診断画像生成装置、診断システム、及び医療画像システム並びに診断画像生成方法及び記録媒体
【課題】診断画像のクオリティー（ｑｕａｌｉｔｙ）を保証しつつも、演算量を低減させるための診断画像を生成する診断画像生成装置、診断システム、及び医療画像システム並びに診断画像生成方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る診断画像生成装置は、被写体から反射される信号を利用して、複数の低解像度イメージに対して共通して使われるビームフォーミング係数を算出するビームフォーミング係数算出部と、前記算出されたビームフォーミング係数を利用して、複数の低解像度イメージそれぞれを合成する低解像度イメージ合成部と、前記合成された複数の低解像度イメージを利用し、高解像度イメージを合成する高解像度イメージ合成部とを有する。
【解決手段】本発明に係る診断画像生成装置は、被写体から反射される信号を利用して、複数の低解像度イメージに対して共通して使われるビームフォーミング係数を算出するビームフォーミング係数算出部と、前記算出されたビームフォーミング係数を利用して、複数の低解像度イメージそれぞれを合成する低解像度イメージ合成部と、前記合成された複数の低解像度イメージを利用し、高解像度イメージを合成する高解像度イメージ合成部とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、診断画像生成装置、診断システム、及び医療画像システム並びに診断画像生成方法及び記録媒体に関し、特に、診断画像のクオリティーを保証しつつも、演算量を低減させる診断画像生成装置、診断システム、及び医療画像システム並びに診断画像生成方法及び記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
開口合成法（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｍｅｔｈｏｄ）を使用する画像システムにおいては、固定型ビームフォーミング（ｆｉｘｅｄ ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）技法、又は適応型ビームフォーミング（ａｄａｐｔｉｖｅ ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）技法を利用することができる。
固定型ビームフォーミング技法は、入力信号と関係なしに、ハミング・ウインドウ（Ｈａｍｍｉｎｇ ｗｉｎｄｏｗ）またはハニング・ウインドウ（Ｈａｎｎｉｎｇ ｗｉｎｄｏｗ）などを利用する方法であり、データ独立ビームフォーミング（ｄａｔａ−ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）とも呼称する。
【０００３】
固定型ビームフォーミング技法によって生成された診断画像は、コントラスト又は解像度（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）が良好ではないので、高画質画像を獲得するために、適応型ビームフォーミング方法を利用することができる。
しかしながら、適応型ビームフォーミング技法によって生成された診断画像は、高解像度の性能が保証されるが、演算量が急増し、具現性の困難さが存在するという問題がある。このような技術は、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５−００４３６２２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は上記従来の画像システムにおける問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、診断画像のクオリティー（ｑｕａｌｉｔｙ）を保証しつつも、演算量を低減させるための診断画像を生成する診断画像生成装置、診断システム、及び医療画像システム並びに診断画像生成方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、診断画像生成方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた本発明による診断画像生成装置は、被写体から反射される信号を利用して、複数の低解像度イメージに対して共通して使われるビームフォーミング係数を算出するビームフォーミング係数算出部と、前記算出されたビームフォーミング係数を利用して、複数の低解像度イメージそれぞれを合成する低解像度イメージ合成部と、前記合成された複数の低解像度イメージを利用し、高解像度イメージを合成する高解像度イメージ合成部とを有することを特徴とする。
【０００７】
上記目的を達成するためになされた本発明による診断システムは、複数のトランスデューサを利用して、被写体との間で信号を送受信するプローブと、前記プローブで受信した信号を利用して、同じビームフォーミング係数が適用された複数の低解像度イメージそれぞれを合成し、合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成し、合成された高解像度イメージを診断画像として出力する診断画像生成装置とを有することを特徴とする。
【０００８】
上記目的を達成するためになされた本発明による医療画像システムは、被写体から反射される信号を利用して、同じビームフォーミング係数が適用された複数の低解像度イメージそれぞれを合成し、合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成し、合成された高解像度イメージを診断画像として出力する診断システムと、出力された診断画像を表示する表示部とを有することを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するためになされた本発明による診断画像生成方法は、被写体から反射される信号を受信する段階と、前記受信された信号を利用して、複数の低解像度イメージに対して共通して使われるビームフォーミング係数を算出する段階と、前記算出されたビームフォーミング係数を利用して、複数の低解像度イメージそれぞれを合成する段階と、前記合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成する段階とを有することを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するためになされた本発明によるコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、診断画像生成方法をコンピュータで実行させるためのコンピュータプログラムを保存したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る診断画像生成装置、診断システム、及び医療画像システム並びに診断画像生成方法及び記録媒体よれば、生成される診断画像の性能を保証しつつも、演算量を低減させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による診断システムの使用環境の一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による診断画像生成装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による診断画像生成装置のビームフォーミング係数算出部で、複数の低解像度イメージの内のいずれか１つの低解像度イメージを選択する方法を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態による診断画像生成装置のビームフォーミング係数算出部で算出されたビームフォーミング係数を利用して、低解像度イメージ及び高解像度イメージを合成する方法を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態による診断システムの詳細な構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態による医療画像システムの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態による診断画像生成方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明に係る診断画像生成装置、診断システム、及び医療画像システム並びに診断画像生成方法を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態による診断システム２００の使用環境の一例を示す図である。
図１を参照すると、本実施形態による診断システム２００は、プローブ５０及び診断画像生成装置１００から構成され、診断画像生成装置１００は、プローブ５０との間で信号を送受信し、被写体に関わる診断画像を生成する。
【００１５】
さらに詳細に説明すれば、プローブ５０は、複数のトランスデューサ（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を利用して、被写体に信号を送信し、被写体から反射された信号を受信する。
【００１６】
診断画像生成装置１００は、開口合成法（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｍｅｔｈｏｄ）によって、プローブ５０の複数のトランスデューサから受信した信号を利用して、被写体に関わる複数の低解像度イメージそれぞれを合成し、合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成し、合成された高解像度イメージを利用して診断画像を生成する。
【００１７】
このとき、開口合成法とは、複数の低解像度イメージを合成し、一つまたはそれ以上の高解像度イメージを合成することを意味し、高解像度イメージのピクセル値は、低解像度イメージそれぞれを形成する値の算術平均として構成されてもよい。
【００１８】
本実施形態による低解像度イメージを形成する値は、被写体から反射された信号が示す被写体に関する情報である。
さらに詳細に説明すると、被写体から反射された信号の大きさに関する絶対値が、信号の明度を示すことができるので、本実施形態による被写体に関わる明度情報は、被写体から反射された信号の大きさでもって表現可能であるということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば、分かるであろう。
そのために、低解像度イメージを形成する値は、被写体から反射された信号が示す被写体に関わる明度情報、または反射されたＲＦ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号自体になってもよい。
【００１９】
さらに詳細に説明すると、低解像度イメージそれぞれの同じ位置に関する値は、被写体の同じ地点（ｐｏｉｎｔ）に関わる明度情報を示す値である。
この場合、送信信号の位置が同一ではないので、値は、被写体の同じ地点についての明度情報を示し、低解像度イメージそれぞれの同じ位置に関する値は、同じではないこともある。
すなわち、被写体に関わるイメージの大きさや、受信したビームフォーミング値は、同一ではないこともある。
【００２０】
このような差異（ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、トランスデューサから被写体に信号を送信することに従うオフセット（ｏｆｆｓｅｔ）による差異によって発生しうる。
すなわち、トランスデューサから被写体に信号を送信するとき、被写体に対して互いに異なる位置のトランスデューサから信号を送信することによるオフセットが発生し、これにより、低解像度イメージそれぞれの同じ位置に関する値の間、または受信ＲＦ信号値の間に差異が生じることになる。
従って、開口合成法は、被写体の同じ位置での受信信号差異を相互補完して高解像度イメージを合成する。
【００２１】
上述したように、本実施形態による診断画像生成装置１００は、複数の低解像度イメージそれぞれを同じビームフォーミング係数（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を利用して合成する。本実施形態によるビームフォーミング係数は、ビームフォーミング加重値（ｗｅｉｇｈｔ）になってもよいということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
これにより、本実施形態による診断画像生成装置１００は、演算量を低減させつつも、被写体に係わる高鮮明診断画像を生成することができる。
【００２２】
図２は、本発明の一実施形態による診断画像生成装置１００の構成を示すブロック図である。
図２を参照すると、本実施形態による診断画像生成装置１００は、ビームフォーミング係数算出部１１０、低解像度イメージ合成部（ｌｏｗ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｍａｇｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｕｎｉｔ）１２０、及び高解像度イメージ合成部（ｈｉｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｍａｇｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｕｎｉｔ）１３０から構成される。
図２に示す診断画像生成装置１００には、本実施形態と関連した構成要素のみを示している。従って、図２に示した構成要素以外に、他の汎用的な構成要素がさらに含まれてもよいということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば、理解することができるであろう。
【００２３】
また、図２に示す診断画像生成装置１００のビームフォーミング係数算出部１１０、低解像度イメージ合成部１２０、及び高解像度イメージ合成部１３０は、一つまたは複数個のプロセッサに該当しうる。
プロセッサは、多数の論理ゲートのアレイで具現されることもあり、汎用的なマイクロプロセッサと、このマイクロプロセッサで実行可能であるプログラムが保存されたメモリとの組み合わせで具現されることもある。
また、他の形態のハードウェアで具現可能であるということも、本実施形態が属する技術分野の当業者であるならば、理解することができるであろう。
本実施形態による診断画像生成装置１００は、被写体に関わる高解像度イメージを生成することができ、生成された高解像度イメージは、被写体に関わる診断画像になってもよい。
【００２４】
ビームフォーミング係数算出部１１０は、被写体から反射される信号を利用し、複数の低解像度イメージについて共通して使われるビームフォーミング係数を算出する。
このとき、ビームフォーミング係数とは、ビームフォーマ（ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）の加重値とも呼ばれ、算出されたビームフォーミング係数は、低解像度イメージを形成する値を算出するために適用可能であるということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
【００２５】
これにより、ビームフォーミング係数算出部１１０で算出されたビームフォーミング係数は、複数の低解像度イメージを形成する値のうち、複数の低解像度イメージそれぞれの同じ位置に関わる受信信号値を算出するために共通して使われる。
第１〜第３の３個の低解像度イメージデータを使用する場合を例に挙げて説明すると、第１低解像度イメージを形成する受信信号値のうち、（ａ，ｂ）位置を示す第１値、第２低解像度イメージを形成する値のうち、（ａ，ｂ）位置を示す第２値、第３低解像度イメージを形成する値のうち、（ａ，ｂ）位置を示す第３値に対して、低解像度イメージ合成部１２０は、第１受信信号値〜第３受信信号値を算出するために、同じビームフォーミング係数を使用する。
