專利名稱：超聲波診斷裝置和超聲波圖像產(chǎn)生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲波診斷裝置和超聲波圖像產(chǎn)生方法，且具體地涉及用于通過超聲波探頭的換能器陣列發(fā)送和接收超聲波，以產(chǎn)生B模式圖像并測量聲速的超聲波診斷裝置。
背景技術(shù)：
常規(guī)上，在醫(yī)療領(lǐng)域中采用了使用超聲波圖像的超聲波診斷裝置。一般而言，該類型的超聲波診斷裝置包括具有內(nèi)置換能器陣列的超聲波探頭和連接到超聲波探頭的裝置本體。超聲波探頭向?qū)ο篌w內(nèi)部發(fā)送超聲波束，接收來自對象的超聲回波，以及裝置本體對 接收信號進(jìn)行電處理，以產(chǎn)生超聲波圖像。近些年來，測量位于被檢查區(qū)域中的聲速，以實(shí)現(xiàn)對對象體內(nèi)的區(qū)域的更準(zhǔn)確的診斷。例如，JP 2010-99452A提出了一種超聲波診斷裝置，其中，在被檢查部位周圍設(shè)置多個格點(diǎn)，且發(fā)送和接收超聲波束，以在格點(diǎn)處形成發(fā)送焦點(diǎn)，獲得接收數(shù)據(jù)，并基于該接收數(shù)據(jù)來計(jì)算環(huán)境聲速和局部聲速。

發(fā)明內(nèi)容
JP 2010-99452A描述了ー種具有超聲波探頭的設(shè)備，超聲波探頭向?qū)ο篌w內(nèi)部發(fā)送超聲波束并從對象體內(nèi)部接收超聲波束，以獲得在被檢查部位處的環(huán)境聲速，從而使得能夠顯示例如在其上疊加了與環(huán)境聲速有關(guān)的信息的B模式圖像。然而，環(huán)境聲速是基于例如圖像對比度和銳度來獲得的，且取決于超聲波的發(fā)送焦點(diǎn)的深度以及超聲波的頻率，可能產(chǎn)生相位移動(phase displacement)和噪聲,這可以導(dǎo)致準(zhǔn)確的計(jì)算變得不可能。本發(fā)明的目的是提供一種解決過去的這種問題并使得對環(huán)境聲速和局部聲速的準(zhǔn)確計(jì)算成為可能的超聲波診斷裝置和超聲波圖像產(chǎn)生方法。根據(jù)本發(fā)明的一種超聲波診斷裝置，包括換能器陣列；發(fā)送電路，用于從所述換能器陣列向?qū)ο蟀l(fā)送超聲波束；接收電路，用于處理從換能器陣列輸出的接收信號，以產(chǎn)生接收數(shù)據(jù)，所述換能器陣列已接收到來自所述對象的超聲回波；圖像產(chǎn)生器，用于基于所述接收電路獲得的接收數(shù)據(jù)，產(chǎn)生B模式圖像；關(guān)注區(qū)域設(shè)置單元，用于在所述圖像產(chǎn)生器產(chǎn)生的B模式圖像的給定區(qū)域中，設(shè)置關(guān)注區(qū)域；控制器，用于控制所述發(fā)送電路和所述接收電路，從而獲得用于測量聲速的接收數(shù)據(jù)，所述發(fā)送電路發(fā)送由具有第一頻率的基波構(gòu)成的超聲波束，在所述關(guān)注區(qū)域中和所述關(guān)注區(qū)域附近設(shè)置的多個點(diǎn)處形成發(fā)送焦點(diǎn)，所述接收電路接收具有第二頻率的超聲回波，具有所述第二頻率的超聲回波是所述基波的諧波分量；以及聲速計(jì)算器，用于基于所獲得的用于測量聲速的接收數(shù)據(jù)，計(jì)算在所述點(diǎn)處的環(huán)
境聲速。根據(jù)本發(fā)明的一種超聲波圖像產(chǎn)生方法，包括以下步驟從換能器陣列向?qū)ο蟀l(fā)送超聲波束；基于從換能器陣列輸出的接收信號，產(chǎn)生接收數(shù)據(jù)，所述換能器陣 列已接收到來自所述對象的超聲回波；基于所獲得的接收數(shù)據(jù)，產(chǎn)生B模式圖像；在所產(chǎn)生的B模式圖像的給定區(qū)域中，設(shè)置關(guān)注區(qū)域；發(fā)送由具有第一頻率的基波構(gòu)成的超聲波束，在所述關(guān)注區(qū)域中或所述關(guān)注區(qū)域附近設(shè)置的多個點(diǎn)處形成發(fā)送焦點(diǎn)，并接收具有第二頻率的超聲回波，從而獲得用于測量聲速的接收數(shù)據(jù)，具有所述第二頻率的超聲回波是所述基波的諧波分量；以及基于所獲得的用于測量聲速的接收數(shù)據(jù)，計(jì)算在所述點(diǎn)處的環(huán)境聲速。


