專利名稱：超聲波攝像裝置及其攝像數(shù)據(jù)處理方法以及處理程序的制作方法
技術(shù)區(qū)域本發(fā)明涉及一種用于醫(yī)療診斷的超聲波攝像裝置及其攝像數(shù)據(jù)處理方法以及攝像數(shù)據(jù)處理程序，尤其涉及可獲得將從各個(gè)角度掃描而得到的圖像信號(hào)合成并以一個(gè)圖像來(lái)表示的、一般稱作復(fù)合掃描像的高畫(huà)質(zhì)斷層像的技術(shù)。
背景技術(shù)：
超聲波攝像裝置，是將超聲波探觸頭接觸在被檢體的表面上，在從該探觸頭向被檢體發(fā)送超聲波的同時(shí)，接收來(lái)自被檢體內(nèi)部的反射波(回波信號(hào))，并根據(jù)該回波信號(hào)將各部分的狀態(tài)以斷層像表示出來(lái)，以提供診斷等的裝置。
一般，超聲波探觸頭是將多個(gè)振子以等間隔的直線狀、曲線狀或者面狀排列形成。例如直線式超聲波攝像裝置，是通過(guò)口徑選擇開(kāi)關(guān)來(lái)選擇在同一時(shí)刻驅(qū)動(dòng)的振子組并形成口徑，順序移動(dòng)該口徑，用超聲波束掃描生物體以及物體的內(nèi)部。另外在凸面(convex)掃描型超聲波攝像裝置中也是同樣。
無(wú)論是在直線掃描式還是在凸面掃描式中，都是在事先決定超聲波束的朝向或者角度的情況下，將掃描得到的多個(gè)波束接收信號(hào)與各個(gè)波束方向或者角度相對(duì)應(yīng)，記錄在設(shè)置了地址的存儲(chǔ)元件(memory cell)上并顯示圖像。
另一方面，復(fù)合掃描型的超聲波攝像裝置，如特開(kāi)昭64-62133號(hào)公報(bào)以及特開(kāi)平5-285146號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的那樣，一邊將探觸頭沿被檢體表面移動(dòng)，一邊實(shí)時(shí)地合成從對(duì)應(yīng)于不同角度或位置的超聲波束信號(hào)的波束接收信號(hào)而得到的圖像。此時(shí)，由于超聲波束的位置或角度是變化的，所以通過(guò)實(shí)時(shí)地檢測(cè)探觸頭的位置信息，能夠求出所波束接收信號(hào)的位置和方向并進(jìn)行合成。這樣，通過(guò)進(jìn)行斷層像之間的重合，能夠明確地描繪出在單方向斷層像中難以描繪的、與被檢體內(nèi)超聲波束相平行的介質(zhì)邊界。另外，由于在多重反射或強(qiáng)反射體后部，形成輝度信號(hào)比較小且暗的部分，將這部分，所以，以多方向的圖像將這一部分重合，能夠得到改善的效果。
但是，上述現(xiàn)有的復(fù)合圖像生成方法，由于是將波束接收信號(hào)轉(zhuǎn)換成輝度信號(hào)之后進(jìn)行合成，因而像周知的開(kāi)口合成那樣，沒(méi)有由將具有相位信息的波束接收信號(hào)之間重合而使其產(chǎn)生干擾、提高雜波和信號(hào)的比例(S/N比)的效果。
另一方面，只有在探觸頭的有效視野內(nèi)才能夠得到超聲波圖像，所以，具有超過(guò)所述有效視野大小的被檢體內(nèi)部位圖像，例如使探觸頭在長(zhǎng)軸方向移動(dòng)而得到多個(gè)的超聲波圖像，將這些超聲波圖像連接組合。這些圖像被稱為全景(panorama)圖像，公告于特開(kāi)2001-104312號(hào)公報(bào)。
另外，在上述全景圖像的生成方法中，作為全景圖像將超聲波圖像連接組合時(shí)，檢測(cè)出探觸頭的角度以及位置。
但是，在檢測(cè)出上述角度和位置上進(jìn)行的全景圖像合成，是以輝度信號(hào)為對(duì)象的，所以，并沒(méi)有考慮對(duì)于加進(jìn)具有回波信號(hào)的相位信號(hào)成分的信號(hào)處理。
本發(fā)明目的在于提高復(fù)合圖像的S/N比。

發(fā)明內(nèi)容
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的超聲波攝像裝置，具有對(duì)來(lái)自與被檢體的位置關(guān)系相互不同的超聲波探觸頭的多個(gè)波束接收信號(hào)進(jìn)行合成的裝置，和將該合成后的接收波束轉(zhuǎn)換成輝度信號(hào)的裝置，和顯示該轉(zhuǎn)換后的輝度信號(hào)的裝置。
即，由于將多個(gè)的波束接收信號(hào)在轉(zhuǎn)換成輝度信號(hào)之前合成，所以不會(huì)丟失波束接收信號(hào)的相位信息，因而，通過(guò)互相合成波束接收信號(hào)而使其產(chǎn)生干涉，從而能夠提高S/N比。
另外，所述合成裝置，具有從所述被檢體和所述超聲波探觸頭的位置關(guān)系位于第1位置關(guān)系時(shí)的所述超聲波探觸頭獲得第1波束接收信號(hào)的裝置，和從位于與所述第1位置關(guān)系不同的第2位置關(guān)系時(shí)的所述超聲波探觸頭獲得第2波束接收信號(hào)的裝置；合成所述第1接收波束和所述第2接收波束。
進(jìn)而具有檢測(cè)所述第1位置關(guān)系和所述第2位置關(guān)系的位置檢測(cè)裝置，和根據(jù)由所述位置檢測(cè)裝置檢測(cè)到的位置關(guān)系合成所述第1接收波束和所述第2接收波束的復(fù)合信號(hào)構(gòu)成裝置。
此時(shí)，復(fù)合信號(hào)構(gòu)成裝置，包括具有對(duì)應(yīng)于超聲波束掃描面排列地址的存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)器，將從數(shù)字式整相加法裝置輸出的波束接收信號(hào)重合并記憶在對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)器的地址的存儲(chǔ)元件上，由此能夠與其他波束接收信號(hào)合成。另外，在進(jìn)行該合成的情況下，通過(guò)根據(jù)一定的比率來(lái)調(diào)整存儲(chǔ)器地址，易于實(shí)現(xiàn)接合斷層像的視角擴(kuò)大。
另外，作為位置檢測(cè)裝置，可以采用從連續(xù)攝影的多張圖像之間的相互關(guān)系求出對(duì)于被檢體的超聲波探觸頭的位置以及方向的方法。由此，能夠回避在機(jī)械式的位置檢測(cè)裝置上安裝探觸頭、邊檢測(cè)探觸頭的位置和方向邊進(jìn)行被檢體掃描的繁雜操作。并且，本發(fā)明也可以使用機(jī)械式位置檢測(cè)裝置，還可使用磁傳感器，并且還可以在探觸頭上內(nèi)置位置傳感器。
另外，優(yōu)選設(shè)置根據(jù)構(gòu)成波束接收信號(hào)的各個(gè)振子的回波信號(hào)之間的相互關(guān)聯(lián)、求出超聲波掃描面介質(zhì)聲速分布的聲速分布測(cè)量裝置，復(fù)合信號(hào)構(gòu)成裝置，根據(jù)求出的聲速分布，修正波束接收信號(hào)和被檢體的位置關(guān)系。由此，根據(jù)由被檢體內(nèi)的各介質(zhì)聲速不同而產(chǎn)生的波束行進(jìn)距離和時(shí)間的畸變，波束接收信號(hào)的位置關(guān)系帶有誤差，但是可以修正此誤差。其結(jié)果，能夠精密地合成復(fù)合信號(hào)，明確地描畫(huà)出明暗的不同。
進(jìn)而，還可以設(shè)置反轉(zhuǎn)所述波束接收信號(hào)的極性的信號(hào)反轉(zhuǎn)裝置，復(fù)合信號(hào)構(gòu)成裝置，對(duì)于所述波束接收信號(hào)和從信號(hào)反轉(zhuǎn)裝置輸出的反轉(zhuǎn)波束接收信號(hào)，分別生成所述合成波束接收信號(hào)，對(duì)其生成的合成波束接收信號(hào)進(jìn)行互相的進(jìn)一步的加法運(yùn)算。即，可以合成正相和逆相的波束接收信號(hào)獲得高畫(huà)質(zhì)的高次諧波斷層像，特別是可以使用同一波束接收信號(hào)獲得高次諧波圖像，因此，與現(xiàn)有技術(shù)的分別掃描正相和逆相的超聲波束而得到高次諧波圖像的情況相比，能夠?qū)崿F(xiàn)不降低單位時(shí)間內(nèi)的攝像圖像張數(shù)地進(jìn)行攝像。
