JPH05111484A - Medical ultrasound image evaluation device - Google Patents

Medical ultrasound image evaluation device

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Publication number
JPH05111484A
JPH05111484A JP3277429A JP27742991A JPH05111484A JP H05111484 A JPH05111484 A JP H05111484A JP 3277429 A JP3277429 A JP 3277429A JP 27742991 A JP27742991 A JP 27742991A JP H05111484 A JPH05111484 A JP H05111484A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
signal
scatterer
generator
phantom
Prior art date
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Pending
Application number
JP3277429A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiko Hashimoto
雅彦 橋本
Shinichiro Ueno
進一郎 植野
Akihisa Adachi
明久 足立
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP3277429A priority Critical patent/JPH05111484A/en
Publication of JPH05111484A publication Critical patent/JPH05111484A/en
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 超音波断層像の形成過程を再現し、超音波断
層像の画質を決定する多くの電気的、あるいは音響的要
因と超音波断層像の関係を解明し、超音波診断装置の最
適な設計指針や的確な診断情報を提示する医用超音波画
像評価装置を提供する。 【構成】 圧電振動子の応答特性を計算する圧電振動子
応答特性計算部11と、1個の圧電振動子の空間的な応
答特性を計算する空間応答計算部12と、被検体となる
ファントムを計算する超音波ファントム生成部13と、
空間応答特性と超音波ファントムデータから1個の素子
に関するRF信号を計算する1素子RF信号計算部14
と、1素子RF信号データから探触子のRF信号を計算
する探触子RF信号計算部15と、信号処理部16と、
画像形成部17と、形成された画像を解析評価する画像
評価部18と、各ユニットの計算結果を記録しデータベ
ース化する記録装置20を設ける。各関連パラメータを
変化させながら超音波断層像を観察あるいは評価でき
る。
(57) [Summary] (Modified) [Purpose] The relationship between many electrical or acoustic factors that determine the image quality of an ultrasonic tomographic image and the ultrasonic tomographic image is reproduced by reproducing the formation process of the ultrasonic tomographic image. Provided is a medical ultrasonic image evaluation device that elucidates and presents optimum design guidelines for an ultrasonic diagnostic device and accurate diagnostic information. [Structure] A piezoelectric vibrator response characteristic calculation unit 11 for calculating response characteristics of a piezoelectric vibrator, a spatial response calculation unit 12 for calculating spatial response characteristics of one piezoelectric vibrator, and a phantom as an object An ultrasonic phantom generator 13 for calculating,
A one-element RF signal calculation unit 14 that calculates an RF signal for one element from the spatial response characteristics and ultrasonic phantom data
A probe RF signal calculation unit 15 for calculating an RF signal of the probe from 1-element RF signal data; a signal processing unit 16;
An image forming unit 17, an image evaluation unit 18 that analyzes and evaluates the formed image, and a recording device 20 that records the calculation results of each unit and creates a database are provided. The ultrasonic tomographic image can be observed or evaluated while changing each related parameter.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は医療分野で用いれる超音
波診断装置の超音波断層像を評価する医用超音波画像評
価装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a medical ultrasonic image evaluation apparatus for evaluating an ultrasonic tomographic image of an ultrasonic diagnostic apparatus used in the medical field.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、医用超音波診断装置が広い医療分
野で利用されており、装置自体の高分解能化、高画質化
が図られているが、超音波診断装置の供給する超音波断
層像は超音波探触子に用いられる圧電振動子の応答特性
や、伝搬媒質である生体組織の音響特性、そしてメイン
フレーム内での信号処理方式など音響的電気的な多くの
要因によってその特性が決定される。したがって、この
ような多くの異なる要因と、装置の出力である超音波断
層像との関係を明らかにして、超音波断層像を総合的に
評価し、装置の設計指針や医学的な判断材料を提供する
医用画像評価装置が望まれている。
2. Description of the Related Art In recent years, medical ultrasonic diagnostic apparatuses have been used in a wide range of medical fields, and high resolution and high image quality of the apparatus itself have been attempted. Is determined by many acoustic and electrical factors such as the response characteristics of the piezoelectric transducer used in the ultrasonic probe, the acoustic characteristics of living tissue that is a propagation medium, and the signal processing method in the mainframe. To be done. Therefore, the relationship between these many different factors and the ultrasonic tomographic image that is the output of the device is clarified, the ultrasonic tomographic image is comprehensively evaluated, and the design guideline of the device and the material for medical judgment are provided. A medical image evaluation device provided is desired.

【0003】以下、従来の医用画像評価装置について説
明する。従来の医用画像評価装置としては、例えば「”
コンピュータ シミュレーションズ オブ スペックル
イン Bスキャン イメイジズ”、D.R.フォスタ
ーら、ウルトラソニック イメージング、VOL5,1
983」(”Computer Simulation
s of spekle in B−scan ima
ges”,D.R.Foster et.,Ultra
sonic Imaging,Vol5,1983)に
記載されているものが知られている。図15は従来の医
用画像評価装置のを示すものである。図15において、
151は超音波円形凹面振動子、152はランダム散乱
体ファントム、153は送信器、154は受信器、15
5はA/D,156はメモリ、157は画像解析部であ
る。
A conventional medical image evaluation apparatus will be described below. As a conventional medical image evaluation apparatus, for example, ""
Computer Simulations of Speckle in B-Scan Images, DR Foster et al., Ultrasonic Imaging, VOL5,1
983 "(" Computer Simulation
so of spectrum in B-scan image
ges ", DR Foster et., Ultra
Those described in Sonic Imaging, Vol 5, 1983) are known. FIG. 15 shows a conventional medical image evaluation apparatus. In FIG.
151 is an ultrasonic circular concave surface transducer, 152 is a random scatterer phantom, 153 is a transmitter, 154 is a receiver, 15
Reference numeral 5 is an A / D, 156 is a memory, and 157 is an image analysis unit.

【0004】以上のように構成された医用画像装置につ
いて、以下その動作について説明する。まず、送信器か
ら超音波円形凹面振動子152の駆動波形を発生させ超
音波をランダム散乱体ファントム152に放射してその
反射超音波を受信する。受信されたRF信号は受信器1
54で増幅されA/D155により量子化され、メモリ
156に記録され、計算機などの画像解析部により解析
評価される。解析データは上記の系を実際に実現して実
際のデータを用いることも、あるいは超音波円形凹面振
動子の送信波形を計算するか、近似的な波形を使用して
計算により求められる。
The operation of the medical image device configured as described above will be described below. First, a drive waveform of the ultrasonic circular concave surface oscillator 152 is generated from the transmitter, the ultrasonic wave is radiated to the random scatterer phantom 152, and the reflected ultrasonic wave is received. The received RF signal is the receiver 1
The signal is amplified by 54, quantized by the A / D 155, recorded in the memory 156, and analyzed and evaluated by an image analysis unit such as a computer. The analysis data can be obtained by actually realizing the above system and using actual data, or by calculating the transmission waveform of the ultrasonic circular concave surface transducer or by using an approximate waveform.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、実際の超音波診断装置に使用される超音
波振動子の形状、超音波断層像構成時に問題となるノイ
ズレベルや、生体組織の周波数依存減衰などを考慮して
おらず、多くの異なる要因とそれらの干渉しあった出力
としての超音波断層像の関係を解明することができない
という課題を有していた。
However, in the above-described conventional configuration, the shape of the ultrasonic transducer used in the actual ultrasonic diagnostic apparatus, the noise level which becomes a problem when the ultrasonic tomographic image is formed, and the biological tissue. There is a problem that it is not possible to elucidate the relationship between many different factors and ultrasonic tomographic images as outputs that interfere with each other without considering frequency dependent attenuation and the like.

【0006】本発明は上記従来技術の課題を解決するも
ので、超音波断層像の画質を決定する各種のパラメータ
と画像の関係を明らかにして、総合的な画像評価が可能
な医用画像評価装置を提供することを目的とする。
The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art. A medical image evaluation apparatus capable of comprehensive image evaluation by clarifying the relationship between various parameters that determine the image quality of an ultrasonic tomographic image and the image. The purpose is to provide.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、超音波圧電振動子の振動形態を計算する圧
電振動子応答特性計算部と、超音波の送受信を行なう超
音波アレイを構成する1個の圧電素子の形状から音場空
間に対する1個の圧電素子の空間的応答を計算する空間
応答計算部と、被検体としてのランダム散乱体を発生す
る超音波ファントム生成部と、上記圧電振動子応答特性
計算部と上記空間応答計算部と上記ファントム生成部の
計算結果から超音波探触子の1素子のRF信号を計算す
る1素子RF信号計算部と、上記1素子RF信号計算部
の計算結果から画像化のための超音波探触子の反射超音
波信号を計算する探触子RF信号計算部と、上記探触子
RF信号計算部の計算結果を処理してRF信号を超音波
断層像用データに変換する信号処理部と、上記信号処理
部の出力から超音波断層像を形成しビデオ信号に変換す
る画像形成部と、上記画像形成部からの出力を受けて超
音波断層像を表示する画像表示装置と、上記画像形成部
の計算結果を受け各種の画像解析および評価を行なう画
像評価部と、上記各部の計算結果を記録しデータベース
化する記録装置と、上記各部に計算パラメータを出力す
るパラメータ生成部と、上記パラメータ生成部に計算パ
ラメータを入力するための入力装置と、上記各部を制御
する中央制御部の構成を有している。
To achieve this object, the present invention provides a piezoelectric vibrator response characteristic calculation unit for calculating the vibration form of an ultrasonic piezoelectric vibrator and an ultrasonic array for transmitting and receiving ultrasonic waves. A spatial response calculator that calculates the spatial response of one piezoelectric element to a sound field space from the shape of one piezoelectric element that is configured; an ultrasonic phantom generator that generates a random scatterer as an object; A one-element RF signal calculation section that calculates an RF signal of one element of the ultrasonic probe from the calculation results of the piezoelectric vibrator response characteristic calculation section, the spatial response calculation section, and the phantom generation section, and the one-element RF signal calculation Probe RF signal calculator for calculating the reflected ultrasonic signal of the ultrasonic probe for imaging from the calculation result of the probe, and the RF signal by processing the calculation result of the probe RF signal calculator. For ultrasonic tomographic image data A signal processing unit for converting, an image forming unit for forming an ultrasonic tomographic image from the output of the signal processing unit and converting it into a video signal, and an image display for displaying the ultrasonic tomographic image upon receiving the output from the image forming unit. A device, an image evaluation unit that performs various image analyzes and evaluations in response to the calculation results of the image forming unit, a recording device that records the calculation results of the above units into a database, and parameter generation that outputs calculation parameters to the above units. It has a configuration of a unit, an input device for inputting a calculation parameter to the parameter generation unit, and a central control unit for controlling each unit.

【0008】[0008]

【作用】本発明は上記構成によって、医用超音波断層像
を装置内で合成し、合成された超音波断層像を評価でき
る。また本発明は超音波断層像の画質に影響を与える各
種のパラメータを変化させて画像を合成でき、画像を観
察あるいは評価しながら各種パラメータの最適値を決定
することができ、超音波診断装置の適切な設計指針を得
ることができる。
According to the present invention, with the above configuration, medical ultrasonic tomographic images can be combined in the apparatus and the combined ultrasonic tomographic images can be evaluated. Further, the present invention is capable of synthesizing an image by changing various parameters that affect the image quality of an ultrasonic tomographic image, and determining the optimum value of various parameters while observing or evaluating the image. It is possible to obtain appropriate design guidelines.

【0009】[0009]

【実施例】【Example】

(実施例1)以下、本発明の第1実施例について、図面
を参照しながら説明する。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0010】図1は本発明の第1実施例における全体の
ブロック図である。図1において、11は圧電振動子応
答特性計算部、12は空間応答計算部、13は超音波フ
ァントム生成部、14は1素子RF信号計算部、15は
探触子RF信号計算部、16は信号処理部、17は画像
形成部、18は画像評価部、19は画像表示装置、20
は記録装置、21はパラメータ生成部、22は入力装
置、23は出力装置、24は中央制御部である。
FIG. 1 is an overall block diagram of a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 11 is a piezoelectric vibrator response characteristic calculation unit, 12 is a spatial response calculation unit, 13 is an ultrasonic phantom generation unit, 14 is a 1-element RF signal calculation unit, 15 is a probe RF signal calculation unit, and 16 is A signal processing unit, 17 is an image forming unit, 18 is an image evaluation unit, 19 is an image display device, 20
Is a recording device, 21 is a parameter generation unit, 22 is an input device, 23 is an output device, and 24 is a central control unit.

【0011】図2は圧電振動子の応答特性計算に関する
もので、図2(a)は圧電振動子を含む超音波探触子の
断面図、図2(b)は計算された圧電振動子応答特性を
示している。図2(a)において、25はバッキング
層、26は圧電振動子、27は第1整合層、28は第2
整合層、29は音響レンズ、30は電極層、31は接着
層、32は音波放射面でり、また(b)において33は
駆動波形、34は応答波形である。
FIG. 2 relates to calculation of response characteristics of the piezoelectric vibrator. FIG. 2A is a sectional view of an ultrasonic probe including the piezoelectric vibrator, and FIG. 2B is a calculated piezoelectric vibrator response. Shows the characteristics. 2A, 25 is a backing layer, 26 is a piezoelectric vibrator, 27 is a first matching layer, and 28 is a second matching layer.
A matching layer, 29 is an acoustic lens, 30 is an electrode layer, 31 is an adhesive layer, 32 is a sound wave radiating surface, 33 is a drive waveform, and 34 is a response waveform.

【0012】図3は空間応答計算に関するもので、図3
(a)は空間応答計算の概念図、図3(b)は計算され
た空間応答を示している。図3において、32は音波放
射面、35は伝搬媒質、36は観察点、37は超音波伝
搬経路、38は空間的応答特性を示している。
FIG. 3 relates to spatial response calculation.
3A shows a conceptual diagram of spatial response calculation, and FIG. 3B shows the calculated spatial response. In FIG. 3, 32 is a sound wave emitting surface, 35 is a propagation medium, 36 is an observation point, 37 is an ultrasonic wave propagation path, and 38 is a spatial response characteristic.