【００２６】
本実施形態による診断画像生成装置１００のビームフォーミング係数についてさらに詳細に説明すれば、ビームフォーミング係数は、低解像度イメージ合成部１２０で、診断画像を形成する値を算出するために使われる係数である。
このとき、本実施形態によるビームフォーミング係数は、低解像度イメージを形成する値を算出するにあたり、複数のトランスデューサに受信される信号中、指向方向で受信される信号の入出力利得（ｇａｉｎ）が１になるようにしつつ、トランスデューサで受信される信号の出力を最小化させる。
【００２７】
すなわち、複数のトランスデューサが被写体から反射される信号を受信する。
このとき、複数のトランスデューサに受信された信号の入射角による遅延時間によって、複数のトランスデューサそれぞれに受信された信号に関わる位相差が発生し、ビームフォーミング係数は、このような位相差を利用して算出され得る。
例えば、本実施形態によるビームフォーミング係数算出部１１０は、最小分散（ＭＶ：ｍｉｎｉｍｕｍ ｖａｒｉａｎｃｅ）ビームフォーマで使われる方法によって、ビームフォーミング係数を算出することができる。
【００２８】
本実施形態による診断画像生成装置１００で、Ｉ個の低解像度イメージを利用する場合を例に挙げてさらに詳細に説明すると、ビームフォーミング係数算出部１１０は、Ｉ個の低解像度イメージに共通して使われる１つのビームフォーミング係数を最小分散法によって算出する。
最小分散法は、ビームフォーミングを遂行するにあたり、ターゲット（ｔａｒｇｅｔ）方向の歪曲なしに、ビームフォーミング結果の分散値が最小になるビームフォーミング係数を計算する方法を示す。
本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば、最小分散法について知っているので、詳細な説明は省略する。
【００２９】
被写体とトランスデューサとの間で送受信される信号が、超音波信号である場合を例に挙げて説明すると、最小分散法は、診断画像生成装置１００に受信される信号で、ｏｆｆ−ａｘｉｓ側に流れ込む値が大きい信号が存在しないならば、サイドローブ（ｓｉｄｅｌｏｂｅ）のビームが増加しても、ビームフォーミング結果には大きい影響がないという物理的意味を有することができる。
そのために、複数の低解像度イメージそれぞれを形成する、同じ位置を示す値の間に、超音波の伝播（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）上の経路変化が大きくないと仮定すれば、低解像度イメージ間に使われるビームフォーミング係数を共有しても、それは、ビームフォーミングの結果に、ほとんど影響を及ぼさない。
【００３０】
これにより、ビームフォーミング係数算出部１１０は、Ｉ個の低解像度イメージのうち、いずれか１つの低解像度イメージを構成するために、最小分散法を利用してビームフォーミング係数を算出する。
このとき、各空間位置に対応するビームフォーミング係数は、Ｉ個の低解像度イメージに共通して適用される。すなわち、ビームフォーミング係数算出部１１０は、いずれか１つの低解像度イメージを形成するあらゆる値に係わるビームフォーミング係数を算出し、算出されたビームフォーミング係数は、Ｉ個の低解像度イメージそれぞれを形成する値に共通して適用される。
【００３１】
上記で、ビームフォーミング係数算出部１１０は、Ｉ個の低解像度イメージのうち、いずれか１つの低解像度イメージのビームフォーミング係数を算出するにあたり、いずれか１つの低解像度イメージは、多様な方法によって選択されてもよい。
例えば、トランスデューサアレイ（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ａｒｒａｙ）のうち、一番最初に信号を送信するトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージを選択したり、トランスデューサアレイのうち、一番最後に信号を送信するトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージを選択したり、またはトランスデューサアレイの中央に位置したトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージを選択することができるが、それらに限定されるものではない。
これについては、後で、図３を用いて詳細に説明する。
【００３２】
ビームフォーミング係数算出部１１０で、ビームフォーミング係数を算出する方法について、例えば、本実施形態によるビームフォーミング係数算出部１１０は、複数の低解像度イメージのうち、いずれか１つの低解像度イメージを形成する値に対して共分散行列を生成して、生成された共分散行列の逆（ｉｎｖｅｒｓｅ）行列を算出し、算出された逆共分散行列を利用して、複数の低解像度イメージに対して共通して使われるビームフォーミング係数を算出することができる。
【００３３】
すなわち、ビームフォーミング係数算出部１１０は、トランスデューサから送信した信号が、被写体から反射された後、トランスデューサで受信する信号に対して、いずれか１つの低解像度イメージを形成する値に対して共分散行列を生成して、生成された共分散行列の逆共分散行列を算出して、算出された逆共分散行列と操向ベクトル（ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｖｅｃｔｏｒ）とを使用して、複数の低解像度イメージに対して共通して使われるビームフォーミング係数を算出することができる。
例えば、共分散行列は、トランスデューサで受信した信号と、トランスデューサで受信した信号に関わるエルミート転置（Ｈｅｒｍｉｔｉａｎ ｔｒａｎｓｐｏｓｅ）の期待値とから算出され得る。
【００３４】
すなわち、ビームフォーミング係数算出部１１０は、ビームフォーミング係数ｗを算出するために、以下の数式１及び数式２のような演算を遂行する。
【数１】
数式１において、ｗは、いずれか１つの低解像度イメージに対するビームフォーミング係数、ｅは、操向ベクトル、ｅＨは、操向ベクトルに対するエルミート転置、
は、いずれか１つの低解像度イメージに対する共分散の逆を示す。
【００３５】
さらに詳細に説明すると、操向ベクトルｅは、プローブ（図示せず）から被写体に送信される信号の位相を制御するためのものであり、ビームフォーミングに関わる時間遅延（ｄｅｌａｙ）値が、あらかじめ方向に従って適用されていたと仮定すれば、ビームフォーミング係数は、実数（ｒｅａｌ ｖａｌｕｅ）であるので、操向ベクトルは、１として構成されてもよい。
【００３６】
また、本実施形態による共分散は、数式２によって表されてもよい。
【数２】
数式２において、
は、被写体から反射された信号の焦点ポイント、
は、
位置にある値に係わる共分散、
は、期待値、ｙｍ，ｉ（）は、ｉ番目の低解像度イメージに関わるｍ番目のトランスデューサに受信される信号、Δｍ，ｉは、ｉ番目の低解像度イメージに関わるｍ番目のトランスデューサに受信される信号に関わるサンプル時間、
は、ｉ番目の低解像度イメージに係わるｍ番目のトランスデューサに受信される信号に対して、
位置の遅延値を適用した信号、
は、
に係わるエルミート転置を示す。
【００３７】
上述の数式２を具体化するために、サンプル・バリアンス（ｓａｍｐｌｅ ｖａｒｉａｎｃｅ）計算法、サブアレイ（ｓｕｂ−ａｒｒａｙ）利用法、ダイアゴナル・ローディング（ｄｉａｇｏｎａｌ ｌｏａｄｉｎｇ）技法などを利用することができるということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
従って、ビームフォーミング係数算出部１１０は、上記のような演算を遂行し、いずれか１つの低解像度イメージに関わる数式２による共分散行列を生成して、生成された共分散行列の逆共分散行列を算出し、算出された逆共分散行列と操向ベクトルとを使用して、ビームフォーミング係数を算出することができる。
【００３８】
また、ビームフォーミング係数算出部１１０は、共分散行列の逆共分散行列を算出するにあたり、安定性（ｓｔａｂｉｌｉｔｙ）を保証するために、ダイアゴナル・ローディング技法を使用して、安定性が向上した共分散の逆行列
を算出することができる。
本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば、ダイアゴナル・ローディングについて理解しているので、詳細な説明は省略する。
【００３９】
これにより、本実施形態によるビームフォーミング係数算出部１１０は、上記のような演算を遂行し、複数の低解像度イメージについて共通して使われるビームフォーミング係数を算出することができる。
すなわち、ビームフォーミング係数算出部１１０で算出されたビームフォーミング係数は、ｍ×ｎ形態の行列になり、（ｍ，ｎ）位置にある加重値は、低解像度イメージを構成する値のうち、（ｍ，ｎ）位置に関わる値に共通して使用する。
【００４０】
また、上述の方法は、適応的ビームフォーマのビームフォーミング係数を算出する一実施形態に該当するのみであり、ビームフォーミング係数を算出する方法は、これに限定されるものではなく、多様な方法を利用することができるということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
これにより、ビームフォーミング係数算出部１１０は、上述の多様な方法によって、複数の低解像度イメージについて共通して使われるビームフォーミング係数を算出する。
【００４１】
低解像度イメージ合成部１２０は、ビームフォーミング係数算出部１１０で算出されたビームフォーミング係数を利用して、複数の低解像度イメージそれぞれを合成する。
本実施形態による低解像度イメージ合成部１２０で、低解像度イメージを合成するということは、低解像度イメージを実質的に形成する場合だけではなく、低解像度イメージを形成する値を生成することを示すということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
【００４２】
本実施形態による低解像度イメージ合成部１２０は、ビームフォーマ（図示せず）を含んでいるか、あるいはビームフォーマから出力された信号を利用して、複数の低解像度イメージそれぞれを合成することができるということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。このとき、本実施形態によるビームフォーマは、低解像度イメージを形成する値を出力するために、受信ビームを形成する適応型ビームフォーマ（ａｄａｐｔｉｖｅ ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）であってよいが、これに限定されるものではない。
【００４３】
被写体から反射される信号を受信するトランスデューサがＭ個存在する場合を例に挙げれば、低解像度イメージ合成部１２０で出力される値は、以下の数式３で表される。
【数３】
数式３において、
は、被写体から反射された信号の焦点ポイント、
は、ｉ番目の低解像度イメージを形成する値のうち、
位置から反射された受信信号値、
は、ｍ番目のトランスデューサに受信される信号に基づくいずれか１つの低解像度イメージを形成する受信信号値のうち、
位置信号値に関わるビームフォーミング係数、上添字＊は、複素共役（ｃｏｍｐｌｅｘ ｃｏｎｊｕｇａｔｅ）、
ｙｍ，ｉ（）は、ｉ番目の低解像度イメージ信号値を構成するためのｍ番目のトランスデューサに受信される信号値、Δｍ，ｉは、ｉ番目の低解像度イメージに関わるｍ番目のトランスデューサに受信される信号に関わるサンプル時間、
は、ｉ番目の低解像度イメージに関わるｍ番目のトランスデューサに受信される信号に関して、位置
の遅延値を適用した信号値を示す。
【００４４】
従って、低解像度イメージ合成部１２０は、数式３のような演算を行い、Ｍ個のトランスデューサそれぞれで受信された信号を利用して、複数の低解像度イメージそれぞれを合成する。
このとき、ビームフォーミング係数算出部１１０によって算出されるビームフォーミング係数
は、“ｉ”をパラメータとして有していない。これは、本実施形態によるビームフォーミング係数が、複数の低解像度イメージについて共通して使われるので、“ｉ”をパラメータとして有さない。
【００４５】
上記のように、本実施形態によるビームフォーミング係数
は、“ｉ”をパラメータとして有していないが、被写体から反射された信号が示す地点の位置を示す
、及び複数のトランスデューサのうち、信号が受信されるトランスデューサを示す“ｍ”をパラメータとして有している。従って、ビームフォーミング係数は、低解像度イメージを形成する値のうち、ビームフォーミング係数が適用される値が示す地点の位置に従って変動され得る。
そのために、本実施形態によるビームフォーミング係数
は、空間的に同じ位置に適用されるので、生成された診断画像のコントラスト及び解像度（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）に係わる性能を維持しつつも、演算量を顕著に低減させることができる。
【００４６】
ビームフォーミング係数算出部１１０で説明した通り、共分散行列を使用してビームフォーミング係数を算出する場合を例にとって説明すれば、ビームフォーミング係数を算出するために、共分散行列の逆行列を算出する演算が診断画像生成装置１００の演算量の大部分を占める。
さらに詳細に説明すれば、適応型ビームフォーマは、ビームフォーミング係数を算出するために、超音波受信チャンネル数の３乗倍ほどの演算量が必要である。
【００４７】
そのために、本実施形態によるビームフォーミング係数算出部１１０で算出された複数の低解像度イメージに関わって共通してビームフォーミング係数を使用する場合、診断画像生成装置１００の演算量が顕著に低減することによって性能が向上しうる。
【００４８】
高解像度イメージ合成部１３０は、合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成する。
例えば、本実施形態による高解像度イメージ合成部１３０は、低解像度イメージ合成部１２０で合成された複数の低解像度イメージ信号値を平均化して、一つまたはそれ以上の高解像度イメージ信号値を生成する演算を行う。
【００４９】
トランスデューサから被写体に、Ｉ回信号を送信する場合を例に挙げれば、高解像度イメージ合成部１３０で行われる演算は、以下の数式４で表される。
【数４】
数式４において、
は、高解像度イメージを構成する値のうち、
位置の明度を示す値、Ｉは、低解像度イメージの数であり、また、
は、数式３で算出されたｉ番目の低解像度イメージを形成する値のうち、
位置の値を示す。
【００５０】
すなわち、高解像度イメージ合成部１３０は、数式４のような演算を行い、Ｉ個の低解像度イメージを合成し、高解像度イメージを出力することができる。
本実施形態による高解像度イメージ合成部１３０で合成された高解像度イメージは、診断画像として生成される。これにより、診断画像生成装置１００は演算量を顕著に低減させつつも、高鮮明診断画像を生成することができる。
【００５１】
図３は、本実施形態によるビームフォーミング係数算出部１１０で、複数の低解像度イメージの内のいずれか１つの低解像度イメージを選択する方法を説明するための図である。
図２及び図３を参照すると、図３は、１行のトランスデューサアレイ３１を示す。