另外，根據(jù)由所述位置檢測(cè)裝置求得的、相對(duì)于所述被檢體的所述超聲波探觸頭的位置以及方向，控制超聲波束方向，以此添加送波集束功能。據(jù)此，對(duì)于作為基準(zhǔn)的斷層像，通過(guò)重合來(lái)自不同方向的斷層信號(hào)，可以描繪出精致的斷層像。
另外，最好設(shè)置根據(jù)構(gòu)成波束接收信號(hào)的各個(gè)振子的回波信號(hào)的相互關(guān)聯(lián)、求出超聲波掃描面介質(zhì)的聲速層構(gòu)造的聲速層構(gòu)造測(cè)量裝置，復(fù)合信號(hào)構(gòu)成裝置，根據(jù)聲速層構(gòu)造修正波束接收信號(hào)的行進(jìn)距離和時(shí)間的畸變。


圖1是本發(fā)明的超聲波攝像裝置的一實(shí)施例的方框構(gòu)成圖。
圖2是本發(fā)明的超聲波攝像裝置的另一實(shí)施例的方框構(gòu)成圖。
圖3是本發(fā)明的超聲波攝像裝置的又一實(shí)施例的方框構(gòu)成圖。
圖4是本發(fā)明的超聲波攝像裝置的其它實(shí)施例的方框構(gòu)成圖。
圖5是表示由直線式掃描探觸頭進(jìn)行的復(fù)合掃描的1種形式圖。
圖6是表示由凸面式掃描探觸頭進(jìn)行的復(fù)合掃描的1種形式圖。
圖7是表示由斜向掃描進(jìn)行的復(fù)合合成的1種形式圖。
圖8為通過(guò)斜向掃描進(jìn)行復(fù)合合成的方法的說(shuō)明圖。
圖9是表示由直線式掃描探觸頭進(jìn)行復(fù)合掃描的另一形式圖。
圖10表示由凸面式掃描探觸頭進(jìn)行的復(fù)合掃描的其他形式圖。
圖11為以軟件實(shí)行本發(fā)明的超聲波攝像裝置的實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合

本發(fā)明的實(shí)施例。
(實(shí)施例1)圖1是超聲波攝像裝置的一實(shí)施例的方框構(gòu)成圖。在該圖中，提供從送波電路1、通過(guò)送收分離電路2和振子選擇開(kāi)關(guān)(SW)3驅(qū)動(dòng)探觸頭4的超聲波脈沖信號(hào)。探觸頭4由多個(gè)的振子形成。振子選擇開(kāi)關(guān)3以多路轉(zhuǎn)換電路形成，能夠同時(shí)選擇切換所驅(qū)動(dòng)的多個(gè)振子組(口徑)。送波電路1產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)振子的超聲波脈沖信號(hào)，將供給構(gòu)成口徑的多個(gè)振子的超聲波脈沖信號(hào)分別延遲，控制向被檢體內(nèi)送信的超聲波束的方向以及焦點(diǎn)位置等。
從被檢體產(chǎn)生的超聲波束的反射信號(hào)(回波信號(hào))由探觸頭4的各振子接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的回波信號(hào)，通過(guò)振子選擇開(kāi)關(guān)3，從送收分離電路2被導(dǎo)入收波電路5。即，送收分離電路2在發(fā)送超聲波信號(hào)時(shí)使信號(hào)從送波電路1通過(guò)振子側(cè)，在接收信號(hào)時(shí)使信號(hào)從振子側(cè)通過(guò)收波電路5。
收波電路5，將微弱的回波信號(hào)增幅并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，輸出到數(shù)字整相加法電路6。數(shù)字整相加法電路6將從收波電路5輸出的數(shù)字回波信號(hào)的相位整相后進(jìn)行加法運(yùn)算，形成波束接收信號(hào)并輸出到復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7。復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7將輸入的波束接收信號(hào)和在先測(cè)量的其他波束接收信號(hào)、與被檢體的位置關(guān)系相一致地合成，生成復(fù)合信號(hào)。信號(hào)處理電路8進(jìn)行將從復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7輸出的復(fù)合信號(hào)圖像化所需的處理。即，對(duì)于復(fù)合信號(hào)實(shí)行檢波，對(duì)數(shù)壓縮和γ修正，生成輝度信號(hào)的圖像信號(hào)。由信號(hào)處理電路8生成的圖像信號(hào)，被導(dǎo)入顯示部9，在此進(jìn)行超聲波束掃描和圖像顯示掃描的轉(zhuǎn)換，將圖像顯示于顯示器。
斷層像位移檢測(cè)部10將被檢體和探觸頭4的相對(duì)位置位移量，以及如人體的被檢體內(nèi)的搏動(dòng)等的、一般稱作體動(dòng)的現(xiàn)象作為位置位移量而檢測(cè)出，并向復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7輸出。作為斷層像位移檢測(cè)部10，能夠適用例如可以從連續(xù)攝影的圖像間的相關(guān)關(guān)系、檢測(cè)探觸頭的位置變動(dòng)。另外，還可以使用依賴于機(jī)械式探觸頭位置檢測(cè)臂得到的裝置、磁傳感器等?？傊灰悄軌驒z測(cè)出波探觸頭4和被檢體之間的位置關(guān)系，可以使用公知的方法。CPU(中央運(yùn)算單元)11，為統(tǒng)括上述構(gòu)成要素而進(jìn)行控制的裝置。
下面說(shuō)明這類構(gòu)成的超聲波攝像裝置的動(dòng)作。首先，操作者對(duì)超聲波攝像裝置的功能進(jìn)行初期指示。例如，在進(jìn)入檢測(cè)以前對(duì)于裝置進(jìn)行要得到復(fù)合圖像的指示。此時(shí)，操作者能夠選擇是從超聲波束信號(hào)合成復(fù)合信號(hào)、還是使用輝度信號(hào)合成圖像、還是在擴(kuò)大畫(huà)角的同時(shí)進(jìn)行復(fù)合圖像合成、還是不擴(kuò)大畫(huà)角進(jìn)行圖像合成。所以，將圖像合成模式切換器設(shè)置在控制臺(tái)上，能夠以選擇的模式進(jìn)行復(fù)合圖像合成。
這樣，選擇了超聲波攝像裝置的功能之后，操作者將探觸頭4接觸被檢者檢查部位的身體表面，將超聲波掃描開(kāi)始的指令從操作器輸入。相應(yīng)于此，由CPU11將選擇口徑、送波延遲數(shù)據(jù)、受波延遲數(shù)據(jù)分別設(shè)定在振子選擇開(kāi)關(guān)3、送波電路1和收波電路5上。另外，相應(yīng)于復(fù)合圖像合成模式的選擇指令，選擇復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7，并開(kāi)始由超聲波束的掃描。掃描分別對(duì)應(yīng)于從送波電路1形成的各個(gè)探觸頭4口徑的振子，給與各個(gè)延遲時(shí)間的驅(qū)動(dòng)脈沖，通過(guò)送收分離電路2輸入到振子選擇開(kāi)關(guān)3。在振子選擇開(kāi)關(guān)3上，為將驅(qū)動(dòng)脈沖輸出到相應(yīng)于口徑的各振子而被連續(xù)切換。這樣，驅(qū)動(dòng)由從振子選擇開(kāi)關(guān)3輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖所選擇的振子組。
被選擇了的振子組，以延遲時(shí)間小的順序被驅(qū)動(dòng)，將超聲波送信到生物體內(nèi)。送到生物體內(nèi)的超聲波，在預(yù)先初期設(shè)定的送波焦點(diǎn)處，將從各振子發(fā)射的超聲波的波面以同樣相位同樣時(shí)間到達(dá)的方式、由送波電路1調(diào)整延遲時(shí)間。在傳播過(guò)程中，如果在生物體內(nèi)存在聲阻抗不同的組織，則在其境界面上會(huì)反射一部分超聲波，反射波(echo回波)向探觸頭方向反回?；夭ㄊ箯纳矬w內(nèi)部的淺部位發(fā)送到深部位的超聲波傳播，與其相應(yīng)，按順序向探觸頭的方向反回。這些回波，由發(fā)送時(shí)被驅(qū)動(dòng)的振子或者從其按小口徑到大口徑排列的振子組和時(shí)間一起被切換選擇的振子組接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的回波信號(hào)。
