JP2005270247A

JP2005270247A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP2005270247A
Application number: JP2004085906A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Amino; 和宏網野
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-03-24
Filing date: 2004-03-24
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】超音波診断装置において、振動素子に供給される送信駆動信号を補正できるようにする。
【解決手段】分岐された各リニアアンプ３４の各出力ラインはアッテネータ４６に接続されている。アッテネータ４６においてアッテネートされた複数の送信駆動信号は、信号セレクタ４８に入力される。信号セレクタ４８は、アッテネート後の複数の送信駆動信号の内で１つの送信駆動信号を選択して通過させる回路である。選択されたアッテネート後の送信駆動信号は、Ａ／Ｄ変換器５０においてデジタル信号に変換される。波形データ比較部５４は、Ａ／Ｄ変換器５０から出力されるデジタル信号と、理想波形メモリ５２に記憶された理想波形データとの比較から、送信駆動信号の波形を解析して各振動素子１２ａへ供給される送信駆動信号を補正する。その解析に当たっては、振幅電圧、ディレイ量、波形形状などが評価される。
【選択図】図１

Description

本発明は超音波診断装置に関し、特に送信駆動信号の補正技術に関する。

超音波診断装置には、一般に、複数の送信回路が搭載されている。アナログ方式の送信回路では、トリガー信号が入力されるとパルサーの作用によって高圧のパルスとして送信駆動信号が生成される。デジタル方式の送信回路では、トリガー信号の入力により波形メモリから波形データが読み出され、そのデータがアナログ信号に変換され、そのアナログ信号を電力増幅器が電力増幅することによって送信駆動信号が生成される。

特開２００３−１４４４３２号公報

上記パルサーや電力増幅器は各送信回路ごとに、つまり各振動素子ごとに設けられる。ところが、各振動素子ごとに設けられた複数のパルサー、あるいは、複数の電力増幅器の特性にばらつきが生じる可能性がある。例えば、複数の電力増幅器にばらつきが生じると、各振動素子に供給される送信駆動信号にもばらつきが発生し、各振動素子から送波される超音波が理想とされる波形からずれてしまい、送信音場プロファイルの悪化などが懸念される。ちなみに、本願に関連する技術として上記特許文献を挙げることができる。

そこで、本発明は、振動素子に供給される送信駆動信号を補正できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波診断装置は、電力増幅された送信駆動信号を生成する送信部と、前記送信駆動信号が供給される振動素子と、前記送信駆動信号を補正する波形補正部とを有し、前記波形補正部は、前記送信駆動信号をアッテネートするアッテネータと、前記アッテネートされた信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記デジタル信号の波形と理想波形とを比較する波形比較部とを含み、前記デジタル信号の波形と理想波形との比較結果に基づいて前記送信部を制御して前記送信駆動信号を補正することを特徴とする。

上記構成によれば、送信部から出力された電力増幅後の送信駆動信号が波形補正部によってモニタリングされる。その場合、送信駆動信号が波形補正部によって処理可能な電圧レベルまでアッテネートされた後にデジタル信号に変換され、そのデジタル信号の波形と理想波形との比較が行われ、比較結果に基づいて送信部から出力される送信駆動信号が補正される。補正は、連続的、間欠的（周期的）、又は、設定されたタイミング（例えば、装置立ち上げ時、モード切替時、送信終了時など）で実行され、実際の超音波診断のために生成された送信駆動信号をモニタリングして補正してもよいし、試験送信のために生成された送信駆動信号をモニタリングして補正してもよい。アッテネートは、Ａ／Ｄ変換器の入力レンジに信号電圧を適合させるために行われるため、送信駆動信号が低電圧信号として構成される場合にはその信号をそのままＡ／Ｄ変換器に入力することも可能である。

望ましくは、前記波形比較部は、前記デジタル信号の波形と理想波形との比較結果から前記送信駆動信号に対する振幅補正量を導出することを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波診断装置は、複数の送信駆動信号を生成する送信部と、前記複数の送信駆動信号が供給される複数の振動素子と、前記複数の送信駆動信号を補正する波形補正部とを有し、前記送信部は、前記複数の送信駆動信号の振幅を調整する振幅調整回路を含み、前記波形補正部は、前記複数の送信駆動信号をアッテネートするアッテネータと、前記アッテネートされた複数の信号のうちのいずれか一つを選択するセレクタと、前記選択された信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記デジタル信号の波形と理想波形とを比較する波形比較部とを含み、前記デジタル信号の波形と理想波形との比較結果に基づいて、前記振幅調整回路を制御して前記送信駆動信号を補正することを特徴とする。

