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JP2013244195A - Ultrasonic signal processing apparatus and ultrasonic signal processing method - Google Patents

Ultrasonic signal processing apparatus and ultrasonic signal processing method Download PDF

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JP2013244195A
JP2013244195A JP2012119914A JP2012119914A JP2013244195A JP 2013244195 A JP2013244195 A JP 2013244195A JP 2012119914 A JP2012119914 A JP 2012119914A JP 2012119914 A JP2012119914 A JP 2012119914A JP 2013244195 A JP2013244195 A JP 2013244195A
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JP
Japan
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sound speed
ultrasonic
reliability index
subject
signal processing
Prior art date
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Pending
Application number
JP2012119914A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukiya Miyaji
幸哉 宮地
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Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic signal processing apparatus capable of easily analyzing a sonic velocity value within a subject after the completion of ultrasonic scanning, and an ultrasonic signal processing method.SOLUTION: When setting of a threshold of a reliability index is received by an operating unit 14 (step S32), an arithmetic processing unit 28 calculates an optimum sonic velocity value in a region lower than the threshold by using an optimum sonic velocity value equal to/higher than the threshold set for the reliability index (step S34). A display operation unit 34 creates a sonic velocity map indicating a sonic velocity distribution within a subject OBJ by using the optimum sonic velocity value for each region, which is calculated in step S34 (step S36), and displays it on a display unit 16 (step S38).

Description

本発明は超音波信号処理装置および超音波信号処理方法に係り、特に被検体によって反射された超音波エコーを受信して超音波信号を記録する超音波信号処理装置および超音波信号処理方法に関する。   The present invention relates to an ultrasonic signal processing apparatus and an ultrasonic signal processing method, and more particularly to an ultrasonic signal processing apparatus and an ultrasonic signal processing method for receiving an ultrasonic echo reflected by a subject and recording an ultrasonic signal.

特許文献1には、受信フォーカス処理におけるビーム集束度に基づいて被検体内の音速をN回(Nは2以上の整数)計測した後に、N回計測した音速の平均値および信頼度を算出して表示部に表示することが開示されている(段落[0055]から[0056]、[0063]から[0064])。   In Patent Document 1, after measuring the sound speed in the subject N times (N is an integer of 2 or more) based on the beam focusing degree in the reception focus processing, an average value and reliability of the sound speed measured N times are calculated. Display on the display unit (paragraphs [0055] to [0056], [0063] to [0064]).

特許文献2には、複数の音速に対応した複数の試行的遅延条件を変化させた場合における整相加算結果についての評価値の変化を表すプロファイルを、各参照領域ごとに生成することが開示されている(段落[0012]、[0037]および[0047])。   Patent Document 2 discloses that a profile representing a change in an evaluation value for a phasing addition result when a plurality of trial delay conditions corresponding to a plurality of sound speeds is changed is generated for each reference region. (Paragraphs [0012], [0037] and [0047]).

特開2009−078124号公報JP 2009-078124 A 特開2010−119481号公報JP 2010-119481 A

ビームフォーミング前の素子データは、被検体内の音速の補正および音速マップの作成等に有用であるが、ビームフォーミング後のラインデータと比べてデータ量が膨大である。このため、素子データを記録するためには巨大な容量のメモリが必要になる。   The element data before beam forming is useful for correcting the sound speed in the subject and creating a sound speed map, but the amount of data is enormous compared to the line data after beam forming. For this reason, in order to record element data, a huge memory capacity is required.

例えば、受信チャンネル数が64ch、サンプリング周波数が40MHz、受信データの振幅を2Byteで記録する超音波信号処理装置で、240ライン、5cmの深さのデータをとる場合、ビームフォーミング後のラインデータのデータ量は、
2(Byte)×0.05(m)×2/1,540(m/s)×40(MHz)×240(Line)=1.23(MByte)
となる。一方、ビームフォーミング前の素子データのデータ量は、
1.23(MByte)×64(ch)=78.72(MByte)
となる。
For example, in an ultrasonic signal processing apparatus that records 64 channels, sampling frequency is 40 MHz, and the amplitude of received data is 2 bytes, when taking data of 240 lines and 5 cm depth, the data of the line data after beam forming The amount is
2 (Byte) × 0.05 (m) × 2 / 1,540 (m / s) × 40 (MHz) × 240 (Line) = 1.23 (MByte)
It becomes. On the other hand, the amount of element data before beamforming is
1.23 (MByte) x 64 (ch) = 78.72 (MByte)
It becomes.

例えば、音速マップを作成するために10点の送信フォーカスの素子データを保存する場合、素子データのデータ量は、
78.72(MByte)×10(点)=787.2(MByte)
となる。上記のように、音速マップ用の素子データを1回の保存するごとに1(Giga Byte)程度のメモリ容量が必要になる。
For example, when storing 10-point transmission focus element data to create a sound velocity map, the amount of element data is:
78.72 (MByte) x 10 (points) = 787.2 (MByte)
It becomes. As described above, a memory capacity of about 1 (Giga Byte) is required every time element data for sound velocity map is stored.

例えば、100フレームの音速動画像を保存する場合、該音速動画像に対応する素子データのデータ量は、
787.2(MByte)×100(フレーム)=78.72(GByte)
となる。
For example, when storing a sonic moving image of 100 frames, the data amount of element data corresponding to the sonic moving image is:
787.2 (MByte) x 100 (frame) = 78.72 (GByte)
It becomes.

このような膨大な素子データを保存しておくことは困難であるため、素子データを用いて超音波信号処理(例えば、音速補正、最適音速値および局所音速値の算出および表示)を行う場合には、処理を行いながら随時算出に使用した使用済みの素子データを消去することが行われている。しかしながら、素子データを消去した場合、超音波スキャンの終了後に画像(例えば、Bモード画像)をフリーズさせた後に、フリーズさせたフレームの前の動画フレームに戻って再度解析を行ったり、検査の終了後に解析を行ったりすることができなかった。   Since it is difficult to store such a large amount of element data, when performing ultrasonic signal processing (for example, calculation and display of sound speed correction, optimum sound speed value and local sound speed value) using element data In this case, the used element data used for the calculation is deleted as needed while performing the processing. However, if the element data is erased, the image (eg, B-mode image) is frozen after the ultrasonic scan is completed, and then the analysis is resumed by returning to the moving image frame before the frozen frame, or the inspection is completed. It was not possible to perform analysis later.

また、超音波スキャンにより得られたすべての素子データを保存しておいたとしても、このような膨大な素子データの解析には時間がかかるという問題があった。   Further, even if all element data obtained by ultrasonic scanning are stored, there is a problem that it takes time to analyze such a large amount of element data.

特許文献1および2には、それぞれ音速の平均値の信頼度および位相整合加算結果の評価値に関する記載があるが、これらの値を過去に超音波撮像した被検体の音速値の再解析に利用するものではなかった。   Patent Documents 1 and 2 each describe the reliability of the average value of sound velocity and the evaluation value of the phase matching addition result. These values are used for reanalysis of the sound velocity value of a subject that has been ultrasonically imaged in the past. It wasn't something to do.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、超音波スキャンの終了後において、被検体内の音速値の解析を容易に行うことが可能な超音波信号処理装置および超音波信号処理方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an ultrasonic signal processing apparatus and an ultrasonic signal processing method capable of easily analyzing a sound velocity value in a subject after completion of an ultrasonic scan. The purpose is to provide.

上記課題を解決するために、本発明の第1の態様に係る超音波信号処理装置は、超音波を被検体に送信するとともに、被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の素子を含む超音波探触子と、超音波検出信号に基づいて被検体内の領域ごとの音速を算出する音速算出手段と、超音波検出信号に基づいて音速の信頼性を示す信頼性指標を算出する信頼性指標算出手段と、音速と音速の信頼性指標を関連付けて保存する保存手段と、信頼性指標の閾値の設定を受け付ける閾値設定手段と、設定された閾値以上の信頼性指標の音速を用いて、被検体内における音速の分布を算出する音速分布算出手段とを備える。   In order to solve the above-described problem, an ultrasonic signal processing device according to a first aspect of the present invention transmits an ultrasonic wave to a subject, receives an ultrasonic wave reflected by the subject, and receives an ultrasonic detection signal. An ultrasonic probe including a plurality of elements that output a sound speed, a sound speed calculating means for calculating a sound speed for each region in the subject based on the ultrasonic detection signal, and reliability of the sound speed based on the ultrasonic detection signal. A reliability index calculation means for calculating the reliability index to be shown, a storage means for storing the sound speed and the reliability index of the sound speed in association with each other, a threshold setting means for receiving the setting of the reliability index threshold, and a threshold value greater than or equal to the set threshold Sound speed distribution calculating means for calculating the sound speed distribution in the subject using the sound speed of the reliability index.

