(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の振動子素子が配列されて多チャンネルに形成され被検体に超音波を送受信する探触子と、この探触子に超音波送信信号を与えると共に該探触子からの超音波受信信号に所定の遅延を与えて受波フォーカスをかける超音波送受信部と、この超音波送受信部からの出力信号に対し所定の処理を行う画像処理回路と、この画像処理回路からの出力信号を入力して画像表示する画像表示器と、上記各構成要素の動作を制御する制御回路部と、この制御回路部に対して操作指令を入力する操作入力装置とを有する超音波断層装置において、
上記操作入力装置で上記制御回路部に入力された超音波音速値を装置全体の設定音速としてフォーカス計算を行うフォーカス計算回路と、このフォーカス計算回路で計算したフォーカスデータを書き込むと共に読み出して上記超音波送受信部へ送るフォーカスデータ記憶回路と、上記超音波送受信部からの出力信号を入力して超音波受信信号の振幅について空間周波数を分析してその信号を上記制御回路部へ送る空間周波数分析回路とを設け、
上記フォーカスデータ記憶回路から読み出したフォーカスデータを用いて超音波画像の撮影を行いながら、上記空間周波数分析回路で超音波受信信号の振幅について空間周波数の分散が最大となる場合の超音波音速値を、上記制御回路部に予め設定してある超音波音速値における空間周波数と比較して求め、この空間周波数分析信号を制御回路部へフィードバックすることにより、上記設定された超音波音速値を補正することを特徴とする超音波断層装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、超音波を利用して被検体の診断部位について超音波画像を撮影して表示する超音波断層装置に関し、特に装置に設定された超音波音速値を補正可能としフォーカスを向上することができる超音波断層装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の超音波断層装置は、図２に示すように、多数の振動子素子が配列されて多チャンネルに形成され被検体に超音波を送受信する探触子１と、この探触子１に超音波送信信号を与えると共に該探触子１からの超音波受信信号を増幅し且つ所定の遅延を与えて受波フォーカスをかける超音波送受信部２と、この超音波送受信部２からの出力信号に対し所定の処理を行う画像処理回路３と、この画像処理回路３からの出力信号を画像表示するための信号に変換するディジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）４と、このディジタルスキャンコンバータ４からの画像信号を入力して表示する画像表示器５と、超音波の送受波のフォーカスを制御するデータを記憶しておきこのフォーカスデータを読み出して上記超音波送受信部２へ送る読み出し専用のフォーカスデータ記憶回路６と、上記各構成要素の動作を制御する制御回路部７と、この制御回路部７に対して操作指令を入力する操作入力装置８とを有して成っていた。
【０００３】
なお、上記超音波送受信部２は、送波信号を発生する送波フォーカス回路９と、この発生された送波信号を探触子駆動用の高圧信号に変換する送波回路１０と、上記探触子１で受信した超音波信号を増幅する初段増幅回路１１と、この超音波受信信号を入力してフォーカスをかける受波フォーカス回路１２とから成っている。また、フォーカスデータ記憶回路６は、例えばＲＯＭ（読み出し専用メモリ）から成る。さらに、制御回路部７は、例えばＣＰＵ（中央処理装置）から成り、操作入力装置８は各種のスイッチを配置した操作パネルから成る。
【０００４】
そして、操作者は、操作入力装置８を操作して操作指令を入力し、この操作指令は制御回路部７へ送出される。この制御回路部７は、操作指令のうちフォーカスを制御する指令をフォーカスデータ記憶回路６へ送り、このフォーカスデータ記憶回路６に予め記憶されたフォーカスデータを読み出して超音波送受信部２内の送波フォーカス回路９及び受波フォーカス回路１２へ送る。これにより、送波フォーカス回路９は送波信号を発生して送波回路１０へ送り、送波回路１０はこの入力した送波信号を探触子１を駆動する高圧信号に変換する。これにより、上記探触子１は、送波回路１０からの駆動信号を入力して超音波を発生し、図示省略の被検体に送信していた。また、上記被検体からの反射波は同じ探触子１で受信し、超音波送受信部２内の初段増幅回路１１で増幅され、受波フォーカス回路１２でフォーカスがかけられていた。
【０００５】
