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JP3538260B2 - Ultrasonic measuring device - Google Patents

Ultrasonic measuring device

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JP3538260B2
JP3538260B2 JP16196195A JP16196195A JP3538260B2 JP 3538260 B2 JP3538260 B2 JP 3538260B2 JP 16196195 A JP16196195 A JP 16196195A JP 16196195 A JP16196195 A JP 16196195A JP 3538260 B2 JP3538260 B2 JP 3538260B2
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JP
Japan
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transfer function
circuit
signal
subject
reference point
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JP16196195A
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Japanese (ja)
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JPH0910209A (en
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裕 鱒沢
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
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Publication date
Application filed by Hitachi Medical Corp filed Critical Hitachi Medical Corp
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  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、医用超音波診断装置等
の超音波計測装置に係わり、特に、被検体内の音速不均
一に起因する送波超音波あるいは受波超音波の波形歪み
を補正する信号処理方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic measuring apparatus such as a medical ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly, to a method for detecting a waveform distortion of a transmitted ultrasonic wave or a received ultrasonic wave due to non-uniform sound velocity in a subject. The present invention relates to a signal processing method for correcting.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、超音波診断装置の高性能化に伴い
超音波を送受信する電気音響変換器アレイの口径を比較
的大きくすることができるようになった。
2. Description of the Related Art In recent years, the diameter of an electroacoustic transducer array for transmitting and receiving ultrasonic waves can be made relatively large with the advancement of the performance of ultrasonic diagnostic apparatuses.

【0003】しかしながら、大口径のアレイを用いて実
際の人体を対象に撮像を行っても、個体差に応じて口径
幅の持つべき分解能が得られない場合があることが指摘
されており、そして、この分解能低下の原因は、人体の
組織が不均一であることに起因している。
[0003] However, it has been pointed out that even when an image is taken of a real human body using a large-diameter array, the resolution required for the aperture width may not be obtained depending on individual differences. The cause of the reduction in resolution is due to the non-uniformity of the human body tissue.

【0004】現在の超音波診断装置の多くは、人体内の
音速が殆ど水に近く一定であるという仮定のもとで受信
信号間の遅延時間差を幾何的に計算している。
Many current ultrasonic diagnostic apparatuses geometrically calculate a delay time difference between received signals on the assumption that the speed of sound in a human body is almost constant near water.

【0005】人体を構成する組織のうち、皮下脂肪組織
は音速が1400m/s前後で、他の組織が1500m
/s前後であるのに比べて音速が著しく遅いことが知ら
れている。
[0005] Among the tissues constituting the human body, the subcutaneous fat tissue has a sound velocity of about 1400 m / s and the other tissues have a velocity of 1500 m / s.
It is known that the speed of sound is remarkably slow as compared with about / s.

【0006】このため、超音波の送受信でフォーカシン
グを行う場合の収差(音波の伝搬時間差)の主原因とな
ると推測されている。
[0006] For this reason, it is presumed that this is the main cause of aberration (sound wave propagation time difference) when focusing by transmitting and receiving ultrasonic waves.

【0007】このことから、層状の脂肪層と他の均一層
との2層構造を想定し、受信信号間の相互相関演算によ
り時間差を求めて位相だけの収差補正を行う方法が、例
えば、特開昭63−51846号公報等に開示されてい
る。
For this reason, a method of assuming a two-layer structure of a layered fat layer and another uniform layer and calculating a time difference by a cross-correlation operation between received signals to correct aberrations only for the phase is known, for example. It is disclosed in, for example, JP-A-63-51846.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】脂肪層により収差が生
じる原因が、空間的に変動する境界面での回折であると
考えると、波形は単に音速変化により伝搬時間が変化す
るだけでなく、振幅も位相も周波数成分毎に変化する。
When it is considered that the cause of aberration caused by the fat layer is diffraction at a spatially varying boundary surface, the waveform not only changes in propagation time due to a change in sound speed but also changes in amplitude. Both the phase and the phase change for each frequency component.

【0009】このような境界面での回折を経た波面の振
幅変化および周波数による変化が、音源(反射源)と受
信点の関係において極めて些少である場合に限って、前
記公報(特開昭63−51846号)に記載されている
ような位相だけによる補正が可能である。
Only when the change in amplitude and the change in frequency of the wavefront that has undergone diffraction at such a boundary surface is extremely small in relation to the sound source (reflection source) and the receiving point, the above publication (Japanese Unexamined Patent Publication No. Sho 63 (1988)). -51846), it is possible to correct only by the phase.

【0010】しかしながら、一般的にはそのような好適
な境界面だけが存在するわけではなく、そこで、回折現
象をも考慮し、周波数成分毎に変化する振幅および位相
も補正できる補正方法を開示する必要があった。
However, in general, not only such a suitable boundary surface exists, but a correction method capable of correcting the amplitude and phase that change for each frequency component in consideration of the diffraction phenomenon is disclosed. Needed.

【0011】本発明は、前記従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであり、本発明の目的は、超音波
計測装置において、被検体内の音速分布を推定して、振
幅および位相が周波数成分毎に変化する送波超音波ある
いは受波超音波の波形歪みを補正することが可能となる
技術を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic measuring apparatus which estimates a sound velocity distribution in a subject to determine the amplitude and phase. It is an object of the present invention to provide a technique capable of correcting waveform distortion of a transmitted ultrasonic wave or a received ultrasonic wave which changes for each frequency component.

【0012】本発明の前記目的並びにその他の目的及び
新規な特徴は、本明細書の記載及び添付図面によって明
らかにする。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。
Means for Solving the Problems Of the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0014】(1)複数の電気音響変換器を備え、被検
体内に超音波を送波し、反射してくるエコーを前記複数
の電気音響変換器で受信し、受信信号を信号処理して被
検体内の情報を得る超音波計測装置において、被検体を
音速が異なる二層媒質構造とみなした場合の境界形状曲
線を複数仮定し、被検体内に複数設けた参照点と前記複
数の電気音響変換器との間の伝達関数を前記複数の境界
形状曲線の個々に対して求め、さらに前記求められた伝
達関数から逆伝達関数を求める第1の手段と、前記第1
の手段により求められた逆伝達関数と、実際に得られる
特定時間区間の受波信号との、時間領域あるいは周波数
領域での畳み込み演算を行って、各参照点毎の反射信号
を前記複数の電気音響変換器との関係において推定する
推定手段と、前記推定手段により推定された各参照点で
の反射信号に基づいて、前記複数の境界形状曲線の中か
ら最適な曲線を選択する選択手段と、前記選択手段によ
り選択された最適な境界形状曲線に基づいて、被検体内
に複数設けた超音波の送波あるいは受波の焦点と前記複
数の電気音響変換器との間の逆伝達関数をそれぞれ求
め、前記それぞれ求められた逆伝達関数の中の所定の逆
伝達関数と送波信号あるいは受信信号との畳み込み信号
処理を行う信号処理手段とを具備することを特徴とす
る。
(1) A plurality of electroacoustic transducers are provided, ultrasonic waves are transmitted into a subject, reflected echoes are received by the plurality of electroacoustic transducers, and a received signal is signal-processed. In an ultrasonic measurement apparatus that obtains information on the inside of a subject, a plurality of boundary shape curves when the subject is considered as a two-layer medium structure having different sound speeds are assumed, and a plurality of reference points provided in the subject and the plurality of electric points are provided. First means for determining a transfer function between the plurality of boundary shape curves and a transfer function with respect to each of the plurality of boundary shape curves, and further determining an inverse transfer function from the determined transfer function;
The convolution operation in the time domain or the frequency domain between the inverse transfer function obtained by the means and the actually received signal in a specific time section is performed, and the reflected signal for each reference point is converted to the plurality of electric signals. Estimating means for estimating in relation to the acoustic transducer, and selecting means for selecting an optimal curve from the plurality of boundary shape curves based on the reflection signal at each reference point estimated by the estimating means, Based on the optimal boundary shape curve selected by the selecting means, the inverse transfer function between the focal point of the ultrasonic wave transmission or reception provided in the subject and the plurality of electro-acoustic transducers, respectively. And a signal processing means for performing convolution signal processing of the determined inverse transfer function and the transmitted signal or the received signal among the determined inverse transfer functions.

【0015】(2)前記(1)の手段において、前記第
1の手段は、Fresnel−Kirchhoff積分
により、前記被検体内に複数設けた参照点と前記複数の
電気音響変換器との間の伝達関数を計算する手段を含む
ことを特徴とする。
(2) In the means of the above (1), the first means may include a communication between a plurality of reference points provided in the subject and the plurality of electroacoustic transducers by Fresnel-Kirchhoff integration. It is characterized by including means for calculating a function.

【0016】(3)前記(1)または(2)の手段にお
いて、前記選択手段は、同一の前記参照点で推定された
前記反射信号群について、全て加算した後の二乗の時間
積分値の平方根で定めるエネルギー評価関数と、個々の
二乗の時間積分値の平方根の和で前記エネルギー評価関
数を除して定める相似度評価関数を全ての前記参照点で
求め、さらに前記評価関数値群を変数とした全参照点評
価関数の最適化をもって、前記複数の境界形状曲線の中
から最適な曲線を選択する手段であることを特徴とす
る。
(3) In the means of (1) or (2), the selection means is a square root of a time integration value of a square after adding all the reflection signal groups estimated at the same reference point. The energy evaluation function determined by, the similarity evaluation function determined by dividing the energy evaluation function by the sum of the square root of the time integral of each square is obtained at all the reference points, and further, the evaluation function value group as a variable A means for selecting an optimum curve from the plurality of boundary shape curves by optimizing the evaluation function for all reference points.

【0017】(4)前記(3)の手段において、前記全
参照点評価関数は、前記相似度評価関数値の平均値から
の標準偏差とし、前記標準偏差の最小をもって最適化す
ることを特徴とする。
(4) In the means of (3), the total reference point evaluation function is a standard deviation from an average value of the similarity evaluation function values, and optimization is performed with a minimum of the standard deviation. I do.

【0018】(5)前記(3)または(4)の手段にお
いて、前記全参照点評価関数の変数となる参照点の被検
体内での空間密度あるいは各参照点の偏差に乗ずる重み
係数を変更可能とする手段を設けたことを特徴とする。
(5) In the means of (3) or (4), changing a spatial density in the subject of a reference point, which is a variable of the all reference point evaluation function, or a weighting factor for multiplying a deviation of each reference point. It is characterized in that a means for enabling is provided.

【0019】(6)前記(1)ないし(5)の手段にお
いて、前記信号処理手段は、前記選択された境界形状曲
線に基づいて、被検体内に複数設けた超音波の送波ある
いは受波の焦点と前記複数の電気音響変換器との間の伝
達関数をFresnel−Kirchhoff積分によ
りそれぞれ計算し、前記それぞれ計算された伝達関数か
ら求められるそれぞれの逆伝達関数毎に定まる量子化遅
延演算とインパルス応答係数群と、送波信号あるいは受
信信号との時間領域の畳み込み演算を行う手段であるこ
とを特徴とする。
(6) In the means of (1) to (5), the signal processing means transmits or receives a plurality of ultrasonic waves provided in the subject based on the selected boundary shape curve. , And transfer functions between the plurality of electro-acoustic transducers are calculated by Fresnel-Kirchhoff integration, and a quantization delay operation and an impulse determined for each inverse transfer function obtained from the calculated transfer functions are calculated. It is a means for performing a convolution operation in a time domain between a response coefficient group and a transmission signal or a reception signal.

【0020】(7)前記(1)ないし(6)の手段にお
いて、前記第1の手段は、被検体内に設けた複数の参照
点と前記複数の電気音響変換器との間の逆伝達関数を、
前記複数の境界形状曲線の個々に対して計算した結果を
全て記憶手段に格納しておき、前記記憶手段から逆伝達
関数を順次読み出す手段であることを特徴とする。
(7) In the means of (1) to (6), the first means is an inverse transfer function between a plurality of reference points provided in the subject and the plurality of electroacoustic transducers. To
All of the results calculated for each of the plurality of boundary shape curves are stored in the storage means, and the inverse transfer function is sequentially read from the storage means.

【0021】[0021]

【作用】複数の電気音響変換器を備え、前記複数の電気
音響変換器を被検体内に接触させて超音波を送波し、反
射してくるエコーを前記複数の電気音響変換器で受信
し、受信信号を信号処理して被検体内の情報を得る超音
波計測装置において、被検体内が脂肪層と主たる臓器層
の音速が異なる二層媒質構造とで近似できる場合が非常
に多い。
A plurality of electroacoustic transducers are provided. The plurality of electroacoustic transducers are brought into contact with a subject to transmit ultrasonic waves, and reflected echoes are received by the plurality of electroacoustic transducers. In an ultrasonic measuring apparatus that obtains information about the inside of a subject by performing signal processing on a received signal, the inside of the subject can often be approximated by a two-layer medium structure in which the sound speeds of a fat layer and a main organ layer are different.