本発明の第2の態様に係る超音波信号処理装置は、上記第1の態様において、音速算出手段が、被検体内の着目領域における超音波画像のコントラストおよびシャープネスのうちの少なくとも一方が最も高くなる最適音速を算出するように構成したものである。   The ultrasonic signal processing apparatus according to the second aspect of the present invention is the ultrasonic signal processing apparatus according to the first aspect, wherein the sound speed calculation means has the highest at least one of contrast and sharpness of the ultrasonic image in the region of interest in the subject. The optimal sound speed is calculated.

本発明の第3の態様に係る超音波信号処理装置は、上記第2の態様において、信頼性指標算出手段が、最適音速に基づいて算出された被検体内の領域ごとの局所音速を算出するように構成したものである。   In the ultrasonic signal processing device according to the third aspect of the present invention, in the second aspect, the reliability index calculating means calculates the local sound speed for each region in the subject calculated based on the optimum sound speed. It is comprised as follows.

本発明の第4の態様に係る超音波信号処理装置は、上記第1から第3の態様において、音速分布算出手段が、設定された閾値以上の信頼性指標の音速を用いて、信頼性指標が閾値未満の領域における音速を補間して算出するように構成したものである。   The ultrasonic signal processing apparatus according to the fourth aspect of the present invention is the ultrasonic signal processing apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the sound speed distribution calculating means uses the sound speed of the reliability index equal to or greater than a set threshold value. Is calculated by interpolating the sound speed in a region where is less than the threshold.

本発明の第5の態様に係る超音波信号処理装置は、上記第1から第3の態様において、音速分布算出手段が、設定された閾値以上の信頼性指標の音速のみを用いて、被検体内における音速の分布を示す音速画像を作成するように構成したものである。   The ultrasonic signal processing apparatus according to the fifth aspect of the present invention is the ultrasonic signal processing apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the sound speed distribution calculating means uses only the sound speed of the reliability index equal to or higher than the set threshold value. The sound velocity image showing the distribution of sound velocity in the inside is created.

本発明の第6の態様に係る超音波信号処理方法は、超音波を被検体に送信するとともに、被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の素子を含む超音波探触子により検出された超音波検出信号に基づいて被検体内の領域ごとの音速を算出する音速算出工程と、超音波検出信号に基づいて音速の信頼性を示す信頼性指標を算出する信頼性指標算出工程と、音速と音速の信頼性指標を関連付けて保存する保存工程と、信頼性指標の閾値の設定を受け付ける閾値設定工程と、設定された閾値以上の信頼性指標の音速を用いて、被検体内における音速の分布を算出する音速分布算出工程とを備える。   An ultrasonic signal processing method according to a sixth aspect of the present invention includes a plurality of elements that transmit ultrasonic waves to a subject, receive ultrasonic waves reflected by the subject, and output ultrasonic detection signals. Based on the ultrasonic detection signal detected by the ultrasonic probe, a sound speed calculation step for calculating the sound speed for each region in the subject, and a reliability index indicating the reliability of the sound speed based on the ultrasonic detection signal are calculated. A reliability index calculation step, a storage step for associating and storing the sound speed and the sound speed reliability index, a threshold setting step for accepting the setting of the reliability index threshold value, and the sound speed of the reliability index equal to or higher than the set threshold value. And a sound speed distribution calculating step for calculating a sound speed distribution in the subject.

本発明の第7の態様に係る超音波信号処理方法は、上記第6の態様の音速算出工程において、被検体内の着目領域における超音波画像のコントラストおよびシャープネスのうちの少なくとも一方が最も高くなる最適音速を算出するように構成したものである。   In the ultrasonic signal processing method according to the seventh aspect of the present invention, at least one of the contrast and sharpness of the ultrasonic image in the region of interest in the subject is the highest in the sound speed calculation step of the sixth aspect. The optimum sound speed is calculated.

本発明の第8の態様に係る超音波信号処理方法は、上記第7の態様の信頼性指標算出工程において、最適音速に基づいて算出された被検体内の領域ごとの局所音速を算出するように構成したものである。   In the ultrasonic signal processing method according to the eighth aspect of the present invention, the local sound speed for each region in the subject calculated based on the optimum sound speed is calculated in the reliability index calculation step of the seventh aspect. It is configured.

本発明の第9の態様に係る超音波信号処理方法は、上記第6から第8の態様の音速分布算出工程において、設定された閾値以上の信頼性指標の音速を用いて、信頼性指標が閾値未満の領域における音速を補間して算出するように構成したものである。   In the ultrasonic signal processing method according to the ninth aspect of the present invention, in the sound velocity distribution calculating steps of the sixth to eighth aspects, the reliability index is calculated using the sound speed of the reliability index equal to or greater than a set threshold value. The sound velocity in the region below the threshold value is calculated by interpolation.

本発明の第10の態様に係る超音波信号処理方法は、上記第6から第8の態様の音速分布算出工程において、設定された閾値以上の信頼性指標の音速のみを用いて、被検体内における音速の分布を示す音速画像を作成するように構成したものである。   In the ultrasonic signal processing method according to the tenth aspect of the present invention, in the sound velocity distribution calculating steps of the sixth to eighth aspects, only the sound velocity of the reliability index equal to or higher than a set threshold value is used. The sound velocity image showing the distribution of the sound velocity at is created.

本発明によれば、超音波検出信号に基づいて求めた音速とその信頼性指標を関連づけて記憶しておくことにより、超音波スキャンの終了後であっても、信頼性指標を用いた音速分布の再計算および再計算結果に基づく音速分布を示す画像(音速マップ)の作成等を行うことができる。   According to the present invention, by storing the sound speed obtained based on the ultrasonic detection signal and its reliability index in association with each other, the sound speed distribution using the reliability index even after the end of the ultrasonic scan. The image (sound speed map) showing the sound speed distribution based on the recalculation and the recalculation result can be created.

本発明の第1の実施形態に係る超音波信号処理装置を示すブロック図1 is a block diagram showing an ultrasonic signal processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 最適音速値とその信頼性指標を格納するためのファイル構造の例を模式的に示す図The figure which shows typically the example of the file structure for storing the optimum sound velocity value and its reliability index 最適音速値とその信頼性指標を格納するためのファイル構造の別の例を模式的に示す図The figure which shows typically another example of the file structure for storing the optimal sound velocity value and its reliability index 本発明の第1の実施形態に係る超音波信号処理方法の処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the process of the ultrasonic signal processing method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 保存用メモリに保存した最適音速値およびその信頼性指標を用いた解析処理の第1の実施形態を示すフローチャートThe flowchart which shows 1st Embodiment of the analysis process using the optimal sound speed value preserve | saved in the memory for preservation | save, and its reliability parameter | index. 超音波画像の例Ultrasonic image example 超音波画像(Bモード画像)の上に音速マップを重畳表示する例Example of superimposing a sound velocity map on an ultrasound image (B-mode image) 本発明の第2の実施形態に係る超音波信号処理方法の処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the process of the ultrasonic signal processing method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本実施形態に係る局所音速値の算出処理を模式的に示す図The figure which shows typically the calculation process of the local sound speed value which concerns on this embodiment. 保存用メモリに保存した最適音速値および最適音速値に基づいて求められた局所音速値の信頼性指標を用いた解析処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the analysis process using the reliability parameter | index of the local sound speed value calculated | required based on the optimal sound speed value preserve | saved in the memory for preservation | save, and the optimal sound speed value

以下、添付図面に従って本発明に係る超音波信号処理装置および超音波信号処理方法の好ましい実施の形態について説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an ultrasonic signal processing apparatus and an ultrasonic signal processing method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る超音波信号処理装置を示すブロック図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing an ultrasonic signal processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.

図1に示す超音波信号処理装置10は、超音波探触子18から被検体OBJに超音波ビームを送信して、被検体OBJによって反射された超音波エコーを受信して記録し、超音波エコーの検出信号(超音波検出信号)から超音波画像を作成・表示する装置である。   The ultrasonic signal processing apparatus 10 shown in FIG. 1 transmits an ultrasonic beam from the ultrasonic probe 18 to the subject OBJ, receives and records an ultrasonic echo reflected by the subject OBJ, and generates ultrasonic waves. This is an apparatus for creating and displaying an ultrasonic image from an echo detection signal (ultrasonic detection signal).