【0013】図4はRF信号計算の概念図であり、図4
(a)は1素子RF信号の計算の概念を(b)は探触子
RF信号計算の概念を示している。図4において40は
超音波変換器、41は超音波変換器アレイ、42は送信
用超音波変換器、43は受信用超音波変換器、44は音
場空間内に分布させたランダム散乱体、45は模擬的に
表示した送信用超音波変換器から散乱体を経て受診用超
音波変換器に到る伝搬経路、46は計算された1素子R
F信号波形、47は記録装置内に記録された1素子RF
信号、48は遅延時間、49は加算器、50は最終的に
計算された探触子RF信号を示している。
FIG. 4 is a conceptual diagram of RF signal calculation.
(A) shows the concept of 1 element RF signal calculation, and (b) has shown the concept of probe RF signal calculation. 4, 40 is an ultrasonic transducer, 41 is an ultrasonic transducer array, 42 is a transmitting ultrasonic transducer, 43 is a receiving ultrasonic transducer, 44 is a random scatterer distributed in the sound field space, Reference numeral 45 is a propagation path from the simulated ultrasonic transducer for transmission to the ultrasonic transducer for examination through the scatterer, and 46 is the calculated one element R
F signal waveform, 47 is one element RF recorded in the recording device
A signal, 48 is a delay time, 49 is an adder, and 50 is a finally calculated probe RF signal.

【0014】以上のように構成された医用超音波画像評
価装置についてその動作を説明する。 まず、入力装置
22から振動子の形状、寸法、整合層特性、駆動波形等
を入力する。入力されたパラメータはパラメータ生成部
21を介して圧電振動子応答特性計算部11に入力され
圧電振動子の振動形態が計算される。送信時に任意の駆
動波形33が圧電振動子26両端の電極層30に印加さ
れた場合の音波放射面32の振動波形と、受信時に音波
放射面32にインパルス波形が入射した場合の電極層3
0での電気的な応答特性を計算する。これらの圧電振動
子の応答特性は、メイソンの等価回路や有限要素法を用
いて精度よく計算することができる。また、計算された
圧電振動子の応答特性は図2(b)のようなもので、記
録装置20内の圧電振動子応答特性データベースに記録
される。
The operation of the medical ultrasonic image evaluation apparatus configured as described above will be described. First, the shape, size, matching layer characteristics, drive waveform, and the like of the vibrator are input from the input device 22. The input parameters are input to the piezoelectric vibrator response characteristic calculation unit 11 via the parameter generation unit 21 and the vibration mode of the piezoelectric vibrator is calculated. A vibration waveform of the sound wave emitting surface 32 when an arbitrary drive waveform 33 is applied to the electrode layers 30 at both ends of the piezoelectric vibrator 26 during transmission, and an electrode layer 3 when an impulse waveform is incident on the sound wave emitting surface 32 during reception.
The electrical response characteristic at 0 is calculated. The response characteristics of these piezoelectric vibrators can be accurately calculated using the Mason equivalent circuit or the finite element method. The calculated response characteristic of the piezoelectric vibrator is as shown in FIG. 2B and is recorded in the piezoelectric vibrator response characteristic database in the recording device 20.

【0015】次に 入力装置22から減衰パラメータ等
の計算しようとする伝搬媒質の特性を入力する。パラメ
ータはパラメータ生成部21を介して空間応答計算部1
2に入力され超音波探触子アレイ41を構成する1個の
超音波変換器40(1素子)の音波放射面32の形状、
寸法、音響インピーダンス等を考慮して1素子の空間的
な応答特性が計算される。この計算の過程では伝搬媒質
35の音響特性が取り入れられ、観察点36と音波放射
面32の間の超音波伝搬経路37の分布と、伝搬媒質3
5の音響特性を考慮して音波放射面32上での面積分を
実行して1素子の空間応答特性データが計算される。こ
れらの空間応答データは音響的均質媒質における一種の
インパルス応答であり、その波形は図3(b)のような
ものとなる。計算された空間応答特性は記録装置20内
の空間応答データベースに記録される。
Next, the characteristics of the propagation medium to be calculated, such as attenuation parameters, are input from the input device 22. The parameters are sent via the parameter generation unit 21 to the spatial response calculation unit 1
2, the shape of the sound wave emitting surface 32 of one ultrasonic transducer 40 (one element) constituting the ultrasonic probe array 41,
The spatial response characteristic of one element is calculated in consideration of dimensions, acoustic impedance, and the like. In the process of this calculation, the acoustic characteristics of the propagation medium 35 are introduced, and the distribution of the ultrasonic propagation path 37 between the observation point 36 and the sound wave emission surface 32 and the propagation medium 3
The spatial response characteristic data of one element is calculated by executing the area on the sound wave emitting surface 32 in consideration of the acoustic characteristic of No. 5. These spatial response data are a kind of impulse response in an acoustically homogeneous medium, and their waveforms are as shown in FIG. 3 (b). The calculated spatial response characteristic is recorded in the spatial response database in the recording device 20.

【0016】次に、入力装置22からファントムの寸
法、ランダム散乱体の密度、構造物の情報等を入力し、
入力されたパラメータはパラメータ生成部21を介して
超音波ファントム生成部13に入力される。超音波ファ
ントム生成部13では入力されたファントムの寸法の中
に入力された散乱体密度でランダム散乱体を分布させ
る。また構造物情報から構造物内部のランダム散乱体を
データから排除し、あるい構造物内部に新たに構造物散
乱体を分布させる。計算の過程で媒質の不均質性を考慮
するデータが計算される場合もある。計算された超音波
ファントムデータは記録装置20内の超音波ファントム
データベースに記録される。
Next, the size of the phantom, the density of the random scatterers, the information of the structure, etc. are inputted from the input device 22,
The input parameters are input to the ultrasonic phantom generator 13 via the parameter generator 21. The ultrasonic phantom generator 13 distributes random scatterers in the input scatterer density within the size of the input phantom. In addition, the random scatterers inside the structure are excluded from the data from the structure information, and the structure scatterers are newly distributed inside the structure. In some cases, data that considers the inhomogeneity of the medium is calculated during the calculation process. The calculated ultrasonic phantom data is recorded in the ultrasonic phantom database in the recording device 20.

【0017】次に、入力装置22からRF信号の計算に
必要な画像化範囲等のパラメータを入力し、入力された
パラメータはパラメータ生成部21を介して1素子RF
信号計算部14に入力する。前段階で計算されデータベ
ース化されている圧電振動子応答特性データと超音波フ
ァントムデータと空間応答データを記録装置20内のそ
れぞれのデータベースから読みとり、1素子RF信号を
計算する。ランダム散乱体の位置情報、構造物散乱体の
位置情報などから伝搬時間を計算し、超音波探触子アレ
イ41の超音波変換器40の内に1対の送信用超音波変
換器42と受信用超音波変換器43を想定し、超音波フ
ァントムデータベースから読みとったランダム散乱体情
報から得た散乱体44の位置情報より、送信用超音波変
換器42から散乱体44を経て受信用超音波変換器43
に到る超音波の伝搬経路45を計算し、空間応答データ
ベースから適応する空間応答データを読みだし、各散乱
体44からの往復の応答を計算する。計算された往復の
応答を各伝搬経路45の伝搬時間を考慮して重ね合わせ
ることにより全ての散乱体に関する想定した送信用超音
波変換器42、受信用超音波変換器43に対する往復の
応答が計算される。最後に圧電振動子応答特性データを
畳み込むことにより、1素子RF信号データ46を計算
する。この過程を超音波変換器アレイ41を構成する全
素子の全ての送受信の組み合わせにつて実行することに
より入力された画像化領域を画像化するのに必要なだけ
の1素子RF信号データを計算する。計算された1素子
RF信号データは、記録装置20内のRF信号データベ
ース47に記録される。
Next, parameters such as an imaging range required for calculation of the RF signal are input from the input device 22, and the input parameters are passed through the parameter generator 21 to the one-element RF.
It is input to the signal calculator 14. The piezoelectric vibrator response characteristic data, the ultrasonic phantom data, and the spatial response data calculated in the previous stage and stored in the database are read from the respective databases in the recording device 20, and the one-element RF signal is calculated. The propagation time is calculated from the position information of the random scatterers, the position information of the structure scatterers, etc., and a pair of ultrasonic transducers 42 for transmission and reception are included in the ultrasonic transducers 40 of the ultrasonic probe array 41. Based on the position information of the scatterer 44 obtained from the random scatterer information read from the ultrasonic phantom database, the ultrasonic transducer 43 for transmission is assumed, and the ultrasonic wave for reception is transmitted from the ultrasonic transducer 42 for transmission through the scatterer 44. Bowl 43
The propagation path 45 of the ultrasonic wave reaching to is calculated, the applicable spatial response data is read from the spatial response database, and the round-trip response from each scatterer 44 is calculated. By superimposing the calculated round-trip responses in consideration of the propagation time of each propagation path 45, the round-trip responses to the assumed transmission ultrasonic transducer 42 and reception ultrasonic transducer 43 regarding all scatterers are calculated. To be done. Finally, the one-element RF signal data 46 is calculated by convolving the piezoelectric vibrator response characteristic data. By performing this process for all combinations of transmission / reception of all the elements constituting the ultrasonic transducer array 41, one element RF signal data required to image the input imaging area is calculated. .. The calculated 1-element RF signal data is recorded in the RF signal database 47 in the recording device 20.

【0018】次に入力装置22からダイナミックフォー
カスのための素子数、ビームステアリングのための遅延
特性、画像化に必要な探触子RF信号の個数などを入力
し、入力されたパラメータはパラメータ生成部21を介
して探触子RF信号計算部15に入力され、前段階で計
算した1素子RF信号データから探触子RF信号データ
が計算される。入力されたパラメータから1素子RF信
号データベース47内の対応する1素子RF信号データ
を選択し、各素子に対応する遅延時間48を与えて、加
算器49により加算することによって探触子RF信号5
0を計算する。この過程を入力された探触子RF信号の
数だけ繰り返すことにより画像化に必要な探触子RF信
号を得ることができる。計算された探触子RF信号は記
録装置20内の探触子RF信号データベースに記録され
る。
Next, the number of elements for dynamic focus, the delay characteristic for beam steering, the number of probe RF signals necessary for imaging, etc. are input from the input device 22, and the input parameters are used as the parameter generator. The probe RF signal calculation unit 15 is input via 21 and the probe RF signal data is calculated from the one-element RF signal data calculated in the previous stage. The corresponding one-element RF signal data in the one-element RF signal database 47 is selected from the input parameters, the delay time 48 corresponding to each element is given, and the prober RF signal 5 is added by the adder 49.
Calculate 0. By repeating this process for the number of input probe RF signals, it is possible to obtain the probe RF signals necessary for imaging. The calculated probe RF signal is recorded in the probe RF signal database in the recording device 20.

【0019】次に、入力装置22から、前段階で計算し
た探触子RF信号の処理に必要なパラメータを入力す
る。入力されたパラメータはパラメータ生成部21を介
して信号処理部16に入力され、ダイナミックレンジ、
ノイズレベル、各種フィルタ定数等の信号処理における
パラメータが決定される。画像化に必要な探触子RF信
号は順次記録装置20内の探触子RF信号データベース
から読み出され、処理されて画像信号となる。計算され
た画像信号は記録装置20内の画像信号データベースに
記録される。記録装置20内に記録された画像信号は、
画像形成部17により読み出され、ビデオ信号に変換さ
れ、画像表示装置19に表示される。画像表示装置19
では、入力装置22を介して入力された各種の計算パラ
メータの中で、必要なものあるいはその全てを超音波断
層像とともに表示することができる。また記録装置20
内の画像信号データは画像評価部18によって読み出さ
れ、入力装置22を介して入力された指示により、周波
数分析、統計解析などの各種の画像評価が行われる。画
像評価の結果は画像形成部17を介して画像表示装置1
9上に表示され、あるいは記録装置20内の画像評価デ
ータベースに記録され、必要なときには出力装置23に
よって出力される。
Next, the parameters necessary for processing the probe RF signal calculated in the previous step are input from the input device 22. The input parameters are input to the signal processing unit 16 via the parameter generation unit 21, and the dynamic range,
Parameters in signal processing such as noise level and various filter constants are determined. The probe RF signals required for imaging are sequentially read out from the probe RF signal database in the recording device 20 and processed into image signals. The calculated image signal is recorded in the image signal database in the recording device 20. The image signal recorded in the recording device 20 is
The image is read by the image forming unit 17, converted into a video signal, and displayed on the image display device 19. Image display device 19
Then, among the various calculation parameters input via the input device 22, necessary ones or all of them can be displayed together with the ultrasonic tomographic image. The recording device 20
The image signal data therein is read by the image evaluation unit 18, and various image evaluations such as frequency analysis and statistical analysis are performed according to an instruction input via the input device 22. The image evaluation result is sent to the image display device 1 via the image forming unit 17.
9 or recorded in the image evaluation database in the recording device 20 and output by the output device 23 when necessary.

【0020】これらの過程は中央制御装置24によって
総合的に制御される。計算の過程は上記のごとくシーケ
ンシャルなものでもよく、またあるいは各部に分散した
制御装置を設けて、記録装置20内のデータベースを介
してそれぞれの部分で干渉しない限り独立した過程を行
うことも可能である。また各種パラメータの入力は計算
過程の開始時点、計算途中などにその都度入力すること
も、あるいは記録装置20内のデータベースに一端入力
しておいて、データベースを読み出すことでパラメータ
を入力することもできる。なお、この計算過程は、開口
自体が移動する電子走査リニア探触子、電子走査コンベ
ックス探触子の場合にも、あるいは固定した開口を使用
して電気的な遅延走査により超音波ビームをステアリン
グする電子走査セクタ探触子の場合についても適応する
ことが可能である。
These processes are comprehensively controlled by the central controller 24. The calculation process may be sequential as described above, or it is also possible to provide a distributed control device in each part and perform an independent process via a database in the recording device 20 as long as each part does not interfere. is there. In addition, various parameters can be input each time when the calculation process starts, during the calculation, or each time, or can be input to the database in the recording device 20 and read out the database to input the parameters. .. Note that this calculation process is performed even in the case of an electronic scanning linear probe or an electronic scanning convex probe in which the aperture itself moves, or a fixed aperture is used to steer the ultrasonic beam by electrical delay scanning. It can be applied to the case of the electronic scanning sector probe.

