JP2005342194A - Ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波診断装置に係り、特に、2次元配列された超音波振動素子を用いて超音波送受波を行なう超音波診断装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to an ultrasonic diagnostic apparatus that performs ultrasonic transmission / reception using two-dimensionally arranged ultrasonic vibration elements.
超音波診断装置は、超音波プローブに内蔵された超音波振動子から発生する超音波を被検体内に放射し、被検体組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる反射波を前記超音波振動子によって受信してモニタ上に表示するものである。この診断方法は、超音波プローブを体表に接触させるだけの簡単な操作でリアルタイムの2次元画像データが容易に得られるため、臓器の機能診断や形態診断に広く用いられている。 The ultrasonic diagnostic apparatus radiates an ultrasonic wave generated from an ultrasonic transducer built in an ultrasonic probe into a subject and receives a reflected wave caused by a difference in acoustic impedance of the subject tissue by the ultrasonic transducer. Is displayed on the monitor. This diagnosis method is widely used for organ function diagnosis and morphological diagnosis because real-time two-dimensional image data can be easily obtained by a simple operation by simply bringing an ultrasonic probe into contact with the body surface.
被検体の組織あるいは血球からの反射波により生体情報を得る超音波診断法は、超音波パルス反射法と超音波ドプラ法の2つの大きな技術開発により急速な進歩を遂げ、上記技術を用いて得られるBモード画像とカラードプラ画像は、今日の超音波診断において不可欠なものとなっている。 Ultrasound diagnostic methods for obtaining biological information from reflected waves from the tissue or blood cells of a subject have made rapid progress with the development of two major technologies, the ultrasonic pulse reflection method and the ultrasonic Doppler method, and are obtained using the above technology. The B-mode image and the color Doppler image that are obtained are indispensable in today's ultrasound diagnosis.
今日、最も普及している電子走査方式の超音波診断装置では、一般に複数個の超音波振動素子を一次元に配列し、これらの超音波振動素子の夫々に対する駆動を高速制御することによって2次元画像データのリアルタイム表示を行なっている。 In the most popular electronic scanning ultrasonic diagnostic apparatus today, a plurality of ultrasonic vibration elements are generally arranged one-dimensionally, and the driving of each of these ultrasonic vibration elements is controlled at high speed. Real-time display of image data.
この場合、上述の2次元画像データは、被検体に対して行なわれる2次元走査によって生成されるが、近年では、3次元的な走査を行なって得られた3次元画像データ(ボリュームデータ)に基づいて任意断面の2次元画像データ(MPR画像データ)やボリュームレンダリング画像データ等の3次元画像データによる超音波診断法が普及しつつある。 In this case, the above-described two-dimensional image data is generated by two-dimensional scanning performed on the subject. In recent years, three-dimensional image data (volume data) obtained by performing three-dimensional scanning is used. Based on this, ultrasonic diagnostic methods using three-dimensional image data such as two-dimensional image data (MPR image data) of arbitrary cross sections and volume rendering image data are becoming widespread.
この3次元画像データの収集を行なう方法として、超音波振動素子が1次元配列された従来の超音波プローブを更に機械的に移動あるいは回転させる方法(例えば、特許文献1参照。)と、2次元配列された超音波振動子を用い3次元空間の複数方向に対して超音波送受波を順次行なう方法が提案されている。(例えば、特許文献2参照。)。
特許文献1の方法によれば、比較的簡単な装置構成で3次元画像データを収集することができるが、この3次元画像データの収集には多くの時間を要するためリアルタイム表示が不可能であり、従って、動きの速い臓器や血流などの情報を正確に得ることは極めて困難である。
According to the method of
一方、2次元配列された超音波振動素子を用いる方法として、超音波振動素子の各々に供給する駆動信号やこれらの超音波振動素子から得られる受信信号の遅延時間制御によって3次元空間の任意の方向(角度)に対する超音波送受波を行なう方法と、例えば、所定方向(X方向)においては上述の遅延時間制御による超音波走査を行ない、前記所定方向に対して垂直な方向(Y方向)においては電子的な開口移動(送受波に使用する超音波振動素子群の移動)による超音波走査を行なう方法がある。 On the other hand, as a method of using two-dimensionally arranged ultrasonic vibration elements, a drive signal supplied to each of the ultrasonic vibration elements and a delay time control of a reception signal obtained from these ultrasonic vibration elements can be used for any arbitrary three-dimensional space. For example, in a predetermined direction (X direction), ultrasonic scanning is performed by the above-described delay time control, and in a direction perpendicular to the predetermined direction (Y direction). There is a method of performing ultrasonic scanning by electronic aperture movement (movement of an ultrasonic vibration element group used for transmitting and receiving waves).
しかしながら、いずれの場合においても超音波振動素子の素子数の増大(例えば、10倍〜100倍)に伴って、この超音波振動素子に対して送受信を行なう送受信回路やこの送受信回路と前記超音波振動素子を接続するケーブルのチャンネル数も増大する。即ち、超音波プローブや送受信回路は極めて複雑となり大きさや重さも増大するため操作性が著しく低下する。 However, in any case, as the number of ultrasonic vibration elements increases (for example, 10 to 100 times), a transmission / reception circuit that performs transmission / reception with respect to the ultrasonic vibration element, the transmission / reception circuit, and the ultrasonic wave The number of cable channels connecting the vibration elements also increases. That is, the ultrasonic probe and the transmission / reception circuit are extremely complicated and increase in size and weight, so that the operability is significantly lowered.
このような問題点に対して、上述の特許文献2では、2次元配列された超音波振動素子の近傍に切り替えスイッチを設け、前記超音波振動素子の中から所定方向の超音波送受波において同時駆動される超音波振動素子を前記切り替えスイッチによって選択する方法が提案されている。この方法によれば、超音波プローブ内に前記切り替えスイッチを設けることによって、ケーブルや送受信回路のチャンネル数を低減することができる。
With respect to such a problem, in
しかしながら、上述の方法によれば、限られた空間を有する超音波プローブ内に極めて多くの切り替えスイッチを実装する必要があり、個々のスイッチング回路の実装面積や消費電力(発熱)に対して厳しい制約が課せられる。このため十分な駆動電圧を前記超音波振動素子に供給することが困難となり、画像データにおけるS/N劣化の要因となった。 However, according to the above-described method, it is necessary to mount an extremely large number of changeover switches in an ultrasonic probe having a limited space, and severe restrictions are imposed on the mounting area and power consumption (heat generation) of each switching circuit. Is imposed. For this reason, it becomes difficult to supply a sufficient drive voltage to the ultrasonic vibration element, which causes S / N deterioration in image data.
