電路3輸出的接收數據，並且可以計算低亮度區域的局部聲速值。儘管在實施例4至6中，為了簡單起見，附圖中所示的換能器陣列I的開ロ的數目(即，聲線的數目)、關注區域R中的格點數目等是很小的，然而本發明不限於此。優選地將開ロ的數目和格點的數目設置為適合基於B模式圖像和聲速測量的診斷。
權利要求
1.一種超聲波診斷裝置，包括 換能器陣列； 發送電路，從所述換能器陣列向對象發送超聲波束； 接收電路，處理從換能器陣列輸出的接收信號，以產生接收數據，所述換能器陣列已接收到來自所述對象的超聲回波； 圖像產生器，基於由所述接收電路獲得的接收數據，產生B模式圖像； 關注區域設置器，在所述圖像產生器產生的B模式圖像上設置關注區域； 控制器，控制所述發送電路和所述接收電路，以執行超聲波束的發送和接收，在多個點處形成發送焦點，從而獲取用於聲速測量的接收數據，所述多個點是在聲線上比所述關注區域設置器設置的關注區域淺的位置和深的位置處設置的；以及 聲速計算器，基於用於聲速測量的接收數據，計算在所述關注區域中的平均局部聲速值， 其中，在淺層點區域中，設置在較淺位置處設置的所述點，所述淺層點區域是根據所述關注區域的深度位置、所述關注區域在深度方向上的長度、以及所述換能器陣列中的用於發送每個超聲波束的同時可用換能器的寬度而確定的。
2.根據權利要求I所述的超聲波診斷裝置， 其中，將在較淺位置處設置的所述點的範圍設置為落入任一超聲波束的區域中，所述任一超聲波束是將發送焦點形成於在較深位置處設置的點處時發送的。
3.根據權利要求I或2所述的超聲波診斷裝置， 其中，隨著所述關注區域設置器設置的關注區域的位置變深，所述控制器擴展所述淺層點區域。
4.根據權利要求I或2所述的超聲波診斷裝置， 其中，隨著所述關注區域設置器設置的關注區域在深度方向上的長度變長，所述控制器擴展所述淺層點區域。
5.根據權利要求I或2所述的超聲波診斷裝置， 其中，隨著所述換能器陣列中用於發送每個超聲波束的同時可用換能器的寬度變寬，所述控制器擴展所述淺層點區域。
6.根據權利要求I或2所述的超聲波診斷裝置， 其中，所述控制器還在較深位置和較淺位置之間的位置處設置附加點，以及控制所述發送電路和所述接收電路，以執行超聲波束的發送和接收，在所有所設置的點處形成發送焦點，從而獲取用於聲速圖的接收數據，以及 所述聲速計算器基於用於聲速圖的接收數據，計算所述點的局部聲速值，並產生所述關注區域中的聲速圖。
7.根據權利要求3所述的超聲波診斷裝置， 其中，所述控制器還在較深位置和較淺位置之間的位置處設置附加點，以及控制所述發送電路和所述接收電路，以執行超聲波束的發送和接收，在所有所設置的點處形成發送焦點，從而獲取用於聲速圖的接收數據，以及 所述聲速計算器基於用於聲速圖的接收數據，計算所述點的局部聲速值，並產生所述關注區域中的聲速圖。
8.根據權利要求4所述的超聲波診斷裝置， 其中，所述控制器還在較深位置和較淺位置之間的位置處設置附加點，以及控制所述發送電路和所述接收電路，以執行超聲波束的發送和接收，在所有所設置的點處形成發送焦點，從而獲取用於聲速圖的接收數據，以及 所述聲速計算器基於用於聲速圖的接收數據，計算所述點的局部聲速值，並產生所述關注區域中的聲速圖。
9.根據權利要求5所述的超聲波診斷裝置， 其中，所述控制器還在較深位置和較淺位置之間的位置處設置附加點，以及控制所述發送電路和所述接收電路，以執行超聲波束的發送和接收，在所有所設置的點處形成發送焦點，從而獲取用於聲速圖的接收數據，以及 所述聲速計算器基於用於聲速圖的接收數據，計算所述點的局部聲速值，並產生所述關注區域中的聲速圖。
