JP2001340339A - Ultrasonic diagnosing device - Google Patents

Ultrasonic diagnosing device

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JP2001340339A
JP2001340339A JP2000168484A JP2000168484A JP2001340339A JP 2001340339 A JP2001340339 A JP 2001340339A JP 2000168484 A JP2000168484 A JP 2000168484A JP 2000168484 A JP2000168484 A JP 2000168484A JP 2001340339 A JP2001340339 A JP 2001340339A
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Japan
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ultrasonic
reception
harmonic
received signal
signal output
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JP2000168484A
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Japanese (ja)
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Takeshi Mitsutake
毅 三竹
Naoyuki Murayama
直之 村山
Tatsuya Hayashi
林  達也
Akira Sasaki
明 佐々木
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To extract the higher harmonic component of a receiving signal in an ultrasonic diagnosis by a comparatively simple means without increasing an imaging period of time. SOLUTION: The receiving signal (a) is output from a phasing circuit 3 which performs a receiving focus process for a receiving wave being output from an ultrasonic probe l. A delayed receiving signal (b) is obtained by delaying the receiving signal (a), e.g. by a period of time being equivalent to the 1/2 wavelength of a basic wave component by a delaying circuit 4. The receiving signal (a) and the delayed receiving signal (b) are added by an adding apparatus 5, and the basic wave component is eliminated or reduced, and thus, a receiving signal comprising the higher harmonic component is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波診断装置に
関する。
[0001] The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】超音波診断装置は、被検体に超音波を送
信してその反射波を受信し、その受信信号に含まれる被
検体の音響特性情報に基づいて被検体の各部の画像を形
成し、その画像により被検体の診断を行なうものとして
広く知られている。
2. Description of the Related Art An ultrasonic diagnostic apparatus transmits an ultrasonic wave to a subject, receives a reflected wave thereof, and forms an image of each part of the subject based on acoustic characteristic information of the subject included in the received signal. It is widely known that a subject is diagnosed based on the image.

【0003】このような超音波診断装置において、従
来、方位分解能を向上させるため、受信信号のうち送信
波の基本周波数に対応する高調波成分を抽出して、診断
用の画像を生成することが提案されている。つまり、高
調波成分は基本波成分よりも波長が短いので、方位分解
能を向上させることができるからである。
Conventionally, in such an ultrasonic diagnostic apparatus, in order to improve the azimuth resolution, a harmonic component corresponding to a fundamental frequency of a transmission wave is extracted from a received signal to generate a diagnostic image. Proposed. That is, since the harmonic component has a shorter wavelength than the fundamental component, the azimuth resolution can be improved.

【0004】受信信号から高調波成分を抽出する方法と
して、例えば、受信信号をバンドパスフィルタにより処
理して、所望の高調波成分を抽出することが行なわれて
いる。また、他の方法として、位相を反転した2つの超
音波を時間をずらして被検体に送信し、それらの反射波
を受信処理して加算し、基本波成分を相殺することによ
り、高調波成分を抽出することが提案されている(特開
平11−342130号公報)。
As a method of extracting a harmonic component from a received signal, for example, a received signal is processed by a band-pass filter to extract a desired harmonic component. As another method, two ultrasonic waves whose phases are inverted are transmitted to the subject with a time lag, the reflected waves are received and added, and the fundamental wave component is canceled, thereby obtaining a harmonic component. (Japanese Patent Laid-Open No. 11-342130).

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術によれ
ば、次のような問題がある。すなわち、バンドパスフィ
ルタにより高調波成分を抽出する方法は、バンドパスフ
ィルタの特性として通過帯域が狭く且つ急峻な特性が要
求される。そのため、バンドパスフィルタの回路構成が
複雑になり、且つ回路規模が増大するなどの問題があ
る。また、狭帯域のバンドパスフィルタ特性のために、
距離分解能が低下することがある。また、受信フォーカ
スを行なう整相回路がアナログ方式の超音波診断装置の
場合は、所望の特性を得ることができないことがある。
一方、バンドパスフィルタの通過帯域特性が悪いと、基
本波成分の除去が不十分の場合が生じ、生成される画像
の質が低下するという問題がある。
According to the above-mentioned prior art, there are the following problems. That is, the method of extracting a harmonic component using a bandpass filter requires a narrow and steep characteristic of the passband as the characteristic of the bandpass filter. Therefore, there are problems that the circuit configuration of the bandpass filter becomes complicated and the circuit scale increases. Also, due to the narrow band bandpass filter characteristics,
Range resolution may be reduced. Further, when the phasing circuit for performing the reception focusing is an analog ultrasonic diagnostic apparatus, desired characteristics may not be obtained in some cases.
On the other hand, if the pass band characteristics of the band-pass filter are poor, there is a problem that the removal of the fundamental wave component may be insufficient, and the quality of the generated image deteriorates.

【0005】他方、位相を反転した2つの超音波を時間
をずらして被検体に送信し、それらの反射波の受信信号
を加算して基本波成分を相殺する方法の場合は、1本の
超音波ビーム上の音響特性を収集するのに、2回の超音
波送信・受信を行なわなければならない。そのため、計
測時間ないし撮影時間が2倍になり、画像のフレームレ
ートが低下してしまう問題がある。
On the other hand, in the case of a method in which two ultrasonic waves whose phases are inverted are transmitted to a subject with a time delay and the received signals of the reflected waves are added to cancel the fundamental wave component, one ultrasonic wave is used. In order to collect the acoustic characteristics on the sound beam, two transmissions and receptions of ultrasonic waves must be performed. Therefore, there is a problem that the measurement time or the photographing time is doubled, and the frame rate of the image is reduced.