【0022】前記(1)ないし(3)の手段によれば、
あらかじめ不明な二層の境界形状曲線を複数個仮定して
おき、被検体内に複数仮想して設けた参照点と複数の電
気音響変換器との間の伝達関数を複数の境界形状曲線の
個々に対して、例えば、Fresnel−Kirchh
off積分により計算しておく。
According to the above-mentioned means (1) to (3),
A plurality of unknown two-layer boundary shape curves are assumed in advance, and the transfer function between a plurality of imaginary reference points provided in the subject and the plurality of electroacoustic transducers is defined for each of the plurality of boundary shape curves. For example, Fresnel-Kirchh
It is calculated by off integration.

【0023】Fresnel−Kirchhoff積分
式(回折式)は、音源(反射源)と受信点あるいはそれ
を逆に捉えた送波点と送波焦点間の波動の伝搬関係を周
波数に依存した形で計算することができ、層境界を挟ん
で仮に一方の点から発生したインパルス状の波動が他方
にどのように伝達されるかを近似的に推定することがで
きる。
The Fresnel-Kirchhoff integral formula (diffraction formula) calculates the wave propagation relationship between a sound source (reflection source) and a receiving point or a transmitting point and a transmitting focal point that captures the reverse, in a form dependent on frequency. It is possible to approximately estimate how an impulse-like wave generated from one point across the layer boundary is transmitted to the other.

【0024】帯域が制限されている通常のパルスの受信
信号を伝達前の波形に戻すには、現実の被検体内の音速
分布を良好に近似している境界形状曲線からFresn
el−Kirchhoff積分により計算した伝達関数
との周波数領域での複素除算(逆フィルタリング、デコ
ンボリューション)演算を行えばよい。
In order to return a received signal of a normal pulse whose band is limited to a waveform before transmission, a Fresn is calculated from a boundary shape curve which approximates the actual sound velocity distribution in the subject well.
A complex division (inverse filtering, deconvolution) operation in the frequency domain with a transfer function calculated by el-Kirchhoff integration may be performed.

【0025】これは、前記伝達関数の逆伝達関数との畳
み込み演算とも呼べるもので、以下「逆伝搬」と呼称す
る。
This can be called a convolution operation of the transfer function with the inverse transfer function, and is hereinafter referred to as "back propagation".

【0026】実際に得られる受信信号の特定時間区間を
逆伝搬させ、被検体内に仮定した点(参照点)での反射
信号を各参照点毎に複数の電気音響変換器との関係にお
いて推定する。
A specific time section of the actually obtained received signal is back-propagated, and a reflection signal at a point (reference point) assumed in the subject is estimated for each reference point in relation to a plurality of electroacoustic transducers. I do.

【0027】このとき、逆伝搬に用いる伝達関数を計算
した境界形状曲線が現実の被検体内の音速分布を良好に
近似していれば、逆伝搬後の各受信波形は互いに非常に
相似なものとなる。
At this time, if the boundary shape curve obtained by calculating the transfer function used for the backpropagation closely approximates the actual sound velocity distribution in the subject, the received waveforms after the backpropagation are very similar to each other. It becomes.

【0028】この相似の度合いを評価するため、同一の
参照点で推定された前記反射信号群について、全て加算
した後の二乗の時間積分値の平方根で定めるエネルギー
評価関数と、個々の二乗の時間積分値の平方根の和で前
記エネルギー評価関数を除して定める相似度評価関数を
用いる。
In order to evaluate the degree of similarity, for the reflection signal group estimated at the same reference point, an energy evaluation function determined by the square root of the squared time integrated value after all addition, and the time of each square A similarity evaluation function determined by dividing the energy evaluation function by the sum of the square roots of the integrated values is used.

【0029】もし、逆伝搬後の各受信波形が互いに時間
積分を行う区間内で振幅だけが異なり、波形形状が一致
した場合には相似度評価関数は1となり、一般に正の実
数である。
If the received waveforms after backpropagation differ only in the amplitude within a section where time integration is performed with each other, and when the waveform shapes match, the similarity evaluation function is 1, which is generally a positive real number.

【0030】また、波形形状が互いに相似であれば、加
算後のエネルギ評価関数が最大であることが最適な条件
である。
If the waveform shapes are similar to each other, the optimum condition is that the energy evaluation function after addition is maximum.

【0031】これは、最も正しい逆伝搬が行われていれ
ば、画像内全体で最も低い受信エネルギーの損失となる
はずであるという前提による。
This is based on the assumption that the most correct backpropagation should result in the lowest received energy loss in the entire image.

【0032】あらかじめ所定の位置及び個数だけ定めら
れた全ての参照点で前記二つの評価関数値群を求め、さ
らに前記二つの評価関数値群を変数とした全参照点評価
関数の最適化をもって前記複数境界形状曲線の中から最
適な曲線を選択することができる。
The two evaluation function value groups are obtained at all reference points which are determined in advance by a predetermined position and a predetermined number, and the above-mentioned two evaluation function value groups are used as variables to optimize the entire reference point evaluation function. An optimum curve can be selected from a plurality of boundary shape curves.

【0033】得られた最適な境界形状曲線に基づいて被
検体内に複数設けた超音波の送波あるいは受波の焦点と
複数の電気音響変換器との間の伝達関数をもとにした逆
伝達関数をそれぞれ求め、その中から所定の逆伝達関数
を選択して送波信号あるいは受信信号と畳み込み信号処
理を行うことにより、送波超音波あるいは受波超音波の
波形歪みを補正することが可能となる。
On the basis of the obtained optimal boundary shape curve, an inverse based on a transfer function between a plurality of focal points of transmitting or receiving ultrasonic waves and a plurality of electroacoustic transducers provided in the subject. The transfer function is obtained, a predetermined inverse transfer function is selected from the transfer functions, and the transmitted signal or the received signal is convolved with the convolution signal processing to correct the waveform distortion of the transmitted ultrasonic wave or the received ultrasonic wave. It becomes possible.

【0034】前記(4)の手段によれば、全参照点評価
関数を前記相似度評価関数値の平均値からの標準偏差と
するので、前記標準偏差の最小をもって最適化すること
により被検体内に分布した参照点の特定領域に偏った補
正効果が出現することを防ぐことができる。
According to the means of (4), since all the reference point evaluation functions are standard deviations from the average value of the similarity evaluation function values, optimization is performed by minimizing the standard deviation, thereby making it possible to optimize the evaluation function within the subject. It is possible to prevent a biased correction effect from appearing in a specific area of the reference points distributed in the region.

【0035】前記(5)の手段によれば、全参照点評価
関数の変数となる参照点の被検体内での空間密度あるい
は各参照点の偏差に乗ずる重み係数を変更可能とする手
段を設けたので、本発明の層境界形状モデルだけでは実
際の被検体内の音速分布を計測領域内全体にわたって十
分に近似しえない場合に、被検体内に分布した参照点の
特定関心領域を主とした補正が行える。
According to the means of (5), there is provided means for changing the spatial density of the reference point, which is a variable of the total reference point evaluation function, within the subject or the weight coefficient by which the deviation of each reference point is multiplied. Therefore, when the actual sound velocity distribution in the subject cannot be sufficiently approximated over the entire measurement region using only the layer boundary shape model of the present invention, the specific region of interest of the reference points distributed in the subject is mainly used. Correction can be performed.

【0036】前記(6)の手段によれば、得られた最適
な境界形状曲線に基づいて被検体内に複数設けた超音波
の送波あるいは受波の焦点と複数の電気音響変換器との
間の伝達関数をFresnel−Kirchhoff積
分によりそれぞれ計算し、それぞれ計算された伝達関数
から求められるそれぞれの逆伝達関数毎に定まる量子化
遅延演算とインパルス応答係数群との時間領域の畳み込
み演算を行うようにしたので、逆伝搬演算に必要なイン
パルス応答係数の個数を比較的少ない時間幅にわたる畳
み込み演算で実現することができ、これにより、受信信
号毎に設けている回路の規模を有効に最適化できる。
According to the above-mentioned means (6), a plurality of ultrasonic wave transmitting or receiving focal points provided in the subject and a plurality of electroacoustic transducers are determined based on the obtained optimum boundary shape curve. Between the transfer functions calculated by the Fresnel-Kirchhoff integral, and the time domain convolution of the quantization delay operation and the impulse response coefficient group determined for each inverse transfer function obtained from the calculated transfer function. Therefore, the number of impulse response coefficients required for the back propagation operation can be realized by a convolution operation over a relatively small time width, whereby the scale of a circuit provided for each received signal can be effectively optimized. .

【0037】前記(7)の手段によれば、被検体内に複
数設けた参照点と複数の電気音響変換器との間の逆伝達
関数を複数の境界形状曲線の個々に対して計算した結果
を全て格納した記憶手段より読み出すようにしたので、
補正演算の上で最も計算回路規模および計算時間を必要
とする部分を予め準備することができるため、受信信号
を補正した結果での計測が達成されるまでの時間を著し
く減少させることができる。
According to the means (7), the inverse transfer function between the plurality of reference points provided in the subject and the plurality of electroacoustic transducers is calculated for each of the plurality of boundary shape curves. Is read from the storage unit that stores all
Since a portion requiring the most calculation circuit scale and the most calculation time in the correction operation can be prepared in advance, the time until the measurement based on the result of correcting the received signal is achieved can be significantly reduced.

【0038】[0038]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0039】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。
In all the drawings for explaining the embodiments, parts having identical functions are given same symbols and their repeated explanation is omitted.

【0040】図11は、Fresnel−Kirchh
off回折モデルに基づいた伝達関数計算を説明するた
めの図である。
FIG. 11 shows Fresnel-Kirchh
It is a figure for explaining transfer function calculation based on off diffraction model.

【0041】始めに、図11を用いて、Fresnel
−Kirchhoff回折モデルに基づいた伝達関数計
算について説明する。
First, referring to FIG. 11, Fresnel
The transfer function calculation based on the Kirchhoff diffraction model will be described.

【0042】被検体層は音速が異なる2つの層(L1,
L2)からなるものとする。
The object layer is composed of two layers (L1, L1) having different sound speeds.
L2).

【0043】図11において、第1層(L1)は脂肪層
を表しており、その音速crは1400[m/s]前後
であり、また、第2層(L2)は肝臓等の臓器の実質層
を主として表しており、その音速cRは1540[m/
s]前後で仮定できる。
[0043] In FIG. 11, a first layer (L1) represents the fat layer, the sound velocity c r is 1400 [m / s] before and after addition, Layer 2 (L2) organs such as the liver It mainly represents the substantial layer, and its sound speed c R is 1540 [m /
s].

【0044】第2層(L2)内には、補正を行うための
参照点群81が仮定されている。
In the second layer (L2), a reference point group 81 for performing correction is assumed.

【0045】ここで、参照点群81は等間隔に配列する
必要はなく、補正の目的に応じて適切に設定される。
Here, the reference point groups 81 do not need to be arranged at equal intervals, but are appropriately set according to the purpose of correction.

【0046】超音波の送受信を行うために電気音響変換
素子(101〜10c)は被検体に接触している。
The electroacoustic transducers (101 to 10c) are in contact with the subject in order to transmit and receive ultrasonic waves.

【0047】層境界82上の微小境界要素e、参照点
T、電気音響変換素子10iの中心点を取り上げた時、
3つの空間ベクトルが計算される。
When the minute boundary element e on the layer boundary 82, the reference point T, and the center point of the electroacoustic transducer 10i are taken up,
Three space vectors are calculated.

【0048】ベクトルRは参照点Tから境界要素eへの
変位ベクトル、ベクトルnは微小境界要素eの第2層
(L2)内部へ向いた法線ベクトル、ベクトルrは微小
境界要素eから電気音響変換素子10iの中心への変位
ベクトルである。
A vector R is a displacement vector from the reference point T to the boundary element e, a vector n is a normal vector of the minute boundary element e toward the inside of the second layer (L2), and a vector r is an electroacoustic signal from the minute boundary element e. It is a displacement vector to the center of the conversion element 10i.

【0049】それらの成分はR=(Rx、Ry)、r=
(rx、ry)、n=(nx、ny)である。
The components are R = (Rx, Ry), r =
(Rx, ry), n = (nx, ny).

【0050】2つの(L1,L2)の音速の差が比較的
小さいことから、第2層(L2)内の参照点Tから発生
し、層境界82上に到達した波動は反射することなく全
て第1層(L1)内に伝搬されると近似する。
Since the difference between the sound velocities of the two (L1, L2) is relatively small, all waves generated from the reference point T in the second layer (L2) and reaching the layer boundary 82 are reflected without being reflected. It is approximated that the light is propagated in the first layer (L1).