次に、受波フォーカスの原理を図３を参照して説明する。なお、図３においては、説明を単純にするため超音波反射源を１箇所として示してある。また、探触子１は、リニア走査型のものとして示してある。このような状態で、上記探触子１から被検体内へ超音波を打ち出すと、超音波反射源１３からの反射波は図のように同心円状に拡がりながら伝播する。この反射波を探触子１の列状に並べられた振動子素子１４，１４，…で受信する。このとき、各振動子素子１４と超音波反射源１３との間の距離がそれぞれ異なるため、各振動子素子１４への反射波の到達時刻が異なる。そして、各振動子素子１４で受信した反射波は、図２に示す超音波送受信部２内の初段増幅回路１１で増幅され、次の受波フォーカス回路１２へ送られる。上記受波フォーカス回路１２内には遅延回路が設けられているが、この遅延回路で上記反射波の到達時刻の相違分だけ信号を遅延させる。その後、上記受波フォーカス回路１２内の加算回路でこの遅延された信号を加算する。ここで、もし上記超音波反射源１３とは異なる位置にも他の超音波反射源がある場合は、この別の超音波反射源からの受信信号は、到達時刻が異なるので、上記加算回路で加算することにより位相が打ち消し合う。これにより、図３において、超音波反射源１３からの受信信号の振幅が最も大きくなり、フォーカスが合う。なお、送波フォーカス回路９においても、同様の原理によりフォーカスをかけていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の超音波断層装置においては、装置全体として設定された超音波音速値はある値に固定されていた。ところが、生体内の脂肪層、筋肉層等の組織の違いによりその音速が異なるので、被検体内の超音波音速は一様ではない。また、太った被検者と、やせた被検者とでは、脂肪層や筋肉層の厚さが異なるので、被検者ごとの超音波音速には個人差がある。このような事情であるにもかかわらず、上述のように装置全体として設定された超音波音速値はある値に固定されていたので、被検体内の超音波音速が上記設定値とずれる程、反射波の到達時刻が超音波送受信部２に設定された遅延時間とずれることとなり、フォーカスが劣化する。従って、得られる超音波画像の画質が劣化するものであった。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、装置に設定された超音波音速値を補正可能としフォーカスを向上することができる超音波断層装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による超音波断層装置は、多数の振動子素子が配列されて多チャンネルに形成され被検体に超音波を送受信する探触子と、この探触子に超音波送信信号を与えると共に該探触子からの超音波受信信号に所定の遅延を与えて受波フォーカスをかける超音波送受信部と、この超音波送受信部からの出力信号に対し所定の処理を行う画像処理回路と、この画像処理回路からの出力信号を入力して画像表示する画像表示器と、上記各構成要素の動作を制御する制御回路部と、この制御回路部に対して操作指令を入力する操作入力装置とを有する超音波断層装置において、上記操作入力装置で上記制御回路部に入力された超音波音速値を装置全体の設定音速としてフォーカス計算を行うフォーカス計算回路と、このフォーカス計算回路で計算したフォーカスデータを書き込むと共に読み出して上記超音波送受信部へ送るフォーカスデータ記憶回路と、上記超音波送受信部からの出力信号を入力して超音波受信信号の振幅について空間周波数を分析してその信号を上記制御回路部へ送る空間周波数分析回路とを設け、上記フォーカスデータ記憶回路から読み出したフォーカスデータを用いて超音波画像の撮影を行いながら、上記空間周波数分析回路で超音波受信信号の振幅について空間周波数の分散が最大となる場合の超音波音速値を、上記制御回路部に予め設定してある超音波音速値における空間周波数と比較して求め、この空間周波数分析信号を制御回路部へフィードバックすることにより、上記設定された超音波音速値を補正するようにしたものである。
【０００９】
【作用】
