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)明涉及進行3維掃描的超聲波診斷裝置。
背景技術(shù)：
為了進行3維掃描，有一邊機械地使探頭進行移動(機械掃描) 一邊進行電子掃描的超聲波診斷裝置。以下，將使探頭一邊進行機械 掃描一邊進行電子掃描稱為電子/機械復合掃描。電子/機械復合掃描用 的探頭具有由排列為一列的多個振子構(gòu)成的振子單元。發(fā)送單元對施 加到振子單元的驅(qū)動脈沖的延遲時間進行控制，使得順序地切換超聲 波掃描線(scan line)。通過振子單元接收到的多個回波信號在延遲 加法電路中進行延遲相加，被變換為實測的掃描線信號。超聲波診斷 裝置通過在電子掃描時使探頭在振子單元與電子掃描面交叉的方向 (通常與電子掃描面垂直)上進行機械掃描，來生成多個實測的掃描 線信號。然后，根據(jù)這些多個實測的掃描線信號，產(chǎn)生多斷面的斷層 像。對所產(chǎn)生的多斷面的斷層像的集合進行渲染(rendering)處理， 產(chǎn)生偽3維圖像。
作為電子/機械復合掃描，有使振子單元一邊機械地連續(xù)移動一邊 循環(huán)進行電子掃描的方法。但是，在該方法中，電子掃描面相對于移 動方向傾斜。在該情況下，根據(jù)構(gòu)成相對于移動方向傾斜的電子掃描 面的多個實測的掃描線信號，產(chǎn)生相對于移動方向傾斜的多斷面的實 測的斷層像。對所產(chǎn)生的多斷面的實測的斷層像的集合進行渲染處理， 產(chǎn)生偽3維圖像。但是，在該情況下，需要進行復雜的渲染處理，是 不現(xiàn)實的。另外，由于在機械掃描的來路和去路中電子掃描面是不同 的，所以也需要考慮到該點的復雜的渲染處理。
因此，如圖13所示那樣，有以下的方法為了使電子掃描面與移
動方向垂直，而間歇地使振子單元按照移動—停止—電子掃描—移動 —停止—電子掃描那樣地進行移動。但是，在該方法中，移動機構(gòu)的 控制和電子掃描的控制變得復雜。另外，由于機械地使振子單元停止，
所以無法面向高速的3D掃描。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)使振子單元一邊機械地連 續(xù)移動一邊進行電子掃描的高速3D掃描，并且能夠簡便地產(chǎn)生高精 度并且高畫質(zhì)的偽3維圖像的超聲波診斷裝置。
本發(fā)明的第一方面的超聲波診斷裝置具備具備振子單元和移動 機構(gòu)的探頭，其中該振子單元具有多個振子，該振子被排列在第一方 向上，發(fā)送超聲波并接收回波信號，該移動機構(gòu)用于使上述振子單元 在與上述第一方向交叉的第二方向上連續(xù)移動；對上述移動機構(gòu)進行 控制，使得上述振子單元在上述第二方向上連續(xù)移動的控制單元；使 上述振子單元產(chǎn)生超聲波的發(fā)送單元；對來自上述振子單元的多個回 波信號進行延遲相加，生成多個實測的掃描線信號的信號生成單元； 根據(jù)上述多個實測的掃描線信號，計算出構(gòu)成多個計算上的電子掃描
面的多個計算上的掃描線信號的信號計算單元；根據(jù)上述計算出的多 個計算上的掃描線信號，產(chǎn)生多斷面的斷層像的圖像產(chǎn)生單元。
本發(fā)明的第二方面的超聲波診斷裝置具備存儲構(gòu)成多個實測的 電子掃描面的多個實測的掃描線信號的存儲部件；根據(jù)上述多個實測 的掃描線信號，計算出構(gòu)成多個計算上的電子掃描面的多個計算上的 掃描線信號的信號計算單元；根據(jù)上述計算出的多個計算上的掃描線 信號，產(chǎn)生多斷面的斷層像的圖像產(chǎn)生單元。
本發(fā)明并不只限于此，通過以下的具體說明和實施例，能夠了解 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點。


圖l是表示本實施例的超聲波診斷裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是用于說明基于圖l的發(fā)送單元和接收單元的電子掃描的圖。 圖3是表示圖1的超聲波掃描線信號處理單元的結(jié)構(gòu)的圖。 圖4是表示圖1的振子單元在去路上移動時的超聲波掃描線的位 置的圖。
圖5是表示圖1的振子單元在來路上移動時的超聲波掃描線的位 置的圖。