【0051】波動方程式の境界積分条件を満たした形式
であるKirchhoff積分式において、参照点Tと
境界との距離および電気音響変換素子10iの中心と境
界の距離が波長に比べて十分大きいことを考慮して微小
項を省略すると次の良く知られたFresnel−Ki
rchhoff積分式(式1)を得る。
In the Kirchhoff integration formula that satisfies the boundary integration condition of the wave equation, it is considered that the distance between the reference point T and the boundary and the distance between the center of the electroacoustic transducer 10i and the boundary are sufficiently larger than the wavelength. And omit the small term, the next well-known Fresnel-Ki
The rchoff integral equation (Equation 1) is obtained.

【0052】[0052]

【数1】 (Equation 1)

【0053】ここで(r・n)、(R・n)はベクトル
の内積、R、rの長さはそれぞれ|R|、|r|、虚数
単位をjと表記する。
Here, (r · n) and (R · n) are inner products of vectors, the lengths of R and r are represented by | R | and | r |, respectively, and the imaginary unit is represented by j.

【0054】撮像を行う際の超音波パルス信号の信号帯
域上限周波数の波長よりも短かく、等しい長さの一次境
界要素で層境界82を分割し、上式の連続関数の境界積
分を離散要素の総和に置き換えた後に各周波数に依存し
ない定数項を除くと、次の離散化式(式2)を得る。
The layer boundary 82 is divided by a primary boundary element having an equal length and shorter than the wavelength of the signal band upper limit frequency of the ultrasonic pulse signal at the time of imaging, and the boundary integral of the continuous function of the above equation is divided into discrete elements. If the constant term that does not depend on each frequency is removed after replacing with the sum of the following, the following discretization equation (Equation 2) is obtained.

【0055】[0055]

【数2】 (Equation 2)

【0056】この式により、被検体内の参照点Tと電気
音響変換器配列内の1つの素子10iとの伝達関数関係
が角周波数ω毎に計算でき、また、この式より、超音波
パルス信号の信号帯域の全ての周波数について音速の異
なる単一の境界が存在する場合の位相と振幅の伝達関数
Ψが計算できる。
According to this equation, the transfer function relation between the reference point T in the subject and one element 10i in the electroacoustic transducer array can be calculated for each angular frequency ω. , The transfer function の of the phase and the amplitude in the case where there is a single boundary having different sound speeds for all the frequencies of the signal band of.

【0057】一般に、参照点Tで発生した超音波パルス
が、音速が異なる境界面を経て電気音響変換素子10i
の中心点へ到達する間に波形が歪むが、層境界の形状を
モデルとして正しく推定できている場合には、伝達関数
Ψの周波数空間での逆数を逆フィルタとして用いると、
波形の歪みおよび時間遅れを正確に回復することができ
る。
In general, the ultrasonic pulse generated at the reference point T passes through the boundary surfaces having different sound speeds and the electroacoustic transducer 10i.
The waveform is distorted while reaching the center point of, but if the shape of the layer boundary can be correctly estimated as a model, the inverse of the transfer function Ψ in the frequency space is used as an inverse filter.
Waveform distortion and time delay can be accurately recovered.

【0058】以下、本明細書では、伝達関数Ψの周波数
空間での逆数を逆フィルタとして用い、受信点の信号か
らもとの送信点の信号を計算する操作を「逆伝搬」と呼
ぶことにする。
Hereinafter, in this specification, the operation of calculating the original signal at the transmission point from the signal at the reception point using the reciprocal of the transfer function Ψ in the frequency space as an inverse filter will be referred to as “back propagation”. I do.

【0059】参照点Tで発生した超音波パルスを電気音
響変換素子(101〜10c)の個々で受信する場合、
送波源(反射源)が参照点Tのみであれば逆伝搬後の波
形は全て等しくなると考えられる。
When the ultrasonic pulse generated at the reference point T is received by each of the electroacoustic transducers (101 to 10c),
If the transmission source (reflection source) is only the reference point T, it is considered that the waveforms after the back propagation are all equal.

【0060】さらに、送信源(反射源)が参照点Tを中
心に分布している場合には、電気音響変換器配列内の各
素子から見込む送信源(反射源)の空間的分布が変化す
ることから逆伝搬後の波形は全て同一にならないが、隣
接した受信点間の相関は非常に高いものとなる。
Further, when the transmission sources (reflection sources) are distributed around the reference point T, the spatial distribution of the transmission sources (reflection sources) viewed from each element in the electroacoustic transducer array changes. Therefore, the waveforms after the back propagation are not all the same, but the correlation between adjacent reception points is very high.

【0061】このような評価関数として次式(式3)に
て波形相似係数ρを定義する。
A waveform similarity coefficient ρ is defined by the following equation (Equation 3) as such an evaluation function.

【0062】[0062]

【数3】 [Equation 3]

【0063】ここで、s(t)は、電気音響変換器配列
(101〜10c)内の各素子の受信波形をモデルによ
り逆伝搬させた後の波形である。
Here, s (t) is the waveform after the received waveform of each element in the electroacoustic transducer array (101 to 10c) is back-propagated by the model.

【0064】逆伝搬が完全に正しく行われていれば、各
素子の逆伝播後の波形は完全に一致するので分母項と分
子項は完全に等しく、ρ=1となる。
If the backpropagation is performed completely correctly, the waveforms after the backpropagation of each element are completely coincident, so that the denominator term and the numerator term are completely equal, and ρ = 1.

【0065】しかし、逆伝搬のためのモデルの誤差や参
照点付近の送波源(反射源)の分布により分子項内の総
和計算段階で信号間の干渉による弱めあいが起こるた
め、常に0<ρ<1となる。
However, because of the error of the model for the back propagation and the distribution of the transmitting source (reflecting source) near the reference point, the weakening due to the interference between the signals occurs at the stage of the summation in the numerator term. <1.

【0066】また、逆伝搬後の各受信波形の総和(整相
加算)後の波形の所定の時間幅におけるエネルギも大き
くなると考えられる。
It is also considered that the energy in a predetermined time width of the waveform after summation (phasing addition) of the respective received waveforms after back propagation increases.

【0067】このような評価関数として次式(式4)に
てエネルギ関数εを定義する。
An energy function ε is defined by the following equation (Equation 4) as such an evaluation function.

【0068】[0068]

【数4】 (Equation 4)

【0069】波形相似係数ρは、単に波形の相似度を評
価するだけなので、合焦点の場合には送波源(反射源)
から電気音響変換器配列に到達する波のエネルギーの損
失が最小になることをエネルギ関数εにて評価すること
ができる。
Since the waveform similarity coefficient ρ merely evaluates the similarity of the waveform, the wave source (reflection source)
It can be evaluated by the energy function ε that the loss of energy of the wave reaching the electroacoustic transducer array from is minimized.

【0070】予め、直接には計測できない層境界の形状
モデルを逐次変更しながらFresnel−Kirch
hoff積分による伝達関数で逆伝搬を行い、各参照点
で波形相似係数ρやエネルギ関数εを合焦点評価関数と
して最適化することにより最終的に最も好適な層境界の
形状モデルを得ることができる。
In advance, Fresnel-Kirch is performed while sequentially changing the shape model of the layer boundary which cannot be directly measured.
Backpropagation is performed using a transfer function based on the Hoff integration, and the waveform similarity coefficient ρ and the energy function ε are optimized at each reference point as a focus evaluation function, thereby finally obtaining a most suitable layer boundary shape model. .

【0071】次に、このような考察に基づく、本実施例
の超音波計測装置における送波超音波あるいは受波超波
の波形歪を補正する計測方法について図10を用いて説
明する。
Next, a measurement method for correcting the waveform distortion of the transmitted ultrasonic wave or the received ultrasonic wave in the ultrasonic measuring apparatus of the present embodiment based on such consideration will be described with reference to FIG.

【0072】図10は、本実施例の超音波計測装置の処
理手順を示すフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure of the ultrasonic measuring apparatus according to the present embodiment.

【0073】補正開始(ステップ70)後に、モデルパ
ラメタを変更する(ステップ710)。
After the start of correction (step 70), the model parameters are changed (step 710).

【0074】モデルパラメタとは、層境界形状を記述す
るための変数を一般的に呼称するものである。
The model parameters generally refer to variables for describing the layer boundary shape.

【0075】例えば、図11で想定したx軸方向に境界
形状の曲線関数を複数の区間に分割し、各区間を2次関
数で近似する場合の各次数項の係数、フーリエ級数等の
直交関数系で展開した場合の各空間周波数に対する振幅
と位相等が考えられる。
For example, when the curve function of the boundary shape in the x-axis direction assumed in FIG. 11 is divided into a plurality of sections, and each section is approximated by a quadratic function, the coefficient of each order term, an orthogonal function such as a Fourier series, etc. The amplitude, phase, and the like for each spatial frequency when developed in a system can be considered.

【0076】また、補正開始段階でモデルパラメータを
初期化するが、例えば、補正前のBモード断層像を観察
し、脂肪層と他の組織との境界を人為的に画像から判断
してその形状をもとに各モデルパラメータ初期値を計算
してもよい。
The model parameters are initialized at the correction start stage. For example, a B-mode tomographic image before correction is observed, and the boundary between the fat layer and another tissue is artificially determined from the image to determine its shape. May be used to calculate the initial values of each model parameter.

【0077】次に、図11の82に示すモデルパラメー
タに従った層境界曲線を境界要素として分割する(ステ
ップ720)。
Next, a layer boundary curve according to the model parameter indicated by 82 in FIG. 11 is divided as a boundary element (step 720).

【0078】各要素は長さが等しくなるように、例え
ば、想定している層境界曲線の片端から順に分割点を決
定してゆく。
For example, division points are determined so that each element has the same length, for example, from one end of an assumed layer boundary curve.

【0079】これが終了した後、図11の81あるいは
Tに示す送波源(反射源)となる被検体内の参照点を選
択し(ステップ730)、受信点となる電気音響変換器
配列内の点を選択する(ステップ740)。
After this is completed, a reference point in the subject to be a transmission source (reflection source) indicated by 81 or T in FIG. 11 is selected (step 730), and a point in the electroacoustic transducer array to be a reception point is selected. Is selected (step 740).

【0080】次に、(式2)に従って伝達関数Ψ’を計
算する(ステップ75)。
Next, a transfer function Ψ ′ is calculated according to (Equation 2) (step 75).

【0081】これにより、各角周波数毎の振幅と位相の
変化が計算できるのでこれを元にした逆フィルタで受信
信号の特定時間窓区間[T1、T2]の信号を逆伝搬さ
せる(ステップ76)。
As a result, the change of the amplitude and the phase for each angular frequency can be calculated, and the signal of the specific time window section [T1, T2] of the received signal is back-propagated by the inverse filter based on the change (step 76). .

【0082】この時の逆フィルタは単に1/Ψ’(ω)
を用いるのではなく、雑音の存在を考慮したWiene
rフィルタを考慮してもよい。
The inverse filter at this time is simply 1 / Ψ '(ω)
Rather than using, Wiene considering the presence of noise
An r filter may be considered.

【0083】次に、ステップ741において、全ての受
信点について逆伝搬計算が終了するまで、前記ステップ
740〜ステップ76の処理を繰り返す。
Next, in step 741, the processes in steps 740 to 76 are repeated until the back propagation calculation is completed for all the receiving points.

【0084】ただし、この過程の反復処理は実現手段に
よっては並列化が可能であるのでその並列化の度合いに
よって反復回数を減少させたり、反復のない処理とする
ことができる。
However, since iterative processing in this process can be parallelized depending on the implementation means, it is possible to reduce the number of repetitions or perform processing without repetition depending on the degree of parallelization.

【0085】ステップ741において、全ての受信点の
逆伝搬計算が終了したら、前記した波形相似係数ρ、エ
ネルギ関数ε等の合焦点評価関数を計算する(ステップ
77)。
In step 741, when the back-propagation calculation at all the receiving points is completed, the focus evaluation function such as the waveform similarity coefficient ρ and the energy function ε described above is calculated (step 77).

【0086】さらに、ステップ731において、空間内
参照点について合焦点評価関数計算が終了するまで、前
記ステップ730〜ステップ77の処理を繰り返す。
Further, in step 731, the processing in steps 730 to 77 is repeated until the calculation of the focus evaluation function for the reference point in the space is completed.

【0087】この反復過程についても同様に並列化によ
る処理の高速化が可能であることは言うまでもない。
It is needless to say that the processing speed can be similarly increased by this parallelization in this iterative process.

【0088】次に、ステップ731において、空間内参
照点について合焦点評価関数計算が終了したら、ステッ
プ711において、予め想定されたモデルパラメータの
組み合わせ全てについて、前記ステップ710〜ステッ
プ731の処理を繰り返す。
Next, after the calculation of the focus evaluation function for the reference point in the space is completed in step 731, in step 711, the processing in steps 710 to 731 is repeated for all combinations of model parameters assumed in advance.