【0006】本発明の課題は、受信信号の高調波成分
を、撮像時間を増加させることなく、且つ比較的簡単な
手段により抽出することにある。
An object of the present invention is to extract a harmonic component of a received signal by a relatively simple means without increasing the imaging time.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の超音波診断装置
は、上記課題を解決するため、超音波を送受信する超音
波探触子と、該超音波探触子に送信する送信波の送信フ
ォーカス処理をする送信手段と、前記超音波探触子から
出力される受信波の受信フォーカス処理をする整相手段
と、該整相手段から出力される受信信号を時間的にずら
したものと、ずらさないものとを加算又は減算して当該
受信信号の高調波を抽出する高調波抽出手段と、該高調
波抽出手段から出力される信号に基づいて画像を生成す
る画像処理手段とを備えてなることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention comprises: an ultrasonic probe for transmitting and receiving ultrasonic waves; and a transmission of a transmission wave to be transmitted to the ultrasonic probe. Transmitting means for performing a focus process, phasing means for performing a reception focus process of a reception wave output from the ultrasonic probe, and a time-shifted reception signal output from the phasing means, A harmonic extraction unit that extracts a harmonic of the received signal by adding or subtracting a signal that is not shifted, and an image processing unit that generates an image based on a signal output from the harmonic extraction unit. It is characterized by the following.

【0008】すなわち、高調波成分と基本波成分の周波
数の違いを利用して、受信信号を時間的にずらしたもの
と、ずらさないものとを加算又は減算するという簡単な
処理により、基本波成分を減少させることができ、これ
により高調波成分を抽出することができる。また、1本
の超音波ビーム上の音響特性を収集するのに1回の超音
波送信・受信で行うことができるから、撮影時間を増加
させる必要がない。
That is, utilizing the difference between the frequency of the harmonic component and the frequency of the fundamental wave component, the fundamental wave component is obtained by a simple process of adding or subtracting a time-shifted received signal and a non-shifted received signal. Can be reduced, so that harmonic components can be extracted. In addition, since the acquisition of acoustic characteristics on one ultrasonic beam can be performed by one ultrasonic transmission / reception, there is no need to increase the imaging time.

【0009】上記の高調波抽出手段は、整相手段から出
力される受信信号と該受信信号を可変調整される時間遅
延させた遅延受信信号とを加算又は減算して前記受信信
号の高調波成分を抽出するように構成してもよい。
The harmonic extraction means adds or subtracts a reception signal output from the phasing means and a delayed reception signal obtained by variably adjusting the reception signal to add or subtract a harmonic component of the reception signal. May be extracted.

【0010】すなわち、遅延手段により遅延した受信信
号と、遅延していない原信号とを加算又は減算すると、
遅延時間に応じて基本波成分が相殺される。したがっ
て、遅延時間を調整することにより、受信信号の基本波
成分を実質的に除去することができる。具体的には、高
調波抽出手段から出力される受信信号の基本波成分が十
分小さくなるように、遅延時間を可変調整する。
That is, when the received signal delayed by the delay means and the original signal not delayed are added or subtracted,
The fundamental wave component is canceled according to the delay time. Therefore, by adjusting the delay time, the fundamental wave component of the received signal can be substantially removed. Specifically, the delay time is variably adjusted so that the fundamental component of the received signal output from the harmonic extraction means is sufficiently small.

【0011】例えば、整相手段から出力される受信信号
を、この受信信号の基本波成分の1/2波長に相当する
時間遅延させることが望ましい。すなわち、整相手段か
ら出力される受信信号と、この受信信号を基本波成分
(中心周波数)の1/2波長に相当する時間遅延させた
信号とは、基本波成分の位相が180°ずれた関係にな
る。したがって、両者の受信信号を加算すると、基本波
成分は相殺されて除去される。一方、例えば、2倍の高
調波成分は、位相が360°ずれて同極性の信号同士が
加算されることになるので、大きな振幅の高調波成分を
抽出することができる。その結果、1本の超音波ビーム
上の音響特性を収集するのに1回の超音波送信・受信で
行うことができ、撮影時間を増加させる必要がない。ま
た、信号の遅延手段は、バンドパスフィルタを用いて高
調波成分を抽出するものに比べて簡単な回路等により実
現できる。
For example, it is desirable to delay the received signal output from the phasing means by a time corresponding to a half wavelength of the fundamental wave component of the received signal. That is, the phase of the fundamental wave component is shifted by 180 ° between the received signal output from the phasing means and the signal obtained by delaying the received signal by time corresponding to 1 / wavelength of the fundamental wave component (center frequency). Become a relationship. Therefore, when the two received signals are added, the fundamental wave component is canceled and removed. On the other hand, for example, a double harmonic component has a phase shifted by 360 ° and signals of the same polarity are added, so that a harmonic component having a large amplitude can be extracted. As a result, it is possible to collect acoustic characteristics on one ultrasonic beam by one transmission and reception of ultrasonic waves, and it is not necessary to increase the photographing time. The signal delay means can be realized by a simple circuit or the like as compared with a means for extracting a harmonic component using a band-pass filter.