上記構成によれば、複数の振動素子つまり複数の送信チャンネルについて、送信駆動信号の補正を個別的に行える。全部の送信チャンネルに対して１つの波形補正部を設けてもよいし、所定個の送信チャンネルごとに１つの波形補正部を設けてもよい。１つの送信チャンネルに１つの波形補正部を設けることも可能である。補正対象となる送信駆動信号は、実際に振動素子へ供給される信号を補正する目的から、電力増幅後のものである。アッテネータは必要に応じて設けられ、セレクタの前段に個別的に設けてもよいが、セレクタの後段に設けてもよい。前者によればセレクタを高圧型にする必要がなくなり、後者によればアッテネータの個数を削減できる。

また、上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波診断装置は、複数の送信駆動信号を生成する送信部と、前記複数の送信駆動信号が供給される複数の振動素子と、前記複数の送信駆動信号を補正する波形補正部とを有し、前記送信部は、前記各振動素子に供給される送信駆動信号の波形データが記憶された波形データメモリを含み、前記波形補正部は、前記複数の送信駆動信号をアッテネートするアッテネータと、前記アッテネートされた複数の信号のうちのいずれか一つを選択するセレクタと、前記選択された信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記デジタル信号の波形と理想波形とを比較する波形比較部とを含み、前記デジタル信号の波形と理想波形との比較結果に基づいて前記デジタル信号の波形形状を解析し、前記波形データメモリに記憶された波形データを補正することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、振動素子に供給される送信駆動信号を補正できる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明に係る超音波診断装置の要部構成が示されている。図１において、受信部、画像形成部、その他の回路などについては図示省略されている。

送信部１０は送信ビームフォーマーとして機能する。送信部１０によって複数の送信駆動信号が生成され、それらの送信駆動信号はアレイ振動子１２へ出力される。アレイ振動子１２は複数の振動素子１２ａによって構成されている。各振動素子１２ａごとに送信駆動信号が生成され、アレイ振動子１２によって超音波ビームが形成される。さらに、その超音波ビームは電子的に走査される。その電子走査方式としては電子セクタ走査、電子リニア走査などがあげられる。アレイ振動子１２には、送信部１０の他に受信部が接続されているが、その受信部については図示省略されている。

送信部１０について詳述する。波形データメモリ２６は、例えばＲＡＭなどの記憶デバイスによって構成され、各振動素子１２ａに対応する送信波形データが記憶される。そして、図示しない制御部によって所定のディレイ量が施されて各送信波形データが出力される。各送信波形データは、対応するゲイン調整回路３０において振幅調整が施されてデジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）３２へ出力される。

各振動素子１２ａに対応して設けられた複数のゲイン調整回路３０は、アポタイゼーションデータメモリ５６に記憶された振幅調整データに基づいて、各送信波形データに振幅調整を施す。アポタイゼーションデータメモリ５６には、例えば、超音波ビームの送信方向に応じた各振動素子１２ａごとの振幅調整データなどが記憶されている。

Ｄ／Ａ変換器３２はデジタルの送信波形データをアナログ信号に変換する。そのアナログ信号はリニアアンプ３４によって増幅され、送信駆動信号が生成される。その送信駆動信号は、対応する振動素子１２ａに供給され、その振動素子１２ａにて超音波が生成される。なお、送信部１０に更に補間器などを設け、その補間器によって送信駆動信号の波形形状を整形し、また、細かい遅延時間を与えるようにしてもよい。リニアアンプ３４は入力される信号を線形増幅し、これによって電力増幅された送信駆動信号を生成する回路である。

波形補正部１６は、送信部１０を制御して送信駆動信号を補正するものである。複数のリニアアンプ３４の出力ラインは、図１に示されるように分岐されており、分岐された各出力ラインはアッテネータ４６に接続されている。アッテネータ４６は、入力される信号を一定の分圧比で分圧する回路であり、送信部１０から出力される複数の送信駆動信号がアッテネータ４６によって一定割合だけアッテネートされる。アッテネートされた複数の送信駆動信号は、信号セレクタ４８に入力される。信号セレクタ４８は、アッテネート後の複数の送信駆動信号の内で１つの送信駆動信号を選択して通過させる回路である。つまり、複数の送信駆動信号の中から１つの補正対象を選択する。選択されたアッテネート後の送信駆動信号は、Ａ／Ｄ変換器５０においてデジタル信号に変換される。なお、上記のアッテネータ４６は、各チャンネルごとに設けられた分圧回路として構成され、各分圧回路を例えば抵抗回路として構成すればその回路規模は非常に小さい。アッテネート後の送信駆動信号が信号セレクタ４８に入力されるので、その信号セレクタ４８を高耐圧型の回路とする必要がない。よって、その部分の構成全体として回路規模を小さくできる。

