專利名稱:超聲波觀測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種超聲波觀測裝置,特別是涉及一種能夠生成被檢體的血流圖像的 超聲波觀測裝置。
背景技術(shù):
以往,廣泛使用著如下的超聲波觀測裝置向作為被檢體的生物體內(nèi)發(fā)送超聲波, 接收超聲波在作為該生物體內(nèi)的被檢查部位的生物體組織反射的反射波,由此能夠得到該 生物體的斷層圖像以及該斷層圖像的關(guān)心區(qū)域內(nèi)的血流圖像。另外,例如在手術(shù)操作者等 進(jìn)行病變的深達(dá)度的觀測或臟器內(nèi)部的狀態(tài)的觀察等時使用由上述超聲波觀測裝置得到 的生物體的斷層圖像和血流圖像。并且,作為具有這種功能的裝置,例如提出了美國專利第 6419632號的超聲波診斷裝置。根據(jù)美國專利第6419632號,公開了如下結(jié)構(gòu)在超聲波診斷裝置中,向被檢體發(fā) 送具有寬頻帶頻率特性的超聲波脈沖,對該超聲波脈沖在該被檢體反射的回波信號進(jìn)行規(guī) 定的信號處理,由此能夠獲取在該被檢體內(nèi)存在的微小血管的血流圖像。但是,在美國專利第6419632號的超聲波診斷裝置中,有時由于在將所獲取的微 小血管的血流圖像可視化時(對回波信號)進(jìn)行的信號處理,會導(dǎo)致在實(shí)際可視化得到的 血流圖像中發(fā)生滲色(滲^ )。其結(jié)果,根據(jù)美國專利第6419632號的超聲波診斷裝置,產(chǎn) 生如下問題在可視化得到的血流圖像中難以辨別微小血管的分支狀態(tài)。另一方面,作為根據(jù)微小血管中的血流速度以及微小血管的結(jié)構(gòu)來提高血流圖像 的描繪能力的方法,例如考慮將該血流圖像的顯示色彩調(diào)整為最佳色彩的方法。但是,在以 手動的方式進(jìn)行這種顯示色彩的調(diào)整的情況下,需要對向被檢體發(fā)送的超聲波脈沖的頻率 特性進(jìn)行調(diào)整使得該顯示色彩成為合適的色彩,因此其結(jié)果導(dǎo)致對操作者施加了過度的負(fù) 擔(dān)。本發(fā)明是鑒于上述情形而完成的,其目的在于提供一種與以往相比能夠提高微小 血管的檢測能力以及描繪能力的超聲波觀測裝置。
發(fā)明內(nèi)容
一種超聲波觀測裝置,將向被檢體發(fā)送的聲波輸出信號的反射信號作為電信號進(jìn) 行接收,并且對該電信號實(shí)施各種信號處理,由此能夠生成上述被檢體的血流圖像,該超聲 波觀測裝置具備發(fā)送頻率切換部,其將向上述被檢體發(fā)送的上述聲波輸出信號的頻帶切 換為與在操作指示部中所選擇的上述血流圖像的顯示模式與分辨率的組合相應(yīng)的頻帶;第 一空間濾波器,其與由上述發(fā)送頻率切換部進(jìn)行的頻帶的切換連動地進(jìn)行用于抑制上述電 信號中包含的噪聲成分的第一濾波處理;以及第二空間濾波器,其被設(shè)置在上述第一空間濾波器的后級側(cè),與由上述發(fā)送頻率切換部進(jìn)行的頻帶的切換連動地進(jìn)行用于使上述血流 圖像的邊緣平滑化的第二濾波處理。本發(fā)明的超聲波觀測裝置將向被檢體發(fā)送的聲波輸出信號的反射信號作為電信 號進(jìn)行接收,并且對該電信號實(shí)施各種信號處理,由此能夠生成上述被檢體的血流圖像,該 超聲波觀測裝置的特征在于具備發(fā)送頻率切換部,其將向上述被檢體發(fā)送的上述聲波輸 出信號的頻帶切換為與從操作指示部輸出的指示信號相應(yīng)的頻帶;以及血流色彩生成部, 其與由上述發(fā)送頻率切換部進(jìn)行的頻帶的切換連動地變更描繪上述血流圖像時的色彩。本發(fā)明的超聲波觀測裝置將向被檢體發(fā)送的聲波輸出信號的反射信號作為電信 號進(jìn)行接收,并且對該電信號實(shí)施各種信號處理,由此能夠生成上述被檢體的血流圖像,該 超聲波觀測裝置的特征在于具備發(fā)送頻率切換部,其將向上述被檢體發(fā)送的上述聲波輸 出信號的頻帶切換為與從操作指示部輸出的指示信號相應(yīng)的頻帶;以及濾波處理部,其在 生成上述血流圖像時進(jìn)行空間濾波處理,并且與由上述發(fā)送頻率切換部進(jìn)行的頻帶的切換 連動地變更該空間濾波處理的處理內(nèi)容。