超声波图像获取装置及超声波图像获取方法

摘要

本发明的超声波图像获取装置具备超声波探头、图像处理部、接收信号强度调整部和显示部。超声波探头三维发送和接收超声波。图像处理部根据由超声波的发送和接收而获得的信号，生成沿与超声波扫描线交叉的面的第1超声波图像。信号强度调整部改变通过第1超声波图像上设定的成为亮度调整对象的亮度调整范围的扫描线上的信号的强度。图像处理部根据被该信号强度调整部改变后的信号，生成第2超声波图像。显示部显示第2超声波图像。

说明书

技术领域

本发明涉及进行三维扫描的超声波图像获取装置及超声波图像获取方法，尤其涉及调整超声波图像的亮度的技术。

背景技术

超声波图像获取装置通过用超声波3D扫描被检体来获取三维生物体信息，从而能够显示三维图像。

但即使在用相同的发送条件发送超声波束的情况下，因超声波束的方向或生物体条件的不同，接收信号的强度改变。由此，在用超声波图像表示接收信号时，存在亮度产生偏差的问题。另外，显示的超声波图像以依赖于接收信号的强弱的亮度的浓淡来显示。进行二维扫描的超声波诊断装置具有调整深度方向的增益(gain)的STC(Sensitivity Time Control，灵敏度时间控制)增益调整功能或调整侧向(lateral)方向的增益的功能。并且，在显示二维图像的断层图像的情况下，通过进行深度方向的增益调整或侧向方向的增益调整，能够调整断层图像的亮度(例如美国专利第6398733号)。

并且，我们还知道根据预先获得的超声波图像的亮度分布自动地调整每条扫描线的增益的超声波图像获取装置。

但是，即使通过自动地检测超声波图像的亮度分布来自动地调整每条扫描线的增益，有时也不能适当地调整增益。例如，在离超声波探测头(ultrasonic probe)近距离的位置上存在高发射部的情况下，虽然近距离部分的亮度高、明亮地表示，但其背后(深的部位)的亮度低，有可能比较暗地表示。在其背后存在感兴趣区域(ROI：Regionof Interest)的情况下，即使用信号强度(亮度)的平均值进行增益调整，或者用预定深度的信号强度(亮度)进行增益调整，恰当地调整感兴趣区域的增益也是非常困难的。

例如，在使超声波探测头到达心尖部(apex)、以左心室(leftventricle)为中心观察心脏的情况下，由于肋骨(rib)的影响，成为扫描对象的区域的周围变暗了。如图1所示的断层图像100那样，肋骨或其周边的软骨(cartilage)等为超声波难以透射的组织。因此，肋骨或软骨为超声波的高反射部(高亮度部)101，其里侧的暗部102就可能变暗。

在自动调整增益的情况下，可以计算出每条扫描线的信号强度(亮度)的平均值，调整每条扫描线的增益使各扫描线上的信号强度(亮度)均匀。但是，在离超声波探头距离近的位置上存在肋骨之类高反射部(高亮度部)的情况下，由于通过这部分的扫描线的信号强度(亮度)的平均值变高了，因此难以自动地调整到适当的亮度。

在观察二维图像的断层图像时，通过检查者手动进行STC增益调整或侧向方向的增益调整，能够调整感兴趣区域的增益。但是，扫描三维空间的超声波诊断装置由于进行增益调整的范围为三维空间，因此难以特定感兴趣的区域，只进行STC增益调整和侧向方向的增益调整不能简单地进行增益调整。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种在扫描三维空间时能够简单地调整信号强度的超声波图像获取装置以及超声波图像获取的方法。

本发明的第1方案的超声波图像获取装置的特征在于，具有：超声波探头，排列有超声波振子，三维地发送和接收超声波；图像处理部，根据由上述超声波的发送和接收而获得的信号生成沿与超声波扫描线交叉的面的第1超声波图像；显示部，显示上述第1超声波图像；以及信号强度调整部，改变通过上述第1超声波图像上所设定的成为亮度调整对象的亮度调整范围的扫描线上的信号的强度，上述图像处理部根据被上述信号强度调整部改变后的信号生成第2超声波图像，上述显示部显示上述第2超声波图像。

如果采用该第1方案，通过根据沿与超声波扫描线交叉的面的超声波图像来设定信号强度调整对象的范围，能够简单地在三维空间内设定成为信号强度调整对象的扫描线。结果，在扫描三维空间时能够简单地调整信号的强度。

并且，本发明的第2方案的特征在于，在第1方案的超声波图像获取装置中还具有在上述显示部中显示的第1超声波图像上指定所希望的亮度调整范围的指定部；上述信号强度调整部改变通过上述被指定的亮度调整范围的扫描线上的信号的强度。

如果采用该第2方案，通过在显示部中显示沿与超声波扫描线交叉的面的超声波图像，在该超声波图像上指定成为信号强度调整对象的范围(所希望的范围)，能够简单地在三维空间内指定成为信号强度调整对象的扫描线。结果，在扫描三维空间时能够简单地调整信号的强度。

本发明的第3方案为一种超声波图像的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：扫描步骤，由排列有超声波振子的超声波探头三维地发送和接收超声波；第1图像生成步骤，根据由上述超声波的发送和接收而获得的信号，生成沿着与超声波的扫描线交叉的面的第1超声波图像；信号强度调整步骤，改变通过上述第1超声波图像上所设定的成为亮度调整对象的亮度调整范围的扫描线上的信号的强度；第2图像生成步骤，根据上述强度被改变了的信号生成第2超声波图像；以及显示步骤，将上述第2超声波图像显示在上述显示部中。

附图说明

图1是用于说明断层图像中显示的高亮度部和暗部的图。

图2是表示本发明的第1实施形态的超声波图像获取装置的框图。

图3是表示超声波扫描的空间的示意图。

图4A是表示C面图像的显示例的监控(monitor)画面的图。

图4B是表示C面图像的显示例的监控画面的图。

图5是表示断层图像和C面图像的显示例的监控画面的图。

图6是表示增益曲线(gain curve)的一例的图。

图7是依顺表示本发明的第1实施形态的超声波图像获取装置的动作的流程图(flow chart)。

图8是表示本发明的第2实施形态的超声波图像获取装置的框图。

图9是依顺序表示本发明的第2实施形态的超声波图像获取装置的动作的流程图。

图10A是用于说明超声波探头的孔径的图，超声波振子的剖视图。

图10B是用于说明超声波探头的孔径的图，从超声波探头看去的图(top view，顶视图)。

图11是表示变形例2的超声波图像获取装置的框图。

图12是示意地表示C面图像上设定的多个区域的图。

图13是示意地表示C面图像上设定的多个区域的图。

图14是示意地表示C面图像上设定的多个区域的图。

图15是表示亮度值的分布的图。

具体实施方式

[第1实施形态]