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、2次元配列の超音波振動素子を有した超音波プローブを使用して超音波画像データを収集する際に、画像データの画質を劣化させることなく装置規模の低減を可能とした超音波診断装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to collect images when ultrasonic image data is collected using an ultrasonic probe having a two-dimensional array of ultrasonic vibration elements. An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of reducing the scale of the apparatus without deteriorating the image quality of data.
上記課題を解決するために、請求項1に係る本発明の超音波診断装置は、2次元配列された超音波振動素子を備えた超音波プローブと、前記2次元配列の超音波振動素子を所定の大きさに区分して形成した複数のサブアレイの各々における複数の前記超音波振動素子のうちの一部を共通接続する第1の素子接続手段と、前記複数のサブアレイ毎の前記第1の素子接続手段のうちの一部を更に共通接続する第2の素子接続手段と、前記第1の素子接続手段と前記第2の素子接続手段によって共通接続された超音波振動素子群に対して駆動信号を供給して被検体の所定方向に対し超音波を送信する送信手段と、前記2次元配列の超音波振動素子によって得られた受信信号を整相加算して前記被検体の所定方向と略同一の方向からの超音波を受信する受信手段と、前記被検体に対する超音波の送信方向及び受信方向を変更しながら前記受信手段によって得られた受信信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段と、生成された画像データを表示する表示手段を備え、前記第1の素子接続手段及び前記第2の素子接続手段は、送信超音波の収束点に対して略等距離にある超音波振動素子を共通接続することを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the first aspect of the present invention includes an ultrasonic probe including two-dimensionally arranged ultrasonic vibration elements and a predetermined two-dimensional array of ultrasonic vibration elements. First element connecting means for commonly connecting a part of the plurality of ultrasonic vibration elements in each of the plurality of sub-arrays divided into sizes of the first sub-array, and the first element for each of the plurality of sub-arrays Drive signal for the second element connecting means for further commonly connecting a part of the connecting means, and the ultrasonic vibration element group commonly connected by the first element connecting means and the second element connecting means And a transmission means for transmitting an ultrasonic wave in a predetermined direction of the subject and a reception signal obtained by the ultrasonic vibration element of the two-dimensional array are phased and added to be substantially the same as the predetermined direction of the subject. Receive ultrasound from the direction of A receiving unit; an image data generating unit configured to generate image data based on a reception signal obtained by the receiving unit while changing a transmission direction and a receiving direction of an ultrasonic wave with respect to the subject; and the generated image data is displayed. And the first element connecting means and the second element connecting means commonly connect ultrasonic vibration elements that are substantially equidistant with respect to the convergence point of the transmission ultrasonic wave. .
又、請求項2に係る本発明の超音波診断装置は、2次元配列された超音波振動素子を備えた超音波プローブと、前記2次元配列の超音波振動素子を所定の大きさに区分して形成した複数のサブアレイの各々における複数の前記超音波振動素子のうちの一部を共通接続する第1の素子接続手段と、前記複数のサブアレイ毎の前記第1の素子接続手段のうちの一部を更に共通接続する第2の素子接続手段と、前記第1の素子接続手段と前記第2の素子接続手段によって共通接続された送信用の超音波振動素子群に対して駆動信号を供給して被検体の所定方向に対し超音波を送信する送信手段と、前記第1の素子接続手段と前記第2の素子接続手段によって共通接続された受信用の超音波振動素子群によって得られた受信信号を整相加算して前記被検体の所定方向と略同一の方向からの超音波を受信する受信手段と、前記被検体に対する超音波の送信方向及び受信方向を変更しながら前記受信手段によって得られた受信信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段と、生成された画像データを表示する表示手段を備え、前記第1の素子接続手段及び前記第2の素子接続手段は、送信超音波の収束点あるいは受信超音波の収束点の少なくともいずれかに対して略等距離にある超音波振動素子を共通接続することを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, wherein an ultrasonic probe having a two-dimensional array of ultrasonic vibration elements and the two-dimensional array of ultrasonic vibration elements are divided into predetermined sizes. A first element connecting means for commonly connecting a part of the plurality of ultrasonic vibration elements in each of the plurality of sub-arrays, and one of the first element connecting means for each of the plurality of sub-arrays. A drive signal to a second element connecting means for further commonly connecting the parts, and a transmitting ultrasonic vibration element group commonly connected by the first element connecting means and the second element connecting means. And receiving means obtained by a transmitting means for transmitting ultrasonic waves in a predetermined direction of the subject and a receiving ultrasonic vibration element group commonly connected by the first element connecting means and the second element connecting means. Phasing and adding the signals Receiving means for receiving ultrasonic waves from substantially the same direction as the predetermined direction of the body, and image data based on the received signals obtained by the receiving means while changing the transmitting direction and receiving direction of the ultrasonic waves to the subject Image data generating means for generating the image data and display means for displaying the generated image data, wherein the first element connecting means and the second element connecting means are the convergence point of the transmission ultrasonic wave or the reception ultrasonic wave. It is characterized in that ultrasonic vibration elements that are substantially equidistant to at least one of the convergence points are connected in common.
本発明によれば、2次元配列の超音波振動素子を有した超音波プローブを使用して超音波画像データを収集する際に、画像データの画質を劣化させることなく装置規模の低減が可能となる。 According to the present invention, when collecting ultrasonic image data using an ultrasonic probe having a two-dimensional array of ultrasonic vibration elements, the apparatus scale can be reduced without degrading the image quality of the image data. Become.
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
以下に述べる本発明の実施例では、2次元配列された複数の超音波振動素子を所定の大きさに区分して複数のサブアレイを形成し、各々のサブアレイにおいて所定方向の超音波振動素子を第1の素子接続手段(サブアレイ内素子接続手段)によって共通接続して第1の超音波振動素子群を形成する。次いで、隣接するサブアレイの各々において形成された第1の超音波振動素子群を第2の素子接続手段(サブアレイ間素子接続手段)によって接続し、同時駆動を行なう第2の超音波振動子群を形成する。 In the embodiments of the present invention described below, a plurality of two-dimensionally arrayed ultrasonic vibration elements are divided into predetermined sizes to form a plurality of subarrays, and in each subarray, ultrasonic vibration elements in a predetermined direction are arranged in the first direction. The first ultrasonic vibration element group is formed by common connection by one element connection means (element connection means in the subarray). Next, the first ultrasonic transducer group formed in each of the adjacent subarrays is connected by the second element connection means (inter-subarray element connection means), and the second ultrasonic transducer group that performs simultaneous driving is connected. Form.