制御部(制御用プロセッサ)12は、操作部14からの操作入力に応じて超音波信号処理装置10の各ブロックの制御を行う。制御部12は、超音波信号処理装置10の各ブロックを制御するための制御プログラムを格納する記憶領域を含んでいる。   The control unit (control processor) 12 controls each block of the ultrasonic signal processing apparatus 10 in accordance with an operation input from the operation unit 14. The control unit 12 includes a storage area for storing a control program for controlling each block of the ultrasonic signal processing apparatus 10.

操作部14は、オペレータからの操作入力を受け付ける入力デバイスである。操作部14は、文字情報(例えば、患者情報)の入力を受け付けるキーボードと、表示部16の画面上の領域の指定の入力を受け付けるポインティングデバイス(例えば、トラックボール、マウス、タッチパネル等)を含んでいる。さらに、操作部14は、表示モードを切り替える表示モード切り替えボタンと、動画再生を指示するための動画再生ボタンと、超音波画像の解析・計測(例えば、組織部の歪み解析(硬さ診断)、血流の計測、組織部の動き計測、またはIMT(内膜中膜複合体厚:Intima-Media Thickness)値計測)を指示するための解析・計測ボタンを含んでいる。   The operation unit 14 is an input device that receives an operation input from an operator. The operation unit 14 includes a keyboard that receives input of character information (for example, patient information), and a pointing device (for example, a trackball, a mouse, a touch panel, etc.) that receives input for specifying an area on the screen of the display unit 16. Yes. Further, the operation unit 14 includes a display mode switching button for switching the display mode, a moving image playback button for instructing moving image playback, and analysis / measurement of an ultrasonic image (for example, strain analysis (hardness diagnosis) of a tissue part) It includes an analysis / measurement button for instructing blood flow measurement, tissue movement measurement, or IMT (Intima-Media Thickness measurement).

表示部16は、例えば、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイまたは液晶ディスプレイである。表示部16は、超音波画像(動画および静止画)の表示、および各種の設定画面を表示する。   The display unit 16 is, for example, a CRT (Cathode Ray Tube) display or a liquid crystal display. The display unit 16 displays ultrasonic images (moving images and still images) and various setting screens.

超音波探触子18は、被検体OBJに当接させて用いるプローブであり、1次元または2次元のトランスデューサアレイを構成する複数の超音波トランスデューサ(素子)20を含んでいる。素子20は、送受信制御部24から送受信部22を介して印加される駆動信号に基づいて超音波ビームを被検体OBJに送信する。そして、各素子20は、被検体OBJによって反射される超音波エコーを受信して検出信号(素子データ)を出力する。   The ultrasonic probe 18 is a probe used in contact with the subject OBJ, and includes a plurality of ultrasonic transducers (elements) 20 constituting a one-dimensional or two-dimensional transducer array. The element 20 transmits an ultrasonic beam to the subject OBJ based on a drive signal applied from the transmission / reception control unit 24 via the transmission / reception unit 22. Each element 20 receives an ultrasonic echo reflected by the subject OBJ and outputs a detection signal (element data).

素子20は、例えば、圧電性を有する材料(圧電体)の両端に電極が形成されて構成された振動子を含んでいる。上記振動子を構成する圧電体としては、例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛:Pb (lead) zirconate titanate)のような圧電セラミック、PVDF(ポリフッ化ビニリデン:polyvinylidene difluoride)のような高分子圧電素子を用いることができる。上記振動子の電極に電気信号を送って電圧を印加すると圧電体が伸縮し、この圧電体の伸縮により各振動子において超音波が発生する。例えば、振動子の電極にパルス状の電気信号を送るとパルス状の超音波が発生し、振動子の電極に連続波の電気信号を送ると連続波の超音波が発生する。そして、各振動子において発生した超音波が合成されて超音波ビームが形成される。また、各振動子により超音波が受信されると、各振動子の圧電体が伸縮して電気信号を発生する。各振動子において発生した電気信号は、超音波の検出信号として送受信部22に出力される。   The element 20 includes, for example, a vibrator configured by forming electrodes on both ends of a piezoelectric material (piezoelectric body). Examples of the piezoelectric body constituting the vibrator include a piezoelectric ceramic such as PZT (lead zirconate titanate) and a polymer piezoelectric element such as PVDF (polyvinylidene difluoride). Can be used. When an electric signal is sent to the electrodes of the vibrator and a voltage is applied, the piezoelectric body expands and contracts, and ultrasonic waves are generated in each vibrator by the expansion and contraction of the piezoelectric body. For example, when a pulsed electric signal is sent to the electrode of the vibrator, a pulsed ultrasonic wave is generated, and when a continuous wave electric signal is sent to the electrode of the vibrator, a continuous wave ultrasonic wave is generated. Then, the ultrasonic waves generated in the respective vibrators are combined to form an ultrasonic beam. Further, when an ultrasonic wave is received by each vibrator, the piezoelectric body of each vibrator expands and contracts to generate an electric signal. The electrical signal generated in each transducer is output to the transmission / reception unit 22 as an ultrasonic detection signal.

なお、超音波トランスデューサとしては、超音波変換方式の異なる複数種類の素子を用いることも可能である。例えば、超音波を送信する素子として、上記圧電体により構成される振動子を用いて、超音波を受信する素子として、超音波信号を光信号に変換して検出する光検出方式の超音波トランスデューサ(例えば、ファブリーペロー共振器、ファイバブラッググレーティング)を用いるようにしてもよい。   As the ultrasonic transducer, a plurality of types of elements having different ultrasonic conversion methods can be used. For example, as an element for transmitting an ultrasonic wave, an ultrasonic transducer using the above-described piezoelectric body, and as an element for receiving an ultrasonic wave, a light detection type ultrasonic transducer that converts an ultrasonic signal into an optical signal and detects it. (For example, a Fabry-Perot resonator or a fiber Bragg grating) may be used.

超音波探触子18が被検体OBJに当接されて、操作部14からの指示入力により超音波診断が開始されると、制御部12は、送受信部22および送受信制御部24に制御信号を出力して、超音波ビームの被検体OBJへの送信、および被検体OBJからの超音波エコーの受信を開始させる。制御部12は、素子20ごとに超音波ビームの送信方向と超音波エコーの受信方向とを設定する。   When the ultrasonic probe 18 is brought into contact with the subject OBJ and ultrasonic diagnosis is started by an instruction input from the operation unit 14, the control unit 12 sends control signals to the transmission / reception unit 22 and the transmission / reception control unit 24. Then, the transmission of the ultrasonic beam to the subject OBJ and the reception of the ultrasonic echo from the subject OBJ are started. The control unit 12 sets the transmission direction of the ultrasonic beam and the reception direction of the ultrasonic echo for each element 20.

さらに、制御部12は、超音波ビームの送信方向に応じて送信遅延パターンを選択するとともに、超音波エコーの受信方向に応じて受信遅延パターンを選択する。ここで、送信遅延パターンとは、複数の素子20から送信される超音波によって所望の方向に超音波ビームを形成するために駆動信号に与えられる遅延時間のパターンデータである。また、受信遅延パターンとは、複数の素子20によって受信される超音波によって所望の方向からの超音波エコーを抽出するために検出信号に与えられる遅延時間のパターンデータである。上記送信遅延パターンおよび受信遅延パターンはあらかじめ制御部12に格納されている。制御部12は、あらかじめ格納されているものの中から送信遅延パターンおよび受信遅延パターンを選択して、選択した送信遅延パターンおよび受信遅延パターンに従って、送受信制御部24を介して送受信部22に制御信号を出力して超音波の送受信制御を行う。   Further, the control unit 12 selects a transmission delay pattern according to the transmission direction of the ultrasonic beam, and selects a reception delay pattern according to the reception direction of the ultrasonic echo. Here, the transmission delay pattern is pattern data of a delay time given to the drive signal in order to form an ultrasonic beam in a desired direction by ultrasonic waves transmitted from the plurality of elements 20. The reception delay pattern is pattern data of a delay time given to a detection signal in order to extract an ultrasonic echo from a desired direction by ultrasonic waves received by a plurality of elements 20. The transmission delay pattern and the reception delay pattern are stored in the control unit 12 in advance. The control unit 12 selects a transmission delay pattern and a reception delay pattern from those stored in advance, and sends a control signal to the transmission / reception unit 22 via the transmission / reception control unit 24 according to the selected transmission delay pattern and reception delay pattern. Output and control transmission / reception of ultrasonic waves.