(结构)

下面参照图2说明本发明的第1实施形态的超声波图像获取装置的结构。图2为表示本发明的第1实施形态的超声波图像获取装置的框图。

第1实施形态的超声波图像获取装置1将沿与超声波扫描线交叉的面的超声波图像显示在显示部71中。并且，操作者在该超声波图像上指定成为增益调整对象的范围。通过这样显示沿与扫描线交叉的面的超声波图像，能够在三维空间内简单地指定成为信号强度调整对象的扫描线。例如，超声波图像获取装置1将沿与排列了超声波振子(ultrasonic transducer)的面几乎平行的面的超声波图像显示在显示部71中。于是，如果操作者在在该超声波图像上指定成为增益调整对象的范围时，超声波图像获取装置1调整指定范围内包含的接收信号的增益。由此，超声波图像的亮度得到调整。以下说明超声波图像获取装置1的各部。

超声波探头(probe)2使用超声波振子二维排列的二维阵列探头或超声波振子沿预定的方向(扫描方向)排列的一维阵列探头。二维阵列探头具有二维配置的超声波振子，能够发射三维超声波，能够接收从探头表面呈放射状扩散的三维数据作为回波(echo)信号。并且，一维阵列探头通过使超声波振子沿与扫描方向垂直的方向机械地摆动，能够接收三维数据作为回波信号。本实施形态既可以使用一维阵列探头，也可以使用二维阵列探头。

下面参照图3说明通过超声波扫描的范围。图3为表示通过超声波扫描的空间的示意图。该实施形态使用扇形(sector type)超声波探头作为超声波探头2的一个例子。图3表示通过该超声波探头扫描的范围。如图3所示，扇形超声波探头2能够从一点的原点由超声波扫描四棱锥形的范围。即，超声波探头2能够用超声波扫描三维空间的扫描范围20。

发送部3给超声波探头2提供电信号产生超声波。发送部3具备时钟(clock)产生电路、发送延迟电路和脉冲(pulsar)电路，给超声波探头2提供电信号产生超声波。时钟产生电路为产生决定超声波信号的发送定时(timing)或发送频率的时钟信号的电路。发送延迟电路为使超声波发送时延迟实施发射聚焦(focus)的电路。脉冲电路内装有与各超声波振子相对应的单个路径的几分钟时间的脉冲发生器，以延迟后的发射时机产生驱动脉冲，提供给超声波探头2的各超声波振子。

接收部4具备接收信号强度调整部41(pre amplifier，前置放大电路)、A/D变换电路以及接收延迟、加法电路。接收信号强度调整部41(前置放大电路)调整从超声波探头2的各超声波振子输出的回波信号的增益。此时，接收信号强度调整部41调整每条扫描线上的信号的增益。由于该接收信号强度调整部41进行的增益调整对变换成数字(digital)信号前的模拟(analog)信号进行，因此为了方便将该增益状况称为“模拟增益(analog gain)调整”。

并且，A/D变换电路A/D变换接收信号强度调整部41增幅后的回波信号。接收延迟、加法电路将决定接收指向性所必需的滞后时间叠加到由A/D变换电路进行了A/D变换后的回波信号中。通过该叠加，强调了与该接收指向性相适应的方向上的反射成分。

信号处理部5的结构主要具备B模式(B-mode)处理部。其中，B模式处理部对回波振幅信息进行影像化，由回波信号生成B模式超声波栅格数据(raster data)。具体为，B模式处理部对从接收部4发送来的信号进行带通滤波(band pass filter)处理，然后检波输出信号的包络线(envelope)，对检波到的数据(data)用对数变换进行压缩处理。另外，信号处理部5除了具备B模式处理部以外，也可以具备多普勒(doppler)处理部或CFM(Color Flow Mapping，彩色血流图)处理部。

并且，信号处理部5具备接收信号强度调整部51。该接收信号强度调整部51对从接收部4输出的信号即被从模拟信号变换成了数字信号的信号进行增益调整。该接收信号强度调整部51分别对每条扫描线上的信号进行增益调整。由于该接收信号强度调整部51进行的增益调整对被从模拟信号变换成了数字信号后的信号进行，因此为了方便称为“数字增益(digital gain)调整”。

第1实施形态的超声波图像获取装置1用接收部4的接收信号强度调整部41进行模拟增益调整或用信号处理部5的接收信号强度调整部51进行数字增益调整。并且，也可以在接收部4的接收信号强度调整部41进行了模拟增益调整之后，信号处理部5的接收信号强度调整部51再进行数字增益调整。即，也可以进行模拟增益调整和数字增益调整双方，调整接收信号的强度。

图像处理部6对超声波探头2扫描获得的图像数据进行各种图像处理。例如，在超声波探头2进行容积扫描(volume scan)(3D扫描)的情况下，图像处理部6通过对容积数据(volume data)实施体绘制(volume rendering)生成三维图像数据。

并且，图像处理部6除了进行体绘制以外，还可以进行MPR(MultiPlane Reconstruction，多平面重建)处理等图像处理。例如，图像处理部6对容积数据实施MPR处理，生成用任意的平面(切断平面)切断容积数据的图像(以下有时称为“MPR图像”)。该切断平面能够由操作者任意指定。

例如，图像处理部6，或者生成沿与排列超声波振子的面平行的面(以下有时称为“C面”)的图像数据(以下有时称为“C面图像数据”)，或者生成沿与C面正交的面(以下有时称为“断层面”)的图像数据(以下有时称为“断层图像数据”)。下面参照图3说明C面和断层面。

如图3所示，C面21与断层面22正交。并且，C面21与图3所示的超声波扫描线交叉。而断层面22为沿扫描线的面，包含扫描线。操作者用输入部72能够改变C面21和断层面22的位置。例如，通过指定离超声波探头2的距离，能够指定C面21的位置。

