JPH0246215B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0246215B2
JPH0246215B2 JP58083743A JP8374383A JPH0246215B2 JP H0246215 B2 JPH0246215 B2 JP H0246215B2 JP 58083743 A JP58083743 A JP 58083743A JP 8374383 A JP8374383 A JP 8374383A JP H0246215 B2 JPH0246215 B2 JP H0246215B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
component
tissue
filter
echo signal
living body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP58083743A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS59209335A (en
Inventor
Takeshi Shiina
Hirohide Miwa
Osamu Hayashi
Nobushiro Shimura
Keiichi Murakami
Akira Shinami
Hiroshi Igarashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP8374383A priority Critical patent/JPS59209335A/en
Publication of JPS59209335A publication Critical patent/JPS59209335A/en
Publication of JPH0246215B2 publication Critical patent/JPH0246215B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、超音波診断装置に係り生体からのパ
ルスエコー信号を組織の輪郭を表わすスペキユラ
成分と、組織内部の特徴パラメータの抽出に有効
なランダム成分とに分離することにより、超音波
断層像における形状情報および特徴パラメータに
よる定量情報を同時に画像表示し得る装置に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that separates a pulse echo signal from a living body into a specular component that represents the outline of a tissue and a random component that is effective for extracting characteristic parameters inside the tissue. The present invention relates to an apparatus capable of simultaneously displaying shape information and quantitative information based on characteristic parameters in an ultrasonic tomographic image.

従来の超音波による組織定量化は、弱不均一媒
体でのエコー信号(ランダム)成分のスペクトル
周波数依存性により行なつたり、この信号の振幅
または時間間隔の頻度分布測定などにより行なわ
れている。しかし、この信号に組織の不連続によ
る大きな反射エコー信号(スペキユラ)成分が重
なると、上記の定量化に対し誤差が生ずる。
Conventional tissue quantification using ultrasound is performed by using the spectral frequency dependence of an echo signal (random) component in a weakly inhomogeneous medium, or by measuring the frequency distribution of the amplitude or time interval of this signal. However, if a large reflected echo signal (spectral) component due to tissue discontinuity is superimposed on this signal, an error will occur in the above quantification.

また、従来のBモード画像ではスペキユラ成分
とランダム成分が分離されずに重なり合つた形で
表示されるため、組織の境界を明確にできないと
いう欠点がある。
Furthermore, in conventional B-mode images, the specular component and the random component are not separated and are displayed in an overlapping manner, so there is a drawback that tissue boundaries cannot be clearly defined.

本発明の目的は、生体からのパルエコー信号を
組織の輪郭を表わすスペキユラ成分と、組織内部
の特徴パラメータの抽出に有効なランダム成分と
に分離し処理することにより、超音波断層像にお
ける形状情報および特徴パラメータによる定量情
報を同時に画像表示し得る装置を提供することに
ある。
An object of the present invention is to separate and process a pal-echo signal from a living body into a specular component that represents the contour of the tissue and a random component that is effective for extracting characteristic parameters inside the tissue. An object of the present invention is to provide a device capable of simultaneously displaying quantitative information based on characteristic parameters as an image.

本発明は、分離回路を設けたこと、さらに
分離回路として生体からのパルスエコー信号を線
形フイルタだけでなく非線形フイルタも組合せて
用いることにより、スペキユラ成分とランダム成
分とのより容易な分離を可能にし、生体組織の形
状およば定量情報を同時に画像表示できるように
したものである。
The present invention makes it possible to more easily separate specular components and random components by providing a separation circuit and using a combination of not only a linear filter but also a nonlinear filter for the pulse echo signal from a living body as a separation circuit. , the shape and quantitative information of biological tissues can be displayed simultaneously.

第1図に装置の全構成を示す。生体からの超音
波エコー信号x(t)はたとえば線形フイルタお
よび非線形フイルタから成る分離回路によつて、
生体内の明確な組織の不連続部により返る大きな
エコー信号(スペキユラ)成分S(t)と組織の
微細な弱不均一構造から返る弱いエコー信号(ラ
ンダム)成分R(t)とに分離される。線形フイ
ルタと非線形フイルタを組合せて用いることによ
り、この分離がより容易にかつ精度よく実行でき
る。
Figure 1 shows the entire configuration of the device. The ultrasonic echo signal x(t) from the living body is processed by a separation circuit consisting of a linear filter and a nonlinear filter, for example.
It is separated into a large echo signal (specular) component S(t) that returns from a clear tissue discontinuity in the living body and a weak echo signal (random) component R(t) that returns from a fine weak heterogeneous structure of the tissue. . By using a combination of a linear filter and a nonlinear filter, this separation can be performed more easily and accurately.