【0089】ステップ711において、予め想定された
モデルパラメータの組み合わせ全てについて、前記ステ
ップ710〜ステップ731の処理が終了したら、モデ
ルパラメータの組み合わせ全てについて各空間内参照点
に対する合焦点評価関数計算77の結果を用いて、どの
モデルパラメータの組み合わせが最適であったかを判定
する(ステップ78)。
At step 711, when the processing at steps 710 to 731 is completed for all combinations of model parameters assumed in advance, the result of the focus evaluation function calculation 77 for the reference points in each space for all combinations of model parameters Is used to determine which combination of model parameters is optimal (step 78).

【0090】この判定を行う評価関数としては、各空間
内参照点の波形相似係数ρの総和あるいはエネルギ関数
εの総和をとり、それが最大となる条件を選択する方法
等が上げられる。
As the evaluation function for making this determination, there is a method of taking the sum of the waveform similarity coefficients ρ or the sum of the energy functions ε of the reference points in each space, and selecting a condition for maximizing the sum.

【0091】前記ステップ78で最適な境界形状曲線が
選択されると、その最適な境界形状曲線に基づいて、被
検体内に複数設けた超音波の送波あるいは受波の焦点と
前記複数の電気音響変換器との間の伝達関数をそれぞれ
計算し、さらにその伝達関数もとにしてその逆伝達関数
をそれぞれ求め、前記求めたそれぞれに逆伝達関数の中
から、実際の超音波の送波あるいは受波の焦点に対応す
る逆伝達関数を選択し、その逆伝達関数と受信信号との
畳み込み信号処理を行う。
When the optimum boundary shape curve is selected in step 78, based on the optimum boundary shape curve, the focal points of a plurality of ultrasonic waves transmitted or received in the subject and the plurality of electric waves are detected. Calculate the transfer function between the acoustic transducer, respectively, further obtain the inverse transfer function based on the transfer function, from the respective inverse transfer function obtained, from the actual transmission of ultrasonic waves or An inverse transfer function corresponding to the focal point of the received wave is selected, and convolution signal processing of the inverse transfer function and the received signal is performed.

【0092】ここで、実際の超音波の送波あるいは受波
の焦点が、前記被検体内に複数設けた超音波の送波ある
いは受波の焦点と一致しない場合には、隣接する前記被
検体内に複数設けた超音波の送波あるいは受波の焦点に
対応する逆伝達関数を使用する。
Here, if the actual focal point of the transmission or reception of the ultrasonic wave does not coincide with the focal point of the transmission or reception of the ultrasonic waves provided in the subject, the adjacent subject is transmitted. The inverse transfer function corresponding to the focal point of the transmission or reception of the ultrasonic wave provided in the plurality is used.

【0093】本発明の一実施例である超音波計測装置に
ついて、図1から図6を用いて説明する。
An ultrasonic measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0094】図1は、本発明の一実施例である超音波計
測装置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 measuring apparatus according to one embodiment of the present invention.

【0095】図1に示す超音波計測装置において、電気
音響変換器(101,102〜10c)は、送受波分離
回路(111,112〜11c)に接続され、送受波分
離回路(111,112〜11c)には、受信回路(1
31,132〜13c)および送波回路12が接続され
る。
In the ultrasonic measuring apparatus shown in FIG. 1, the electroacoustic transducers (101, 102 to 10c) are connected to the transmission / reception wave separation circuits (111, 112 to 11c), and the transmission / reception wave separation circuits (111, 112 to 110c). 11c) includes a receiving circuit (1
31, 132 to 13c) and the wave transmitting circuit 12 are connected.

【0096】受信回路(131,132〜13c)は、
送受波分離回路(111,112〜11c)からの入力
を時間に応じて増幅し、アナログ−ディジタル変換器
(141,142〜14c)へ出力する。
The receiving circuits (131, 132 to 13c)
The input from the transmission / reception separation circuit (111, 112 to 11c) is amplified according to time and output to the analog-digital converter (141, 142 to 14c).

【0097】アナログ−ディジタル変換器(141,1
42〜14c)の出力(ディジタル信号出力)は、逆フ
ィルタ演算回路3および逆伝搬回路(151,152〜
15c)の入力となる。
The analog-digital converter (141, 1
42 to 14c) (digital signal output) are output to the inverse filter operation circuit 3 and the back propagation circuit (151, 152 to 152c).
15c).

【0098】逆伝搬回路(151,152〜15c)
は、受信信号の逆伝搬処理を続く記憶回路(161i,
162i〜16ci,161q,162q〜16cq)
と相補的に行う。
Back propagation circuit (151, 152 to 15c)
Is a storage circuit (161i,
162i-16ci, 161q, 162q-16cq)
And complementarily.

【0099】記憶回路(161i,162i〜16c
i)からの出力が加算器171で加算されて実部成分同
士の加算出力18iが得られ、記憶回路(16qi,1
62q〜16cq)からの出力が加算器172にて加算
されて虚部成分同士の加算出力18qが得られる。
Storage circuits (161i, 162i to 16c)
i) are added by an adder 171 to obtain an added output 18i of the real components, and the storage circuit (16qi, 1
62q to 16cq) are added by the adder 172 to obtain an added output 18q of the imaginary components.

【0100】信号成分(18i,18q)は、図示しな
い引き続くBモード像やドプラ計測のための信号処理回
路への入力となる。
The signal components (18i, 18q) are input to a signal processing circuit for measuring a subsequent B-mode image and Doppler (not shown).

【0101】境界モデル発生回路1により、Fresn
el−Kirchhoff積分のための境界要素パラメ
ータがFresnel−Kirchhoff積分回路2
に出力される。
By the boundary model generation circuit 1, Fresn
The boundary element parameter for el-Kirchhoff integration is Fresnel-Kirchhoff integration circuit 2
Is output to

【0102】境界要素パラメータとは、前記した空間内
参照点から境界要素へのベクトルRと境界要素の法線ベ
クトル、境界要素から受信点へのベクトルrである。
The boundary element parameters are a vector R from the reference point in the space to the boundary element, a normal vector of the boundary element, and a vector r from the boundary element to the reception point.

【0103】これらの値が所定の数の組だけ並列にFr
esnel−Kirchhoff積分回路2へ出力され
る。
These values are set in parallel with a predetermined number of sets of Fr.
Output to the esnel-Kirchhoff integration circuit 2.

【0104】Fresnel−Kirchhoff積分
回路2は、逆伝搬計算に必要な角周波数精度から必要に
なる並列度をもって各周波数毎の伝達関数値を複素成分
毎に逆フィルタ演算回路3へ出力する。
The Fresnel-Kirchhoff integration circuit 2 outputs the transfer function value for each frequency to the inverse filter operation circuit 3 for each complex component with the degree of parallelism required from the angular frequency accuracy required for the back propagation calculation.

【0105】逆フィルタ演算回路3は、アナログ−ディ
ジタル変換器(141,142〜14c)の出力を高速
フーリエ変換(FFT)した結果とFresnel−K
irchhoff積分回路2の出力から得られる周波数
領域での伝達関数の逆数との複素乗算を行うことにより
逆伝搬(逆フィルタによる畳み込み)を行う。
The inverse filter operation circuit 3 performs a fast Fourier transform (FFT) on the outputs of the analog-digital converters (141, 142 to 14c) and a Fresnel-K
Back propagation (convolution by an inverse filter) is performed by performing complex multiplication with the reciprocal of the transfer function in the frequency domain obtained from the output of the irchhoff integration circuit 2.

【0106】各周波数ごとの演算結果は評価関数回路7
の入力となり、評価関数回路7の出力(EVOUT)
は、再び境界モデル発生回路1への指令となる。
The operation result for each frequency is calculated by the evaluation function circuit 7
And the output of the evaluation function circuit 7 (EVOUT)
Becomes a command to the boundary model generation circuit 1 again.

【0107】評価関数回路7は、逆伝搬演算結果を評価
し、新たなモデルパラメータ条件での逆伝搬演算の反復
続行および最適モデルパラメータ条件の指定を行う。
The evaluation function circuit 7 evaluates the result of the back-propagation operation, performs repetition of the back-propagation operation under a new model parameter condition, and specifies the optimal model parameter condition.

【0108】最適モデルパラメータが評価関数回路7に
より指定されると、そのモデルに基づいて空間内の各焦
点と受信点の組に対する伝達関数が、再び境界モデル発
生回路1とFresnel−Kirchhoff積分回
路2により計算され、逆フィルタ演算回路3内の分岐を
経て接続されたインパルス応答発生回路4の入力とな
る。
When the optimal model parameters are specified by the evaluation function circuit 7, the transfer function for each set of focal points and reception points in space based on the model is again converted to the boundary model generation circuit 1 and Fresnel-Kirchhoff integration circuit 2 And is input to an impulse response generation circuit 4 connected via a branch in the inverse filter operation circuit 3.

【0109】インパルス応答発生回路4は、各受信信号
毎に与える逆伝搬回路(151,152〜15c)への
出力群CIを有する。
The impulse response generation circuit 4 has an output group CI to the back propagation circuits (151, 152 to 15c) given for each received signal.

【0110】これらは、逆伝搬回路(151,152〜
15c)内部で各受信信号と畳み込むべき長さdの有限
長インパルス応答(FIR)フィルタの係数群である。
These are back propagation circuits (151, 152 to 152).
15c) Coefficients of a finite length impulse response (FIR) filter of length d to be convolved with each received signal inside.

【0111】インパルス応答発生回路4は逆フィルタ演
算回路3の出力に基づいて逆フィルタのインパルス応答
を、有限の時間長で精度よく実現するのに好適な量子化
遅延と、同時に相補的に定まるインパルス応答係数群に
分離する。
The impulse response generation circuit 4 is based on the output of the inverse filter operation circuit 3 and has a quantization delay suitable for accurately realizing the impulse response of the inverse filter with a finite time length, and an impulse determined simultaneously and complementarily. Separate into response coefficient groups.

【0112】これは逆フィルタのインパルス応答でその
係数値の大きな時間区間を検出し、その区間の群遅延か
ら量子化遅延出力6を決定し、元の逆フィルタのインパ
ルス応答から量子化遅延の位相回転分を除くこと等で実
現する。
In this method, a time section having a large coefficient value is detected in the impulse response of the inverse filter, the quantization delay output 6 is determined from the group delay in the section, and the phase of the quantization delay is determined from the impulse response of the original inverse filter. This is realized by removing the rotation.

【0113】量子化遅延出力6を入力として遅延制御回
路5は受信信号の読み出し番地ADを記憶回路(161
i,162i〜16ci,161q,162q〜16c
q)に対して指定する。
The delay control circuit 5 receives the quantization delay output 6 as an input, and stores the read address AD of the received signal in the storage circuit (161).
i, 162i to 16ci, 161q, 162q to 16c
q).

【0114】記憶回路(161i,162i〜16c
i,161q,162q〜16cq)は、逆伝搬回路
(151,152〜15c)の出力を順次記憶し、遅延
制御回路5の指令する読み出し番地ADに従った出力を
行う。
Storage circuits (161i, 162i to 16c)
i, 161q, 162q to 16cq) sequentially store the outputs of the back-propagation circuits (151, 152 to 15c) and perform the output according to the read address AD commanded by the delay control circuit 5.

【0115】記憶回路(161i,162i〜16c
i,161q,162q〜16cq)は、書き込みと読
み出しが同時に並列して実現できるデュアル・ポート・
ラム(Dual−Port RAM)等で構成し、書き
込みを行う番地と読み出しを行う番地を異なるものにす
ることにより遅延を実現する。
Storage circuits (161i, 162i to 16c)
i, 161q, 162q to 16cq) are dual-port devices capable of simultaneously performing writing and reading in parallel.
A delay is realized by using a RAM (Dual-Port RAM) or the like, and making the address for writing and the address for reading different.

【0116】また、逆フィルタのインパルス応答を超音
波の送波の焦点に関しても適用することができるよう、
インパルス応答発生回路4は送波回路12への出力8を
も備える。
Also, the impulse response of the inverse filter can be applied to the focal point of the transmission of the ultrasonic wave.
The impulse response generating circuit 4 also has an output 8 to the transmitting circuit 12.

【0117】送波回路12は、送波焦点に対して計算さ
れたインパルス応答データ出力8をディジタル−アナロ
グ変換し、送受分離回路群11を経て電気音響変換器
(101,102〜10c)の駆動信号とする。
The transmission circuit 12 performs digital-to-analog conversion of the impulse response data output 8 calculated for the transmission focal point, and drives the electro-acoustic transducers (101, 102 to 10c) via the transmission / reception separation circuit group 11. Signal.