【0021】以上のように本実施例によれば、超音波圧
電振動子の応答特性を計算する圧電振動子応答特性計算
部と、超音波の送受信を行なう超音波アレイを構成する
1個の圧電素子の形状から音場空間に対する1個の圧電
素子の空間的な応答を計算する空間応答計算部と、被検
体としてのランダム散乱体を発生する超音波ファントム
生成部と、上記圧電振動子応答特性計算部と上記空間応
答計算部と上記超音波ファントム生成部の計算結果から
1素子のRF信号を計算する1素子RF信号計算部と、
上記1素子RF信号計算部の計算結果を受けて超音波探
触子の反射超音波信号を計算する探触子RF信号計算部
と、上記探触子RF信号計算部の計算結果を処理してR
F信号を超音波断層像用データに変換する信号処理部
と、上記信号処理部の計算結果から超音波断層像を形成
しビデオ信号に変換する画像形成部と、上記画像形成部
からの出力を受けて超音波断層像を表示する画像表示装
置と、上記画像形成部の計算結果を受け各種の画像解析
および評価を行なう画像評価部と、上記各部の出力をデ
ータベース化子、記録する記録装置と、上記各部に計算
パラメータを出力するパラメータ生成部と、上記パラメ
ータ生成部に計算パラメータを入力するための入力装置
と、上記各部の計算パラメータや画像評価結果を出力す
る出力装置と、上記各部を制御する中央制御部を設ける
ことにより、医用超音波断層像を装置内で合成し、合成
された超音波断層像を評価できる。
As described above, according to this embodiment, the piezoelectric vibrator response characteristic calculation unit for calculating the response characteristics of the ultrasonic piezoelectric vibrator and the single piezoelectric element forming the ultrasonic array for transmitting and receiving ultrasonic waves. A spatial response calculator that calculates the spatial response of one piezoelectric element to the sound field space from the shape of the element, an ultrasonic phantom generator that generates a random scatterer as an object, and the piezoelectric vibrator response characteristic A one-element RF signal calculation section for calculating an RF signal of one element from the calculation results of the calculation section, the spatial response calculation section, and the ultrasonic phantom generation section;
A probe RF signal calculation unit that receives the calculation result of the one-element RF signal calculation unit and calculates the reflected ultrasonic signal of the ultrasonic probe, and processes the calculation result of the probe RF signal calculation unit. R
A signal processing unit for converting the F signal into ultrasonic tomographic image data, an image forming unit for forming an ultrasonic tomographic image from the calculation result of the signal processing unit and converting it into a video signal, and an output from the image forming unit. An image display device that receives and displays an ultrasonic tomographic image, an image evaluation unit that performs various image analyzes and evaluations based on the calculation results of the image forming unit, and a recording device that records and outputs the output of each unit as a database. , A parameter generator for outputting the calculation parameters to the respective units, an input device for inputting the calculation parameters to the parameter generator, an output device for outputting the calculation parameters and image evaluation results of the respective units, and controlling the respective units By providing the central control unit for performing the above, it is possible to combine the medical ultrasonic tomographic images in the apparatus and evaluate the combined ultrasonic tomographic images.

【0022】また本発明は超音波断層像の画質に影響を
与える各種のパラメータを変化させて画像を合成でき、
画像を観察あるいは評価しながら各種パラメータの最適
値を決定することができ、超音波診断装置の適切な設計
指針を得ることができる。
Further, according to the present invention, images can be synthesized by changing various parameters that affect the image quality of an ultrasonic tomographic image,
Optimal values of various parameters can be determined while observing or evaluating images, and appropriate design guidelines for the ultrasonic diagnostic apparatus can be obtained.

【0023】(実施例2)以下、本発明の第2の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0024】図5は図1の医用超音波画像評価装置の要
部である空間応答計算部のブロック図を示している。
FIG. 5 is a block diagram of a spatial response calculation unit which is a main part of the medical ultrasonic image evaluation apparatus of FIG.

【0025】図5おいて51は位置情報発生器、52は
1素子表面メッシュ分割器、53は振幅位相補正器、5
4は周波数依存減衰補正器、55は積分器を示してい
る。
In FIG. 5, 51 is a position information generator, 52 is a one-element surface mesh divider, 53 is an amplitude / phase corrector, 5
Reference numeral 4 is a frequency dependent attenuation corrector, and 55 is an integrator.

【0026】図6は同第2の実施例における1素子の空
間的応答特性計算対象空間の3次元メッシュ分割の概念
図である。図6において、32は音波放射面、35は伝
搬媒質、36は超音波の伝搬経路、61は計算対象空間
を分割した3次元メッシュ、62はメッシュ点を示して
いる。
FIG. 6 is a conceptual diagram of the three-dimensional mesh division of the space for calculating the spatial response characteristic of one element in the second embodiment. In FIG. 6, 32 is a sound wave emitting surface, 35 is a propagation medium, 36 is a propagation path of ultrasonic waves, 61 is a three-dimensional mesh dividing the calculation target space, and 62 is a mesh point.

【0027】以上のような構成において、位置情報発生
器51はパラメータ生成部21からメッシュ間隔、計算
対象空間寸法等のパラメータを入力され、計算対象空間
を3次元のメッシュ61に分割し、各メッシュ点62を
計算点としてメッシュ点62の3次元の離散位置情報を
1素子表面メッシュ分割器52に順次出力する。1素子
表面メッシュ分割器52では、空間応答を計算するため
に必要な音波放射面32上の面積分を実行するための1
素子の音波放射面32を2次元メッシュに分割する。こ
の際空間応答計算点である3次元メッシュ61のメッシ
ュ点62の位置と、互いに隣あう音波放射面32上の2
次元メッシュのメッシュ点を結ぶ伝搬経路の経路差が使
用する超音波の波長にの1/10以下になるよう音波放
射面32上の2次元メッシュのメッシュ幅、分割数が決
定され振幅位相補正器53に各2次元メッシュの位置情
報が出力される。振幅位相補正器53では音波放射面3
2上の2次元メッシュ点から空間応答計算点である3次
元メッシュ点62までの伝搬経路長に起因する距離減衰
と位相シフトを補正する。周波数依存減衰補正器54で
は伝搬媒質35の音響特性としての周波数依存伝搬減衰
に起因する空間応答の位相シフトと振幅変化を補正し、
音波放射面32上での面積分のための被積分関数が計算
され、積分器55に出力される。積分器55では1素子
表面メッシュ分割器52から2次元メッシュの分割数等
のパラメータと、周波数依存減衰補正器54からの被積
分関数出力を受け分割数に起因する重みを被積分関数に
加えながら空間的応答特性の計算を実行する。
In the configuration as described above, the position information generator 51 receives parameters such as mesh intervals and calculation target space size from the parameter generation unit 21, divides the calculation target space into a three-dimensional mesh 61, and divides each mesh. Three-dimensional discrete position information of the mesh point 62 is sequentially output to the one-element surface mesh divider 52 with the point 62 as a calculation point. In the 1-element surface mesh divider 52, the 1-element surface mesh divider 52 is used to execute the area required on the sound wave emitting surface 32 for calculating the spatial response.
The sound wave emitting surface 32 of the element is divided into a two-dimensional mesh. At this time, the positions of the mesh points 62 of the three-dimensional mesh 61, which are the spatial response calculation points, and the two points on the sound wave emitting surfaces 32 adjacent to each other.
The amplitude and phase corrector is determined by determining the mesh width and the division number of the two-dimensional mesh on the sound wave emitting surface 32 so that the path difference of the propagation path connecting the mesh points of the three-dimensional mesh becomes 1/10 or less of the wavelength of the ultrasonic wave used. The position information of each two-dimensional mesh is output to 53. In the amplitude / phase corrector 53, the sound wave emitting surface 3
The distance attenuation and the phase shift due to the propagation path length from the two-dimensional mesh point on 2 to the three-dimensional mesh point 62 which is the spatial response calculation point are corrected. The frequency dependent attenuation compensator 54 corrects the phase shift and the amplitude change of the spatial response due to the frequency dependent propagation attenuation as the acoustic characteristics of the propagation medium 35,
An integrand for the area on the sound wave emitting surface 32 is calculated and output to the integrator 55. The integrator 55 receives parameters such as the number of divisions of the two-dimensional mesh from the one-element surface mesh divider 52 and the output of the integrand from the frequency-dependent attenuation corrector 54, and adds weights resulting from the number of divisions to the integrand. Performs calculation of spatial response characteristics.

【0028】この場合の空間応答計算のための3次元メ
ッシュ61のメッシュ間隔は深さ方向、スキャン方向、
スライス方向いずれも独立に設定することが可能である
が、スキャン方向に関しては、計算しようとする超音波
探触子の圧電振動子素子のスキャン方向ピッチと同じ間
隔、あるいはその整数分の1か整数倍に設定すると後の
1素子RF信号計算等に都合がよい。また深さ方向、ス
ライス方向に関しては計算される空間応答の波形変化が
隣合うメッシュで大きく変化しない程度の間隔で設定す
ればよい。なお、ここに示した実施例は電子走査リニア
探触子、あるいは電子走査セクタ探触子の場合の実施例
であり、3次元メッシュ61はxyz座標方式で分割し
てあるが、超音波コンベックス探触子などの場合にはr
θz座標方式で分割すれば同様な計算が可能となる。
In this case, the mesh interval of the three-dimensional mesh 61 for the spatial response calculation is the depth direction, the scanning direction,
It is possible to set each slice direction independently, but with respect to the scan direction, the same interval as the scan direction pitch of the piezoelectric transducer element of the ultrasonic probe to be calculated, or a fraction or an integer thereof. The double setting is convenient for later one-element RF signal calculation and the like. Further, the depth direction and the slice direction may be set at intervals such that the calculated waveform change of the spatial response does not change significantly between adjacent meshes. The embodiment shown here is an electronic scanning linear probe or an electronic scanning sector probe, and the three-dimensional mesh 61 is divided by the xyz coordinate system. R for tentacles
The same calculation can be performed by dividing by the θz coordinate system.

【0029】以上のように本実施例によれば、空間応答
計算部が、音場空間を3次元メッシュに分割して離散位
置情報を発生する位置情報発生器と、1素子の音波放射
面を2次元メッシュに分割して面積分の情報を発生する
1素子表面メッシュ分割器と、上記位置情報発生器と上
記1素子表面メッシュ分割器の出力を受けて伝搬経路長
から空間応答の位相と振幅を補正する振幅位相補正器
と、上記振幅位相補正器の出力を受け周波数依存減衰パ
ラメータから伝搬減衰値を計算する周波数依存減衰補正
器と、上記位置情報発生器と上記1素子表面メッシュ分
割器と上記周波数依存減衰補正器の出力から空間応答を
計算し出力する積分器で構成されることにより、1素子
の音波放射面の形状等のパラメータから伝搬媒質の周波
数依存減衰を考慮した空間応答を得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the spatial response calculation unit divides the sound field space into a three-dimensional mesh and generates a position information generator and a sound wave emitting surface of one element. A one-element surface mesh divider that divides into a two-dimensional mesh and generates information for the area, and the output of the position information generator and the one-element surface mesh divider receives the phase and amplitude of the spatial response from the propagation path length. An amplitude / phase corrector that corrects the frequency, a frequency-dependent attenuation corrector that receives the output of the amplitude-phase corrector and calculates a propagation attenuation value from a frequency-dependent attenuation parameter, the position information generator, and the one-element surface mesh divider. The frequency-dependent attenuation of the propagation medium is considered from the parameters such as the shape of the sound wave emitting surface of one element by configuring the integrator that calculates and outputs the spatial response from the output of the frequency-dependent attenuation corrector. It is possible to obtain the spatial response.

【0030】(実施例3)以下、本発明の第3の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 3) A third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0031】図7は図1の医用超音波画像評価装置の要
部である超音波ファントム生成部のブロック図を示して
いる。図7において、71は散乱体位置発生器、72は
構造物内散乱体除去器、73は並び代え器、74はデー
タ圧縮器、75は構造物内散乱体発生器、76は並び代
え器、77はデータ圧縮器である。
FIG. 7 is a block diagram of an ultrasonic phantom generator, which is a main part of the medical ultrasonic image evaluation apparatus of FIG. In FIG. 7, 71 is a scatterer position generator, 72 is a scatterer remover in a structure, 73 is a rearranger, 74 is a data compressor, 75 is a scatterer generator in a structure, and 76 is a rearranger, Reference numeral 77 is a data compressor.

【0032】図8は本発明の第3の実施例における超音
波ファントム生成部によって生成された超音波ファント
ムの説明図である。図8において、81は超音波ファン
トム、82はファントムを分割するファントム3次元メ
ッシュ、83は構造物としての円筒構造、84は構造物
としてのストリングを示している。
FIG. 8 is an explanatory diagram of an ultrasonic phantom generated by the ultrasonic phantom generating section in the third embodiment of the present invention. In FIG. 8, 81 is an ultrasonic phantom, 82 is a phantom three-dimensional mesh dividing the phantom, 83 is a cylindrical structure as a structure, and 84 is a string as a structure.