以振子被電信號(hào)化的回波信號(hào)，通過(guò)振子選擇開(kāi)關(guān)3以及送收分離電路2輸入到收波電路5，在此對(duì)振子各元件線路(channel波道)進(jìn)行分別的增幅處理，按各波道轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。被數(shù)字化的回波信號(hào)被輸入到整相加法電路6中。數(shù)字整相加法電路6，分別對(duì)應(yīng)于各個(gè)超聲波振子給于各個(gè)延遲時(shí)間，將被數(shù)字化的回波信號(hào)按各波道延遲并進(jìn)行加法運(yùn)算。即，使從被檢體內(nèi)某點(diǎn)(接收波束上的各點(diǎn))反射的回波信號(hào)、在各個(gè)波道中于同一時(shí)間出現(xiàn)那樣地將時(shí)間相位整相后進(jìn)行加法運(yùn)算，降低包含于回波內(nèi)的雜波。另外，進(jìn)行濾波處理，抽出必要波段的信號(hào)，得到波束接收信號(hào)。在收波電路5中的這些處理，是以動(dòng)態(tài)集束方式的周知的處理。
在收波電路5中生成的波束接收信號(hào)，被輸入到復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7中，進(jìn)行作為本發(fā)明特征的復(fù)合合成處理。即，其特征是，將具有轉(zhuǎn)換成輝度信號(hào)前的相位信息的波束接收信號(hào)互相合成，由它們的干涉提高S/N比。在這點(diǎn)上，復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7與現(xiàn)有的不同，能夠?qū)?yīng)多個(gè)的信號(hào)，并且能夠高速度地動(dòng)作。這里，做成復(fù)合合成圖像的目的在于，如上所述那樣，可明確描繪出與被檢體內(nèi)部的超聲波束相平行的介質(zhì)境界、將多重反射或強(qiáng)反射體后部形成的暗部位、通過(guò)與來(lái)自多方向的圖像重合而使其低減。所以，對(duì)于一個(gè)斷層像，攝制超聲波束的位置、方向不同的其他圖像，合成其兩個(gè)圖像。在此合成中，必須互相合成來(lái)自被檢體的同一部位的波束接收信號(hào)，所以，必須求出接收波束的方向以及波束接收信號(hào)和深度的關(guān)系、以及它們同被檢體間的位置關(guān)系且對(duì)涉及兩個(gè)圖像的波束接收信號(hào)的位置關(guān)系進(jìn)行整相并合成。
本實(shí)施例的復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7，具有對(duì)應(yīng)于超聲波束掃描面而由二維排列地址的存儲(chǔ)元件組成的兩個(gè)RAM。一個(gè)為記憶由本次測(cè)量而輸入的波束接收信號(hào)的波束接收信號(hào)RAM，另一個(gè)為記憶前次以前測(cè)量的波束接收信號(hào)或者被合成的復(fù)合信號(hào)的復(fù)合信號(hào)RAM。這些RAM的地址被設(shè)定為對(duì)應(yīng)于以各個(gè)測(cè)量時(shí)的探觸頭中心和其探觸頭的朝向(垂直方向)為基準(zhǔn)的二維掃描面。
這里，探觸頭的中心位置和探觸頭的朝向，由斷層像位移檢測(cè)部10檢測(cè)。該斷層像位移檢測(cè)部10，應(yīng)用周知的例如從連續(xù)攝影的多張圖像間的相互關(guān)系求出對(duì)應(yīng)于被檢體的超聲波探觸頭的位置以及方向的方法。這樣能夠避免在機(jī)械式位置檢測(cè)裝置上安裝探觸頭、邊檢測(cè)探觸頭的位置和方向、邊進(jìn)行被檢體掃描的繁瑣。但是，本發(fā)明并不僅限于此，也可以使用機(jī)械式位置檢測(cè)裝置，也可以使用周知的磁傳感器。
這樣，以被檢測(cè)的探觸頭的中心位置和方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，另外，根據(jù)介質(zhì)聲速假設(shè)值和從超聲波發(fā)送信號(hào)到接收信號(hào)的時(shí)間信息，從超聲波的行進(jìn)距離算出波束接收信號(hào)和深度的關(guān)系，在波束接收信號(hào)RAM對(duì)應(yīng)的地址存儲(chǔ)元件上記憶使波束接收信號(hào)對(duì)應(yīng)于深度方向的各部分的信號(hào)。
另一方面，在復(fù)合信號(hào)RAM上，也與上述波束接收信號(hào)RAM的情況相同，記憶前次以前測(cè)量合成的復(fù)合信號(hào)(初期狀態(tài)時(shí)是波束接收信號(hào))。因此，通過(guò)從兩個(gè)RAM讀出并運(yùn)算對(duì)應(yīng)于被檢體同一部位的信號(hào)部分，能夠合成波束接收信號(hào)和復(fù)合信號(hào)。但是，復(fù)合信號(hào)RAM和波束接收信號(hào)RAM的地址，由于探觸頭的位置和朝向不同，需要使位置關(guān)系一致而進(jìn)行合成。下面就復(fù)合處理進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
例如，以復(fù)合信號(hào)RAM為基準(zhǔn)，求出記錄有重合并應(yīng)記錄在復(fù)合信號(hào)RAM的存儲(chǔ)元件上的波束接收信號(hào)的、波束接收信號(hào)RAM的存儲(chǔ)元件的地址。如果在相應(yīng)于所求出的地址的存儲(chǔ)元件上沒(méi)有記憶相應(yīng)于波束接收信號(hào)的部分的話，則以周知的方法進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟逖a(bǔ)來(lái)求出。然后，將相應(yīng)于波束接收信號(hào)的部分在復(fù)合信號(hào)RAM的存儲(chǔ)元件上進(jìn)行重合并記錄。通過(guò)將此項(xiàng)處理對(duì)復(fù)合信號(hào)RAM的所有存儲(chǔ)元件實(shí)行，能夠?qū)蓚€(gè)有關(guān)測(cè)量的波束接收信號(hào)在存儲(chǔ)器上合成。復(fù)合信號(hào)RAM的復(fù)合信號(hào)，被輸出到信號(hào)處理電路8中。在信號(hào)處理電路8上，對(duì)于復(fù)合信號(hào)施行檢波、對(duì)數(shù)壓縮、γ修正，生成輝度信號(hào)的圖像信號(hào)，并通過(guò)顯示部9顯示于顯示部上。
求出用于合成上述復(fù)合信號(hào)的波束接收信號(hào)RAM的存儲(chǔ)元件地址的算式，例如，如下表示。
Xb＝{(Xc-X)cosθ+(Yc-Y)sinθ}/αYb＝{(Yc-Y)cosθ+(Xc-X)sinθ}/βX以初期圖像為基準(zhǔn)，橫向坐標(biāo)軸上的探觸頭位置Y以初期圖像為基準(zhǔn)，縱向坐標(biāo)軸上的探觸頭位置θ以初期圖像的正下方方向?yàn)榛鶞?zhǔn)的波束方向Xb波束接收信號(hào)RAM的地址(接收波束掃描方向)Yb波束接收信號(hào)RAM的地址(接收波束方向)Xc復(fù)合信號(hào)RAM的地址(顯示畫(huà)面的橫方向)Yc復(fù)合信號(hào)RAM的地址(顯示畫(huà)面的縱方向)Aα從波束接收信號(hào)RAM到復(fù)合信號(hào)RAM的擴(kuò)大計(jì)數(shù)(接收波束掃描方向)Bβ從波束接收信號(hào)RAM到復(fù)合信號(hào)RAM的擴(kuò)大計(jì)數(shù)(接收波束方向)在上式中，所謂初期圖像，是指如復(fù)合合成開(kāi)始那樣，從操作者發(fā)出指示到最初構(gòu)成的斷層像或者不管復(fù)合合成開(kāi)始指示如何，緊接于現(xiàn)在矚目的斷層像之前的圖像。在初期圖像之后輸入的斷層像，以初期圖像的坐標(biāo)軸為基準(zhǔn)被回轉(zhuǎn)、移動(dòng)、作為合成后的復(fù)合圖像被輸出。