【0012】ここで、超音波の受信信号の周波数は、被
検体内での超音波の反射位置(受信深度)によって変化す
ることが知られている。また、受信深度によって変化す
る周波数は、予め測定等で求めることができる。したが
って、受信信号の基本波成分の1/2波長は、受信深度
に応じて可変することが望ましい。
Here, it is known that the frequency of the ultrasonic reception signal changes depending on the reflection position (reception depth) of the ultrasonic wave in the subject. Further, the frequency that changes depending on the reception depth can be obtained in advance by measurement or the like. Therefore, it is desirable that the half wavelength of the fundamental wave component of the received signal be changed according to the reception depth.

【0013】他方、受信深度による周波数変化が余り問
題にならないときは、上記の遅延時間を、送信超音波の
基本波成分の1/2波長に相当する時間に設定してもよ
い。
On the other hand, when the frequency change due to the reception depth does not cause much problem, the above-mentioned delay time may be set to a time corresponding to a half wavelength of the fundamental wave component of the transmission ultrasonic wave.

【0014】また、本発明の他の発明は、上記課題を解
決するため、超音波探触子から出力される受信波の受信
フォーカス処理をする整相手段から出力される受信信号
を、ローパスフィルタを通して受信信号の基本波成分の
みを通過させ、これと整相手段から出力される受信信号
の差を求める減算手段を設けることにより、高調波成分
のみを抽出するようにしてもよい。
According to another aspect of the present invention, there is provided a low-pass filter for receiving a signal output from a phasing means for performing a reception focusing process on a reception wave output from an ultrasonic probe. By passing only the fundamental wave component of the received signal through and providing a subtraction means for calculating the difference between the fundamental signal and the received signal output from the phasing means, only the harmonic component may be extracted.

【0015】この他の発明によれば、1本の超音波ビー
ム上の音響特性を収集するのに1回の超音波送信・受信
で行うことができ、撮影時間を増加させる必要がない。
また、ローパスフィルタは、バンドパスフィルタに比べ
て簡単な回路等により実現できる。
According to another aspect of the present invention, it is possible to collect acoustic characteristics on one ultrasonic beam by one transmission and reception of ultrasonic waves, and it is not necessary to increase the photographing time.
Further, the low-pass filter can be realized by a simple circuit or the like as compared with the band-pass filter.

【0016】また、上記において、送信フォーカス処理
とは、複数の超音波振動子から発する超音波が設定焦点
に到達する時間を一致させるように、それぞれの超音波
振動子に送信する駆動信号の発信時間を制御する機能を
いい、受信フォーカス処理とは、複数の超音波振動子か
ら出力される受信波の位相を一致させて加算する機能を
いう。
In the above description, the transmission focus processing is to transmit a drive signal to be transmitted to each of the ultrasonic transducers so that the times at which ultrasonic waves emitted from the plurality of ultrasonic transducers reach the set focal point are matched. It refers to a function of controlling time, and the reception focus processing refers to a function of matching and adding phases of reception waves output from a plurality of ultrasonic transducers.

【0017】[0017]

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態について、図
面を用いて説明する。 (第1実施の形態)図1に本発明の一実施の形態の超音
波診断装置のブロック構成図を示す。同図に示すよう
に、超音波診断装置は、超音波探触子1と、超音波送受
信回路2と、整相回路3と、遅延回路4と、加算器5
と、信号処理部6と、画像処理部7と、モニタ8とを備
えて構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the ultrasonic diagnostic apparatus includes an ultrasonic probe 1, an ultrasonic transmitting / receiving circuit 2, a phasing circuit 3, a delay circuit 4, an adder 5,
, A signal processing unit 6, an image processing unit 7, and a monitor 8.

【0018】超音波探触子1は、図示していないが、複
数の超音波振動子を短冊状に配列して形成され、被検体
の表面に密着させて用いられる。各超音波振動子は、一
般に、入力されるパルス状の電気信号の送信波信号(駆
動パルスとも言う。)を超音波に変換して被検体に発射
する機能と、被検体の内部から反射する超音波(受信エ
コーとも言う。)を受けて電気信号の受信信号に変換し
て出力する機能を有して形成されている。
Although not shown, the ultrasonic probe 1 is formed by arranging a plurality of ultrasonic transducers in a strip shape, and is used in close contact with the surface of the subject. Each ultrasonic transducer generally has a function of converting a transmission wave signal (also referred to as a driving pulse) of an input pulse-like electric signal into an ultrasonic wave and emitting the ultrasonic wave to the subject, and reflecting from the inside of the subject. It is formed to have a function of receiving an ultrasonic wave (also called a reception echo), converting it into a reception signal of an electric signal, and outputting the signal.