10.一種超聲波診斷裝置，包括 換能器陣列； 發送電路，從所述換能器陣列向對象發送超聲波束； 接收電路，處理從換能器陣列輸出的接收信號，以產生接收數據，所述換能器陣列已接收到來自所述對象的超聲回波； 圖像產生器，基於由所述接收電路獲得的接收數據，產生B模式圖像； 關注區域設置器，在所述圖像產生器產生的B模式圖像上設置關注區域； 低亮度區域檢測器，在所述關注區域設置器設置的關注區域中檢測亮度等於或小於預定值的低亮度區域； 控制器，控制所述發送電路和所述接收電路，以執行超聲波束的發送和接收，在多個點處形成發送焦點，從而獲取用於聲速測量的接收數據，所述多個點是在比所述低亮度區域檢測器檢測到的低亮度區域淺的位置和深的位置處設置的；以及 聲速計算器，假設聲速在較淺位置和較深位置之間是均勻的，基於用於聲速測量的接收數據，計算所述低亮度區域的局部聲速值。
11.根據權利要求10所述的超聲波診斷裝置， 其中，同在較深位置處設置的點相比，所述控制器在較淺位置處設置更多數目的點。
12.根據權利要求10或11所述的超聲波診斷裝置， 其中，隨著所述低亮度區域檢測器檢測到的低亮度區域在深度方向上的長度變長，所述控制器在較淺區域處設置更多的點。
13.根據權利要求10或11所述的超聲波診斷裝置， 其中，所述控制器在所述關注區域內和所述低亮度區域外設置用於聲速圖的多個點，以及控制所述發送電路和所述接收電路，以執行超聲波束的發送和接收，在用於聲速圖的所述點處形成發送焦點，從而獲取用於聲速圖的接收數據，以及 所述聲速計算器基於用於聲速圖的接收數據，來計算用於聲速圖的多個點的局部聲速值，以及連同所述低亮度區域的局部聲速值一起產生在所述關注區域中的聲速圖。
14.根據權利要求12所述的超聲波診斷裝置， 其中，所述控制器在所述關注區域內和所述低亮度區域外設置用於聲速圖的多個點，以及控制所述發送電路和所述接收電路，以執行超聲波束的發送和接收，在用於聲速圖的所述點處形成發送焦點，從而獲取用於聲速圖的接收數據，以及 所述聲速計算器基於用於聲速圖的接收數據，來計算用於聲速圖的多個點的局部聲速值，以及連同所述低亮度區域的局部聲速值一起產生在所述關注區域中的聲速圖。
15.一種產生超聲波圖像的方法，所述方法包括以下步驟 基於從發送電路供應的驅動信號，從換能器陣列向對象發送超聲波束； 由接收電路處理從換能器陣列輸出的接收信號，以產生接收數據，所述換能器陣列已接收到來自所述對象的超聲回波； 基於所獲得的接收數據，產生B模式圖像； 在所產生的B模式圖像上設置關注區域； 在聲線上比所設置的關注區域淺的位置和深的位置處設置多個點，在較淺位置處設置的所述點被設置在淺層點區域中，所述淺層點區域是根據所述關注區域的深度位置、所述關注區域在深度方向上的長度、以及所述換能器陣列中的用於發送每個超聲波束的同時可用換能器的寬度確定， 執行超聲波束的發送和接收，在所設置的點處形成發送焦點，從而獲取用於聲速測量的接收數據；以及 基於所獲取的用於聲速測量的接收數據，計算所述關注區域的平均局部聲速值。
16.一種產生超聲波圖像的方法，包括以下步驟 基於從發送電路供應的驅動信號，從換能器陣列向對象發送超聲波束 由接收電路處理從換能器陣列輸出的接收信號，以產生接收數據，所述換能器陣列已接收到來自所述對象的超聲回波； 基於所獲得的接收數據，產生B模式圖像； 在所產生的B模式圖像上設置關注區域； 在所述關注區域中檢測亮度等於或小於預定值的低亮度區域； 在比檢測到的低亮度區域淺的位置和深的位置處設置多個點， 執行超聲波束的發送和接收，在所設置的點處形成發送焦點，從而獲取用於聲速測量的接收數據；以及 假設聲速在較淺位置和較深位置之間是均勻的，基於獲取的用於聲速測量的接收數據，計算所述低亮度區域的局部聲速值。
全文摘要
一種超聲波診斷裝置和產生超聲波圖像的方法。所述超聲波診斷裝置包括關注區域設置器，在B模式圖像上設置關注區域；控制器，執行超聲波束的發送和接收，在多個點處形成發送焦點，從而獲取用於聲速測量的接收數據，所述多個點是在聲線上比關注區域淺的位置和深的位置處設置的；以及聲速計算器，基於用於聲速測量的接收數據，計算在所述關注區域中的平均局部聲速值。
文檔編號A61B8/00GK102688066SQ201210052889
公開日2012年9月26日 申請日期2012年2月29日 優先權日2011年3月22日
發明者宮地幸哉 申請人:富士膠片株式會社