以下では、説明の便宜のために、トランスデューサアレイ３１に含まれたトランスデューサ３１１〜３１７のうち、トランスデューサ３１１からトランスデューサ３１７まで、順次に被写体に信号を送信する場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではなく、トランスデューサアレイ３１に含まれた二つ以上のトランスデューサがサブアレイを構成し、サブアレイがオーバーラップ（ｏｖｅｒｌａｐ）され、順次に被写体に信号を送信することもできるということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
【００５２】
いずれか１つの低解像度イメージを選択する方法について、例えば、ビームフォーミング係数算出部１１０は、トランスデューサアレイ３１において、一番最初に信号を送信するトランスデューサ３１１から送信された信号による低解像度イメージを選択し、複数の低解像度イメージで共通して使われるビームフォーミング係数を算出することができる。
他の例として、ビームフォーミング係数算出部１１０は、トランスデューサアレイ３１において、一番最後に信号を送信するトランスデューサ３１７から送信された信号による低解像度イメージを選択し、複数の低解像度イメージで共通して使われるビームフォーミング係数を算出することができる。
さらに他の例として、ビームフォーミング係数算出部１１０は、トランスデューサアレイ３１の中央に位置したトランスデューサ３１４から送信された信号による低解像度イメージを選択し、複数の低解像度イメージで共通して使われるビームフォーミング係数を算出することができる。
【００５３】
上述の方法は、本実施形態によるビームフォーミング係数算出部１１０で共通して使われるビームフォーミング係数を算出するために、いずれか１つの低解像度イメージを選択する例に該当するのみのものであるが、これに限定されるものではなく、ランダムに多様な方法によっていずれか１つの低解像度イメージを選択することができるということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
これにより、ビームフォーミング係数算出部１１０は、複数の低解像度イメージの内のいずれか１つの低解像度イメージを選択し、複数の低解像度イメージで共通して使われるビームフォーミング係数を算出することができる。
【００５４】
図４は、本実施形態によるビームフォーミング係数算出部１１０で算出されたビームフォーミング係数を利用して、低解像度イメージ及び高解像度イメージを合成する方法を説明するための図である。
以下では説明の便宜のために、診断画像生成装置１００は、プローブ（図示せず）に含まれたＭ個のトランスデューサを利用し、被写体との間で信号をＩ回送受信する場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。
また、トランスデューサと被写体との間で信号をＩ回送受信することによって、Ｉ個の低解像度イメージが合成可能であるということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
【００５５】
図２及び図４を参照すると、ビームフォーミング係数算出部１１０で算出されたビームフォーミング係数は、Ｗ＊ｍになってもよい。
このとき、ｍは、Ｍ個のトランスデューサのうち、ｍ番目のトランスデューサであるということを示すので、Ｗ＊ｍは、ｍ番目のトランスデューサで受信される信号に対するビームフォーミング係数を示す。
【００５６】
さらに詳細に説明すると、ビームフォーミング係数算出部１１０は、複数の低解像度イメージについて共通して使われるビームフォーミング係数を算出する。このとき、算出されたビームフォーミング係数は、複数の低解像度イメージの内のいずれか１つの低解像度イメージに対して最小分散法を利用して算出される。
以下では、説明の便宜のために、低解像度イメージ合成部１２０で、Ｉ個の低解像度イメージを、イメージ形態で示して説明するが、これに限定されるものではない。すなわち、以下では、低解像度イメージを構成する値が低解像度イメージに含まれたピクセルの明度値を示すと仮定して説明するが、これに限定されるものではない。
【００５７】
ビームフォーミング係数算出部１１０で算出されたビームフォーミング係数は、
になり、これは、ｍ番目のトランスデューサに受信される信号によるいずれか１つの低解像度イメージを形成するピクセルのうち、
位置にあるピクセルに係わるビームフォーミング係数を示す。
【００５８】
低解像度イメージ合成部１２０は、ビームフォーミング係数算出部１１０で算出されたビームフォーミング係数Ｗ＊ｍを利用して、複数の低解像度イメージそれぞれを合成する演算を行う。これにより、低解像度イメージ合成部１２０は、複数の低解像度イメージを示す
を出力する。
【００５９】
Ｉ個の低解像度イメージを合成する場合を例に挙げれば、
は、第１低解像度イメージ（第１ＬＲＩ）４１を示し、
は、第２低解像度イメージ（第２ＬＲＩ）４２を示し、
は、第３低解像度イメージ（第３ＬＲＩ）４３を示し、
は、第Ｉ低解像度イメージ（第ＩＬＲＩ）４４を示す。
これについてピクセル単位で説明すれば、低解像度イメージ合成部１２０で算出された低解像度イメージを示すピクセル値は、
である。
すなわち、
は、ｉ番目の低解像度イメージを構成するピクセルのうち、
位置にあるピクセル値を示す。
【００６０】
さらに詳細に説明すると、複数の低解像度イメージを形成するピクセルのうち、複数の低解像度イメージそれぞれの同じ位置にあるピクセル４０に対して、同じビームフォーミング係数が使われる。
【００６１】
高解像度イメージ合成部１３０は、低解像度イメージ合成部１２０で出力された複数の低解像度イメージである
を利用し、高解像度イメージを合成する演算を行う。これにより、高解像度イメージ合成部１３０は、高解像度イメージ（ＨＲＩ）４５を示す
を出力する。
これについてピクセル単位で説明すれば、高解像度イメージ合成部１３０で算出された高解像度イメージを示すピクセル値は、
になる。すなわち、
は、高解像度イメージを構成するピクセルのうち、
位置にあるピクセルに係わるピクセル値を示す。
【００６２】
これにより、本実施形態による診断画像生成装置１００は、１つのビームフォーミング係数を利用して、複数の低解像度イメージ及び高解像度イメージを合成するので、演算量を顕著に低減させつつも、高鮮明の診断画像を生成することができる。
【００６３】
図５は、本発明の一実施形態による診断システム２００の詳細な構成を示すブロック図である。
本実施形態による診断システム２００は、プローブ５０及び診断画像生成装置１００から構成され、診断画像生成装置１００は、ＴＧＣ（ｔｉｍｅ ｇａｉｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）１０２、ＡＤＣ（ａｎａｌｏｇ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１０４、保存部１０６、ビームフォーミング係数算出部１１０、ビームフォーマ１０８、低解像度イメージ合成部１２０、高解像度イメージ合成部１３０から構成される。
また、保存部１０６は、第１保存部〜第Ｉ保存部から構成され、ビームフォーマ１０８は、第１ビームフォーマ〜第Ｉビームフォーマから構成され、低解像度イメージ合成部１２０は、第１低解像度イメージ合成部〜第Ｉ低解像度イメージ合成部から構成される。
【００６４】
また図５では、ビームフォーマ１０８が、低解像度イメージ合成部１２０と別個に存在するように示しているが、これに限定されるものではなく、ビームフォーマ１０８は、低解像度イメージ合成部１２０に含まれてもよいということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
図５では、説明の便宜のために、プローブ５０と被写体との間で信号をＩ回送受信し、これによって、Ｉ個の低解像度イメージを形成する値を生成する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではないということは本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
【００６５】
図５に示した診断システム２００は、本実施形態と関連した構成要素だけを示している。従って、図５に示した構成要素以外に、他の汎用的な構成要素がさらに含まれてもよいということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば、理解することができるであろう。
また、図５に示した診断画像生成装置１００は、図１、図２に示した診断画像生成装置１００の一実施形態に該当する。これにより、本実施形態による診断画像生成装置１００は、図５に示したユニットに限定されるものではない。また、図１〜図４と関連して記載した内容は、図５に示した診断画像生成装置１００にも適用が可能であるので、重複する説明は省略する。
【００６６】
本発明の一実施形態による診断システム２００は、被写体とプローブ５０との間で送受信される信号を利用して、診断画像生成装置１００で、被写体に対する診断画像を生成する。このとき、被写体とプローブ５０との間で送受信される信号は、超音波信号になり、被写体に対する診断画像は、超音波画像になってもよいが、これに限定されるものではない。
【００６７】
プローブ５０は、複数のトランスデューサを利用し、被写体との間で信号を送受信する。
このとき、複数のトランスデューサは、トランスデューサアレイであり得る。このとき、プローブ５０で送受信される信号が超音波信号である場合を例に挙げて説明すると、プローブ５０のトランスデューサは、電気信号を超音波信号に変換して被写体に送信し、被写体から反射された超音波信号を受信し、電気信号に変換する。
【００６８】
診断画像生成装置１００は、プローブ５０から受信された信号を利用して、同じビームフォーミング係数が適用された複数の低解像度イメージそれぞれを合成し、合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成し、合成された高解像度イメージを診断画像として出力する。
【００６９】
ＴＧＣ（ｔｉｍｅ ｇａｉｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）１０２は、プローブ５０から受信された信号に対して、距離による信号減衰を補償する。
信号が超音波信号である場合を例に挙げてさらに詳細に説明すると、超音波ビームは、深度によって減衰しながら伝達する特性がある。このために、プローブ５０の表面から遠くに位置した部位から反射された信号は、プローブ５０の表面から近い位置した部位から反射された信号と比較して相対的に弱く、プローブ５０の表面から遠くに位置した部位から反射された信号による画像は、暗く現れる。従って、ＴＧＣ１０２は、深度による信号減衰を補償し、被写体のそれぞれ異なる位置から反射された信号を同じ明度で表示する。
【００７０】
ＡＤＣ（ａｎａｌｏｇ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１０４は、ＴＧＣ１０２によって補償された信号をデジタル信号に変換する。
保存部１０６は、ＡＤＣ１０４で変換されたデジタル信号を保存する。
このとき、本実施形態による保存部１０６は、第１〜第Ｉ保存部を含んでもよい。
【００７１】
トランスデューサアレイに含まれたトランスデューサが順次に信号を送信する場合を例に挙げてさらに詳細に説明すると、まず最初に、複数のトランスデューサのうち最初のトランスデューサから被写体に信号を送信し、複数のトランスデューサは、被写体から反射された信号を受信する。
受信された信号は、ＴＧＣ１０２及びＡＤＣ１０４を通過し、保存部１０６の第１保存部に保存される。
【００７２】
その次に、複数のトランスデューサのうち２番目のトランスデューサから被写体に信号を送信し、複数のトランスデューサは、被写体から反射された信号を受信する。受信された信号は、ＴＧＣ１０２及びＡＤＣ１０４を通過し、保存部１０６の第２保存部に保存される。
このような工程を順次行い、複数のトランスデューサのうちＩ番目のトランスデューサから被写体に信号を送信し、複数のトランスデューサは、被写体から反射された信号を受信する。受信された信号は、ＴＧＣ１０２及びＡＤＣ１０４を通過し、保存部１０６の第Ｉ保存部に保存される。
【００７３】
本実施形態による保存部１０６は、一般的な記録媒体として、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば、保存部１０６は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ：ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ）、ＲＯＭ（ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ−ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ（ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ）及びメモリカード（ｍｅｍｏｒｙ ｃａｒｄ）などをいずれも含む得るということが分かる。
【００７４】
ビームフォーミング係数算出部１１０は、保存部１０６に保存された受信信号を示すデータを利用して、複数の低解像度イメージについて共通して使われるビームフォーミング係数を算出する。
このとき、ビームフォーミング係数算出部１１０は、保存部１０６の第１〜第Ｉ保存部の内のいずれか１つの保存部に保存されたデータを利用して、ビームフォーミング係数を算出する。
【００７５】
図５には、説明の便宜のために、保存部１０６の第１保存部に保存されたデータを利用して、ビームフォーミング係数を算出することを示したが、これに限定されるものではなく、図３で説明したような多様な方法によって、保存部１０６に保存されたデータを利用して、ビームフォーミング係数を算出できるということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
【００７６】
ビームフォーマ１０８及び低解像度イメージ合成部１２０は、ビームフォーミング係数算出部１１０で算出されたビームフォーミング係数を利用して、複数の低解像度イメージそれぞれを合成する。このとき、本実施形態によるビームフォーマ１０８は、第１ビームフォーマ〜第Ｉビームフォーマを含み、低解像度イメージ合成部１２０は、第１低解像度イメージ合成部〜第Ｉ低解像度イメージ合成部を含んでもよい。
第１〜第Ｉビームフォーマ及び第１〜第Ｉ低解像度イメージ合成部は、それぞれ第１保存部〜第Ｉ保存部に保存されたデータを利用して、ビームフォーミング係数算出部１１０で算出されたビームフォーミング係数が適用された複数の低解像度イメージそれぞれを形成する値を出力する。
【００７７】
高解像度イメージ合成部１３０は、低解像度イメージ合成部１２０で合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成する。
上記において、保存部１０６、ビームフォーマ１０８及び低解像度イメージ合成部１２０は、それぞれ１つのハードウェアによって構成され、第１保存部〜第Ｉ保存部、第１ビームフォーマ〜第Ｉビームフォーマ、及び第１低解像度イメージ合成部〜第Ｉ低解像度イメージ合成部は、それぞれ１つのハードウェア内で、仮想空間に分離されて構成されてもよい。
【００７８】
また、これに限定されるものではなく、保存部１０６、ビームフォーマ１０８及び低解像度イメージ合成部１２０は、第１保存部〜第Ｉ保存部、第１ビームフォーマ〜第Ｉビームフォーマ、及び第１低解像度イメージ合成部〜第Ｉ低解像度イメージ合成部それぞれに対応する複数のハードウェアから構成されてもよいということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
【００７９】