【0019】超音波送受信回路2は、超音波発信器と、
超音波の送信処理回路と、超音波の受信回路等を有して
形成されている。超音波の送信処理回路は超音波発信器
から出力される基本周波数fの送信波信号を、複数の
超音波振動子のそれぞれに送信する機能を有している。
つまり、周知のように、短冊状に配列された複数の超音
波振動子から発する超音波が、可変設定される被検体内
の1つの焦点に到達する時間を一致させるように、それ
ぞれの超音波振動子に送信する送信波信号の発信タイミ
ング(位相)を制御する機能を有している。超音波の受
信回路は、複数の超音波振動子から出力される複数の受
信信号を、送信波信号と分離して受信し、増幅する機能
を有している。この超音波送受信回路2からは、超音波
振動子のチャンネル数に対応した数の受信信号が、それ
ぞれ独立した受信信号として整相回路3に出力される。
The ultrasonic transmission / reception circuit 2 includes an ultrasonic transmitter,
It is formed to include an ultrasonic transmission processing circuit, an ultrasonic receiving circuit, and the like. Transmission processing circuit of the ultrasound has a function of transmitting the transmission wave signal of the fundamental frequency f 0 output from the ultrasonic transmitter, in each of the plurality of ultrasonic transducers.
That is, as is well known, each ultrasonic wave emitted from a plurality of ultrasonic transducers arranged in a strip shape is adjusted so that the ultrasonic waves emitted from a plurality of ultrasonic transducers reach one focal point in the subject which is variably set. It has a function of controlling the transmission timing (phase) of the transmission wave signal transmitted to the vibrator. The ultrasonic receiving circuit has a function of receiving and amplifying a plurality of reception signals output from the plurality of ultrasonic transducers separately from a transmission wave signal. From the ultrasonic transmission / reception circuit 2, a number of reception signals corresponding to the number of channels of the ultrasonic transducer are output to the phasing circuit 3 as independent reception signals.

【0020】整相回路3は、超音波送受信回路2から出
力される受信信号を取り込み、ディジタル信号に変換し
た後、上述した送信処理回路の場合とは逆に、被検体内
の1つの焦点から発する反射波が短冊状に配列された複
数の超音波振動子に到達する時間のずれをなくすため、
それぞれの超音波振動子から出力される受信信号の位相
を遅延回路などにより調整して一致させ、一致させた複
数の受信信号を加算して、1つの焦点からの音響特性情
報を得る機能を有している。つまり、整相回路3は、い
わゆるフォーカス処理をする回路であり、複数の超音波
振動子から出力される受信波の位相を一致させて、整相
して加算し、受信ビーム信号を形成する処理機能を有し
ている。
The phasing circuit 3 takes in the received signal output from the ultrasonic transmission / reception circuit 2 and converts it into a digital signal. Then, contrary to the above-described transmission processing circuit, the phasing circuit 3 receives the signal from one focal point in the subject. In order to eliminate the time lag between the reflected waves emitted and the ultrasonic transducers arranged in a strip,
It has a function to adjust the phases of the received signals output from the respective ultrasonic transducers by a delay circuit or the like to match them, and to add a plurality of matched received signals to obtain acoustic characteristic information from one focal point. are doing. In other words, the phasing circuit 3 is a circuit for performing a so-called focus process, and a process of matching the phases of reception waves output from a plurality of ultrasonic transducers, phasing and adding them, and forming a reception beam signal. Has a function.

【0021】整相回路3から出力される受信信号aは、
遅延回路4と加算器5に入力される。遅延回路4は入力
される受信信号aを設定時間遅延して、遅延受信信号b
を加算器5に出力するようになっている。この遅延回路
4と加算器5とにより高周波抽出手段が形成されている。
本実施形態の設定遅延時間は、受信信号の基本波成分
(中心周波数)の1/2波長に相当する時間に設定されて
いる。
The received signal a output from the phasing circuit 3 is
The signal is input to the delay circuit 4 and the adder 5. The delay circuit 4 delays the input reception signal a by a set time, and
Is output to the adder 5. This delay circuit
The high frequency extracting means is formed by the adder 4 and the adder 5.
The set delay time of this embodiment is the fundamental wave component of the received signal.
The time is set to a time corresponding to a half wavelength of (center frequency).

【0022】加算器5は、整相回路3から出力される受
信信号aと遅延回路4から出力される遅延受信信号bと
を加算し、基本波成分を除去した高調波成分の受信信号
cを信号処理部6に出力する。信号処理部6は、高調波
成分の受信信号cについて、不要帯域の周波数成分を除
去するフィルタリング処理、及び必要な圧縮処理、検波
処理、エンハンス等の信号処理を施して、画像処理部7
に出力する。画像処理部7は、ディジタル・スキャン・コ
ンバータ(DSC)の機能を有し、入力される高調波成
分の受信信号を画像データに変換して出力し、モニタ8
に描画させるようになっている。
The adder 5 adds the received signal a output from the phasing circuit 3 and the delayed received signal b output from the delay circuit 4 to obtain a received signal c of a harmonic component from which a fundamental component has been removed. Output to the signal processing unit 6. The signal processing unit 6 subjects the received signal c of the harmonic component to filtering processing for removing unnecessary frequency components and signal processing such as necessary compression processing, detection processing, enhancement, and the like, and the image processing unit 7
Output to The image processing unit 7 has a function of a digital scan converter (DSC), converts a received signal of a higher harmonic component into image data, outputs the image data, and outputs the image data.
Is to be drawn.