這樣，伴隨振子選擇切換或者超聲波束的方向偏向而反復(fù)進(jìn)行超聲波發(fā)送接收信號(hào)和其信號(hào)處理，以每次發(fā)送接收信號(hào)的反復(fù)而輸入的波束接收信號(hào)形成圖像。被圖像化的存儲(chǔ)器內(nèi)的記憶內(nèi)容，與CRT顯示器等的掃描同步被讀出，生物體內(nèi)由超聲波掃描而被圖像化。該圖像化被反復(fù)多個(gè)次實(shí)行，這些多個(gè)圖像按順序在復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7被處理，并作為復(fù)合圖像而顯示。
圖5(a)～(d)表示了直線式掃描的復(fù)合圖像合成的一例。在圖中，探觸頭20為了表示與超聲波圖像的位置關(guān)系而被模式化。(a)是初期圖像21，通過(guò)下一次的超聲波攝像而進(jìn)行顯示于(b)的超聲波圖像22的攝像，進(jìn)而，通過(guò)下一次的超聲波攝像而進(jìn)行顯示于(c)的超聲波圖像23的攝像，由它們的復(fù)合合成，合成(d)的復(fù)合圖像24。在凸面式掃描的情況下，如圖6(a)，(b)所示，由凸面式探觸頭26進(jìn)行了初期圖像27的攝像后，偏移探觸頭26的位置而進(jìn)行超聲波圖像28的攝像，將它們合成，合成為復(fù)合圖像29。
如本實(shí)施例所示，在RAM上所進(jìn)行的復(fù)合合成，在處理輝度信號(hào)的方法中是以前就知道的。但是，在本實(shí)施例中，其特征是，以將這些動(dòng)作轉(zhuǎn)換成輝度信號(hào)前的整相加法運(yùn)算后的多個(gè)信號(hào)、進(jìn)行復(fù)合合成。其結(jié)果，由于沒(méi)有失去波束接收信號(hào)的相位信息，所以能夠由合成來(lái)干涉，從而提高S/N比。
(實(shí)施例2)一般，作為進(jìn)行復(fù)合操作時(shí)的問(wèn)題，周知的是，當(dāng)由于某些錯(cuò)誤而沒(méi)能夠?qū)⒍鄠€(gè)的波束接收信號(hào)的位置關(guān)系正確重合時(shí)，導(dǎo)致圖像質(zhì)量的劣化。例如，如果波束位置信息稍有的誤差被積累、誤差變大的話，會(huì)降低重合位置的正確性。作為這樣的波束位置信息誤差的原因，可以舉出被檢體由不同聲速的介質(zhì)構(gòu)成這一原因。即，如果存在聲速不同的介質(zhì)部分，則通過(guò)這些多個(gè)介質(zhì)的超聲波束的速度會(huì)根據(jù)時(shí)間增減，其結(jié)果，可以看到畸變的斷層像。特別是，改變探觸頭的角度和位置后測(cè)量的斷層像，使得相互間發(fā)生了不同的微小畸變。如實(shí)施例1一樣，在保存相位信息、進(jìn)行復(fù)合合成的方式中，如果由從2處攝像的、彼此畸變的波束接收信號(hào)構(gòu)成復(fù)合信號(hào)的話，則對(duì)于重合輝度信號(hào)的現(xiàn)有方法、將引起很大的畫(huà)質(zhì)劣化，復(fù)合圖像成為模糊圖像。因此，將重合波束接收信號(hào)的位置信息對(duì)應(yīng)于介質(zhì)聲速的不同而進(jìn)行修正的做法就變得有用了。
圖2是將波束接收信號(hào)的位置信息對(duì)應(yīng)于介質(zhì)聲速的不同而進(jìn)行修正的、本發(fā)明實(shí)施例的超聲波攝像裝置主要部分的方框構(gòu)成圖。如圖所示，本實(shí)施例，是在圖1的實(shí)施例之上，設(shè)置對(duì)斷層像的各部位聲速值進(jìn)行運(yùn)算的聲速運(yùn)算部17和記憶運(yùn)算聲速的斷面聲速圖12，復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7，依據(jù)斷面聲速圖12的聲速分布數(shù)據(jù)，修正波束接收信號(hào)的位置信息并進(jìn)行復(fù)合合成。聲速運(yùn)算部17，取出在數(shù)字整相加法電路6中進(jìn)行了加法運(yùn)算、成為波束信號(hào)之前的各個(gè)波道的回波信號(hào)，通過(guò)互相關(guān)運(yùn)算波道信號(hào)而求出各波道信號(hào)之間的相位差。此相位差，如果預(yù)先假設(shè)的介質(zhì)聲速和實(shí)際的介質(zhì)聲速一致的話則不檢測(cè)。但是，一般來(lái)講，由于預(yù)先假設(shè)聲速和實(shí)際的介質(zhì)聲速不同，所以可檢測(cè)出相差。例如，如果把相位差按照各波道排列表示于圖表上，則當(dāng)相位差不能檢測(cè)時(shí)，在所有的波道中相位差成為零直線。另外，已經(jīng)知道了如果假設(shè)聲速和實(shí)際的聲速不同的話，則各個(gè)波道的相位差成為具有斜度的直線分布。還知道其直線的斜度因假設(shè)聲速和實(shí)際的介質(zhì)聲速相差越大越為陡峭。使用這個(gè)關(guān)系，模擬假設(shè)聲速和實(shí)際的介質(zhì)聲速間的差別，可以預(yù)先導(dǎo)出各波道的相位差的直線斜度和介質(zhì)聲速之間的關(guān)系。然后，以表示的形式導(dǎo)出將此關(guān)系對(duì)應(yīng)于介質(zhì)聲速和相位差的分布斜度，若作為內(nèi)部記憶保存的話，則可以簡(jiǎn)單地求出介質(zhì)聲速。即，求出各波道之間的相位差，將所有波道的相位差分布的斜度以最小二乘誤差法等求出，查找以上所述的斜度和聲速之間的關(guān)系對(duì)照表，就可知道直至焦點(diǎn)處所包含的介質(zhì)的平均聲速。這樣，將每個(gè)焦點(diǎn)所查的聲速值，在對(duì)應(yīng)于斷面聲速圖12的記憶部上的各焦點(diǎn)位置的地址上，進(jìn)行依次的紀(jì)錄而做成聲速圖。
然后，復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7，對(duì)于從數(shù)字整相加法電路6輸入的波束接收信號(hào)，在求出復(fù)合信號(hào)RAM上重合紀(jì)錄的值時(shí)，從斷面聲速圖12讀出被檢體內(nèi)的介質(zhì)聲速，相對(duì)于介質(zhì)聲速修正波束接收信號(hào)RAM的地址。之后，進(jìn)行記憶在修正了的地址上的波束接收信號(hào)的成分和在記憶復(fù)合信號(hào)RAM上的值的運(yùn)算，并將其結(jié)果寫(xiě)入復(fù)合信號(hào)RAM上。
這里，求出用于合成復(fù)合信號(hào)的波束接收信號(hào)RAM的存儲(chǔ)元件的地址的算式，例如可以為以下的算式。并且，將聲速圖12的值作為從探觸頭近部位朝向深部方向的平均聲速，使地址與波束接收信號(hào)RAM的接收波束掃描方向和與接收波束方向一起具有同一數(shù)據(jù)間隔(使鄰接地址間的取樣間隔在相互的RAM上相同)。另外假定，在接收波束方向上，由于根據(jù)聲速不同的介質(zhì)而產(chǎn)生上述畸變，所以進(jìn)行波束接收信號(hào)RAM的地址修正，并波束掃描方向上，按振子排布間距決定的每個(gè)波束掃描間隔而排列超聲波接收波束。
Xv＝{(Xc-X)cosθ+(Yc-Y)sinθ}/αYv＝{(Yc-Y)cosθ+(Xc-X)sinθ}/βXb＝XvYb＝Y(jié)v×V/γ(Xv，Yv)X以初期圖像為基準(zhǔn)，橫向坐標(biāo)軸上的探觸頭位置Y以初期圖像為基準(zhǔn)，縱向坐標(biāo)軸上的探觸頭位置θ以初期圖像的正下方方向?yàn)榛鶞?zhǔn)的波束方向Xb波束接收信號(hào)RAM的地址(接收波束掃描方向)Yb波束接收信號(hào)RAM的地址(接收波束方向)Xc復(fù)合信號(hào)RAM的地址(表示畫(huà)面的橫方向)Yc復(fù)合信號(hào)RAM的地址(表示畫(huà)面的縱方向)Xv聲速圖RAM的地址(接收波束掃描方向)Yv聲速圖RAM的地址(接收波束方向)Aα從波束接收信號(hào)RAM到聲速圖RAM的擴(kuò)大系數(shù)(接收波束掃描方向)Bβ從波束接收信號(hào)RAM到聲速圖RAM的擴(kuò)大系數(shù)(接收波束方向)γ(Xv，Yv)聲速圖RAM值(地址Xv，Yv的值)V標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)聲速(在醫(yī)療用超聲波斷層像裝置的JIS規(guī)格中為1530m/s)(實(shí)施例3)一般知道，當(dāng)超聲波通過(guò)被檢體內(nèi)時(shí)，波形因介質(zhì)的物理性質(zhì)不同而產(chǎn)生畸變，通過(guò)的距離越長(zhǎng)畸變程度就漸漸的變大，相對(duì)于基礎(chǔ)波形成分的高次諧波的成分比例就要增加。