(装置の構成)
以下では、本発明の実施例における超音波診断装置の構成と各ユニットの動作につき図1乃至図9を用いて説明する。尚、図1は、本実施例における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図であり、図2及び図3は、この超音波診断装置を構成する送受信部及びデータ生成部の詳細な構成を示すブロック図である。
(Device configuration)
Hereinafter, the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus and the operation of each unit in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment, and FIGS. FIG.
図1に示す超音波診断装置100は、2次元配列された超音波振動素子を備え被検体に対して超音波の送受波を行なう超音波プローブ20と、超音波プローブ20における前記2次元配列の超音波振動素子の中から同時駆動する超音波振動素子を選択して共通接続すると共に、前記2次元配列された超音波振動素子から得られた受信信号に対して第1の整相加算(所定の方向から得られた受信信号を位相合わせして加算)を行なう素子選択部30と、素子選択部30において共通接続された超音波振動素子群に対して駆動信号を供給すると共に、第1の整相加算が行なわれた受信信号に対して第2の整相加算を行なう送受信部10を備え、更に、送受信部10から得られた受信信号に対して信号処理を行ない、Bモードデータ及びカラードプラデータ等の生成を行なうデータ生成部50と、このデータ生成部50において生成された上記データを保存して2次元あるいは3次元のBモード画像データやカラードプラ画像データの生成を行なうとともに、これらの画像データに対して所望の画像処理を行なうデータ記憶・処理部70と、生成されたこれらの画像データの表示を行なう表示部81を備えている。
An ultrasonic
又、超音波診断装置100は、送受信部10あるいはデータ生成部50に対して送信超音波の中心周波数とほぼ等しい周波数の連続波あるいは矩形波を発生する基準信号発生部1と、操作者によって被検体情報や装置の初期設定条件、更には各種コマンド信号等が入力される入力部83と、超音波診断装置100の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部82を備えている。
In addition, the ultrasonic
超音波プローブ20は、被検体の表面に対してその前面を接触させ超音波の送受波を行なうものであり、例えば、横方向(X方向)にM1素子、縦方向(Y方向)にM2素子、2次元配列した超音波振動素子をその先端部に有している。この超音波振動素子は電気音響変換素子であり、PZTなどの圧電振動素子や静電容量型振動素子等が用いられる。そして、この超音波振動素子は、送信時には電気的なパルスを送信超音波に変換し、又、受信時には超音波反射波(受信超音波)を電気信号(受信信号)に変換する機能を有している。
The
次に、図2に示した送受信部10は、後述する素子選択部30において共通接続されて形成されたM0チャンネルの超音波振動素子群に対して駆動信号を供給する送信部2と、前記素子選択部30における第1の整相加算によってM0チャンネルに纏められた受信信号に対して第2の整相加算を行なう受信部3を備えている。
Next, the transmission /
そして、送信部2は、レートパルス発生器11と、送信遅延回路12と、駆動回路13を備え、レートパルス発生器11は、基準信号発生部1から供給される連続波を分周することによって送信超音波の繰り返し周期を決定するレートパルスを生成する。又、送信遅延回路12は、送信において細いビーム幅を得るために所定の深さに送信超音波を収束するための遅延時間と所定の方向に送信超音波を放射するための遅延時間を前記レートパルスに与える。そして、駆動回路13は、素子選択部30において共通接続されたM0チャンネルの超音波振動素子を駆動するための駆動信号を前記レートパルスのタイミングに基づいて生成する。
The
一方、受信部3は、プリアンプ14と、A/D変換器15と、ビームフォーマ16を備えている。プリアンプ14は、素子選択部30から供給されるM0チャンネルの受信信号を増幅して十分なS/Nを確保するためのものであり、その初段部には駆動回路13から供給される高電圧の駆動信号から保護するための図示しないリミッタ回路が設けられている。このプリアンプ14において所定の大きさに増幅された受信信号は、A/D変換器15にてデジタル信号に変換され、ビームフォーマ16に送られる。
On the other hand, the receiving
ビームフォーマ16は、図示しない遅延回路と加算回路を有し、A/D変換器15においてデジタル信号に変換されたM0チャンネルの受信信号に対して、所定の深さからの超音波反射波を収束するための収束用遅延時間と超音波反射波の受信指向性を順次変更して当該患者を走査するための偏向用遅延時間を与えた後加算合成(第2の整相加算)する。
The beam former 16 has a delay circuit and an adder circuit (not shown), and converges an ultrasonic reflected wave from a predetermined depth to the received signal of the M0 channel converted into a digital signal by the A /
尚、このビームフォーマ16と既に述べた素子選択部30のサブアレイ遅延加算部33は、複数方向からの受信超音波の各々を分離して受信する、所謂、並列同時受信機能を有している。
The beam former 16 and the
次に、図3に示したデータ生成部50は、上述の受信部3のビームフォーマ16から出力された受信信号を信号処理してBモードデータを生成するBモードデータ生成部4と、前記受信信号を信号処理してカラードプラデータを生成するカラードプラデータ生成部5を備えている。
Next, the
Bモードデータ生成部4は、包絡線検波器51と対数変換器52を備えている。この包絡線検波器51は、送受信部10の受信部3におけるビームフォーマ16から出力された受信信号に対して包絡線検波を行ない、対数変換器52は、この包絡線検波後の受信信号に対する対数変換処理によって小さな信号振幅を相対的に強調して走査方向単位のBモードデータを生成する。
The B mode
一方、カラードプラデータ生成部5は、π/2移相器54、ミキサ55−1及び55−2、LPF(低域通過フィルタ)56−1及び56−2を備えており、送受信部10の受信部3から供給された受信信号に対して直交位相検波を行なって複素信号(I信号とQ信号)を生成する。
On the other hand, the color Doppler
更に、カラードプラデータ生成部5は、ドプラ信号記憶回路58、MTIフィルタ59及び自己相関演算器60を備えている。そして、直交位相検波によって得られた複素信号は、ドプラ信号記憶部58に一旦保存され、次いで、高域通過用のデジタルフィルタであるMTIフィルタ59は、ドプラ信号記憶部58に保存された前記複素信号を読み出し、この複素信号に対して臓器の固定反射体あるいは臓器の呼吸性移動や拍動性移動などに起因するドプラ成分(クラッタ成分)の除去を行なう。又、自己相関演算器60は、MTIフィルタ59によって抽出された血流情報のドプラ信号に対して自己相関値を算出し、更に、この自己相関値に基づいて血流の平均流速値、分散値、更にはパワー値等を算出してカラードプラデータを生成する。
The color Doppler