本發(fā)明的超聲波觀測裝置將向被檢體發(fā)送的聲波輸出信號的反射信號作為電信 號進(jìn)行接收,并且對該電信號實(shí)施各種信號處理,由此能夠生成上述被檢體的血流圖像,該 超聲波觀測裝置的特征在于具備發(fā)送頻率切換部,其將向上述被檢體發(fā)送的上述聲波輸 出信號的頻帶切換為與從操作指示部輸出的指示信號相應(yīng)的頻帶;血流色彩生成部,其與 由上述發(fā)送頻率切換部進(jìn)行的頻帶的切換連動地變更描繪上述血流圖像時的色彩;以及濾 波處理部,其在生成上述血流圖像時進(jìn)行空間濾波處理,并且與由上述發(fā)送頻率切換部進(jìn) 行的頻帶的切換連動地變更該空間濾波處理的處理內(nèi)容。
圖1是表示具備本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的超聲波觀測裝置的超聲波觀測系統(tǒng) 的主要部分的結(jié)構(gòu)的一例的圖。圖2是表示圖1的超聲波觀測裝置所具備的B模式圖像運(yùn)算部的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的一例 的框圖。圖3是表示圖1的超聲波觀測裝置所具備的血流圖像運(yùn)算部的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的一例的 框圖。圖4是表示在圖3的血流圖像運(yùn)算部所具備的空間濾波器中設(shè)定的濾波器系數(shù)的 一例的圖。圖5是表示在圖3的血流圖像運(yùn)算部所具備的空間濾波器中設(shè)定的濾波器系數(shù) 的、與圖4不同的例子的圖。圖6是表示在設(shè)置于圖1的血流圖像運(yùn)算部的后級的空間濾波器中設(shè)定的濾波器 系數(shù)的一例的圖。圖7是表示在設(shè)置于圖1的血流圖像運(yùn)算部的后級的空間濾波器中設(shè)定的濾波器 系數(shù)的、與圖6不同的例子的圖。圖8A是表示圖1的彩色數(shù)據(jù)(color data)生成部所具備的調(diào)色板(color palette)的一例的圖。圖8B是表示圖1的彩色數(shù)據(jù)生成部所具備的調(diào)色板的、與圖8A不同的例子的圖。
圖9A是表示圖1的彩色數(shù)據(jù)生成部所具備的調(diào)色板的、與圖8A和圖8B不同的例 子的圖。圖9B是表示圖1的彩色數(shù)據(jù)生成部所具備的調(diào)色板的、與圖8A、圖8B以及圖9A 不同的例子的圖。圖10是表示從圖1的超聲波觀測裝置向監(jiān)視器輸出的圖像的一例的圖。圖11是用于說明血流圖像的顯示模式間的轉(zhuǎn)換的圖。
具體實(shí)施例方式下面,參照
本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1至圖11是本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的圖。圖1是表示具備本發(fā)明的實(shí)施方 式所涉及的超聲波觀測裝置的超聲波觀測系統(tǒng)的主要部分的結(jié)構(gòu)的一例的圖。圖2是表示 圖1的超聲波觀測裝置所具備的B模式圖像運(yùn)算部的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的一例的框圖。圖3是表示 圖1的超聲波觀測裝置所具備的血流圖像運(yùn)算部的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的一例的框圖。圖4是表示在 圖3的血流圖像運(yùn)算部所具備的空間濾波器中設(shè)定的濾波器系數(shù)的一例的圖。