当例如操作者指定C面21时，图像处理部6根据容积数据生成沿C面21的图像数据(C面图像数据)。并且，在操作者指定断层面22的情况下，图像处理部6根据容积数据生成沿断层面22的图像数据(断层图像数据)。这样一来，生成的C面图像数据或断层图像数据从图像处理部6输出给用户界面(user interface)7的显示部71。

当显示部71从图像处理部6接收到三维图像数据、断层图像数据或C面图像数据等图像数据时，根据该图像数据显示图像。例如，三维图像、断层图像或C面图像等超声波图像显示在显示部71的监控画面上。

另外，虽然第1实施形态以C面图像和断层图像为例进行说明，但如果操作者指定C面或断层面以外的面，则图像处理部6生成沿指定的面的图像数据，根据该图像数据将图像显示在显示部71中。

输入部72为进行与超声波的发送和接收条件等有关的各种设定的输入装置。操作者可以用输入部72指定成为增益调整对象的范围或者输入增益，也可以指定生成MPR图像的切断平面。

下面说明成为增益调整对象的范围的指定和增益的设定。在第1实施形态中，图像处理部6生成与超声波扫描线交叉的面的图像数据，将基于该图像数据的图像显示在显示部71中。并且，操作者用输入部72在该图像上指定成为增益调整对象的范围。通过这样将与扫描线交叉的面的图像显示在显示部71中，操作者能够在三维空间内容易地掌握成为增益调整对象的扫描线的位置。例如，C面与超声波的扫描线交叉。因此通过将C面图像显示在显示部71中，在该C面图像上指定成为增益调整对象的范围，能够在三维空间内容易地掌握并指定成为增益调整对象的范围。

下面参照图4A、图4B、图5和图6说明成为增益调整对象的范围的指定和增益的设定的一个例子。图4A和图4B为表示C面图像的显示例的监控画面的图。图5为表示断层图像和C面图像的显示例的监控画面的图。图6为表示增益曲线的一个例的图。

当用超声波探头2进行容积扫描(3D扫描)获得容积数据时，图像处理部6根据该容积数据生成沿操作者指定的C面的图像数据(C面图像数据)。另外，通过操作者用输入部72指定离超声波探头2的距离(深度)，能够指定C面的位置。图像处理部6生成的C面图像数据显示在显示部71的监控画面上。

如图4A和图4B所示，诊断对象的部位(例如心脏)的C面图像23显示在显示部71中。操作者用输入部72在C面图像23上指定成为增益调整对象的范围。例如图4A所示，当操作者用输入部72指定离开C面图像23的中心O向周边部的方向24时，被指定的方向24的从周边部向内侧预先设定的范围设定为成为增益调整对象的范围25。由于C面图像23周边部的亮度低，因此指定的范围25相当于暗部。这样一来，只需要指定从中心到周边部的方向，就能够简单地将相当于暗部的范围设定为成为增益调整对象的范围。另外，范围25的宽度可以由操作者任意改变。

并且，在C面上指定的范围25的坐标信息从用户界面7输出给图像处理部6。图像处理部6根据该范围25的坐标信息特定经过该坐标的扫描线，将表示该扫描线位置的信息(坐标信息)输出给控制部8。

并且，如图4B所示，当操作者用输入部72在C面图像23上指定所希望的点26时，以该点26为中心预先设定大小的范围被设定为成为增益调整对象的范围27。于是，在C面上指定的范围27的坐标信息从用户界面7输出给图像处理部6。图像处理部6根据指定的范围27的坐标信息特定通过该坐标的扫描线，将表示该扫描线位置的信息(坐标信息)输出给控制部8。这样一来，仅通过指定所希望的点就能够简单地设定成为增益调整对象的范围。另外，范围27的大小或形状可以由操作者任意改变。

当控制部8从图像处理部6接收到增益调整对象范围的坐标信息(表示扫描线位置的信息)时，决定对通过该范围的各扫描线上的信号的增益。例如，预先将使C面的坐标与信号强度设定值对应起来的增益曲线存储到条件设定存储部9中，控制部8根据该增益曲线决定对通过增益调整对象范围的各扫描线上的信号的增益。并且，也可以由操作者用输入部72指定增益曲线。例如，可以如图6所示由操作者输入将C面上的坐标与信号强度设定值对应起来的增益曲线的图案(pattern)或者改变预先设定的增益曲线，通过这样决定成为增益调整对象的范围的增益。

并且，控制部8使信号的强度在增益调整对象范围的内侧和外侧连续地决定增益值。例如，控制部8使增益在成为增益调整对象的范围的中央附近设定为最高，往成为增益调整对象的范围的周边逐渐降低地设定增益。这样一来，通过使增益随位置跳跃地变化，能够在成为增益调整对象的范围内使信号强度随位置跳跃地变化。由此能够使信号强度在成为增益调整对象的范围的内侧与外侧的交界处连续地变化，能够获得亮度值没有跳跃的图像。

在像上述那样决定扫描线的位置和增益后，控制部8将表示扫描线位置的信息(坐标信息)和增益输出给接收部4的接收信号强度调整部41。

当接收部4的接收信号强度调整部41从控制部8接受到表示扫描线位置的信息和增益时，根据增益改变从超声波探头2输出的信号中的该扫描线上的信号的强度。强度这样改变了的接收信号经过信号处理部5输出给图像处理部6。

图像处理部6，或通过进行体绘制生成三维图像数据，或通过进行MPR处理生成任意断面的图像数据。显示部71中显示信号强度改变了的三维图像或断层图像等图像。由此，由操作者指定的范围的亮度改变后的图像显示在显示部71中。例如，在相当于暗部的范围被指定为成为增益调整对象的范围的情况下，该暗部的亮度改变后的图像显示在显示部71中。

并且，当指定成为增益调整对象的范围时，显示部71中不仅显示C面图像，也可以显示沿与C面正交的面的断层图像。图像处理部6通过对容积数据实施MPR处理生成沿C面的图像数据(C面图像数据)，再生成沿与该C面正交的面(断层面)的图像数据(断层图像数据)，将C面图像数据和断层图像数据输出给显示部71。由此，如图5所示在显示部71中显示C面图像23和与该C面图像23正交的断层图像28。并且，操作者用输入部72在C面图像23上指定成为增益调整对象的范围27。这样一来，指定成为增益调整对象的范围的C面图像23和与C面正交的面的图像(断层图像28)同时显示在显示部71中，由此使掌握三维空间更加容易，因此使指定成为增益调整对象的范围更加容易。