圖6是表示在本實施例和本實施例的變形例子中，使用2個實測 的掃描線信號計算出計算上的掃描線信號的情況下的、實測的電子掃 描面、實測的掃描線信號、計算上的電子掃描面、計算上的掃描線信 號的位置的圖。
圖7是表示在本實施例和本實施例的變形例子中，使用2個實測 的掃描線信號計算出計算上的掃描線信號的情況下的、2個實測的掃
描線信號和計算上的掃描線信號的距離的圖。
圖8是表示在本實施例和本實施例的變形例子中，使用3個實測 的掃描線信號計算出計算上的掃描線信號的情況下的、實測的電子掃 描面、實測的掃描線信號、計算上的電子掃描面、計算上的掃描線信 號的位置的圖。
圖9是表示在本實施例和本實施例的變形例子中，使用3個實測 的掃描線信號計算出計算上的掃描線信號的情況下的、3個實測的掃
描線信號和計算上的掃描線信號的距離的圖。
圖IO是表示圖1的振子單元往返移動的情況下的、電子掃描面、 掃描線信號、計算上的電子掃描面、計算上的掃描線信號的位置的圖。
圖11是表示本實施例的變形例子的第一掃描線信號處理單元的 結(jié)構(gòu)的圖。
圖12是表示本實施例的變形例子的第二掃描線信號處理單元的 結(jié)構(gòu)的圖。
圖13是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)使振子單元一邊間歇地移動一邊進行電子 掃描的情況下的、電子掃描面、超聲波掃描線與移動方向的位置關(guān)系 的圖。
具體實施例方式
以下，參考附圖，說明本發(fā)明的實施例。
圖1是表示本實施例的超聲波診斷裝置1的結(jié)構(gòu)的圖。如圖l所
示那樣，超聲波診斷裝置1具備超聲波診斷裝置本體10和探頭30。
超聲波診斷裝置本體10具備發(fā)送單元11、接收單元13、掃描線 信號處理單元15、圖像產(chǎn)生單元17、顯示單元9、存儲單元21、系統(tǒng) 控制單元23、輸入單元25、移動控制單元27、位置檢測單元29。
探頭30與超聲波診斷裝置本體10連接，具備振子單元31和移動 機構(gòu)33。以下，說明各個構(gòu)成要素的功能。
發(fā)送單元11具有未圖示的速率脈沖產(chǎn)生電路、延遲電路、驅(qū)動脈 沖產(chǎn)生電路等。速率脈沖產(chǎn)生電路按照規(guī)定的速率頻率frHz(周期1/fr 秒)循環(huán)產(chǎn)生速率脈沖。延遲電路在每個信道中使超聲波聚波為波束 狀，并且向各速度脈沖施加為了決定發(fā)送方向性所必需的延遲時間。 驅(qū)動脈沖產(chǎn)生電路按照基于各延遲后的速率脈沖的定時，產(chǎn)生超聲波 驅(qū)動脈沖。接收到超聲波驅(qū)動脈沖的振子單元31的振子產(chǎn)生超聲波。 振子單元31具有未圖示的多個振子、背襯(backing)材、音響 匹配層、音響透鏡。沿著1個方向排列多個振子。各個振子由多個壓 電元件構(gòu)成。將排列該振子的方向稱為陣列(array)方向。各個振子 接受來自發(fā)送單元ll的驅(qū)動脈沖的施加，將超聲波發(fā)送到被檢體。由 被檢體等的內(nèi)部組織反射的超聲波作為回波信號由各個振子接收。接 收到的回波信號被發(fā)送到接收單元13。背襯材被設(shè)置在多個振子的背 面，吸收超聲波而抑制振動。音響匹配層祐:設(shè)置在多個振子的前面。 為了抑制因被檢體與多個振子的音響阻抗的不同造成的超聲波的反 射，而設(shè)置音響匹配層。音響透鏡被設(shè)置在音響匹配層的前面。音響 透鏡使超聲波在與延遲電路的聚波方向不同的方向上聚波。
接收單元13具備掃描線信號生成單元131和濾波電路133。 掃描線信號生成單元131具有未圖示的放大器電路、A/D變換器、 延遲電路、加法器。放大器電路針對每個信道，對來自被檢體的回波
信號進行放大。A/D變換器通過對放大后的回波信號進行標本化和量 子化，從而從模擬信號變換為數(shù)字信號。延遲電路對各回波信號施加 為了使變換為數(shù)字信號的回波信號聚波為波束狀并且順序地變更接收 方向性所必需的延遲時間。加法器對施加了延遲時間的回波信號進行 相加。
通過該相加，對來自與回波信號的接收方向性對應的方向的反射 成分進行強調(diào)，根據(jù)接收方向性和發(fā)送方向性，形成超聲波發(fā)送接收 的統(tǒng)一的波束(超聲波波束)。這樣，通過對發(fā)送單元ll、接收單元 13、振子單元31的超聲波波束的發(fā)送接收進行控制，進行電子掃描。 1個超聲波波束與1個超聲波掃描線對應。因此，將通過超聲波波束