圖I是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例I的超聲波診斷裝置的配置的框圖。圖2A和2B示意性地示出了實(shí)施例I的聲速計(jì)算的原理。圖3示出了在實(shí)施例I中的中間區(qū)域中設(shè)置的關(guān)注區(qū)域。圖4示出了實(shí)施例I中的接收到的超聲回波的強(qiáng)度分布。圖5示出了在實(shí)施例2中設(shè)置的關(guān)注區(qū)域。圖6示出了在實(shí)施例2的變型中設(shè)置的關(guān)注區(qū)域。圖7示出了在實(shí)施例3中設(shè)置的格點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面將基于附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施例。實(shí)施例I圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例I的超聲波診斷裝置的配置。超聲波診斷裝置包括連接到發(fā)送電路2和接收電路4的換能器陣列I。接收電路4順序連接到信號處理器5、DSC (數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換器)6、圖像處理器7、顯示控制器8和監(jiān)視器9。圖像處理器7連接到圖像存儲器10。接收電路4還連接到接收數(shù)據(jù)存儲器11和聲速計(jì)算器12。信號處理器5、DSC 6、顯示控制器8、接收數(shù)據(jù)存儲器11以及聲速計(jì)算器12連接到控制器13。控制器13還連接到操作単元14和存儲單元15。換能器陣列I包括以ー維或ニ維方式排列的多個超聲波換能器。這些超聲波換能器均根據(jù)從發(fā)送電路2供應(yīng)的致動信號來發(fā)送超聲波，且接收來自對象的超聲回波，以輸出接收信號。每個超聲波換能器包括振動器，該振動器由壓電體和在壓電體的兩端分別提供的電極構(gòu)成。壓電體由例如以下各項(xiàng)構(gòu)成以PZT(鋯鈦酸鉛)為代表的壓電陶瓷、以PVDF(聚偏ニ氟こ烯)為代表的聚合壓電器件、或以PMN-PT(鈮鎂酸鉛鈦酸鉛固溶，leadmagnesium niobate lead titanate solid solution)為代表的壓電單晶。當(dāng)向每個振動器的電極供應(yīng)脈沖電壓或連續(xù)波電壓時，壓電體膨脹并收縮以使振動器產(chǎn)生脈沖或連續(xù)超聲波。將這些超聲波合并以形成超聲波束。當(dāng)接收到傳播的超聲波時，每個振動器膨脹并收縮以產(chǎn)生電信號，然后將電信號作為超聲波的接收信號加以輸出。發(fā)送電路2包括例如多個脈沖器，并基于根據(jù)發(fā)送控制器13發(fā)送的指令信號所選擇的發(fā)送延遲模式，來調(diào)整致動信號的延遲量，使得從換能器陣列I的多個超聲波換能器發(fā)送的超聲波形成超聲波束，井向超聲波換能器供應(yīng)已調(diào)整過延遲的致動信號。接收電路4對從換能器陣列I的相應(yīng)超聲波換能器發(fā)送的接收信號進(jìn)行放大和A/D轉(zhuǎn)換。接收電路4具有用于移除超聲波束的基波分量以提取其諧波分量的內(nèi)置濾波器。信號處理器5根據(jù)聲速或聲速分布，向接收電路4產(chǎn)生的接收信號提供相應(yīng)延遲(該相應(yīng)延遲是基于根據(jù)來自控制器13的控制信號所選擇的接收延遲模式所設(shè)置的)，然后求和，來執(zhí)行接收定焦處理，以產(chǎn)生對超聲回波進(jìn)行良好定焦的聲線信號；并且當(dāng)根據(jù)距離對衰減進(jìn)行校正時(該距離取決于超聲波的反射深度)，執(zhí)行包絡(luò)檢測處理，以產(chǎn)生B模式圖像信號，所述B模式圖像信號是對象體內(nèi)的組織的斷層成像圖像信息。
DSC 6將信號處理器5產(chǎn)生的B模式圖像信號轉(zhuǎn)換為與普通電視信號掃描模式兼容的圖像信號(光柵轉(zhuǎn)換)。圖像處理器7在向顯示控制器8輸出B模式圖像信號或?qū)模式圖像信號存儲在圖像存儲器10之前，對從DSC 6輸入的B模式圖像信號執(zhí)行所需的包括漸變處理在內(nèi)的各種處理。信號處理器5、DSC 6、圖像處理器7以及圖像存儲器10構(gòu)成了圖像產(chǎn)生器16。顯示控制器8根據(jù)已經(jīng)過圖像處理器7的圖像處理的B模式圖像信號，使監(jiān)視器9顯示超聲波診斷圖像。監(jiān)視器9包括顯示設(shè)備(比如，IXD)，并例如在顯示控制器8的控制下顯示超聲波診斷圖像。接收數(shù)據(jù)存儲器11逐通道順序存儲從接收電路4輸出的接收數(shù)據(jù)。接收數(shù)據(jù)存儲器11將從控制器13輸入的與幀速率相關(guān)的信息與上述接收數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)存儲。這種信息包括例如超聲波的反射位置的深度、掃描線的密度以及表示視野范圍的參數(shù)。在控制器13的控制下，聲速計(jì)算器12基于在接收數(shù)據(jù)存儲器11中存儲的接收數(shù)據(jù)，計(jì)算環(huán)境聲速和局部聲速?？刂破?3根據(jù)操作者使用操作単元14輸入的指令，控制超聲波診斷裝置中的組件。為了讓操作者執(zhí)行輸入操作而提供的操作単元14構(gòu)成了關(guān)注區(qū)域設(shè)置單元，且其可以由例如鍵盤、鼠標(biāo)、軌跡球和/或觸摸板構(gòu)成。存儲單元15存儲例如操作程序，且可以由例如記錄介質(zhì)(比如硬盤、軟盤、Μ0、ΜΤ、RAM、CD-ROM、DVD-ROM、SD卡、CF卡、或USB存儲器、服務(wù)器等等)構(gòu)成。