圖5是表示 在圖3的血流圖像運(yùn)算部所具備的空間濾波器中設(shè)定的濾波器系數(shù)的、與圖4不同的例子 的圖。圖6是表示在設(shè)置于圖1的血流圖像運(yùn)算部的后級的空間濾波器中設(shè)定的濾波器系 數(shù)的一例的圖。圖7是表示在設(shè)置于圖1的血流圖像運(yùn)算部的后級的空間濾波器中設(shè)定的 濾波器系數(shù)的、與圖6不同的例子的圖。圖8A是表示圖1的彩色數(shù)據(jù)生成部所具備的調(diào)色板的一例的圖。圖8B是表示圖 1的彩色數(shù)據(jù)生成部所具備的調(diào)色板的、與圖8A不同的例子的圖。圖9A是表示圖1的彩色 數(shù)據(jù)生成部所具備的調(diào)色板的、與圖8A和圖8B不同的例子的圖。圖9B是表示圖1的彩色 數(shù)據(jù)生成部所具備的調(diào)色板的、與圖8A、圖8B以及圖9A不同的例子的圖。圖10是表示從 圖1的超聲波觀測裝置向監(jiān)視器輸出的圖像的一例的圖。圖11是用于說明血流圖像的顯 示模式間的轉(zhuǎn)換的圖。如圖1所示,超聲波觀測系統(tǒng)100具有以下部分來構(gòu)成主要部分超聲波振子1 ; 超聲波觀測裝置2,其對來自超聲波振子1的電脈沖信號實(shí)施處理,將該處理后的電脈沖信 號作為影像信號進(jìn)行輸出;監(jiān)視器3,其根據(jù)從超聲波觀測裝置2輸出的影像信號進(jìn)行圖像 顯示;以及操作指示部4,其能夠輸出用于對超聲波觀測系統(tǒng)100的各部分進(jìn)行指示的指示信號。由多個陣列振子構(gòu)成的超聲波振子1將從超聲波觀測裝置2輸出的電脈沖信號變 換為聲波脈沖信號,并將該聲波脈沖信號發(fā)送到被檢體(未圖示)。另外,超聲波振子1接 收對被檢體發(fā)送的聲波脈沖信號在該被檢體進(jìn)行反射而產(chǎn)生的聲波反射信號,將基于該聲 波反射信號的各聲線的掃描信息變換為電脈沖信號并輸出到超聲波觀測裝置2。此外,本實(shí)施方式的超聲波振子1也可以是由多個陣列振子以外的其它要素構(gòu)成 的超聲波振子。(在這種情況下,后述的發(fā)送接收電路11為不具備波束形成電路的結(jié)構(gòu)。)如圖1所示,超聲波觀測裝置2具有發(fā)送接收電路11,其具備作為發(fā)送頻率切換 部的功能;B模式圖像運(yùn)算部12 ;黑白數(shù)據(jù)生成部13 ;血流圖像運(yùn)算部14 ;空間濾波器15, 其構(gòu)成濾波處理部的一部分;彩色數(shù)據(jù)生成部16,其具備作為血流色彩生成部的功能;圖 像合成部17,其與監(jiān)視器3相連接;以及CPU18,其與操作指示部4相連接。
發(fā)送接收電路11具備前置放大器、A/D變換電路以及波束形成電路。發(fā)送接收電 路11生成與CPU 18的控制相應(yīng)的中心頻率以及脈沖波數(shù)的電脈沖并輸出到超聲波振子 1。另外,發(fā)送接收電路11通過對來自超聲波振子1的電脈沖信號實(shí)施放大以及A/D變換 處理來生成數(shù)字RF數(shù)據(jù)。然后,發(fā)送接收電路11將所生成的數(shù)字RF數(shù)據(jù)中的B模式圖像 生成用的數(shù)據(jù)輸出到B模式圖像運(yùn)算部12,將血流圖像生成用的數(shù)據(jù)輸出到血流圖像運(yùn)算 部14。例如如圖2所示,B模式圖像運(yùn)算部12具有使用公知技術(shù)分別構(gòu)成的帶通濾波器 121、Log壓縮處理部122、增益/STC處理部123、對比度處理部124、低通濾波器125以及B 模式坐標(biāo)變換處理部126。并且,輸出到B模式圖像運(yùn)算部12的數(shù)字RF數(shù)據(jù)被依次實(shí)施 上述各部分的處理,從而以被變換為B模式圖像數(shù)據(jù)的狀態(tài)輸出到黑白數(shù)據(jù)生成部13。此 外,由B模式圖像運(yùn)算部12算出的B模式圖像數(shù)據(jù)既可以是二維的數(shù)據(jù),另外,也可以是三 維的數(shù)據(jù)。