次に、図1に戻って、データ記憶・処理部70は、データ記憶部6とデータ処理部7を備えており、データ記憶部6は、データ生成部50において走査方向単位で生成されたBモードデータ及びカラードプラデータを順次保存して、3次元あるいは2次元のBモード画像データ及びカラードプラ画像データを生成する。
Next, returning to FIG. 1, the data storage /
一方、データ処理部7は、データ記憶部6において生成された3次元のBモード画像データやカラードプラ画像データを用い、ボリュームレンダリング画像データ、サーフェイスレンダリング画像データ、MIP(maximum intensity projection:最大値投影)画像データ、更には、MPR(multi-planar reconstruction:断面変換)画像データ等を生成するための画像処理を行なう。
On the other hand, the
次に、表示部81は、図示しない表示用データ生成回路と変換回路とモニタを備えており、データ記憶・処理部70において生成されたBモード画像データやカラードプラ画像データは前記表示用データ生成回路において所定の表示形態に対応した走査変換等の処理が行なわれて表示用データが生成され、この表示用データは、変換回路においてD/A変換とテレビフォーマット変換が行われてモニタに表示される。
Next, the
一方、入力部83は、操作パネル上に表示パネルやキーボード、トラックボール、マウス、選択ボタン、入力ボタン等の入力デバイスを備え、患者情報の入力、データ収集条件、表示条件等の設定、更には、種々のコマンド信号の入力等を行なう。
On the other hand, the
又、システム制御部82は、図示しないCPUと記憶回路を備え、操作者によって入力部83から入力あるいは設定される上述の各種情報は前記記憶回路に保存される。そして、前記CPUは、これらの情報に基づいて、送受信部10、データ生成部50、データ記憶・処理部70、更には後述する素子選択部30の制御やシステム全体の制御を統括して行なう。
The
次に、本実施例の超音波診断装置の重要な構成要素である素子選択部30の詳細につき図4乃至図9を用いて説明する。
Next, details of the
図4は、既に述べた超音波振動素子による2次元アレイとこの2次元アレイを所定の大きさに区分して構成された複数のサブアレイを示す図であり、X方向にM1素子、Y方向にM2素子配列された2次元アレイの超音波振動素子は、例えば、X方向及びY方向に夫々3素子配列されたM0個のサブアレイSUB−11、SUB−12・・・に区分されている。 FIG. 4 is a diagram showing a two-dimensional array of ultrasonic vibration elements already described and a plurality of subarrays configured by dividing the two-dimensional array into a predetermined size, with M1 elements in the X direction and M1 elements in the Y direction. The two-dimensional array of ultrasonic vibration elements in which M2 elements are arranged is divided into, for example, M0 subarrays SUB-11, SUB-12,..., Each having three elements arranged in the X direction and the Y direction.
そして、図1の素子選択部30は、前記2次元アレイの超音波振動素子に対して駆動信号を供給して所定の方向に送信超音波を放射する際に、3素子×3素子のサブアレイの各々における超音波振動素子S−11,S−12,・・S−21,S−22,・・S−31,S−32,・・の中から所定方向に隣接した複数の超音波振動素子を共通接続するサブアレイ内素子接続部31(第1の素子接続手段)と、共通接続された超音波振動素子をサブアレイ間で接続するサブアレイ間素子接続部32(第2の素子接続手段)を備えている。
The
更に、素子選択部30は、2次元配列された超音波振動素子において検出された受信超音波を受信して送受信部10に供給する際に、例えば、3素子x3素子で形成した受信用サブアレイの各々の超音波振動素子から得られた受信信号に対して第1の整相加算を行なうサブアレイ遅延加算部33と、送信部2で生成された駆動信号のサブアレイ間素子接続部32への供給とサブアレイ遅延加算部33の出力信号の受信部3への供給の切り替えを行なう切り替えスイッチ(SW)34を備えており、この切り替えスイッチ34は、図示しないM0チャンネルのケーブルを介して送信部2の出力端及び受信部3の入力端に接続されている。
Furthermore, when the
図5は、サブアレイ内素子接続部31によるサブアレイ内超音波振動素子の接続方法を示したものであり、例えば、図4に示した3素子x3素子のサブアレイSUB−11の超音波振動素子S−11乃至S−13、S−21及びS−23,S−31乃至S−33がスイッチSW−11乃至SW−13、SW−21及びSW−23,SW−31乃至SW−33を介して接続ラインL1乃至L3に接続され、サブアレイSUB−11の中心に配置された超音波振動素子S−22は接続ラインL2にのみ直接接続されている場合を示している。
FIG. 5 shows a method of connecting the sub-array ultrasonic vibration elements by the sub-array
尚、この図では、S−11乃至S−13は夫々SW−11乃至SW−13を介して接続ラインL3に接続され、S−21及びS−23はSW−21及びSW−23を介して接続ラインL2に接続され、更にS−31乃至S−33はスイッチSW−31乃至SW−33を介して接続ラインL1に接続されている。 In this figure, S-11 to S-13 are connected to the connection line L3 via SW-11 to SW-13, respectively, and S-21 and S-23 are connected to SW-21 and SW-23. Connected to the connection line L2, and S-31 to S-33 are connected to the connection line L1 via the switches SW-31 to SW-33.
上述のスイッチング回路による接続方法では、サブアレイSUB−11におけるY方向の3素子を接続ラインL1乃至L3に接続する場合について述べたが、前記スイッチング回路の制御によって、X方向の3素子、あるいは対角方向の3素子(例えば、[S−11,S−12、S−21]、[S−13,S−22、S−31]、[S−23,S−32、S−33])を接続ラインL1乃至L3に接続することも可能である。 In the connection method using the switching circuit described above, the case where the three elements in the Y direction in the sub-array SUB-11 are connected to the connection lines L1 to L3 has been described. Three direction elements (for example, [S-11, S-12, S-21], [S-13, S-22, S-31], [S-23, S-32, S-33]) It is also possible to connect to the connection lines L1 to L3.