在其高次諧波成分中，尤其是抽出二次高次諧波、并進(jìn)行可視化是眾所周知的。作為該方法，已知例如，由正相波形驅(qū)動(dòng)振子，向被檢體內(nèi)送入超聲波，接收反射的超聲波信號(hào)，記憶具有整相加法運(yùn)算后的相位信息的波束接收信號(hào)。接下來(lái)，將送信波形的相位反相，同樣的進(jìn)行發(fā)送接收信號(hào)，生成具有整相加法運(yùn)算后的相位信息的波束接收信號(hào)，求出與上述正相波形的波束接收信號(hào)的和，進(jìn)行可視化。根據(jù)這樣的做法，從最初的發(fā)送接收的信號(hào)幾乎可以消去基礎(chǔ)波，二次高諧波幾乎增加為一倍的大小，所以是非常有效的二次高諧波可視化法。但是，這種方法，為了得到一張二次高諧波的圖像，而常常需要進(jìn)行兩次發(fā)送接收信號(hào)，單位時(shí)間的圖像張數(shù)(frame rate幀頻)為通常情況下的一半。因此，期望著不降低幀頻而將二次高諧波可視化的方法。
圖3表示了將本發(fā)明應(yīng)用于得到二次高諧波圖像時(shí)的實(shí)施例3的超聲波攝像裝置的方框圖構(gòu)成。如圖所示，本實(shí)施例與圖1的實(shí)施例的不同點(diǎn)在于設(shè)置有兩系統(tǒng)的復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7a、7b、設(shè)置有將從數(shù)字整相加法電路6輸出的波束接收信號(hào)的相位反相的信號(hào)反相部13、以及設(shè)置有選擇區(qū)分將波束接收信號(hào)送到信號(hào)反相部13還是原樣送到復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7a的反相非反相信號(hào)選擇部14、進(jìn)而設(shè)置有在兩系統(tǒng)的復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7a、7b進(jìn)行各個(gè)合成的復(fù)合信號(hào)之間的加法運(yùn)算并進(jìn)行抽出高次諧波信號(hào)的運(yùn)算的信號(hào)重合部15。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，從數(shù)字整相加法電路6輸出的波束接收信號(hào)被送到反相非反相信號(hào)選擇部14，對(duì)于最初輸入的一個(gè)圖像的波束接收信號(hào)，不反相信號(hào)相位，而是送到復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7a中。然后，與圖1同樣，合成復(fù)合信號(hào)并送到信號(hào)重合部15中。接著，輸入到反相非反相選擇部14的一個(gè)圖像的波束接收信號(hào)，在信號(hào)反相部13進(jìn)行信號(hào)相位反相后，送到復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7b，在合成復(fù)合信號(hào)后，輸出到信號(hào)重合部15。在信號(hào)重合部15中，對(duì)從復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7a和7b輸入的復(fù)合信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算，并向信號(hào)處理電路8輸出。這樣，對(duì)于不斷輸入的波束接收信號(hào)，如果從復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7a輸出復(fù)合信號(hào)，則立刻在信號(hào)重合部15，與來(lái)自復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7b之前的輸出信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算并輸出結(jié)果。而如果從復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7b輸出新的復(fù)合信號(hào)，則與來(lái)自復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7a之前的復(fù)合信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算并輸出。這樣，只要最初在復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7a、7b上使復(fù)和信號(hào)一致，就不會(huì)降低幀率而取出二次高諧波信號(hào)，進(jìn)行可視化。
在上述說(shuō)明中，是將波束接收信號(hào)的相位反相進(jìn)行運(yùn)算的，可是，將發(fā)送波形的相位反相，也具有同樣的效果。另外，根據(jù)本實(shí)施例，由于兼有作為上述復(fù)合信號(hào)圖像的特征，所以能夠描畫(huà)出在簡(jiǎn)單的高次諧波斷層圖像不能得到的高品質(zhì)斷層像。
(實(shí)施例4)依據(jù)上述各個(gè)實(shí)施例，能夠邊構(gòu)成復(fù)合圖像邊擴(kuò)大表示超聲波斷層像的視角進(jìn)行顯示。即使不需要擴(kuò)大視角，如果能夠顯示復(fù)合圖像的話，則不僅使用者的選擇范圍擴(kuò)大，而且能夠提供高品位的復(fù)合圖像，所以是非常用的。
圖4表示的是本發(fā)明的實(shí)施例4的超聲波攝像裝置的方框構(gòu)成圖。本實(shí)施例是在實(shí)施例1基礎(chǔ)上，增加了將超聲波發(fā)送接收波束方向由斷層像和超聲波探觸頭的位置位移量來(lái)控制的超聲波束方向控制部16。
根據(jù)這一構(gòu)成，以初期圖像為基準(zhǔn)，控制將超聲波束總是在初期圖像上重合，可得到更高品位的復(fù)合斷層像。由斷層像位移檢測(cè)部10輸出的位移量，被送到復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7和超聲波束方向控制部16，在復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7中，與圖1的情況相同，合成由位移量和從數(shù)字整相加法電路6輸出的波束接收信號(hào)形成的復(fù)合信號(hào)。另一方面，在超聲波束方向控制部16中，在初期圖像區(qū)域，以時(shí)常朝向波束的方式控制波束方向。例如，對(duì)于圖7(a)中所示的初期圖像21，當(dāng)同圖(b)所示的探觸頭20的位置在橫向上偏移時(shí)，控制超聲波束的方向總是朝向初期圖像區(qū)域，對(duì)超聲波圖像30進(jìn)行攝影。此時(shí)，如圖8所示，以位于初期圖像21的中心位置的波束為基準(zhǔn)，任意決定要使用于構(gòu)成注目圖像的波束通過(guò)的位置(Xp，Yp)。然后，由下式算出波束方向。
κ＝atan{(X-Xp)/Yp}-θκ構(gòu)成以初期圖像的波束方向?yàn)榛鶞?zhǔn)的注目掃描面的波束方向Xp以初期圖像為基準(zhǔn)的波束通過(guò)地址(接收波束掃描方向)Yp以初期圖像為基準(zhǔn)的波束通過(guò)地址(接收波束方向)這里，(Xp，Yp)也可以由用戶從控制臺(tái)上輸入，還可以自動(dòng)地選擇顯示圖像的中央。使用上式κ，與圖1的實(shí)施例同樣，可求出記錄了由斷層像的位置位移信息和用于合成復(fù)合信號(hào)的存儲(chǔ)地址作為基礎(chǔ)的波束接收信號(hào)的波束接收信號(hào)RAM地址的算式。例如可以為下式。