號。實測的掃描線信號是在標本化時在超聲波掃描線的深度方向上隔 開一定間隔地取得的采樣點處的回波信號成分的集合。在此，"實測" 是指實際通過電子掃描而得到的意思。1次電子掃描的全部超聲波掃 描線構(gòu)成l個實測的電子掃描面(幀)。在存儲單元21中，對每個掃 描面存儲有多個實測的掃描線信號的數(shù)據(jù)。
圖2是用于說明被發(fā)送單元11和接收單元13控制的電子掃描的 圖。如圖2所示，將Y軸規(guī)定為陣列方向，Z軸為超聲波波束的發(fā)送 接收方向(超聲波掃描線的深度方向)，X軸為與YZ平面垂直的方 向。從振子單元31沿著Z軸延伸的N條線表示超聲波波束。另外， 將實際進行電子掃描的面(在圖2中，是用虛線圍住的面(YZ面)) 稱為實測的電子掃描面。發(fā)送單元11和接收單元13通過使振子單元 31從第1個到第N個地按照時間間隔dt —邊順序地變更位置一邊發(fā) 送接收超聲波波束，從而使其進行電子掃描。如果第N個超聲波波束 的發(fā)送接收結(jié)束，則循環(huán)地從第1個到第N個地進行超聲波波束的發(fā) 送接收。這樣，循環(huán)進行電子掃描。
濾波電路133是具有頻率選擇性的電氣電路，使實測的掃描線RF 信號的希望的頻率成分通過，除去剩余的頻率成分。濾波處理后的實 測的掃描線信號被發(fā)送到掃描線信號處理單元15。
掃描線信號處理單元15對來自接收單元13的實測的超聲波掃描 線信號進行各種處理。圖3是表示掃描線信號處理單元15的結(jié)構(gòu)的圖。 如圖3所示，掃描線信號處理單元15具有包絡(luò)線檢波電路151、壓縮 電路153、掃描線信號計算單元155。
包絡(luò)線檢波電路151對實測的掃描線信號進行包絡(luò)線檢波，檢測 出實測的掃描線信號的包絡(luò)線。
壓縮電路153對包絡(luò)線檢波后的實測的掃描線信號進行對數(shù)壓縮 (對數(shù)放大)等的壓縮(放大)。另外，包絡(luò)線檢波電路151和壓縮 電路153也可以替換其順序。即，也可以首先對實測的掃描線信號在 壓縮電路153中進行壓縮處理，接著在包絡(luò)線檢波單元151中進行包 絡(luò)線檢波。
掃描線信號計算單元155根據(jù)多個實測的超聲波掃描線信號，計 算出構(gòu)成多個計算上的電子掃描面的多個計算上的超聲波掃描線信 號。在此，"計算上"是指通過基于實測的超聲波掃描線信號進行計 算而得到的意思。典型的是，掃描線信號計算單元155根據(jù)由后面說 明的位置檢測單元29檢測出的振子單元31的位置，計算出多個計算 上的掃描線信號，使得計算上的電子掃描面與振子單元31的移動方向 垂直。但是，計算上的電子掃描面并不必須與移動方向垂直，也可以 是傾斜的。另外，具體地說，計算上的掃描線信號的計算處理是補插 或外插。即，掃描線信號計算單元155根據(jù)多個實測的掃描線信號， 對多個計算上的掃描線信號進行補插或外插。多個計算上的超聲波掃 描線信號被發(fā)送到圖像產(chǎn)生單元17。將在后面詳細說明該超聲波掃描 線信號的計算處理。
圖像產(chǎn)生單元17根據(jù)多個計算上的超聲波掃描線信號，產(chǎn)生多斷 面的斷層像。另外，根據(jù)需要，對多斷面的斷層像的集合進行渲染， 產(chǎn)生最大值投影像或表面(surface)像等各種偽3維圖像。
顯示單元19顯示在圖像產(chǎn)生單元17中產(chǎn)生的各種圖像。
輸入單元20具有用于將來自操作者的指示，例如掃描的停止或后 述的計算上的電子掃描面的位置等輸入到超聲波診斷裝置本體10的
各種開關(guān)、按鍵、跟蹤球、鼠標、鍵盤等。
存儲單元18存儲用于執(zhí)行超聲波掃描線計算處理的控制程序、每 個電子掃描面的掃描線信號的數(shù)據(jù)、振子單元31的位置、掃描線信號 的位置等。
系統(tǒng)控制單元23具有作為信息處理裝置(計算機)的功能，控制 超聲波診斷裝置10的動作。系統(tǒng)控制單元23從存儲單元18讀出用于 執(zhí)行圖像生成、顯示等的控制程序，將其展開到自身具有的存儲器上， 執(zhí)行與各種處理有關(guān)的計算、控制等。
移動機構(gòu)33是使振子單元31沿著與陣列方向交叉的方向(移動 方向)移動的結(jié)構(gòu)，接受電動機的驅(qū)動力而動作。另外，在移動機構(gòu) 33的電動機的旋轉(zhuǎn)軸上安裝有光學式或磁式的編碼器的狹縫板。編碼 器在電動機的旋轉(zhuǎn)軸每次旋轉(zhuǎn)一定角度時，產(chǎn)生脈沖信號。