従って、本実施形態による診断画像生成装置１００は、ビームフォーミング係数算出部１１０で算出された１つのビームフォーミング係数を共通して利用して、複数の低解像度イメージを合成するので、診断画像生成装置１００の演算量を顕著に低減させつつも、生成される高解像度イメージのクオリティを保証することができる。
【００８０】
図６は、本発明の一実施形態による医療画像システム３００の構成を示すブロック図である。
図６を参照すると、医療画像システム３００は、診断システム２００、表示部２１０、保存部２２０、及び通信部２３０から構成され、診断システム２００は、プローブ５０及び診断画像生成装置１００から構成される。
【００８１】
図６に示す医療画像システム３００は、本実施形態と関連した構成要素のみを示している。従って、図６に示した構成要素以外に、他の汎用的な構成要素がさらに含まれてもよいということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば、理解することができるであろう。
【００８２】
また、図６に示すプローブ５０、診断画像生成装置１００、及び診断システム２００は、図１、図２及び図５に示したプローブ５０、診断画像生成装置１００及び診断システム２００の一実施形態に該当する。そのため、図１〜図５と関連して記載した内容は、図６に示す医療画像システム３００にも適用が可能であるので、重複する説明は省略する。
【００８３】
診断システム２００は、トランスデューサから受信される信号を利用して、同じビームフォーミング係数が適用された複数の低解像度イメージそれぞれを合成し、合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成し、合成された高解像度イメージを診断画像として出力する。
従って、プローブ５０は、複数のトランスデューサを利用して、被写体との間で信号を送受信し、診断画像生成装置１００は、プローブ５０から受信された信号を利用して、同じビームフォーミング係数が適用された複数の低解像度イメージそれぞれを合成し、合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成し、合成された高解像度イメージを診断画像として出力する。
【００８４】
表示部２１０は、診断システム２００から出力された診断画像を表示する。
例えば、表示部２１０は、医療画像システム３００に設けられたディスプレイパネル、タッチ画面、モニタなどの出力装置及びそれらを駆動するためのソフトウェア・モジュールをいずれも含む。
保存部２２０は、診断システム２００から出力された診断画像を保存する。
例えば、保存部２２０は、一般的な記録媒体であって、て本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば、保存部２２０は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、及びメモリカードなどをいずれも含み得るということが分かる。
【００８５】
通信部２３０は、診断システム２００から出力された診断画像を外部装置に送信し、外部装置から受信されるデータを受信する。
このとき、外部装置は、遠隔地に位置した他の医療画像システム、汎用コンピュータシステム、ファクシミリなどであってもよい。
本実施形態による通信部２３０は、有無線ネットワークを介して、外部装置とデータを送受信可能である。このとき、ネットワークは、インターネット、ＬＡＮ（ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）、ワイヤレスＬＡＮ（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（ｗｉｄｅ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＰＡＮ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）などを含むが、それらに限定されるものではなく、情報を送受信することができる他種のネットワークになってもよいということが分かる。
【００８６】
また、本実施形態による保存部２２０及び通信部２３０は、画像判読及び検索機能をさらに含んで、ＰＡＣＳ（ｐｉｃｔｕｒｅ ａｒｃｈｉｖｉｎｇ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）のような形態で、一体化が可能であるということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
従って、医療画像システム３００は、診断画像生成装置２００で生成されて出力された診断画像を表示し、保存し、伝送することができる。
【００８７】
図７は、本発明の一実施形態による診断画像生成方法を説明するためのフローチャートである。
図７を参照すると、診断画像を生成する方法は、図１、図２、図５及び図６に示したプローブ５０、診断画像生成装置１００、及び医療画像システム３００で、時系列的に処理される段階によって構成される。
従って、以下で省略された内容であっても、図１〜図６に示したプローブ５０、診断画像生成装置１００、及び医療画像システム３００について、上述した内容は、図７の診断画像を生成する方法にも適用されるということが分かる。
【００８８】
まず、ステップＳ７０１で、プローブ５０は、被写体から反射される信号を受信する。
このとき、被写体から反射される信号は、プローブ５０から送信された信号が被写体によって反射された信号を示す。
次に、ステップＳ７０２で、ビームフォーミング係数算出部１１０は、ステップＳ７０１で受信された信号を利用して、複数の低解像度イメージについて共通して使われるビームフォーミング係数を算出する。
【００８９】
次に、ステップＳ７０３で、低解像度イメージ合成部１２０は、ステップＳ７０２で算出されたビームフォーミング係数を利用して、複数の低解像度イメージそれぞれを合成する。
次に、ステップＳ７０４で、高解像度イメージ合成部１３０は、ステップＳ７０３で合成された複数の低解像度イメージを利用し、高解像度イメージを合成する。
これにより、合成された高解像度イメージは、診断画像として生成されて出力される。
【００９０】
従って、本実施形態による診断画像生成装置１００は、複数の低解像度イメージに対して共通のビームフォーミング係数を使用するので、演算量を顕著に低減させつつも、高解像度イメージの性能を保証することができる。
例えば、６４枚の低解像度イメージを利用して、開口合成方式で高解像度イメージを合成する場合、本実施形態による診断画像生成装置１００を使用し、ビームフォーミング係数を共有すれば、高解像度イメージの性能を保証しつつも、演算量が６４倍低減される。
【００９１】
一方、上述の診断画像生成方法は、コンピュータで実行可能であるプログラムで作成可能であり、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を利用して、プログラムを動作させる汎用デジタルコンピュータで具現される。
また、上述の診断画像生成方法で使われるデータの構造は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に、複数の手段を介して記録される。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、磁気記録媒体（例え、ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光学記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）のような記録媒体を含む。
【００９２】
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明による診断画像生成装置、診断システム、及び医療画像システム並びに診断画像生成方法及び記録媒体は、例えば、医療に関する診断画像関連の技術分野に好適に使用される。
【符号の説明】
【００９４】
３１ トランスデューサアレイ
３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６、３１７ トランスデューサ
４１ 第１低解像度イメージ（第１ＬＲＩ）
４２ 第２低解像度イメージ（第２ＬＲＩ）
４３ 第３低解像度イメージ（第３ＬＲＩ）
４４ 第Ｉ低解像度イメージ（第ＩＬＲＩ）
４５ 高解像度イメージ（ＨＲＩ）
５０ プローブ
１００ 診断画像生成装置
１０２ ＴＧＣ
１０４ ＡＤＣ
１０６、２２０ 保存部
１０８ ビームフォーマ
１１０ ビームフォーミング係数算出部
１２０ 低解像度イメージ合成部
１３０ 高解像度イメージ合成部
２００ 診断システム
２１０ 表示部
２３０ 通信部
３００ 医療画像システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、診断画像生成装置、診断システム、及び医療画像システム並びに診断画像生成方法及び記録媒体に関し、特に、診断画像のクオリティーを保証しつつも、演算量を低減させる診断画像生成装置、診断システム、及び医療画像システム並びに診断画像生成方法及び記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
開口合成法（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｍｅｔｈｏｄ）を使用する画像システムにおいては、固定型ビームフォーミング（ｆｉｘｅｄ ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）技法、又は適応型ビームフォーミング（ａｄａｐｔｉｖｅ ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）技法を利用することができる。
固定型ビームフォーミング技法は、入力信号と関係なしに、ハミング・ウインドウ（Ｈａｍｍｉｎｇ ｗｉｎｄｏｗ）またはハニング・ウインドウ（Ｈａｎｎｉｎｇ ｗｉｎｄｏｗ）などを利用する方法であり、データ独立ビームフォーミング（ｄａｔａ−ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）とも呼称する。
【０００３】
固定型ビームフォーミング技法によって生成された診断画像は、コントラスト又は解像度（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）が良好ではないので、高画質画像を獲得するために、適応型ビームフォーミング方法を利用することができる。
しかしながら、適応型ビームフォーミング技法によって生成された診断画像は、高解像度の性能が保証されるが、演算量が急増し、具現性の困難さが存在するという問題がある。このような技術は、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５−００４３６２２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は上記従来の画像システムにおける問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、診断画像のクオリティー（ｑｕａｌｉｔｙ）を保証しつつも、演算量を低減させるための診断画像を生成する診断画像生成装置、診断システム、及び医療画像システム並びに診断画像生成方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、診断画像生成方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた本発明による診断画像生成装置は、被写体から反射される信号を利用して、複数の低解像度イメージに対して共通して使われるビームフォーミング係数を算出するビームフォーミング係数算出部と、前記算出されたビームフォーミング係数を利用して、複数の低解像度イメージそれぞれを合成する低解像度イメージ合成部と、前記合成された複数の低解像度イメージを利用し、高解像度イメージを合成する高解像度イメージ合成部とを有することを特徴とする。
【０００７】
上記目的を達成するためになされた本発明による診断システムは、複数のトランスデューサを利用して、被写体との間で信号を送受信するプローブと、前記プローブで受信した信号を利用して、同じビームフォーミング係数が適用された複数の低解像度イメージそれぞれを合成し、合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成し、合成された高解像度イメージを診断画像として出力する診断画像生成装置とを有することを特徴とする。
【０００８】
上記目的を達成するためになされた本発明による医療画像システムは、被写体から反射される信号を利用して、同じビームフォーミング係数が適用された複数の低解像度イメージそれぞれを合成し、合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成し、合成された高解像度イメージを診断画像として出力する診断システムと、出力された診断画像を表示する表示部とを有することを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するためになされた本発明による診断画像生成方法は、被写体から反射される信号を受信する段階と、前記受信された信号を利用して、複数の低解像度イメージに対して共通して使われるビームフォーミング係数を算出する段階と、前記算出されたビームフォーミング係数を利用して、複数の低解像度イメージそれぞれを合成する段階と、前記合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成する段階とを有することを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するためになされた本発明によるコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、診断画像生成方法をコンピュータで実行させるためのコンピュータプログラムを保存したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る診断画像生成装置、診断システム、及び医療画像システム並びに診断画像生成方法及び記録媒体よれば、生成される診断画像の性能を保証しつつも、演算量を低減させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による診断システムの使用環境の一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による診断画像生成装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による診断画像生成装置のビームフォーミング係数算出部で、複数の低解像度イメージの内のいずれか１つの低解像度イメージを選択する方法を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態による診断画像生成装置のビームフォーミング係数算出部で算出されたビームフォーミング係数を利用して、低解像度イメージ及び高解像度イメージを合成する方法を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態による診断システムの詳細な構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態による医療画像システムの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態による診断画像生成方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明に係る診断画像生成装置、診断システム、及び医療画像システム並びに診断画像生成方法を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態による診断システム２００の使用環境の一例を示す図である。