{(Xc-X)(1+sinθ)(1-sinθ)+(Yc-Y)cosθsinθ}/{α(1+sinθ)(1-sinθ)}Yb＝(Yc-Y)cosθ/β{(1+sinθ)(1-sinθ)}＝XbX以初期圖像為基準(zhǔn)，橫向坐標(biāo)軸上的探觸頭位置Y以初期圖像為基準(zhǔn)，縱向坐標(biāo)軸上的探觸頭位置θ以初期圖像的正下方方向?yàn)榛鶞?zhǔn)的波束方向Xb波束接收信號(hào)RAM的地址(接收波束掃描方向)Yb波束接收信號(hào)RAM的地址(接收波束方向)Xc復(fù)合信號(hào)RAM的地址(顯示畫(huà)面的橫方向)Yc復(fù)合信號(hào)RAM的地址(顯示畫(huà)面的縱方向)Aα從波束接收信號(hào)RAM到聲速圖RAM的擴(kuò)大系數(shù)(接收波束掃描方向)Bβ從波束接收信號(hào)RAM到聲速圖RAM的擴(kuò)大系數(shù)(接收波束方向)圖7所示例是運(yùn)動(dòng)探觸頭的例子，如圖9(a)～(d)所示，不移動(dòng)探觸頭20，也能夠進(jìn)行傾斜超聲波束方向的控制(oblique，傾斜)，進(jìn)行復(fù)合合成，可得到與上述實(shí)施例同樣的效果。
另外，在使用以圓弧狀排列振子的凸面探觸頭進(jìn)行掃描時(shí)，除了如上所述的進(jìn)行傾斜掃描方法以外，還有如圖10(a)，(b)所示的以視角移動(dòng)來(lái)進(jìn)行的方法。這時(shí)，在復(fù)合信號(hào)合成部上的轉(zhuǎn)換是簡(jiǎn)單的，對(duì)于集束數(shù)據(jù)也不需要事先準(zhǔn)備傾斜掃描時(shí)的裝置，只要有僅在開(kāi)口部正面的集束數(shù)據(jù)既可，所以是非常有用的。當(dāng)然，在凸面探觸頭的情況下，還可以使用組合傾斜掃描和視角移動(dòng)的方法。
在以上說(shuō)明的各個(gè)實(shí)施例中，是由一維排列的振子顯示二維斷層像的例子，但是，本發(fā)明不僅限于此，也能夠適用于表示使用環(huán)形陣列(Ringarray)、二維排列振子的二維圖像或三維圖像的情況。
(實(shí)施例5)圖11是表示以軟件實(shí)施超聲波攝像裝置的一個(gè)實(shí)施例時(shí)的順序的流程圖。圖3的超聲波攝像裝置的CPU11，使用圖1的各個(gè)構(gòu)成，并以圖11的順序使其動(dòng)作。
(步驟111，信號(hào)合成處理)首先，操作者就超聲波攝像裝置的功能給與初期指令。例如，進(jìn)行在進(jìn)入檢查之前，對(duì)于裝置進(jìn)行希望得到復(fù)合圖像的指示。此時(shí)，操作者能夠選擇是從超聲波束信號(hào)來(lái)合成復(fù)合圖像、還是使用輝度信號(hào)來(lái)進(jìn)行圖像合成、還是與視角擴(kuò)大一起進(jìn)行復(fù)合圖像合成、還是不擴(kuò)大視角進(jìn)行圖像合成。因此，將圖像合成模式切換器設(shè)置于控制臺(tái)上，能夠以所選擇的模式進(jìn)行其復(fù)合圖像合成。
這樣，在選擇了超聲波攝像裝置的功能之后，操作者將探觸頭4接觸被檢者檢查部位的身體表面，從操作器輸入開(kāi)始超聲波掃描的指令。對(duì)應(yīng)于此，從CPU11分別設(shè)置口徑選擇、送波延遲數(shù)據(jù)、收波延遲數(shù)據(jù)于各個(gè)振子選擇開(kāi)關(guān)3、送波電路1、收波電路5。另外，對(duì)應(yīng)于復(fù)合圖像合成模式的選擇指令，復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7被選擇，開(kāi)始用超聲波束進(jìn)行掃描。掃描分別對(duì)應(yīng)于從送波電路1到形成探觸頭4口徑的各個(gè)振子，給出各個(gè)延遲時(shí)間的驅(qū)動(dòng)脈沖、通過(guò)送收分離電路2被輸入到振子選擇開(kāi)關(guān)3。在振子選擇開(kāi)關(guān)3上，以將驅(qū)動(dòng)脈沖輸出到對(duì)應(yīng)于口徑的各個(gè)振子上的方式進(jìn)行連續(xù)切換。由此，驅(qū)動(dòng)根據(jù)從振子選擇開(kāi)關(guān)3輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖而選擇的振子組。
被選擇的振子組，按延遲時(shí)間從小的順序被驅(qū)動(dòng)并將超聲波送信到生物體內(nèi)。送到生物體內(nèi)的超聲波，由送波電路1調(diào)整延遲時(shí)間，以便使從各個(gè)振子發(fā)出的超聲波波面、以同相位同時(shí)到達(dá)預(yù)先初期設(shè)定的送波集束點(diǎn)處。在傳播過(guò)程中，如果在生物體內(nèi)存在聲阻抗不同的組織的話，在其界面上部分超聲波束將被反射，反射波(回波)向探觸頭方向返回?；夭▽?duì)應(yīng)于在生物體內(nèi)從淺部到深部發(fā)送的超聲波的傳播、順序向探觸頭方向返回。這些回波，由發(fā)送時(shí)被驅(qū)動(dòng)的振子或者從其按小口徑到大口徑排列的振子組和時(shí)間一起被切換選擇的振子組接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的回波信號(hào)。
由振子被電信號(hào)化的回波信號(hào)，通過(guò)振子選擇開(kāi)關(guān)3以及送收分離電路2輸入到收波電路5，在此對(duì)振子各元件線路(波道)進(jìn)行分別的增幅處理，按各波道轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。被數(shù)字化的回波信號(hào)被輸入到整相加法電路6中。數(shù)字整相加法電路6，分別對(duì)應(yīng)于各個(gè)超聲波振子給于各個(gè)延遲時(shí)間，將被數(shù)字化的回波信號(hào)按各波道延遲并進(jìn)行加法運(yùn)算。即，使從被檢體內(nèi)某點(diǎn)(接收波束上的各點(diǎn))反射的回波信號(hào)、在各個(gè)波道中于同一時(shí)間出現(xiàn)那樣地將時(shí)間相位整相后進(jìn)行加法運(yùn)算，降低包含于回波內(nèi)的雜波。另外，進(jìn)行濾波處理，抽出必要波段的信號(hào)，得到波束接收信號(hào)。在收波電路5中的這些處理，是以動(dòng)態(tài)集束方式的周知的處理。
在收波電路5中生成的波束接收信號(hào)，被輸入到復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7中，進(jìn)行作為本發(fā)明特征的復(fù)合合成處理。即，其特征是，將具有轉(zhuǎn)換成輝度信號(hào)前的相位信息的波束接收信號(hào)互相合成，由它們的干涉提高S/N比。在這點(diǎn)上，復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7與現(xiàn)有的不同，能夠?qū)?yīng)多個(gè)的信號(hào)，并且能夠高速度地動(dòng)作。這里，做成復(fù)合合成圖像的目的在于，如上所述那樣，可明確描繪出與被檢體內(nèi)部的超聲波束相平行的介質(zhì)境界、將多重反射或強(qiáng)反射體后部形成的暗部位、通過(guò)與來(lái)自多方向的圖像重合而使其低減。所以，對(duì)于一個(gè)斷層像，攝制超聲波束的位置、方向不同的其他圖像，合成其兩個(gè)圖像。在此合成中，必須互相合成來(lái)自被檢體的同一部位的波束接收信號(hào)，所以，必須求出接收波束的方向以及波束接收信號(hào)和深度的關(guān)系、以及它們同被檢體間的位置關(guān)系，且對(duì)涉及兩個(gè)圖像的波束接收信號(hào)的位置關(guān)系進(jìn)行整相并合成。
本實(shí)施例的復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7，具有對(duì)應(yīng)于超聲波束掃描面而由二維排列地址的存儲(chǔ)元件組成的兩個(gè)RAM。一個(gè)為記憶由本次測(cè)量而輸入的波束接收信號(hào)的波束接收信號(hào)RAM，另一個(gè)為記憶前次以前測(cè)量的波束接收信號(hào)或者被合成的復(fù)合信號(hào)的復(fù)合信號(hào)RAM。這些RAM的地址被設(shè)定為對(duì)應(yīng)于以各個(gè)測(cè)量時(shí)的探觸頭中心和其探觸頭的朝向(垂直方向)為基準(zhǔn)的二維掃描面。