位置檢測單元29對來自編碼器的脈沖信號的脈沖進行計數(shù)，根據(jù) 該計數(shù)值確定振子單元31的位置。另外，位置檢測單元29還能夠根 據(jù)由發(fā)送單元11產(chǎn)生的驅(qū)動脈沖的施加定時和來自編碼器的脈沖信 號，檢測出特定的超聲波波束的接收位置。將在后面詳細說明位置檢 測處理。
移動控制單元27根據(jù)檢測出的振子單元31的位置等，生成用于 使移動機構(gòu)33動作的驅(qū)動信號，將生成的驅(qū)動信號供給到移動機構(gòu) 33。這時，移動控制單元27對移動機構(gòu)33進行控制，使振子單元31 按照適當?shù)亩〞r、速度、朝向在移動方向(X軸)上機械地往返連續(xù) 移動(不是間歇的移動)。
圖4是表示振子單元31在去路上移動時的超聲波掃描線的位置的 圖。圖5是表示振子單元31在來路上移動時的超聲波掃描線的位置的 圖。如圖4和圖5所示，振子單元31在與陣列方向(Y軸)垂直的方 向(X軸)上移動。圖4和圖5所示的圓圏表示超聲波掃描線。超聲 波掃描線的位置與因該超聲波掃描線產(chǎn)生的掃描線信號的位置對應。 振子單元31通過移動控制單元27連續(xù)地移動。其間，通過發(fā)送單元 11和接收單元13，循環(huán)進行電子掃描(電子/機械復合掃描)。因此，
由多個超聲波掃描線信號構(gòu)成的實測的電子掃描面相對于移動方向
(X軸)傾斜。另外，如果對圖4和圖5進行比較則可知，在去路和 來路上，實測的電子掃描面的傾斜方向是不同的。
接著，說明本實施例的計算上的掃描線信號的計算處理。計算的 方法有各種。以下，為了具體地說明計算處理，而說明基于線性補插 的方法。首先，說明使用2個實測的超聲波掃描線信號對計算上的超 聲波掃描線信號進行補插的方法。
圖6是表示使用2個實測的超聲波掃描線信號補插計算上的掃描 線信號的情況下的、實測的電子掃描面、實測的掃描線信號、計算上 的電子掃描面、計算上的掃描線信號的位置關(guān)系的圖。用虛線表示的 圓圏表示實測的掃描線信號的移動方向(X軸)相關(guān)的位置X。用實 線表示的圓圏表示計算上的掃描線信號X的移動方向(X軸)相關(guān)的 位置X。在各掃描線信號的位置X上附加的左側(cè)的下標字符表示電子 掃描面的編號。在各掃描線信號X上附加的右側(cè)的下標字符表示與各 掃描線信號X對應的超聲波掃描線的編號。另外，下標字符的S表示 計算上的電子掃描面s。例如超聲波掃描線信號的位置Xi, i表示實測 的電子掃描面i中的第1個超聲波掃描線相關(guān)的掃描線信號的位置。如 果另外舉出一個例子，則Xs, i表示計算上的電子掃描面s中的第1個 超聲波掃描線相關(guān)的掃描線信號的位置。構(gòu)成同一計算上的電子掃描 面s的多個計算上的掃描線信號的位置(Xsl......n)相等。
通過系統(tǒng)控制單元23來決定計算上的電子掃描面s的位置。系統(tǒng) 控制單元23決定多個計算上的超聲波掃描線信號的位置，使得多個計 算上的電子掃描面與移動方向垂直，并且這些電子掃描面相互平行。 例如，如圖6所示，與移動方向垂直的計算上的電子掃描面s的位置 處于相鄰的實測的電子掃描面i的位置與電子掃描面i + 1的位置之間。
圖7是表示使用2個實測的掃描線信號補插計算上的掃描線信號 的情況下的、2個實測的掃描線信號的位置與計算上的掃描線信號的 位置的距離的圖。在圖7中，為了方便，對每個電子掃描面逐一地表 示出構(gòu)成電子掃描面的多個掃描線信號中的超聲波掃描線的編號相同
的掃描線信號。即，Xi是電子掃描面i中的希望的超聲波掃描線編號 的超聲波掃描線信號的位置，Xw是電子掃描面i+l中的與Xi相同編 號的超聲波掃描線相關(guān)的掃描線信號的位置，Xs是電子掃描面s中的 與Xi相同編號的超聲波掃描線相關(guān)的掃描線信號的位置。Li是掃描線 信號的位置Xs與掃描線信號的位置Xi之間的距離。L^是掃描線信號 的位置Xw與掃描線信號Ss的位置Xs之間的距離。另外，如根據(jù)圖6 和圖7可知的那樣，Li和Li+n與超聲波掃描線的位置(編號)對應地 變化。另外，將在后面說明各掃描線信號的位置的檢測方法。