【0118】初めに、被検体内の音速を一定と仮定した
超音波の送波を行って、受信信号より補正すべきインパ
ルス応答データ出力8を得て補正された超音波の送波を
行う。
First, an ultrasonic wave is transmitted assuming that the sound velocity in the subject is constant, an impulse response data output 8 to be corrected is obtained from the received signal, and the corrected ultrasonic wave is transmitted.

【0119】補正された超音波の送波に基づく受信信号
にしたがって再びモデルパラメータの最適化を行い、イ
ンパルス応答データ出力をより精度の高いものとする。
The model parameters are optimized again according to the corrected received signal based on the transmission of the ultrasonic wave, and the output of the impulse response data is made more accurate.

【0120】適切な反復回数でモデルパラメータの最適
化を終了し、最適化された最終的なインパルス応答発生
回路4の出力(CI、6、8)をもって補正後の整相加
算信号(18i,18q)を得る。
After the optimization of the model parameters is completed at an appropriate number of iterations, the corrected phasing addition signal (18i, 18q) is output from the optimized final output (CI, 6, 8) of the impulse response generation circuit 4. Get)

【0121】図2は、図1に示す境界モデル発生回路1
の概略構成を示すブロック図である。
FIG. 2 shows the boundary model generation circuit 1 shown in FIG.
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the embodiment.

【0122】図2に示す境界モデル発生回路1におい
て、制御回路20は、内蔵された制御プログラム21に
したがって境界モデルパラメータを発生し、得られた境
界曲線をs個の要素に分割する。
In the boundary model generation circuit 1 shown in FIG. 2, the control circuit 20 generates boundary model parameters according to a built-in control program 21, and divides the obtained boundary curve into s elements.

【0123】それぞれの要素と予め設定された空間内参
照点と受信点の間の空間ベクトルR、rおよび要素の法
線ベクトルnを計算し、記憶回路群(231,232〜
23s)に結果を保持させる。
A space vector R, r between each element and a preset reference point in space and a reception point, and a normal vector n of the element are calculated, and the storage circuit group (231, 232 to 232) is calculated.
23s) to hold the result.

【0124】記憶回路群(231,232〜23s)の
個々は図示しない並列に読み出し可能な6個の記憶回路
からなる。
Each of the storage circuit groups (231, 232 to 23s) is composed of six storage circuits (not shown) which can be read in parallel.

【0125】書き込み許可指令(WEN)、読み出し許
可指令(REN)、アドレス信号(RWAD)は、記憶
回路群(231,232〜23s)間およびそれを構成
する個々の記憶回路に共通である。
The write permission command (WEN), read permission command (REN), and address signal (RWAD) are common between the storage circuit groups (231, 232 to 23s) and the individual storage circuits constituting the same.

【0126】これらの個々の記憶回路に格納するデータ
は、予め全て制御回路20が演算により発生し、補正開
始の初期段階でデータバスセレクタ22のバス選択を介
して書き込まれる。
The data stored in these individual storage circuits are all generated in advance by the control circuit 20 through calculation, and are written via the bus selection of the data bus selector 22 at the initial stage of the start of correction.

【0127】逆伝搬演算に従った処理を開始すると、記
憶回路群(231,232〜23s)のそれぞれがベク
トルR、r、nの成分(nx1,ny1,rx1,ry
1,Rx1,Ry1)、(nx2,ny2,rx2,r
y2,Rx2,Ry2)〜(nxs,nys,rxs,
rys,Rxs,Rys)を共通のアドレス信号に従っ
て同時出力する。
When the processing according to the back propagation operation is started, each of the storage circuit groups (231, 232 to 23s) stores the components (nx1, ny1, rx1, ry) of the vectors R, r, and n.
1, Rx1, Ry1), (nx2, ny2, rx2, r
y2, Rx2, Ry2) to (nxs, nys, rxs,
rys, Rxs, Rys) are output simultaneously according to a common address signal.

【0128】同時出力されたデータは一旦ラッチ回路群
24にて保持された後、Fresnel−Kirchh
off積分回路2に出力される。
The simultaneously output data is temporarily held in the latch circuit group 24, and then is stored in the Fresnel-Kirchh.
The signal is output to the off integration circuit 2.

【0129】これらの動作は全て図示しないクロック信
号に同期して行われる。
All of these operations are performed in synchronization with a clock signal (not shown).

【0130】図3は、図1に示すFresnel−Ki
rchhoff積分回路2の概略構成を示すブロック図
である。
FIG. 3 shows the Fresnel-Ki shown in FIG.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a rchoff integration circuit 2;

【0131】図3において、周波数独立係数計算部(3
11,312〜31s)は、境界モデル発生回路1の出
力(nx1,ny1,rx1,ry1,Rx1,Ry
1)、(nx2,ny2,rx2,ry2,Rx2,R
y2)〜(nxs,nys,rxs,rys,Rxs,
Rys)に従って振幅係数aiおよび遅延τiを計算す
る。
In FIG. 3, the frequency independent coefficient calculation unit (3
11, 312 to 31 s) are the outputs (nx1, ny1, rx1, ry1, Rx1, Ry) of the boundary model generation circuit 1.
1), (nx2, ny2, rx2, ry2, Rx2, R
y2) to (nxs, nys, rxs, rys, Rxs,
Rys), the amplitude coefficient ai and the delay τi are calculated.

【0132】これらは(式2)の周波数に依存しない部
分の係数であり、以下の(式5)および(式6)に従っ
て計算される。
These are coefficients of the frequency-independent part of (Equation 2) and are calculated according to the following (Equation 5) and (Equation 6).

【0133】[0133]

【数5】 (Equation 5)

【0134】[0134]

【数6】 (Equation 6)

【0135】i=1〜sの係数の組(ai、τi)それ
ぞれに対して角周波数(ω1,ω2〜ωu)に応じた成
分の計算を次式(式7)に従って計算する。
The components corresponding to the angular frequencies (ω1, ω2 to ωu) are calculated for each set of coefficients (ai, τi) for i = 1 to s according to the following equation (Equation 7).

【0136】[0136]

【数7】 (Equation 7)

【0137】図3に示す回路構成では、周波数依存計算
部(321,322〜32s)と角周波数ω毎の実部S
ikと虚部の信号Sqkを、加算器(331i,332
i〜33ui)および加算器(331q、332q〜3
3uq)の並列同時加算で実現する。
In the circuit configuration shown in FIG. 3, the frequency dependent calculation units (321, 322 to 32s) and the real part S for each angular frequency ω
ik and an imaginary part signal Sqk are added to adders (331i, 332i).
i to 33ui) and adders (331q, 332q to 3)
3uq).

【0138】ただし、(331i,332i〜33u
i)の添え字iは実部を、(331q、332q〜33
uq)の添え字qは虚部を意味する。
However, (331i, 332i to 33u)
The subscript i of i) represents the real part, (331q, 332q to 33
The subscript q of uq) means an imaginary part.

【0139】図4は、図1に示す逆フィルタ演算回路
3、インパルス応答発生回路4の概略構成と、評価関数
回路7との接続関係を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the inverse filter operation circuit 3 and the impulse response generation circuit 4 shown in FIG.

【0140】図4に示す逆フィルタ演算回路3におい
て、図1に示すアナログ−ディジタル変換器(141,
142〜14c)の出力411が波形バッファ412に
同時に格納される。
In the inverse filter operation circuit 3 shown in FIG. 4, the analog-digital converter (141, 141) shown in FIG.
The outputs 411 of 142 to 14c) are simultaneously stored in the waveform buffer 412.

【0141】波形バッファ412は、時系列の受信信号
を同時並列出力としてFFT演算器413に出力する。
The waveform buffer 412 outputs the time-series received signals to the FFT calculator 413 as simultaneous and parallel outputs.

【0142】FFT演算器413の並列複素出力(W
1,W2〜Wu)とFresnel−Kirchhof
f積分回路2からの入力群(Si1,Sq1)、(Si
2,Sq2)〜(Siu、Squ)は複素除算器(41
41,4142〜414u)の入力となる。
The parallel complex output of the FFT calculator 413 (W
1, W2-Wu) and Fresnel-Kirchhof
input group (Si1, Sq1) from the f-integration circuit 2, (Si
2, Sq2) to (Siu, Squ) are complex dividers (41
41, 4142 to 414u).

【0143】複素除算器(4141,4142〜414
u)は、整数k=1〜u、jを虚数単位、Wk=Wik
+jWqkとして{(Sik)+j(Sqk)}/(W
ik+jWqk)を計算し、u個の並列複素出力を評価
関数回路7の入力とする。
The complex divider (4141, 4142 to 414)
u) is an integer k = 1 to u, j is an imaginary unit, Wk = Wik
+ JWqk as {(Sik) + j (Sqk)} / (W
ik + jWqk), and u parallel complex outputs are input to the evaluation function circuit 7.

【0144】境界モデルの最適化が完了した後、補正さ
れた整相を実現するためにFresnel−Kirch
hoff積分回路2からの入力群(Si1,Sq1)、
(Si2,Sq2)〜(Siu、Squ)は、インパル
ス応答発生回路4内の逆FFT回路421への入力とな
り、また、逆FFT回路421は時間窓最適化回路42
2の入力となる。
After the optimization of the boundary model is completed, Fresnel-Kirch is used to realize the corrected phasing.
input group (Si1, Sq1) from the hoff integration circuit 2,
(Si2, Sq2) to (Siu, Squ) are input to the inverse FFT circuit 421 in the impulse response generation circuit 4, and the inverse FFT circuit 421 is a time window optimization circuit 42
2 is input.

【0145】逆FFT回路421は、虚部成分の符号を
反転したものを入力とするFFT回路で構成し、その出
力は時間窓最適化回路422内の記憶回路423に格納
される。
The inverse FFT circuit 421 is constituted by an FFT circuit which receives an input obtained by inverting the sign of the imaginary part component, and the output is stored in the storage circuit 423 in the time window optimizing circuit 422.

【0146】格納された時間領域のインパルス応答は出
力8を経て図1の送波回路12へ出力される。
The stored time-domain impulse response is output via output 8 to the transmission circuit 12 of FIG.

【0147】また、逆FFTを行う前のインパルス応答
も逆FFT回路421内の図示しない分岐出力によって
記憶回路423に格納される。
The impulse response before performing the inverse FFT is also stored in the storage circuit 423 by a branch output (not shown) in the inverse FFT circuit 421.

【0148】ここで、逆FFTで得られた時間領域のイ
ンパルス応答を元に、有限の時間長で精度よく実現する
のに好適な量子化遅延と、同時に相補的に定まるインパ
ルス応答係数群に分離する処理を時間窓最適化回路42
2内で行う。
Here, on the basis of the impulse response in the time domain obtained by the inverse FFT, a quantization delay suitable for realizing the finite time length with high accuracy and an impulse response coefficient group determined simultaneously and complementary are separated. Window optimization circuit 42
Perform within 2.

【0149】この処理は、予め決められた時間幅(デー
タ点数)に渡って時間窓内のインパルス応答係数の2乗
和を求める操作を各インパルス応答の始点から終点まで
移動しながら求める操作を行い、最大値を与えた時間窓
位置を元に量子化遅延出力6を決定する。
In this processing, the operation of obtaining the sum of squares of the impulse response coefficients within the time window over a predetermined time width (the number of data points) is performed while moving from the start point to the end point of each impulse response. , The quantization delay output 6 is determined based on the time window position giving the maximum value.

【0150】次に、元のインパルス応答から量子化遅延
に相当する位相回転を除く演算を周波数領域で行った結
果を再び逆FFT回路421内を経て、インパルス応答
係数群CI(CI1〜CIc)として逆伝搬回路(15
1,152〜15c)へ出力する。
Next, the result of performing an operation excluding the phase rotation corresponding to the quantization delay from the original impulse response in the frequency domain is again passed through the inverse FFT circuit 421 to obtain an impulse response coefficient group CI (CI1 to CIc). Back propagation circuit (15
1, 152 to 15c).

【0151】図5は、図3に示す周波数独立係数計算部
(311,312〜31s)の概略構成を示すブロック
図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of the frequency-independent coefficient calculating section (311, 312 to 31s) shown in FIG.

【0152】図5に示す周波数独立係数計算部では、境
界要素毎の入力(rxi,ryi,Rxi,Ryi,n
xi,nyi)、出力(ai)および出力(τi)の他
に、他図には図示されず、境界要素共通の入力としてモ
デル上の各層に仮定する音速の逆数(1/cr、1/
R)が入力される。
In the frequency independent coefficient calculation unit shown in FIG. 5, the input (rxi, ryi, Rxi, Ryi, n
xi, nyi), output (ai), and output (τi), which are not shown in the other drawings and are reciprocals (1 / cr , 1 / c) of sound speeds assumed for each layer on the model as inputs common to boundary elements.
c R ) is input.