并且，通过图像处理部6将表示C面的位置的线28A显示在断层图像28上，操作者能够目视确认从超声波探头2到C面的距离(深度)。此时，图像处理部6也可以将表示断层面位置的线23A显示在C面图像23上。

另外，虽然在第1实施形态中在C面图像23上指定成为增益调整对象的范围，但也可以在C面图像23以外的图像上指定成为增益调整对象的范围。这是因为，即使是C面以外的图像，只要是沿与超声波扫描线交叉的面的图像，就能够容易地指定成为增益调整对象的范围(扫描线)。

此时，当操作者用输入部72指定任意的切断面时，图像处理部6根据容积数据生成沿指定的切断面的图像数据。显示部71根据该图像数据显示图像，操作者用输入部72在该图像上指定成为增益调整对象的范围。这样一来，即使是显示C面图像以外的图像，也能够容易地指定成为增益调整对象的范围(扫描线)。

并且，控制部8与超声波图像获取装置1的各部连接，控制各单元的动作。例如，控制部8对发送部3进行的发送处理进行控制，对接收部4进行的接收处理进行控制，对信号处理部5进行的信号处理进行控制，对图像处理部6进行的图像处理进行控制，以及对用户界面7进行的显示处理和输入处理进行控制。

并且，接收信号强度调整部41、接收信号强度调整部51、图像处理部6和控制部8既可以用硬件(hardware)构成，也可以用软件(software)构成。例如，用CPU(Central Processing Unit，中央处理器)分别构成接收信号强度调整部41、接收信号强度调整部51、图像处理部6和控制部8。并且，预先将执行接收信号强度调整部41的功能的第1接收信号强度调整程序(program)、执行接收信号强度调整部51的功能的第2接收信号强度调整程序、执行图像处理部6的功能的图像处理程序以及执行控制部8的功能的程序存储到图中没有表示的存储单元中。于是，CPU通过执行存储在图中没有表示的存储单元中的第1接收信号强度调整程序执行接收信号强度调整部41的功能。并且，CPU通过执行第2接收信号强度调整程序执行接收信号强度调整部51的功能。并且，CPU通过执行图像处理程序执行图像处理部6的功能。并且，CPU通过执行执行控制部8的功能的程序执行控制部8的功能。

(动作)

下面参照图7说明本发明的第1实施形态的超声波图像获取装置1的动作。图7为依顺序表示本发明的第1实施形态的超声波图像获取装置的动作的流程图。

(步骤(step)S01)

首先，使超声波探头2接触被检体(subject to be examined)的体表，用超声波探头2进行容积扫描(3D扫描)。

(步骤S02)

图像处理部6对超声波探头2扫描获得的容积数据实施体绘制，由此生成三维图像数据。根据该三维图像数据将三维图像显示在显示部71中。

(步骤S03)

然后，操作者用输入部72发出调整增益的指示，图像处理部6对容积数据实施MPR处理，由此生成任意截面的图像数据。例如，当操作者用输入部72指定所希望的C面(深度)时，图像处理部6生成沿该C面的图像数据(C面图像数据)。根据该C面图像数据将C面图像显示在显示部71中。

(步骤S04)

在C面图像显示在显示部71中的状态下，操作者用输入部72指定C面图像上的任意范围。该被指定的范围设定为成为增益调整对象的范围。例如，当像图4A所示那样操作者用输入部72指定C面图像23上的方向24时，C面图像23的周边部分被设定为成为增益调整对象的范围25。并且，该指定的范围25的坐标信息从用户界面7输出给图像处理部6。或者，当像图4B所示那样操作者用输入部72指定C面图像23上的点26时，以该点26为中心的范围被设定为成为增益调整对象的范围27。该指定范围27的坐标信息从用户界面7输出给图像处理部6。

(步骤S05)

当图像处理部6从输入部72接受到成为增益调整对象的范围的坐标信息时，特定通过该范围的扫描线，将表示该扫描线位置的信息输出给控制部8。

(步骤S06)

当控制部8从图像处理部6接受到成为增益调整对象的范围的坐标信息时，决定对通过该范围的各扫描线上的信号的增益。例如，当操作者用输入部72指定增益时，控制部8根据该增益决定对通过成为增益调整对象的范围的各扫描线上的信号的增益。并且，通过预先将增益曲线存储到条件设定存储部9中，控制部8根据该增益曲线决定对通过成为增益调整对象的范围的各扫描线上的信号的增益。另外，控制部8使信号强度在成为增益调整对象的范围的内侧和外侧连续地决定增益。例如，控制部8使增益在成为增益调整对象的范围的中央附近为最高、从中央往周边逐渐降低地设定增益。在像上述那样决定增益后，控制部8将表示扫描线位置的信息和增益输出给接收部4的接收信号强度调整部41。

(步骤S07)

在接收部4的接收信号强度调整部41从控制部8接受到表示扫描线位置的信息和增益后，根据该增益调整从超声波探头2输出的信号中指定的各扫描线上的信号的强度。并且，调整后的信号通过信号处理部5输出给图像处理部6。

(步骤S08)

图像处理部6对增益调整后的容积数据实施体绘制等图像处理，由此生成三维图像数据等图像数据。将基于该图像数据的图像显示在显示部71中。由于该图像为增益调整后的图像，因此为亮度调整过的图像。例如，在暗部的增益被调整的情况下，由于该暗部的亮度增高，因此能够获得整体亮度均匀的图像。

(步骤S09)

操作者观察该增益调整后的图像，进行是否有必要改变设定的增益的判断(步骤S09)。例如，在想要观察的范围(感兴趣区域)的亮度适当的情况下，判定为不需要改变增益；在亮度低、观察困难的情况下，判定为需要改变增益。并且，在判定为需要改变增益的情况下，操作者用输入部72输入调整增益的指示(步骤S09中Yes)。由此，反复进行步骤S03到步骤S08的处理。此时，操作者或者改变进行增益调整的范围，或者改变增益曲线，通过这样发出亮度调整的指示。而当操作者判定为不需要改变增益时，接收信号强度调整部41根据步骤S03到步骤S08设定的增益和增益调整范围对以后获取的信号进行增益调整。