次に、サブアレイ間素子接続部32によって行なわれる隣接サブアレイ間の超音波振動素子に対する接続方法につき図6を用いて説明する。図6において、サブアレイSUB11乃至SUB13、SUB21乃至SUB23、SUB31乃至SUB33の右端部に示した符号L1乃至L3は、前記サブアレイ内素子接続部31によってサブアレイ内超音波振動素子と接続された接続ラインL1乃至L3を模式的に示しており、夫々のサブアレイにおける接続ラインL2は、サブアレイ間素子接続部32のスイッチング回路を介して隣接する3つのサブアレイの中の何れかのサブアレイにおける接続ラインL1あるいは接続ラインL3に接続される。
Next, a connection method for the ultrasonic transducer elements between adjacent subarrays performed by the intersubarray
例えば、サブアレイSUB−13の接続ラインL2は、スイッチSWW−12、SWW−22、SWW−23を介して右方、右下方、下方において隣接したサブアレイSUB−12、SUB−22,SUB−23の中の何れかのサブアレイにおける接続ラインL1あるいは接続ラインL3に接続される。即ち、SUB−13の接続ラインL2に接続されたSWW−12,SWW−22,SWW−23における6つの開閉部のうち1つの開閉部のみが接続状態となる。 For example, the connection line L2 of the sub-array SUB-13 is connected to the adjacent sub-arrays SUB-12, SUB-22, and SUB-23 via the switches SWW-12, SWW-22, and SWW-23. It is connected to the connection line L1 or the connection line L3 in any of the subarrays. That is, only one opening / closing part among the six opening / closing parts in SWW-12, SWW-22, and SWW-23 connected to the connection line L2 of SUB-13 is in a connected state.
同様にして、サブアレイSUB−12の接続ラインとその隣接サブアレイの接続ラインとの接続方法を図6の一点鎖線で、又、サブアレイSUB−23の接続ラインL2とその隣接サブアレイの接続ラインとの接続方法を破線によって示す。尚、この図では、3つの隣接サブアレイに対する接続について述べたが、右上方あるいは左下方を含めた4つの隣接サブアレイに対する接続を行なってもよい。 Similarly, the connection method of the connection line of the sub-array SUB-12 and the connection line of the adjacent sub-array is shown by the one-dot chain line in FIG. 6, and the connection line L2 of the sub-array SUB-23 and the connection line of the adjacent sub-array are connected. The method is indicated by a dashed line. In this figure, connection to three adjacent subarrays has been described, but connection to four adjacent subarrays including upper right or lower left may be performed.
次に、上述のサブアレイ内素子接続部31とサブアレイ間素子接続部32による超音波振動素子の共通接続法につき図7乃至図9を用いて説明する。
Next, a common connection method of ultrasonic vibration elements by the above-described intra-subarray
図7は、サブアレイ内における超音波振動素子の共通接続法を示しており、サブアレイ内素子接続部31は、送信超音波の送信収束点を基準にしてサブアレイの中心超音波振動素子S−22と略等距離の方向にある同一サブアレイ内の超音波振動素子を選択して共通接続し、この共通接続方向と略同一方向において同一サブアレイ内の他の超音波振動素子に対しても共通接続を行なう。例えば、3素子×3素子のサブアレイの場合における共通接続方向は、図7(a)乃至(d)に示すように、X方向を基準として−45度方向、0度方向、45度方向及び90度方向の設定が可能である。そして、上述の各共通接続方向において各サブアレイの接続ラインL1乃至L3に接続される超音波振動素子は図8のように設定される。
FIG. 7 shows a common connection method of the ultrasonic vibration elements in the sub-array. The
次に、サブアレイ間素子接続部32による隣接サブアレイ間の接続方法につき図9を用いて説明する。ここで、図9に示した4文字の符号Xa−Xb−Xc−Xdにおいて、符号XaのΘ−45、Θ0、Θ45、Θ90はサブアレイSUBaにおける接続方向−45度、0度、45度、90度に対応し、符号XbのR,S、Dは、このサブアレイに接続される隣接サブアレイの隣接方向「右方」、「右下方」及び「下方」を夫々示している。
Next, a connection method between adjacent subarrays by the inter-subarray
又、符号XcのΘ−45、Θ0、Θ45、Θ90は、接続される隣接サブアレイSUBbにおける超音波振動素子の接続方向−45度、0度、45度、90度に対応し、更に、符号XdのL1乃至L3は、サブアレイSUBaの中心振動素子S−22に接続された接続ラインと接続される隣接サブアレイSUBbの接続ラインを示している。 Further, Θ −45 , Θ 0 , Θ 45 , and Θ 90 of the symbol Xc correspond to the connection directions of the ultrasonic vibration elements in the adjacent sub-array SUBb to be connected to −45 degrees, 0 degrees, 45 degrees, and 90 degrees, respectively. , L1 to L3 of the reference symbol Xd indicate connection lines of the adjacent subarray SUBb connected to the connection line connected to the central vibration element S-22 of the subarray SUBa.
例えば、図9(a)においてΘ45−R−Θ0−L1で示されたサブアレイSUBaと隣接サブアレイSUBbとの接続では、サブアレイSUBaの中心超音波振動素子S−22を基準に45度方向に配列された超音波振動素子S−11、S−22及びS−33が接続ラインL2によって共通接続され、更に、サブアレイSUBaの右方に隣接した隣接サブアレイSUBbの超音波振動素子S−13、S−23及びS−33を共通接続している接続ラインL1と前記サブアレイSUBaの接続ラインL2が接続されている。 For example, in the connection between the sub-array SUBa and the adjacent sub-array SUBb indicated by Θ 45 -R-Θ 0 -L1 in FIG. 9A, the direction is 45 degrees with respect to the central ultrasonic transducer S-22 of the sub-array SUBa. The arranged ultrasonic vibration elements S-11, S-22, and S-33 are connected in common by the connection line L2, and furthermore, the ultrasonic vibration elements S-13, S of the adjacent sub-array SUBb adjacent to the right side of the sub-array SUBa. A connection line L1 commonly connecting −23 and S-33 and a connection line L2 of the sub-array SUBa are connected.