【0033】以上のような構成において、散乱体位置発
生器71は入力装置22から入力されたファントムの寸
法、散乱体密度等のパラメータをパラメータ生成部21
を介して入力され、設定されたファントム寸法の内部の
ランダム散乱体の位置情報を発生する。発生したランダ
ム散乱体位置データは構造物内散乱体除去器72に出力
される。構造物内散乱体除去器72は入力装置22から
入力され、パラメータ生成部21を介して入力されたフ
ァントム内の構造物情報に基づき、構造物内に存在する
ランダム散乱体を除去する。除去されなかったランダム
散乱体データは並び代え器73に入力される。並び代え
器73には入力装置22から入力されたファントムの3
次元メッシュのメッシュ間隔等のパラメータがパラメー
タ生成部21を介して入力され、入力されたランダム散
乱体位置データを後の計算過程が簡略化できるように各
3次元メッシュに割当て、メッシュの順番に並び代え
る。
In the configuration as described above, the scatterer position generator 71 uses parameters such as the size of the phantom and the scatterer density input from the input device 22 to the parameter generation unit 21.
The position information of the random scatterer, which is input through the phantom and is set, is generated. The generated random scatterer position data is output to the intra-structure scatterer remover 72. The intra-structure scatterer remover 72 removes random scatterers existing in the structure based on the structure information in the phantom input from the input device 22 and input through the parameter generation unit 21. The random scatterer data that has not been removed is input to the rearranger 73. In the rearranger 73, the three phantoms input from the input device 22 are input.
Parameters such as the mesh spacing of the three-dimensional mesh are input through the parameter generation unit 21, and the input random scatterer position data is assigned to each three-dimensional mesh so that the subsequent calculation process can be simplified and arranged in the order of the meshes. Replace.

【0034】この場合に超音波の反射体であるランダム
散乱体の密度は、後のRF信号計算過程で通常の生体組
織の超音波断層像に見られるようなスペックルパターン
を十分に生成できるように、超音波の送信パルス内に1
0個以上存在するように設定することが望ましい。全て
のランダム散乱体に関して位置情報を記録するのにはか
なり大きな記録容量が必要となるため、データ圧縮器7
4を介してランダム散乱体位置情報をコード化して圧縮
し記録容量の節約を図っている。圧縮されたデータは記
録装置20内のファントムデータベースに記録される。
In this case, the density of the random scatterer, which is an ultrasonic wave reflector, is sufficient to generate a speckle pattern as seen in an ordinary ultrasonic tomographic image of a living tissue in the subsequent RF signal calculation process. 1 in the ultrasonic transmission pulse
It is desirable to set such that there are zero or more. Since a considerably large recording capacity is required to record position information for all random scatterers, the data compressor 7
Random scatterer position information is coded via 4 and compressed to save the recording capacity. The compressed data is recorded in the phantom database in the recording device 20.

【0035】また一方で構造物内散乱体発生器75に
は、入力装置22から入力されたファントム内部の構造
物に関する情報がパラメータ生成部21を介して入力さ
れ、散乱体内部に周囲のランダム散乱体とは特性の異な
る散乱体を分布させるために散乱体位置情報を発生させ
る。ここで生成される構造物内部の散乱体位置情報は例
えば図8の円筒構造83の内部の周囲のランダム散乱体
とは異なる反射率を持つ散乱体群であり、またあるいは
ストリング84のような場合は散乱体が密に直線上に配
置されたようなものである。構造物内散乱体発生器75
で発生した散乱体位置情報は、先のランダム散乱体の場
合と同様に並び代え器76により各3次元メッシュに割
当てられ、メッシュの順番に並び代えられ、データ圧縮
器77によりコード化されて記録装置20内のファント
ムデータベースに記録される。
On the other hand, the information about the structure inside the phantom input from the input device 22 is input to the intra-structure scatterer generator 75 through the parameter generation unit 21, and the random scatter of the surroundings inside the scatterer. Scatterer position information is generated in order to distribute scatterers having different characteristics from the body. The scatterer position information inside the structure generated here is, for example, a scatterer group having a reflectance different from that of the random scatterers around the inside of the cylindrical structure 83 in FIG. Is like scatterers densely arranged on a straight line. In-structure scatterer generator 75
The scatterer position information generated in 1. is assigned to each three-dimensional mesh by the rearrangement unit 76, rearranged in the order of the meshes, coded by the data compressor 77, and recorded as in the case of the random scatterer. It is recorded in the phantom database in the device 20.

【0036】ファントムの3次元メッシュのメッシュ間
隔は深さ方向、スキャン方向、スライス方向とも計算の
基本データである空間応答データ計算時のピッチと同じ
間隔、あるいはその整数倍に設定すると都合がよい。
It is convenient to set the mesh interval of the three-dimensional mesh of the phantom in the depth direction, the scan direction, and the slice direction to be the same as the pitch at the time of calculating the spatial response data, which is the basic data for calculation, or an integral multiple thereof.

【0037】以上のように本実施例によれば、超音波フ
ァントム生成部が、ランダム散乱体をファントムの寸法
内に分布させる散乱体位置発生器と、上記散乱体位置発
生器の出力を受け内容構造物内のランダム散乱体データ
を消去する構造物内散乱体除去器と、上記構造物内散乱
体除去器の出力を受け、ファントムを3次元メッシュに
分割しランダム散乱体データをメッシュ構造に対応して
順番に並び代えるデータ並び代え器と、上記並び代え器
の出力を受け、ランダム散乱体位置データをコード化し
て圧縮し記録装置内のランダム散乱体ファントムデータ
ベースに出力するデータ圧縮器と、構造物内に新たに他
種の散乱体を配置する構造物内散乱体発生器と、上記構
造物内散乱体発生器の出力を受けファントムを3次元メ
ッシュに分割し構造物散乱体データをメッシュ構造に対
応して順番に並び代えるデータ並び代え器と、上記並び
代え器の出力を受け、構造物内散乱体位置データをコー
ド化して圧縮し記録装置内の構造物内散乱体データベー
スに出力するデータ圧縮器とを設けることによりランダ
ム散乱体群の内部にある程度の構造物を有するような、
実際の超音波ファントムを模擬したファントムデータを
生成することができる。
As described above, according to the present embodiment, the ultrasonic phantom generator receives the output of the scatterer position generator and the scatterer position generator for distributing the random scatterers within the size of the phantom. Receiving the output of the scatterer remover in the structure that erases the random scatterer data in the structure and the scatterer remover in the structure, the phantom is divided into a three-dimensional mesh and the random scatterer data corresponds to the mesh structure. And a data rearranger for rearranging in order, a data compressor for receiving the output of the rearranger, encoding the random scatterer position data, compressing it, and outputting it to the random scatterer phantom database in the recording device, structure The in-structure scatterer generator in which another kind of scatterer is newly arranged in the object, and the phantom is divided into a three-dimensional mesh by receiving the output of the in-structure scatterer generator. A data rearranger that rearranges the object scatterer data in order corresponding to the mesh structure, and receives the output of the rearranger, encodes the scatterer position data in the structure, compresses it, and stores it in the structure in the recording device. By providing a data compressor that outputs to the scatterer database, such as having some structure inside the random scatterer group,
Phantom data simulating an actual ultrasonic phantom can be generated.

【0038】(実施例4)以下、本発明の第4の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 4) A fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0039】図9は図1の医用超音波画像評価装置の要
部である1素子RF信号計算部のブロック図を示してい
る。図9において、91は位置情報発生器、92は空間
応答選択器、93は記録装置20内の空間応答データベ
ース、94はファントムデータ選択器、95は記録装置
20内のファントムデータベース、96は振幅補正器、
97は散乱体位置発生器、98は伝搬時間発生器、99
は畳み込み積分器、100は1素子RF信号選択器、1
01は加算器、102は記録装置20内の1素子RF信
号データベースである。
FIG. 9 shows a block diagram of a one-element RF signal calculation unit which is a main part of the medical ultrasonic image evaluation apparatus of FIG. In FIG. 9, 91 is a position information generator, 92 is a spatial response selector, 93 is a spatial response database in the recording device 20, 94 is a phantom data selector, 95 is a phantom database in the recording device 20, and 96 is amplitude correction. vessel,
97 is a scatterer position generator, 98 is a propagation time generator, 99
Is a convolutional integrator, 100 is a one-element RF signal selector, 1
Reference numeral 01 is an adder, and 102 is a one-element RF signal database in the recording device 20.

【0040】以上のような構成において、位置情報発生
器91は、入力装置22からメッシュ間隔、計算対象空
間寸法、探触子のチャンネルピッチ等のパラメータをパ
ラメータ生成器21を介して入力されファントム空間を
3次元メッシュに分割し、各メッシュ点の離散的位置情
報、探触子の送受信チャンネル位置情報を順次出力す
る。空間応答選択器92は、計算点であるメッシュ点と
送受信のチャンネルに適合する位置の送受信空間応答デ
ータを空間応答データベース93から選択し、それぞれ
を送信用、受信用の振幅補正器96に出力する。またフ
ァントムデータ選択器94は位置情報発生器91の出力
を受け、ファントムデータベース95から計算対象メッ
シュ点付近のランダム散乱体データ、あるいは構造物散
乱体データを選択し散乱体位置発生器97に出力する。
散乱体位置発生器97は個々の散乱体の位置情報を解読
して振幅補正器96と伝搬時間発生器98に出力する。
振幅補正器96は計算対象メッシュ点と散乱体の位置の
ずれを換算し、位置のずれに対応した振幅の補正と散乱
体の反射率に起因した振幅の補正を空間応答データに施
す。振幅補正された空間応答データは伝搬時間発生器9
8に出力され、散乱体位置発生器97の出力からRF信
号の取り出し位置から散乱体までの往路復路の伝搬時間
がそれぞれ計算され、空間応答データの伝搬時間が補正
される。伝搬時間発生器98により送信時、受信時の伝
搬時間を補正された空間応答データは畳み込み積分器9
9に入力され記録装置20内の圧電振動子応答特性デー
タベースより読み込まれた圧電振動子応答特性データと
送受信時における空間応答データが畳み込まれ計算対象
の散乱体からの反射超音波信号に変換され加算器101
に出力される。1素子RF信号選択器100では位置情
報発生器91からの出力より記録すべきRF信号の取り
出し位置が計算され、対応するRF信号が1素子RF信
号データベース102から選択され加算器101に読み
出され、加算器101において計算された散乱体からの
超音波反射信号と加算され再び1素子RF信号データベ
ース102に出力される。
In the configuration described above, the position information generator 91 receives parameters such as mesh spacing, calculation target space size, and probe channel pitch from the input device 22 via the parameter generator 21 and the phantom space. Is divided into three-dimensional meshes, and the discrete position information of each mesh point and the transmitting / receiving channel position information of the probe are sequentially output. The spatial response selector 92 selects, from the spatial response database 93, transmission / reception spatial response data at positions that match the mesh points that are calculation points and the transmission / reception channels, and outputs each to the transmission and reception amplitude correctors 96. .. Further, the phantom data selector 94 receives the output of the position information generator 91, selects random scatterer data or structure scatterer data in the vicinity of the mesh point to be calculated from the phantom database 95, and outputs it to the scatterer position generator 97. ..
The scatterer position generator 97 decodes the position information of each scatterer and outputs it to the amplitude corrector 96 and the propagation time generator 98.
The amplitude corrector 96 converts the displacement of the calculation target mesh point and the position of the scatterer, and corrects the amplitude corresponding to the displacement of the position and the amplitude caused by the reflectance of the scatterer to the spatial response data. The amplitude-corrected spatial response data is the propagation time generator 9
8, the output time of the scatterer position generator 97 is used to calculate the propagation time of the forward and return paths from the RF signal extraction position to the scatterer, and the propagation time of the spatial response data is corrected. The spatial response data whose propagation time at the time of transmission and reception is corrected by the propagation time generator 98 is the convolutional integrator 9
9. The piezoelectric vibrator response characteristic data which is input to 9 and read from the piezoelectric vibrator response characteristic database in the recording device 20 and the spatial response data at the time of transmission / reception are convoluted and converted into reflected ultrasonic signals from the scatterer to be calculated. Adder 101
Is output to. The one-element RF signal selector 100 calculates the extraction position of the RF signal to be recorded from the output from the position information generator 91, and the corresponding RF signal is selected from the one-element RF signal database 102 and read by the adder 101. , Is added to the ultrasonic reflection signal from the scatterer calculated in the adder 101, and is again output to the one-element RF signal database 102.

【0041】この場合の1素子RF信号データ計算のた
めのファントムの3次元メッシュのメッシュ間隔は深さ
方向、スキャン方向、スライス方向とも計算の基本デー
タである空間応答データ計算時のピッチと同じ間隔、あ
るいはその整数倍に設定すると都合がよい。また振幅補
正器96における振幅補正は隣接するファントムの3次
元メッシュに対応した空間応答データから補正用の係数
をあらかじめ計算しておけばよく、係数はスプライン関
数などを利用して求めれば、精度よく補正をすることが
できる。
In this case, the mesh interval of the three-dimensional mesh of the phantom for the one-element RF signal data calculation is the same as the pitch at the time of spatial response data calculation which is the basic data for calculation in the depth direction, the scan direction and the slice direction. , Or an integer multiple thereof is convenient. For amplitude correction in the amplitude corrector 96, a correction coefficient may be calculated in advance from spatial response data corresponding to the three-dimensional mesh of adjacent phantoms. If the coefficient is obtained using a spline function or the like, the coefficient can be calculated accurately. You can make corrections.

