專利名稱：超聲波診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波診斷裝置，尤其涉及減少接收信號中所含的不必要或不需要的信號分量(如旁瓣分量、柵瓣分量或等)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
超聲波診斷裝置是通過向活體發(fā)射超聲波并接收活體返回的超聲波來形成超聲波診斷圖像的裝置。為了提高超聲波診斷圖像的圖像質(zhì)量，理想的做法是減少接收信號中所含的不必要信號分量，即，旁瓣分量、柵瓣分量、噪聲分量等。更具體地，在超聲波診斷裝置內(nèi)的接收波束形成器中，為了調(diào)焦的目的，對從多個傳感器元件提供的多個元件接收信號應(yīng)用延遲處理(整相處理)，然后，對已經(jīng)過所述延遲處理的多個元件接收信號進(jìn)一步應(yīng)用求和處理。通過這些處理運(yùn)算，即可獲得用于形成超聲波圖像的用作RF信號的波束數(shù)據(jù)。當(dāng)從焦點接收反射波時，由于已經(jīng)過所述延遲處理的多個元件接收信號的相位相同，因此在求和處理之后，可獲得具有大振幅的波束數(shù)據(jù)。相反，如果反射波來自焦點以外的點，則由于多個元件接收信號的相位不同，只能獲得具有低振幅的波束數(shù)據(jù)。然而，所述波束數(shù)據(jù)實際上包含不必要的信號分量，例如，旁瓣分量。作為抑制接收信號中所含的不必要的信號分量的方法，目前已經(jīng)提出了通過使用稱為SCF(符號相干因數(shù))的因數(shù)來抑制接收信號的方法。根據(jù)此方法，基于由在元件排布方向上排布的多個符號數(shù)據(jù)項形成的符號數(shù)據(jù)陣列，調(diào)整經(jīng)過所述求和處理之后的接收信號(波束數(shù)據(jù))的增益，其中所述符號數(shù)據(jù)項是從已經(jīng)過所述延遲處理但未經(jīng)過所述求和處理的多個元件接收信號中提取的。具體地，依照基于正符號數(shù)據(jù)項數(shù)量與負(fù)符號數(shù)據(jù)項數(shù)量的比值限定的SCF來調(diào)整增益(參閱IEEE超聲波匯刊2009年第56卷第 5期Jorge Camacho等人發(fā)表的題為“相相干成像”(Phase Coherence Imaging)的論文
(W02010/018282)) ο然而，如果始終應(yīng)用上述SCF方法，則可能出現(xiàn)主瓣分量被過度抑制的問題，從而降低超聲波圖像的圖像質(zhì)量。具體地，根據(jù)上述SCF方法，由于僅參考正符號數(shù)據(jù)項數(shù)量和負(fù)符號數(shù)據(jù)項數(shù)量，增益控制不是基于各個元件接收信號的振幅以及由多個元件接收信號的多個瞬時振幅值形成的振幅曲線。相應(yīng)地，使用SCF方法，盡管振幅曲線在一定程度上相同，但是，當(dāng)振幅曲線在整個基線上變化時，可能會識別錯相位的紊亂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個優(yōu)點是防止對接收信號的過度抑制，同時減少接收信號中所含的不
必要信號分量。本發(fā)明的另一個優(yōu)點是全面確定和減少不必要的信號分量。根據(jù)本發(fā)明的一方案，提供了一種超聲波診斷裝置，包括陣列傳感器，其由多個傳感器元件構(gòu)成；延遲處理單元，其對從所述多個傳感器元件輸出的多個元件接收信號進(jìn)行延遲處理；求和處理單元，其對已經(jīng)過所述延遲處理的多個元件接收信號進(jìn)行求和處理；計算單元，其基于由沿元件排布方向排布的多個符號數(shù)據(jù)項形成的符號數(shù)據(jù)陣列來計算評估值，所述符號數(shù)據(jù)項是從已經(jīng)過所述延遲處理但未經(jīng)過所述求和處理的多個元件接收信號中提取的，所述計算單元基于互不相同的第一因數(shù)和第二因數(shù)來計算所述評估值，所述第一因數(shù)和所述第二因數(shù)是從所述符號數(shù)據(jù)陣列計算的；增益調(diào)整單元，其使用所述評估值來調(diào)整已經(jīng)過所述求和處理的接收信號的增益。