【0023】次に、このように構成される図1の実施の
形態の特徴部である遅延回路4と加算器5とからなる高
調波抽出手段の動作について、図2〜図4に示した波形
図を参照して説明する。それらの図2〜図4の横軸は焦
点の深度(時間)を表わし、縦軸は受信信号の振幅を表わ
している。遅延回路4は、入力される受信信号a(図2)
を、その受信信号aの基本波成分の1/2波長(180
°)に相当する時間遅延させる。これにより、遅延回路
4から出力される遅延受信信号b(図3)は、受信信号a
に対して基本波成分の位相が180°ずれた関係にな
る。したがって、両者の受信信号を加算器5で加算する
と、基本波成分は相殺されて除去され、図4に示すよう
に高調波成分を主成分とする受信信号cが得られる。つ
まり、例えば、基本波成分の2倍周波数の高調波成分
は、遅延回路4により位相が360°ずれるから、加算
器5においては、同極性の信号同士が加算されることに
なるので、大きな振幅の高調波成分を抽出することがで
きる。なお、2倍周波数の高調波成分を用いる理由は、
他の次数の高調波成分に比べて信号強度が高いからであ
る。
Next, the operation of the harmonic extraction means comprising the delay circuit 4 and the adder 5 which is a feature of the embodiment of FIG. 1 constructed as described above will be described with reference to the waveforms shown in FIGS. This will be described with reference to the drawings. 2 to 4, the horizontal axis represents the depth of focus (time), and the vertical axis represents the amplitude of the received signal. The delay circuit 4 receives the received signal a (FIG. 2)
Is a half wavelength of the fundamental wave component of the received signal a (180
°). As a result, the delayed reception signal b (FIG. 3) output from the delay circuit 4 becomes the reception signal a
, The phase of the fundamental wave component is shifted by 180 °. Therefore, when the two received signals are added by the adder 5, the fundamental wave component is canceled out and removed, and a received signal c having a harmonic component as a main component is obtained as shown in FIG. That is, for example, the harmonic component having a frequency twice as high as the fundamental wave component is shifted in phase by 360 ° by the delay circuit 4, so that signals having the same polarity are added in the adder 5, so that a large amplitude is obtained. Can be extracted. The reason for using the harmonic component of the double frequency is as follows.
This is because the signal intensity is higher than the harmonic components of other orders.

【0024】上述したように、図1の実施の形態によれ
ば、1本の超音波ビーム上の音響データを収集するのに
1回の超音波送信・受信で行うことができ、撮影時間を
増加させる必要がない。また、遅延回路4は、バンドパ
スフィルタを用いて高調波成分を抽出するものに比べて
簡単な回路等により実現できる。その結果、画像のフレ
ームレートを維持しつつ、高調波成分に基づいて画像を
生成することができるから、方位分解能が高く、高画質
の超音波画像を撮像することができる。
As described above, according to the embodiment of FIG. 1, it is possible to collect acoustic data on one ultrasonic beam by transmitting and receiving ultrasonic waves once, and to reduce the photographing time. No need to increase. The delay circuit 4 can be realized by a simple circuit or the like as compared with a circuit that extracts a harmonic component using a bandpass filter. As a result, an image can be generated based on the harmonic components while maintaining the frame rate of the image, so that a high-quality ultrasonic image with high azimuth resolution can be captured.

【0025】図5に、本発明と従来技術のフレームレー
トの比較を説明する図を示す。同図(A)は本発明による
音響データの収集タイムチャートを示し、同図(B)は特
開平11−342130号公報による音響データの収集
タイムチャートである。同図(A)に示すように、本発明
によれば、1回の超音波の打出し及び受信によって1本
の超音波ビーム上の音響データを収集することができる
のに対し、従来技術によれば、正相と逆相の関係にある
2つの超音波を時間をずらして打出し及び受信しなけれ
ば、1本の超音波ビーム上の音響データを収集すること
ができない。その結果、同一の時間内に、本発明によれ
ば、従来技術の2倍のレートで撮像することができる。
FIG. 5 is a diagram for explaining a comparison between the frame rate of the present invention and that of the prior art. FIG. 1A is a time chart for collecting sound data according to the present invention, and FIG. 2B is a time chart for collecting sound data according to Japanese Patent Laid-Open No. 11-342130. As shown in FIG. 1A, according to the present invention, acoustic data on one ultrasonic beam can be collected by one launch and reception of ultrasonic waves, whereas in the related art, According to this, unless two ultrasonic waves having a normal phase and a negative phase are emitted and received with a time delay, acoustic data on one ultrasonic beam cannot be collected. As a result, according to the present invention, it is possible to perform imaging at twice the rate of the related art within the same time.

【0026】上述した実施形態の遅延回路4は、設定遅
延時間を受信信号aの基本波成分(中心周波数)の1/2
波長に相当する時間に設定するものの例を説明した。こ
こで、超音波の受信信号の周波数は、被検体内での超音
波の反射位置(受信深度)によって変化(シフト)すること
が知られている。また、受信深度によってスフトする周
波数は、予め測定等で求めることができる。したがっ
て、受信信号の基本波成分の1/2波長は、受信深度に
応じて可変することが望ましい。
The delay circuit 4 of the above-described embodiment sets the set delay time to 1 / of the fundamental wave component (center frequency) of the received signal a.
The example of setting the time corresponding to the wavelength has been described. Here, it is known that the frequency of the ultrasonic reception signal changes (shifts) depending on the reflection position (reception depth) of the ultrasonic wave in the subject. The frequency that shifts according to the reception depth can be obtained in advance by measurement or the like. Therefore, it is desirable that the half wavelength of the fundamental wave component of the received signal be changed according to the reception depth.