分離されたスペキユラ成分S(t)から組織輪
郭を明示し、またスペキユラ成分S(t)及び/
又はランダム成分R(t)から組織内部の特徴パ
ラメータを抽出する。この操作を2次元的に行な
い、組織の輪郭線と特徴パラメータを同時に画像
表示する。
The tissue contour is clearly defined from the separated specular component S(t), and the specular component S(t) and/or
Alternatively, feature parameters inside the tissue are extracted from the random component R(t). This operation is performed two-dimensionally to display an image of the tissue outline and characteristic parameters at the same time.

第2図に、第1図内の分離回路のブロツク図を
示す。これは線形フイルタに制限つき逆たたみこ
みフイルタおよびたたみこみフイルタ、また非線
形フイルタを非線形整合フイルタを用いて個々の
フイルタを組合せた例である。エコー信号x(t)
はスペキユラ成分S(t)とランダム成分R(t)
の和で表わされる。即ち x(t)=S(t)+R(t) (1) と表せ、S(t)は理想的には電気的特性によつ
て決まる振動子のインパルス応答h(t)、遅延時
間τiおよび振幅aiをパラメータとして、 S(t)= 〓i aih(t−τi) =〔 〓i aiδ(t−τi)(*)h(t) (2) と表わされる。但し○*はたたみこみ、δ(t)は
デルタ関数を示す 従来、受信信号x(t)からスペキユラ成分S
(t)を求めるには、例えば振動子のインパルス
応答(t)とx(t)との相関を求め、大きなピ
ーク値を示す位置にスペキユラな反射体が存在す
ると見倣したりしていた。このスペキユラ反射体
の位置を求める際通常の線形相関を用いるより
も、例えば参照関数と入力関数との誤差パワーの
逆を出力とする様な非線形整合フイルタを用いた
方が(一致がとれた時に誤差が殆んどゼロとなつ
て非常に大きな出力を与え、一致がとれた所から
少しでもずれると誤差が大きくなつて出力が小さ
くなるため)非常に鋭いピークを出力に持つ事に
なり、位置精度が向上する事になる。ただし、非
線形フイルタを用いる場合、線形システムの重ね
合わせの原理が適用されず、もし2つ以上のスペ
キユラー反射波が部分的にせよ重なり合つたもの
が入力された場合、これらをうまく分離できない
とか、各スペキユラ反射波に対するフイルタの出
力が大幅に低下する等の不具合を生じる。そこ
で、特許請求の範囲第1項に示した如く、先ず振
動子のインパルス応答で受信信号x(t)の逆た
たみ込み(線形フイルタ動作)を行ない、x(t)
のパルス継続時間を短くしてできるだけスペキユ
ラー反射波間の重なりを少なくした上で、上記の
如き非線形フイルタリングを行なえば良い。
FIG. 2 shows a block diagram of the separation circuit in FIG. This is an example in which individual filters are combined using a linear filter, a limited inverse convolution filter and a convolution filter, and a non-linear filter using a non-linear matching filter. echo signal x(t)
is the specular component S(t) and the random component R(t)
It is expressed as the sum of That is, it can be expressed as x(t)=S(t)+R(t) (1), where S(t) is ideally the impulse response h(t) of the resonator determined by the electrical characteristics, and the delay time τ i and amplitude ai as parameters, S(t)=〓 i aih(t-τ i )=[〓 i aiδ(t-τ i ) (*) h(t) (2). However, ○* indicates convolution, and δ(t) indicates a delta function. Conventionally, the specular component S is extracted from the received signal x(t).
In order to find (t), for example, the correlation between the impulse response (t) of the vibrator and x(t) is found, and it is assumed that a specular reflector exists at a position where a large peak value is exhibited. When determining the position of this specular reflector, rather than using normal linear correlation, it is better to use a nonlinear matching filter whose output is the inverse of the error power between the reference function and the input function (when a match is achieved, The error becomes almost zero, giving a very large output, and if there is even a slight deviation from the matching point, the error increases and the output becomes smaller), resulting in a very sharp peak in the output. This will improve accuracy. However, when using a nonlinear filter, the principle of superposition of linear systems does not apply, and if two or more specular reflected waves that overlap, even partially, are input, it may not be possible to separate them well. This causes problems such as a significant drop in the output of the filter for each specular reflected wave. Therefore, as shown in claim 1, first, the received signal x(t) is deconvolved (linear filter operation) using the impulse response of the vibrator, and x(t) is
The nonlinear filtering described above may be performed after reducing the overlap between the specular reflected waves as much as possible by shortening the pulse duration of .