【0153】係数(ai)と係数(τi)は、前記(式
5)、(式6)に基づいて出力される。
The coefficients (ai) and (τi) are output based on the above (Equation 5) and (Equation 6).

【0154】入力(rxi,ryi,Rxi,Ryi)
は、それぞれ乗算器(500,501,502,50
3)で2乗され、r、Rに関する2乗和は加算器(51
0,511)で計算される。
Input (rxi, ryi, Rxi, Ryi)
Are multipliers (500, 501, 502, 50
3), and the sum of squares of r and R is calculated by an adder (51).
0,511).

【0155】2乗和は平方根逆数演算器(512,51
3)の入力となり、1/|r|、1/|R|が計算され
る。
The sum of squares is calculated by the square root reciprocal arithmetic unit (512, 51).
3), and 1 / | r | and 1 / | R | are calculated.

【0156】遅延回路(514,515,516,51
7)は乗算器(520,521,522,523)にそ
れぞれ(rxi,ryi,Rxi,Ryi)を遅延出力
し、平方根逆数演算器(512,513)の出力と同期
する。
The delay circuits (514, 515, 516, 51
7) delays and outputs (rxi, ryi, Rxi, Ryi) to the multipliers (520, 521, 522, 523), respectively, and synchronizes them with the outputs of the square root reciprocal calculators (512, 513).

【0157】乗算器(520,521,522,52
3)は、(rxi/|r|,ryi/|r|,Rxi/
|R|,Ryi/|R|)を出力し、加算器(524、
525)は(rxi/|r|+Rxi/|R|)、(r
yi/|r|+Ryi/|R|)を出力する。
Multipliers (520, 521, 522, 52)
3) is (rxi / | r |, ryi / | r |, Rxi /
| R |, Ryi / | R |), and outputs an adder (524,
525) is (rxi / | r | + Rxi / | R |), (r
yi / | r | + Ryi / | R |) is output.

【0158】乗算器(532,533)は加算器(52
4、525)の出力と入力nxi、nyiが遅延回路
(530,531)で同期するように遅延した結果とを
乗算し、加算器(534の出力によって(rxi/|r
|+Rxi/|R|)nxi+(ryi/|r|+Ry
i/|R|)nyiを得る。
The multiplier (532, 533) is connected to the adder (52).
4, 525) and the result obtained by delaying the inputs nxi, nyi so that they are synchronized by the delay circuits (530, 531), and multiplying the result by the output of the adder (534) (rxi / | r
| + Rxi / | R |) nxi + (ryi / | r | + Ry
i / | R |) nyi.

【0159】この出力に、平方根逆数演算器(512,
513)の出力が遅延回路(540,541)で同期す
るように遅延し、対数演算器(570,571)を経た
結果を順次乗算器(542,543)で乗じた結果、
(式5)による係数aiを得る。
A square root reciprocal calculator (512, 512)
513) are delayed so as to be synchronized by the delay circuits (540, 541), and the results obtained by sequentially multiplying the results obtained through the logarithmic operators (570, 571) by the multipliers (542, 543) are as follows:
The coefficient ai according to (Equation 5) is obtained.

【0160】平方根逆数演算器(512,513)の出
力は逆数演算器(560,561)を経て乗算器(55
0,551)で音速の逆数1/cr、1/cRとの乗算が
行われ、それらの出力を加算器552で加算した結果と
して、(|r|/cr+|R|/cR)を得る。
The output of the square root reciprocal operation unit (512, 513) passes through the reciprocal operation unit (560, 561) and the multiplier (55).
(0, 551), the reciprocals 1 / c r and 1 / c R of the sound velocity are multiplied. As a result of adding their outputs by the adder 552, (| r | / cr + | R | / c R ) get.

【0161】さらに出力aiと同期するための遅延回路
553を経て出力τiを得る。
Further, an output τi is obtained through a delay circuit 553 for synchronizing with the output ai.

【0162】図6は、図3に示す周波数依存計算部(3
21,322〜32s)の概略構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 6 is a block diagram showing the frequency dependence calculation unit (3) shown in FIG.
21, 322 to 32 s).

【0163】予め図示しない制御回路により発生された
角周波数信号群(ω1,ω2〜ωu)は全ての周波数依
存計算部(321,322〜32s)の共通の入力とな
り、乗算器(611,612〜61u)の入力となる。
An angular frequency signal group (ω1, ω2 to ωu) generated in advance by a control circuit (not shown) becomes a common input to all the frequency-dependent calculation units (321, 322 to 32s), and the multipliers (611, 612 to s). 61u).

【0164】これらの乗算器出力は正弦−余弦回路群6
3にて並列に正弦関数値および余弦関数値を発生する。
These multiplier outputs are output to the sine-cosine circuit group 6
At 3, a sine function value and a cosine function value are generated in parallel.

【0165】入力aiは角周波数信号群(ω1,ω2〜
ωu)のそれぞれと乗算器(621,622〜62u)
で乗算が行われ、遅延回路(651,652〜65u)
で正弦−余弦回路群63の出力と同期し、乗算器群64
にて各角周波数毎に乗算が行われる。
The input ai is an angular frequency signal group (ω1, ω2-
ωu) and multipliers (621, 622 to 62u)
Is multiplied by a delay circuit (651, 652-65u)
Synchronizes with the output of the sine-cosine circuit group 63 and the multiplier group 64
Is performed for each angular frequency.

【0166】乗算の結果、実部出力群(Ii1,Ii2
〜Iiu)、虚部出力群(Qi1,Qi2〜Qiu)を
得る。
As a result of the multiplication, the real part output group (Ii1, Ii2
IIu) and an imaginary part output group (Qi1, Qi2 to Qiu).

【0167】図7は、図1に示す評価関数回路7の概略
構成を示すブロックである。
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of the evaluation function circuit 7 shown in FIG.

【0168】まず、(式3)および(式4)で定義され
た評価関数を離散信号値に対する表現とし、かつ、Pa
rsevalの式から周波数空間での演算に置き換えて
離散周波数毎の積算演算とすると、次式の評価関数ρ’
およびε’を得る。
First, the evaluation function defined by (Equation 3) and (Equation 4) is used as an expression for a discrete signal value, and Pa
If the expression of rseval is replaced with the operation in the frequency space and the integration operation is performed for each discrete frequency, the evaluation function ρ ′ of the following expression is obtained.
And ε ′.

【0169】[0169]

【数8】 (Equation 8)

【0170】[0170]

【数9】 (Equation 9)

【0171】これらの計算式に従った評価関数演算の構
成を以下に説明する。
The structure of the evaluation function operation according to these formulas will be described below.

【0172】逆フィルタ演算回路3の各周波数ごとの演
算出力は評価関数回路7の入力群(ECV)となる。
The operation output for each frequency of the inverse filter operation circuit 3 becomes an input group (ECV) of the evaluation function circuit 7.

【0173】図示した入力群(ECV)の各信号は並列
した複素一対の信号であり、図7においては、単一の信
号線で記してある。
Each signal of the illustrated input group (ECV) is a pair of parallel complex signals, and is represented by a single signal line in FIG.

【0174】評価関数回路7は、加算後二乗和平方根演
算部97と二乗和後平方根加算演算部98、制御回路9
9から構成されている。
The evaluation function circuit 7 includes a post-addition sum-of-square-root operation unit 97, a post-sum-of-square root addition operation unit 98,
9.

【0175】入力群(ECV)は、分岐して加算後二乗
和平方根演算部97と二乗和後平方根加算演算部98の
並列した入力となっている。
The input group (ECV) is a parallel input of a branched and summed square sum square root operation section 97 and a sum of squared square root addition section 98 after addition.

【0176】加算後二乗和平方根演算部97において順
次異なる電気音響変換器に対応した受信信号が逆フィル
タ演算回路3より複素加算器(911,912〜91
u)に入力される。
After the addition, the received signals corresponding to the different electroacoustic transducers in the square-sum-of-squares operation unit 97 are sequentially converted by the inverse filter operation circuit 3 into complex adders (911, 912-91).
u).

【0177】これらは信号の実部、虚部ごとに累加レジ
スタ(9211,9212〜921u)に独立に累加さ
れる。
These are independently accumulated in accumulation registers (9211, 9212 to 921u) for each real part and imaginary part of the signal.

【0178】全ての電気音響変換器についての累加が完
了すると、二乗演算回路(9311,9312〜931
u)の入力となり、二乗演算結果は並列加算器951で
加算を行った後に平方根演算回路941を経て記憶回路
961に格納される。
When the accumulation for all the electroacoustic transducers is completed, the square operation circuit (9311, 9312 to 931)
u), the result of the square operation is added by the parallel adder 951 and then stored in the storage circuit 961 via the square root operation circuit 941.

【0179】これらの動作は図示しない制御回路99の
指令により行われる。
These operations are performed according to a command from a control circuit 99 (not shown).

【0180】二乗和後平方根加算演算部98において
は、順次異なる電気音響変換器に対応した受信信号が逆
フィルタ演算回路3より二乗演算回路(9321,93
22〜932u)に入力される。
In the sum-of-squares square root addition section 98, the received signals corresponding to the different electroacoustic transducers are sequentially converted by the inverse filter calculation circuit 3 into the square calculation circuits (9321, 93).
22 to 932u).

【0181】これらは並列加算器952で加算を行った
後に平方根演算回路942を経て加算器923と累加レ
ジスタ922で累加される。
These are added by the parallel adder 952 and then added by the adder 923 and the addition register 922 through the square root operation circuit 942.

【0182】全ての電気音響変換器についての累加が完
了すると、記憶回路962に格納される。
When the accumulation for all the electroacoustic transducers is completed, the sum is stored in the storage circuit 962.

【0183】これらの回路により記憶回路(961,9
62)に格納された結果を制御回路99が読みだし、相
似度評価関数及びエネルギー評価関数を演算する。
The storage circuits (961, 9
The result stored in 62) is read out by the control circuit 99, and the similarity evaluation function and the energy evaluation function are calculated.

【0184】これらの演算結果は再び記憶回路(96
1,962)に格納される。
The results of these operations are stored in the storage circuit (96
1,962).

【0185】全参照点の評価関数を全ての境界形状パラ
メータの組み合わせについて終了するまで、各評価関数
の演算と結果の格納は反復される。
The calculation of each evaluation function and the storage of the result are repeated until the evaluation functions for all reference points are completed for all the combinations of the boundary shape parameters.

【0186】反復が終了すると全参照点評価関数の最適
化をもって最適な境界形状パラメータの組み合わせを選
択する。
When the repetition is completed, the optimum combination of the boundary shape parameters is selected by optimizing all the reference point evaluation functions.

【0187】本実施例の超音波計測装置では、以下のよ
うにして、全参照点評価関数の最適化により最適な境界
形状パラメータの組み合わせを選択した。
In the ultrasonic measuring apparatus according to the present embodiment, an optimum combination of boundary shape parameters is selected by optimizing the evaluation function for all reference points as follows.

【0188】まず、被検体内の計測領域全体にわたり、
偏りの少ない最適化を行う場合には、全ての参照点につ
いて求めた相似度評価関数の平均値からの標準偏差を境
界形状パラメータの組み合わせ毎に求め最も小さかった
ものから所定の数だけ抽出する。
First, over the entire measurement area in the subject,
When performing optimization with less bias, standard deviations from the average value of the similarity evaluation functions obtained for all reference points are determined for each combination of boundary shape parameters, and a predetermined number is extracted from the smallest one.

【0189】つぎにこの中からさらにエネルギー評価関
数が最大であったものを最適な境界形状パラメータの組
み合わせとして選択した。
Next, the one with the largest energy evaluation function was selected as the optimum combination of boundary shape parameters.

【0190】ただし、被検体内に設定した参照点の総数
が小さく、空間的な密度が低い場合には前記標準偏差の
最小だけで最適化した。
However, when the total number of reference points set in the subject is small and the spatial density is low, optimization was performed only with the minimum standard deviation.

【0191】また、最適化した結果による計測の補正結
果が不十分であるときは、図示しない計測領域内の特定
小領域の境界の座標を操作者が、限定する図示しない入
力手段により該特定小領域内の参照点での相似度評価関
数の偏差に1以上の重みを乗じて付けた。
If the correction result of the measurement based on the optimized result is insufficient, the operator uses input means (not shown) to limit the coordinates of the boundary of the specific small area in the measurement area (not shown). The deviation of the similarity evaluation function at a reference point in the region was multiplied by one or more weights.

【0192】即ち、該特定小領域内の相似度の偏差が全
参照点の標準偏差に与える影響を大きくして、関心領域
である該特定小領域内の合焦点評価を優先させた。
That is, the influence of the deviation of the similarity in the specific small area on the standard deviation of all reference points is increased, and priority is given to the evaluation of the focal point in the specific small area which is the area of interest.