送受信制御部24は、制御部12からの制御信号に応じて駆動信号を生成して、送受信部22を介して該駆動信号を素子20に印加する。このとき、送受信制御部24は、制御部12によって選択された送信遅延パターンに基づいて、各素子20に印加する駆動信号を遅延させる(送信フォーカス)。ここで、送受信制御部24は、複数の素子20から送信される超音波が超音波ビームを形成するように、各素子20に駆動信号を印加するタイミングを調整する(遅延させる)。なお、複数の素子20から一度に送信される超音波が被検体OBJの撮像領域全体に届くように、駆動信号を印加するタイミングを調節するようにしてもよい。   The transmission / reception control unit 24 generates a drive signal according to the control signal from the control unit 12 and applies the drive signal to the element 20 via the transmission / reception unit 22. At this time, the transmission / reception control unit 24 delays the drive signal applied to each element 20 based on the transmission delay pattern selected by the control unit 12 (transmission focus). Here, the transmission / reception control unit 24 adjusts (delays) the timing of applying the drive signal to each element 20 so that the ultrasonic waves transmitted from the plurality of elements 20 form an ultrasonic beam. Note that the timing of applying the drive signal may be adjusted so that the ultrasonic waves transmitted from the plurality of elements 20 reach the entire imaging region of the subject OBJ.

送受信部22は、各素子20から出力される超音波検出信号を受信して増幅する。各素子20と被検体OBJ内の超音波反射源との間の距離はそれぞれ異なるため、各素子20に反射波が到達する時間が異なる。送受信部22は遅延回路を備えており、制御部12によって選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速(仮定音速)または音速の分布に従って、反射波の到達時刻の差(遅延時間)に相当する分、各検出信号を遅延させる。   The transmission / reception unit 22 receives and amplifies the ultrasonic detection signal output from each element 20. Since the distance between each element 20 and the ultrasonic wave reflection source in the subject OBJ is different, the time for the reflected wave to reach each element 20 is different. The transmission / reception unit 22 includes a delay circuit, and changes the arrival time difference (delay time) of the reflected wave in accordance with the sound speed (assumed sound speed) or the distribution of sound speeds set based on the reception delay pattern selected by the control unit 12. Each detection signal is delayed by a corresponding amount.

表示モードがライブモードの場合、送受信部22は、遅延時間を与えた検出信号を整合加算することにより受信フォーカス処理(ビームフォーミング)を行う。例えば、被検体OBJ内の超音波反射源と異なる位置に別の超音波反射源がある場合には、別の超音波反射源からの超音波検出信号は到達時刻が異なる。このため、上記送受信部22の加算回路で加算することにより、別の超音波反射源からの超音波検出信号の位相が打ち消し合う。これにより、超音波反射源からの受信信号が最も大きくなり、上記超音波反射源にフォーカスが合う。上記受信フォーカス処理によって、超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号(以下、RF信号という。)が形成される。   When the display mode is the live mode, the transmission / reception unit 22 performs reception focus processing (beam forming) by matching and adding the detection signals given delay times. For example, when there is another ultrasonic reflection source at a position different from the ultrasonic reflection source in the subject OBJ, the arrival time of the ultrasonic detection signal from the other ultrasonic reflection source is different. For this reason, the phase of the ultrasonic detection signal from another ultrasonic wave reflection source cancels out by adding in the addition circuit of the transmission / reception unit 22. As a result, the reception signal from the ultrasonic reflection source becomes the largest, and the ultrasonic reflection source is focused. By the reception focus processing, a sound ray signal (hereinafter referred to as an RF signal) in which the focus of the ultrasonic echo is narrowed is formed.

なお、本実施形態では、送受信部22において受信フォーカス処理が施された検出信号をRF信号としたが、受信フォーカス処理が施されていない検出信号をRF信号としてもよい。この場合、受信フォーカス処理は、演算処理部28においてデジタル的に行われる。   In the present embodiment, the detection signal subjected to the reception focus process in the transmission / reception unit 22 is an RF signal, but the detection signal not subjected to the reception focus process may be an RF signal. In this case, the reception focus process is performed digitally in the arithmetic processing unit 28.

送受信部22から出力されるアナログのRF信号は、デジタルRF信号(以下、RFデータという。)に変換される。ここで、RFデータは、受信波(搬送波)の位相情報を含んでいる。上記RFデータは、素子データメモリ26に入力されて一時記憶される。   The analog RF signal output from the transmission / reception unit 22 is converted into a digital RF signal (hereinafter referred to as RF data). Here, the RF data includes phase information of the received wave (carrier wave). The RF data is input to the element data memory 26 and temporarily stored.

素子データメモリ26は、上記RFデータを順次格納する。また、素子データメモリ26は、制御部12から入力されるフレームレートに関する情報(例えば、超音波の反射位置の深度、走査線の密度、視野幅を示すパラメータ)を上記RFデータに関連付けて格納する。   The element data memory 26 sequentially stores the RF data. Further, the element data memory 26 stores information related to the frame rate input from the control unit 12 (for example, parameters indicating the reflection position depth, scanning line density, and field width) in association with the RF data. .

演算処理部(計算用プロセッサ)28は、素子データメモリ26に一次保存された素子データを一次保存用メモリ32に転送して一次保存する。ここで、素子データメモリ26と一次保存用メモリ32としては、揮発性メモリを用いることが可能である。なお、素子データメモリ26と一次保存用メモリ32は、1つのメモリで兼用してもよい。そして、演算処理部28は、上記RFデータに対して、STC(Sensitivity Time gain Control)によって、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正をした後、包絡線検波処理を施す。   The arithmetic processing unit (processor for calculation) 28 transfers the element data temporarily stored in the element data memory 26 to the primary storage memory 32 and primarily stores it. Here, as the element data memory 26 and the primary storage memory 32, a volatile memory can be used. The element data memory 26 and the primary storage memory 32 may be shared by a single memory. The arithmetic processing unit 28 performs envelope detection processing on the RF data after correcting attenuation by distance according to the depth of the ultrasonic reflection position by STC (Sensitivity Time gain Control).

また、演算処理部28は、被検体OBJ内の領域ごとに最適音速値および局所音速値を算出する。また、演算処理部28は、被検体OBJ内の領域ごとに算出された最適音速値に対してその信頼性を示す信頼性指標を算出する。上記最適音速値およびその信頼性指標等は演算結果保持部30に一時保存される。   Further, the arithmetic processing unit 28 calculates an optimum sound speed value and a local sound speed value for each region in the subject OBJ. In addition, the arithmetic processing unit 28 calculates a reliability index indicating the reliability of the optimum sound speed value calculated for each region in the subject OBJ. The optimum sound speed value and its reliability index are temporarily stored in the calculation result holding unit 30.

ここで、最適音速値は、例えば、Bモード画像において、被検体OBJ内の着目領域(ROI)における画像のコントラストおよびシャープネスのうちの少なくとも一方が最も高くなる音速値として求められる。すなわち、最適音速値は、超音波探触子18から上記着目領域まで間の領域の平均音速値に対応して受信フォーカスを行うことにより求められる仮想的な音速値である。   Here, the optimum sound speed value is obtained as, for example, the sound speed value at which at least one of the contrast and the sharpness of the image in the region of interest (ROI) in the subject OBJ is the highest in the B-mode image. That is, the optimum sound speed value is a virtual sound speed value obtained by performing reception focus corresponding to the average sound speed value in the area from the ultrasonic probe 18 to the target area.

局所音速値は、上記着目領域における音速値であり、上記最適音速値に基づいて、例えば、特開2010−099452号公報に記載の方法により求められる。   The local sound speed value is a sound speed value in the region of interest, and is obtained by a method described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-099452 based on the optimum sound speed value.

表示演算部34は、演算処理部28から出力されたRFデータから、Bモード画像データ(超音波エコーの振幅を点の明るさ(輝度)により表した画像データ)を生成する。上記Bモード画像データは、通常のテレビジョン信号の走査方式と異なる走査方式によって得られたものであるため、上記Bモード画像データは、通常の画像データ(例えば、テレビジョン信号の走査方式(NTSC(National Television System Committee)方式)の画像データ)に変換(ラスター変換)される。上記画像データは、表示演算部34によって、各種の必要な画像処理(例えば、階調処理)が施された後、アナログの画像信号に変換されて表示部16に出力される。これにより、超音波探触子18によって撮影された超音波画像(動画)が表示部16に表示される。   The display calculation unit 34 generates B-mode image data (image data representing the amplitude of the ultrasonic echo by the brightness (luminance) of the point) from the RF data output from the calculation processing unit 28. Since the B-mode image data is obtained by a scanning method different from a normal television signal scanning method, the B-mode image data is obtained from normal image data (for example, a television signal scanning method (NTSC (National Television System Committee) image data) (raster conversion). The image data is subjected to various necessary image processing (for example, gradation processing) by the display calculation unit 34, converted into an analog image signal, and output to the display unit 16. Thereby, an ultrasonic image (moving image) photographed by the ultrasonic probe 18 is displayed on the display unit 16.