このように構成された超音波断層装置は、操作入力装置で制御回路部に入力された超音波音速値を装置全体の設定音速としてフォーカス計算回路によりフォーカス計算を行い、このフォーカス計算されたフォーカスデータをフォーカスデータ記憶回路に書き込むと共に読み出して超音波送受信部へ送り、この超音波送受信部からの出力信号を入力して空間周波数分析回路により超音波受信信号の振幅について空間周波数を分析してその信号を上記制御回路部へ送り、上記フォーカスデータ記憶回路から読み出したフォーカスデータを用いて超音波画像の撮影を行いながら、上記空間周波数分析回路で超音波受信信号の振幅について空間周波数の分散が最大となる場合の超音波音速値を、上記制御回路部に予め設定してある超音波音速値における空間周波数と比較して求め、この空間周波数分析信号を制御回路部へフィードバックすることにより、上記設定された超音波音速値を補正するように動作する。これにより、装置に設定された超音波音速値を補正可能とし、フォーカスを向上することができる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による超音波断層装置の実施例を示すブロック図である。この超音波断層装置は、超音波を利用して被検体の診断部位について超音波画像を撮影して表示するもので、図１に示すように、探触子１と、超音波送受信部２と、画像処理回路３と、ディジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）４と、画像表示器５と、制御回路部７と、操作入力装置８とを有して成る。
【００１１】
上記探触子１は、被検体内の診断部位に向けて超音波を送受信するもので、多数の振動子素子が配列されて多チャンネルに形成され、例えばリニア走査型に構成されている。超音波送受信部２は、上記探触子１に超音波送信信号を与えると共に該探触子１からの超音波受信信号を増幅し且つ所定の遅延を与えて受波フォーカスをかけるもので、その内部構成は、送波信号を発生する送波フォーカス回路９と、この発生された送波信号を探触子駆動用の高圧信号に変換する送波回路１０と、上記探触子１で受信した超音波信号を増幅する初段増幅回路１１と、この超音波受信信号を入力してフォーカスをかける受波フォーカス回路１２とから成っている。
【００１２】
画像処理回路３は、上記超音波送受信部２からの出力信号に対し所定の処理を行うものである。ＤＳＣ４は、上記画像処理回路３からの出力信号をディジタルデータとして処理し後述の画像表示器５で画像表示するための信号に変換するものである。そして、画像表示器５は、上記ＤＳＣ４から出力される画像信号を入力して、アナログ信号に変換して画像表示するもので、例えばテレビモニタから成る。また、制御回路部７は、上記各構成要素の動作を制御するもので、例えばＣＰＵ（中央処理装置）から成る。さらに、操作入力装置８は、上記制御回路部７に対して操作指令を入力するもので、各種のスイッチを配置した操作パネルから成る。
【００１３】
ここで、本発明においては、上記制御回路部７と超音波送受信部２との間に、フォーカス計算回路１５と、読み書き可能なフォーカスデータ記憶回路１６とが設けられており、上記超音波送受信部２からの出力信号の出力部と制御回路部７との間には、空間周波数分析回路１９が設けられている。上記フォーカス計算回路１５は、上記操作入力装置８で入力された超音波音速値を装置全体の設定音速としてフォーカス計算を行うもので、上記入力された超音波音速値に対応するフォーカスを計算してそのフォーカスデータを出力するようになっている。また、フォーカスデータ記憶回路１６は、上記フォーカス計算回路１５で計算したフォーカスデータを書き込むと共にそのフォーカスデータを読み出して上記超音波送受信部２内の送波フォーカス回路９及び受波フォーカス回路１２へ送るもので、例えばＲＡＭ（随時書込み読出しメモリ）又はハードディスクなどの読み書き可能な記録媒体から成る。
【００１４】
さらに、空間周波数分析回路１９は、上記超音波送受信部２からの出力信号を入力して超音波受信信号の振幅について空間周波数を分析してその信号を上記制御回路部７へ送るものである。そして、上記フォーカスデータ記憶回路１６から読み出したフォーカスデータを用いて超音波画像の撮影を行いながら、上記空間周波数分析回路１９で超音波受信信号の振幅について空間周波数の分散が最大となる場合の超音波音速値を求めることにより、設定された超音波音速値を補正するようになっている。なお、上記空間周波数分析回路１９としては、超音波受信信号の振幅を分析して空間周波数を求めるＦＦＴ（高速フーリエ変換器）などを用いればよい。
【００１５】
このように構成された本発明の超音波断層装置では、操作者は操作入力装置８から任意の超音波音速値を入力する。この入力した超音波音速値の信号は制御回路部７へ取り込まれ、この制御回路部７からフォーカス計算回路１５へ送られる。フォーカス計算回路１５は、入力された超音波音速値に基づいてフォーカスを計算し、そのフォーカスデータを次段のフォーカスデータ記憶回路１６へ送出する。このフォーカスデータ記憶回路１６は、上記送られたフォーカスデータを入力して読み書き可能な記録媒体に蓄える。そして、上記フォーカスデータ記憶回路１６は、上記記録媒体からフォーカスデータを読み出して超音波送受信部２内の送波フォーカス回路９及び受波フォーカス回路１２へ送出する。これにより、上記超音波送受信部２は、操作者の入力した超音波音速値に対応するフォーカスで超音波を送受信する。