同様にして、図9(b)には、サブアレイSUBaが右下方の隣接サブアレイSUBbと接続された場合を、又、図9(c)には下方の隣接サブアレイSUBbと接続された場合の具体例を示す。 Similarly, FIG. 9B shows a case where the subarray SUBa is connected to the lower right adjacent subarray SUBb, and FIG. 9C shows a specific example where it is connected to the lower adjacent subarray SUBb. Indicates.
上記サブアレイ内素子接続部31及びサブアレイ間素子接続部32により、当該サブアレイの中心超音波振動素子と共通接続された同一サブアレイ内の所定方向における2つの超音波振動素子及び隣接サブアレイ内の所定方向における3つの超音波振動素子は切り替えスイッチ34及び図示しないケーブルを介して送受信部10における送信部2の所定出力端子に接続される。
In the sub-array
次いで、上記隣接サブアレイを新たなサブアレイに設定し、新たなサブアレイとその隣接サブアレイにおける6素子の超音波振動素子をサブアレイ内素子接続部31及びサブアレイ間素子接続部32によって同様の手順で共通接続し、接続されたこれらの超音波振動素子は送信部2の他の出力端子に接続される。そして、上述の接続手順を繰り返すことによってM0個のサブアレイの各々における中心超音波振動素子を基準とした6素子の共通接続によって形成されたM0個の超音波振動素子群とM0チャンネルで構成される送信部2の出力端子との接続が行なわれる。
Next, the adjacent sub-array is set as a new sub-array, and the new sub-array and the 6 ultrasonic transducer elements in the adjacent sub-array are commonly connected by the intra-sub-array
(画像データの生成手順)
次に、図1乃至図10を用いて本実施例における超音波診断装置を用いた画像データの生成手順について説明する。操作者は、先ず入力部83にて患者情報の入力を行ない、更に、画像データの収集モードを選択する。ここでは、収集モードとして3次元Bモード画像データ及び3次元カラードプラ画像データを選択した場合について述べるが、任意断面における2次元Bモード画像データや2次元カラードプラ画像データであってもよく、更に、被検体の心臓壁等の機能をドプラ信号を用いて画像化する2次元あるいは3次元の組織ドプラ画像データであってもよい。
(Image data generation procedure)
Next, an image data generation procedure using the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, the operator inputs patient information through the
次いで、送信におけるサブアレイの超音波振動素子数(M1×M2)と受信における超音波振動素子数(M1’×M2’)を設定し、送受信部10における送信部2の出力端子数あるいは受信部3の入力端子数M0と等しい数のサブアレイを形成する。そして、これらの情報は、システム制御部82の図示しない記憶回路に保存される。尚、以下では、上述の装置構成の説明と同様にしてM1=M1’=M2=M2’=3とするが、これに限定されない。又、送信及び受信におけるサブアレイの諸条件は、例えばシステム制御部82において予め設定されていてもよい。
Next, the number of ultrasonic vibration elements (M1 × M2) of the sub-array in transmission and the number of ultrasonic vibration elements (M1 ′ × M2 ′) in reception are set, and the number of output terminals of the
上述の初期設定が終了したならば、操作者は、超音波プローブ20の先端(超音波送受信面)を被検体体表面の所定の位置に固定することによって、被検体の第1の走査方向(θ1方向)のBモードデータを得るための超音波送受波が行なわれる。 When the above initial setting is completed, the operator fixes the tip of the ultrasonic probe 20 (ultrasonic wave transmission / reception surface) to a predetermined position on the surface of the subject body, so that the first scanning direction ( Ultrasonic wave transmission / reception for obtaining B-mode data in the (θ1 direction) is performed.
即ち、図1のシステム制御部82は、素子選択部30に対して超音波の送受信方向(θ1)の情報と送信収束点までの距離情報を供給し、これらの情報を受信した素子選択部30のサブアレイ内素子接続部31及びサブアレイ間素子接続部32は、既に設定されている送信用サブアレイ及び受信用サブアレイの各中心超音波振動素子と同一のサブアレイ内及び隣接サブアレイ内に配置されている5つの超音波振動素子を上述の接続手順によって共通接続する。
That is, the
次いで、図2のレートパルス発生器11は、基準信号発生部1から供給される基準信号を分周することによって、超音波パルスの繰り返し周期Trを決定するレートパルスを生成し、このレートパルスをM0チャンネルの送信遅延回路12に供給する。
Next, the
送信遅延回路12は、所定の深さに超音波を収束するための収束用遅延時間と、第1の走査方向(θ1)に超音波を送信するための偏向用遅延時間をレートパルスに与え、このレートパルスを駆動回路13に供給する。そして、M0チャンネルの駆動回路13は、レートパルスの駆動によって生成されたインパルスあるいは所定波形の駆動信号を、M0チャンネルのケーブルを介して超音波プローブ20におけるM0個のサブアレイの中心超音波振動素子及びこの中心超音波振動素子と共通接続された同一サブアレイ内及び隣接サブアレイ内の超音波振動素子に供給し、前記第1の走査方向に対して超音波パルスを放射する。
The
この場合、送信部2の送信遅延回路12は、M0個のサブアレイの各々における中心超音波振動素子の位置や超音波送波方向(θ1)、更には、送信収束点までの距離等に基づいて予め設定された送信遅延時間をレートパルス発生器11から供給されるレートパルスに与え、異なる遅延時間を有したM0チャンネルのレートパルスが駆動回路13に供給される。そして、これらのレートパルスのタイミングに基づいて生成されたM0チャンネルの駆動信号は図示しないケーブルや素子選択部30の切り替えスイッチ34、更には、サブアレイ内素子接続部31やサブアレイ間素子接続部32を介して各サブアレイにおける中心超音波振動素子とこの中心超音波振動素子に共通接続された5つの超音波振動素子に供給される。
In this case, the
被検体に放射された送信超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる臓器間の境界面あるいは組織にて反射する。又、この超音波が心臓壁や血球などの動きのある反射体で反射する場合、その超音波周波数はドプラ偏移を受ける。 A part of the transmitted ultrasonic wave radiated to the subject is reflected at an interface or tissue between organs having different acoustic impedances. Further, when this ultrasonic wave is reflected by a moving reflector such as a heart wall or blood cell, the ultrasonic frequency is subjected to Doppler shift.