【0193】前記操作者が限定する図示しない入力手段
は、補正しない計測像(Bモード像等)の上に、トラッ
クボールに連動したカーソルで対角点の座標を指定さ
せ、矩形の領域決定する機構で実現した。
The input means (not shown) limited by the operator allows a cursor linked to a trackball to designate coordinates of a diagonal point on a measurement image (B mode image or the like) to be corrected, and determines a rectangular area. The mechanism was realized.

【0194】これらの動作は全て制御回路99内のプロ
グラム991および図示されない指令信号により実現さ
れる。
All of these operations are realized by a program 991 in the control circuit 99 and a command signal (not shown).

【0195】図8は、図1に示す逆伝搬回路(151〜
15c)の概略構成を示すブロック図である。
FIG. 8 shows the back propagation circuit (151 to 151) shown in FIG.
It is a block diagram which shows schematic structure of 15c).

【0196】図8において、入力vは受信信号のディジ
タル入力である。
In FIG. 8, input v is a digital input of a received signal.

【0197】前記受信信号のディジタル入力は、シフト
レジスタ1001に時系列順に順次保持されており、保
持される信号長はdである。
The digital input of the received signal is sequentially stored in the shift register 1001 in chronological order, and the stored signal length is d.

【0198】他の入力として図4の時間窓最適化回路4
22から出力される係数群(CI1〜CIc)のうちの
一群である1係数群(CIf)があり、1係数群(CI
f)もまた、総数dの並列ディジタル入力である。
As another input, the time window optimizing circuit 4 shown in FIG.
22, there is one coefficient group (CIf) which is one of the coefficient groups (CI1 to CIc), and one coefficient group (CIf)
f) is also a total number d of parallel digital inputs.

【0199】シフトレジスタ1001の出力と1係数群
(CIf)は乗算器群(10021,10022〜10
02d)で同時に乗算され、並列加算器1003で加算
される。
The output of shift register 1001 and one coefficient group (CIF) are determined by multiplier groups (10021, 10022 to 1022).
02d), and are added by the parallel adder 1003.

【0200】加算結果は、搬送波周波数ωsを有する余
弦信号発生回路1005と正弦信号発生回路1006に
よって乗算器(10041,10042)にて直交検波
のための周波数移動処理が行われる。
The result of the addition is subjected to frequency shift processing for quadrature detection in multipliers (10041, 10042) by cosine signal generation circuit 1005 and sine signal generation circuit 1006 having carrier frequency ωs.

【0201】周波数移動を行った後の信号は倍周波数帯
を除去するためにディジタル低周波通過フィルタ(10
071,10072)を経て直交出力(1008i、1
008q)となる。
The signal after the frequency shift is subjected to a digital low-pass filter (10
071, 10072) and the quadrature output (1008i, 1
008q).

【0202】なお、ディジタル低周波通過フィルタ(1
0071,10072)は逆伝搬回路(151〜15
c)内に個々に設けるのではなく、図1の最終加算出力
(18i,18q)の後にそれぞれ設けた構成にしても
よい。
The digital low-pass filter (1
0071, 10072) are back propagation circuits (151 to 15).
Instead of being provided individually in c), a configuration may be provided after the final addition output (18i, 18q) in FIG.

【0203】また、余弦信号発生回路1005と正弦信
号発生回路1006の出力が共通に有する位相は逆伝搬
回路(151〜15c)毎に異なってもよいし、同期し
てもよい。
Further, the phase of the output of the cosine signal generation circuit 1005 and the phase of the output of the sine signal generation circuit 1006 may be different for each back propagation circuit (151 to 15c) or may be synchronized.

【0204】但し、同期した場合には受信焦点位置での
搬送波の位相との差を補償する図示しない手段を設け
る。
However, means (not shown) for compensating for the difference from the phase of the carrier at the receiving focal point position when synchronized is provided.

【0205】図9は、図1に示す境界モデル発生回路1
およびFresnel−Kirchhoff積分回路2
の他の回路構成を示すブロック図である。
FIG. 9 shows the boundary model generating circuit 1 shown in FIG.
And Fresnel-Kirchhoff integration circuit 2
FIG. 10 is a block diagram showing another circuit configuration of the embodiment.

【0206】図9に示す境界モデル発生回路1およびF
resnel−Kirchhoff積分回路2は、予め
発生させる境界モデルと参照点群、受信点群全てに対応
して計算しておいた逆伝達関数の周波数応答を記憶手段
から読みだして出力する回路である。
Boundary model generation circuit 1 and F shown in FIG.
The resnel-Kirchhoff integration circuit 2 is a circuit for reading out and outputting the frequency response of the inverse transfer function calculated in advance for all of the boundary model to be generated and the reference point group and the reception point group from the storage means.

【0207】制御回路1101は、内蔵された制御プロ
グラム11011に従って異なる境界モデルパラメータ
に対応した参照点と受信点の間の逆伝達関数のインパル
ス応答を読み出すためのアドレスRADを発生させる。
The control circuit 1101 generates an address RAD for reading an impulse response of an inverse transfer function between a reference point and a reception point corresponding to different boundary model parameters according to a built-in control program 11011.

【0208】読みだし専用の光ディスクをデータの記憶
装置として用いるCD−ROM駆動回路(11021,
11022〜1102u)は、このアドレスRADと読
みだし許可RENに従って、内蔵のCD−ROMからシ
リアルにデータを読み出して、直列−並列変換回路(1
1031,11032〜1103u)へ出力する。
A CD-ROM drive circuit (11021, 1101) which uses a read-only optical disk as a data storage device.
11022 to 1102 u) serially reads data from a built-in CD-ROM in accordance with the address RAD and the read permission REN, and performs serial-parallel conversion (1).
1031, 11032 to 1103u).

【0209】直列−並列変換回路(11031,110
32〜1103u)は、読みだされたデータの読み込み
と書き込みが同時に可能なデータバッファを内蔵し、実
部と虚部の両者のデータを並列出力する。
The serial-parallel conversion circuit (11031, 110
32 to 1103u) have a built-in data buffer capable of simultaneously reading and writing the read data, and output data of both the real part and the imaginary part in parallel.

【0210】これらの出力は、図4に示す入力(Si
1,Sq1)、(Si2,Sq2)〜(Siu、Sq
u)となる。
These outputs correspond to the inputs (Si
1, Sq1), (Si2, Sq2) to (Siu, Sq
u).

【0211】この構成により、境界モデル毎に発生する
極めて多い境界要素の座標情報の計算を並列回路で構成
する必要が無くなるため装置構成の著しい簡略化を実現
できる。
According to this configuration, it is not necessary to configure the coordinate information of an extremely large number of boundary elements generated for each boundary model by a parallel circuit, so that the apparatus configuration can be significantly simplified.

【0212】なお、本実施例では、最適な境界形状曲線
に基づいて、被検体内に複数設けた超音波の送波あるい
は受波の焦点と複数の電気音響変換器との間の伝達関数
をもとにした逆伝達関数をそれぞれ求め、その中から所
定の逆伝達関数を選択して受信信号と畳み込み信号処理
を行うことにより、受波超音波の波形歪みを補正する場
合について説明したが、最適な境界形状曲線に基づい
て、被検体内に複数設けた超音波の送波あるいは受波の
焦点と複数の電気音響変換器との間の伝達関数をもとに
した逆伝達関数をそれぞれ求め、その中から所定の逆伝
達関数を選択して送波信号と畳み込み信号処理を行うこ
とにより、送波超音波の波形歪みを補正することも可能
である。
In this embodiment, the transfer function between the focal point of a plurality of ultrasonic waves transmitted or received and the plurality of electroacoustic transducers provided in the subject is determined based on the optimum boundary shape curve. Although the case where the inverse transfer function based on each is obtained, and a predetermined inverse transfer function is selected from the inverse transfer functions and the convolution signal processing is performed with the received signal, the waveform distortion of the received ultrasonic wave is corrected, Based on the optimal boundary shape curve, inverse transfer functions based on transfer functions between the focal points of a plurality of ultrasonic wave transmission or reception waves provided in the subject and the plurality of electroacoustic transducers are obtained. It is also possible to correct the waveform distortion of the transmitted ultrasonic wave by selecting a predetermined inverse transfer function from them and performing the convolution signal processing with the transmitted signal.

【0213】また、本実施例では音速分布モデルを2次
元のモデルで構成していたが、実際の音場は3次元であ
る。
Further, in this embodiment, the sound velocity distribution model is constituted by a two-dimensional model, but the actual sound field is three-dimensional.

【0214】したがってモデルを3次元で構成してもよ
く、その場合は3次元のFresnel−Kirchh
off積分式
Therefore, the model may be constructed in three dimensions, in which case the three-dimensional Fresnel-Kirchh
off integral formula

【0215】[0215]

【数10】 (Equation 10)

【0216】に従った、モデルパラメータの設定、参照
点の設定、伝達関数計算に基づいて推定を行うことがで
きることはいうまでもない。
It goes without saying that estimation can be performed based on the setting of model parameters, the setting of reference points, and the calculation of transfer functions according to the above.

【0217】以上、本発明を実施例に基づき具体的に説
明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更し得ること
は言うまでもない。
Although the present invention has been described in detail with reference to the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be variously modified without departing from the gist thereof.

【0218】[0218]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0219】(1)本発明によれば、予め仮定した複数
の境界形状曲線から得られた最適な境界形状曲線に基づ
いて、被検体内に複数設けた超音波の送波あるいは受波
の焦点と複数の電気音響変換器との間の伝達関数をもと
にした逆伝達関数をそれぞれ求め、その中から所定の逆
伝達関数を選択して送波信号あるいは受信信号と畳み込
み信号処理を行うことにより、送波超音波あるいは受波
超音波の、被検体内の音速不均一により起因する波形歪
みを補正することが可能となる。
(1) According to the present invention, based on the optimum boundary shape curve obtained from a plurality of assumed boundary shape curves in advance, the focal point of the transmission or reception of a plurality of ultrasonic waves provided in the subject. Calculate inverse transfer functions based on transfer functions between the transmitter and a plurality of electro-acoustic transducers, select a predetermined inverse transfer function from the transfer functions, and perform convolution signal processing with a transmitted signal or a received signal. Accordingly, it is possible to correct the waveform distortion of the transmitted ultrasonic wave or the received ultrasonic wave caused by the non-uniform sound speed in the subject.

【0220】(2)本発明の超音波計測装置を、医療用
超音波診断装置に適用することにより、人体の腹部など
を中心としてコントラスト分解能が向上するので、Bモ
ード像やドプラ像の診断の精度を向上させることが可能
となる。
(2) By applying the ultrasonic measuring apparatus of the present invention to a medical ultrasonic diagnostic apparatus, the contrast resolution can be improved mainly at the abdomen and the like of a human body. Accuracy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例である超音波計測装置の概略
構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an ultrasonic measurement device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す境界モデル発生回路1の概略構成を
示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a boundary model generation circuit 1 shown in FIG.

【図3】図1に示すFresnel−Kirchhof
f積分回路の概略構成を示すブロック図である。
FIG. 3 shows Fresnel-Kirchhof shown in FIG.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an f-integration circuit.

【図4】図1に示す逆フィルタ演算回路、インパルス応
答発生回路の概略構成と、評価関数回路との接続関係を
示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of an inverse filter operation circuit and an impulse response generation circuit shown in FIG. 1 and a connection relationship with an evaluation function circuit;

【図5】図3に示す周波数独立係数計算部の概略構成を
示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a frequency-independent coefficient calculation unit illustrated in FIG. 3;

【図6】図3に示す周波数依存計算部の概略構成を示す
ブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a frequency dependent calculation unit illustrated in FIG. 3;

【図7】図1に示す評価関数回路の概略構成を示すブロ
ックである。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an evaluation function circuit illustrated in FIG. 1;

【図8】図1に示す逆伝搬回路の概略構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of a back propagation circuit shown in FIG. 1;

【図9】図1に示す境界モデル発生回路およびFres
nel−Kirchhoff積分回路の他の回路構成を
示すブロック図である。
9 shows a boundary model generation circuit and Fres shown in FIG.
FIG. 14 is a block diagram illustrating another circuit configuration of a nel-Kirchhoff integration circuit.

【図10】本実施例の超音波計測装置の処理手順を示す
フローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart illustrating a processing procedure of the ultrasonic measurement device according to the present embodiment.