【0042】以上のように本実施例によれば、1素子R
F信号計算部が、ファントム空間を3次元メッシュに分
割しメッシュの離散位置情報を発生し、また送受信のチ
ャンネル位置を発生する位置情報発生器と、上記位置情
報発生器の出力を受け記録装置内の空間応答データベー
スから送受信の空間応答データを選択する空間応答選択
器と、上記位置情報発生器からの出力を受け記録装置内
のファントムデータベースから計算対象3次元メッシュ
に対応したファントムの部分データを選択するファント
ムデータ選択器と、上記ファントムデータ選択器により
選択されたファントムデータを各ランダム散乱体の3次
元の位置情報に変換する散乱体位置発生器と、上記散乱
体位置発生器の出力を受け、上記空間応答選択器により
選択された空間応答データの振幅を補正する振幅補正器
と、上記散乱体位置発生器の出力と上記振幅補正器の出
力を受け、送受信の伝搬時間を求め空間応答データに遅
延時間を与える伝搬時間発生器と、上記伝搬時間発生器
からの空間応答データと、記録装置から読み込んだ圧電
振動子応答特性データを畳み込んで、散乱体による超音
波反射信号を計算する畳み込み積分器と、上記位置情報
発生器の出力を受け記録装置内の1素子RF信号データ
ベースの1素子RF信号データを選択する1素子RF信
号選択器と、上記1素子RF信号選択器の選択した1素
子RFデータに上記畳み込み積分器の出力を加算する加
算器とで構成されることにより、全ての散乱体データに
関して空間応答を計算することなく、離散的に計算した
空間応答データから精度よく、かつ高速に1素子RF信
号データを計算し、画像表示のための基礎データを得る
ことができる。
As described above, according to this embodiment, one element R
An F signal calculation unit divides the phantom space into a three-dimensional mesh to generate discrete position information of the mesh, and a position information generator that generates a transmission / reception channel position, and an output of the position information generator. Spatial response selector for selecting transmitted / received spatial response data from the spatial response database of the above, and partial data of the phantom corresponding to the calculation target three-dimensional mesh from the phantom database in the recording device which receives the output from the position information generator. A phantom data selector, a scatterer position generator that converts the phantom data selected by the phantom data selector into three-dimensional position information of each random scatterer, and an output of the scatterer position generator, An amplitude corrector for correcting the amplitude of the spatial response data selected by the spatial response selector, and the scatter position A propagation time generator that receives the output of the generator and the output of the amplitude corrector, determines the propagation time of transmission and reception and gives a delay time to the spatial response data, the spatial response data from the propagation time generator, and reads it from the recording device. The convolution integrator that calculates the ultrasonic reflection signal by the scatterer by convolving the piezoelectric vibrator response characteristic data, and the 1-element RF signal of the 1-element RF signal database in the recording device that receives the output of the position information generator All scatterers are configured by a 1-element RF signal selector for selecting data and an adder for adding the output of the convolutional integrator to the 1-element RF data selected by the 1-element RF signal selector. For displaying an image, without calculating the spatial response with respect to the data, the highly accurate and high-speed one element RF signal data is calculated from the spatial response data calculated discretely. Basic data can be obtained.

【0043】(実施例5)以下、本発明の第5の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 5) Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0044】図10は図1の医用超音波画像評価装置の
要部である超音波ファントム生成部のブロック図を示し
ている。図10において、71は散乱体位置発生器、7
2は構造物内散乱体除去器、73は並び代え器、74は
データ圧縮器、75は構造物内散乱体発生器、76は並
び代え器、77はデータ圧縮器、103は構造物減衰デ
ータ発生器、104はデータ圧縮器を示している。
FIG. 10 is a block diagram of an ultrasonic phantom generator, which is a main part of the medical ultrasonic image evaluation apparatus of FIG. In FIG. 10, 71 is a scatterer position generator, 7
2 is a scatterer remover in the structure, 73 is a rearranger, 74 is a data compressor, 75 is a scatterer generator in the structure, 76 is a rearranger, 77 is a data compressor, 103 is structure attenuation data A generator, 104 is a data compressor.

【0045】図11は 構造物内の減衰補正用データ生
成の概念図である。図11において111はRF信号の
取り出し位置、112は計算対象ファントムメッシュ
点、113は構造物としての円筒構造、114はメッシ
ュ点とRF信号の取り出し位置を結ぶ伝搬経路、115
は減衰補正データを与える伝搬経路長、116はファン
トムを示している。以上のような構成において、散乱体
位置発生器71、構造物内散乱体除去器72、並び代え
器73、データ圧縮器74、構造物内散乱体発生器7
5、並び代え器76、データ圧縮器77は上記の第3の
実施例と同様に作用し、それぞれの散乱体情報を記録装
置20内のファントムデータベースに出力する。
FIG. 11 is a conceptual diagram of generation of attenuation correction data in a structure. In FIG. 11, reference numeral 111 is an RF signal extraction position, 112 is a calculation target phantom mesh point, 113 is a cylindrical structure as a structure, 114 is a propagation path connecting the mesh point and the RF signal extraction position, 115
Is a propagation path length that gives attenuation correction data, and 116 is a phantom. In the above configuration, the scatterer position generator 71, the intra-structure scatterer remover 72, the rearranger 73, the data compressor 74, the intra-structure scatterer generator 7
5, the rearranger 76, and the data compressor 77 operate in the same manner as in the third embodiment, and output the respective scatterer information to the phantom database in the recording device 20.

【0046】一方、構造物物減衰データ発生器103
は、入力装置22から構造物内部の伝搬減衰情報、RF
信号の取り出し位置、ファントム3次元メッシュ間隔等
のパラメータを、パラメータ生成部21を介して入力さ
れ、計算の対象となるRFの取り出し位置とメッシュ点
の全ての組み合わせについて構造物内部の減衰特性が周
囲の媒質と異なることに起因する伝搬減衰量のズレに対
する補正データを計算する。
On the other hand, the structure attenuation data generator 103
Is the propagation attenuation information inside the structure, RF from the input device 22.
Parameters such as the signal extraction position and the phantom three-dimensional mesh interval are input via the parameter generation unit 21, and the attenuation characteristics inside the structure are the same for all combinations of the RF extraction position and mesh points to be calculated. Compensation data for the deviation of the propagation attenuation due to the difference from the medium is calculated.

【0047】減衰補正量の計算過程は、まず計算対象と
なるファントム3次元メッシュ点112とRF信号の取
り出し位置111を結ぶ伝搬経路114を想定し、伝搬
経路114が例えばファントム116の周囲媒質とは異
なる伝搬減衰特性を与えられた円筒構造113のと交わ
れば、円筒構造113を伝搬経路114が通過する距離
115に対応した減衰補正量を与えるものとして、円筒
構造113内部の伝搬減衰係数と伝搬経路長115の積
の形で減衰補正データが計算される。
In the process of calculating the attenuation correction amount, first, a propagation path 114 connecting the phantom three-dimensional mesh point 112 to be calculated and the RF signal extraction position 111 is assumed, and the propagation path 114 is, for example, the surrounding medium of the phantom 116. If it intersects with the cylindrical structure 113 given different propagation attenuation characteristics, it is assumed that the attenuation correction amount corresponding to the distance 115 that the propagation path 114 passes through the cylindrical structure 113 is given, and the propagation attenuation coefficient and the propagation inside the cylindrical structure 113 Attenuation correction data is calculated in the form of a product of path length 115.

【0048】計算された減衰補正データは、後のRF信
号計算に影響する全てのRF信号の取り出し位置111
と計算対象メッシュ点112の組み合わせについて計算
されるため、データ圧縮器104を介してコード化して
圧縮し、記録容量の低減化を行う。ここで計算される減
衰補正量は生体組織の減衰特性を考慮して周波数に依存
するものである。
The calculated attenuation correction data is used as the extraction position 111 for all RF signals that affect the subsequent RF signal calculation.
Since the calculation is performed on the combination of the calculation target mesh points 112, the data is compressed and encoded through the data compressor 104 to reduce the recording capacity. The attenuation correction amount calculated here depends on the frequency in consideration of the attenuation characteristic of the living tissue.

【0049】以上のように本実施例によれば、超音波フ
ァントム生成部が、ランダム散乱体をファントムの寸法
内に分布させる散乱体位置発生器と、上記散乱体位置発
生器の出力を受け内容構造物内のランダム散乱体データ
を消去する構造物内散乱体除去器と、上記構造物内散乱
体除去器の出力を受け、ファントムを3次元メッシュに
分割しランダム散乱体データをメッシュ構造に対応して
順番に並び代えるデータ並び代え器と、ランダム散乱体
位置データをコード化して圧縮し記録装置内のランダム
散乱体ファントムデータベースに出力するデータ圧縮器
と、構造物内に新たに他種の散乱体を配置する構造物内
散乱体発生器と、上記構造物内散乱体発生器の出力を受
けファントムを3次元メッシュに分割し構造物散乱体デ
ータをメッシュ構造に対応して順番に並び代えるデータ
並び代え器と、構造物内散乱体位置データをコード化し
て圧縮し記録装置内の構造物内散乱体データベースに出
力するデータ圧縮器と、構造物内部の減衰特性と伝搬経
路長から構造物内部での伝搬減衰を全てのメッシュと全
てのRF信号取り出し位置の組み合わせについて計算し
構造物内部での減衰補正用データを生成する構造物減衰
データ発生器と、上記構造物減衰データ発生器のデータ
をコード化し圧縮して記録装置内の減衰補正データベー
スに出力するデータ圧縮器とで構成され、伝搬媒質の音
響特性としての伝搬減衰のファントム内での不均質を考
慮したより実際に使用される超音波ファントムに近いフ
ァントムデータを生成することができる。
As described above, according to this embodiment, the ultrasonic phantom generator receives the output of the scatterer position generator and the scatterer position generator for distributing the random scatterers within the size of the phantom. Receiving the output of the scatterer remover in the structure that erases the random scatterer data in the structure and the scatterer remover in the structure, the phantom is divided into a three-dimensional mesh and the random scatterer data corresponds to the mesh structure. Then, the data rearranger that rearranges the data in order, the data compressor that codes and compresses the random scatterer position data and outputs it to the random scatterer phantom database in the recording device, and newly scatters other types in the structure. The structure scatterer generator in which the body is arranged and the output of the scatterer generator in the structure are divided into a three-dimensional mesh, and the structure scatterer data is meshed. The data rearranger that rearranges the data in order, the data compressor that codes and compresses the scatterer position data in the structure and outputs it to the scatterer database in the structure in the recording device, and the attenuation inside the structure A structure attenuation data generator that calculates the propagation attenuation inside the structure from the characteristics and the propagation path length for all combinations of meshes and all RF signal extraction positions, and generates attenuation correction data inside the structure; It consists of a data compressor that encodes and compresses the data of the structure attenuation data generator and outputs it to the attenuation correction database in the recording device, and considers the inhomogeneity of the propagation attenuation as the acoustic characteristics of the propagation medium in the phantom. Phantom data closer to the ultrasonic phantom actually used can be generated.

【0050】(実施例6)以下、本発明の第6の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
(Sixth Embodiment) A sixth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0051】図12は図1の医用超音波画像評価装置の
要部である1素子RF信号計算部のブロック図を示して
いる。図12において、91は位置情報発生器、92は
空間応答選択器、93は記録装置20内の空間応答デー
タベース、94はファントムデータ選択器、95は記録
装置20内のファントムデータベース、96は振幅補正
器、97は散乱体位置発生器、98は伝搬時間発生器、
99は畳み込み積分器、100は1素子RF信号選択
器、101は加算器、102は記録装置20内のRF信
号データベース、121減衰補正データ選択器、122
は伝搬減衰補正器である。
FIG. 12 shows a block diagram of a one-element RF signal calculation unit which is a main part of the medical ultrasonic image evaluation apparatus of FIG. In FIG. 12, 91 is a position information generator, 92 is a spatial response selector, 93 is a spatial response database in the recording device 20, 94 is a phantom data selector, 95 is a phantom database in the recording device 20, and 96 is amplitude correction. , 97 is a scatterer position generator, 98 is a propagation time generator,
99 is a convolutional integrator, 100 is a one-element RF signal selector, 101 is an adder, 102 is an RF signal database in the recording device 20, 121 is an attenuation correction data selector, 122
Is a propagation attenuation corrector.

【0052】以上のような構成において、位置情報発生
器91、空間応答選択器92、空間応答データベース9
3、ファントムデータ選択器94、ファントムデータベ
ース95、振幅補正器96、散乱体位置発生器97、伝
搬時間発生器98、畳み込み積分器99、1素子RF信
号選択器100、加算器101、1素子RF信号データ
ベース102は上記の第4の実施例と同様に動作する。
In the above configuration, the position information generator 91, the spatial response selector 92, the spatial response database 9
3, phantom data selector 94, phantom database 95, amplitude corrector 96, scatterer position generator 97, propagation time generator 98, convolution integrator 99, 1-element RF signal selector 100, adder 101, 1-element RF The signal database 102 operates similarly to the fourth embodiment described above.

【0053】減衰補正データ選択器121は、位置情報
発生器91からの出力を受け、記録装置20内のファン
トムデータベース95からファントム内の構造物に起因
する伝搬減衰補正データを選択する。選択された伝搬減
衰補正データはファントムデータベース95から伝搬減
衰補正器121に出力され伝搬減衰補正器121内で解
読され、振幅補正器96から出力された空間応答データ
の振幅と位相を補正して伝搬時間発生器98に出力す
る。
The attenuation correction data selector 121 receives the output from the position information generator 91 and selects from the phantom database 95 in the recording device 20 the propagation attenuation correction data due to the structure in the phantom. The selected propagation attenuation correction data is output from the phantom database 95 to the propagation attenuation corrector 121, is decoded in the propagation attenuation corrector 121, and is propagated by correcting the amplitude and phase of the spatial response data output from the amplitude corrector 96. Output to the time generator 98.