以下に式(2)のaiおよびτiを推定する手順の一実
施例を示す。
An example of a procedure for estimating a i and τ i in equation (2) will be shown below.

(i) 振動子の帯域制限を考慮して、雑音の分散が
既知であるとした制限つき逆たたみを用いてイ
ンパルス応答の推定値g(t)を得る。
(i) Taking into account the band limit of the vibrator, obtain the estimated value g(t) of the impulse response using restricted inverse convolution assuming that the noise variance is known.

(ii) このg(t)の信号の低いレベルの波形を切
り捨てた信号を以下のように非線形整合フイル
タを通し、aiの符号sgn(ai)とτiを求める。
(ii) The signal obtained by discarding the low-level waveform of this g(t) signal is passed through a nonlinear matching filter as shown below to obtain the sign sgn(a i ) of a i and τ i .

ここで説明する非線形整合フイルタは振動子
の帯域に合わせて帯域制限した時のデルタ関数
を計算しておき、その極性を変えた2つのデル
タ関数δ+(t)とδ-(t)を基準信号とした次の
ようなものである。
The nonlinear matching filter described here calculates the delta function when the band is limited according to the band of the resonator, and then uses the two delta functions δ + (t) and δ - (t) with different polarities as the standard. The signal used is as follows.

低いレベルは切り捨てた逆たたみこみフイル
タの出力であるインパルス応答g(t)と適当
な区間Δ内で次の2つの誤差パワーの逆数N+,
N-を計算する。
The lower level is the impulse response g(t) which is the output of the truncated inverse convolution filter and the reciprocal of the following two error powers within an appropriate interval Δ N + ,
Calculate N - .

N+(τi) =1/∫〓|kg(t)−δ+(t−τi)|2dt (3) N-(τi) =1/∫〓|kg(t)−δ-(t−τi)|2dt (4) ここでkは区間Δ内でインパルス応答g(t)
とデルタ関数の最大振幅を等しくする規格化定
数である。区間内でτiをずらせながらN+(τi),
N-(τi)を計算すると、インパルス応答とデル
タ関数との相関が高い時、どちらか一方が鋭い
ピークを与える。しきい値検出し、この時のピ
ークの位置がτiとなる。但し記号“ ^”は推
定値を示す。N+,N-のどちらがピークを与え
るかでsgn(a^i)の符号がそれぞれプラスかマイ
ナスか決まる。
N + (τ i ) =1/∫〓|kg(t)−δ + (t−τ i )| 2 dt (3) N − (τ i ) =1/∫〓|kg(t)−δ − (t−τ i ) | 2 dt (4) where k is the impulse response g(t) within the interval Δ
is a normalization constant that equalizes the maximum amplitude of the delta function. While shifting τ i within the interval, N + (τ i ),
When calculating N - (τ i ), when the correlation between the impulse response and the delta function is high, one or the other will give a sharp peak. A threshold value is detected, and the peak position at this time becomes τ i . However, the symbol "^" indicates an estimated value. The sign of sgn(a^ i ) is determined by whether N + or N - gives a peak, respectively, plus or minus.

(iii) たたみこみによる合成値 { 〓i (t−τ^i)|a^i|agn(a^i)}○*h(t) と入力信号x(t)との誤差の二乗が最小となる
ように適応的|a^i|を求める。この操作はゲート
がかけられたある一定の時間幅内で行なわれる。
(iii) The square of the error between the composite value by convolution { 〓 i (t−τ^ i ) | a^ i | agn (a^ i )}○*h(t) and the input signal x(t) is the minimum. Find adaptive |a^ i | such that This operation is performed within a certain gated time window.

(iv) 誤差の二乗を最小とするa^iによる合成値がス
ペキユラ成分S^(t)を与え、この時の誤差x
(t)−S^(t)は(1)式らりランダム成分R^(t)
に対し、 R^(t)=x(t)−S^(t) (5) となる。
(iv) The composite value of a^ i that minimizes the square of the error gives the specular component S^(t), and the error x
(t)−S^(t) is the random component R^(t) in equation (1)
For that, R^(t)=x(t)−S^(t) (5).