【0027】この遅延時間の可変は、超音波診断装置の
全体の制御を行なう制御装置からの指令に応じて行なう
ことができる。例えば、超音波振動子から超音波が被検
体に打出されてから、超音波振動子にエコーが受信され
るまでの時間をカウンタなどにより計数し、その時間と
周波数シフトとの関係に基づいて、受信信号の中心周波
数を求めることができる。
The delay time can be varied in response to a command from a control device for controlling the entire ultrasonic diagnostic apparatus. For example, the time from when the ultrasonic wave is emitted from the ultrasonic oscillator to the subject until the echo is received by the ultrasonic oscillator is counted by a counter or the like, and based on the relationship between the time and the frequency shift, The center frequency of the received signal can be obtained.

【0028】しかし、受信深度による周波数シフトが余
り問題にならないときは、上記の遅延時間を、送信超音
波の基本波成分の1/2波長に相当する時間に設定して
もよい。
However, when the frequency shift due to the reception depth does not cause much problem, the above-mentioned delay time may be set to a time corresponding to a half wavelength of the fundamental wave component of the transmitted ultrasonic wave.

【0029】さらに、遅延回路4の遅延時間を可変でき
るものとし、加算器5を遅延回路4から出力される遅延
受信信号と整相回路3から出力される受信信号を加算又
は減算する機能を有する演算手段に置き換えることが好
ましい。これによれば、遅延回路4により遅延した遅延
受信信号bと、遅延していない原信号である受信信号a
とを加算又は減算すると、遅延時間の程度に応じて基本
波成分が減少される。したがって、遅延時間を調整する
ことにより、受信信号の基本波成分を実質的に除去する
ことができる。つまり、演算手段から出力される受信信
号cの基本波成分を検出し、その基本波成分が十分小さ
くなるように、遅延時間を可変調整する。受信信号cの
基本波成分の検出は、ローパスフィルタにより簡単に実
現できる。
Further, the delay time of the delay circuit 4 can be varied, and the adder 5 has a function of adding or subtracting the delayed reception signal output from the delay circuit 4 and the reception signal output from the phasing circuit 3. It is preferable to replace with arithmetic means. According to this, the delayed reception signal b delayed by the delay circuit 4 and the reception signal a that is the original signal that has not been delayed
Is added or subtracted, the fundamental wave component is reduced according to the degree of the delay time. Therefore, by adjusting the delay time, the fundamental wave component of the received signal can be substantially removed. That is, the fundamental component of the received signal c output from the calculating means is detected, and the delay time is variably adjusted so that the fundamental component is sufficiently small. The detection of the fundamental wave component of the received signal c can be easily realized by a low-pass filter.

【0030】要するに、本発明は、上記の実施の形態お
よび変形例により説明したように、整相手段から出力さ
れる受信信号を時間的にずらしたものと、ずらさないも
のとを加算又は減算して受信信号の高調波を抽出するこ
とを本旨とするもので、これによれば、遅延手段と加減
算手段などの簡単な手段により高調波を抽出することが
でき、且つ、1回の超音波の打出し及び受信によって1
本の超音波ビーム上の音響データを収集できるから、2
回の超音波の打出し及び受信による従来技術に比べて、
フレームレートを向上することができる。 (第2実施の形態)図6に、本発明の他の実施形態の超
音波診断装置のブロック構成図を示す。同図に示すよう
に、超音波診断装置は、超音波の探触子11と、超音波
送信回路12と、超音波受信回路13と、整相回路部1
4と、ローパスフィルタ部15と、減算回路部16と、
超音波信号処理部17と、画像処理部18と、モニタ1
9とを備えて構成されている。
In short, according to the present invention, as described in the above embodiments and modifications, a signal obtained by temporally shifting the received signal output from the phasing means and a signal not shifted are added or subtracted. The purpose of the present invention is to extract the harmonics of the received signal by using simple means such as delay means and addition / subtraction means. 1 by launch and reception
Acquisition of acoustic data on two ultrasonic beams
Compared with the conventional technology by launching and receiving ultrasonic waves twice,
The frame rate can be improved. (Second Embodiment) FIG. 6 is a block diagram showing an ultrasonic diagnostic apparatus according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the ultrasonic diagnostic apparatus includes an ultrasonic probe 11, an ultrasonic transmission circuit 12, an ultrasonic reception circuit 13, and a phasing circuit unit 1.
4, a low-pass filter unit 15, a subtraction circuit unit 16,
Ultrasonic signal processing unit 17, image processing unit 18, monitor 1
9 is provided.

【0031】探触子11は、図1の超音波探触子1と同
一の機能構成を有している。また、超音波送信回路12
と超音波受信回路13は、図1の超音波送受信回路2に
対応するものである。また、整相回路14、超音波信号
処理部17、画像処理部18、モニタ19は、それぞれ
図1の整相回路3、信号処理部6、画像処理部7、モニ
タ8に対応する機能構成を有している。
The probe 11 has the same functional configuration as the ultrasonic probe 1 of FIG. Also, the ultrasonic transmission circuit 12
The ultrasonic receiving circuit 13 corresponds to the ultrasonic transmitting / receiving circuit 2 in FIG. The phasing circuit 14, the ultrasonic signal processing unit 17, the image processing unit 18, and the monitor 19 have functional configurations corresponding to the phasing circuit 3, the signal processing unit 6, the image processing unit 7, and the monitor 8, respectively, of FIG. Have.