盡管信號處理器5、DSC 6、圖像處理器7、顯示控制器8和聲速計(jì)算器12均由CPU和用于使CPU執(zhí)行各種類型處理的操作程序構(gòu)成，但是它們也可以均由數(shù)字電路構(gòu)成。操作者可以使用操作単元14來選擇以下三種顯示模式之一。它們是用于單獨(dú)顯示B模式圖像的模式；用于顯示B模式圖像，同時在B模式圖像上疊加關(guān)注區(qū)域中的平均局部聲速的模式；以及用于并列顯示B模式圖像和平均局部聲速的模式。為了顯示B模式圖像，首先換能器陣列I的多個超聲波換能器根據(jù)從發(fā)送電路2供應(yīng)的致動信號來發(fā)送超聲波，且已接收到來自對象的超聲回波的超聲波換能器向接收電路4輸出接收信號，接收電路4產(chǎn)生接收數(shù)據(jù)。已接收到接收數(shù)據(jù)的信號處理器5產(chǎn)生B模式圖像信號，DSC 6執(zhí)行B模式圖像信號的光柵轉(zhuǎn)換，且圖像處理器7對B模式圖像信號執(zhí)行各種圖像處理，從而基于該B模式圖像信號，顯示控制器8使監(jiān)視器9顯示超聲波診斷圖像?？梢岳缤ㄟ^在本申請的申請人提交的JP 2010-99452A中所描述的方法來計(jì)算
環(huán)境聲速和局部聲速。該方法根據(jù)惠更斯原理獲得格點(diǎn)X處的局部聲速?，F(xiàn)在假定如圖2A所示，當(dāng)向?qū)ο髢?nèi)部發(fā)送超聲波時，接收波Wx從格點(diǎn)X(對象中的反射點(diǎn))到達(dá)換能器陣列1，且假定多個格點(diǎn)Al、A2、...以相等間隔排列在比格點(diǎn)X更淺的位置處(即，更接近換能器陣列I)，如圖2B所示。則，根據(jù)惠更斯原理獲得格點(diǎn)X處的局部聲速，從而，通過將已從格點(diǎn)X接收到接收信號的格點(diǎn)A1、A2、..·所發(fā)送的接收波W1、W2、..·合并而產(chǎn)生的合成波Wsum與來 自格點(diǎn)X的接收波Wx —致。首先，獲得所有格點(diǎn)X、Al、A2、...的環(huán)境聲速。本文中的環(huán)境聲速意味著隨著所設(shè)置的聲速的改變，在基于所設(shè)置的聲速對格點(diǎn)執(zhí)行定焦計(jì)算并成像以產(chǎn)生超聲波圖像之后，允許獲得的最高圖像對比度和銳度(sharpness)的聲速。如JP 08-317926A中描述的，可以基于例如圖像對比度、掃描方向上的空間頻率、以及分散(dispersion)來判斷環(huán)境聲速。接下來，使用格點(diǎn)X的環(huán)境聲速來計(jì)算從格點(diǎn)X發(fā)射的虛接收波Wx的波形。此外，將格點(diǎn)X處的假設(shè)局部聲速V改變?yōu)楦鞣N值，以計(jì)算來自格點(diǎn)A1、A2、...的接收波Wl、W2、...的虛合成波Wsum。此時假定聲速在格點(diǎn)X和格點(diǎn)Al、A2、...之間的區(qū)域Rxa中是一致的，且等于在格點(diǎn)X處的局部聲速V。超聲波從格點(diǎn)X傳播到格點(diǎn)Al、A2、···的時間分別是XA1/V、XA2/V、...，其中，XA1、XA2、...是格點(diǎn)X和格點(diǎn)A1、A2、...之間的距離。將從格點(diǎn)Al、A2、· · ·發(fā)射的反射波與對應(yīng)于時間XA1/V、XA2/V、· · ·的相應(yīng)延遲相結(jié)合，得到了虛合成波Wsum。接下來，計(jì)算通過將格點(diǎn)X處的假設(shè)局部聲速V改變?yōu)楦鞣N值所計(jì)算出的多個虛合成波Wsum與來自格點(diǎn)X的虛接收波Wx之間的相應(yīng)差，以將該差變?yōu)樽钚≈档募僭O(shè)局部聲速V確定為局部聲速。可以通過任意恰當(dāng)方法來計(jì)算虛合成波Wsum和來自格點(diǎn)X的虛接收波Wx之間的差，這些恰當(dāng)方法包括使用互相關(guān)的方法、通過將接收波Wx與從合成波Wsum獲得的延遲相乘而使用相位匹配求和的方法、以及通過將合成波Wsum與從接收信號Wx獲得的延遲相乘而使用相位匹配求和的方法。從而，可以基于接收電路4產(chǎn)生的接收數(shù)據(jù)來準(zhǔn)確地計(jì)算對象內(nèi)的環(huán)境聲速和局部聲速?？梢灶愃频禺a(chǎn)生表示局部聲速在所設(shè)置的關(guān)注區(qū)域中的分布的聲速圖。接下來，將描述實(shí)施例I的操作。首先，根據(jù)來自發(fā)送電路2的致動信號，換能器陣列I的多個超聲波換能器發(fā)送超聲波束，且已接收到來自對象的超聲回波的超聲波換能器向接收電路4輸出接收信號，以產(chǎn)生接收數(shù)據(jù)，由此顯示控制器8基于圖像產(chǎn)生器16產(chǎn)生的B模式圖像信號，使監(jiān)視器9顯示B模式圖像。如圖3所示，由控制器13將監(jiān)視器9上顯示的B模式圖像在深度方向上分為3個區(qū)域淺層區(qū)域、中間區(qū)域和深層區(qū)域，且操作者在操作単元14上進(jìn)行的操作在B模式圖像的中間區(qū)域中設(shè)置了關(guān)注區(qū)域R1。