第3図に厚さ3mmのアクリル酸に対して得られ
たエコー信号のフイルタ出力の例を示す。使用し
た振動子は中心周波数2.25MHzのものである。図
Aはアクリル板の前面および裏面から反射してき
た原波形である。Bはその原波形を逆たたみこみ
フイルタを通した後の出力(アクリル板のインパ
ルス応答)を示す。Cはこのインパルス応答をさ
らに非線形整合フイルタに通した結果である。ア
クリル板の前面・裏面に対応した2つの鋭いピー
クが得られている。
FIG. 3 shows an example of the filter output of an echo signal obtained for 3 mm thick acrylic acid. The vibrator used has a center frequency of 2.25MHz. Figure A shows the original waveform reflected from the front and back surfaces of the acrylic board. B shows the output (impulse response of the acrylic plate) after the original waveform is passed through a deconvolution filter. C is the result of passing this impulse response further through a nonlinear matching filter. Two sharp peaks corresponding to the front and back surfaces of the acrylic plate were obtained.

第4図は鳥肉に対するエコー信号の処理結果で
ある。同様に中心周波数2.25MHzの振動子を使用
した。Aは原波形。Bはそのインパルス応答(逆
たたみ込みフイルタの出力)。Cは用いた振動子
の帯域に合わせて帯域制限した時のデルタ関数を
示し、これが非線形整合フイルタの基準信号とし
て用いられる。Dは非線形整合フイルタの出力結
果である。E,Fはそれぞれ最終的に分離された
スペキユラ成分とランダム成分を示す。
FIG. 4 shows the processing results of echo signals for chicken meat. Similarly, a vibrator with a center frequency of 2.25MHz was used. A is the original waveform. B is its impulse response (output of the deconvolution filter). C indicates a delta function when the band is limited according to the band of the vibrator used, and this is used as a reference signal for the nonlinear matching filter. D is the output result of the nonlinear matched filter. E and F indicate the finally separated specular component and random component, respectively.

第1図において、組織の輪郭線を明示するため
にスペキユラ成分を用いているが、スペキユラ成
分を求める際に組織からのインパルス応答、また
は非線形整合フイルタの出力を利用しているの
で、この出力を用いて輪郭表示に適用すると、包
絡線検波よりも高い距離分解能で画像化すること
が可能である。
In Fig. 1, the specular component is used to clearly show the contour of the tissue, but since the impulse response from the tissue or the output of the nonlinear matching filter is used to obtain the specular component, this output is When applied to contour display, it is possible to create images with higher distance resolution than envelope detection.