【0032】ここで、本実施形態の特徴部であるローパ
スフィルタ部15と減算回路16について、動作ととも
に説明する。ローパスフィルタ部15は、受信信号aの
基本波成分の周波数成分及びこれよりも低い周波数成分
を通過させ、高調波成分をカットする周波数特性に設定
される。この結果、ローパスフィルタ部15は、入力さ
れる受信信号a(図7)の高調波成分を除去し、基本波
成分を主とした信号(基本波成分と言う。)d(図8)
を減算回路部16に出力する。減算回路部16において
は、受信信号aと基本波成分信号dの差が演算され、こ
れにより受信信号aの高調波成分の受信信号e(図9)
が超音波信号処理回路17に入力される。以下の動作
は、図1の実施形態と同様である。
Here, the low-pass filter section 15 and the subtraction circuit 16 which are characteristic parts of the present embodiment will be described together with the operation. The low-pass filter unit 15 is set to have a frequency characteristic of passing a frequency component of a fundamental component of the received signal a and a frequency component lower than the fundamental component and cutting a harmonic component. As a result, the low-pass filter unit 15 removes harmonic components of the input received signal a (FIG. 7), and outputs a signal mainly composed of a fundamental wave component (referred to as a fundamental wave component) d (FIG. 8).
Is output to the subtraction circuit unit 16. The subtraction circuit 16 calculates the difference between the received signal a and the fundamental wave component signal d, thereby obtaining the received signal e of the harmonic component of the received signal a (FIG. 9).
Is input to the ultrasonic signal processing circuit 17. The following operation is the same as in the embodiment of FIG.

【0033】このように、図6の実施形態によっても、
1本の超音波ビーム上の音響データを収集するのに1回
の超音波送信・受信で行うことができ、撮影時間を増加
させる必要がない。また、ローパスフィルタ部15の所
望のカットオフ周波数特性は、バンドパスフィルタに比
べて簡単な回路等により実現できる。その結果、画像の
フレームレートを維持しつつ、高調波成分に基づいて画
像を生成することができるから、方位分解能が高く、高
画質の超音波画像を撮像することができる。
As described above, according to the embodiment shown in FIG.
Acquisition of acoustic data on one ultrasonic beam can be performed by one ultrasonic transmission / reception, and there is no need to increase the imaging time. The desired cut-off frequency characteristic of the low-pass filter section 15 can be realized by a simple circuit or the like as compared with a band-pass filter. As a result, an image can be generated based on the harmonic components while maintaining the frame rate of the image, so that a high-quality ultrasonic image with high azimuth resolution can be captured.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、超
音波診断にかかる受信信号の高調波成分を、撮像時間を
増加させることなく、且つ比較的簡単な手段により抽出
することができるという効果がある。
As described above, according to the present invention, it is possible to extract a harmonic component of a reception signal for an ultrasonic diagnosis by a relatively simple means without increasing the imaging time. This has the effect.

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

【図1】本発明の超音波診断装置の一実施形態のブロッ
ク構成図である。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.

【図2】図1の整相回路から出力される受信信号aの波
形図である。
FIG. 2 is a waveform diagram of a reception signal a output from the phasing circuit of FIG. 1;

【図3】図1の遅延回路4から出力される遅延受信信号
bの波形図である。
FIG. 3 is a waveform diagram of a delayed reception signal b output from a delay circuit 4 of FIG. 1;

【図4】図1の加算器5から出力される加算結果の受信
信号cの波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram of a reception signal c as a result of addition output from the adder 5 of FIG. 1;

【図5】本発明と従来技術のフレームレートの相違を説
明するタイムチャートである。
FIG. 5 is a time chart for explaining the difference between the frame rate of the present invention and that of the prior art.

【図6】本発明の超音波診断装置の他の一実施形態のブ
ロック構成図である。
FIG. 6 is a block diagram of another embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention.

【図7】図6の整相回路部から出力される受信信号aの
波形図である。
7 is a waveform diagram of a reception signal a output from the phasing circuit unit of FIG.

【図8】図6のローパスフィルタ部15から出力される
受信信号dの波形図である。
8 is a waveform diagram of a reception signal d output from the low-pass filter unit 15 in FIG.

【図9】図6の減算回路部16から出力される受信信号
eの波形図である。
9 is a waveform diagram of a reception signal e output from the subtraction circuit unit 16 in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 超音波探触子 2 超音波送受信回路 3 整相回路 4 遅延回路 5 加算器 6 信号処理部 7 画像処理回路部 8 モニタ 15 ローパスフィルタ部 16 減算回路部 REFERENCE SIGNS LIST 1 ultrasonic probe 2 ultrasonic transmission / reception circuit 3 phasing circuit 4 delay circuit 5 adder 6 signal processing section 7 image processing circuit section 8 monitor 15 low-pass filter section 16 subtraction circuit section