通过像上述那样显示与超声波扫描线交叉的C面图像、在该C面图像上指定成为增益调整对象的范围，能够简单地在三维空间内指定成为增益调整对象的扫描线。

并且，也可以像图5所示那样将沿与C面正交的面(断层面)的图像(断层图像28)和C面图像23同时显示在显示部71中，边观察断层图像28边在C面图像23上指定成为增益调整对象的范围。通过这样与C面图像23同时显示断层图像28，更容易掌握三维空间内的位置。

并且，虽然第1实施形态对变换成数字信号之前的模拟信号进行增益调整，但也可以在将模拟信号变换成数字信号之后进行增益调整。此时，在步骤S06中控制部8将表示扫描线位置的信息和增益输出给信号处理部5的接收信号强度调整部51。当信号处理部5的接收信号强度调整部51从控制部8接受到表示扫描线位置的信息和增益时，根据增益调整变换成数字信号后的信号中的被指定的各扫描线上的信号的强度。然后将调整后的信号输出给图像处理部6。另外，进行增益调整的范围的指定与上述一样。

并且，也可以在对变换成数字信号之前的模拟信号进行了增益调整之后再对数字变换之后的信号进行增益调整。

[第2实施形态]

下面参照图8说明本发明的第2实施形态的超声波图像获取装置的结构。图8为表示本发明的第2实施形态的超声波图像获取装置的框图。

第2实施形态的超声波图像获取装置1A与第1实施形态的超声波图像获取装置1一样将沿与排列超声波振子的面大致平行的面(C面)的图像(C面图像)显示在显示部71中。并且，当操作者用输入部72在该图像上指定成为增益调整对象的范围时，超声波图像获取装置1A通过调整超声波发送信号的强度调整超声波图像的亮度。第1实施形态的超声波图像获取装置1改变接收信号的强度。与此相对，第2实施形态的超声波图像获取装置1A通过改变发送信号的强度调整超声波图像的亮度。作为调整发送信号的强度的方法，有改变发送信号的振幅大小的方法和改变超声波的发送开口的大小的方法。首先说明改变发送信号的振幅的大小的方法，然后说明改变发送开口的大小的方法。

(发送信号的振幅的改变)

第2实施形态的超声波图像获取装置1A在发送部3中具备发送信号强度调整部31或孔径(aperture)设定部32取代第1实施形态的超声波图像获取装置1所具备的接收信号强度调整部41和接收信号强度调整部51。除此以外的结构与第1实施形态的超声波图像获取装置1的结构相同，因此省略说明。下面说明超声波图像获取装置1A的结构，尤其以发送部3的结构为中心进行说明。

首先说明通过改变发送信号的振幅调整发送信号的强度的方法。当发送信号强度调整部31从控制部8接收到表示扫描线位置的信息和增益时，根据增益增加该扫描线上的发送信号的振幅。由此，发送信号的强度变高。这样调整发送信号的强度取代调整接收信号的增益也能够调整超声波图像的亮度。

另外，指定进行增益调整的范围的方法、决定增益的方法以及确定扫描线位置的方法与上述第1实施形态的超声波图像获取装置1相同。即，在显示部71中显示C面图像，操作者用输入部72指定该C面图像上的任意范围，由此能够容易地在三维空间内指定成为增益调整对象的范围。图像处理部6特定通过成为增益调整对象的范围的扫描线，将表示该扫描线位置的信息输出给控制部8。控制部8决定增益，将表示扫描线位置的信息和增益输出给发送信号强度调整部31。发送信号强度调整部31根据该增益改变该扫描线上的发送信号的振幅。

通过像上述那样在显示部71中显示C面图像、在该C面图像上指定成为增益调整对象的范围，能够简单地在三维空间内指定成为增益调整对象的范围。

(动作)

下面参照图9说明本发明的第2实施形态的超声波图像获取装置1A的动作。图9为依顺序表示本发明的第2实施形态的超声波图像获取装置的动作的流程图。

(步骤S20)

首先，使超声波探头2接触被检体的体表，用超声波探头2进行容积扫描(3D扫描)。

(步骤S21)

图像处理部6对由超声波探头2扫描获得的容积数据实施体绘制，由此生成三维图像数据。将基于该三维图像数据的三维图像显示在显示部71中。

(步骤S22)

然后，操作者用输入部72发出调整增益的指示，图像处理部6对容积数据实施MPR处理，由此生成任意截面的图像数据。例如，当操作者用输入部72指定所希望的C面时，图像处理部6生成沿该C面的图像数据(C面图像数据)。根据该C面图像数据将C面图像显示在显示部71中。

(步骤S23)

在C面图像显示在显示部71中的状态下，操作者用输入部72指定C面图像上的任意范围。该指定的范围设定为成为增益调整对象的范围。当这样指定成为增益调整对象的范围时，C面图像上该范围的坐标信息从用户界面7输出给图像处理部6。

(步骤S24)

当图像处理部6从输入部72接收到成为增益调整对象的范围的坐标信息时，特定通过该范围的扫描线，将表示该扫描线位置的信息输出给控制部8。

(步骤S25)

当控制部8从图像处理部6接受到成为增益调整对象的范围的坐标信息时，决定对该范围的增益。由于决定该增益的方法与上述第1实施形态的超声波图像获取装置1相同，因此省略说明。并且，控制部8将表示扫描线位置的信息和增益输出给发送部3的发送信号强度调整部31。

(步骤S26)

当发送部3的发送信号强度调整部31从控制部8接受到表示扫描线位置的信息和增益时，根据该增益调整该扫描线上的发送信号的强度。例如，发送信号强度调整部31根据该增益增大发送信号的振幅的大小。由此，发送信号的强度变高。

(步骤S27)

然后，超声波探头2用增益调整后的发送信号进行容积扫描。

(步骤S28)

由扫描获得的接收信号通过接收部4和信号处理部5输出给图像处理部6。图像处理部6对容积数据实施体绘制等图像处理，由此生成三维图像数据等图像数据。将基于该图像数据的图像显示在显示部71中。由于该图像为由增益调整后的发送信号获得的图像，因此为亮度调整后的图像。例如，在暗部的增益被调整的情况下，由于该暗部的亮度增高，因此能够获得整体亮度均匀的图像。

(步骤S29)