然后，控制器13在適合B模式圖像中設(shè)置的關(guān)注區(qū)域Rl的適當(dāng)位置處設(shè)置適當(dāng)數(shù)目的格點(diǎn)。例如，在比關(guān)注區(qū)域R更淺和更深的位置上設(shè)置多個格點(diǎn)，以在深度方向上將關(guān)注區(qū)域Rl夾在中間。隨后，控制器13控制發(fā)送電路2發(fā)送用于測量聲速的超聲波束，這些超聲波束均由具有低頻Hl的基波構(gòu)成，以在特別針對關(guān)注區(qū)域Rl設(shè)置的格點(diǎn)處形成發(fā)送焦點(diǎn)。向相應(yīng)格點(diǎn)發(fā)送的用于測量聲速的超聲波束在對象中傳播，以在格點(diǎn)處形成發(fā)送焦點(diǎn)，并被反射，之后在對象中傳播回至換能器陣列I的用于接收的超聲波換能器。從而，將基波設(shè)置為低頻Hl使得能夠抑 制在用于測量聲速的超聲波束通過對象內(nèi)的不一致的介質(zhì)時發(fā)生的構(gòu)成超聲波束的超聲波中的相位移動，且在格點(diǎn)的位置處由彼此同相的超聲波形成發(fā)送焦點(diǎn)。在對象內(nèi)傳播時，用于測量聲速的超聲波束獲得頻率為基波頻率Hl的整數(shù)倍的諧波分量。由于超聲波換能器接收到包含這樣獲得的諧波分量在內(nèi)的超聲回波，因此控制器13控制接收電路4以通過在接收電路4中提供的濾波器來移除接收信號中的基波，并捕捉具有高頻H2的超聲回波(基波的諧波分量)的接收信號。優(yōu)選地，可以捕捉頻率為基波頻率Hl的例如2倍的諧波分量。從而，毎次接收到超聲回波時，接收電路4產(chǎn)生用于測量聲速的接收數(shù)據(jù)D1，且在接收數(shù)據(jù)存儲器11中順序存儲所產(chǎn)生的用于測量聲速的接收數(shù)據(jù)D1。當(dāng)在接收數(shù)據(jù)存儲器11中已存儲了針對所有格點(diǎn)的通過發(fā)送和接收超聲波束獲得的用于測量聲速的接收數(shù)據(jù)Dl時，聲速計(jì)算器12基于用于測量聲速的接收數(shù)據(jù)D1，計(jì)算格點(diǎn)處的環(huán)境聲速。基于圖像的對比度和銳度來計(jì)算環(huán)境聲速。由于相比于基波分量，由具有高頻H2的諧波分量構(gòu)成的超聲回波具有增強(qiáng)的主波瓣和減弱的副波瓣，抑制了噪聲對如上獲得的環(huán)境聲速的影響。聲速計(jì)算器12還可以基于如上獲得的環(huán)境聲速，計(jì)算格點(diǎn)之間的區(qū)域中和在關(guān)注區(qū)域Rl中的局部聲速。假定聲速在比關(guān)注區(qū)域Rl更深和更淺的位置上設(shè)置的格點(diǎn)之間的區(qū)域中是一致的，使用在接收數(shù)據(jù)存儲器11中存儲的用于測量聲速的接收數(shù)據(jù)Dl來計(jì)算該區(qū)域中的局部聲速。如上面參照圖2B所述，根據(jù)惠更斯原理，來自更淺位置上的格點(diǎn)的接收波的合成波(其中，該更淺位置上的格點(diǎn)已從比關(guān)注區(qū)域Rl更深的位置上的格點(diǎn)接收到了接收波)與來自更深位置的格點(diǎn)的接收波一致。利用該事實(shí)，可以計(jì)算更淺和更深位置之間的區(qū)域中的局部聲速。當(dāng)在更淺和更深位置之間設(shè)置了多于ー個這種區(qū)域以包圍關(guān)注區(qū)域Rl吋，聲速計(jì)算器12可以使用相應(yīng)區(qū)域中的局部聲速的平均，作為關(guān)注區(qū)域Rl中的局部聲速。可以例如如下確定B模式圖像在深度方向上被劃分為的3個區(qū)域(淺層區(qū)域、中間區(qū)域和深層區(qū)域)的位置。超聲波的強(qiáng)度隨著其傳播的距離而降低，反之，在超聲波傳播時產(chǎn)生的諧波分量的強(qiáng)度增加。因此，如圖4所示，由具有高頻H2的諧波分量構(gòu)成的超聲回波的強(qiáng)度分布呈現(xiàn)為在給定深度處達(dá)到最大值的曲線，其中，通過發(fā)送由具有低頻Hl的基波分量構(gòu)成的超聲波束來獲得由具有高頻H2的諧波分量構(gòu)成的超聲回波。因此，控制器13根據(jù)超聲回波的強(qiáng)度分布，將中間區(qū)域設(shè)置在預(yù)期強(qiáng)度高于給定值的區(qū)域中，而將淺層區(qū)域和深層區(qū)域分別設(shè)置在預(yù)期強(qiáng)度不高于給定值的區(qū)域中，即比中間區(qū)域更淺和更深的位置上。從而，通過用具有低頻Hl的超聲波束形成發(fā)送焦點(diǎn)來限制聚焦位置處的相位移動，同時通過接收具有高頻H2的超聲回波來抑制噪聲對接收波的影響。因此，可以準(zhǔn)確地計(jì)算環(huán)境聲速和局部聲速。優(yōu)選地，控制器13控制發(fā)送電路2和接收電路4，使得已發(fā)送的超聲波束的基波的頻率Hl低于超聲波探頭能夠支持的中心頻率，而接收到的超聲波束的諧波分量的頻率H2聞于超聲波探頭能夠支持的中心頻率。