在此，將與位置X" Xi+1、 Xs對應的掃描線信號分別設(shè)為Si、 Si + 1、 Ss。在使用2個實測的掃描線信號(Si、 Si+1)計算出計算上的掃 描線信號的情況下，掃描線信號計算單元155將2個實測的掃描線信 號(Si、 Si + 1)適用于下述的線性補插公式(1)中，對每個超聲波掃 描線計算(補插)計算上的超聲波掃描線信號Ss。
S s=(L i . S i+L i+1 . S i+1)/(L i+L i+1> ... (1)
如上所述，實測的超聲波掃描線信號(Si、 Si+J是超聲波掃描線 的深度方向(z軸)的采樣點上的回波信號成分的集合。因此，掃描 線信號計算單元155使用公式(1),計算出2個實測的掃描線信號(Si、 Si + 1)中的同一位置的采樣點上的回波信號成分。如果由掃描線信號計 算單元155計算出與某1個超聲波掃描線相關(guān)的2個實測的掃描線信 號(Si、 Si + 1)的全部采樣點上的回波信號成分，則計算出與該超聲波 掃描線相關(guān)的計算上的超聲波掃描線信號Ss。
接著，說明使用3個實測的掃描線信號補插計算上的掃描線信號 的方法。
圖8是表示使用3個實測的掃描線信號補插計算上的掃描線信號 的情況下的、實測的電子掃描面、實測的掃描線信號、計算上的電子 掃描面、計算上的掃描線信號的位置關(guān)系的圖。與圖6—樣，用虛線 所示的圓圏是實測的掃描線信號(Si, i......n、 Si+1>1......n、 Si + 2, i......N)的
位置(Xi, !......N、 Xi+1, i....N、 Xi + 2, i......N)，用實線所示的圓圏是計算上
的掃描線信號(Ss, t.....n)的位置(Xs, i.....N)。如圖8所示，與移動
方向垂直的計算上的電子掃描面s的位置位于3個連續(xù)的實測的電子 掃描面(i、 i + l、 i + 2)中的兩端的電子掃描面(i和i + 2)的位置之 間。
圖9是表示使用3個實測的掃描線信號(Si, i......N、 Si + 1, !.....N、 Si
+ 2, !....n)對計算上的掃描線信號(Ss， ！.....N)進行補插的情況下的、3
個實測的掃描線信號的位置和計算上的掃描線信號的位置之間的距離
的圖。如圖9所示，L"2是掃描線信號Si+2的位置X卜2與掃描線信號
Ss的位置Xs的距離，與Lj、 Lw—樣，根據(jù)超聲波掃描線的位置(編 號)，其值不同。
掃描線信號計算單元155將3個實測的掃描線信號(Si、 Si + 1、 Si + 2)適用于下述的線性補插公式(2)中，對每個超聲波掃描線補插計 算上的掃描線信號Ss。
S S=ULi+1+S i+2) + L i+1(S w—S O + L 1+2(S i+S i+1)}/(L i+L i+2)
' (2)
掃描線信號計算單元155使用上述公式(1)或公式(2)，計算 出多個計算上的電子掃描面量的多個計算上的掃描線信號(Ss, ,......n )。
接著，圖像產(chǎn)生單元17根據(jù)多個計算上的掃描線信號(Ss, i......N),
產(chǎn)生與移動方向(X軸)垂直的多斷面的斷層像。圖像產(chǎn)生單元17對 與該移動方向垂直的多斷面的斷層像實施渲染處理，產(chǎn)生各種偽3維 圖像。該渲染處理由于對與移動方向(X軸)垂直的多斷面的斷層像 進行，所以不需要進行用于使斷面垂直于移動方向(X軸)的座標變 換等復雜的計算，是非常簡單的處理。另外，其結(jié)果所產(chǎn)生的偽3維 圖像由于不需要進行座標變換等復雜的計算，所以是高精度并且高畫 質(zhì)的。
另外，在系統(tǒng)控制單元23決定多個計算上的掃描線信號的位置 (Xs, i......N)使得多個計算上的電子掃描面的間隔(X軸)為一定的間
隔的情況下，圖像產(chǎn)生單元17產(chǎn)生沿著振子單元31的移動方向(X 軸)具有均勻的間隔的多斷面的斷層像?；诰哂芯鶆蜷g隔的多斷面 的斷層像的偽3維圖像與具有隨機間隔的多斷面的斷層像的偽3維圖
像相比，具有更高的精度。
在以上的說明中，說明了振子單元31 —邊在一個方向上移動一邊 進行電子掃描的情況。接著，說明使振子單元31—邊往復移動一邊進 行電子掃描的情況。