【図11】Fresnel−Kirchhoff回折モ
デルに基づいた伝達関数計算を説明するための図であ
る。
FIG. 11 is a diagram for explaining transfer function calculation based on a Fresnel-Kirchhoff diffraction model.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…境界モデル発生回路、2…Fresnel−Kir
chhoff積分回路、3…逆フィルタ演算回路、4…
インパルス応答発生回路、5…遅延制御回路、6…量子
化遅延出力、7…評価関数回路、8…インパルス応答デ
ータ出力、12…送波回路、18i…実部成分加算出
力、18q…虚部成分加算出力、20,99,1101
…制御回路、21,11011…制御プログラム、22
…データバスセレクタ、24…ラッチ回路群、63…正
弦−余弦回路群、64…乗算器群、81,T…参照点、
82…層境界、97…加算後二乗和平方根演算部、98
…二乗和後平方根加算演算部、101〜10c…電気音
響変換素子、111,112〜11c…送受波分離回
路、131,132〜13c…受信回路、141,14
2〜14c…アナログ−ディジタル変換器、151,1
52〜15c…逆伝搬回路、161i,162i〜16
ci,161q,162q〜16cq,423,96
1,962…記憶回路、171,172,331i,3
32i〜33ui,331q,332q〜33uq,5
10,511,524,525,534,552,92
3…加算器、231,232〜23s…記憶回路群、3
11,312〜31s…周波数独立係数計算部、32
1,322〜32s…周波数依存計算部、412…波形
バッファ、413…FFT演算器、4141,4142
〜414u…複素除算器、421…逆FFT回路、42
2…時間窓最適化回路、500〜503,520〜52
3,532,533,542,543,550,55
1,611,612〜61u,621,622〜62
u,10021,10022〜1002d,1004
1,10042…乗算器、512,513…平方根逆数
演算器、514〜517,530,531,540,5
41,553,651,652〜65u…遅延回路、5
70,571…対数演算器、560,561…逆数演算
器、911,912〜91u…複素加算器、922,9
211,9212〜921u…累加レジスタ、931
1,9312〜931u,9321,9322〜932
u…二乗演算回路、951,952,1003…並列加
算器、941,942…平方根演算回路、1001…シ
フトレジスタ、1005…余弦信号発生回路、1006
…正弦信号発生回路、10071,10072…ディジ
タル低周波通過フィルタ、11021,11022〜1
102u…CD−ROM駆動回路、11031,110
32〜1103u…直列−並列変換回路。
1. Boundary model generation circuit 2. Fresnel-Kir
chhoff integration circuit, 3 ... inverse filter operation circuit, 4 ...
Impulse response generation circuit, 5 delay control circuit, 6 quantization delay output, 7 evaluation function circuit, 8 impulse response data output, 12 transmission circuit, 18i real component addition output, 18q imaginary component Addition output, 20,99,1101
... Control circuit, 21,11011 ... Control program, 22
... data bus selector, 24 ... latch circuit group, 63 ... sine-cosine circuit group, 64 ... multiplier group, 81, T ... reference point,
82 ... layer boundary, 97 ... sum-of-squares-square operation unit after addition, 98
... Sum-of-squares square root addition operation units, 101 to 10 c... Electro-acoustic transducers, 111, 112 to 11 c.
2 to 14c: analog-digital converter, 151, 1
52 to 15c: Back propagation circuit, 161i, 162i to 16
ci, 161q, 162q-16cq, 423,96
1,962... Storage circuit, 171,172,331i, 3
32i to 33ui, 331q, 332q to 33uq, 5
10,511,524,525,534,552,92
3: adder, 231, 232 to 23s: storage circuit group, 3
11, 312 to 31s: frequency independent coefficient calculator, 32
1,322 to 32s: frequency-dependent calculator, 412: waveform buffer, 413: FFT calculator, 4141, 4142
414 u: complex divider, 421: inverse FFT circuit, 42
2. Time window optimization circuit, 500 to 503, 520 to 52
3,532,533,542,543,550,55
1,611,612-61u, 621,622-62
u, 10021, 10022 to 1002d, 1004
1,10042: multiplier, 512, 513: square root reciprocal calculator, 514 to 517, 530, 531, 540, 5
41,553,651,652-65u delay circuit, 5
70,571 ... logarithmic calculator, 560,561 ... reciprocal calculator, 911, 912-91u ... complex adder, 922, 9
211, 9212 to 921u... Cumulative register, 931
1,9312-931u, 9321,9322-932
u: square operation circuit, 951, 952, 1003: parallel adder, 941, 942: square root operation circuit, 1001: shift register, 1005: cosine signal generation circuit, 1006
... Sine signal generation circuit, 10071, 10072 ... Digital low frequency pass filter, 11021, 11022-1
102u ... CD-ROM drive circuit, 11031, 110
32-1103u... Serial-parallel conversion circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−51846(JP,A) 特開 平5−42140(JP,A) 特開 平5−95946(JP,A) 特開 平7−116162(JP,A) S. W. Flax et al, IEEE Transactions on Ultrasonics, Fe rroelectrics, and Frequency Control, 1988年11月,vol.35, no.6, pp.758−767 Levin Nock et al, The Journal of the Acoustical Societ y of America,1989年 5 月,vol. 85, no.5, p p.1819−1833 Dong−Lai Liu et a l,The Journal of t he Acoustical Soci ety of America,1994年 1月,vol.95, no.1, p p.542−555 Dong−Lai Liu,The Journal of the Aco ustical Society of America,1994年 8月,vo l.96, no.2, pt.1, p p.649−660 濱本和彦 他,電子情報通信学会技術 研究報告,1994年10月,vol.94, no.270, pp.1−8 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 8/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-51846 (JP, A) JP-A-5-42140 (JP, A) JP-A-5-95946 (JP, A) 116162 (JP, A) W. Flax et al, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, November 1988, vol. 35, no. 6, pp. 758-767 Levin Nock et al, The Journal of the Acoustic Society of America, May 1989, vol. 85, no. 5, p.p. 1819-1833 Dong-Lai Liu et al, The Journal of the Acoustic Society of America, January 1994, vol. 95, no. 1, pp. 542-555 Dong-Lai Liu, The Journal of the Acoustic Society of America, August 1994, vol. 96, no. 2, pt. 1, pp. 649-660 Kazuhiko Hamamoto et al., IEICE Technical Report, October 1994, vol. 94, no. 270 pp. 1-8 (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) A61B 8/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数の電気音響変換器を備え、被検体内
に超音波を送波し、反射してくるエコーを前記複数の電
気音響変換器で受信し、受信信号を信号処理して被検体
内の情報を得る超音波計測装置において、被検体を音速
が異なる二層媒質構造とみなした場合の境界形状曲線を
複数仮定し、被検体内に複数設けた参照点と前記複数の
電気音響変換器との間の伝達関数を前記複数の境界形状
曲線の個々に対して求め、さらに前記求められた伝達関
数から逆伝達関数を求める第1の手段と、前記第1の手
段により求められた逆伝達関数と、実際に得られる特定
時間区間の受波信号との、時間領域あるいは周波数領域
での畳み込み演算を行って、各参照点毎の反射信号を前
記複数の電気音響変換器との関係において推定する推定
手段と、前記推定手段により推定された各参照点での反
射信号に基づいて、前記複数の境界形状曲線の中から最
適な曲線を選択する選択手段と、前記選択手段により選
択された最適な境界形状曲線に基づいて、被検体内に複
数設けた超音波の送波あるいは受波の焦点と前記複数の
電気音響変換器との間の逆伝達関数をそれぞれ求め、前
記それぞれ求められた逆伝達関数の中の所定の逆伝達関
数と送波信号あるいは受信信号との畳み込み信号処理を
行う信号処理手段とを具備することを特徴とする超音波
計測装置。
A plurality of electro-acoustic transducers for transmitting ultrasonic waves into a subject, receiving reflected echoes with the plurality of electro-acoustic transducers, subjecting the received signals to signal processing, In an ultrasonic measurement apparatus that obtains information in a specimen, a plurality of boundary shape curves are assumed when the subject is regarded as a two-layer medium structure having different sound speeds, and a plurality of reference points provided in the subject and the plurality of electroacoustics. First means for obtaining a transfer function between the converter and each of the plurality of boundary shape curves, and further obtaining an inverse transfer function from the obtained transfer function; and The inverse transfer function and the actually obtained received signal in a specific time section are subjected to a convolution operation in the time domain or the frequency domain to obtain a reflection signal for each reference point in relation to the plurality of electroacoustic transducers. Estimating means for estimating at Selecting means for selecting an optimum curve from the plurality of boundary shape curves based on the reflection signal at each reference point estimated by the step, and based on the optimum boundary shape curve selected by the selection means Determine the inverse transfer function between the focal point of the ultrasonic wave transmitted or received and the plurality of electroacoustic transducers provided in the subject respectively, a predetermined one of the determined inverse transfer function An ultrasonic measuring apparatus comprising: signal processing means for performing convolution signal processing of an inverse transfer function and a transmission signal or a reception signal.
【請求項2】 前記第1の手段は、Fresnel−K
irchhoff積分により、前記被検体内に複数設け
た参照点と前記複数の電気音響変換器との間の伝達関数
を計算する手段を含むことを特徴とする請求項1に記載
された超音波計測装置。
2. The method according to claim 1, wherein the first means is Fresnel-K.
2. The ultrasonic measurement apparatus according to claim 1, further comprising means for calculating a transfer function between a plurality of reference points provided in the subject and the plurality of electro-acoustic transducers by irchhoff integration. .
【請求項3】 前記選択手段は、同一の前記参照点で推
定された前記反射信号群について、全て加算した後の二
乗の時間積分値の平方根で定めるエネルギー評価関数
と、個々の二乗の時間積分値の平方根の和で前記エネル
ギー評価関数を除して定める相似度評価関数を全ての前
記参照点で求め、さらに前記評価関数値群を変数とした
全参照点評価関数の最適化をもって、前記複数の境界形
状曲線の中から最適な曲線を選択する手段であることを
特徴とする請求項1または請求項2に記載された超音波
計測装置。
3. The energy evaluation function defined by a square root of a time integration value of a square after adding all of the reflection signal groups estimated at the same reference point, the selection means includes: The similarity evaluation function determined by dividing the energy evaluation function by the sum of the square roots of the values is obtained at all the reference points, and the optimization is performed on all the reference point evaluation functions using the evaluation function value group as a variable. 3. An ultrasonic measuring apparatus according to claim 1, wherein said means is a means for selecting an optimum curve from the boundary shape curves.
【請求項4】 前記全参照点評価関数は、前記相似度評
価関数値の平均値からの標準偏差とし、前記標準偏差の
最小をもって最適化することを特徴とする請求項3に記
載された超音波計測装置。
4. The method according to claim 3, wherein the total reference point evaluation function is a standard deviation from an average value of the similarity evaluation function values, and optimization is performed with a minimum of the standard deviation. Sound wave measurement device.
【請求項5】 前記全参照点評価関数の変数となる参照
点の被検体内での空間密度あるいは各参照点の偏差に乗
ずる重み係数を変更可能とする手段を設けたことを特徴
とする請求項3または請求項4のいずれか1項に記載さ
れた超音波計測装置。
5. A method according to claim 1, further comprising the step of changing a spatial density of a reference point, which is a variable of the reference point evaluation function, and a weight coefficient by which a deviation of each reference point is multiplied. The ultrasonic measurement device according to claim 3 or claim 4.
【請求項6】 前記信号処理手段は、前記選択された境
界形状曲線に基づいて、被検体内に複数設けた超音波の
送波あるいは受波の焦点と前記複数の電気音響変換器と
の間の伝達関数をFresnel−Kirchhoff
積分によりそれぞれ計算し、前記それぞれ計算された伝
達関数から求められるそれぞれの逆伝達関数毎に定まる
量子化遅延演算とインパルス応答係数群と、送波信号あ
るいは受信信号との時間領域の畳み込み演算を行う手段
であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいず
れか1項に記載された超音波計測装置。
6. The method according to claim 1, wherein the signal processing unit is configured to determine, based on the selected boundary shape curve, a focal point between a plurality of ultrasonic wave transmission or reception waves provided in the subject and the plurality of electroacoustic transducers. Of the transfer function of Fresnel-Kirchhoff
Each is calculated by integration, and a quantization delay operation and an impulse response coefficient group determined for each inverse transfer function obtained from the calculated transfer function and a convolution operation in the time domain of the transmission signal or the reception signal are performed. The ultrasonic measuring apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the ultrasonic measuring apparatus is a unit.
【請求項7】 前記第1の手段は、被検体内に設けた複
数の参照点と前記複数の電気音響変換器との間の逆伝達
関数を、前記複数の境界形状曲線の個々に対して計算し
た結果を全て記憶手段に格納しておき、前記記憶手段か
ら逆伝達関数を順次読み出す手段であることを特徴とす
る請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載された
超音波計測装置。
7. The method according to claim 1, wherein the first means calculates an inverse transfer function between a plurality of reference points provided in the subject and the plurality of electroacoustic transducers, for each of the plurality of boundary shape curves. The ultrasonic measurement according to any one of claims 1 to 6, wherein the calculation result is stored in a storage unit, and the inverse transfer function is sequentially read from the storage unit. apparatus.
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