図１を参照すると、本実施形態による診断システム２００は、プローブ５０及び診断画像生成装置１００から構成され、診断画像生成装置１００は、プローブ５０との間で信号を送受信し、被写体に関わる診断画像を生成する。
【００１５】
さらに詳細に説明すれば、プローブ５０は、複数のトランスデューサ（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を利用して、被写体に信号を送信し、被写体から反射された信号を受信する。
【００１６】
診断画像生成装置１００は、開口合成法（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｍｅｔｈｏｄ）によって、プローブ５０の複数のトランスデューサから受信した信号を利用して、被写体に関わる複数の低解像度イメージそれぞれを合成し、合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成し、合成された高解像度イメージを利用して診断画像を生成する。
【００１７】
このとき、開口合成法とは、複数の低解像度イメージを合成し、一つまたはそれ以上の高解像度イメージを合成することを意味し、高解像度イメージのピクセル値は、低解像度イメージそれぞれを形成する値の算術平均として構成されてもよい。
【００１８】
本実施形態による低解像度イメージを形成する値は、被写体から反射された信号が示す被写体に関する情報である。
さらに詳細に説明すると、被写体から反射された信号の大きさに関する絶対値が、信号の明度を示すことができるので、本実施形態による被写体に関わる明度情報は、被写体から反射された信号の大きさでもって表現可能であるということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば、分かるであろう。
そのために、低解像度イメージを形成する値は、被写体から反射された信号が示す被写体に関わる明度情報、または反射されたＲＦ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号自体になってもよい。
【００１９】
さらに詳細に説明すると、低解像度イメージそれぞれの同じ位置に関する値は、被写体の同じ地点（ｐｏｉｎｔ）に関わる明度情報を示す値である。
この場合、送信信号の位置が同一ではないので、値は、被写体の同じ地点についての明度情報を示し、低解像度イメージそれぞれの同じ位置に関する値は、同じではないこともある。
すなわち、被写体に関わるイメージの大きさや、受信したビームフォーミング値は、同一ではないこともある。
【００２０】
このような差異（ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、トランスデューサから被写体に信号を送信することに従うオフセット（ｏｆｆｓｅｔ）による差異によって発生しうる。
すなわち、トランスデューサから被写体に信号を送信するとき、被写体に対して互いに異なる位置のトランスデューサから信号を送信することによるオフセットが発生し、これにより、低解像度イメージそれぞれの同じ位置に関する値の間、または受信ＲＦ信号値の間に差異が生じることになる。
従って、開口合成法は、被写体の同じ位置での受信信号差異を相互補完して高解像度イメージを合成する。
【００２１】
上述したように、本実施形態による診断画像生成装置１００は、複数の低解像度イメージそれぞれを同じビームフォーミング係数（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を利用して合成する。本実施形態によるビームフォーミング係数は、ビームフォーミング加重値（ｗｅｉｇｈｔ）になってもよいということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
これにより、本実施形態による診断画像生成装置１００は、演算量を低減させつつも、被写体に係わる高鮮明診断画像を生成することができる。
【００２２】
図２は、本発明の一実施形態による診断画像生成装置１００の構成を示すブロック図である。
図２を参照すると、本実施形態による診断画像生成装置１００は、ビームフォーミング係数算出部１１０、低解像度イメージ合成部（ｌｏｗ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｍａｇｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｕｎｉｔ）１２０、及び高解像度イメージ合成部（ｈｉｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｍａｇｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｕｎｉｔ）１３０から構成される。
図２に示す診断画像生成装置１００には、本実施形態と関連した構成要素のみを示している。従って、図２に示した構成要素以外に、他の汎用的な構成要素がさらに含まれてもよいということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば、理解することができるであろう。
【００２３】
また、図２に示す診断画像生成装置１００のビームフォーミング係数算出部１１０、低解像度イメージ合成部１２０、及び高解像度イメージ合成部１３０は、一つまたは複数個のプロセッサに該当しうる。
プロセッサは、多数の論理ゲートのアレイで具現されることもあり、汎用的なマイクロプロセッサと、このマイクロプロセッサで実行可能であるプログラムが保存されたメモリとの組み合わせで具現されることもある。
また、他の形態のハードウェアで具現可能であるということも、本実施形態が属する技術分野の当業者であるならば、理解することができるであろう。
本実施形態による診断画像生成装置１００は、被写体に関わる高解像度イメージを生成することができ、生成された高解像度イメージは、被写体に関わる診断画像になってもよい。
【００２４】
ビームフォーミング係数算出部１１０は、被写体から反射される信号を利用し、複数の低解像度イメージについて共通して使われるビームフォーミング係数を算出する。
このとき、ビームフォーミング係数とは、ビームフォーマ（ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）の加重値とも呼ばれ、算出されたビームフォーミング係数は、低解像度イメージを形成する値を算出するために適用可能であるということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
【００２５】
これにより、ビームフォーミング係数算出部１１０で算出されたビームフォーミング係数は、複数の低解像度イメージを形成する値のうち、複数の低解像度イメージそれぞれの同じ位置に関わる受信信号値を算出するために共通して使われる。
第１〜第３の３個の低解像度イメージデータを使用する場合を例に挙げて説明すると、第１低解像度イメージを形成する受信信号値のうち、（ａ，ｂ）位置を示す第１値、第２低解像度イメージを形成する値のうち、（ａ，ｂ）位置を示す第２値、第３低解像度イメージを形成する値のうち、（ａ，ｂ）位置を示す第３値に対して、低解像度イメージ合成部１２０は、第１受信信号値〜第３受信信号値を算出するために、同じビームフォーミング係数を使用する。
【００２６】
本実施形態による診断画像生成装置１００のビームフォーミング係数についてさらに詳細に説明すれば、ビームフォーミング係数は、低解像度イメージ合成部１２０で、診断画像を形成する値を算出するために使われる係数である。
このとき、本実施形態によるビームフォーミング係数は、低解像度イメージを形成する値を算出するにあたり、複数のトランスデューサに受信される信号中、指向方向で受信される信号の入出力利得（ｇａｉｎ）が１になるようにしつつ、トランスデューサで受信される信号の出力を最小化させる。
【００２７】
すなわち、複数のトランスデューサが被写体から反射される信号を受信する。
このとき、複数のトランスデューサに受信された信号の入射角による遅延時間によって、複数のトランスデューサそれぞれに受信された信号に関わる位相差が発生し、ビームフォーミング係数は、このような位相差を利用して算出され得る。
例えば、本実施形態によるビームフォーミング係数算出部１１０は、最小分散（ＭＶ：ｍｉｎｉｍｕｍ ｖａｒｉａｎｃｅ）ビームフォーマで使われる方法によって、ビームフォーミング係数を算出することができる。
【００２８】
本実施形態による診断画像生成装置１００で、Ｉ個の低解像度イメージを利用する場合を例に挙げてさらに詳細に説明すると、ビームフォーミング係数算出部１１０は、Ｉ個の低解像度イメージに共通して使われる１つのビームフォーミング係数を最小分散法によって算出する。
最小分散法は、ビームフォーミングを遂行するにあたり、ターゲット（ｔａｒｇｅｔ）方向の歪曲なしに、ビームフォーミング結果の分散値が最小になるビームフォーミング係数を計算する方法を示す。
本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば、最小分散法について知っているので、詳細な説明は省略する。
【００２９】
被写体とトランスデューサとの間で送受信される信号が、超音波信号である場合を例に挙げて説明すると、最小分散法は、診断画像生成装置１００に受信される信号で、ｏｆｆ−ａｘｉｓ側に流れ込む値が大きい信号が存在しないならば、サイドローブ（ｓｉｄｅｌｏｂｅ）のビームが増加しても、ビームフォーミング結果には大きい影響がないという物理的意味を有することができる。
そのために、複数の低解像度イメージそれぞれを形成する、同じ位置を示す値の間に、超音波の伝播（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）上の経路変化が大きくないと仮定すれば、低解像度イメージ間に使われるビームフォーミング係数を共有しても、それは、ビームフォーミングの結果に、ほとんど影響を及ぼさない。
【００３０】
これにより、ビームフォーミング係数算出部１１０は、Ｉ個の低解像度イメージのうち、いずれか１つの低解像度イメージを構成するために、最小分散法を利用してビームフォーミング係数を算出する。
このとき、各空間位置に対応するビームフォーミング係数は、Ｉ個の低解像度イメージに共通して適用される。すなわち、ビームフォーミング係数算出部１１０は、いずれか１つの低解像度イメージを形成するあらゆる値に係わるビームフォーミング係数を算出し、算出されたビームフォーミング係数は、Ｉ個の低解像度イメージそれぞれを形成する値に共通して適用される。
【００３１】
上記で、ビームフォーミング係数算出部１１０は、Ｉ個の低解像度イメージのうち、いずれか１つの低解像度イメージのビームフォーミング係数を算出するにあたり、いずれか１つの低解像度イメージは、多様な方法によって選択されてもよい。
例えば、トランスデューサアレイ（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ａｒｒａｙ）のうち、一番最初に信号を送信するトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージを選択したり、トランスデューサアレイのうち、一番最後に信号を送信するトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージを選択したり、またはトランスデューサアレイの中央に位置したトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージを選択することができるが、それらに限定されるものではない。
これについては、後で、図３を用いて詳細に説明する。
【００３２】
ビームフォーミング係数算出部１１０で、ビームフォーミング係数を算出する方法について、例えば、本実施形態によるビームフォーミング係数算出部１１０は、複数の低解像度イメージのうち、いずれか１つの低解像度イメージを形成する値に対して共分散行列を生成して、生成された共分散行列の逆（ｉｎｖｅｒｓｅ）行列を算出し、算出された逆共分散行列を利用して、複数の低解像度イメージに対して共通して使われるビームフォーミング係数を算出することができる。
【００３３】
すなわち、ビームフォーミング係数算出部１１０は、トランスデューサから送信した信号が、被写体から反射された後、トランスデューサで受信する信号に対して、いずれか１つの低解像度イメージを形成する値に対して共分散行列を生成して、生成された共分散行列の逆共分散行列を算出して、算出された逆共分散行列と操向ベクトル（ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｖｅｃｔｏｒ）とを使用して、複数の低解像度イメージに対して共通して使われるビームフォーミング係数を算出することができる。
例えば、共分散行列は、トランスデューサで受信した信号と、トランスデューサで受信した信号に関わるエルミート転置（Ｈｅｒｍｉｔｉａｎ ｔｒａｎｓｐｏｓｅ）の期待値とから算出され得る。
【００３４】
すなわち、ビームフォーミング係数算出部１１０は、ビームフォーミング係数ｗを算出するために、以下の数式１及び数式２のような演算を遂行する。
【数１】
数式１において、ｗは、いずれか１つの低解像度イメージに対するビームフォーミング係数、ｅは、操向ベクトル、ｅＨは、操向ベクトルに対するエルミート転置、
は、いずれか１つの低解像度イメージに対する共分散の逆を示す。
【００３５】
さらに詳細に説明すると、操向ベクトルｅは、プローブ（図示せず）から被写体に送信される信号の位相を制御するためのものであり、ビームフォーミングに関わる時間遅延（ｄｅｌａｙ）値が、あらかじめ方向に従って適用されていたと仮定すれば、ビームフォーミング係数は、実数（ｒｅａｌ ｖａｌｕｅ）であるので、操向ベクトルは、１として構成されてもよい。
【００３６】
また、本実施形態による共分散は、数式２によって表されてもよい。
【数２】
数式２において、
は、被写体から反射された信号の焦点ポイント、
は、
位置にある値に係わる共分散、
は、期待値、ｙｍ，ｉ（）は、ｉ番目の低解像度イメージに関わるｍ番目のトランスデューサに受信される信号、Δｍ，ｉは、ｉ番目の低解像度イメージに関わるｍ番目のトランスデューサに受信される信号に関わるサンプル時間、
は、ｉ番目の低解像度イメージに係わるｍ番目のトランスデューサに受信される信号に対して、
位置の遅延値を適用した信号、
は、
に係わるエルミート転置を示す。
【００３７】
上述の数式２を具体化するために、サンプル・バリアンス（ｓａｍｐｌｅ ｖａｒｉａｎｃｅ）計算法、サブアレイ（ｓｕｂ−ａｒｒａｙ）利用法、ダイアゴナル・ローディング（ｄｉａｇｏｎａｌ ｌｏａｄｉｎｇ）技法などを利用することができるということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
従って、ビームフォーミング係数算出部１１０は、上記のような演算を遂行し、いずれか１つの低解像度イメージに関わる数式２による共分散行列を生成して、生成された共分散行列の逆共分散行列を算出し、算出された逆共分散行列と操向ベクトルとを使用して、ビームフォーミング係数を算出することができる。
【００３８】
また、ビームフォーミング係数算出部１１０は、共分散行列の逆共分散行列を算出するにあたり、安定性（ｓｔａｂｉｌｉｔｙ）を保証するために、ダイアゴナル・ローディング技法を使用して、安定性が向上した共分散の逆行列
を算出することができる。