在超聲波探頭能夠支持IMHz至5MHz頻段以及3MHz中心頻率的情況下，控 制器13可以控制發(fā)送電路2和接收電路4發(fā)送具有2MHz頻率Hl的基波的超聲波束，以在中間區(qū)域中設(shè)置的關(guān)注區(qū)域Rl中的相應(yīng)格點(diǎn)處形成發(fā)送焦點(diǎn)，并接收具有4MHz頻率H2的諧波分量的超聲回波。實(shí)施例2盡管在實(shí)施例I中，將關(guān)注區(qū)域Rl設(shè)置在B模式圖像的中間區(qū)域，還可以將關(guān)注區(qū)域設(shè)置在淺層區(qū)域和深層區(qū)域。例如如圖5所示，將關(guān)注區(qū)域R2設(shè)置在淺層區(qū)域中，且將關(guān)注區(qū)域R3設(shè)置在深層區(qū)域中。控制器13在特別適合關(guān)注區(qū)域Rl、R2和R3的位置處分別設(shè)置合適數(shù)目的格點(diǎn)，并使得發(fā)送和接收用于聲速測量的超聲波束，以在所設(shè)置的格點(diǎn)處形成發(fā)送焦點(diǎn)。對于在中間區(qū)域中設(shè)置的關(guān)注區(qū)域R1，用由具有低頻Hl的基波構(gòu)成的超聲波束來形成發(fā)送焦點(diǎn)，同時接收由具有高頻H2的諧波分量構(gòu)成的超聲回波，以獲得用于聲速測量的接收數(shù)據(jù)D1，基于該接收數(shù)據(jù)D1，類似于實(shí)施例I地計(jì)算在格點(diǎn)處的環(huán)境聲速。對于在淺層區(qū)域中設(shè)置的關(guān)注區(qū)域R2，控制器13控制發(fā)送電路2和接收電路4，以發(fā)送具有高頻H2的用于測量聲速的超聲波束，以在特別適合關(guān)注區(qū)域R2的位置上的合適數(shù)目的格點(diǎn)處形成發(fā)送焦點(diǎn)，并接收來自格點(diǎn)的具有高頻H2的超聲回波，以獲得用于測量聲速的接收數(shù)據(jù)D2?；谌绱双@得的用于測量聲速的接收數(shù)據(jù)D2，由聲速計(jì)算器12來計(jì)算在特別適合淺層區(qū)域中的關(guān)注區(qū)域R2的相應(yīng)格點(diǎn)處的環(huán)境聲速。與具有低頻的超聲波束相比，具有高頻的超聲波束具有增強(qiáng)的主波瓣和減弱的副波瓣，其代價是隨著波束通過對象內(nèi)的不一致的介質(zhì)時產(chǎn)生的巨大的相位移動。因此，可以通過在傳播距離短且相位移動影響小的淺層區(qū)域中發(fā)送和接收具有高頻H2的超聲波束來抑制接收波中的噪聲效果，且可以準(zhǔn)確地計(jì)算環(huán)境聲速。此外，由于從關(guān)注區(qū)域R2接收與頻率H2具有相同頻率的超聲回波來計(jì)算環(huán)境音速，所述頻率H2是從在中間區(qū)域中設(shè)置的關(guān)注區(qū)域Rl接收的超聲回波的頻率，因此可以將由于接收到的超聲回波的頻率差而造成的中間區(qū)域和淺層區(qū)域之間的環(huán)境聲速的差保持為最小值。對于在深層區(qū)域中設(shè)置的關(guān)注區(qū)域R3，控制器13控制發(fā)送電路2和接收電路4，發(fā)送具有低頻Hl的用于測量聲速的超聲波束，以在特別適合關(guān)注區(qū)域R3的位置上的合適數(shù)目的格點(diǎn)處形成發(fā)送焦點(diǎn)，并接收來自格點(diǎn)的具有低頻Hl的超聲回波，以獲得用于測量聲速的接收數(shù)據(jù)D3?；谌绱双@得的用于測量聲速的接收數(shù)據(jù)D3，由聲速計(jì)算器12來計(jì)算在特別針對深層區(qū)域中的關(guān)注區(qū)域R3設(shè)置的相應(yīng)格點(diǎn)處的環(huán)境聲速。與具有高頻的超聲波束相比，具有低頻的超聲波束在其通過不一致的介質(zhì)時僅產(chǎn)生小的相位移動。因此，可以通過在傳播距離長且因此相位移動的效果容易増加的深層區(qū)域中發(fā)送和接收具有低頻Hl的超聲波束來準(zhǔn)確地計(jì)算環(huán)境聲速。此外，由于向關(guān)注區(qū)域R3發(fā)送與頻率Hl具有相同頻率的超聲波束來計(jì)算環(huán)境聲速，所述頻率Hl是向在中間區(qū)域中設(shè)置的關(guān)注區(qū)域Rl發(fā)送的超聲波束的頻率，因此可以將由于發(fā)送的超聲波束的頻率差而造成的與中間區(qū)域的環(huán)境聲速的差保持為最小值。當(dāng)在操作単元14上進(jìn)行的操作將關(guān)注區(qū)域R4設(shè)置在B模式圖像的淺層區(qū)域和中間區(qū)域之間的邊界上，以及將關(guān)注區(qū)域R5設(shè)置在中間區(qū)域和深層區(qū)域之間的邊界上時，通過上述方法単獨(dú)在相應(yīng)區(qū)域中獲得環(huán)境聲速，在適合關(guān)注區(qū)域R4和R5的位置上設(shè)置的合適數(shù)目的格點(diǎn)位于相應(yīng)區(qū)域中。對于在關(guān)注區(qū)域R4中設(shè)置的那些格點(diǎn)中位于淺層區(qū)域中的格點(diǎn)，發(fā)送和接收具有高頻H2的用于測量聲速的超聲波束，以基于獲取的用于測量聲速的接收數(shù)據(jù)D2來獲得環(huán)境聲速。