黑白數(shù)據(jù)生成部13構(gòu)成為在RAM或ROM中保存用于表示B模式圖像數(shù)據(jù)的值與 由紅、綠以及藍(lán)構(gòu)成的三個色彩數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)的查詢表(以后稱為LUT)。并且,來自B模 式圖像運(yùn)算部12的B模式圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過上述結(jié)構(gòu)的黑白數(shù)據(jù)生成部13,以被變換為規(guī)定灰 度的黑白數(shù)據(jù)的狀態(tài)輸出到圖像合成部17。血流圖像運(yùn)算部14具有能夠根據(jù)血流的速度值或能量(power)值來生成圖像數(shù) 據(jù)的功能。(此外,本實(shí)施方式的說明中的血流作為包含例如超聲波造影劑那樣被注入到血 管中的人工反射體的流動的廣義的血流來使用。)具體地說,如圖3所示,血流圖像運(yùn)算部 14具有復(fù)信號化處理部141、MTI濾波器142、自相關(guān)運(yùn)算部143、構(gòu)成濾波處理部的一部分 的空間濾波器144、速度/能量運(yùn)算部145、閾值處理部146以及血流圖像坐標(biāo)變換處理部 147。S卩,本實(shí)施方式的濾波處理部具備空間濾波器144以及空間濾波器15。復(fù)信號化處理部141具有如下結(jié)構(gòu)能夠?qū)陌l(fā)送接收電路11輸出的數(shù)字RF數(shù) 據(jù)變換為復(fù)信號并進(jìn)行輸出。具體地說,復(fù)信號化處理部141具備所謂的正交檢波器,該正 交檢波器通過對數(shù)字RF數(shù)據(jù)依次實(shí)施將相位相差90度的正弦波信號相乘而通過低通濾波 器的處理,從而能夠得到復(fù)信號。此外,復(fù)信號化處理部141并不限于具備正交檢波器的結(jié)構(gòu),例如,也可以具備所 謂的正交采樣器,該正交采樣器通過在數(shù)字RF數(shù)據(jù)的中心頻率進(jìn)行將具有相位相差90度 的關(guān)系的時刻的數(shù)據(jù)分別作為實(shí)數(shù)信號和虛數(shù)信號而采樣的處理,從而能夠得到復(fù)信號。 另外,復(fù)信號化處理部141并不限于具備正交檢波器的結(jié)構(gòu),例如也可以具備如下結(jié)構(gòu)通 過進(jìn)行使用了希爾伯特(Hilbert)變換濾波器的信號處理,能夠根據(jù)數(shù)字RF數(shù)據(jù)得到復(fù)信 號。并且,用于在復(fù)信號化處理部141中得到復(fù)信號的處理既可以是使用FPGA等硬件來實(shí) 現(xiàn)的處理,另外,也可以是使用被寫入到DSP或CPU的軟件(程序)來實(shí)現(xiàn)的處理。另外,超聲波觀測裝置2在作為顯示血流的速度值或能量值的模式進(jìn)行動作的情 況下,在沿成為血流檢測對象的一個聲線方向以規(guī)定的次數(shù)(例如8次)發(fā)送了規(guī)定頻率 的聲脈沖信號之后,接收在該一個聲線方向反射的與該規(guī)定次數(shù)相當(dāng)?shù)臄?shù)量的聲波反射信 號。此時,沿上述一個聲線方向,在同一深度的點(diǎn)上能夠得到與上述規(guī)定次數(shù)相等數(shù)量(例 如8個)的復(fù)信號群。并且,通過一邊依次變更成為血流檢測對象的聲線方向一邊進(jìn)行同樣的處理,能夠在二維的局部平面上、或三維的局部空間內(nèi)的各點(diǎn)上分別得到與上述規(guī)定 次數(shù)相等數(shù)量的復(fù)信號群。這樣得到的復(fù)信號群被暫時保存到設(shè)置在超聲波觀測裝置2中 的未圖示的存儲器中。MTI濾波器142具備使用DSP、CPU或FPGA構(gòu)成的數(shù)字FIR濾波器或IIR濾波器。 