波形データ比較部５４は、Ａ／Ｄ変換器５０から出力されるデジタル信号と、理想波形メモリ５２に記憶された理想波形データとの比較から、送信駆動信号の波形を解析して各振動素子１２ａへ供給される送信駆動信号を補正する。その解析に当たっては、振幅電圧、ディレイ量、波形形状などが評価される。

各振動素子１２ａに供給される送信駆動信号は、各リニアアンプ３４によって増幅されている。ところが、複数のリニアアンプ３４の特性がばらつくと、各振動素子１２ａから送波される超音波が理想状態から離れてしまう可能性がある。そのため、波形データ比較部５４は、複数のリニアアンプ３４のいずれかに対応するデジタル信号と理想波形データとの比較から、そのリニアアンプ３４へ供給される信号に対する補正量を算出する。補正量の算出は、全てのリニアアンプ３４に対して実行されることが好ましい。つまり、信号セレクタ４８によって、全てのリニアアンプ３４の出力（送信駆動信号）が次々に選択され、波形データ比較部５４において各送信駆動信号ごとにその補正量が算出される。

波形データ比較部５４は、補正量として、例えば、リニアアンプ３４へ供給される信号の振幅補正量を算出する。そして、その振幅補正量に応じた振幅調整データがアポタイゼーションデータメモリ５６から各ゲイン調整回路３０へ供給され、各ゲイン調整回路３０において振幅補正が実行される。その結果、各振動素子１２ａへ供給される送信駆動信号が理想的な振幅に補正される。

各リニアアンプ３４へ供給される信号に対する補正は振幅に限定されない。例えば、波形データ比較部５４は、理想波形との比較から各リニアアンプ３４へ供給される信号の波形形状を解析し、波形の歪やディレイ量などの補正量を算出してもよい。そして、算出された歪みやディレイ量などの補正量に応じて、波形データメモリ２６に記憶された波形データを補正してもよい。

このように、本実施形態では、送信駆動信号のばらつきが補正され、理想的な超音波の送波が可能になり、それから取得される超音波画像の性能向上などに繋がる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施の形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。

本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態を示すブロック図である。

符号の説明

１０送信部、１２アレイ振動子、１６波形補正部、２６波形データメモリ、５２理想波形メモリ、５４波形データ比較部、５６アポタイゼーションデータメモリ。

Claims

電力増幅された送信駆動信号を生成する送信部と、
前記送信駆動信号が供給される振動素子と、
前記送信駆動信号を補正する波形補正部と、
を有し、
前記波形補正部は、
前記送信駆動信号をアッテネートするアッテネータと、
前記アッテネートされた信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記デジタル信号の波形と理想波形とを比較する波形比較部と、
を含み、
前記デジタル信号の波形と理想波形との比較結果に基づいて前記送信部を制御して前記送信駆動信号を補正する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記波形比較部は、前記デジタル信号の波形と理想波形との比較結果から前記送信駆動信号に対する振幅補正量を導出する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
複数の送信駆動信号を生成する送信部と、
前記複数の送信駆動信号が供給される複数の振動素子と、
前記複数の送信駆動信号を補正する波形補正部と、
を有し、
前記送信部は、前記複数の送信駆動信号の振幅を調整する振幅調整回路を含み、
前記波形補正部は、
前記複数の送信駆動信号をアッテネートするアッテネータと、
前記アッテネートされた複数の信号のうちのいずれか一つを選択するセレクタと、
前記選択された信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記デジタル信号の波形と理想波形とを比較する波形比較部と、
を含み、
前記デジタル信号の波形と理想波形との比較結果に基づいて、前記振幅調整回路を制御して前記送信駆動信号を補正する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
複数の送信駆動信号を生成する送信部と、
前記複数の送信駆動信号が供給される複数の振動素子と、
前記複数の送信駆動信号を補正する波形補正部と、
を有し、
前記送信部は、前記各振動素子に供給される送信駆動信号の波形データが記憶された波形データメモリを含み、
前記波形補正部は、
前記複数の送信駆動信号をアッテネートするアッテネータと、
前記アッテネートされた複数の信号のうちのいずれか一つを選択するセレクタと、
前記選択された信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記デジタル信号の波形と理想波形とを比較する波形比較部と、
を含み、
前記デジタル信号の波形と理想波形との比較結果に基づいて前記デジタル信号の波形形状を解析し、前記波形データメモリに記憶された波形データを補正する、
ことを特徴とする超音波診断装置。