圖10是表示振子單元31往返移動的情況下的、實測的電子掃描 面、實測的掃描線信號、計算上的電子掃描面、計算上的掃描線信號 的位置關(guān)系的圖。如圖10所示，與去路有關(guān)的掃描線信號的位置X 的下標字符是i，與來路有關(guān)的掃描線信號的位置X的下標字符是j。 掃描線信號計算單元155將構(gòu)成去路的電子掃描面i和來路的電子掃 描面j的多個掃描線信號(Si, !......n、 Si + 1. i....N、 Sj, i......N、 Sj + ^.....n)
適用于公式(1)或公式(2)，補插構(gòu)成與移動方向(X軸)垂直的 計算上的電子掃描面s的多個計算上的掃描線信號(Ss, !......N)。
根據(jù)通過上述方法計算出的多個計算上的超聲波掃描線信號(Ss, i.....N)，圖像產(chǎn)生單元17不考慮振子單元31的來路和去路上的實測 的電子掃描面的位置和角度的不同，就能夠通過簡單的渲染處理產(chǎn)生 偽3維圖像。另外，進行簡單的渲染處理的結(jié)果是，圖像產(chǎn)生單元17 在振子單元31連續(xù)地往復移動的期間，能夠隨機地產(chǎn)生偽3維圖像。 另外，顯示單元19能夠隨機地顯示偽3維圖像。
另外，作為根據(jù)來路和去路上的實測的掃描線信號計算出計算上 的掃描線信號的方法，還有以下說明的方法。掃描線信號計算單元155 根據(jù)去路上的掃描線信號和來路上的掃描線信號，將夾著計算上的掃 描線信號(Ss, i ....N)的最近的掃描線信號(在圖IO中，是與位置Xi
+ 1, i、 Xj + i， i、 Xi + i, 2、 Xj + i' 2、 Xj, 3、 Xi, 3、 Xj， 4、 Xi, 4、 Xj, n-2、 Xi, N-2、 Xj, NM、 Xi, n-p Xj. N、 Xi, n對應的掃描線信號)適用于公式U)
和公式(2)等中，計算出計算上的掃描線信號(Ss， i......n)。其結(jié)果
是，由于基于根據(jù)計算上的掃描線信號在接近的位置處得到的實測的 掃描線信號而產(chǎn)生斷層像，所以在被檢體靜止的情況下，圖像產(chǎn)生單
元17能夠產(chǎn)生比只與來路或去路有關(guān)的斷層像更高精度的斷層像。 在振子單元31的移動速度快的情況下，電子掃描方向上的超聲波
掃描線的密度和移動方向上的電子掃描面的密度變大。在該情況下，
系統(tǒng)控制單元23設(shè)定若干個參數(shù)Xs的值。另外，掃描線信號計算單 元155通過適當?shù)亟M合公式(1)、公式(2)等線性補插公式，來計 算出多個計算上的掃描線信號。其結(jié)果是，計算上的電子掃描面s的 個數(shù)與實測的電子掃描面i、 j等的個數(shù)多。因此，圖像產(chǎn)生單元17 能夠產(chǎn)生更均勻的偽3維圖像。
另外，上述掃描線信號計算處理全部使用了公式(1)、公式(2) 那樣的線性補插公式。但是，并不只限于此，掃描線信號計算處理也 可以使用樣條(spline)函數(shù)、SINC函數(shù)等高次的補插公式。另外， 掃描線信號計算處理也可以使用基于線性、樣條函數(shù)、SINC函數(shù)的外 插法。
接著，說明掃描線信號的位置的檢測方法。檢測各掃描線信號的 位置的方法主要有3種。
說明第1個。首先，由位置檢測單元29確定各電子掃描中的作為 基準的位置(編號)的超聲波波束接收時的振子單元31的位置。以下， 將成為基準的位置(編號)作為第1個。第l個超聲波波束接收時的 振子單元31的位置大致等于各電子掃描面中的第l個超聲波掃描線相 關(guān)的掃描線信號(Si, p Si + 1, i等)的位置。超聲波波束的發(fā)送接收的 時間間隔dt是一定的，因此位置檢測單元29根據(jù)第1個超聲波掃描 線相關(guān)的掃描線信號(Si, p Si + 1， t等)的位置和相對于第1個超聲波 波束的接收時刻的時間間隔，計算出全部超聲波掃描線相關(guān)的掃描線 信號(Si， 2......n、 Si + 1, 2......n等)的位置。
說明第2個。在由移動控制單元27使振子單元31按照穩(wěn)定的速 度連續(xù)移動，超聲波波束按照規(guī)定的一定間隔dt被發(fā)送接收的情況 下，位置檢測單元29根據(jù)開始連續(xù)移動的時刻近似地計算出全部掃描 線信號(Si, i.....n、 Si + 1, i ...n等)的位置。
說明第3個。位置檢測單元29根據(jù)接收到各超聲波波束的時刻和 振子單元31的位置，檢測(實測)全部掃描線信號(Si, ,......n、 Si + 1, !......