此外,在由DSP構(gòu)成MTI濾波器142的情況下,也可以設(shè)為進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算處理。MTI濾波器142在從上述未圖示的存儲器中讀取在一個聲線上的規(guī)定的空間位置 獲取到的一個或多個復(fù)信號群之后,分別對構(gòu)成該一個或多個復(fù)信號群的實(shí)數(shù)信號群和虛 數(shù)信號群進(jìn)行用于除去低頻成分(變動較少的成分)的濾波處理。(這種濾波處理相當(dāng)于 用于從聲波反射信號中除去運(yùn)動速度較慢的成分的處理。)并且,MTI濾波器142向自相關(guān)運(yùn)算部143輸出將實(shí)施了上述濾波處理之后的實(shí) 數(shù)信號群和虛數(shù)信號群組合而生成的、從輸入時的信號個數(shù)中除去與濾波器的瞬態(tài)響應(yīng)相 當(dāng)?shù)牟糠值玫降臄?shù)量的復(fù)信號群。自相關(guān)運(yùn)算部143根據(jù)從MTI濾波器142輸出的復(fù)信號群,計算該復(fù)信號群的復(fù) 自相關(guān)值。此外,自相關(guān)運(yùn)算部143既可以通過FPGA等硬件來計算上述復(fù)自相關(guān)值,另外, 也可以使用被寫入到DSP或CPU的軟件(程序)來計算上述復(fù)自相關(guān)值。在此,如下式(1)那樣定義從MTI濾波器142輸出的復(fù)信號群Zi(其中,設(shè)i =
1 N)。Zi = Xjjyi ... (1)在這種情況下,如下式(2)表示復(fù)自相關(guān)值R。
N-I
權(quán)利要求
一種超聲波觀測裝置,將向被檢體發(fā)送的聲波輸出信號的反射信號作為電信號進(jìn)行接收,并且對該電信號實(shí)施各種信號處理,由此能夠生成上述被檢體的血流圖像,該超聲波觀測裝置具備發(fā)送頻率切換部,其將向上述被檢體發(fā)送的上述聲波輸出信號的頻帶切換為與在操作指示部中所選擇的上述血流圖像的顯示模式與分辨率的組合相應(yīng)的頻帶;第一空間濾波器,其與由上述發(fā)送頻率切換部進(jìn)行的頻帶的切換連動地進(jìn)行用于抑制上述電信號中有可能包含的噪聲成分的第一濾波處理;以及第二空間濾波器,其被設(shè)置在上述第一空間濾波器的后級側(cè),與由上述發(fā)送頻率切換部進(jìn)行的頻帶的切換連動地進(jìn)行用于使上述血流圖像的邊緣平滑化的第二濾波處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波觀測裝置,其特征在于,與由上述發(fā)送頻率切換部進(jìn)行的頻帶的切換連動地變更在上述第一空間濾波處理或 上述第二空間濾波處理中進(jìn)行濾波處理時使用的濾波形式、濾波抽頭數(shù)及濾波系數(shù)中的至 少一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波觀測裝置,其特征在于,與由上述發(fā)送頻率切換部進(jìn)行的頻帶的切換連動地變更在上述第一濾波處理和上述 第二濾波處理中進(jìn)行濾波處理時使用的濾波形式、濾波抽頭數(shù)及濾波系數(shù)中的至少一個。
全文摘要
本發(fā)明的超聲波觀測裝置將向被檢體發(fā)送的聲波輸出信號的反射信號作為電信號進(jìn)行接收,并且對該電信號實(shí)施各種信號處理,由此能夠生成上述被檢體的血流圖像,該超聲波觀測裝置具備發(fā)送頻率切換部,其將向上述被檢體發(fā)送的上述聲波輸出信號的頻帶切換為與從操作指示部輸出的指示信號相應(yīng)的頻帶;以及血流色彩生成部,其與由上述發(fā)送頻率切換部進(jìn)行的頻帶的切換連動地變更描繪上述血流圖像時的色彩。
文檔編號G01S15/89GK101978932SQ20101054786
公開日2011年2月23日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月8日
發(fā)明者宮木浩仲 申請人:奧林巴斯醫(yī)療株式會社