對于位于中間區(qū)域中的格點(diǎn)，發(fā)送具有低頻Hl的超聲波束，而接收具有高頻H2的超聲波束，以基于獲取的用于測量聲速的接收數(shù)據(jù)Dl來獲得環(huán)境聲速。 至于在關(guān)注區(qū)域R5中設(shè)置的格點(diǎn)，針對位于中間區(qū)域中的格點(diǎn)，發(fā)送具有低頻Hl的超聲波束，而接收具有高頻H2的超聲波束，以基于獲取的用于測量聲速的接收數(shù)據(jù)Dl和D3來獲得環(huán)境聲速?；谌绱双@得的環(huán)境聲速，還可以使用虛合成波來獲得局部聲速。優(yōu)選地，將虛合成波的頻率設(shè)置為針對中間區(qū)域而使用的低頻Hl或高頻H2。由于特別針對格點(diǎn)所處的每個區(qū)域來獲得環(huán)境聲速，因此可以獲得準(zhǔn)確的環(huán)境聲速和局部聲速。實(shí)施例3盡管在實(shí)施例I和2中，測量了關(guān)注區(qū)域R中的平均局部聲速，還可以產(chǎn)生關(guān)注區(qū)域R中的聲速圖。如圖7所示，當(dāng)例如在操作單元14上進(jìn)行的操作將關(guān)注區(qū)域Rl設(shè)置在中間區(qū)域中時，控制器13在比關(guān)注區(qū)域Rl更淺和更深的位置上分別設(shè)置格點(diǎn)El和E2，并在格點(diǎn)El和E2之間的位置上設(shè)置用于測量聲速的格點(diǎn)E3。隨后，控制器13控制發(fā)送電路2和接收電路4，以在用于聲速圖的格點(diǎn)E3形成發(fā)送焦點(diǎn)，并在格點(diǎn)E1、E2處形成發(fā)送焦點(diǎn)，發(fā)送焦點(diǎn)順序發(fā)送具有低頻Hl的超聲波束，而接收具有高頻H2的超聲回波，且將接收電路4產(chǎn)生的用于測量聲速的接收數(shù)據(jù)順序存儲在接收數(shù)據(jù)存儲器11中。然后，類似于實(shí)施例I，聲速計(jì)算器12使用在接收數(shù)據(jù)存儲器11中存儲的格點(diǎn)El和E2上的接收數(shù)據(jù)，來計(jì)算環(huán)境聲速和局部聲速，并還使用格點(diǎn)El和E2上的接收數(shù)據(jù)和用于聲速圖的格點(diǎn)E3上的用于聲速圖的接收數(shù)據(jù)，來計(jì)算在格點(diǎn)El、E2和E3處的局部聲速，以產(chǎn)生關(guān)注區(qū)域Rl中的聲速圖。聲速計(jì)算器12產(chǎn)生的有關(guān)聲速圖的數(shù)據(jù)在被發(fā)送到顯示控制器8之前，經(jīng)過DSC6的光柵轉(zhuǎn)換和圖像處理器7的各種圖像處理。然后，根據(jù)操作者從操作単元14輸入的顯示模式，在監(jiān)視器9上顯示B模式圖像，且聲速圖疊加于其上(例如，根據(jù)局部聲速以顏色加以區(qū)分或改變亮度的顯示，或?qū)⒕哂邢嗟染植柯曀俚狞c(diǎn)用線相連的顯示)，或在監(jiān)視器9上并列顯示B模式圖像和聲速圖。從而，不僅可以測量聲速或局部聲速，還可以實(shí)現(xiàn)B模式圖像和聲速圖的產(chǎn)生。盡管在實(shí)施例I至3中，將接收電路4輸出的接收數(shù)據(jù)臨時存儲在接收數(shù)據(jù)存儲器11中，且聲速計(jì)算器12使用在接收數(shù)據(jù)存儲器11中存儲的接收數(shù)據(jù)來計(jì)算環(huán)境聲速和局部聲速，聲速圖產(chǎn)生器12可以直接接收從接收電路 4輸出的接收數(shù)據(jù)，以計(jì)算環(huán)境聲速和局部聲速。
權(quán)利要求
1.一種超聲波診斷裝置，包括 換能器陣列； 發(fā)送電路，用于從所述換能器陣列向?qū)ο蟀l(fā)送超聲波束； 接收電路，用于處理從所述換能器陣列輸出的接收信號，以產(chǎn)生接收數(shù)據(jù)，所述換能器陣列已接收到來自所述對象的超聲回波； 圖像產(chǎn)生器，用于基于所述接收電路獲得的接收數(shù)據(jù)，產(chǎn)生B模式圖像； 關(guān)注區(qū)域設(shè)置單元，用于在所述圖像產(chǎn)生器產(chǎn)生的B模式圖像的給定區(qū)域中，設(shè)置關(guān)注區(qū)域； 控制器，用于控制所述發(fā)送電路和所述接收電路，從而獲得用于測量聲速的接收數(shù)據(jù)，所述發(fā)送電路發(fā)送由具有第一頻率的基波構(gòu)成的超聲波束，在所述關(guān)注區(qū)域中和所述關(guān)注區(qū)域附近設(shè)置的多個點(diǎn)處形成發(fā)送焦點(diǎn)，所述接收電路接收具有第二頻率的超聲回波，具有所述第二頻率的超聲回波是所述基波的諧波分量；以及 聲速計(jì)算器，用于基于所獲得的用于測量聲速的接收數(shù)據(jù)，計(jì)算在所述點(diǎn)處的環(huán)境聲速。