超声波成像装置以及超声波信号的处理方法制造方法及图纸

不使用近似的波面传播模型，可以在发送波束的照射区域的内外都对接收信号设定适合的延迟时间来获得整相信号。接收波束成形器包括：波面传播运算部(121)，其通过运算来求出从多个超声波元件发送的超声波分别到达接收焦点的时间；以及延迟时间提取部(122)，其根据波面传播运算部(121)求出的多个超声波元件的每一个的超声波的到达时间的分布来计算出针对接收焦点的延迟时间。因此，即使在到达接收焦点的波面是复杂的形状时，也不需要对波面进行近似，可以通过根据超声波到达该接收焦点的时间求出的适合的延迟时间来进行整相相加。

Ultrasonic imaging device and ultrasonic signal processing method

Without using the approximate wave propagation model, the whole phase signal can be obtained by setting a suitable delay time for the received signal both inside and outside the transmitted beam region. Receive beamformer includes: wave propagation calculation part (121), the operation to find out the arrival time from the ultrasonic transmitting and receiving focus of multiple ultrasonic elements respectively; and the delay time of extraction (122), according to the wave propagation calculation section (121) multiple ultrasonic elements calculated every the ultrasonic wave arrival time distribution to calculate the delay time to receive focus. Therefore, even if at the receive focus wavefront is complex shape, also do not need to wave approximation, can be conducted by the phase sum according to appropriate delay time of arrival of the received ultrasonic focus time calculated.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声波成像装置以及超声波信号的处理方法
本专利技术涉及使用超声波来对被检体内的图像进行成像的超声波成像技术。
技术介绍
超声波成像技术是指使用超声波(无意识地听到的声波、一般是20kHz以上的高频率的声波)来对以人体为代表的被检体的内部无创地进行图像化的技术。从超声波探头的多个超声波元件向被检体发送超声波束的方法有2种：扩大型发送，其发送扩大为扇形的超声波束；以及聚焦型发送，其在被检体内设定发送焦点来发送聚焦于发送焦点的超声波束。通过超声波探头的多个超声波元件接收来自被检体的超声波，多个接收信号在按照对应于接收焦点而对超声波元件的每一个设定的延迟时间进行了延迟(整相)后进行相加。整相时的延迟时间由基于发送波束的波面传播模型的近似曲线(延迟曲线)来决定。在专利文献1中公开有在进行具有单个焦点的聚焦型发送时的孔径合成法。在专利文献1中所公开的延迟运算中，根据假设从发送焦点发送球面波的波面传播模型，使用根据接收焦点来对超声波元件的每一个的延迟时间进行设定的虚拟声源法。通过根据虚拟声源法所设定的延迟时间，分别使多个超声波元件的接收信号延迟，在针对接收焦点进行了对焦后相加来获得整相信号。将该整相信号与针对相同接收焦点由其他1个以上的收发所获得的整相信号进行合成，并通过重合来进行孔径合成。孔径合成可以使针对某点从不同方向由超声波探头进行收发所获得的整相信号重合，因此可以赋予点像的高分辨率化、针对不均质的鲁棒性等。由于通过重合处理提高了处理增益，还可以使超声波的发送次数比通常更稀疏，也可以应用于高速成像。