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 達也 東京都千代田区内神田一丁目1番14号 株 式会社日立メディコ内 (72)発明者 佐々木 明 東京都千代田区内神田一丁目1番14号 株 式会社日立メディコ内 Fターム(参考) 2G047 EA09 GF21 GF22 GG27 GG34 4C301 EE07 HH31 JB29 JB50  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Tatsuya Hayashi 1-1-1 Uchikanda, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Hitachi Medical Corporation (72) Inventor Akira Sasaki 1-14-1 Uchikanda, Chiyoda-ku, Tokyo No. F-term in Hitachi Medical Corporation (reference) 2G047 EA09 GF21 GF22 GG27 GG34 4C301 EE07 HH31 JB29 JB50

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超音波を送受信する超音波探触子と、該
超音波探触子に送信する送信波の送信フォーカス処理を
する送信手段と、前記超音波探触子から出力される受信
波の受信フォーカス処理をする整相手段と、該整相手段
から出力される受信信号を時間的にずらしたものと、ず
らさないものとを加算又は減算して当該受信信号の高調
波を抽出する高調波抽出手段と、該高調波抽出手段から
出力される信号に基づいて画像を生成する画像処理手段
とを備えてなる超音波診断装置。
An ultrasonic probe for transmitting and receiving an ultrasonic wave, transmission means for performing transmission focus processing of a transmission wave transmitted to the ultrasonic probe, and a reception wave output from the ultrasonic probe Phasing means for performing reception focusing processing, and harmonics for extracting a harmonic of the received signal by adding or subtracting a temporally shifted received signal output from the phasing means and a non-shifted received signal. An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a wave extracting unit; and an image processing unit that generates an image based on a signal output from the harmonic extracting unit.
【請求項2】 超音波を送受信する超音波探触子と、該
超音波探触子に送信する送信波の送信フォーカス処理を
する送信手段と、前記超音波探触子から出力される受信
波の受信フォーカス処理をする整相手段と、該整相手段
から出力される受信信号と該受信信号を可変調整される
時間遅延させた遅延受信信号とを加算又は減算して前記
受信信号の高調波成分を抽出する高調波抽出手段と、該
高調波抽出手段から出力される信号に基づいて画像を生
成する画像処理手段とを備えてなる超音波診断装置。
2. An ultrasonic probe for transmitting and receiving ultrasonic waves, transmission means for performing transmission focus processing of a transmission wave transmitted to the ultrasonic probe, and a reception wave output from the ultrasonic probe Phasing means for performing reception focusing processing, and adding or subtracting a reception signal output from the phasing means and a delayed reception signal obtained by variably adjusting the reception signal to obtain a harmonic of the reception signal. An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a harmonic extraction unit that extracts a component; and an image processing unit that generates an image based on a signal output from the harmonic extraction unit.
【請求項3】 前記高調波抽出手段は、該高調波抽出手
段から出力される前記受信信号の基本波成分を小さくす
るように遅延時間を調整することを特徴とする請求項2
に記載の超音波診断装置。
3. The apparatus according to claim 2, wherein the harmonic extracting means adjusts a delay time so as to reduce a fundamental component of the received signal output from the harmonic extracting means.
An ultrasonic diagnostic apparatus according to item 1.
【請求項4】 前記高調波抽出手段は、前記受信信号を
遅延する遅延手段を備え、該遅延手段は、前記整相手段
から出力される受信信号の基本波成分の1/2波長に相
当する時間遅延させることを特徴とする請求項2に記載
の超音波診断装置。
4. The harmonic extracting means includes delay means for delaying the received signal, and the delay means corresponds to a half wavelength of a fundamental wave component of the received signal output from the phasing means. 3. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2, wherein the ultrasonic diagnostic apparatus delays the time.
【請求項5】 前記受信信号の基本波成分の波長を、受
信深度に応じて調整することを特徴とする請求項4に記
載の超音波診断装置。
5. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 4, wherein a wavelength of a fundamental component of the received signal is adjusted according to a receiving depth.
【請求項6】 前記高調波抽出手段は、前記受信信号を
遅延する遅延手段を備え、該遅延手段は、前記整相手段
から出力される受信信号を前記超音波探触子に送信され
る送信波の基本波成分の1/2波長に相当する時間遅延
させることを特徴とする請求項2に記載の超音波診断装
置。
6. The harmonic extraction means includes delay means for delaying the reception signal, and the delay means transmits a reception signal output from the phasing means to a transmission signal transmitted to the ultrasonic probe. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2, wherein a time delay corresponding to a half wavelength of a fundamental component of the wave is delayed.
【請求項7】 超音波を送受信する超音波探触子と、該
超音波探触子に送信する超音波の送信フォーカス処理を
する送信手段と、前記超音波探触子から出力される受信
波の受信フォーカス処理をする整相手段と、該整相手段
から出力される受信信号が入力されるローパスフィルタ
と、該ローパスフィルタから出力される受信信号と前記
整相手段から出力される受信信号の差を求める減算手段
と、該減算手段から出力される信号に基づいて画像を生
成する画像処理手段とを備えてなる超音波診断装置。
7. An ultrasonic probe for transmitting and receiving ultrasonic waves, transmitting means for performing transmission focus processing of ultrasonic waves transmitted to the ultrasonic probe, and a reception wave output from the ultrasonic probe Phasing means for performing reception focus processing, a low-pass filter to which a reception signal output from the phasing means is input, and a reception signal output from the low-pass filter and a reception signal output from the phasing means. An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: subtraction means for obtaining a difference; and image processing means for generating an image based on a signal output from the subtraction means.
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