根據(jù)上述構(gòu)造，基于評估值來調(diào)整經(jīng)過整相求和處理之后的接收信號的增益。在這種情況下，由于所述評估值是基于反映符號數(shù)據(jù)陣列的內(nèi)容或構(gòu)造并且互不相同的第一因數(shù)和第二因數(shù)而計算的，因此，與僅基于這些因數(shù)中的一個因數(shù)來計算評估值相比，可以進(jìn)行符合需要的更適合的評估值計算。由于所述第一因數(shù)和所述第二因數(shù)是基于相同符號數(shù)據(jù)陣列計算得到的，因此，可以獲得減少計算量并且簡化構(gòu)造的優(yōu)點。優(yōu)選地，所述第一因數(shù)表示所述符號數(shù)據(jù)陣列中的符號相干程度，而第二因數(shù)表示所述符號數(shù)據(jù)陣列中的符號轉(zhuǎn)變密度。評估值是基于這兩個因數(shù)計算的。當(dāng)僅結(jié)合符號相干性計算所述評估值時，不考慮每個元件接收信號的振幅水平和符號數(shù)據(jù)在波道方向上的排布狀態(tài)。相應(yīng)地，盡管相位相同，但有時會出現(xiàn)將相位錯誤識別為紊亂的情況。此外，在僅結(jié)合符號轉(zhuǎn)變密度計算所述評估值的情況下，由于符號變換密度隨著強(qiáng)反射體與接收波束源之間的位置關(guān)系而變化，因此，可能識別錯相位的紊亂。通過結(jié)合符號相干性和符號變換密度，可以防止或減少上述錯誤識別?？梢杂嬎惴枖?shù)據(jù)陣列中正符號數(shù)據(jù)與負(fù)符號數(shù)據(jù)的存在比值，作為符號相干程度。例如，如果符號數(shù)據(jù)陣列僅由正符號數(shù)據(jù)或負(fù)符號數(shù)據(jù)中的一種構(gòu)成，則符號相干程度最大。另一方面，如果符號數(shù)據(jù)陣列由相同數(shù)量的正符號數(shù)據(jù)項和負(fù)符號數(shù)據(jù)項構(gòu)成，則符號相干程度最小。相反地，可以計算符號數(shù)據(jù)的變化程度或符號數(shù)據(jù)的多樣性程度，作為符號相干程度?？梢杂嬎惴枖?shù)據(jù)陣列中的符號反轉(zhuǎn)事件的數(shù)量或符號反轉(zhuǎn)的頻率，作為符號轉(zhuǎn)變密度。例如，當(dāng)沿波道方向存在大量符號反轉(zhuǎn)點時，符號變換密度被判定為大。另一方面，當(dāng)沿波道方向僅存在少量符號反轉(zhuǎn)點時，符號變換密度被判定為小。相反地，可以計算指示具有相同符號的數(shù)據(jù)沿著波道方向連續(xù)出現(xiàn)的次數(shù)的值，作為符號變換密度。優(yōu)選地，所述計算單元包括第一因數(shù)計算單元，其根據(jù)符號數(shù)據(jù)陣列計算所述第一因數(shù)；第二因數(shù)計算單元，其根據(jù)符號數(shù)據(jù)陣列計算所述第二因數(shù)；以及評估值計算單元，其基于所述第一因數(shù)和所述第二因數(shù)來計算所述評估值。優(yōu)選地，所述第一因數(shù)計算單元和所述第二因數(shù)計算單元并行運(yùn)行。優(yōu)選地，所述評估值計算單元通過使用所述第一因數(shù)和所述第二因數(shù)進(jìn)行加權(quán)加法處理來計算所述評估值。優(yōu)選地，所述評估值計算單元通過使用所述第一因數(shù)和所述第二因數(shù)執(zhí)行乘法處理來計算所述評估值。優(yōu)選地，在所述第一因數(shù)小于第一閾值并且所述第二因數(shù)大于第二閾值的特定情況下，所述評估值計算單元將基于所述第二因數(shù)的值或?qū)㈩A(yù)定值判定為所述第二因數(shù)。優(yōu)選地，對于接收采樣點的每個深度，所述評估值計算單元根據(jù)接收采樣點的深度實時動態(tài)變化來計算所述評估值。