【0054】以上のように本実施例によれば、1素子R
F信号計算部が、ファントム空間を3次元メッシュに分
割して離散位置情報を発生し、また送受信のチャンネル
位置を発生する位置情報発生器と、上記位置情報発生器
の出力を受け記録装置内の空間応答データベースから送
受信の空間応答データを選択する空間応答選択器と、上
記位置情報発生器からの出力を受け記録装置内のファン
トムデータベースから計算対象3次元メッシュに対応し
たファントムの部分データを選択するファントムデータ
選択器と、上記ファントムデータ選択器により選択され
たファントムデータを各ランダム散乱体の3次元の位置
情報に変換する散乱体位置発生器と、上記位置情報発生
器からの出力を受け記録装置内のファントムデータベー
スから計算対象3次元メッシュに対応した構造物内の伝
搬減衰補正用データを選択する減衰補正データ選択器
と、上記散乱体位置発生器の出力を受け、上記空間応答
選択器により選択された空間応答データの振幅を補正す
る振幅補正器と、上記減衰補正データ選択器により選択
された構造物伝搬減衰補正用データを解読し上記振幅補
正器の出力の振幅と位相を補正する伝搬減衰補正器と、
上記散乱体位置発生器の出力と上記伝搬減衰補正器の出
力を受け、送信時受信時の伝搬時間を求めそれぞれの空
間応答データに遅延時間を与える伝搬時間発生器と、上
記伝搬時間発生器からの空間応答データと、記録装置か
ら読み込んだ圧電振動子応答特性データを畳み込んで、
散乱体による超音波反射信号を計算する畳み込み積分器
と、上記位置情報発生器の出力を受け記録装置内の1素
子RF信号データベースの1素子RF信号データを選択
する1素子RF信号選択器と、上記1素子RF信号選択
器の選択した1素子RFデータに上記畳み込み積分器の
出力を加算する加算器を有し、ファントム全体に均質に
かかる減衰特性とともに、生体組織に見られるような不
均質な伝搬減衰特性を考慮したより実際に近い形のRF
信号の計算ができる。
As described above, according to this embodiment, one element R
An F signal calculation unit divides the phantom space into a three-dimensional mesh to generate discrete position information, and a position information generator that generates a transmission / reception channel position, and an output of the position information generator to receive an output of the recording device. A spatial response selector for selecting transmitted / received spatial response data from the spatial response database and a partial data of the phantom corresponding to the calculation target three-dimensional mesh from the phantom database in the recording device which receives the output from the position information generator. Phantom data selector, scatterer position generator for converting phantom data selected by the phantom data selector into three-dimensional position information of each random scatterer, and recording device for receiving output from the position information generator The data for the propagation attenuation correction in the structure corresponding to the three-dimensional mesh to be calculated from the phantom database in the An attenuation correction data selector for selecting, and an amplitude corrector for receiving the output of the scatterer position generator and correcting the amplitude of the spatial response data selected by the spatial response selector, and the attenuation correction data selector. A propagation attenuation corrector for decoding the selected structure propagation attenuation correction data and correcting the amplitude and phase of the output of the amplitude corrector,
From the propagation time generator, which receives the output of the scatterer position generator and the output of the propagation attenuation corrector, calculates the propagation time at the time of transmission and gives the delay time to each spatial response data, and the propagation time generator By convolving the spatial response data of and the piezoelectric vibrator response characteristic data read from the recording device,
A convolutional integrator for calculating an ultrasonic reflection signal by the scatterer, a one-element RF signal selector for receiving the output of the position information generator and selecting one-element RF signal data in a one-element RF signal database in the recording device, It has an adder that adds the output of the convolutional integrator to the 1-element RF data selected by the 1-element RF signal selector, and has a uniform attenuation characteristic over the entire phantom, and an inhomogeneity as seen in living tissue. A more realistic form of RF considering propagation attenuation characteristics
Can calculate signals.

【0055】(実施例7)以下、本発明の第7の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 7) Hereinafter, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0056】図13は図1の医用超音波画像評価装置の
要部である探触子RF信号計算部のブロック図を示して
いる。図13おいて131は記録装置20内の1素子R
F信号データベース、132はチャンネル情報発生器、
133は1素子RF信号選択器、134は重み発生器、
135は乗算器、136は遅延時間制御器、137は可
変遅延器、138は加算器、139はデータラインを示
している。
FIG. 13 is a block diagram of a probe RF signal calculation unit which is a main part of the medical ultrasonic image evaluation apparatus of FIG. In FIG. 13, 131 is one element R in the recording device 20.
F signal database, 132 is a channel information generator,
133 is a one-element RF signal selector, 134 is a weight generator,
135 is a multiplier, 136 is a delay time controller, 137 is a variable delay device, 138 is an adder, and 139 is a data line.

【0057】以上のような構成において、チャンネル情
報発生器132はパラメータ生成部21から画像化の範
囲、探触子のチャンネルピッチ、RF信号の計算間隔等
のパラメータを入力され画像化のために必要な素子の情
報を順次出力する。1素子RF信号選択器133は、チ
ャンネル情報発生器132からの出力を受けて、探触子
RF信号計算に必要な1素子RF信号データを必要な数
だけ選択する。選択された1素子RF信号データは記録
装置20内の1素子RF信号特性データベース131か
らデータライン139を介して読み出される。重み発生
器134ではチャンネル情報発生器132から出力と、
パラメータ生成部21からの重みに関する情報から各素
子に対して付加される重み値が計算され、データライン
139上の乗算器135に出力され、乗算器135によ
ってデータライン139上の1素子RF信号データに重
みが付加される。遅延時間制御器136はチャンネル情
報発生器132から出力と、パラメータ生成部21から
の遅延特性情報から各素子に対する送受合計の遅延時間
が計算され、データライン139上の可変遅延器137
に出力され、各データライン139上の1素子RF信号
データに遅延時間が与えられる。この場合遅延時間制御
器136内に、遅延時間の量子化時間や遅延時間誤差を
設定できるようにすることが可能であり、遅延時間精度
と最終的に計算された超音波断層像の関係を推定するこ
とができる。最後に各データライン139上の1素子R
F信号データは加算器138によって加算され1アパー
チャー分の探触子RF信号データが計算され、記録装置
20内の探触子RF信号データベースに記録される。
In the above configuration, the channel information generator 132 receives parameters such as the imaging range, the probe channel pitch, and the RF signal calculation interval from the parameter generator 21 and is necessary for imaging. The information of various elements is sequentially output. The one-element RF signal selector 133 receives the output from the channel information generator 132 and selects the required number of one-element RF signal data required for the probe RF signal calculation. The selected 1-element RF signal data is read from the 1-element RF signal characteristic database 131 in the recording device 20 via the data line 139. The weight generator 134 outputs from the channel information generator 132,
The weight value added to each element is calculated from the information on the weight from the parameter generation unit 21, and is output to the multiplier 135 on the data line 139. The multiplier 135 outputs the one-element RF signal data on the data line 139. Is weighted. The delay time controller 136 calculates the total delay time of transmission and reception for each element from the output from the channel information generator 132 and the delay characteristic information from the parameter generation unit 21, and the variable delay device 137 on the data line 139.
And the delay time is given to the one-element RF signal data on each data line 139. In this case, it is possible to set the quantization time of the delay time and the delay time error in the delay time controller 136, and estimate the relationship between the delay time accuracy and the finally calculated ultrasonic tomographic image. can do. Finally, one element R on each data line 139
The F signal data is added by the adder 138 to calculate probe RF signal data for one aperture, and recorded in the probe RF signal database in the recording device 20.

【0058】以上のように本実施例によれば、探触子R
F信号計算部が、探触子RF信号の計算に必要な素子情
報を発生するチャンネル情報発生器と、上記チャンネル
情報発生器の出力を受け記録装置内の1素子RF信号デ
ータベースから1素子RF信号データを設定された素子
数だけ選択する1素子RF信号選択器と、上記チャンネ
ル情報発生器の出力と、上記チャンネル情報発生器の出
力を受け選択された各1素子RF信号に加える重みを計
算する重み発生器と、上記1素子RF信号選択器の出力
と上記重み発生器の出力を受け選択された各1素子RF
信号に重みをかける乗算器と、上記チャンネル情報発生
器の出力を受け各素子データに対する遅延時間を与える
遅延時間制御器と、上記遅延時間制御器の出力を受け各
素子データを加算して探触子RF信号データを出力する
加算器で構成されることにより、実際の超音波診断装置
の場合に対応した画像形成のためのRF信号の計算が可
能となる。
As described above, according to this embodiment, the probe R
An F signal calculation unit receives a channel information generator for generating element information necessary for calculation of a probe RF signal and a 1 element RF signal from a 1 element RF signal database in a recording device which receives an output of the channel information generator. A one-element RF signal selector that selects data by the set number of elements, an output of the channel information generator, and a weight to be applied to each selected one-element RF signal that receives the output of the channel information generator are calculated. Weight generator, each one element RF selected by receiving the output of the one element RF signal selector and the output of the weight generator
A multiplier for weighting the signal, a delay time controller for receiving the output of the channel information generator and giving a delay time for each element data, and a probe for adding the element data by receiving the output of the delay time controller By being composed of an adder that outputs child RF signal data, it is possible to calculate an RF signal for image formation corresponding to the case of an actual ultrasonic diagnostic apparatus.

【0059】(実施例8)以下、本発明の第8の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 8) An eighth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0060】図14は図1の医用超音波画像評価装置の
要部である信号処理部のブロック図である。図14にお
いて、141はプリアンプ部、142はデプス・ゲイン
・コントローラ(DGC)部、143はダイナミックフ
ィルタ部、144は対数増幅器、145は検波器、14
6はナイキストフィルタ、147は任意レベルノイズ発
生器である。
FIG. 14 is a block diagram of a signal processing unit which is a main part of the medical ultrasonic image evaluation apparatus of FIG. In FIG. 14, reference numeral 141 is a preamplifier unit, 142 is a depth gain controller (DGC) unit, 143 is a dynamic filter unit, 144 is a logarithmic amplifier, 145 is a detector, and 14 is a detector.
6 is a Nyquist filter and 147 is an arbitrary level noise generator.

【0061】以上のような構成において、記録装置20
内の探触子RF信号データベースからRF信号は順次読
み出され、プリアンプ部141に入力される。プリアン
プ部141である程度増幅されたRF信号データは、任
意レベルノイズ発生器147で発生したノイズ成分を加
算した後、伝搬減衰を補償するためのDGC部142入
力される。DGC部でRF信号の距離に応じた減衰補償
が行われ、帯域制限のためのダイナミックフィルタ部1
43において、距離に応じたフィルタリングが行われ、
レベル圧縮のための対数増幅器144によって対数的に
増幅される。対数圧縮されたRF信号データは検波器1
45により検波されエンベロープデータなり、ナイキス
トフィルタ部146において帯域制限され、画像信号と
なる。計算された画像信号は記録装置内の画像信号デー
タベースに出力され、画像信号データベースを介して画
像形成部17、あるいは画像評価部18に出力される。
With the above-described structure, the recording device 20
The RF signals are sequentially read out from the probe RF signal database inside and input to the preamplifier unit 141. The RF signal data that has been amplified to some extent by the preamplifier unit 141 is added to the noise component generated by the arbitrary level noise generator 147, and then input to the DGC unit 142 for compensating for the propagation attenuation. The DGC unit performs attenuation compensation according to the distance of the RF signal, and the dynamic filter unit 1 for band limitation
At 43, filtering according to distance is performed,
It is logarithmically amplified by a logarithmic amplifier 144 for level compression. The logarithmically compressed RF signal data is the detector 1
Envelope data is detected by 45 and band-limited by the Nyquist filter unit 146 to become an image signal. The calculated image signal is output to the image signal database in the recording device, and is output to the image forming unit 17 or the image evaluation unit 18 via the image signal database.

【0062】この過程において、各処理ユニットの処理
に関するパラメータは処理前に入力しておくことも、あ
るいは各ユニットの処理結果を画像表示装置19に表示
させながら対話的に随時パラメータを入力して、処理の
変化を観察していくことも可能である。
In this process, the parameters relating to the processing of each processing unit may be input before the processing, or the processing results of each unit may be interactively input while displaying the processing result on the image display device 19. It is also possible to observe changes in processing.

【0063】以上のように本実施例によれば、信号処理
部が、プリアンプ部と、DGC部と、ダイナミックフィ
ルター部、対数増幅器と、検波器と、ナイキストフィル
タ部と、任意レベルノイズ発生器で構成されることによ
り、RF信号データを画像信号データに変換することが
できるとともに、各処理ユニットがRF信号を処理する
過程を観察でき、出力としての画像化信号に与える各ユ
ニットの影響を明確にして超音波診断装置の最適設計仕
様を導出することも可能である。
As described above, according to the present embodiment, the signal processing unit includes the preamplifier unit, the DGC unit, the dynamic filter unit, the logarithmic amplifier, the detector, the Nyquist filter unit, and the arbitrary level noise generator. By being configured, the RF signal data can be converted into image signal data, and the process of processing each RF signal by each processing unit can be observed to clarify the influence of each unit on the imaging signal as an output. It is also possible to derive the optimum design specifications of the ultrasonic diagnostic apparatus.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上のように本発明は、超音波圧電振動
子の振動形態を計算する圧電振動子応答特性計算部と、
超音波の送受信を行なう超音波アレイを構成する1個の
圧電素子の形状から音場空間に対する1個の圧電素子の
空間的な応答を計算する空間応答計算部と、被検体とし
てのランダム散乱体を発生する超音波ファントム生成部
と、上記圧電振動子応答特性計算部と上記空間応答計算
部と上記超音波ファントム生成部の計算結果から1素子
のRF信号を計算する1素子RF信号計算部と、上記1
素子RF信号計算部の計算結果を受けて画像化のための
探触子の反射超音波信号を計算する探触子RF信号計算
部と、上記探触子RF信号計算部の計算結果を処理して
RF信号を超音波断層像用データに変換する信号処理部
と、上記信号処理部の計算結果から超音波断層像を形成
しビデオ信号に変換する画像形成部と、上記画像形成部
からの出力を受けて超音波断層像を表示する画像表示装
置と、上記画像形成部の計算結果を受け各種の画像解析
および評価を行なう画像評価部と、上記各部の計算結果
を記録しデータベース化する記録装置と、上記各部に計
算パラメータを出力するパラメータ生成部と、上記パラ
メータ生成部に計算パラメータを入力するための入力装
置と、上記各部の計算パラメータや画像評価結果を出力
する出力装置と、上記各部を制御する中央制御部を備を
設けることにより、医用超音波断層像を装置内で合成
し、合成された超音波断層像を評価できる。また本発明
は、電子走査リニア探触子、電子走査コンベックス探触
子、電子走査セクタ探触子などのアレイ型の探触子に対
して適用可能であり、超音波断層像の画質に影響を与え
る各種のパラメータを変化させて画像を合成でき、画像
を観察あるいは評価しながら各種パラメータの最適値を
決定することができ、超音波診断装置の適切な設計指針
を得ることができる優れた医用画像評価装置を実現でき
るものである。
As described above, according to the present invention, the piezoelectric vibrator response characteristic calculation unit for calculating the vibration form of the ultrasonic piezoelectric vibrator,
A spatial response calculator that calculates the spatial response of one piezoelectric element to a sound field space from the shape of one piezoelectric element that constitutes an ultrasonic array that transmits and receives ultrasonic waves, and a random scatterer as a subject. An ultrasonic phantom generator, a piezoelectric element response characteristic calculator, a spatial response calculator, and a one-element RF signal calculator that calculates an RF signal of one element from the calculation results of the ultrasonic phantom generator. , Above 1
A probe RF signal calculator that receives a calculation result of the element RF signal calculator and calculates a reflected ultrasonic signal of the probe for imaging, and processes the calculation result of the probe RF signal calculator. A signal processing unit for converting an RF signal into ultrasonic tomographic image data, an image forming unit for forming an ultrasonic tomographic image from the calculation result of the signal processing unit and converting it into a video signal, and an output from the image forming unit An image display device that receives an ultrasonic tomographic image in response to the received image, an image evaluation unit that performs various image analyzes and evaluations based on the calculation results of the image forming unit, and a recording device that records the calculation results of the above units into a database. A parameter generation unit that outputs the calculation parameters to the respective units, an input device for inputting the calculation parameters to the parameter generation unit, and an output device that outputs the calculation parameters and the image evaluation results of the respective units, By providing Bei the central control unit for controlling the serial each unit, synthesized in the device a medical ultrasonic tomographic image can be evaluated the combined ultrasonic tomographic image. Further, the present invention is applicable to array type probes such as an electronic scanning linear probe, an electronic scanning convex probe, and an electronic scanning sector probe, and affects the image quality of an ultrasonic tomographic image. An excellent medical image that can synthesize various images by changing the given parameters, determine the optimum values of various parameters while observing or evaluating the images, and obtain appropriate design guidelines for the ultrasonic diagnostic apparatus. The evaluation device can be realized.