這里，探觸頭的中心位置和探觸頭的朝向，由斷層像位移檢測(cè)部10檢測(cè)。該斷層像位移檢測(cè)部10，應(yīng)用周知的例如從連續(xù)攝影的多張圖像間的相互關(guān)系求出對(duì)應(yīng)于被檢體的超聲波探觸頭的位置以及方向的方法。這樣能夠避免在機(jī)械式位置檢測(cè)裝置上安裝探觸頭、邊檢測(cè)探觸頭的位置和方向、邊進(jìn)行被檢體掃描的繁瑣。但是，本發(fā)明并不僅限于此，也可以使用機(jī)械式位置檢測(cè)裝置，也可以使用周知的磁傳感器。
這樣，以被檢測(cè)的探觸頭的中心位置和方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，另外，根據(jù)介質(zhì)聲速假設(shè)值和從超聲波發(fā)送信號(hào)到接收信號(hào)的時(shí)間信息，從超聲波的行進(jìn)距離算出波束接收信號(hào)和深度的關(guān)系，在波束接收信號(hào)RAM對(duì)應(yīng)的地址存儲(chǔ)元件上記憶使波束接收信號(hào)對(duì)應(yīng)于深度方向的各部分的信號(hào)。
另一方面，在復(fù)合信號(hào)RAM上，也與上述波束接收信號(hào)RAM的情況相同，記憶前次以前測(cè)量合成的復(fù)合信號(hào)(初期狀態(tài)時(shí)是波束接收信號(hào))。因此，通過(guò)從兩個(gè)RAM讀出并運(yùn)算對(duì)應(yīng)于被檢體同一部位的信號(hào)部分，能夠合成波束接收信號(hào)和復(fù)合信號(hào)。但是，復(fù)合信號(hào)RAM和波束接收信號(hào)RAM的地址，由于探觸頭的位置和朝向不同，所以需要使位置關(guān)系一致而進(jìn)行合成。
下面就復(fù)合處理進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
例如，以復(fù)合信號(hào)RAM為基準(zhǔn)，求出記錄有重合并應(yīng)記錄在復(fù)合信號(hào)RAM的存儲(chǔ)元件上的波束接收信號(hào)的、波束接收信號(hào)RAM的存儲(chǔ)元件的地址。如果在相應(yīng)于所求出的地址的存儲(chǔ)元件上沒(méi)有記憶相應(yīng)于波束接收信號(hào)的部分的話，則以周知的方法進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟逖a(bǔ)來(lái)求出。然后，將相應(yīng)于波束接收信號(hào)的部分在復(fù)合信號(hào)RAM的存儲(chǔ)元件上進(jìn)行重合并記錄。通過(guò)將此處理對(duì)復(fù)合信號(hào)RAM的所有存儲(chǔ)元件實(shí)行，能夠?qū)蓚€(gè)有關(guān)測(cè)量的波束接收信號(hào)在存儲(chǔ)器上合成。復(fù)合信號(hào)RAM的復(fù)合信號(hào)，被輸出到信號(hào)處理電路8中。在信號(hào)處理電路8上，對(duì)于復(fù)合信號(hào)施行檢波、對(duì)數(shù)壓縮、γ修正，生成輝度信號(hào)的圖像信號(hào)，并通過(guò)顯示部9顯示于顯示部上。
求解上述用于合成復(fù)合信號(hào)的波束接收信號(hào)RAM的存儲(chǔ)元件地址的算式，例如，可以使用在實(shí)施例1給出的算式。
(步驟112，輝度信號(hào)轉(zhuǎn)換處理)這樣，超聲波的收發(fā)和其信號(hào)處理、隨著振子的選擇切換或者超聲波束的方向偏移而反復(fù)進(jìn)行，其收發(fā)每反復(fù)一次，則以輸入來(lái)的波束接收信號(hào)形成圖像。被圖像化的存儲(chǔ)器內(nèi)的記憶內(nèi)容，與CRT顯示器等的掃描同期讀出，根據(jù)超聲波掃描而將生物體內(nèi)圖像化。反復(fù)進(jìn)行多次該圖像化，這些多個(gè)圖像按順序在復(fù)合信號(hào)構(gòu)成部7被處理。
(步驟113，顯示處理)之后，按順序被處理的復(fù)合信號(hào)以復(fù)合圖像被顯示。
在本實(shí)施例中，與實(shí)施例1相同，具有以轉(zhuǎn)換成輝度信號(hào)之前的整相加法后的多個(gè)信號(hào)進(jìn)行復(fù)合合成的特征。其結(jié)果，由于沒(méi)有失去波束接收信號(hào)的相位信息，所以由合成而干涉，使得能提高S/N比。
另外，在實(shí)施例5中，說(shuō)明了將實(shí)施例1以軟件來(lái)實(shí)施的情況，當(dāng)然，即使在實(shí)施例2～4中，只要有實(shí)施例1所說(shuō)明的那樣的畸變，就可以軟件來(lái)實(shí)施。
另外，在圖2，圖4的實(shí)施例中，還可以使用將波束接收信號(hào)轉(zhuǎn)換成輝度信號(hào)后、即相位信息丟失后的波束接收信號(hào)，進(jìn)行復(fù)合合成。
另外，在使得高輝度多重反射部位減弱的公知的超聲波攝像裝置中，具有使得原有的多重信號(hào)存在部位的信號(hào)的減弱，所以產(chǎn)生導(dǎo)致靈敏度下降的現(xiàn)象，可是，如果與本實(shí)施例組合，則能夠有效地使得低輝度部位不明顯。
進(jìn)而，當(dāng)被檢體內(nèi)的超聲波信號(hào)通過(guò)聲阻抗顯著不同的界面時(shí)，在在比該界面更深的部位，發(fā)生超聲波能量散失并減弱(后方散亂)的現(xiàn)象。為了修正這種現(xiàn)象，通過(guò)將構(gòu)成的公知的超聲波裝置與本實(shí)施例相組合，能夠進(jìn)一步提高圖像的質(zhì)量。
如上所述，依據(jù)本發(fā)明能夠提高復(fù)合圖像的S/N比。
權(quán)利要求
1.一種超聲波攝像裝置，其特征在于，具有對(duì)來(lái)自與被檢體的位置關(guān)系相互不同的超聲波探觸頭的多個(gè)波束接收信號(hào)進(jìn)行合成的裝置，和將該被合成的接收波束轉(zhuǎn)換成輝度信號(hào)的裝置，和顯示該轉(zhuǎn)換后的輝度信號(hào)的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲波攝像裝置，其特征在于，所述合成裝置，具有從所述被檢體和所述超聲波探觸頭的位置關(guān)系位于第1位置關(guān)系時(shí)的所述超聲波探觸頭獲得第1波束接收信號(hào)的裝置，和從位于與所述第1位置關(guān)系不同的第2位置關(guān)系時(shí)的所述超聲波探觸頭獲得第2波束接收信號(hào)的裝置；合成所述第1接收波束和所述第2接收波束。
3.如權(quán)利要求2所述的超聲波攝像裝置，其特征在于，還具有檢測(cè)所述第1位置關(guān)系和所述第2位置關(guān)系的位置檢測(cè)裝置，和根據(jù)由所述位置檢測(cè)裝置檢測(cè)到的位置關(guān)系合成所述第1接收波束和所述第2接收波束的復(fù)合信號(hào)構(gòu)成裝置。
4，如權(quán)利要求3所述的超聲波攝像裝置，其特征在于所述位置檢測(cè)裝置，以與所述被檢體相互不同的位置關(guān)系、由連續(xù)攝影的多張圖像之間的相互關(guān)系，求出其各自的位置關(guān)系。
5，如權(quán)利要求3所述的超聲波攝像裝置，其特征在于所述位置檢測(cè)裝置，對(duì)于與所述被檢體相互不同的位置關(guān)系、通過(guò)位置檢測(cè)傳感器而求出各自的位置關(guān)系。
6，如權(quán)利要求3所述的超聲波攝像裝置，其特征在于所述復(fù)合信號(hào)構(gòu)成裝置，將所述第2波束接收信號(hào)在對(duì)應(yīng)于超聲波束掃描面的波束接收信號(hào)上重合，并記憶在存儲(chǔ)器上，由此與所述第1接收波束一起合成。
7，如權(quán)利要求3所述的超聲波攝像裝置，其特征在于所述復(fù)合信號(hào)構(gòu)成裝置，在復(fù)合合成時(shí)進(jìn)行視角擴(kuò)大處理。