!v等)的位置。根據(jù)該方法，與其他2個方法相比，能夠得到高精度
的斷層像。在該情況下，還可以由掃描線計算單元15使用開口合成的 技術(shù)，相關(guān)(coherent)地計算掃描線信號，由此，圖像產(chǎn)生單元17 能夠提高與偽3維圖像有關(guān)的移動方向的分辨率。
并且，根據(jù)本實施例，能夠?qū)崿F(xiàn)進行使振子單元一邊機械地連續(xù) 移動一邊進行電子掃描的高速3D掃描，并且能夠簡單地產(chǎn)生高精度 并且高畫質(zhì)的偽3維圖像。 (本實施例的變形例子)
在本實施例的變形例子的說明中，說明根據(jù)包絡(luò)線檢波前的多個 實測的掃描線信號計算出多個計算上的掃描線信號的超聲波診斷裝置
的例子。另外，在以下的說明中，對具有與本實施例大致相同的功能 的構(gòu)成要素附加同一符號，只在必要的情況下進行重復說明。
圖11是表示本實施例的變形例子的掃描線信號處理單元15a的結(jié) 構(gòu)的圖。如圖11所示，掃描線信號計算單元15a具有相位對準單元 157、掃描線信號計算單元155a、包絡(luò)線檢波電路151、壓縮電路153。
相位對準單元157對同一超聲波掃描線的多個實測的掃描線信號 進行相位對準。
另外，如圖12所示，代替相位對準單元157,掃描線信號處理單 元15b也可以具有時間對準單元158。時間對準單元158對同一超聲 波掃描線的多個實測的掃描線信號進行時間對準。
另外，在不需要進行相位對準和時間對準的情況下，掃描線信號 處理單元15a也可以不具備相位對準單元157，掃描線信號處理單元 15b也可以不具備時間對準單元158。
掃描線信號計算單元155a、 155b根據(jù)檢測出的振子單元31的位 置，根據(jù)構(gòu)成至少2個實測的電子掃描面的多個實測的掃描線信號， 計算出構(gòu)成與移動方向垂直的計算上的電子掃描面的至少2個計算上 的掃描線信號。存儲單元21對每個電子掃描面存儲多個計算上的掃描 線信號的數(shù)據(jù)。
包絡(luò)線檢波電路151對計算上的掃描線信號進行包絡(luò)線檢波，檢 測出計算上的掃描線信號的包絡(luò)線。
壓縮電路153對包絡(luò)線檢波后的計算上的掃描線信號進行對數(shù)壓 縮(對數(shù)放大)等的壓縮(放大)。另外，也可以交換包絡(luò)線檢波電 路151和壓縮電路153的順序。
接著，說明本實施例的變形例子的計算上的掃描線信號的計算處 理。實測的掃描線信號、實測的電子掃描面、計算上的掃描線信號、 計算上的電子掃描面的位置與圖6和圖8—樣。
另外，實測的掃描線信號d......N、 Si + 1, !......N、 Si + 2, !......N)與計
算上的掃描線信號(Ss, i......N)之間的距離分別與Li、 Li+1、 Li + 2相同。
另外，掃描線信號計算單元155a、 155b將多個實測的掃描線信號 例如適用于公式(1)、公式(2)，計算出構(gòu)成與移動方向垂直的電 子掃描面的多個計算上的掃描線信號。
如果掃描線信號計算單元155a、 155b對全部的超聲波掃描線計算 出計算上的超聲波掃描線信號(Ss， i......N)，則構(gòu)成與移動方向垂直的
計算上的電子掃描面s。這時，掃描線信號計算單元155a、 155b使用 公式(1)或公式(2),計算出實測的掃描線信號(Si, Si + 1)的回波 信號成分中的同一采樣點上的回波信號成分。如果通過掃描線信號計 算單元155a、 155b計算出與某1個超聲波掃描線有關(guān)的實測的掃描線 信號(Si、 Si + 1)的全部采樣點上的回波信號成分，則計算出與該超聲 波掃描線有關(guān)的計算上的超聲波掃描線信號Ss。對每個電子掃描面， 將多個計算上的掃描線信號(Ss, i......N )的數(shù)據(jù)存儲在存儲單元21中。
計算出的計算上的掃描線信號(Ss, t......N)在包絡(luò)線檢波電路151
中進行包絡(luò)線檢波，在壓縮電路中被壓縮。另外，圖像產(chǎn)生單元17根 據(jù)多個計算上的掃描線信號，產(chǎn)生多斷面的斷層像。另外，圖像產(chǎn)生 單元17對與移動方向垂直的多斷面的斷層像的集合進行渲染，產(chǎn)生各 種偽3維圖像。顯示單元19顯示所產(chǎn)生的各種圖像。
另外，掃描線信號計算單元15a、 15b也可以具備用于抽出掃描線 信號的多普勒信號的未圖示的正交檢波電路，掃描線信號計算單元 155a、 155b也可以根據(jù)正交檢波后的多個實測的掃描線信號，計算出 計算上的掃描線信號。
另外，根據(jù)本實施例的變形例子，能夠?qū)崿F(xiàn)進行使振子單元一邊
機械地連續(xù)移動一邊進行電子掃描的高速3D掃描，并且能夠簡單地 產(chǎn)生高精度并且高畫質(zhì)的偽3維圖像。