本発明によれば、生体からのパルスエコー信号
を組織の輪郭を表わすスペキユラ成分と組織内部
部の特徴パラメータの抽出などの組織特性化に有
効なランダム成分とに分離できるので、超音波断
層像における形状情報および特徴パラメータによ
る定量情報を同時に画像表示することを可能にす
る。
According to the present invention, a pulse echo signal from a living body can be separated into a specular component representing the contour of the tissue and a random component effective for tissue characterization such as extraction of characteristic parameters inside the tissue. It enables simultaneous image display of shape information and quantitative information based on characteristic parameters.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は装置の全構成を示す。第2図は信号分
離システムのブロツク図である。第3図はアクリ
ル板に対して得られたエコー信号のフイルタ出力
の例を示す。第4図は鳥肉に対するエコー信号の
処理結果を示す。
FIG. 1 shows the entire configuration of the device. FIG. 2 is a block diagram of the signal separation system. FIG. 3 shows an example of a filter output of an echo signal obtained for an acrylic plate. FIG. 4 shows the processing results of echo signals for chicken meat.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 生体に超音波を送信し、該生体からの受信超
音波エコー信号を生体内の明確な組織の不連続部
より返る大きなエコー信号(スペキユラ)成分
と、組織の微細な弱不均一構造から返る弱いエコ
ー信号(ランダム)成分とに分離する回路であり
且つ前記回路は線形フイルタと整合区間における
誤差パワーの逆数を出力する非線形整合フイルタ
の組合わせからなる回路と、 該スペキユラ成分及び/又は該ランダム成分に
より組織の特徴パラメータを抽出し表示する表示
回路を有することを特徴とする超音波診断装置。 2 該非線形整合フイルタの出力から求めたスペ
キユラ成分の振幅は、該受信超音波エコー信号に
対し、誤差が最小となるように、最適化されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
超音波信号装置。 3 前記表示回路は前記スペキユラ成分による組
織輪郭を2次元表示する回路を有することを特徴
とする特許請求の範囲第1項乃至第2項記載の超
音波診断装置。
[Claims] 1. Ultrasonic waves are transmitted to a living body, and the ultrasound echo signals received from the living body are divided into large echo signal (spectral) components returned from distinct tissue discontinuities within the living body, and microscopic components of the tissue. a circuit that separates a weak echo signal (random) component returned from a weakly non-uniform structure, the circuit comprising a combination of a linear filter and a non-linear matching filter that outputs the reciprocal of the error power in the matching section; An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by having a display circuit that extracts and displays tissue characteristic parameters based on the component and/or the random component. 2. Claim 1, characterized in that the amplitude of the specular component obtained from the output of the nonlinear matching filter is optimized so that the error is minimized with respect to the received ultrasonic echo signal. The ultrasonic signaling device described. 3. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the display circuit includes a circuit for two-dimensionally displaying a tissue contour based on the specular component.
JP8374383A 1983-05-13 1983-05-13 Ultrasonic diagnostic apparatus Granted JPS59209335A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8374383A JPS59209335A (en) 1983-05-13 1983-05-13 Ultrasonic diagnostic apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8374383A JPS59209335A (en) 1983-05-13 1983-05-13 Ultrasonic diagnostic apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59209335A JPS59209335A (en) 1984-11-27
JPH0246215B2 true JPH0246215B2 (en) 1990-10-15

Family

ID=13811003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8374383A Granted JPS59209335A (en) 1983-05-13 1983-05-13 Ultrasonic diagnostic apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS59209335A (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6222936B2 (en) * 2013-02-19 2017-11-01 キヤノン株式会社 Apparatus and image generation method

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5897347A (en) * 1981-12-03 1983-06-09 株式会社東芝 Ultrasonic diagnostic apparatus
JPS5990556A (en) * 1982-11-16 1984-05-25 三菱電機株式会社 Ultrasonic diagnostic apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JPS59209335A (en) 1984-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6951540B2 (en) Ultrasound imaging system and method using non-linear post-beamforming filter
EP1188068B1 (en) Method and apparatus for flash suppression in two-dimensional ultrasound imaging
US6106465A (en) Ultrasonic method and system for boundary detection of an object of interest in an ultrasound image
DE69905531T2 (en) Non-linear ultrasound imaging with orthogonal transmit and receive codes
US4888694A (en) Ultrasound imaging system for relatively low-velocity blood flow at relatively high frame rates
US3934458A (en) Method and apparatus for pulse echo imaging
US5938611A (en) Method and apparatus for color flow imaging using coded excitation with single codes
US6010456A (en) Method and apparatus for acoustic subtraction imaging using linear and nonlinear ultrasonic images
EP0119844A2 (en) Measuring apparatus utilizing spectrum profile
WO1996033656A1 (en) Energy weighted parameter spatial/temporal filter
JPH02280739A (en) Supersonic echograph imageformation apparatus
US5582176A (en) Methods and apparatus for automatically determining edge frequency in doppler ultrasound signals
EP0233676A1 (en) Apparatus for ultrasound detection
EP1780671B1 (en) Image processing system and method for editing contours of a target object using multiple sectional images
US11953593B2 (en) Systems, methods, and computer readable media for processing and compounding ultrasound images in the presence of motion
US4683893A (en) Amplitude conditional signal processing for ultrasound frequency estimation
KR0178095B1 (en) Filtering Method for Ultrasonic Color Doppler Imaging System
US6045504A (en) Method and apparatus for polynomial approximation of nonlinear operations in medical ultrasound imaging
JPS59209335A (en) Ultrasonic diagnostic apparatus
JP3000823B2 (en) Ultrasound Doppler blood flow meter
US4086818A (en) Ultrasonic imaging apparatus
JP2001000434A (en) Method and system for imaging a substance
JP2723458B2 (en) Ultrasound Doppler diagnostic device
JP2000051215A (en) Ultrasound spectrum Doppler diagnostic device
JPH0239253B2 (en)