操作部14が動画再生の指示入力を受け付けると、制御部12は、超音波信号処理装置10の動作モードを動画再生モードに切り替える。動画再生モード時には、演算処理部28は、制御部12からの指令に従って、一次保存用メモリ32からRFデータを読み出して、所定の処理(ライブモード時と同様の処理)を施して画像データに変換した後、アナログの画像信号に変換されて表示部16に出力される。これにより、一次保存用メモリ32に格納されたRFデータに基づく超音波画像(動画または静止画)が表示部16に表示される。   When the operation unit 14 receives an instruction input for moving image reproduction, the control unit 12 switches the operation mode of the ultrasonic signal processing apparatus 10 to the moving image reproduction mode. In the moving image playback mode, the arithmetic processing unit 28 reads RF data from the primary storage memory 32 in accordance with a command from the control unit 12, performs predetermined processing (processing similar to that in the live mode), and converts it into image data. After that, it is converted into an analog image signal and output to the display unit 16. Accordingly, an ultrasonic image (moving image or still image) based on the RF data stored in the primary storage memory 32 is displayed on the display unit 16.

ライブモードまたは動画再生モード時において、超音波画像(動画)が表示されているときに操作部14からフリーズの指示が入力されると、フリーズボタン押下時に表示されている超音波画像が表示部16に静止画表示される。これにより、オペレータは、着目領域(ROI:Region of Interest)の静止画を表示させて観察することができる。   When a freeze instruction is input from the operation unit 14 while an ultrasonic image (moving image) is displayed in the live mode or the moving image playback mode, the ultrasonic image displayed when the freeze button is pressed is displayed on the display unit 16. Still image is displayed. Thereby, the operator can display and observe a still image of a region of interest (ROI).

表示演算部34は、ライブモードまたは動画再生モード時において、操作部14からの操作入力に応じて、被検体OBJ内における音速の分布を示す画像(音速マップ)を作成して表示部16に出力する。音速マップは、演算結果保持部30に一時保存された最適音速値およびその信頼性指標に基づいて作成される。この音速マップの表示の態様は、操作部14による表示モードの設定によりオペレータが選択可能となっている。表示モードとしては、例えば、超音波画像(断層像、Bモード画像)と音速マップを表示部16の画面に並べて表示するモード、超音波画像と音速マップを重畳して表示するモード(例えば、音速値に応じて色分けまたは輝度を変化させる表示、音速値が等しい点を線で結ぶ表示)、Bモード画像を上に音速値を数値として表示するモード等がある。なお、音速マップを表示するときは、音速マップの近傍に、音速値と音速マップ中のコントラストまたは色相の対応関係を示すスケールが表示されるようにしてもよい。   The display calculation unit 34 creates an image (sound speed map) indicating the distribution of sound speed in the subject OBJ in response to an operation input from the operation unit 14 in the live mode or the moving image playback mode, and outputs the image to the display unit 16. To do. The sound speed map is created based on the optimum sound speed value temporarily stored in the calculation result holding unit 30 and its reliability index. The display mode of the sound speed map can be selected by the operator by setting the display mode using the operation unit 14. As the display mode, for example, an ultrasonic image (tomographic image, B-mode image) and a sound velocity map are displayed side by side on the screen of the display unit 16, and a mode in which the ultrasonic image and the sound velocity map are superimposed and displayed (for example, a sound velocity). There is a display in which color coding or luminance is changed according to the value, a display in which dots having the same sound speed value are connected by a line), a mode in which the sound speed value is displayed as a numerical value on the B mode image, and the like. When the sound speed map is displayed, a scale indicating the correspondence between the sound speed value and the contrast or hue in the sound speed map may be displayed near the sound speed map.

保存用メモリ36は、最適音速値とその信頼性指標を関連付けて保存する。   The storage memory 36 stores the optimum sound velocity value and its reliability index in association with each other.

図2および図3は、最適音速値とその信頼性指標を格納するためのファイル構造の例を模式的に示す図である。   2 and 3 are diagrams schematically showing an example of a file structure for storing the optimum sound speed value and its reliability index.

図2に示す例では、最適音速値およびその信頼性指標は、Bモード画像を格納するためのファイル(以下、検査済みデータ保存用ファイルF1という。)の中に、付属情報(例えば、ヘッダ情報)として格納されている。   In the example shown in FIG. 2, the optimum sound speed value and its reliability index are included in attached information (for example, header information) in a file for storing a B-mode image (hereinafter referred to as an inspected data storage file F1). ) Is stored.

図3に示す例では、最適音速値およびその信頼性指標は、専用の検査済みデータ保存用ファイルF2に格納されている。また、検査済みデータ保存用ファイルF2には、Bモード画像への格納場所情報(リンク情報)が付属情報の中に格納されている。なお、検査済みデータ保存用ファイルF2は、Bモード画像のファイルと関連づけられて保存されるようにしてもよいし、最適音速値が算出された領域ごとの輝度値を格納していてもよい。   In the example shown in FIG. 3, the optimum sound speed value and its reliability index are stored in a dedicated inspected data storage file F2. In addition, in the inspected data storage file F2, storage location information (link information) for the B-mode image is stored in the attached information. The inspected data storage file F2 may be stored in association with the B-mode image file, or may store a luminance value for each region where the optimum sound speed value is calculated.

なお、最適音速値とその信頼性指標を格納するためのファイル構造は、図2および図3の例に限定されるものではない。また、検査済みデータ保存用ファイルF1およびF2には、例えば、被検体OBJに関する情報(例えば、被検体OBJ(患者)の識別情報、素子データの保存日時等)、超音波の送受信条件に関する情報(例えば、送受信モード、周波数、送受信レート、送受信アドレス、各素子データに対応する送信フォーカス位置の座標および深度情報等)が付属情報として格納されるようにしてもよい。   The file structure for storing the optimum sound speed value and its reliability index is not limited to the examples of FIGS. Further, in the examined data storage files F1 and F2, for example, information on the subject OBJ (for example, identification information of the subject OBJ (patient), storage date and time of element data, etc.), information on transmission / reception conditions of ultrasound ( For example, the transmission / reception mode, frequency, transmission / reception rate, transmission / reception address, transmission focus position coordinates corresponding to each element data, depth information, and the like) may be stored as attached information.

[超音波信号処理]
図4は、本発明の第1の実施形態に係る超音波信号処理方法の処理を示すフローチャートである。
[Ultrasonic signal processing]
FIG. 4 is a flowchart showing processing of the ultrasonic signal processing method according to the first embodiment of the present invention.

まず、超音波探触子18から被検体OBJ内に超音波ビームが送信されて、被検体OBJ内から反射された超音波エコーが超音波探触子18によって受信される。これにより、超音波検出信号が取得される(ステップS10)。この超音波検出信号は、素子データメモリ26に一時保存される。   First, an ultrasonic beam is transmitted from the ultrasonic probe 18 into the subject OBJ, and an ultrasonic echo reflected from the subject OBJ is received by the ultrasonic probe 18. Thereby, an ultrasonic detection signal is acquired (step S10). This ultrasonic detection signal is temporarily stored in the element data memory 26.

次に、演算処理部28は、超音波スキャンされた領域について、領域(点)ごとに最適音速値を算出する(ステップS12)。最適音速値は、例えば、Bモード画像において、被検体OBJ内の着目領域(ROI)における画像のコントラストおよびシャープネスのうちの少なくとも一方が最も高くなる音速値として算出される。   Next, the arithmetic processing unit 28 calculates an optimum sound velocity value for each region (point) for the ultrasonically scanned region (step S12). The optimum sound speed value is calculated as, for example, a sound speed value at which at least one of the contrast and sharpness of the image in the region of interest (ROI) in the subject OBJ is the highest in the B-mode image.

次に、演算処理部28は、領域ごとの最適音速値の信頼性指標を算出する(ステップS14)。ここで、信頼性指標は、例えば、超音波検出信号をビームフォーミングして得られるRF信号の振幅値をその最適音速値を用いて規格化した指標、素子データの波形の歪み度を規格化した指標である。   Next, the arithmetic processing unit 28 calculates a reliability index of the optimum sound speed value for each region (step S14). Here, the reliability index is, for example, an index obtained by normalizing the amplitude value of the RF signal obtained by beam forming the ultrasonic detection signal using the optimum sound speed value, and the distortion degree of the waveform of the element data is normalized. It is an indicator.