8，如權(quán)利要求3所述的超聲波攝像裝置，其特征在于，還具有根據(jù)構(gòu)成所述波束接收信號(hào)的各個(gè)振子的回波信號(hào)之間的相互關(guān)聯(lián)、求出超聲波掃描面介質(zhì)聲速分布的聲速分布測(cè)量裝置，所述復(fù)合信號(hào)構(gòu)成裝置，根據(jù)所述聲速分布，修正所述波束接收信號(hào)和所述被檢體的位置關(guān)系。
9，如權(quán)利要求3所述的超聲波攝像裝置，其特征在于還具有反轉(zhuǎn)所述波束接收信號(hào)的極性的信號(hào)反轉(zhuǎn)裝置，所述復(fù)合信號(hào)構(gòu)成裝置，對(duì)于所述波束接收信號(hào)和從所述信號(hào)反轉(zhuǎn)裝置輸出的反轉(zhuǎn)波束接收信號(hào)，分別生成所述合成波束接收信號(hào)，對(duì)其生成的合成波束接收信號(hào)進(jìn)行互相的加法運(yùn)算。
10，如權(quán)利要求3所述的超聲波攝像裝置，其特征在于，還具有根據(jù)由所述位置檢測(cè)裝置求得的、相對(duì)于所述被檢體的所述超聲波探觸頭的位置以及方向，控制所述超聲波束方向的送波集束裝置。
11，如權(quán)利要求3所述的超聲波攝像裝置，其特征在于，還具有根據(jù)構(gòu)成所述波束接收信號(hào)的各個(gè)振子的回波信號(hào)的相互關(guān)聯(lián)、求出超聲波掃描面介質(zhì)的聲速層構(gòu)造的聲速層構(gòu)造測(cè)量裝置，所述復(fù)合信號(hào)構(gòu)成裝置，根據(jù)所述聲速層構(gòu)造修正所述波束接收信號(hào)的行進(jìn)距離和時(shí)間的畸變。
12，一種超聲波攝像裝置的攝像數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，具有從所述超聲波探觸頭獲得被檢體和超聲波探觸頭在第1位置關(guān)系時(shí)的第1波束接收信號(hào)的步驟，和從所述超聲波探觸頭獲得在與所述第1位置關(guān)系不同的第2位置關(guān)系時(shí)的第2波束接收信號(hào)的步驟，和從獲得所述第2波束接收信號(hào)位置的坐標(biāo)向獲得所述第2波束接收信號(hào)的位置的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換所述第2波束接收信號(hào)坐標(biāo)的步驟，和將所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的第2波束接收信號(hào)和所述第1波束接收信號(hào)合成的步驟，和將該合成的接收波束轉(zhuǎn)換成輝度信號(hào)的步驟，和顯示該轉(zhuǎn)換了的輝度信號(hào)的步驟。
13，如權(quán)利要求12所述的超聲波攝像裝置的攝像數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于所述合成步驟，具有將進(jìn)行了所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的第2波束接收信號(hào)和所述第1波束接收信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算的步驟。
14，如權(quán)利要求13所述的超聲波攝像裝置的攝像數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于所述加法運(yùn)算步驟，將進(jìn)行了所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的第2波束接收信號(hào)和所述第1波束接收信號(hào)的輝度信息以及相位信息進(jìn)行多個(gè)加法運(yùn)算。
15，一種超聲波攝像裝置的攝像數(shù)據(jù)處理程序，其特征在于，具有對(duì)來(lái)自與被檢體的位置關(guān)系相互不同的超聲波探觸頭的多個(gè)波束接收信號(hào)進(jìn)行合成的步驟，和將該合成的接收波束轉(zhuǎn)換成輝度信號(hào)的步驟，和顯示該轉(zhuǎn)換了的輝度信號(hào)的步驟。
16，一種超聲波攝像裝置的攝像數(shù)據(jù)處理程序，其特征在于，具有從所述超聲波探觸頭獲得被檢體和超聲波探觸頭在第1位置關(guān)系時(shí)的第1波束接收信號(hào)的步驟，和從所述超聲波探觸頭獲得在與所述第1位置關(guān)系不同的第2位置關(guān)系時(shí)的第2波束接收信號(hào)的步驟，和從獲得所述第2波束接收信號(hào)位置的坐標(biāo)向獲得所述第2波束接收信號(hào)的位置的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換所述第2波束接收信號(hào)坐標(biāo)的步驟，和將所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的第2波束接收信號(hào)和所述第1波束接收信號(hào)合成的步驟，和將該合成的接收波束轉(zhuǎn)換成輝度信號(hào)的步驟，和顯示該轉(zhuǎn)換了的輝度信號(hào)的步驟。
17，如權(quán)利要求16所述的超聲波攝像裝置的攝像數(shù)據(jù)處理程序，其特征在于所述合成步驟，具有將進(jìn)行了所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的第2波束接收信號(hào)和所述第1波束接收信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算的步驟。
18，如權(quán)利要求17所述的超聲波攝像裝置的攝像數(shù)據(jù)處理程序，其特征在于所述加法運(yùn)算步驟，將進(jìn)行了所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的第2波束接收信號(hào)和所述第1波束接收信號(hào)的輝度信息以及相位信息進(jìn)行多個(gè)加法運(yùn)算。
19，如權(quán)利要求15所述的超聲波攝像裝置的攝像數(shù)據(jù)處理程序，其特征在于所述合成步驟，具有從所述被檢體和所述超聲波探觸頭的位置關(guān)系位于第1位置關(guān)系時(shí)的所述超聲波探觸頭獲得第1波束接收信號(hào)的步驟，和從位于與所述第1位置關(guān)系不同的第2位置關(guān)系時(shí)的所述超聲波探觸頭獲得第2波束接收信號(hào)的步驟，和檢測(cè)所述第1位置關(guān)系和所述第2位置關(guān)系的位置檢測(cè)步驟，和基于在所述位置檢測(cè)步驟中檢測(cè)到的位置關(guān)系來(lái)合成所述第1接收波束和所述第2接收波束的復(fù)合信號(hào)構(gòu)成步驟。
20，如權(quán)利要求19所述的超聲波攝像裝置的攝像數(shù)據(jù)處理程序，其特征在于所述位置檢測(cè)步驟，根據(jù)與以所述被檢體相互不同的位置關(guān)系、連續(xù)攝影的多張圖像間的相互關(guān)系，求出各自的位置關(guān)系。
21，如權(quán)利要求19所述的超聲波攝像裝置的攝像數(shù)據(jù)處理程序，其特征在于所述位置檢測(cè)步驟，將與被檢體相互不同的位置關(guān)系，通過(guò)位置檢測(cè)傳感器，求出其各自的位置關(guān)系。
全文摘要
一種超聲波攝像裝置及其攝像數(shù)據(jù)處理方法以及處理程序，所述超聲波攝像裝置是提高復(fù)合圖像的S/N比的裝置，具有對(duì)來(lái)自與被檢體的位置關(guān)系相互不同的超聲波探觸頭的多個(gè)波束接收信號(hào)進(jìn)行合成的裝置，和將該被合成的接收波束轉(zhuǎn)換成輝度信號(hào)的裝置，和顯示該轉(zhuǎn)換后的輝度信號(hào)的裝置。
文檔編號(hào)G01S15/89GK1553785SQ0281753
公開(kāi)日2004年12月8日 申請(qǐng)日期2002年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月6日
發(fā)明者馬場(chǎng)博隆, 佐藤裕, 筱村隆一, 洼田純, 一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立醫(yī)藥