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

【図1】本発明の第1の実施例における医用超音波画像
評価装置の全体ブロック結線図
FIG. 1 is an overall block connection diagram of a medical ultrasonic image evaluation apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)本発明の第1の実施例における医用超音
波画像評価装置の圧電振動子を含む超音波探触子の断面
図 (b)同圧電振動子の応答特性図
FIG. 2A is a sectional view of an ultrasonic probe including a piezoelectric vibrator of the medical ultrasonic image evaluation apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2B is a response characteristic diagram of the piezoelectric vibrator.

【図3】(a)同実施例における医用超音波画像評価装
置の空間応答計算の概念図 (b)同実施例における医用超音波画像評価装置の空間
応答の特性図
FIG. 3A is a conceptual diagram of a spatial response calculation of the medical ultrasonic image evaluation apparatus in the same embodiment. FIG. 3B is a characteristic diagram of spatial response of the medical ultrasonic image evaluation apparatus in the same embodiment.

【図4】(a)同実施例における医用超音波画像評価装
置の1素子RF信号計算の概念図 (b)同実施例における医用超音波画像評価装置の探触
子RF信号計算の概念図
FIG. 4A is a conceptual diagram of one-element RF signal calculation of the medical ultrasonic image evaluation apparatus in the same embodiment. FIG. 4B is a conceptual diagram of probe RF signal calculation of the medical ultrasonic image evaluation apparatus in the same embodiment.

【図5】本発明の第2の実施例における医用超音波画像
評価装置の要部である空間応答計算部のブロック結線図
FIG. 5 is a block connection diagram of a spatial response calculation unit, which is a main part of a medical ultrasonic image evaluation apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施例における医用超音波画像
評価装置の要部である計算対象空間の3次元メッシュ分
割の概念図
FIG. 6 is a conceptual diagram of three-dimensional mesh division of a calculation target space which is a main part of the medical ultrasonic image evaluation apparatus according to the second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施例における医用超音波画像
評価装置の要部である超音波ファントム生成部のブロッ
ク結線図
FIG. 7 is a block connection diagram of an ultrasonic phantom generator, which is a main part of a medical ultrasonic image evaluation apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3の実施例における医用超音波画像
評価装置の要部である超音波ファントムの概念図
FIG. 8 is a conceptual diagram of an ultrasonic phantom, which is a main part of a medical ultrasonic image evaluation apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第4の実施例における医用超音波画像
評価装置の要部である1素子RF信号計算部のブロック
FIG. 9 is a block diagram of a one-element RF signal calculation unit, which is a main part of a medical ultrasonic image evaluation apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第5の実施例における医用超音波画
像評価装置の要部である超音波ファントム生成部のブロ
ック図
FIG. 10 is a block diagram of an ultrasonic phantom generator, which is a main part of a medical ultrasonic image evaluation apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第5の実施例における医用超音波画
像評価装置の減衰補正データ生成の概念図
FIG. 11 is a conceptual diagram of attenuation correction data generation of the medical ultrasonic image evaluation apparatus in the fifth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第6の実施例における医用超音波画
像評価装置の要部である1素子RF信号計算部のブロッ
ク結線図
FIG. 12 is a block connection diagram of a one-element RF signal calculation unit, which is a main part of a medical ultrasonic image evaluation apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第7の実施例における医用超音波画
像評価装置の要部である探触子RF信号計算部のブロッ
ク結線図
FIG. 13 is a block connection diagram of a probe RF signal calculation unit, which is a main part of a medical ultrasonic image evaluation apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第8の実施例における医用超音波画
像評価装置の要部である信号処理部のブロック結線図
FIG. 14 is a block connection diagram of a signal processing unit which is a main part of a medical ultrasonic image evaluation apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.

【図15】従来の医用超音波画像評価装置の全体ブロッ
ク結線図
FIG. 15 is an overall block diagram of a conventional medical ultrasonic image evaluation apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 圧電振動子応答特性計算部 12 空間応答計算部 13 超音波ファントム生成部 14 1素子RF信号計算部 15 探触子RF信号計算部 16 信号処理部 17 画像形成部 18 画像評価部 19 画像表示装置 20 記録装置 21 パラメータ生成部 22 入力装置 23 出力装置 24 中央制御部 25 バッキング層 26 圧電振動子 27 第1整合層 28 第2整合層 29 音響レンズ 30 電極層 31 接着層 32 音波放射面 33 駆動波形 34 応答波形 35 伝搬媒質 36 観察点 37 超音波伝搬経路 38 空間的応答特性 40 超音波変換器 41 超音波変換器アレイ 42 送信用超音波変換器 43 受信用超音波変換器 44 散乱体 45 伝搬経路 46 1素子RF信号 47 1素子RF信号データベース 48 遅延時間 49 加算器 50 探触子RF信号 51 位置情報発生器 52 1素子表面メッシュ分割器 53 振幅位相補正器 54 周波数依存減衰補正器 55 積分器 61 3次元メッシュ 62 メッシュ点 71 散乱体位置発生器 72 構造物内散乱体除去器 73 並び代え器 74 データ圧縮器 75 構造物内散乱体発生器 76 並び代え器 77 データ圧縮器 81 超音波ファントム 82 ファントム3次元メッシュ 83 円筒構造 84 ストリング 91 位置情報発生器 92 空間応答選択器 93 空間応答データベース 94 ファントムデータ選択器 95 ファントムデータベース 96 振幅補正器 97 散乱体位置発生器 98 伝搬時間発生器 99 畳み込み積分器 100 1素子RF信号選択器 101 加算器 102 1素子RF信号データベース 103 醸造物減衰データ発生器 104 データ圧縮器 111 RF信号の取り出し位置 112 メッシュ点 113 円筒構造 114 伝搬経路 115 伝搬経路長 116 ファントム 121 減衰補正データ選択器 122 伝搬減衰補正器 131 1素子RF信号データベース 132 チャンネル情報発生器 133 1素子RF信号選択器 134 重み発生器 135 乗算器 136 遅延時間制御器 137 可変遅延器 138 加算器 139 データライン 141 プリアンプ部 142 DGC部 143 ダイナミックフィルタ部 144 対数増幅器 145 検波器 146 ナイキストフィルタ部 147 任意レベルノイズ発生器 151 超音波円形凹面振動子 152 ランダム散乱体ファントム 153 送信器 154 受信器 155 A/D 156 メモリ 157 画像解析部 11 Piezoelectric vibrator response characteristic calculation unit 12 Spatial response calculation unit 13 Ultrasonic phantom generation unit 14 1-element RF signal calculation unit 15 Probe RF signal calculation unit 16 Signal processing unit 17 Image forming unit 18 Image evaluation unit 19 Image display device 20 recording device 21 parameter generation unit 22 input device 23 output device 24 central control unit 25 backing layer 26 piezoelectric vibrator 27 first matching layer 28 second matching layer 29 acoustic lens 30 electrode layer 31 adhesive layer 32 sound wave emitting surface 33 drive waveform 34 Response Waveform 35 Propagation Medium 36 Observation Point 37 Ultrasonic Wave Propagation Path 38 Spatial Response Characteristic 40 Ultrasonic Transducer 41 Ultrasonic Transducer Array 42 Transmitting Ultrasonic Transducer 43 Receiving Ultrasonic Transducer 44 Scatterer 45 Propagation Path 46 1-element RF signal 47 1-element RF signal database 48 Delay time 49 Adder 50 Tactile RF signal 51 Position information generator 52 1-element surface mesh divider 53 Amplitude / phase corrector 54 Frequency dependent attenuation corrector 55 Integrator 61 Three-dimensional mesh 62 Mesh point 71 Scatterer position generator 72 Scatterer removal in structure Device 73 Sorter 74 Data compressor 75 Scatterer generator in structure 76 Sorter 77 Data compressor 81 Ultrasonic phantom 82 Phantom three-dimensional mesh 83 Cylindrical structure 84 String 91 Position information generator 92 Spatial response selector 93 Spatial response database 94 Phantom data selector 95 Phantom database 96 Amplitude corrector 97 Scatterer position generator 98 Propagation time generator 99 Convolutional integrator 100 1 element RF signal selector 101 Adder 102 1 element RF signal database 103 Brew brew attenuation Data generator 104 Data Compressor 111 RF Signal Extraction Position 112 Mesh Point 113 Cylindrical Structure 114 Propagation Path 115 Propagation Path Length 116 Phantom 121 Attenuation Correction Data Selector 122 Propagation Attenuation Corrector 131 1 Element RF Signal Database 132 Channel Information Generator 133 1 Element RF signal selector 134 Weight generator 135 Multiplier 136 Delay time controller 137 Variable delay device 138 Adder 139 Data line 141 Preamplifier section 142 DGC section 143 Dynamic filter section 144 Logarithmic amplifier 145 Detector 146 Nyquist filter section 147 Arbitrary level noise Generator 151 Ultrasonic circular concave surface transducer 152 Random scatterer phantom 153 Transmitter 154 Receiver 155 A / D 156 Memory 157 Image analysis unit