在专利文献2中公开有以下技术：检测由被检体的肢体运动、被检体内的音速的不均匀性等所引起的、由不同的多个发送所获得的接收信号的相位的偏差，并使相位一致后进行孔径合成。由此，针对同一接收焦点，即使在不同的收发间的接收信号的相位不一致的情况下，也可以通过孔径合成来重合整相信号，提高处理增益。在专利文献3中公开有以下技术：预先存储通过几何学求出的多个延迟时间数据组，通过实时计算来扩展其值，由此调节接收焦点，即使在肢体运动下也生成整相信号。现有技术文献专利文献专利文献1：美国专利第6231511号说明书专利文献2：日本特开2004-261229号公报专利文献3：日本特开2006-187667号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题专利文献1～3的技术如虚拟声源法等那样，根据预先决定的波面传播模型对波面进行近似，并根据近似波面来计算延迟时间。然而，在进行非球面聚焦时，或者在使用二维排列了超声波元件的2D阵列的超声波探头，特别是在发送具有多个发送焦点的发送波束时，所发送的超声波束的波面呈复杂形状，在应用了公知的波面传播模型的情况下，实际的波面与近似波面的差变大。因此，获取反映了被检体的构造的整相信号变难。另外，即使在使用一维排列了超声波元件的排列超声波探头时，根据虚拟声源法，能够应用虚拟声源波面模型来进行整相的区域被限定在发送波束的直接照射区域(连接超声波探头的孔径的两端与焦点的沙漏型的几何学区域)内。在发送波束的几何学区域外，波面变得复杂，波面的模型化困难。因此，在发送波束的直接照射区域外无法获取整相信号，也无法进行孔径合成。本专利技术的目的在于，不使用近似的波面传播模型，对发送波束的照射区域的内外都对接收信号设定恰当的延迟时间来获得整相信号。用于解决课题的手段本专利技术提供一种超声波成像装置，其具有：发送波束成形器，其从排列的多个超声波元件发送对多个超声波元件的每一个延迟后的超声波，以便形成预定的发送波束；以及接收波束成形器，其使多个超声波元件接收超声波而输出的接收信号针对预定的接收焦点根据对多个超声波元件的每一个设定的延迟时间分别延迟之后进行相加来获得整相信号。接收波束成形器具备延迟时间运算部，其通过运算求出延迟时间。延迟时间运算部包括：波面传播运算部，其通过运算求出从多个超声波元件发送的超声波分别到达接收焦点的时间；以及延迟时间提取部，其根据波面传播运算部所求出的多个超声波元件的每一个的超声波的到达时间的分布，计算出针对接收焦点的所述延迟时间。专利技术效果根据本专利技术，不使用近似的波面传播模型，就可以在发送波束的照射区域的内外都对接收信号设定恰当的延迟时间来获得整相信号，因此即使在变为复杂的波面形状的发送波束成形中，也可以进行符合实际的波面的延迟运算。附图说明图1(a)是第1实施方式的超声波成像装置的立体图，图1(b)是第1实施方式的超声波成像装置的框图。图2是表示第1实施方式的接收波束成形器的结构的框图。图3(a)是表示以往的接收波束成形器的结构的框图，图3(b)是表示第1实施方式的接收波束成形器的结构的框图。图4是表示从超声波元件发送的超声波到达接收焦点42的时间的说明图。图5(a)是表示第1实施方式的超声波成像装置的发送波束32的直接照射区域和接收扫描线的说明图，图5(b)是对全部发送元件的波面传播时间的曲线进行例示的曲线图。图6是表示第1实施方式的到达某接收焦点的超声波的合成波形的说明图。图7是表示发送波束32的直接照射区域和多个接收扫描线的说明图。图8是表示第1实施方式的延迟时间运算部的动作的流程图。图9是对第1实施方式的扫描线上的超声波的合成波形的振幅值的分布进行例示的说明图。图10(a)是对全部发送元件的波面传播时间的曲线进行示例的曲线图、图10(b)是表示波面传播时间的频率的直方图。图11是第3实施方式的延迟时间提取部122的框图。图12是表示第3实施方式的延迟追踪部的动作的流程图。图13是表示所追踪的延迟要素线的说明图。图14是第3实施方式的具备多个延迟相加部的超声波成像装置的框图。图15是第4实施方式的延迟时间提取部122的框图。图16(a)以及图16(b)是表示在第4实施方式中所结合的延迟要素线的说明图。图17是表示第4实施方式的不连续延迟结合部的动作的流程图。图18是第5实施方式的延迟时间提取部122的框图。图19是表示第5实施方式的延迟曲线判定部的动作的流程图。图20是表示第6实施方式的超声波成像装置的具有近似延迟模型自动生成部的接收波束成形器的框图。图21是对用于第6实施方式的超声波成像装置的近似延迟模型的生成的几何结构要素进行示例的说明图。