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波診斷裝置，其中，所述控制器根據(jù)通過發(fā)送具有所述第一頻率的超聲波束而獲得的具有所述第二頻率的超聲回波的強(qiáng)度，來設(shè)置所述給定區(qū)域，以及分別在比所述給定區(qū)域更淺和更深的位置上設(shè)置淺層區(qū)域和深層區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置， 其中，所述關(guān)注區(qū)域設(shè)置單元還在所述淺層區(qū)域中設(shè)置附加淺層關(guān)注區(qū)域， 其中，所述控制器控制所述發(fā)送電路和所述接收電路，從而獲得用于測量聲速的附加淺層接收數(shù)據(jù)，所述發(fā)送電路發(fā)送具有所述第二頻率的超聲波束，在所述附加淺層關(guān)注區(qū)域中和所述附加淺層關(guān)注區(qū)域附近設(shè)置的多個附加淺層點(diǎn)處形成發(fā)送焦點(diǎn)，所述接收電路接收具有所述第二頻率的超聲回波，以及 其中，所述聲速計(jì)算器基于所獲得的用于測量聲速的附加淺層接收數(shù)據(jù)，計(jì)算在所述附加淺層點(diǎn)處的環(huán)境聲速。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置， 其中，所述關(guān)注區(qū)域設(shè)置單元還在所述深層區(qū)域中設(shè)置附加深層關(guān)注區(qū)域， 其中，所述控制器控制所述發(fā)送電路和所述接收電路，從而獲得用于測量聲速的附加深層接收數(shù)據(jù)，其中，所述發(fā)送電路發(fā)送由具有所述第一頻率的基波構(gòu)成的超聲波束，在所述附加深層關(guān)注區(qū)域中和所述附加深層關(guān)注區(qū)域附近設(shè)置的多個附加深層點(diǎn)處形成發(fā)送焦點(diǎn)，所述接收電路接收具有所述第一頻率的超聲回波，以及 其中，所述聲速計(jì)算器基于所獲得的用于測量聲速的附加深層接收數(shù)據(jù)，計(jì)算在所述附加深層點(diǎn)處的環(huán)境聲速。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置， 其中，所述關(guān)注區(qū)域設(shè)置單元在所述淺層區(qū)域和所述中間區(qū)域之間的邊界以及所述中間區(qū)域和所述深層區(qū)域之間的邊界中的至少ー個邊界上設(shè)置附加關(guān)注區(qū)域， 其中，所述控制器控制所述發(fā)送電路和所述接收電路，以針對在所述附加關(guān)注區(qū)域中和所述附加關(guān)注區(qū)域附近設(shè)置的并位于所述淺層區(qū)域中的多個附加點(diǎn)，發(fā)送和接收具有所述第二頻率的超聲波束；所述控制器控制所述發(fā)送電路和所述接收電路，以針對在所述附加關(guān)注區(qū)域中和所述附加關(guān)注區(qū)域附近設(shè)置的并位于所述中間區(qū)域中的多個附加點(diǎn)，發(fā)送具有所述第一頻率的超聲波束，并接收具有所述第二頻率的超聲回波；以及所述控制器控制所述發(fā)送電路和所述接收電路，以針對在所述附加關(guān)注區(qū)域中和所述附加關(guān)注區(qū)域附近設(shè)置的并位于所述深層區(qū)域中的多個附加點(diǎn)，發(fā)送和接收具有所述第一頻率的超聲波束，從而獲得用于測量聲速的附加接收數(shù)據(jù)，以及 其中，所述聲速計(jì)算器基于所獲得的用于測量聲速的附加接收數(shù)據(jù)，計(jì)算在所述附加點(diǎn)處的環(huán)境聲速。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的超聲波診斷裝置，其中，所述控制器將所述第一頻率設(shè)置為比所述換能器陣列的中心頻率低的值，并將所述第二頻率設(shè)置為比所述換能器陣列的中心頻率高的另ー個值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲波診斷裝置， 其中，所述換能器陣列具有IMHz至5MHz的頻段和3MHz的中心頻率，以及 其中，所述控制器將所述第一頻率設(shè)置為2MHz且將所述第二頻率設(shè)置為4MHz。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的超聲波診斷裝置，其中，基于通過針對所述點(diǎn)發(fā)送和接收超聲波束而獲得的環(huán)境聲速，所述聲速計(jì)算器計(jì)算在所述點(diǎn)之間的區(qū)域中的局部聲速。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲波診斷裝置，其中，基于通過針對所述點(diǎn)發(fā)送和接收超聲波束而獲得的環(huán)境聲速，所述聲速計(jì)算器計(jì)算在所述點(diǎn)之間的區(qū)域中的局部聲速。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波診斷裝置，其中，基于通過針對所述點(diǎn)發(fā)送和接收超聲波束而獲得的環(huán)境聲速，所述聲速計(jì)算器計(jì)算在所述點(diǎn)之間的區(qū)域中的局部聲速。