操作者观察该增益调整后的图像，进行是否有必要改变设定的增益的判断(步骤S29)。例如，在感兴趣区域的亮度不适当的情况下，判定为需要改变增益，操作者再次输入调整增益的指示(步骤S29中Yes)。由此，反复进行步骤S22到步骤S28的处理。此时，操作者或者改变进行增益调整的范围，或者改变增益曲线，通过这样指示亮度调整。而当操作者判定为不需要改变增益时，发送信号强度调整部31根据步骤S22到步骤S28设定的增益和增益调整范围进行以后的增益调整。

通过像上述那样显示与扫描线交叉的C面图像、在该C面图像上指定成为增益调整对象的范围，能够简单地在三维空间内指定范围。

并且，也可以与第1实施形态的超声波图像获取装置1一样将沿与C面正交的面(断层面)的图像(断层图像)和C面图像同时显示在显示部71中。由此，更容易掌握三维空间内的位置。而且，也可以制作C面图像以外的图像中与扫描线交叉的面的图像，在该图像上指定成为增益调整对象的范围。

(发送开口的改变)

接着说明通过改变超声波发送开口的大小调整发送信号的强度的方法。当发送部3的孔径设定部32从控制部8接收到表示扫描线位置的信息和增益时，增大超声波探头2的超声波振子中与该扫描线位置相对应的部分的超声波开口面积。发送部3使超声波探头2根据孔径设定部32设定的开口的大小进行超声波的发送和接收。由此，由于超声波发送信号的强度高，因此可以增加暗部的亮度。另外，一般的扫描不使用超声波的全开口进行扫描，当提高暗部的亮度时，通过使用比平时大的开口面积，能够使发送信号的强度比一般的扫描高。

另外，发送信号强度调整部31、孔径设定部32、图像处理部6和控制部8既可以用硬件构成，也可以用软件构成。例如，用CPU分别构成发送信号强度调整部31、孔径设定部32、图像处理部6和控制部8。并且，预先将执行发送信号强度调整部31的功能的发送信号强度调整程序、执行孔径设定部32的功能的孔径设定程序、执行图像处理部6的功能的图像处理程序以及执行控制部8的功能的程序存储到图中没有表示的存储单元中。于是，CPU通过执行存储在图中没有表示的存储单元中的发送信号强度调整程序执行发送信号强度调整部31的功能。并且，CPU通过执行孔径设定程序执行孔径设定部32的功能。并且，CPU通过执行图像处理程序执行图像处理部6的功能。并且，CPU通过执行执行控制部8的功能的程序执行控制部8的功能。

[变形例]

下面说明上述实施形态的变形例。

(变形例1)

首先参照图10A和图10B说明第2实施形态的超声波图像获取装置1A的变形例作为变形例1。图10A为说明超声波探头的孔径的图，为超声波振子的剖视图。图10B为说明超声波探头的孔径的图，为从超声波探头看去的图(顶视图)。

如图10A所示，感兴趣区域内产生暗部102的主要原因可以认为是存在肋骨(rib)等高反射部(障碍物)101。如果超声波扫描的范围内存在肋骨等高反射部(障碍物)101，则由于超声波被该高反射部101反射了，因此高反射部101的背后变成了暗部102。在这种情况下，虽然通过提高超声波发送信号的强度能够提高超声波图像的亮度，但不能避免障碍物引起的超声波的反射波。

因此变形例1在用超声波探头2扫描暗部102的区域时不使用靠近暗部102区域的超声波振子，而是使用其他部分的超声波振子扫描暗部102的区域。而扫描暗部102以外的区域时，用所有的超声波振子进行扫描。即，在扫描暗部102的区域时不使用靠近暗部102区域的部分的开口，而用其他部分的开口扫描暗部102的区域，在扫描暗部102以外的区域时使用所有的开口扫描该区域。

当孔径设定部32从控制部8接受到表示扫描线位置的信息(表示暗部102的位置的信息)时，将靠近该位置的开口以外的开口设定到发送部3中。例如，当孔径设定部32从控制部8接收到表示扫描线位置的信息时，将包括该扫描线的位置的范围内预先设定的宽度的范围作为不使用的开口，将除此以外的开口设定到发送部3中。当扫描暗部102时，发送部3使超声波探头2按孔径设定部32设定的开口进行超声波的发送和接收。而当扫描暗部102以外的区域时，发送部3使超声波探头2用所有的开口进行超声波的发送和接收。

例如，在图10A和图10B所示的例子中，扫描暗部102的区域时发送部3不使用靠近该暗部102的超声波振子群2B，使用其他部分的超声波振子群2A扫描暗部102。由此，能够降低障碍物引起的超声波反射的影响。而扫描暗部102以外的区域时，发送部3用全部的超声波振子进行扫描。

如上所述，在扫描暗部102区域时缩小开口，因此超声波发送信号的强度低。因此，为了弥补这一降低，发送信号强度调整部31增大发送信号的振幅。此时，控制部8将表示扫描线位置的信息输出给孔径设定部32，并且将用于弥补信号强度降低的增益输出给发送信号强度调整部31。孔径设定部32根据表示扫描线位置的信息将使用或不使用的开口设定到发送部3中，发送信号强度调整部31根据增益改变发送信号的振幅的大小。

如上所述，通过不使用靠近指定范围(暗部)的超声波振子进行扫描，能够降低由障碍物引起的超声波反射的影响。而且，通过提高超声波发送信号的强度因开口缩小而降低的量，能够使超声波图像的亮度均匀。

并且，也可以将上述第1实施形态与第2实施形态的方法组合起来。例如，也可以通过提高发送信号的强度并且提高接收信号的强度，从而在发送和接收时进行增益调整。

(变形例2)

下面参照图11至图15说明自动地检测成为增益调整对象的范围的例作为变形例2。图11为表示变形例2的超声波图像获取装置的框图。图12至图14为示意地表示C面图像上设置的多个区域的图。图15为表示亮度值的分布的图。

图11所示的超声波图像获取装置1B中，由于附图标记与第1实施形态的超声波图像获取装置1中相同的单元具有相同的功能，因此这里省略其说明。变形例2在第1实施形态的超声波图像获取装置1中设置了自动地检测成为增益调整对象的范围的检测部10。下面说明检测部10的结构。

检测部10包括区域抽取部11、平均亮度值计算部12、偏差判定部13、分组部14和重心位置计算部15而构成。检测部10将C面图像分成预先设定的多个区域，求出各区域中包含的像素的亮度值的平均值，特定该平均值在预先设定的偏差范围之外的区域。而且，检测部10将与该特定的区域相接的区域分为一个组，根据属于该组的区域中的亮度值的分布求出亮度重心位置。然后，控制部8决定对通过以该重心位置为中心的预定范围的各扫描线上的信号的增益。