雖然可以使用下面所述的等式( 計算符號相干性，但是只要能計算符號的變化，也可以使用其他計算等式。類似地，雖然可以使用下面所述的等式(4)計算符號轉(zhuǎn)變密度，但是只要能計算符號反轉(zhuǎn)的數(shù)量或頻率，也可以使用其他計算等式。在計算這些指標(biāo)之前，可以對每個符號數(shù)據(jù)項執(zhí)行二值化處理。優(yōu)選地，二值化處理單元共用于計算上述兩個因數(shù)。通過從表示每個元件接收信號的多個符號位中提取符號位，可以形成所述符號數(shù)據(jù)陣列。


將基于下面附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中圖1為說明從強(qiáng)反射體朝向陣列傳感器的反射波的視圖；圖2為描繪來自強(qiáng)反射體的反射波的波表面狀態(tài)的示意圖；圖3為示出實例1中振幅曲線和實例2中振幅曲線的視圖；圖4為示出實例3中振幅曲線和實例4中振幅曲線的視圖；
圖5為示出實例5中振幅曲線和實例6中振幅曲線的視圖；圖6為說明在實例1-6中兩種方法的應(yīng)用結(jié)果的表；圖7為示出根據(jù)一實施例的超聲波診斷裝置的方塊圖；圖8為示出因數(shù)計算單元的特定示例的方塊圖；圖9為示出組合計算單元的第一特定示例的方塊圖；圖10為示出組合計算單元的第二特定示例的方塊圖；圖11為示出組合計算單元的第三特定示例的方塊圖；以及圖12為示出STF判定曲線的視圖。
具體實施例方式下面將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。根據(jù)本實施例的超聲波診斷裝置基于上述SCF(符號相干因數(shù))和下面將要描述的STF(符號變換因數(shù))來抑制不必要的或不需要的信號分量。換言之，兩種方法組合(或選擇性地)使用。此處，使用的兩種方法并不限于所述SCF方法和所述STF方法。通過基于從不同觀察點獲得的多個因數(shù)來計算評估值，可以使得所述評估值的內(nèi)容更適當(dāng)。在下文的描述中，符號數(shù)據(jù)陣列由從已經(jīng)過延遲處理但未經(jīng)過求和處理的多個元件接收信號中提取的多個符號數(shù)據(jù)項構(gòu)成。每個元件接收信號由沿深度方向排布的多個回波值(振幅值)構(gòu)成。(1) SCF方法和STF方法的說明SCF方法是基于作為第一因數(shù)的SCF(符號相干因數(shù))來抑制不必要信號分量的方法，而STF方法是基于作為第二因數(shù)的STF (符號轉(zhuǎn)變因數(shù))來抑制不必要信號分量的方法。首先將對SCF方法進(jìn)行說明。SCF是反映符號數(shù)據(jù)陣列中正符號數(shù)據(jù)項的數(shù)量和負(fù)符號數(shù)據(jù)項的數(shù)量或它們存在的比值的指標(biāo)。假設(shè)深度為“k”且波道數(shù)量為“i”，則每個深度處的回波值或從中提取的符號位"Si (k)”按照下面等式(1)進(jìn)行二值化處理
卜如，⑷<0 Λ ) 1+1 如果ν )由于符號位可以為1或0，當(dāng)符號位為1時，bdk) =+1，而當(dāng)符號位為0時，bi(k) =-1。然而，符號位可以直接用于計算所述評估值，無需應(yīng)用此二值化處理。也可以將基
5線設(shè)置到預(yù)定的振幅水平，而非零水平，并在此狀態(tài)下執(zhí)行所述二值化處理。在下文的描述中，上述、00將被稱為極性參數(shù)。