被検体の組織や血球にて反射した超音波反射波(受信超音波)は、超音波プローブ20においてM1xM2で2次元配列された前記超音波振動素子によって受信されて電気信号(受信信号)に変換され、更に、このM1xM2チャンネルの受信信号は、素子選択部30のサブアレイ遅延加算部33において既に設定されている受信用サブアレイ単位で所定の第1の受信遅延時間が与えられて第1の整相加算が行なわれ、M0チャンネルの加算出力信号が形成される。尚、上記受信遅延時間の設定方法は、既に述べた送信遅延時間の場合と同様にしてM0個のサブアレイの各々における中心超音波振動素子の位置や超音波受波方向(θ1)、更には、受信収束点までの距離等に基づいて設定される。
The ultrasonic reflected wave (received ultrasonic wave) reflected by the tissue or blood cell of the subject is received by the ultrasonic vibration element arranged two-dimensionally by M1 × M2 in the
次いで、M0チャンネルの加算出力信号は、切り替えスイッチ34とケーブルを介して送受信部10の受信部3に供給され、受信部3のプリアンプ14にて所定の大きさに増幅された後、A/D変換器15にてデジタル信号に変換される。更に、デジタル信号に変換されたM0チャンネルの受信信号は、ビームフォーマ16にて、システム制御部82の制御信号に基づいて所定の第2の受信遅延時間が与えられ第2の整相加算が行なわれる。
Next, the addition output signal of the M0 channel is supplied to the
尚、上記サブアレイ遅延加算部33において与えられる第1の受信遅延時間と受信部3のビームフォーマ16において与えられる第2の受信遅延時間は各々の超音波振動素子の位置、受信収束点までの距離、更には、第1の走査方向(θ1)等に基づいて設定される。
The first reception delay time given by the
図10は、図4に示した2次元アレイにおけるY方向のサブアレイSUB11、SUB12、SUB13、・・・の各超音波振動素子に与えられる受信遅延時間を模式的に示したものであり、説明を簡単にするために配列方向に対して直線状に変化する遅延時間を各超音波振動素子からの受信信号に与える場合について示している。 FIG. 10 schematically shows the reception delay time given to each ultrasonic vibration element of the subarrays SUB11, SUB12, SUB13,... In the Y direction in the two-dimensional array shown in FIG. For the sake of simplicity, a case is shown in which a delay time that changes linearly with respect to the arrangement direction is given to the received signal from each ultrasonic vibration element.
即ち、SUB11、SUB12、SUB13・・・の各サブアレイにおける振動素子S−11、S−12,S−13から得られた受信信号に対して、サブアレイ遅延加算部33は第1の受信遅延時間τ11=0、τ12、τ13を与えて第1の整相加算を行ない、次いで、整相加算後の受信信号に対してビームフォーマ16は第2の受信遅延時間τx1、τx2、τx3・・・を与えて第2の整相加算を行なう。このようにサブアレイ内の各超音波振動素子に対して比較的小さな第1の受信遅延時間を供給して第1の整相加算を行った後サブアレイ単位で第2の整相加算を行なうことによって、破線で示した理想的な遅延時間に近い受信遅延時間を比較的簡単な回路構成で得ることが可能となる。
That is, for the reception signals obtained from the oscillating elements S-11, S-12, and S-13 in each subarray of SUB11, SUB12, SUB13,..., The subarray
前記ビームフォーマ16において第2の整相加算が行なわれた受信信号は、データ生成部50のBモードデータ生成部4に供給され、包絡線検波と対数変換がなされた後、図1のデータ記憶・処理部70におけるデータ記憶部6に保存される。
The received signal subjected to the second phasing addition in the
一方、カラードプラ画像データの生成においては、受信信号のドプラ偏移を求めるために上述と同様な手順によって、前記第1の走査方向に対し連続した複数回(L回)の超音波送受波を行ない、このとき得られた受信信号に対してドプラ信号の検出を行なう。 On the other hand, in the generation of color Doppler image data, a plurality of (L times) ultrasonic transmission / reception continuous in the first scanning direction is performed by the same procedure as described above in order to obtain the Doppler shift of the received signal. The Doppler signal is detected for the received signal obtained at this time.
即ち、システム制御部82は、第1の走査方向に対してカラードプラ用の最初の超音波送受波を行なう。そして、得られた受信信号をカラードプラデータ生成部5に供給し、ミキサ55−1、55−2及びLPF56−1、56−2による直交位相検波から2チャンネルの複素信号を生成する。次いで、この複素信号の実数成分(I成分)及び虚数成分(Q成分)の各々をドプラ信号記憶部58に一旦保存する。前記第1の走査方向に対する2回目乃至L回目の超音波送受波によって得られた受信信号についても同様な手順によって複素信号を収集し、ドプラ信号記憶部58に保存する。
That is, the
第1の走査方向に対するL回の超音波送受信によって得られた複素信号のドプラ信号記憶部58への保存が終了したならば、システム制御部82は、ドプラ信号記憶部58に保存されている複素信号の中から所定位置(深さ)に対応した複素信号成分を順次読み出し、MTIフィルタ59に供給する。そして、MTIフィルタ59は、供給された複素信号成分に対してフィルタ処理を行ない、例えば生体組織などの固定反射体からの反射波成分や心筋などの組織の運動によって生ずる組織ドプラ成分(クラッタ成分)を排除し、血流の流れに起因する血流ドプラ成分のみを抽出する。
When the storage of the complex signal obtained by the L times of ultrasonic transmission / reception in the first scanning direction is completed in the Doppler
次いで、血流ドプラ成分の複素信号が前記MTIフィルタから供給された自己相関演算器60は、この複素信号を用いて自己相関処理を行ない、更に、自己相関処理結果に基づいて血流の平均速度値、分散値、パワー値などを算出する。このような演算を、第1の走査方向の他の位置(深さ)に対しても行ない、算出された血流の平均速度値、分散値、更にはパワー値などを図1のデータ記憶・処理部70におけるデータ記憶部6に保存する。
Next, the
同様にして、システム制御部82は、予め設定された3次元空間の複数の方向(第2の走査方向(θ2)乃至第Pの走査方向(θP))に対しても超音波送受波を行ない、得られたBモードデータ及びカラードプラデータを走査方向単位でデータ記憶部6に保存する。
Similarly, the
上記手順によって、走査方向単位で得られるBモードデータとカラードプラデータはデータ記憶部6に順次保存されて3次元のBモード画像データ及びカラードプラ画像データが生成され、データ処理部7においてボリュームレンダリングやMIPなどの画像処理がなされる。そして、表示部81の表示用データ生成回路は、データ記憶・処理部70において生成されたBモード画像データ及びカラードプラ画像データに対して所定の表示形態に対応した走査変換等の処理を行なって表示用データを生成し、この表示用データは、図示しない変換回路においてD/A変換とテレビフォーマット変換が行われてモニタに表示される。
By the above procedure, the B mode data and color Doppler data obtained in units of the scanning direction are sequentially stored in the
以上述べた本発明の実施例によれば、2次元に配列された複数の超音波振動素子を所定の大きさに区分して複数のサブアレイを形成し、次いで、送信超音波の放射方向、送信収束点、サブアレイの位置等に基づき、各サブアレイにおいて所定方向に配列された複数の超音波振動子と、このサブアレイに隣接した隣接サブアレイにおいて所定方向に配列された複数の超音波振動素子を共通接続することによって同時駆動が許容される超音波振動子群を形成することができる。 According to the embodiment of the present invention described above, a plurality of ultrasonic transducer elements arranged in two dimensions are divided into a predetermined size to form a plurality of subarrays, and then the radiation direction of transmission ultrasonic waves, transmission A plurality of ultrasonic transducers arranged in a predetermined direction in each subarray and a plurality of ultrasonic vibration elements arranged in a predetermined direction in an adjacent subarray adjacent to this subarray are connected in common based on the convergence point, the position of the subarray, etc. By doing so, it is possible to form an ultrasonic transducer group that allows simultaneous driving.