表示演算部34は、ステップS12において算出した領域ごとの最適音速値を用いて、被検体OBJ内における音速の分布を示す音速マップを作成して(ステップS16)、表示部16に表示する(ステップS18)。   The display calculation unit 34 creates a sound speed map indicating the sound speed distribution in the subject OBJ using the optimum sound speed value for each region calculated in step S12 (step S16), and displays the sound speed map on the display unit 16 (step S16). S18).

また、演算処理部28は、ステップS12からS14において算出した領域ごとの最適音速値とその信頼性指標を関連づけて保存用メモリ36に保存する(ステップS20)。   In addition, the arithmetic processing unit 28 associates the optimum sound speed value for each region calculated in steps S12 to S14 and the reliability index thereof, and stores them in the storage memory 36 (step S20).

[信頼性指標を用いた解析処理]
図5は、保存用メモリ36に保存した最適音速値およびその信頼性指標を用いた解析処理を示すフローチャートである。
[Analysis process using reliability index]
FIG. 5 is a flowchart showing an analysis process using the optimum sound velocity value stored in the storage memory 36 and its reliability index.

被検体OBJに関する情報(例えば、被検体OBJ(患者)の識別情報、素子データの保存日時等)が操作部14から入力されると、制御部12は、該被検体OBJに関する情報に対応する検査済みデータ保存用ファイルを保存用メモリ36から読み込んで、最適音速値およびその信頼性指標を読み込む(ステップS30)。この最適音速値とその信頼性指標は、Bモード画像とともに、表示部16に表示される。   When information related to the subject OBJ (for example, identification information of the subject OBJ (patient), storage date / time of element data, etc.) is input from the operation unit 14, the control unit 12 performs an examination corresponding to the information related to the subject OBJ. The saved data storage file is read from the storage memory 36, and the optimum sound speed value and its reliability index are read (step S30). The optimum sound speed value and its reliability index are displayed on the display unit 16 together with the B-mode image.

操作部14により信頼性指標の閾値の設定が受け付けられると(ステップS32)、演算処理部28は、信頼性指標が設定された閾値以上の最適音速値を用いて閾値未満の領域における最適音速値を算出する(ステップS34)。   When the setting of the threshold value of the reliability index is accepted by the operation unit 14 (step S32), the arithmetic processing unit 28 uses the optimal sound speed value that is equal to or higher than the threshold value for which the reliability index is set, to obtain the optimal sound speed value in the region below the threshold value. Is calculated (step S34).

表示演算部34は、ステップS34において算出した領域ごとの最適音速値を用いて、被検体OBJ内における音速の分布を示す音速マップを作成して(ステップS36)、表示部16に表示する(ステップS38)。   The display calculation unit 34 creates a sound speed map indicating the sound speed distribution in the subject OBJ using the optimum sound speed value for each region calculated in step S34 (step S36), and displays the sound speed map on the display unit 16 (step S36). S38).

図6は、超音波画像の例を示している。図6に示す例では、領域R1における最適音速値およびその信頼性指標がそれぞれ1450m/s、0.8、領域R2における最適音速値およびその信頼性指標がそれぞれ1800m/s、0.2、領域R3における最適音速値およびその信頼性指標がそれぞれ1550m/s、0.9である。   FIG. 6 shows an example of an ultrasonic image. In the example shown in FIG. 6, the optimum sound speed value and its reliability index in the region R1 are 1450 m / s and 0.8, respectively, and the optimal sound speed value and its reliability index in the region R2 are 1800 m / s and 0.2, respectively. The optimum sound velocity value and its reliability index in R3 are 1550 m / s and 0.9, respectively.

ステップS32において設定された閾値が0.5の場合、領域R2における最適音速値は、領域R2の周囲の領域R1、R3等における最適音速値と、領域R2と周囲の領域R1、R3等との距離に基づいて補間演算により求められる。そして、検査済みデータ保存用ファイルに格納されている領域R2の最適音速値1800m/sは、ステップS36における音速マップの作成には使用されない。   When the threshold value set in step S32 is 0.5, the optimum sound speed value in the region R2 is the optimum sound speed value in the regions R1, R3, etc. around the region R2, and the region R2, the surrounding regions R1, R3, etc. It is obtained by interpolation based on the distance. Then, the optimum sound speed value 1800 m / s in the region R2 stored in the inspected data storage file is not used for creating the sound speed map in step S36.

図7は、超音波画像(Bモード画像)IMG1の上に音速マップIMG2を重畳表示する例を示している。図7において、X軸はスキャン方向(素子20の配列方向)を示しており、Z軸は被検体OBJ内における深度方向を示している。なお、図中の符号B1は、音速マップIMG2における音速値と色の対応関係を示すスケールである。   FIG. 7 shows an example in which the sound velocity map IMG2 is superimposed and displayed on the ultrasonic image (B-mode image) IMG1. In FIG. 7, the X axis indicates the scanning direction (the arrangement direction of the elements 20), and the Z axis indicates the depth direction in the subject OBJ. In addition, the code | symbol B1 in a figure is a scale which shows the correspondence of the sound speed value and color in the sound speed map IMG2.

図7に示す音速マップIMG2において、最適音速値の信頼性指標がステップS32において設定された閾値以上の領域R10には、最適音速値に対応する色が付されている。一方、最適音速値の信頼性指標が閾値未満の領域R12には、最適音速値に対応する色が付されていない。   In the sound speed map IMG2 shown in FIG. 7, the region R10 in which the reliability index of the optimal sound speed value is equal to or greater than the threshold set in step S32 is colored according to the optimal sound speed value. On the other hand, the region R12 in which the reliability index of the optimum sound speed value is less than the threshold is not given a color corresponding to the optimum sound speed value.

本実施形態によれば、最適音速値とその信頼性指標を関連づけて記憶しておくことにより、超音波スキャンの終了後であっても、信頼性指標を用いた最適音速値の再計算および再計算結果に基づく最適音速値の音速マップの作成等を行うことができる。   According to the present embodiment, the optimum sound speed value and its reliability index are stored in association with each other, so that the optimum sound speed value can be recalculated and re-calculated using the reliability index even after the ultrasonic scan is completed. It is possible to create a sound speed map of optimum sound speed values based on the calculation result.

[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上記第1の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図8は、本発明の第2の実施形態に係る超音波信号処理方法の処理を示すフローチャートである。   FIG. 8 is a flowchart showing processing of the ultrasonic signal processing method according to the second embodiment of the present invention.

まず、超音波探触子18から被検体OBJ内に超音波ビームが送信されて、被検体OBJ内から反射された超音波エコーが超音波探触子18によって受信される。これにより、超音波検出信号が取得される(ステップS50)。この超音波検出信号は、素子データメモリ26に一時保存される。   First, an ultrasonic beam is transmitted from the ultrasonic probe 18 into the subject OBJ, and an ultrasonic echo reflected from the subject OBJ is received by the ultrasonic probe 18. Thereby, an ultrasonic detection signal is acquired (step S50). This ultrasonic detection signal is temporarily stored in the element data memory 26.

次に、演算処理部28は、超音波スキャンされた領域について、領域(点)ごとに最適音速値を算出する(ステップS52)。そして、演算処理部28は、上記領域ごとの最適音速値に基づいて、被検体OBJ内の着目領域(着目点)XROIごとの局所音速値を算出する(ステップS54)。 Next, the arithmetic processing unit 28 calculates an optimum sound velocity value for each region (point) for the ultrasonically scanned region (step S52). Then, the arithmetic processing unit 28 calculates a local sound velocity value for each region of interest (point of interest ) X ROI in the subject OBJ based on the optimum sound velocity value for each region (step S54).

図9は、本実施形態に係る局所音速値の算出処理を模式的に示す図である。図9(a)および図9(b)において、X軸はスキャン方向(素子20の配列方向)を示しており、Z軸は被検体OBJ内における深度方向を示している。図9(b)における着目点XROIと点A1,A2,…,Anの間の領域Aにおける音速Vaと、点A1,A2,…,Anと超音波探触子18の間の領域Bにおける音速Vbはいずれも一定と仮定する。なお、図9(b)において、領域Aと領域Bの境界S1は直線状であるが、曲線状または不規則な形状であってもよい。 FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a local sound speed value calculation process according to the present embodiment. 9A and 9B, the X-axis indicates the scanning direction (the arrangement direction of the elements 20), and the Z-axis indicates the depth direction in the subject OBJ. 9 attention point in (b) X ROI and the point A1, A2, ..., and sonic Va in the region A between the An, the points A1, A2, ..., in the region B between An and the ultrasonic probe 18 It is assumed that the sound speed Vb is constant. In FIG. 9B, the boundary S1 between the region A and the region B is linear, but it may be curved or irregular.