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超音波圧電振動子の振動形態を計算する
圧電振動子応答特性計算部と、超音波の送受信を行なう
超音波振動子アレイを構成する1個の圧電素子の形状か
ら音場空間に対する1個の圧電素子の空間的な応答を計
算する空間応答計算部と、被検体としてのランダム散乱
体を発生する超音波ファントム生成部と、上記圧電振動
子応答特性計算部と上記空間応答計算部と上記超音波フ
ァントム生成部の計算結果から超音波振動子アレイを構
成する1素子のランダム散乱体群からの反射超音波信号
を計算する1素子RF信号計算部と、上記1素子RF信
号計算部の計算結果から各素子に遅延や重みをかけて探
触子としての受信超音波信号を計算する探触子RF信号
計算部と、上記探触子RF信号計算部の計算結果を処理
してRF信号を超音波断層像用データに変換する信号処
理部と、上記信号処理部の計算結果から超音波断層像を
形成しビデオ信号に変換する画像形成部と、上記画像形
成部からのビデオ出力を受けて超音波断層像を表示する
画像表示装置と、上記画像形成部の計算結果あるいは上
記信号処理部の計算結果に各種の画像解析および評価を
行なう画像評価部と、上記各部の計算結果を記録しデー
タベース化する記録装置と、上記各部に計算パラメータ
を出力するパラメータ生成部と、上記パラメータ生成部
に計算パラメータを入力するための入力装置と、上記各
部を制御する中央制御部を備えた医用超音波画像評価装
置。
1. A sound field space based on a piezoelectric vibrator response characteristic calculation unit for calculating a vibration form of an ultrasonic piezoelectric vibrator and a shape of one piezoelectric element constituting an ultrasonic vibrator array for transmitting and receiving ultrasonic waves. Spatial response calculation section for calculating the spatial response of one piezoelectric element to the, an ultrasonic phantom generation section for generating a random scatterer as an object, the piezoelectric vibrator response characteristic calculation section, and the spatial response calculation 1-element RF signal calculation section for calculating a reflected ultrasonic signal from a 1-element random scatterer group forming an ultrasonic transducer array from the calculation results of the ultrasonic phantom generation section and the 1-element RF signal calculation section A probe RF signal calculation unit that calculates a received ultrasonic signal as a probe by applying a delay or weight to each element based on the calculation result of the unit, and processes the calculation results of the probe RF signal calculation unit. RF signal is super sound A signal processing unit for converting tomographic image data, an image forming unit for forming an ultrasonic tomographic image from the calculation result of the signal processing unit and converting it into a video signal, and a superimposing unit for receiving a video output from the image forming unit. An image display device for displaying an acoustic tomographic image, an image evaluation unit for performing various image analyzes and evaluations on the calculation result of the image forming unit or the calculation result of the signal processing unit, and the calculation result of each unit is recorded in a database. Recording apparatus, a parameter generation unit that outputs calculation parameters to each unit, an input device for inputting calculation parameters to the parameter generation unit, and a medical ultrasonic image evaluation including a central control unit that controls each unit apparatus.
【請求項2】 空間応答計算部が、音場空間を3次元メ
ッシュに分割して離散位置情報を発生する位置情報発生
器と、1素子の音波放射面を2次元メッシュに分割して
面積分の情報を発生する1素子表面メッシュ分割器と、
上記位置情報発生器と上記1素子表面メッシュ分割器の
出力を受けて伝搬経路長から空間応答の位相と振幅を補
正する振幅位相補正器と、上記振幅位相補正器の出力を
受け周波数依存減衰パラメータから伝搬減衰値を計算す
る周波数依存減衰補正器と、上記位置情報発生器と上記
1素子表面メッシュ分割器と上記周波数依存減衰補正器
の出力から空間応答を計算し出力する積分器とを具備す
る請求項1記載の医用超音波画像評価装置。
2. A spatial response calculation unit divides a sound field space into a three-dimensional mesh to generate discrete position information, and a sound wave emitting surface of one element into a two-dimensional mesh to divide an area into areas. A one-element surface mesh divider that generates information for
An amplitude / phase corrector that receives the outputs of the position information generator and the one-element surface mesh divider to correct the phase and amplitude of the spatial response from the propagation path length, and a frequency-dependent attenuation parameter that receives the outputs of the amplitude / phase corrector. A frequency dependent attenuation corrector for calculating a propagation attenuation value from the position information generator, the one-element surface mesh divider, and an integrator for calculating and outputting a spatial response from the output of the frequency dependent attenuation corrector. The medical ultrasonic image evaluation apparatus according to claim 1.
【請求項3】 超音波ファントム生成部が、ランダム散
乱体をファントムの寸法内に分布させる散乱体位置発生
器と、上記散乱体位置発生器の出力を受け内容構造物内
のランダム散乱体データを消去する構造物内散乱体除去
器と、上記構造物内散乱体除去器の出力を受け、ファン
トムを3次元メッシュに分割しランダム散乱体データを
メッシュ構造に対応して順番に並び代えるデータ並び代
え器と、上記並び代え器の出力を受けランダム散乱体位
置データをコード化して圧縮し記録装置内のランダム散
乱体ファントムデータベースに出力するデータ圧縮器
と、構造物内に新たに他種の散乱体を配置する構造物内
散乱体発生器と、上記構造物内散乱体発生器の出力を受
けファントムを3次元メッシュに分割し構造物散乱体デ
ータをメッシュ構造に対応して順番に並び代えるデータ
並び代え器と、上記並び代え器の出力を受け構造物内散
乱体位置データをコード化して圧縮し記録装置内の構造
物内散乱体データベースに出力するデータ圧縮器とを具
備する請求項1記載の医用超音波画像評価装置。
3. An ultrasonic phantom generator generates a scatterer position generator for distributing random scatterers within the size of the phantom, and outputs scatterer position generator output random scatterer data in a content structure. A data rearrangement that receives the outputs of the scatterer remover in the structure to be erased and the scatterer remover in the structure, divides the phantom into a three-dimensional mesh, and rearranges the random scatterer data in order corresponding to the mesh structure. And a data compressor that receives the output of the rearranger, encodes and compresses random scatterer position data and outputs it to the random scatterer phantom database in the recording device, and a scatterer of another type newly added to the structure. In-structure scatterer generator for arranging, and the output of the above-mentioned structure scatterer generator, the phantom is divided into a three-dimensional mesh, and the structure scatterer data is converted into a mesh structure. A data rearranger that rearranges correspondingly in order, and a data compressor that receives the output of the rearranger and encodes and compresses the scatterer position data in structure and outputs it to the scatterer database in structure in the recording device. The medical ultrasonic image evaluation apparatus according to claim 1, further comprising:
【請求項4】 超音波ファントム生成部が、ランダム散
乱体をファントムの寸法内に分布させる散乱体位置発生
器と、上記散乱体位置発生器の出力を受け内容構造物内
のランダム散乱体データを消去する構造物内散乱体除去
器と、上記構造物内散乱体除去器の出力を受け、ファン
トムを3次元メッシュに分割しランダム散乱体データを
メッシュ構造に対応して順番に並び代えるデータ並び代
え器と、ランダム散乱体位置データをコード化して圧縮
し記録装置内のランダム散乱体ファントムデータベース
に出力するデータ圧縮器と、構造物内に新たに他種の散
乱体を配置する構造物内散乱体発生器と、上記構造物内
散乱体発生部の出力を受けファントムを3次元メッシュ
に分割し構造物散乱体データをメッシュ構造に対応して
順番に並び代えるデータ並び代え器と、構造物内散乱体
位置データをコード化して圧縮し記録装置内の構造物内
散乱体データベースに出力するデータ圧縮器と、構造物
内部の減衰特性と伝搬経路長から構造物内部での伝搬減
衰を全てのメッシュと全てのRF信号取り出し位置の組
み合わせに付いて計算し構造物内部での減衰補正用デー
タを生成する構造物減衰データ発生器と、上記構造物減
衰データ発生器のデータをコード化し記録装置内の減衰
補正データベースに出力するデータ圧縮器とを具備する
請求項1記載の医用超音波画像評価装置。
4. An ultrasonic phantom generator generates a scatterer position generator that distributes random scatterers within the dimensions of the phantom, and outputs scatterer position generator output random scatterer data in a content structure. A data rearrangement that receives the outputs of the scatterer remover in the structure to be erased and the scatterer remover in the structure, divides the phantom into a three-dimensional mesh, and rearranges the random scatterer data in order corresponding to the mesh structure. Device, a data compressor that encodes and compresses random scatterer position data and outputs it to the random scatterer phantom database in the recording device, and a scatterer in a structure that newly arranges other kinds of scatterers in the structure A phantom is divided into a three-dimensional mesh by receiving the output of the generator and the scatterer generation unit in the structure, and the structure scatterer data is rearranged in order corresponding to the mesh structure. Data rearrangement device, data compressor that encodes and scatters the position data of scatterers in the structure and outputs it to the scatterer database in the structure in the recording device, structure based on attenuation characteristics inside the structure and propagation path length A structure attenuation data generator that calculates propagation attenuation inside a structure for all mesh and all RF signal extraction positions and generates attenuation correction data inside the structure, and the above structure attenuation data generation The medical ultrasonic image evaluation apparatus according to claim 1, further comprising a data compressor that encodes the data of the vessel and outputs the encoded data to an attenuation correction database in the recording apparatus.
【請求項5】 1素子RF信号計算部が、ファントム空
間を3次元メッシュに分割して離散位置情報を発生する
位置情報発生器と、上記位置情報発生器の出力を受け記
録装置内の空間応答データベースから送信時、受信時の
空間応答データを選択する空間応答選択器と、上記位置
情報発生器からの出力を受け記録装置内のファントムデ
ータベースから計算対象3次元メッシュに対応したファ
ントムの部分データを選択するファントムデータ選択器
と、上記ファントムデータ選択器により選択されたファ
ントムデータを各ランダム散乱体の3次元の位置情報に
変換する散乱体位置発生器と、上記散乱体位置発生器の
出力を受け、上記空間応答選択器により選択された送信
時、受信時の空間応答データの振幅を補正する2個の振
幅補正器と、上記散乱体位置発生器の出力と上記振幅補
正器の出力を受け、送受信の伝搬時間を求め空間応答デ
ータに遅延時間を与える2個の伝搬時間発生器と、上記
伝搬時間発生器の各出力を受け、圧電振動子応答特性デ
ータとの畳み込み積分を実行する畳み込み積分器と、記
録装置内の1素子RF信号データベースの1素子RF信
号データを選択する1素子RF信号選択器と、上記1素
子RF信号選択器の選択した1素子RFデータに上記畳
み込み積分器の出力を加算する加算器とを具備する請求
項1記載の医用超音波画像評価装置。
5. A one-element RF signal calculation unit divides a phantom space into a three-dimensional mesh to generate discrete position information, and a spatial response in a recording device that receives an output of the position information generator. A spatial response selector that selects spatial response data at the time of transmission and reception from the database, and partial data of the phantom corresponding to the calculation target three-dimensional mesh from the phantom database in the recording device that receives the output from the position information generator. A phantom data selector for selecting, a scatterer position generator for converting the phantom data selected by the phantom data selector into three-dimensional position information of each random scatterer, and an output of the scatterer position generator , Two amplitude correctors for correcting the amplitude of the spatial response data at the time of transmission and at the time of reception selected by the spatial response selector; It receives the outputs of the random body position generator and the amplitude corrector, receives the propagation time of transmission and reception and gives two delay times to the spatial response data, and the respective outputs of the propagation time generator. A convolutional integrator that performs convolutional integration with the piezoelectric vibrator response characteristic data, a one-element RF signal selector that selects one-element RF signal data in a one-element RF signal database in the recording device, and the one-element RF signal The medical ultrasonic image evaluation apparatus according to claim 1, further comprising an adder that adds the output of the convolutional integrator to the one-element RF data selected by the selector.
【請求項6】 1素子RF信号計算部が、ファントム空
間を3次元メッシュに分割して離散位置情報を発生する
位置情報発生器と、上記位置情報発生器の出力を受け記
録装置内の空間応答データベースから送信時、受信時の
空間応答データを選択する空間応答選択器と、上記位置
情報発生器からの出力を受け記録装置内のファントムデ
ータベースから計算対象3次元メッシュに対応したファ
ントムの部分データを選択するファントムデータ選択器
と、上記ファントムデータ選択器により選択されたファ
ントムデータを各ランダム散乱体の3次元の位置情報に
変換する散乱体位置発生器と、上記位置情報発生器から
の出力を受け記録装置内のファントムデータベースから
計算対象3次元メッシュに対応した構造物内の伝搬減衰
補正用データを選択する減衰補正データ選択器と、上記
散乱体位置発生器の出力を受け、上記空間応答選択器に
より選択された送信時、受信時の空間応答データの振幅
を補正する2個の振幅補正器と、上記減衰補正データ選
択器により選択された構造物伝搬減衰補正用データをデ
コードし上記振幅補正器の出力の振幅と位相を補正する
2個の伝搬減衰補正器と、上記散乱体位置発生器の出力
と上記伝搬減衰補正器の出力を受け、送受信の伝搬時間
を求め空間応答データに遅延時間を与える2個の伝搬時
間発生器と、上記伝搬時間発生器の各出力を受け、圧電
振動子応答特性データとの畳み込み積分を実行する畳み
込み積分器と、記録装置内の1素子RF信号データベー
スの1素子RF信号データを選択する1素子RF信号選
択器と、上記RF信号選択器の選択したRFデータに上
記畳み込み積分器の出力を加算する加算器とを具備する
請求項1記載の医用超音波画像評価装置。
6. A one-element RF signal calculation unit divides a phantom space into a three-dimensional mesh to generate discrete position information, and a spatial response in a recording device that receives an output of the position information generator. A spatial response selector that selects spatial response data at the time of transmission and reception from the database, and partial data of the phantom corresponding to the calculation target three-dimensional mesh from the phantom database in the recording device that receives the output from the position information generator. A phantom data selector for selecting, a scatterer position generator for converting the phantom data selected by the phantom data selector into three-dimensional position information of each random scatterer, and an output from the position information generator. From the phantom database in the recorder, select the propagation attenuation correction data in the structure that corresponds to the three-dimensional mesh to be calculated. An attenuation correction data selector, and two amplitude correctors for receiving the output of the scatterer position generator and correcting the amplitude of the spatial response data at the time of transmission and at the time of reception selected by the spatial response selector. Output of the scatterer position generator, and two propagation attenuation correctors for decoding the structure propagation attenuation correction data selected by the attenuation correction data selector to correct the amplitude and phase of the output of the amplitude corrector And the output of the above-mentioned propagation attenuation corrector to obtain the propagation time of transmission and reception, and two propagation time generators for giving a delay time to the spatial response data, and the respective outputs of the above propagation time generator, and the piezoelectric vibrator response characteristic A convolutional integrator for performing convolutional integration with data, a 1-element RF signal selector for selecting 1-element RF signal data in a 1-element RF signal database in the recording device, and selection of the RF signal selector Medical ultrasound image evaluation apparatus according to claim 1, further comprising an adder for adding the output of the convolution integrator RF data.
【請求項7】 探触子RF信号計算部が、探触子RF信
号計算のための素子情報を発生するチャンネル情報発生
器と、上記チャンネル情報発生器の出力を受け記録装置
内の1素子RF信号のデータベースから1素子RF信号
データを設定された素子数だけ選択する1素子RF信号
選択器と、上記チャンネル情報発生器の出力を受け選択
された各1素子RF信号に加える重みを計算する重み発
生器と、上記1素子RF信号選択器の出力と上記重み発
生器の出力を受け選択された各1素子RF信号に重みを
かける乗算器と、上記チャンネル情報発生器の出力を受
け各素子データに対する遅延時間を与える遅延時間制御
器と、上記遅延時間制御器の出力を受け各素子データを
加算して探触子RF信号データを出力する加算器を具備
する請求項1記載の医用超音波画像評価装置。
7. A probe RF signal calculation unit, a channel information generator for generating element information for calculating a probe RF signal, and an element RF in a recording device for receiving an output of the channel information generator. A one-element RF signal selector for selecting one-element RF signal data from the signal database by the set number of elements, and a weight for calculating a weight to be applied to each selected one-element RF signal received from the channel information generator A generator, a multiplier for receiving the output of the one-element RF signal selector and the output of the weight generator for weighting each selected one-element RF signal, and an element data for receiving the output of the channel information generator 2. A delay time controller for giving a delay time to the signal and an adder for receiving the output of the delay time controller and adding each element data to output probe RF signal data. Medical ultrasound image evaluation system.
【請求項8】 信号処理部が、RF信号を増幅するプリ
アンプ部と、上記プリアンプ部の出力にノイズ成分の信
号を加算する任意レベルノイズ発生器と、上記任意レベ
ルノイズ発生器の出力に対して距離に応じた伝搬減衰を
補償するデプス・ゲイン・コントローラ部と、上記デプ
ス・ゲイン・コントローラ部の出力に対して距離に応じ
た帯域制限を与えるダイナミックフィルタ部と、上記ダ
イナミックフィルタ部の出力のレベル圧縮を行なう対数
増幅器と、上記対数増幅器の出力の検波を行なう検波部
と、上記検波部の出力に帯域制限を加えて画像信号とす
るナイキストフィルタ部とを具備する請求項1記載の医
用超音波画像評価装置。
8. A signal processing unit for a preamplifier unit for amplifying an RF signal, an arbitrary level noise generator for adding a noise component signal to the output of the preamplifier unit, and an output of the arbitrary level noise generator. Depth / gain controller for compensating propagation attenuation according to distance, dynamic filter for giving band limitation according to distance to the output of the depth / gain controller, and output level of the dynamic filter The medical ultrasonic wave according to claim 1, further comprising: a logarithmic amplifier that performs compression, a detection unit that detects the output of the logarithmic amplifier, and a Nyquist filter unit that applies a band limitation to the output of the detection unit to generate an image signal. Image evaluation device.
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