本發(fā)明并不只限于以上的具體說明和實施例。在不脫離本發(fā)明的 宗旨的范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明進行變形和組合。而這些變形和組合也 包含在本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1.一種超聲波診斷裝置，其特征在于包括探頭，具備振子單元和移動機構(gòu)，其中該振子單元具有多個振子，該多個振子被排列在第一方向上，發(fā)送超聲波并接收回波信號；該移動機構(gòu)用于使上述振子單元在與上述第一方向交叉的第二方向上連續(xù)移動；控制單元，對上述移動機構(gòu)進行控制，使得上述振子單元在上述第二方向上連續(xù)移動；發(fā)送單元，使上述振子單元產(chǎn)生超聲波；信號生成單元，對來自上述振子單元的多個回波信號進行延遲相加，生成多個實測的掃描線信號；信號計算單元，根據(jù)上述多個實測的掃描線信號，計算出構(gòu)成多個計算上的電子掃描面的多個計算上的掃描線信號；圖像產(chǎn)生單元，根據(jù)上述計算出的多個計算上的掃描線信號，產(chǎn)生多斷面的斷層像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲波診斷裝置，其特征在于 上述信號計算單元根據(jù)上述多個實測的掃描線信號，補插上述多個計算上的掃描線信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲波診斷裝置，其特征在于還包括 檢測單元，檢測上述振子單元的位置，其中 上述信號計算單元根據(jù)上述檢測出的振子單元的位置，計算出構(gòu)成與上述第二方向垂直的上述多個計算上的電子掃描面的上述多個計 算上的掃描線信號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲波診斷裝置，其特征在于還包括 檢波單元，對上述多個實測的掃描線信號進行檢波處理，其中 上述信號計算單元根據(jù)上述檢測出的振子單元的位置，從上述檢波處理后的多個實測的掃描線信號，計算出構(gòu)成與上述第二方向垂直 的多個計算上的電子掃描面的多個計算上的超聲波掃描線信號。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波診斷裝置，其特征在于 作為上述檢波處理，上述檢波單元進行包絡(luò)線檢波處理。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波診斷裝置，其特征在于 作為上述檢波處理，上述檢波單元進行正交檢波處理。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲波診斷裝置，其特征在于還包括 相位對準單元，與上述掃描線信號的位置對應地使上述多個實測的掃描線信號的相位對準。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲波診斷裝置，其特征在于 時間對準單元，與上述掃描線信號的位置對應地使上述多個實測的掃描線信號的時間對準。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波診斷裝置，其特征在于 上述信號計算單元計算出上述多個計算上的掃描線信號，使得等間隔地配置上述多個計算上的電子掃描面。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波診斷裝置，其特征在于 上述信號計算單元對于上述振子單元的沿著上述第二方向的移動，計算出上述多個計算上的掃描線信號使得去路上的上述計算上的 電子掃描面和來路上的上述計算上的電子掃描面位于大致相等的位置 上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲波診斷裝置，其特征在于 上述信號計算單元計算出上述多個計算上的掃描線信號，使得上述計算上的電子掃描面的個數(shù)比上述實測的電子掃描面的個數(shù)多。
12. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波診斷裝置，其特征在于 上述信號計算單元對于上述振子單元的沿著上述第二方向的移動，根據(jù)構(gòu)成去路上的上述實測的電子掃描面的上述多個實測的掃描i信號，計算出構(gòu)成垂直于i述第二方向的計算上的電子^描面的多 個計算上的掃描信號。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于 上述圖像產(chǎn)生單元對上述多斷面的斷層像的集合進行渲染，產(chǎn)生偽3維圖像。
14. 一種超聲波診斷裝置，其特征在于包括存儲構(gòu)成多個實測的電子掃描面的多個實測的掃描線信號的存儲 部件；根據(jù)上述多個實測的掃描線信號，計算出構(gòu)成多個計算上的電子 掃描面的多個計算上的掃描線信號的信號計算單元；根據(jù)上述計算出的多個計算上的掃描線信號，產(chǎn)生多斷面的斷層 像的圖像產(chǎn)生單元。
全文摘要
在本發(fā)明的超聲波診斷裝置中，探頭具備振子單元和移動機構(gòu)，其中該振子單元具有多個振子，該多個振子被排列在第一方向上，發(fā)送超聲波并接收回波信號，該移動機構(gòu)用于使振子單元在與第一方向交叉的第二方向上連續(xù)移動?？刂茊卧獙σ苿訖C構(gòu)進行控制，使得振子單元在第二方向上連續(xù)移動。發(fā)送單元使振子單元產(chǎn)生超聲波。掃描線信號生成單元對來自振子單元的多個回波信號進行延遲相加，生成多個實測的掃描線信號。掃描線信號計算單元根據(jù)多個實測的掃描線信號，計算出構(gòu)成多個計算上的電子掃描面的多個計算上的掃描線信號。圖像產(chǎn)生單元根據(jù)計算出的多個計算上的掃描線信號，產(chǎn)生多斷面的斷層像。
文檔編號A61B8/00GK101352354SQ200810133469
公開日2009年1月28日 申請日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
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