当区域抽取部11接受到从图像处理部6输出的C面图像数据时，抽取该C面图像内具有预定的阈值以上的亮度值的区域。该阈值为为了检测被检体的组织而设定的值，图像的亮度值在阈值以上的区域表示该区域为被检体的组织。例如，区域抽取部11检测亮度值低于阈值的区域的边界，通过这样抽取亮度值在阈值以上的区域。

下面参照图12说明区域抽取部11进行的边界的检测处理。例如图12所示，区域抽取部11检测C面图像40的边界41，抽取包含在该边界41内侧的区域。边界41外侧的亮度值低于阈值，边界41内侧的亮度值在阈值以上。在图12所示的例子中，边界41内侧的图像表示被检体的组织。

平均亮度值计算部12接受区域抽取部11抽取的区域中包含的各像素的坐标信息和各像素的亮度值，而且将C面图像分成多个区域，求出每个区域中包含的像素的亮度值的平均值。控制部8进行将C面图像分成多个区域的设定。控制部8中预先设定有分割图案。平均亮度值计算部12从控制部8接受表示分割图案的信息，根据该分割图案将C面图像分成多个区域，求出各区域中包含的像素的亮度值的平均值。然后，平均亮度值计算部12将每个区域的亮度值的平均值输出给偏差判定部13。

另外，控制部8中预先设定有多个分割图案，操作者能够从这些分割图案中选择所希望的分割图案。例如，控制部8将预先设定的多个分割图案显示在显示部71中。然后，当操作者用输入部72指定这些分割图案中所希望的分割图案时，控制部8将表示指定的分割图案的信息输出给平均亮度值计算部12。平均亮度值计算部12根据该分割图案将C面图像分成多个区域，求出每个区域中包含的像素的亮度值的平均值。

下面参照图12到图14说明C面图像上设定的多个区域。

例如图12所示的分割图案42为格子状图案。用格子状的分割图案42分割的各区域的形状、大小相同。平均亮度值计算部12接收区域抽取部11抽取的区域中包含的各像素的坐标信息和各像素的亮度值，并从控制部8接收表示分割图案42的信息，求出由该分割图案42分割的各区域中每个区域所包含的像素的亮度值的平均值。

另外，控制部8将图像处理部6生成的C面图像40显示在显示部71中，而且也可以将分割图案42与C面图像40重叠显示在显示部71中。

分割图案的其他例表示在图13和图14中。例如图13所示的分割图案43具有同心圆形状的图案和从圆的中心呈放射状延伸的线。并且，图14所示的分割图案44具有圆形图案和从圆的中心呈放射状延伸的线。分割图案43、44设定在控制部8中。当操作者指定分割图案43或分割图案44时，控制部8将表示指定的分割图案43(44)的信息输出给平均亮度值计算部12。平均亮度值计算部12根据分割图案43(44)将C面图像分成多个区域，求出每个区域中包含的像素的亮度值的平均值。

当偏差判定部13接受到平均亮度值计算部12求出的各区域的亮度值的平均值时，判断每个平均值是否包含在偏差范围内。该偏差范围预先设定在偏差判定部13中。例如，当偏差判定部13接受到各区域的亮度值的平均值时，再计算出该平均值的平均值，以算出的平均值作为偏差的基准值。偏差判定部13判断各区域的亮度值的平均值是否包含在以该基准值为基准的规定的偏差范围内。然后，偏差判定部13确定亮度值的平均值在偏差范围之外的区域。偏差判定部13将亮度值的平均值在偏差范围之外的区域的坐标信息输出给分组部14。

该偏差范围表示在图15中。图15中平均值为偏差判定部13求出的作为判断偏差的基准的基准值。上限值(上限阈值)和下限值(下限阈值)为以偏差的基准值作为基准规定偏差范围的值。上限值(上限阈值)和下限值(下限阈值)预先设定在偏差判定部13中。如果各区域的亮度值的平均值包含在上限值与下限值之间，则偏差判定部13判定为该区域的亮度值的平均值在偏差范围内。而如果各区域的亮度值的平均值超过上限值或下限值，则偏差判定部13判定为该区域的亮度值的平均值在偏差范围之外。例如图15所示，偏差判定部13将小于下限值(下限阈值)的平均值判定为在偏差范围之外。然后，偏差判定部13将亮度值的平均值在偏差范围之外的区域的坐标信息输出给分组部14。

分组部14将与被判定为平均值在偏差范围之外的区域相连的区域作为一个组建立起对应关系。

重心位置计算部15根据被分组部14作为一个组建立了对应关系的各区域中的亮度的分布求出亮度的重心位置。例如，重心位置计算部15根据被分组部14作为一个组建立了对应关系的各区域中所包含的各像素的亮度值、各像素的位置以及属于该组的区域所占的面积求，求出属于该组的区域的亮度重心位置。然后，重心位置计算部15将亮度重心位置的坐标信息输出给控制部8。

当控制部8从重心位置计算部15接收到该重心位置的坐标信息时，决定对通过以该重心位置为中心预先设定的预定范围的各扫描线上的信号的增益。例如，控制部8根据像图5所示那样预先设定的增益曲线决定对通过以该重心位置为中心的预定范围的各扫描线上的信号的增益。

然后，与第1实施形态一样控制部8将表示扫描线位置的信息和增益输出给接收部4的接收信号强度调整部41。当接收部4的接收信号强度调整部41从控制部8接收到表示扫描线位置的信息和增益时，根据增益改变从超声波探头2输出的信号中该扫描线上的信号的强度。并且，控制部也可以将表示扫描线位置的信息和增益输出给信号处理部5的接收信号强度调整部51而不是输出给接收信号强度调整部41。当接收信号强度调整部51从控制部8接收表示扫描线位置的信息和增益时，根据增益改变变换成数字信号后的信号中该扫描线上的信号的强度。并且，也可以与第2实施形态一样控制部8将表示扫描线位置的信息和增益输出给图8所示的发送信号强度调整部31而不是输出给接收信号强度调整部41或接收信号强度调整部51。当发送信号强度调整部31从控制部8接收到表示扫描线位置的信息和增益时，根据该增益增大该扫描线的发送信号的振幅。由此增大发送信号的强度。