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的超聲波診斷裝置， 其中，所述控制器控制所述發(fā)送電路和所述接收電路，從而獲得用于聲速圖的接收數(shù)據(jù)，所述發(fā)送電路發(fā)送超聲波束，在所述關(guān)注區(qū)域中和所述關(guān)注區(qū)域附近設(shè)置的用于聲速圖的多個點(diǎn)處形成發(fā)送焦點(diǎn)，所述接收電路接收超聲波束，以及 其中，所述聲速計(jì)算器基于用于聲速圖的接收數(shù)據(jù)，計(jì)算在用于聲速圖的點(diǎn)處的局部聲速，以產(chǎn)生所述關(guān)注區(qū)域的聲速圖。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲波診斷裝置， 其中，所述控制器控制所述發(fā)送電路和所述接收電路，從而獲得用于聲速圖的接收數(shù)據(jù)，所述發(fā)送電路發(fā)送超聲波束，在所述關(guān)注區(qū)域中和所述關(guān)注區(qū)域附近設(shè)置的用于聲速圖的多個點(diǎn)處形成發(fā)送焦點(diǎn)，所述接收電路接收超聲波束，以及 其中，所述聲速計(jì)算器基于用于聲速圖的接收數(shù)據(jù)，計(jì)算在用于聲速圖的點(diǎn)處的局部聲速，以產(chǎn)生所述關(guān)注區(qū)域的聲速圖。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波診斷裝置， 其中，所述控制器控制所述發(fā)送電路和所述接收電路，從而獲得用于聲速圖的接收數(shù)據(jù)，所述發(fā)送電路發(fā)送超聲波束，在所述關(guān)注區(qū)域中和所述關(guān)注區(qū)域附近設(shè)置的用于聲速圖的多個點(diǎn)處形成發(fā)送焦點(diǎn)，所述接收電路接收超聲波束，以及 其中，所述聲速計(jì)算器基于用于聲速圖的接收數(shù)據(jù)，計(jì)算在用于聲速圖的點(diǎn)處的局部聲速，以產(chǎn)生所述關(guān)注區(qū)域的聲速圖。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲波診斷裝置，其中，所述控制器控制所述發(fā)送電路和所述接收電路，從而獲得用于聲速圖的接收數(shù)據(jù)，所述發(fā)送電路發(fā)送超聲波束，在所述關(guān)注區(qū)域中和所述關(guān)注區(qū)域附近設(shè)置的用于聲速圖的多個點(diǎn)處形成發(fā)送焦點(diǎn)，所述接收電路接收超聲波束，以及 其中，所述聲速計(jì)算器基于用于聲速圖的接收數(shù)據(jù)，計(jì)算在用于聲速圖的點(diǎn)處的局部聲速，以產(chǎn)生所述關(guān)注區(qū)域的聲速圖。
15.一種超聲波圖像產(chǎn)生方法，包括以下步驟 從換能器陣列向?qū)ο蟀l(fā)送超聲波束； 基于從所述換能器陣列輸出的接收信號，產(chǎn)生接收數(shù)據(jù)，所述換能器陣列已接收到來自所述對象的超聲回波； 基于所獲得的接收數(shù)據(jù)，產(chǎn)生B模式圖像； 在所產(chǎn)生的B模式圖像的給定區(qū)域中，設(shè)置關(guān)注區(qū)域； 發(fā)送由具有第一頻率的基波構(gòu)成的超聲波束，在所述關(guān)注區(qū)域中或所述關(guān)注區(qū)域附近設(shè)置的多個點(diǎn)處形成發(fā)送焦點(diǎn)，并接收具有第二頻率的超聲回波，從而獲得用于測量聲速的接收數(shù)據(jù)，具有所述第二頻率的超聲回波是所述基波的諧波分量；以及基于所獲得的用于測量聲速的接收數(shù)據(jù)，計(jì)算在所述點(diǎn)處的環(huán)境聲速。
全文摘要
超聲波診斷裝置和超聲波診斷圖像產(chǎn)生方法。所述超聲波診斷裝置包括關(guān)注區(qū)域設(shè)置單元，用于在B模式圖像的給定區(qū)域中設(shè)置關(guān)注區(qū)域；控制器，用于控制發(fā)送電路和接收電路，從而獲得用于測量聲速的接收數(shù)據(jù)，所述發(fā)送電路發(fā)送由具有第一頻率的基波構(gòu)成的超聲波束，在所述關(guān)注區(qū)域中和所述關(guān)注區(qū)域附近設(shè)置的多個點(diǎn)處形成發(fā)送焦點(diǎn)，所述接收電路接收具有第二頻率的超聲回波，具有所述第二頻率的超聲回波是所述基波的諧波分量；以及聲速計(jì)算器，用于基于所獲得的用于測量聲速的接收數(shù)據(jù)，計(jì)算在所述點(diǎn)處的環(huán)境聲速。
文檔編號A61B8/00GK102688065SQ20121004570
公開日2012年9月26日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
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