图22是表示第6实施方式的超声波成像装置的近似延迟模型自动生成部的构造的框图。具体实施方式针对本专利技术的一实施方式的超声波成像装置进行说明。本专利技术的超声波成像装置不使用虚拟声源法等的波面传播模型对波面进行近似，而是通过运算求出从多个发送元件发送的超声波分别到达接收焦点的时间，并根据求出的到达时间的分布计算出针对该接收焦点的延迟时间。由此，即使在到达该接收焦点的波面是复杂形状的情况下，也不需要对波面进行近似，就可以通过根据超声波到达该接收焦点的时间所求出的适合的延迟时间来进行整相相加。(第1实施方式)使用附图针对第1实施方式的超声波成像装置进行说明。本实施方式的超声波成像装置，如图1(a)所示的整体的立体图、图1(b)所示的概要结构、图2以及图3所示的一部分详细结构，具有：从排列有多个超声波元件105的超声波探头106发送超声波的发送波束成形器104和接收波束成形器108。发送波束成形器104如图4以及图5(a)所示，从多个超声波元件105发送针对多个超声波元件105的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波成像装置，其特征在于，具有：发送波束成形器，其从排列的多个超声波元件发送对多个所述超声波元件的每一个超声波元件延迟后的超声波，以便形成预定的发送波束；以及接收波束成形器，其使多个所述超声波元件接收超声波而输出的接收信号，针对预定的接收焦点根据对所述多个超声波元件的每一个超声波元件设定的延迟时间分别延迟之后进行相加来获得整相信号，所述接收波束成形器具备延迟时间运算部，其通过运算求出所述延迟时间，所述延迟时间运算部包括：波面传播运算部，其通过运算求出从多个所述超声波元件发送的超声波分别到达所述接收焦点的时间；以及延迟时间提取部，其根据所述波面传播运算部所求出的所述多个超声波元件的每一个超声波元件的超声波的到达时间的分布，计算针对所述接收焦点的所述延迟时间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.18 JP 2015-0300161.一种超声波成像装置，其特征在于，具有：发送波束成形器，其从排列的多个超声波元件发送对多个所述超声波元件的每一个超声波元件延迟后的超声波，以便形成预定的发送波束；以及接收波束成形器，其使多个所述超声波元件接收超声波而输出的接收信号，针对预定的接收焦点根据对所述多个超声波元件的每一个超声波元件设定的延迟时间分别延迟之后进行相加来获得整相信号，所述接收波束成形器具备延迟时间运算部，其通过运算求出所述延迟时间，所述延迟时间运算部包括：波面传播运算部，其通过运算求出从多个所述超声波元件发送的超声波分别到达所述接收焦点的时间；以及延迟时间提取部，其根据所述波面传播运算部所求出的所述多个超声波元件的每一个超声波元件的超声波的到达时间的分布，计算针对所述接收焦点的所述延迟时间。2.根据权利要求1所述的超声波成像装置，其特征在于，所述波面传播运算部针对发送超声波的全部所述超声波元件，求出超声波到达所述接收焦点的时间。3.根据权利要求1所述的超声波成像装置，其特征在于，所述延迟时间提取部根据所述多个超声波元件的每一个超声波元件的超声波的到达时间的分布，求出从所述多个超声波元件到达所述接收焦点的所述超声波的合成波形，并根据所述合成波形的振幅的时间变化来计算所述延迟时间。4.根据权利要求3所述的超声波成像装置，其特征在于，所述延迟时间提取部求出所述波面传播运算部所求出的所述多个超声波元件的每一个超声波元件的超声波的到达时间的频率分布，并使用求出的所述频率分布计算所述合成波形。5.根据权利要求1所述的超声波成像装置，其特征在于，所述延迟时间运算部具备设定接收扫描线的接收扫描线设定部，所述接收焦点被设定在所述接收扫描线上，所述波面传播运算部通过针对所述接收扫描线上的多个所述接收焦点分别求出所述超声波的到达时间，来针对所述接收扫描线对于所述多个超声波元件的每一个超声波元件求出所述波面传播时间变化曲线，所述延迟时间提取部根据多个所述波面传播时间变化曲线的分布，通过运算求出表示针对所述接收扫描线的所述延迟时间的变化的延迟时间曲线。6.根据权利要求5所述的超声波成像装置，其特征在于，所述延迟时间提取部根据多个所述波面传播时间变化曲线的分布来求出从所述多个超声波元件到达所述接收扫描线上的点的所述超...

【专利技术属性】
技术研发人员：广岛美咲，池田贞一郎，石原千鹤枝，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP