[发明专利]使用自适应数据减少的超声波成像测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种接收从对象内发射的超声波并获取对象内部的层析图像或三维图像的测量装置，具体地涉及一种接收超声波并对所获取的接收信号执行自适应信号处理的测量装置。

背景技术

包括多个具有超声波发送/接收功能的超声波换能器(超声波换能设备)的超声波探头被用于在医疗诊断中所使用的测量装置。当通过组合多个超声波而形成的超声波束被从包括这样的多个设备的超声波探头的每个设备发射到对象时，超声波束被从不同声阻抗的区域(即，对象内部的组织之间的边界)反射。然后，以这样的方式产生的超声回波被接收，并基于超声回波的强度配置图像。从而，可在屏幕上再现对象内部的状况。可替换地，存在一种使用弹性波通过光声效应对对象的内部进行成像的方法，所述弹性波以这样的方式被接收，即，脉冲光被发射到对象内部，光能量被吸收，以引起绝热膨胀，结果，绝热膨胀产生弹性波(以下，称为光声波，所述光声波为超声波)。

同时，在雷达等领域中已研发了自适应信号处理。自适应信号处理是指根据传播环境自适应地控制处理参数、捕获所需波和抑制干扰波(噪声分量)的处理。自适应信号处理的示例包括方向性限制功率最小化(DCMP)方法，该方法用于在下述状态下使信号功率最小，在所述状态下，当多个设备接收超声波并将所述波转换为接收信号(模拟信号)时，对特定方向(所需波到达方向)的灵敏度固定。这样的自适应信号处理对于改进空间分辨率(特别是横向的空间分辨率)是有效的。

这里，已知的是，当噪声分量和所需波彼此不相关时，以上DCMP方法是有效的，但是如当噪声分量和所需波彼此相关时那样不能应用DCMP方法。具体地讲，当接收到与所需波相关的噪声分量时，形成定向接收模式，所述定向接收模式在不同于所需波方向的噪声分量方向上也具有反相灵敏度。这是因为为了使输出信号最小，试图通过将噪声分量与反相的所需波相加来使输出信号近似为零。

同时，当执行使用超声波发送/接收或光声效应的成像时，噪声分量与所需波高度相关。这是因为当超声波被用于成像时，主要噪声分量由从不同于所需波方向的方向反射的发送波引起，由此，噪声分量与所需波高度相关。另外，当光声效被用于成像时，入射光由于散射效应大范围扩散，因此，大范围发生的超声波极有可能彼此高度相关。

空间平滑是一种使得DCMP甚至对这样高度相关的噪声也能工作的技术。根据空间平滑，从相关矩阵提取多个部分矩阵，并对提取的部分矩阵进行平均，以获得用于计算最佳权重的部分相关矩阵。这可避免在噪声分量方向上具有灵敏度，因此超声波诊断装置也可具有与DCMP相同的改进横向空间分辨率的效果。在″IEEE Trans.Acoust.，Speech，Signal Process.，Vol.ASSP-33，No.3，第527-536页(1985年6月)中定义了空间平滑。另外，美国专利No.6,798,380公开了一种在测量装置中使用Capon方法(空间平滑技术之一)的现有技术，其表明当使用Capon波束形成时，部分相关矩阵的计算变得复杂。

如上所述，为了去除与所需波相关的噪声分量，执行自适应信号处理的测量装置必须使用空间平滑。因此，测量装置必须具有能够高速处理部分相关矩阵的信号处理部分。当部分相关矩阵被信号处理时，数据量与单个参数成比例地增加，所述单个参数诸如接收信号的比特宽度、设备数量和采样时间。存在这样的问题，即，数据传送到计算部分的时间和计算部分执行诸如部分相关矩阵处理的自适应信号处理的计算时间太慢，以致于不能赶上图像显示重写时间(刷新速率)。

发明内容

为了解决以上问题，提出本发明，本发明的目的是提供一种能够为自适应信号处理提供高速信号处理的测量装置。

根据本发明的测量装置是通过使用模拟信号产生对象内部的图像数据的测量装置，所述模拟信号是通过用多个超声波换能设备接收在所述对象内部传播的超声波而获得的，所述测量装置包括：接收信号处理单元，所述接收信号处理单元将所述模拟信号转换为数字信号；计算单元，所述计算单元对所述数字信号执行自适应信号处理，并产生图像信息；和数据减少单元，所述数据减少单元减少从接收信号处理单元传送到计算单元的数字信号的数据量。