本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば、ダイアゴナル・ローディングについて理解しているので、詳細な説明は省略する。
【００３９】
これにより、本実施形態によるビームフォーミング係数算出部１１０は、上記のような演算を遂行し、複数の低解像度イメージについて共通して使われるビームフォーミング係数を算出することができる。
すなわち、ビームフォーミング係数算出部１１０で算出されたビームフォーミング係数は、ｍ×ｎ形態の行列になり、（ｍ，ｎ）位置にある加重値は、低解像度イメージを構成する値のうち、（ｍ，ｎ）位置に関わる値に共通して使用する。
【００４０】
また、上述の方法は、適応的ビームフォーマのビームフォーミング係数を算出する一実施形態に該当するのみであり、ビームフォーミング係数を算出する方法は、これに限定されるものではなく、多様な方法を利用することができるということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
これにより、ビームフォーミング係数算出部１１０は、上述の多様な方法によって、複数の低解像度イメージについて共通して使われるビームフォーミング係数を算出する。
【００４１】
低解像度イメージ合成部１２０は、ビームフォーミング係数算出部１１０で算出されたビームフォーミング係数を利用して、複数の低解像度イメージそれぞれを合成する。
本実施形態による低解像度イメージ合成部１２０で、低解像度イメージを合成するということは、低解像度イメージを実質的に形成する場合だけではなく、低解像度イメージを形成する値を生成することを示すということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
【００４２】
本実施形態による低解像度イメージ合成部１２０は、ビームフォーマ（図示せず）を含んでいるか、あるいはビームフォーマから出力された信号を利用して、複数の低解像度イメージそれぞれを合成することができるということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。このとき、本実施形態によるビームフォーマは、低解像度イメージを形成する値を出力するために、受信ビームを形成する適応型ビームフォーマ（ａｄａｐｔｉｖｅ ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）であってよいが、これに限定されるものではない。
【００４３】
被写体から反射される信号を受信するトランスデューサがＭ個存在する場合を例に挙げれば、低解像度イメージ合成部１２０で出力される値は、以下の数式３で表される。
【数３】
数式３において、
は、被写体から反射された信号の焦点ポイント、
は、ｉ番目の低解像度イメージを形成する値のうち、
位置から反射された受信信号値、
は、ｍ番目のトランスデューサに受信される信号に基づくいずれか１つの低解像度イメージを形成する受信信号値のうち、
位置信号値に関わるビームフォーミング係数、上添字＊は、複素共役（ｃｏｍｐｌｅｘ ｃｏｎｊｕｇａｔｅ）、
ｙｍ，ｉ（）は、ｉ番目の低解像度イメージ信号値を構成するためのｍ番目のトランスデューサに受信される信号値、Δｍ，ｉは、ｉ番目の低解像度イメージに関わるｍ番目のトランスデューサに受信される信号に関わるサンプル時間、
は、ｉ番目の低解像度イメージに関わるｍ番目のトランスデューサに受信される信号に関して、位置
の遅延値を適用した信号値を示す。
【００４４】
従って、低解像度イメージ合成部１２０は、数式３のような演算を行い、Ｍ個のトランスデューサそれぞれで受信された信号を利用して、複数の低解像度イメージそれぞれを合成する。
このとき、ビームフォーミング係数算出部１１０によって算出されるビームフォーミング係数
は、“ｉ”をパラメータとして有していない。これは、本実施形態によるビームフォーミング係数が、複数の低解像度イメージについて共通して使われるので、“ｉ”をパラメータとして有さない。
【００４５】
上記のように、本実施形態によるビームフォーミング係数
は、“ｉ”をパラメータとして有していないが、被写体から反射された信号が示す地点の位置を示す
、及び複数のトランスデューサのうち、信号が受信されるトランスデューサを示す“ｍ”をパラメータとして有している。従って、ビームフォーミング係数は、低解像度イメージを形成する値のうち、ビームフォーミング係数が適用される値が示す地点の位置に従って変動され得る。
そのために、本実施形態によるビームフォーミング係数
は、空間的に同じ位置に適用されるので、生成された診断画像のコントラスト及び解像度（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）に係わる性能を維持しつつも、演算量を顕著に低減させることができる。
【００４６】
ビームフォーミング係数算出部１１０で説明した通り、共分散行列を使用してビームフォーミング係数を算出する場合を例にとって説明すれば、ビームフォーミング係数を算出するために、共分散行列の逆行列を算出する演算が診断画像生成装置１００の演算量の大部分を占める。
さらに詳細に説明すれば、適応型ビームフォーマは、ビームフォーミング係数を算出するために、超音波受信チャンネル数の３乗倍ほどの演算量が必要である。
【００４７】
そのために、本実施形態によるビームフォーミング係数算出部１１０で算出された複数の低解像度イメージに関わって共通してビームフォーミング係数を使用する場合、診断画像生成装置１００の演算量が顕著に低減することによって性能が向上しうる。
【００４８】
高解像度イメージ合成部１３０は、合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成する。
例えば、本実施形態による高解像度イメージ合成部１３０は、低解像度イメージ合成部１２０で合成された複数の低解像度イメージ信号値を平均化して、一つまたはそれ以上の高解像度イメージ信号値を生成する演算を行う。
【００４９】
トランスデューサから被写体に、Ｉ回信号を送信する場合を例に挙げれば、高解像度イメージ合成部１３０で行われる演算は、以下の数式４で表される。
【数４】
数式４において、
は、高解像度イメージを構成する値のうち、
位置の明度を示す値、Ｉは、低解像度イメージの数であり、また、
は、数式３で算出されたｉ番目の低解像度イメージを形成する値のうち、
位置の値を示す。
【００５０】
すなわち、高解像度イメージ合成部１３０は、数式４のような演算を行い、Ｉ個の低解像度イメージを合成し、高解像度イメージを出力することができる。
本実施形態による高解像度イメージ合成部１３０で合成された高解像度イメージは、診断画像として生成される。これにより、診断画像生成装置１００は演算量を顕著に低減させつつも、高鮮明診断画像を生成することができる。
【００５１】
図３は、本実施形態によるビームフォーミング係数算出部１１０で、複数の低解像度イメージの内のいずれか１つの低解像度イメージを選択する方法を説明するための図である。
図２及び図３を参照すると、図３は、１行のトランスデューサアレイ３１を示す。
以下では、説明の便宜のために、トランスデューサアレイ３１に含まれたトランスデューサ３１１〜３１７のうち、トランスデューサ３１１からトランスデューサ３１７まで、順次に被写体に信号を送信する場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではなく、トランスデューサアレイ３１に含まれた二つ以上のトランスデューサがサブアレイを構成し、サブアレイがオーバーラップ（ｏｖｅｒｌａｐ）され、順次に被写体に信号を送信することもできるということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
【００５２】
いずれか１つの低解像度イメージを選択する方法について、例えば、ビームフォーミング係数算出部１１０は、トランスデューサアレイ３１において、一番最初に信号を送信するトランスデューサ３１１から送信された信号による低解像度イメージを選択し、複数の低解像度イメージで共通して使われるビームフォーミング係数を算出することができる。
他の例として、ビームフォーミング係数算出部１１０は、トランスデューサアレイ３１において、一番最後に信号を送信するトランスデューサ３１７から送信された信号による低解像度イメージを選択し、複数の低解像度イメージで共通して使われるビームフォーミング係数を算出することができる。
さらに他の例として、ビームフォーミング係数算出部１１０は、トランスデューサアレイ３１の中央に位置したトランスデューサ３１４から送信された信号による低解像度イメージを選択し、複数の低解像度イメージで共通して使われるビームフォーミング係数を算出することができる。
【００５３】
上述の方法は、本実施形態によるビームフォーミング係数算出部１１０で共通して使われるビームフォーミング係数を算出するために、いずれか１つの低解像度イメージを選択する例に該当するのみのものであるが、これに限定されるものではなく、ランダムに多様な方法によっていずれか１つの低解像度イメージを選択することができるということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
これにより、ビームフォーミング係数算出部１１０は、複数の低解像度イメージの内のいずれか１つの低解像度イメージを選択し、複数の低解像度イメージで共通して使われるビームフォーミング係数を算出することができる。
【００５４】
図４は、本実施形態によるビームフォーミング係数算出部１１０で算出されたビームフォーミング係数を利用して、低解像度イメージ及び高解像度イメージを合成する方法を説明するための図である。
以下では説明の便宜のために、診断画像生成装置１００は、プローブ（図示せず）に含まれたＭ個のトランスデューサを利用し、被写体との間で信号をＩ回送受信する場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。
また、トランスデューサと被写体との間で信号をＩ回送受信することによって、Ｉ個の低解像度イメージが合成可能であるということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
【００５５】
図２及び図４を参照すると、ビームフォーミング係数算出部１１０で算出されたビームフォーミング係数は、Ｗ＊ｍになってもよい。
このとき、ｍは、Ｍ個のトランスデューサのうち、ｍ番目のトランスデューサであるということを示すので、Ｗ＊ｍは、ｍ番目のトランスデューサで受信される信号に対するビームフォーミング係数を示す。
【００５６】
さらに詳細に説明すると、ビームフォーミング係数算出部１１０は、複数の低解像度イメージについて共通して使われるビームフォーミング係数を算出する。このとき、算出されたビームフォーミング係数は、複数の低解像度イメージの内のいずれか１つの低解像度イメージに対して最小分散法を利用して算出される。
以下では、説明の便宜のために、低解像度イメージ合成部１２０で、Ｉ個の低解像度イメージを、イメージ形態で示して説明するが、これに限定されるものではない。すなわち、以下では、低解像度イメージを構成する値が低解像度イメージに含まれたピクセルの明度値を示すと仮定して説明するが、これに限定されるものではない。
【００５７】
ビームフォーミング係数算出部１１０で算出されたビームフォーミング係数は、
になり、これは、ｍ番目のトランスデューサに受信される信号によるいずれか１つの低解像度イメージを形成するピクセルのうち、
位置にあるピクセルに係わるビームフォーミング係数を示す。
【００５８】
低解像度イメージ合成部１２０は、ビームフォーミング係数算出部１１０で算出されたビームフォーミング係数Ｗ＊ｍを利用して、複数の低解像度イメージそれぞれを合成する演算を行う。これにより、低解像度イメージ合成部１２０は、複数の低解像度イメージを示す
を出力する。
【００５９】
Ｉ個の低解像度イメージを合成する場合を例に挙げれば、
は、第１低解像度イメージ（第１ＬＲＩ）４１を示し、
は、第２低解像度イメージ（第２ＬＲＩ）４２を示し、
は、第３低解像度イメージ（第３ＬＲＩ）４３を示し、
は、第Ｉ低解像度イメージ（第ＩＬＲＩ）４４を示す。
これについてピクセル単位で説明すれば、低解像度イメージ合成部１２０で算出された低解像度イメージを示すピクセル値は、
である。
すなわち、
は、ｉ番目の低解像度イメージを構成するピクセルのうち、
位置にあるピクセル値を示す。
【００６０】
さらに詳細に説明すると、複数の低解像度イメージを形成するピクセルのうち、複数の低解像度イメージそれぞれの同じ位置にあるピクセル４０に対して、同じビームフォーミング係数が使われる。
【００６１】
高解像度イメージ合成部１３０は、低解像度イメージ合成部１２０で出力された複数の低解像度イメージである
を利用し、高解像度イメージを合成する演算を行う。これにより、高解像度イメージ合成部１３０は、高解像度イメージ（ＨＲＩ）４５を示す
を出力する。
これについてピクセル単位で説明すれば、高解像度イメージ合成部１３０で算出された高解像度イメージを示すピクセル値は、
になる。すなわち、
は、高解像度イメージを構成するピクセルのうち、
位置にあるピクセルに係わるピクセル値を示す。
【００６２】
これにより、本実施形態による診断画像生成装置１００は、１つのビームフォーミング係数を利用して、複数の低解像度イメージ及び高解像度イメージを合成するので、演算量を顕著に低減させつつも、高鮮明の診断画像を生成することができる。
【００６３】
図５は、本発明の一実施形態による診断システム２００の詳細な構成を示すブロック図である。
本実施形態による診断システム２００は、プローブ５０及び診断画像生成装置１００から構成され、診断画像生成装置１００は、ＴＧＣ（ｔｉｍｅ ｇａｉｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）１０２、ＡＤＣ（ａｎａｌｏｇ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１０４、保存部１０６、ビームフォーミング係数算出部１１０、ビームフォーマ１０８、低解像度イメージ合成部１２０、高解像度イメージ合成部１３０から構成される。
また、保存部１０６は、第１保存部〜第Ｉ保存部から構成され、ビームフォーマ１０８は、第１ビームフォーマ〜第Ｉビームフォーマから構成され、低解像度イメージ合成部１２０は、第１低解像度イメージ合成部〜第Ｉ低解像度イメージ合成部から構成される。
【００６４】
また図５では、ビームフォーマ１０８が、低解像度イメージ合成部１２０と別個に存在するように示しているが、これに限定されるものではなく、ビームフォーマ１０８は、低解像度イメージ合成部１２０に含まれてもよいということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
図５では、説明の便宜のために、プローブ５０と被写体との間で信号をＩ回送受信し、これによって、Ｉ個の低解像度イメージを形成する値を生成する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではないということは本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
【００６５】
図５に示した診断システム２００は、本実施形態と関連した構成要素だけを示している。従って、図５に示した構成要素以外に、他の汎用的な構成要素がさらに含まれてもよいということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば、理解することができるであろう。
また、図５に示した診断画像生成装置１００は、図１、図２に示した診断画像生成装置１００の一実施形態に該当する。これにより、本実施形態による診断画像生成装置１００は、図５に示したユニットに限定されるものではない。また、図１〜図４と関連して記載した内容は、図５に示した診断画像生成装置１００にも適用が可能であるので、重複する説明は省略する。
【００６６】
本発明の一実施形態による診断システム２００は、被写体とプローブ５０との間で送受信される信号を利用して、診断画像生成装置１００で、被写体に対する診断画像を生成する。このとき、被写体とプローブ５０との間で送受信される信号は、超音波信号になり、被写体に対する診断画像は、超音波画像になってもよいが、これに限定されるものではない。
【００６７】
プローブ５０は、複数のトランスデューサを利用し、被写体との間で信号を送受信する。
このとき、複数のトランスデューサは、トランスデューサアレイであり得る。このとき、プローブ５０で送受信される信号が超音波信号である場合を例に挙げて説明すると、プローブ５０のトランスデューサは、電気信号を超音波信号に変換して被写体に送信し、被写体から反射された超音波信号を受信し、電気信号に変換する。
【００６８】
診断画像生成装置１００は、プローブ５０から受信された信号を利用して、同じビームフォーミング係数が適用された複数の低解像度イメージそれぞれを合成し、合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成し、合成された高解像度イメージを診断画像として出力する。
【００６９】
ＴＧＣ（ｔｉｍｅ ｇａｉｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）１０２は、プローブ５０から受信された信号に対して、距離による信号減衰を補償する。
信号が超音波信号である場合を例に挙げてさらに詳細に説明すると、超音波ビームは、深度によって減衰しながら伝達する特性がある。このために、プローブ５０の表面から遠くに位置した部位から反射された信号は、プローブ５０の表面から近い位置した部位から反射された信号と比較して相対的に弱く、プローブ５０の表面から遠くに位置した部位から反射された信号による画像は、暗く現れる。従って、ＴＧＣ１０２は、深度による信号減衰を補償し、被写体のそれぞれ異なる位置から反射された信号を同じ明度で表示する。
【００７０】
ＡＤＣ（ａｎａｌｏｇ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１０４は、ＴＧＣ１０２によって補償された信号をデジタル信号に変換する。
保存部１０６は、ＡＤＣ１０４で変換されたデジタル信号を保存する。
このとき、本実施形態による保存部１０６は、第１〜第Ｉ保存部を含んでもよい。
【００７１】
トランスデューサアレイに含まれたトランスデューサが順次に信号を送信する場合を例に挙げてさらに詳細に説明すると、まず最初に、複数のトランスデューサのうち最初のトランスデューサから被写体に信号を送信し、複数のトランスデューサは、被写体から反射された信号を受信する。
受信された信号は、ＴＧＣ１０２及びＡＤＣ１０４を通過し、保存部１０６の第１保存部に保存される。
【００７２】
その次に、複数のトランスデューサのうち２番目のトランスデューサから被写体に信号を送信し、複数のトランスデューサは、被写体から反射された信号を受信する。受信された信号は、ＴＧＣ１０２及びＡＤＣ１０４を通過し、保存部１０６の第２保存部に保存される。
このような工程を順次行い、複数のトランスデューサのうちＩ番目のトランスデューサから被写体に信号を送信し、複数のトランスデューサは、被写体から反射された信号を受信する。受信された信号は、ＴＧＣ１０２及びＡＤＣ１０４を通過し、保存部１０６の第Ｉ保存部に保存される。
【００７３】
本実施形態による保存部１０６は、一般的な記録媒体として、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば、保存部１０６は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ：ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ）、ＲＯＭ（ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ−ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ（ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ）及びメモリカード（ｍｅｍｏｒｙ ｃａｒｄ）などをいずれも含む得るということが分かる。
【００７４】
ビームフォーミング係数算出部１１０は、保存部１０６に保存された受信信号を示すデータを利用して、複数の低解像度イメージについて共通して使われるビームフォーミング係数を算出する。
このとき、ビームフォーミング係数算出部１１０は、保存部１０６の第１〜第Ｉ保存部の内のいずれか１つの保存部に保存されたデータを利用して、ビームフォーミング係数を算出する。
【００７５】
図５には、説明の便宜のために、保存部１０６の第１保存部に保存されたデータを利用して、ビームフォーミング係数を算出することを示したが、これに限定されるものではなく、図３で説明したような多様な方法によって、保存部１０６に保存されたデータを利用して、ビームフォーミング係数を算出できるということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
【００７６】
ビームフォーマ１０８及び低解像度イメージ合成部１２０は、ビームフォーミング係数算出部１１０で算出されたビームフォーミング係数を利用して、複数の低解像度イメージそれぞれを合成する。このとき、本実施形態によるビームフォーマ１０８は、第１ビームフォーマ〜第Ｉビームフォーマを含み、低解像度イメージ合成部１２０は、第１低解像度イメージ合成部〜第Ｉ低解像度イメージ合成部を含んでもよい。
第１〜第Ｉビームフォーマ及び第１〜第Ｉ低解像度イメージ合成部は、それぞれ第１保存部〜第Ｉ保存部に保存されたデータを利用して、ビームフォーミング係数算出部１１０で算出されたビームフォーミング係数が適用された複数の低解像度イメージそれぞれを形成する値を出力する。
【００７７】
高解像度イメージ合成部１３０は、低解像度イメージ合成部１２０で合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成する。
上記において、保存部１０６、ビームフォーマ１０８及び低解像度イメージ合成部１２０は、それぞれ１つのハードウェアによって構成され、第１保存部〜第Ｉ保存部、第１ビームフォーマ〜第Ｉビームフォーマ、及び第１低解像度イメージ合成部〜第Ｉ低解像度イメージ合成部は、それぞれ１つのハードウェア内で、仮想空間に分離されて構成されてもよい。
【００７８】
また、これに限定されるものではなく、保存部１０６、ビームフォーマ１０８及び低解像度イメージ合成部１２０は、第１保存部〜第Ｉ保存部、第１ビームフォーマ〜第Ｉビームフォーマ、及び第１低解像度イメージ合成部〜第Ｉ低解像度イメージ合成部それぞれに対応する複数のハードウェアから構成されてもよいということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
【００７９】
従って、本実施形態による診断画像生成装置１００は、ビームフォーミング係数算出部１１０で算出された１つのビームフォーミング係数を共通して利用して、複数の低解像度イメージを合成するので、診断画像生成装置１００の演算量を顕著に低減させつつも、生成される高解像度イメージのクオリティを保証することができる。
【００８０】
図６は、本発明の一実施形態による医療画像システム３００の構成を示すブロック図である。
図６を参照すると、医療画像システム３００は、診断システム２００、表示部２１０、保存部２２０、及び通信部２３０から構成され、診断システム２００は、プローブ５０及び診断画像生成装置１００から構成される。
【００８１】
図６に示す医療画像システム３００は、本実施形態と関連した構成要素のみを示している。従って、図６に示した構成要素以外に、他の汎用的な構成要素がさらに含まれてもよいということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば、理解することができるであろう。
【００８２】
また、図６に示すプローブ５０、診断画像生成装置１００、及び診断システム２００は、図１、図２及び図５に示したプローブ５０、診断画像生成装置１００及び診断システム２００の一実施形態に該当する。そのため、図１〜図５と関連して記載した内容は、図６に示す医療画像システム３００にも適用が可能であるので、重複する説明は省略する。
【００８３】
診断システム２００は、トランスデューサから受信される信号を利用して、同じビームフォーミング係数が適用された複数の低解像度イメージそれぞれを合成し、合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成し、合成された高解像度イメージを診断画像として出力する。
従って、プローブ５０は、複数のトランスデューサを利用して、被写体との間で信号を送受信し、診断画像生成装置１００は、プローブ５０から受信された信号を利用して、同じビームフォーミング係数が適用された複数の低解像度イメージそれぞれを合成し、合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成し、合成された高解像度イメージを診断画像として出力する。
【００８４】
表示部２１０は、診断システム２００から出力された診断画像を表示する。
例えば、表示部２１０は、医療画像システム３００に設けられたディスプレイパネル、タッチ画面、モニタなどの出力装置及びそれらを駆動するためのソフトウェア・モジュールをいずれも含む。
保存部２２０は、診断システム２００から出力された診断画像を保存する。
例えば、保存部２２０は、一般的な記録媒体であって、て本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば、保存部２２０は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、及びメモリカードなどをいずれも含み得るということが分かる。
【００８５】
通信部２３０は、診断システム２００から出力された診断画像を外部装置に送信し、外部装置から受信されるデータを受信する。
このとき、外部装置は、遠隔地に位置した他の医療画像システム、汎用コンピュータシステム、ファクシミリなどであってもよい。
本実施形態による通信部２３０は、有無線ネットワークを介して、外部装置とデータを送受信可能である。このとき、ネットワークは、インターネット、ＬＡＮ（ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）、ワイヤレスＬＡＮ（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（ｗｉｄｅ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＰＡＮ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）などを含むが、それらに限定されるものではなく、情報を送受信することができる他種のネットワークになってもよいということが分かる。
【００８６】
また、本実施形態による保存部２２０及び通信部２３０は、画像判読及び検索機能をさらに含んで、ＰＡＣＳ（ｐｉｃｔｕｒｅ ａｒｃｈｉｖｉｎｇ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）のような形態で、一体化が可能であるということは、本実施形態と関連した技術分野の当業者であるならば分かるであろう。
従って、医療画像システム３００は、診断画像生成装置２００で生成されて出力された診断画像を表示し、保存し、伝送することができる。
【００８７】
図７は、本発明の一実施形態による診断画像生成方法を説明するためのフローチャートである。
図７を参照すると、診断画像を生成する方法は、図１、図２、図５及び図６に示したプローブ５０、診断画像生成装置１００、及び医療画像システム３００で、時系列的に処理される段階によって構成される。
従って、以下で省略された内容であっても、図１〜図６に示したプローブ５０、診断画像生成装置１００、及び医療画像システム３００について、上述した内容は、図７の診断画像を生成する方法にも適用されるということが分かる。
【００８８】
まず、ステップＳ７０１で、プローブ５０は、被写体から反射される信号を受信する。
このとき、被写体から反射される信号は、プローブ５０から送信された信号が被写体によって反射された信号を示す。
次に、ステップＳ７０２で、ビームフォーミング係数算出部１１０は、ステップＳ７０１で受信された信号を利用して、複数の低解像度イメージについて共通して使われるビームフォーミング係数を算出する。
【００８９】
次に、ステップＳ７０３で、低解像度イメージ合成部１２０は、ステップＳ７０２で算出されたビームフォーミング係数を利用して、複数の低解像度イメージそれぞれを合成する。
次に、ステップＳ７０４で、高解像度イメージ合成部１３０は、ステップＳ７０３で合成された複数の低解像度イメージを利用し、高解像度イメージを合成する。
これにより、合成された高解像度イメージは、診断画像として生成されて出力される。
【００９０】
従って、本実施形態による診断画像生成装置１００は、複数の低解像度イメージに対して共通のビームフォーミング係数を使用するので、演算量を顕著に低減させつつも、高解像度イメージの性能を保証することができる。
例えば、６４枚の低解像度イメージを利用して、開口合成方式で高解像度イメージを合成する場合、本実施形態による診断画像生成装置１００を使用し、ビームフォーミング係数を共有すれば、高解像度イメージの性能を保証しつつも、演算量が６４倍低減される。
【００９１】
一方、上述の診断画像生成方法は、コンピュータで実行可能であるプログラムで作成可能であり、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を利用して、プログラムを動作させる汎用デジタルコンピュータで具現される。
また、上述の診断画像生成方法で使われるデータの構造は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に、複数の手段を介して記録される。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、磁気記録媒体（例え、ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光学記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）のような記録媒体を含む。
【００９２】
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明による診断画像生成装置、診断システム、及び医療画像システム並びに診断画像生成方法及び記録媒体は、例えば、医療に関する診断画像関連の技術分野に好適に使用される。
【符号の説明】
【００９４】
３１ トランスデューサアレイ
３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６、３１７ トランスデューサ
４１ 第１低解像度イメージ（第１ＬＲＩ）
４２ 第２低解像度イメージ（第２ＬＲＩ）
４３ 第３低解像度イメージ（第３ＬＲＩ）
４４ 第Ｉ低解像度イメージ（第ＩＬＲＩ）
４５ 高解像度イメージ（ＨＲＩ）
５０ プローブ
１００ 診断画像生成装置
１０２ ＴＧＣ
１０４ ＡＤＣ
１０６、２２０ 保存部
１０８ ビームフォーマ
１１０ ビームフォーミング係数算出部
１２０ 低解像度イメージ合成部