通過使用此極性參數(shù)bi(k)，可以如下面等式( 所描述的那樣來限定因數(shù)SCF， 其作為關(guān)于相位紊亂程度的評估指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種超聲波診斷裝置，包括陣列傳感器，其由多個傳感器元件構(gòu)成；延遲處理單元，其對從所述多個傳感器元件輸出的多個元件接收信號進(jìn)行延遲處理； 求和處理單元，其對已經(jīng)過所述延遲處理的多個元件接收信號進(jìn)行求和處理； 計算單元，其基于由沿元件排布方向排布的多個符號數(shù)據(jù)項形成的符號數(shù)據(jù)陣列來計算評估值，所述符號數(shù)據(jù)項是從已經(jīng)過所述延遲處理但未經(jīng)所述求和處理的多個元件接收信號中提取的，所述計算單元基于互不相同的第一因數(shù)和第二因數(shù)來計算所述評估值，所述第一因數(shù)和所述第二因數(shù)是從所述符號數(shù)據(jù)陣列計算得到的；以及增益調(diào)整單元，其使用所述評估值來調(diào)整已經(jīng)過所述求和處理的接收信號的增益。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其中所述第一因數(shù)表示符號數(shù)據(jù)陣列中的符號相干程度；并且所述第二因數(shù)表示符號數(shù)據(jù)陣列中的符號轉(zhuǎn)變密度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置，其中所述計算單元包括第一因數(shù)計算單元，其根據(jù)所述符號數(shù)據(jù)陣列計算所述第一因數(shù)； 第二因數(shù)計算單元，其根據(jù)所述符號數(shù)據(jù)陣列計算所述第二因數(shù)；以及評估值計算單元，其基于所述第一因數(shù)和所述第二因數(shù)來計算所述評估值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波診斷裝置，其中所述第一因數(shù)計算單元和所述第二因數(shù)計算單元并行運(yùn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波診斷裝置，其中所述評估值計算單元通過使用所述第一因數(shù)和所述第二因數(shù)進(jìn)行加權(quán)加法處理來計算所述評估值。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置，其中所述評估值計算單元通過使用所述第一因數(shù)和所述第二因數(shù)執(zhí)行乘法處理來計算所述評估值。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置，其中在所述第一因數(shù)小于第一閾值并且所述第二因數(shù)大于第二閾值的特定情況下，所述評估值計算單元將基于所述第二因數(shù)的值或?qū)㈩A(yù)定值判定為所述第二因數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其中對于接收采樣點的每個深度，所述評估值計算單元根據(jù)所述接收采樣點的深度實時動態(tài)變化來計算所述評估值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種超聲波診斷裝置，其能夠減少接收信號中的不必要信號分量。由沿元件排布方向排布的多個符號數(shù)據(jù)項構(gòu)成的符號數(shù)據(jù)陣列是從已經(jīng)過延遲處理但未經(jīng)過求和處理的多個元件接收信號中提取的。因數(shù)計算單元計算第一因數(shù)和第二因數(shù)，所述第一因數(shù)表示符號數(shù)據(jù)陣列中的符號相干程度，所述第二因數(shù)表示符號數(shù)據(jù)陣列中的符號變換密度。然后，所述因數(shù)計算單元基于所述第一因數(shù)和所述第二因數(shù)來計算用于調(diào)整接收信號的增益的因數(shù)(評估值)。
文檔編號A61B8/00GK102440807SQ20111031515
公開日2012年5月9日 申請日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者久津?qū)t, 吉澤慎吾 申請人:日立阿洛卡醫(yī)療株式會社