図9(a)に示す受信波Wは、着目点XROI(局所音速値の算出対象)における最適音速値に基づいて、着目点XROIを反射点としたときに受信される受信波である。 The received wave W x shown in FIG. 9A is a received wave received when the point of interest X ROI is used as a reflection point based on the optimum sound speed value at the point of interest X ROI (local sound speed value calculation target). is there.

図9(b)に示す合成受信波WSUMは、着目点XROIから伝播した超音波が点A1,A2,…,Anを通って受信される受信波(それぞれWA1,WA2,…,WAn)を合成して得られる合成受信波である。着目点XROIから点A1,A2,…,Anまでの距離をそれぞれXROIA1,XROIA2,…,XROIAnとすると、着目点XROIからの超音波が点A1,A2,…,Anに到達するまでの時間は、それぞれXROIA1/Va,XROIA2/Va,…,XROIAn/Vaとなる。また、点A1,A2,…,Anから発した超音波が超音波探触子の素子面S2に到達するときの受信波形は、各点における最適音速値に基づいて算出される。合成受信波WSUMは、点A1,A2,…,Anからそれぞれ遅延XROIA1/Va,XROIA2/Va,…,XROIAn/Vaで発した反射波(超音波エコー)を合成することにより求めることができる。 The synthesized received wave W SUM shown in FIG. 9B is a received wave (W A1 , W A2 ,..., Respectively) in which the ultrasonic wave propagated from the point of interest X ROI is received through the points A1, A2,. W An ) is a combined received wave obtained by combining. If the distances from the point of interest X ROI to the points A1, A2,..., An are X ROI A1, X ROI A2, ..., X ROI An, respectively, the ultrasonic waves from the point of interest X ROI are points A1, A2,. The time to reach An is X ROI A1 / Va, X ROI A2 / Va,..., X ROI An / Va, respectively. Further, the received waveform when the ultrasonic waves emitted from the points A1, A2,..., An reach the element surface S2 of the ultrasonic probe is calculated based on the optimum sound velocity value at each point. The synthesized received wave WSUM synthesizes the reflected waves (ultrasonic echoes) emitted from the points A1, A2,..., An with the delays X ROI A1 / Va, X ROI A2 / Va, ..., X ROI An / Va, respectively. Can be obtained.

ホイヘンスの原理によれば、受信波Wと合成受信波WSUMは一致する。このため、受信波Wと合成受信波WSUMの差が最小になる音速値Vaを着目点XROI(領域A)における局所音速値とする。受信波Wと合成受信波WSUMの差は、例えば、受信波Wと合成受信波WSUMの各素子20における受信波形ないし受信時刻の相互相関をとる方法等により求められる。 According to Huygens' principle, the received wave W x and the synthesized received wave W SUM coincide. For this reason, the sound speed value Va at which the difference between the received wave W x and the combined received wave W SUM is minimized is set as the local sound speed value at the point of interest X ROI (region A). The difference between the received wave W x and the combined received wave W SUM is obtained by, for example, a method of obtaining a cross-correlation between the received waveform or the reception time of each element 20 of the received wave W x and the combined received wave W SUM .

なお、図9(a)および図9(b)に示す例では、超音波探触子18から着目点XROIまでの領域をZ方向の2層の領域に分けて局所音速値を求めているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、Z方向に3層以上の領域に分けて、超音波探触子18側の層から順番に局所音速値を求めるようにしてもよい。また、最適音速値が相互に異なる複数の領域をX方向に想定して局所音速値を求めるようにしてもよい。 In the example shown in FIGS. 9A and 9B, the region from the ultrasonic probe 18 to the point of interest X ROI is divided into two layers in the Z direction, and the local sound velocity value is obtained. However, the present invention is not limited to this. For example, it may be divided into three or more layers in the Z direction, and the local sound velocity value may be obtained in order from the layer on the ultrasonic probe 18 side. Further, the local sound speed value may be obtained by assuming a plurality of regions having different optimum sound speed values in the X direction.

次に、演算処理部28は、着目点XROIごとの局所音速値の信頼性指標を算出する(ステップS56)。ここで、局所音速値の信頼性指標は、例えば、上記1または複数の領域(点A1,…,An,XROI(すなわち、上記着目点XROIにおける局所音速値を求めるために使用した点))における最適音速値を求めるときに取得した超音波検出信号をビームフォーミングして得られるRF信号の振幅値の平均値を求め、上記着目点XROIにおける局所音速値を用いて規格化することにより算出することができる。また、上記1または複数の領域(点A1,…,An,XROI)における最適音速値を求めるときに取得した素子データの波形の歪み度の平均値を規格化した指標である。 Next, the arithmetic processing unit 28 calculates the reliability index of the local sound speed value for each target point X ROI (step S56). Here, the reliability index of the local sound speed value is, for example, the above-described one or a plurality of regions (points A1,..., An, X ROI (that is, points used for obtaining the local sound speed value at the point of interest X ROI )). The average value of the amplitude value of the RF signal obtained by beam forming the ultrasonic detection signal obtained when obtaining the optimum sound speed value in () is obtained, and is normalized using the local sound speed value at the point of interest XROI . Can be calculated. Further, it is an index that standardizes the average value of the degree of distortion of the waveform of the element data obtained when obtaining the optimum sound velocity value in the one or a plurality of regions (points A1,..., An, X ROI ).

表示演算部34は、ステップS12において算出した領域ごとの局所音速値を用いて、被検体OBJ内における音速の分布を示す音速マップを作成して(ステップS58)、表示部16に表示する(ステップS60)。   The display calculation unit 34 creates a sound speed map indicating the distribution of sound speed in the subject OBJ using the local sound speed value for each region calculated in step S12 (step S58), and displays it on the display unit 16 (step S58). S60).

また、演算処理部28は、ステップS52からS14において算出した領域ごとの最適音速値と局所音速値および該局所音速値の信頼性指標を関連づけて保存用メモリ36に保存する(ステップS62)。   Further, the arithmetic processing unit 28 associates the optimum sound speed value for each region calculated in steps S52 to S14, the local sound speed value, and the reliability index of the local sound speed value in association with each other, and stores them in the storage memory 36 (step S62).

図10は、保存用メモリ36に保存した最適音速値および最適音速値に基づいて求められた局所音速値の信頼性指標を用いた解析処理を示すフローチャートである。   FIG. 10 is a flowchart showing an analysis process using the optimum sound speed value stored in the storage memory 36 and the reliability index of the local sound speed value obtained based on the optimum sound speed value.

被検体OBJに関する情報(例えば、被検体OBJ(患者)の識別情報、素子データの保存日時等)が操作部14から入力されると、制御部12は、該被検体OBJに関する情報に対応する検査済みデータ保存用ファイルを保存用メモリ36から読み込んで、最適音速値および最適音速値に基づいて求められた局所音速値の信頼性指標を読み込む(ステップS70)。この最適音速値とその信頼性指標は、Bモード画像とともに、表示部16に表示される。   When information related to the subject OBJ (for example, identification information of the subject OBJ (patient), storage date / time of element data, etc.) is input from the operation unit 14, the control unit 12 performs an examination corresponding to the information related to the subject OBJ. The saved data storage file is read from the storage memory 36, and the optimum sound speed value and the reliability index of the local sound speed value obtained based on the optimum sound speed value are read (step S70). The optimum sound speed value and its reliability index are displayed on the display unit 16 together with the B-mode image.

操作部14により信頼性指標の閾値の設定が受け付けられると(ステップS72)、演算処理部28は、信頼性指標が設定された閾値以上の局所音速値を用いて閾値未満の領域における局所音速値を算出する(ステップS74)。   When setting of the threshold value of the reliability index is accepted by the operation unit 14 (step S72), the arithmetic processing unit 28 uses the local sound speed value that is equal to or higher than the threshold value for which the reliability index is set, and the local sound speed value in the region below the threshold value. Is calculated (step S74).

表示演算部34は、ステップS74において算出した領域ごとの局所音速値を用いて、被検体OBJ内における音速の分布を示す音速マップを作成して(ステップS76)、表示部16に表示する(ステップS78)。   The display calculation unit 34 creates a sound velocity map indicating the distribution of sound velocity in the subject OBJ using the local sound velocity value calculated for each region in step S74 (step S76), and displays it on the display unit 16 (step S76). S78).

なお、信頼性指標が閾値未満の局所音速値を音速マップに表示しないようにしてもよい。   Note that local sound velocity values having a reliability index less than the threshold value may not be displayed on the sound velocity map.

本実施形態によれば、最適音速値と、その最適音速値を用いて算出した局所音速値およびその信頼性指標を関連づけて記憶しておくことにより、超音波スキャンの終了後であっても、信頼性指標を用いた局所音速値の再計算および再計算結果に基づく局所音速値の音速マップの作成等を行うことができる。   According to the present embodiment, by storing the optimum sound speed value, the local sound speed value calculated using the optimum sound speed value, and the reliability index thereof in association with each other, even after the end of the ultrasound scan, It is possible to recalculate the local sound speed value using the reliability index, create a sound speed map of the local sound speed value based on the recalculation result, and the like.

なお、上記の実施形態では、超音波トランスデューサ(素子20)が1次元に配置されている例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記の各実施形態は、超音波トランスデユーサが2次元に配置されている場合や、超音波トランスデューサが平面でなく任意の曲面状(例えば、被検体OBJに対して凸のコンベックス面状)に配置されている場合にも適用できる。   In the above embodiment, the example in which the ultrasonic transducer (element 20) is arranged one-dimensionally has been described, but the present invention is not limited to this. For example, in each of the above embodiments, the ultrasonic transducer is arranged in a two-dimensional manner, or the ultrasonic transducer is not a flat surface but an arbitrary curved surface (for example, a convex surface that is convex with respect to the object OBJ). ) Can also be applied.

10…超音波信号処理装置、12…制御部(制御用プロセッサ)、14…操作部、16…表示部、18…超音波探触子(プローブ)、20…超音波トランスデューサ(素子)、22…送受信部、24…送受信制御部、26…素子データメモリ、28…演算処理部(計算用プロセッサ)、30…演算結果保持部、32…一次保存用メモリ、34…表示演算部、36…保存用メモリ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Ultrasonic signal processing apparatus, 12 ... Control part (control processor), 14 ... Operation part, 16 ... Display part, 18 ... Ultrasonic probe (probe), 20 ... Ultrasonic transducer (element), 22 ... Transmission / reception unit, 24 ... Transmission / reception control unit, 26 ... Element data memory, 28 ... Calculation processing unit (processor for calculation), 30 ... Calculation result holding unit, 32 ... Memory for primary storage, 34 ... Display calculation unit, 36 ... Storage memory

Claims (10)

超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の素子を含む超音波探触子と、
前記超音波検出信号に基づいて被検体内の領域ごとの音速を算出する音速算出手段と、
前記超音波検出信号に基づいて前記音速の信頼性を示す信頼性指標を算出する信頼性指標算出手段と、
前記音速と該音速の信頼性指標を関連付けて保存する保存手段と、
前記信頼性指標の閾値の設定を受け付ける閾値設定手段と、
前記設定された閾値以上の信頼性指標の音速を用いて、前記被検体内における音速の分布を算出する音速分布算出手段と、
を備える超音波信号処理装置。
An ultrasonic probe including a plurality of elements that transmit ultrasonic waves to the subject, receive ultrasonic waves reflected by the subject, and output ultrasonic detection signals;
A sound speed calculating means for calculating a sound speed for each region in the subject based on the ultrasonic detection signal;
A reliability index calculating means for calculating a reliability index indicating the reliability of the sound speed based on the ultrasonic detection signal;
Storage means for associating and storing the sound speed and a reliability index of the sound speed;
Threshold setting means for receiving setting of a threshold value of the reliability index;
A sound speed distribution calculating means for calculating a sound speed distribution in the subject using the sound speed of the reliability index equal to or higher than the set threshold;
An ultrasonic signal processing apparatus.
前記音速算出手段が、被検体内の着目領域における超音波画像のコントラストおよびシャープネスのうちの少なくとも一方が最も高くなる最適音速を算出する、請求項1記載の超音波信号処理装置。   The ultrasonic signal processing apparatus according to claim 1, wherein the sound speed calculation unit calculates an optimum sound speed at which at least one of contrast and sharpness of an ultrasonic image in a region of interest in a subject is highest. 前記信頼性指標算出手段が、前記最適音速に基づいて算出された前記被検体内の領域ごとの局所音速を算出する、請求項2記載の超音波信号処理装置。   The ultrasonic signal processing apparatus according to claim 2, wherein the reliability index calculating unit calculates a local sound speed for each region in the subject calculated based on the optimum sound speed. 前記音速分布算出手段が、前記設定された閾値以上の信頼性指標の音速を用いて、前記信頼性指標が閾値未満の領域における音速を補間して算出する、請求項1から3のいずれか1項記載の超音波信号処理装置。   4. The sound velocity distribution calculating means interpolates and calculates a sound velocity in a region where the reliability index is less than the threshold value using a sound velocity of the reliability index equal to or greater than the set threshold value. 5. The ultrasonic signal processing apparatus according to item. 前記音速分布算出手段が、前記設定された閾値以上の信頼性指標の音速のみを用いて、前記被検体内における音速の分布を示す音速画像を作成する、請求項1から3のいずれか1項記載の超音波信号処理装置。   4. The sound speed distribution calculating unit creates a sound speed image indicating a sound speed distribution in the subject using only the sound speed of the reliability index equal to or higher than the set threshold value. 5. The ultrasonic signal processing apparatus described. 超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の素子を含む超音波探触子により検出された超音波検出信号に基づいて被検体内の領域ごとの音速を算出する音速算出工程と、
前記超音波検出信号に基づいて前記音速の信頼性を示す信頼性指標を算出する信頼性指標算出工程と、
前記音速と該音速の信頼性指標を関連付けて保存する保存工程と、
前記信頼性指標の閾値の設定を受け付ける閾値設定工程と、
前記設定された閾値以上の信頼性指標の音速を用いて、前記被検体内における音速の分布を算出する音速分布算出工程と、
を備える超音波信号処理方法。
Based on an ultrasonic detection signal detected by an ultrasonic probe including a plurality of elements that transmit ultrasonic waves to the subject and receive ultrasonic waves reflected by the subject and output ultrasonic detection signals A sound speed calculating step for calculating the sound speed for each region in the subject,
A reliability index calculation step of calculating a reliability index indicating the reliability of the sound speed based on the ultrasonic detection signal;
A storage step of associating and storing the sound speed and a reliability index of the sound speed;
A threshold value setting step for receiving a setting of the threshold value of the reliability index;
A sound speed distribution calculating step of calculating a sound speed distribution in the subject using the sound speed of the reliability index equal to or higher than the set threshold;
An ultrasonic signal processing method comprising:
前記音速算出工程において、被検体内の着目領域における超音波画像のコントラストおよびシャープネスのうちの少なくとも一方が最も高くなる最適音速を算出する、請求項6記載の超音波信号処理方法。   The ultrasonic signal processing method according to claim 6, wherein in the sound speed calculation step, an optimal sound speed at which at least one of contrast and sharpness of an ultrasonic image in a region of interest in a subject is highest is calculated. 前記信頼性指標算出工程において、前記最適音速に基づいて算出された前記被検体内の領域ごとの局所音速を算出する、請求項7記載の超音波信号処理方法。   The ultrasonic signal processing method according to claim 7, wherein, in the reliability index calculating step, a local sound speed for each region in the subject calculated based on the optimum sound speed is calculated. 前記音速分布算出工程において、前記設定された閾値以上の信頼性指標の音速を用いて、前記信頼性指標が閾値未満の領域における音速を補間して算出する、請求項6から8のいずれか1項記載の超音波信号処理方法。   9. The sound velocity distribution calculating step, wherein the sound velocity of the reliability index equal to or higher than the set threshold is used to interpolate and calculate the sound velocity in a region where the reliability index is less than the threshold. The ultrasonic signal processing method according to item. 前記音速分布算出工程において、前記設定された閾値以上の信頼性指標の音速のみを用いて、前記被検体内における音速の分布を示す音速画像を作成する、請求項6から8のいずれか1項記載の超音波信号処理方法。   9. The sound velocity image showing the sound velocity distribution in the subject is created using only the sound velocity of the reliability index equal to or higher than the set threshold value in the sound velocity distribution calculating step. The ultrasonic signal processing method as described.
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