１３０ 高解像度イメージ合成部
２００ 診断システム
２１０ 表示部
２３０ 通信部
３００ 医療画像システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体から反射される信号を利用して、複数の低解像度イメージに対して共通して使われるビームフォーミング係数を算出するビームフォーミング係数算出部と、
前記算出されたビームフォーミング係数を利用して、複数の低解像度イメージそれぞれを合成する低解像度イメージ合成部と、
前記合成された複数の低解像度イメージを利用し、高解像度イメージを合成する高解像度イメージ合成部とを有することを特徴とする診断画像生成装置。
【請求項２】
前記ビームフォーミング係数は、前記複数の低解像度イメージを形成する値のうち、複数の低解像度イメージそれぞれの同じ位置に関わる値を算出するために共通して使われることを特徴とする請求項１に記載の診断画像生成装置。
【請求項３】
前記ビームフォーミング係数算出部は、前記複数の低解像度イメージの内のいずれか１つの低解像度イメージに対して、最小分散法を用いることによってビームフォーミング係数を算出することを特徴とする請求項１に記載の診断画像生成装置。
【請求項４】
前記いずれか１つの低解像度イメージは、前記複数の低解像度イメージの内の一番最初に信号を送信するトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージ、一番最後に信号を送信するトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージ、又は、トランスデューサアレイの中央に位置したトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージであることを特徴とする請求項３に記載の診断画像生成装置。
【請求項５】
前記ビームフォーミング係数算出部は、前記いずれか１つの低解像度イメージを形成する値に対して共分散行列を生成し、生成した共分散行列の逆共分散行列を算出し、算出された逆共分散行列を利用して、前記複数の低解像度イメージに対して共通して使われるビームフォーミング係数を算出することを特徴とする請求項３に記載の診断画像生成装置。
【請求項６】
前記ビームフォーミング係数は、前記複数の低解像度イメージを形成する値のうち、前記ビームフォーミング係数が適用される値が示す地点の位置に依存して可変であることを特徴とする請求項１に記載の診断画像生成装置。
【請求項７】
前記複数の低解像度イメージを形成する値を出力するために用いられる、受信ビームを形成するビームフォーマをさらに有し、
前記ビームフォーマは、適応型ビームフォーマであることを特徴とする請求項１に記載の診断画像生成装置。
【請求項８】
複数のトランスデューサを利用して、被写体との間で信号を送受信するプローブと、
前記プローブで受信した信号を利用して、同じビームフォーミング係数が適用された複数の低解像度イメージそれぞれを合成し、合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成し、合成された高解像度イメージを診断画像として出力する診断画像生成装置とを有することを特徴とする診断システム。
【請求項９】
前記ビームフォーミング係数は、前記複数の低解像度イメージを形成する値のうち、複数の低解像度イメージそれぞれの同じ位置に関わる値を算出するために共通して使われることを特徴とする請求項８に記載の診断システム。
【請求項１０】
前記診断画像生成装置は、前記複数の低解像度イメージの内のいずれか１つの低解像度イメージに対して、最小分散法を用いることによってビームフォーミング係数を算出することを特徴とする請求項８に記載の診断システム。
【請求項１１】
前記いずれか１つの低解像度イメージは、前記複数の低解像度イメージの内の一番最初に信号を送信するトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージ、一番最後に信号を送信するトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージ、又はトランスデューサアレイの中央に位置したトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージであることを特徴とする請求項１０に記載の診断システム。
【請求項１２】
前記ビームフォーミング係数は、適応型ビームフォーマで使われる加重値であることを特徴とする請求項８に記載の診断システム。
【請求項１３】
被写体から反射される信号を利用して、同じビームフォーミング係数が適用された複数の低解像度イメージそれぞれを合成し、合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成し、合成された高解像度イメージを診断画像として出力する診断システムと、
出力された診断画像を表示する表示部とを有することを特徴とする医療画像システム。
【請求項１４】
前記ビームフォーミング係数は、前記複数の低解像度イメージを形成する値のうち、複数の低解像度イメージそれぞれの同じ位置に係わる値を算出するために共通して使われることを特徴とする請求項１３に記載の医療画像システム。
【請求項１５】
被写体から反射される信号を受信する段階と、
前記受信された信号を利用して、複数の低解像度イメージに対して共通して使われるビームフォーミング係数を算出する段階と、
前記算出されたビームフォーミング係数を利用して、複数の低解像度イメージそれぞれを合成する段階と、
前記合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成する段階とを有することを特徴とする診断画像生成方法。
【請求項１６】
前記ビームフォーミング係数は、前記複数の低解像度イメージを形成する値のうち、複数の低解像度イメージそれぞれの同じ位置に係わる値を算出するために共通して使われることを特徴とする請求項１５に記載の診断画像生成方法。
【請求項１７】
前記ビームフォーミング係数を算出する段階は、前記複数の低解像度イメージの内のいずれか１つの低解像度イメージに対して、最小分散法を用いることによってビームフォーミング係数を算出することを特徴とする請求項１５に記載の診断画像生成方法。
【請求項１８】
前記いずれか１つの低解像度イメージは、前記複数の低解像度イメージの内の一番最初に信号を送信するトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージ、一番最後に信号を送信するトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージ、又はトランスデューサアレイの中央に位置したトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージであることを特徴とする請求項１７に記載の診断画像生成方法。
【請求項１９】
前記ビームフォーミング係数を算出する段階は、前記いずれか１つの低解像度イメージを形成する値に対して、共分散行列を生成し、生成した共分散行列の逆共分散行列を算出し、算出された逆共分散行列を利用して、前記複数の低解像度イメージに対して共通して使われるビームフォーミング係数を算出することを特徴とする請求項１７に記載の診断画像生成方法。
【請求項２０】
請求項１５乃至請求項１９のいずれか１項に記載の診断画像生成方法をコンピュータで実行させるためのコンピュータプログラムを保存したことを特徴とするコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【請求項１】
被写体から反射される信号を利用して、複数の低解像度イメージに対して共通して使われるビームフォーミング係数を算出するビームフォーミング係数算出部と、
前記算出されたビームフォーミング係数を利用して、複数の低解像度イメージそれぞれを合成する低解像度イメージ合成部と、
前記合成された複数の低解像度イメージを利用し、高解像度イメージを合成する高解像度イメージ合成部とを有することを特徴とする診断画像生成装置。
【請求項２】
前記ビームフォーミング係数は、前記複数の低解像度イメージを形成する値のうち、複数の低解像度イメージそれぞれの同じ位置に関わる値を算出するために共通して使われることを特徴とする請求項１に記載の診断画像生成装置。
【請求項３】
前記ビームフォーミング係数算出部は、前記複数の低解像度イメージの内のいずれか１つの低解像度イメージに対して、最小分散法を用いることによってビームフォーミング係数を算出することを特徴とする請求項１に記載の診断画像生成装置。
【請求項４】
前記いずれか１つの低解像度イメージは、前記複数の低解像度イメージの内の一番最初に信号を送信するトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージ、一番最後に信号を送信するトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージ、又は、トランスデューサアレイの中央に位置したトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージであることを特徴とする請求項３に記載の診断画像生成装置。
【請求項５】
前記ビームフォーミング係数算出部は、前記いずれか１つの低解像度イメージを形成する値に対して共分散行列を生成し、生成した共分散行列の逆共分散行列を算出し、算出された逆共分散行列を利用して、前記複数の低解像度イメージに対して共通して使われるビームフォーミング係数を算出することを特徴とする請求項３に記載の診断画像生成装置。
【請求項６】
前記ビームフォーミング係数は、前記複数の低解像度イメージを形成する値のうち、前記ビームフォーミング係数が適用される値が示す地点の位置に依存して可変であることを特徴とする請求項１に記載の診断画像生成装置。
【請求項７】
前記複数の低解像度イメージを形成する値を出力するために用いられる、受信ビームを形成するビームフォーマをさらに有し、
前記ビームフォーマは、適応型ビームフォーマであることを特徴とする請求項１に記載の診断画像生成装置。
【請求項８】
複数のトランスデューサを利用して、被写体との間で信号を送受信するプローブと、
前記プローブで受信した信号を利用して、同じビームフォーミング係数が適用された複数の低解像度イメージそれぞれを合成し、合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成し、合成された高解像度イメージを診断画像として出力する診断画像生成装置とを有することを特徴とする診断システム。
【請求項９】
前記ビームフォーミング係数は、前記複数の低解像度イメージを形成する値のうち、複数の低解像度イメージそれぞれの同じ位置に関わる値を算出するために共通して使われることを特徴とする請求項８に記載の診断システム。
【請求項１０】
前記診断画像生成装置は、前記複数の低解像度イメージの内のいずれか１つの低解像度イメージに対して、最小分散法を用いることによってビームフォーミング係数を算出することを特徴とする請求項８に記載の診断システム。
【請求項１１】
前記いずれか１つの低解像度イメージは、前記複数の低解像度イメージの内の一番最初に信号を送信するトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージ、一番最後に信号を送信するトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージ、又はトランスデューサアレイの中央に位置したトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージであることを特徴とする請求項１０に記載の診断システム。
【請求項１２】
前記ビームフォーミング係数は、適応型ビームフォーマで使われる加重値であることを特徴とする請求項８に記載の診断システム。
【請求項１３】
被写体から反射される信号を利用して、同じビームフォーミング係数が適用された複数の低解像度イメージそれぞれを合成し、合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成し、合成された高解像度イメージを診断画像として出力する診断システムと、
出力された診断画像を表示する表示部とを有することを特徴とする医療画像システム。
【請求項１４】
前記ビームフォーミング係数は、前記複数の低解像度イメージを形成する値のうち、複数の低解像度イメージそれぞれの同じ位置に係わる値を算出するために共通して使われることを特徴とする請求項１３に記載の医療画像システム。
【請求項１５】
被写体から反射される信号を受信する段階と、
前記受信された信号を利用して、複数の低解像度イメージに対して共通して使われるビームフォーミング係数を算出する段階と、
前記算出されたビームフォーミング係数を利用して、複数の低解像度イメージそれぞれを合成する段階と、
前記合成された複数の低解像度イメージを利用して、高解像度イメージを合成する段階とを有することを特徴とする診断画像生成方法。
【請求項１６】
前記ビームフォーミング係数は、前記複数の低解像度イメージを形成する値のうち、複数の低解像度イメージそれぞれの同じ位置に係わる値を算出するために共通して使われることを特徴とする請求項１５に記載の診断画像生成方法。
【請求項１７】
前記ビームフォーミング係数を算出する段階は、前記複数の低解像度イメージの内のいずれか１つの低解像度イメージに対して、最小分散法を用いることによってビームフォーミング係数を算出することを特徴とする請求項１５に記載の診断画像生成方法。
【請求項１８】
前記いずれか１つの低解像度イメージは、前記複数の低解像度イメージの内の一番最初に信号を送信するトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージ、一番最後に信号を送信するトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージ、又はトランスデューサアレイの中央に位置したトランスデューサから送信された信号による低解像度イメージであることを特徴とする請求項１７に記載の診断画像生成方法。
【請求項１９】
前記ビームフォーミング係数を算出する段階は、前記いずれか１つの低解像度イメージを形成する値に対して、共分散行列を生成し、生成した共分散行列の逆共分散行列を算出し、算出された逆共分散行列を利用して、前記複数の低解像度イメージに対して共通して使われるビームフォーミング係数を算出することを特徴とする請求項１７に記載の診断画像生成方法。
【請求項２０】
請求項１５乃至請求項１９のいずれか１項に記載の診断画像生成方法をコンピュータで実行させるためのコンピュータプログラムを保存したことを特徴とするコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２２３５８４（Ｐ２０１２−２２３５８４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９６８６３（Ｐ２０１２−９６８６３）
【出願日】平成２４年４月２０日（２０１２．４．２０）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ−ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月２０日（２０１２．４．２０）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ−ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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