【００１６】
このような状態で、操作者が操作入力装置８から入力する超音波音速値を変えると、それに対応してフォーカスが変わるので、最終的に画像表示器５に表示される超音波画像の画質が変化する。そこで、操作者が画像表示器５の画像を見ながら最もフォーカスの合う超音波音速値を選ぶように操作すればよい。このようにして操作者が入力した超音波音速値を、いま使用している超音波断層装置の設定音速として補正し、フォーカス計算をして超音波画像の撮影を行うことにより、被検体内の生体音速に対応すべく変化させてフォーカスの向上した超音波画像を得ることができる。
【００１７】
また、図１において、フォーカスが変化して段々に合ってくると、得られる超音波画像がシャープになってくるので、超音波受信信号の空間周波数の高周波成分が増えてくる。そして、フォーカスが合ってくると、超音波受信信号の空間周波数の分散も増えてくる。すなわち、操作入力装置８で超音波音速値を変えながら空間周波数分析回路１９で受信信号の空間周波数を分析し、この空間周波数分析信号を制御回路部７へフィードバックし、この制御回路部７で空間周波数の分散が最大となるときの超音波音速値を探せばよい。このとき、超音波受信信号の空間周波数の比較は、装置に予め設定してあった超音波音速値における空間周波数が考えられる。上記のようにして探した超音波音速値により装置に設定された超音波音速値を補正し、フォーカス計算をして超音波画像の撮影を行うことにより、被検体内の生体音速に対応すべく変化させてフォーカスの向上した超音波画像を得ることができる。このとき、得られる超音波画像において、関心領域すなわち限定領域を設定すれば、処理時間を早くすることができる。
【００１８】
なお、以上の実施例は、フォーカスが最も合う超音波音速値を探して使用するものである。このフォーカスが最も合う超音波音速値とは、被検体内の生体音速の平均値ということになる。従って、本発明の超音波断層装置により、生体の平均音速が測定できることとなる。また、上述の実施例は、あるフォーカス点に対しては固定の超音波音速値を使用し、フォーカスを変化させた場合又は被検体が変わった場合に、設定された超音波音速値を変えるものであり、超音波音速値の入力は手動で行い或いはフィードバック制御により何回か処理を行う方式となっており、この場合の超音波音速値の補正は、簡単に行うことができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、操作入力装置で制御回路部に入力された超音波音速値を装置全体の設定音速としてフォーカス計算回路によりフォーカス計算を行い、このフォーカス計算されたフォーカスデータをフォーカスデータ記憶回路に書き込むと共に読み出して超音波送受信部へ送り、この超音波送受信部からの出力信号を入力して空間周波数分析回路により超音波受信信号の振幅について空間周波数を分析してその信号を上記制御回路部へ送り、上記フォーカスデータ記憶回路から読み出したフォーカスデータを用いて超音波画像の撮影を行いながら、上記空間周波数分析回路で超音波受信信号の振幅について空間周波数の分散が最大となる場合の超音波音速値を、上記制御回路部に予め設定してある超音波音速値における空間周波数と比較して求め、この空間周波数分析信号を制御回路部へフィードバックすることにより、上記設定された超音波音速値を補正することができる。そして、上記のようにして求めた超音波音速値により装置に設定された超音波音速値を補正し、フォーカス計算をして超音波画像の撮影を行うことにより、被検体内の生体音速に対応すべく変化させて、フォーカスの向上した超音波画像を得ることができ、画質を向上することができる。このとき、得られる超音波画像において、関心領域すなわち限定領域を設定すれば、処理時間を早くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による超音波断層装置の実施例を示すブロック図である。
【図２】  従来の超音波断層装置を示すブロック図である。
【図３】  受波フォーカスの原理を説明するための図である。
【符号の説明】
１…探触子
２…超音波送受信部
３…画像処理回路
４…ＤＳＣ
５…画像表示器
７…制御回路部
８…操作入力装置
１５…フォーカス計算回路
１６…フォーカスデータ記憶回路
１７…受信振幅検出回路
１８…超音波ビーム幅検出回路
１９…空間周波数分析回路
【図１】
0003642607.tif 000002
【図２】
0003642607.tif 000003
【図３】
0003642607.tif 000004