如上所述，变形例2也进行模拟增益调整、数字增益调整或发送信号调整中的某一种调整。

并且，在分组部14将各区域分成多个组的情况下，重心位置计算部15求出每个组的亮度的重心位置，将各组的重心位置的坐标信息输出给控制部8。当控制部8接收到多个重心位置的坐标信息时，根据预先设定的增益曲线调整对通过以各重心位置为中心的预定范围的扫描线上的信号的增益。

如果采用上述结构的超声波图像获取装置1B，即使在存在局部阴影引起亮度降低的情况下，也能够自动地检测到该阴影部分，自动地调整整个亮度。

并且，变形例2的超声波图像获取装置1B也可以根据通过C面的扫描线上的信号的值求出成为增益调整对象的范围。

并且，检测部10既可以用硬件构成，也可以用软件构成。例如，用CPU构成检测部10，预先将执行检测部10的功能的检测程序存储到图中没有表示的存储单元中。该检测程序包括执行区域抽取部11的功能的区域抽取程序、执行平均亮度值计算部12的功能的平均亮度值计算程序、执行偏差判定部13的功能的偏差判断程序、执行分组部14的功能的分组程序以及执行重心位置计算部15的功能的重心位置计算程序。并且，CPU通过执行存储在图中没有表示的存储单元中的检测程序执行检测部10的功能。即，CPU通过执行检测程序中包含的各种程序分别执行区域抽取部11的功能、平均亮度值计算部12的功能、偏差判定部13的功能、分组部14的功能以及重心位置计算部15的功能。

(变形例3)

下面说明变形例3的超声波图像获取装置。该变形例3的超声波图像获取装置的结构与上述变形例2的超声波图像获取装置的结构相同，决定对通过以重心位置为中心的规定范围的各扫描线上的信号的增益。而且，变形例3的超声波图像获取装置求出深度不同的多个C面中每个C面的重心位置，决定对通过以各种深度的重心位置为中心的预定范围的扫描线上的信号的增益，对该决定的增益进行加权处理，通过这样求出对各扫描线上的信号的增益。

首先，操作者用输入部72指定多个深度，图像处理部6根据该指定生成深度不同的多个C面图像数据。然后，图像处理部6将这些C面图像数据输出给检测部10。

检测部10对图像处理部6生成的多个C面图像数据实施与变形例2相同的处理，通过这样求出亮度调整对象范围内各深度的C面图像的重心位置。然后，亮度调整设定部10将各深度的C面图像上求得的重心位置的坐标信息输出给控制部8。

当控制部8从重心位置计算部15接收到每种深度的C面图像上求得的重心位置时，决定对每种深度的通过以重心位置为中心的预定范围的各扫描线上的信号的增益。例如，控制部8根据像图6所示那样预先设定的增益曲线决定各深度的通过以重心位置为中心的预定范围的各扫描线上的信号的增益。即，控制部8决定对通过以各深度的重心位置为中心的预定范围的各扫描线上的信号的增益。

而且，控制部8根据对各深度的C面设定的加权值求出对各扫描线上的信号的增益。对各深度的C面的加权值能够通过使用者用输入部72指定。具体为，控制部8对通过以各深度的重心位置为中心的预定范围的各扫描线上的信号的增益进行各种深度的C面的加权，求出进行加权后的增益的平均值。

然后，控制部8将增益的平均值作为对所有的扫描线上的信号的增益，将表示扫描线位置的信息和增益的平均值输出给接收信号强度调整部41、接收信号强度调整部51或发送信号强度调整部31。接收信号强度调整部41、接收信号强度调整部51或发送信号强度调整部31用控制部8输出的增益的平均值进行与第1实施形态和第2实施形态相同的增益调整。

例如，当对深度方向的第3、第4和第5个深度位置的C面设定的加权值为1，对其他深度的C面设定的加权为0时，控制部8对通过以各深度的重心位置为中心的预定范围的各扫描线上的信号的增益进行各种深度的加权。而且，控制部8求出进行了加权的各深度的增益的平均值。在本例中，由于对深度方向第3、第4和第5个深度位置的C面设定的加权值为1，所以控制部8对通过以第3、第4和第5个深度的重心位置为中心的预定范围的各扫描线上的信号的增益求出平均值。更详细地说明为，控制部8求出对通过以第3个深度的重心位置为中心的预定范围的各扫描线上的信号的增益、通过以第4个深度的重心位置为中心的预定范围的各扫描线上的信号的增益以及通过以第5个深度的重心位置为中心的规定范围的各扫描线上的信号的增益的平均值。然后，控制部8以这些增益的平均值作为对所有扫描线上的信号的增益，将表示扫描线位置的信号和增益的平均值输出给接收信号强度调整部41、接收信号强度调整部51或发送信号强度调整部31。

并且，当对深度方向的第1、第2、第3、第4、第5和第6个深度位置的C面设定的加权值分别为“0.0”、“0.1”、“0.3”、“0.7”、“0.8”、“0.3”时，控制部8对通过以各深度的重心位置为中心的预定范围的各扫描线上的信号的增益进行各深度的加权。而且，控制部8求出进行了加权的各深度的增益的平均值。更详细地说明为，控制部8对通过以第1个深度的重心位置为中心的预定范围的各扫描线上的信号的增益进行“0.0”的加权，对通过以第2个深度的重心位置为中心的预定范围的各扫描线上的信号的增益进行“0.1”的加权，对通过以第3个深度的重心位置为中心的预定范围的各扫描线上的信号的增益进行“0.3”的加权，对通过以第4个深度的重心位置为中心的预定范围的各扫描线上的信号的增益进行“0.7”的加权，对通过以第5个深度的重心位置为中心的预定范围的各扫描线上的信号的增益进行“0.8”的加权，并对通过以第6个深度的重心位置为中心的预定范围的各扫描线上的信号的增益进行“0.3”的加权。然后，控制部8求出加权后的增益的平均值。再然后，控制部8以该增益的平均值作为所有的扫描线上的信号的增益，将表示扫描线位置的信息和增益的平均值输出给接收信号强度调整部41、接收信号强度调整部51或发送信号强度调整部31。

如上所述，求出深度不同的多个C面中每个C面的重心位置，决定对通过以各深度的重心位置为中心的预定范围的各扫描线上的信号的增益，对该决定的增益进行加权处理，由此求出对各扫描线上的信号的增益。由此，能够进行局部的增益调整。