この接続方法によれば、2次元配列された全超音波振動素子の約60%を用いて送信超音波を放射することができ、しかも、前記超音波振動素子の各々に対して独立な遅延時間制御を行なった場合と略同程度の遅延時間精度を得ることができる。このため、送信エネルギーと送信指向特性をあまり劣化させることなく送信部やケーブルのチャンネル数を大幅に低減することが可能となる。 According to this connection method, it is possible to radiate transmission ultrasonic waves using about 60% of all ultrasonic vibration elements that are two-dimensionally arranged, and an independent delay time for each of the ultrasonic vibration elements. It is possible to obtain a delay time accuracy substantially equal to that in the case where control is performed. For this reason, it is possible to significantly reduce the number of channels of the transmission unit and the cable without significantly degrading the transmission energy and the transmission directivity.
又、前記共通接続を、所定のサブアレイ及び隣接サブアレイにおける所定方向の超音波振動素子を共通接続するサブアレイ内素子接続部(第1の素子接続手段)と、各々のサブアレイにおいて共通接続された超音波振動素子を更にサブアレイ間で接続するサブアレイ間素子接続部(第2の素子接続手段)を用いて行なうことにより特許文献1の方法と比較してスイッチング回路を飛躍的に低減することができる。このため、これらのスイッチング回路を超音波プローブ内に設けることが容易となるのみならずスイッチング回路が生ずる発熱量を抑えることも可能となる。
In addition, the common connection is made by connecting the ultrasonic vibration elements in the predetermined direction in the predetermined sub-array and the adjacent sub-array in common in the sub-array, and the ultrasonic wave commonly connected in each sub-array. The switching circuit can be drastically reduced as compared with the method of
更に、本実施例の受信時における整相加算は、サブアレイ内の超音波振動素子から得られる受信信号に対して整相加算を行なうサブアレイ遅延加算部(第1の整相加算手段)とサブアレイ間の整相加算を行なうビームフォーマ(第2の整相加算手段)によって行なうことにより、受信感度と受信指向特性を劣化させることなく受信部やケーブルのチャンネル数を大幅に低減することが可能となる。 Further, the phasing addition at the time of reception in this embodiment is performed between the subarray delay adding unit (first phasing addition means) and the subarray which performs phasing addition on the reception signal obtained from the ultrasonic vibration element in the subarray. By using a beamformer (second phasing / adding means) that performs phasing addition of the above, it is possible to greatly reduce the number of channels of the receiving unit and cable without deteriorating the receiving sensitivity and receiving directivity characteristics. .
以上、本発明の実施例について述べてきたが、本発明は上記の実施例に限定されるものでは無く、変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施例では、受信時におけるケーブルや受信部のチャンネル数を低減するために受信専用のサブアレイ遅延加算部を送信専用のサブアレイ内素子接続部及びサブアレイ間素子接続部と独立させて設けたが、図11に示すようにサブアレイ内素子接続部31及びサブアレイ間接続部32を用いて送信時及び受信時に使用する超音波振動素子の選択を行なってもよい。この方法は上記実施例に対して受信指向特性が多少劣化するが回路構成を簡単にできる利点を有している。
As mentioned above, although the Example of this invention has been described, this invention is not limited to said Example, It can change and implement. For example, in the above-described embodiment, in order to reduce the number of cables and channels of the reception unit at the time of reception, a reception-only subarray delay addition unit is provided separately from the transmission-only subarray element connection unit and the intersubarray element connection unit. However, as shown in FIG. 11, the ultrasonic vibration element to be used at the time of transmission and reception may be selected using the intra-subarray
又、上述の実施例では、サブアレイにおける超音波振動素子数が3素子x3素子の場合について述べたがこれに限定されるものではなく、例えば、2素子x2素子、4素子x4素子であってもよく、更に3素子x4素子のようにX方向とY方向の素子数が異なるように設定することも可能である。 In the above-described embodiment, the case where the number of ultrasonic vibration elements in the sub-array is 3 elements × 3 elements is described. However, the present invention is not limited to this. For example, 2 elements × 2 elements, 4 elements × 4 elements may be used. It is also possible to set the number of elements in the X direction and the Y direction to be different as in the case of 3 elements × 4 elements.
更に、送信用サブアレイと受信用サブアレイの素子数が等しい場合について述べたが、異なる素子数に設定してもよい。例えば、受信時において並列同時受信を行なう場合には、受信用サブアレイの素子数を送信用サブアレイの素子数より多くすることによって受信指向性を送信指向性より強めることが望ましい。 Furthermore, although the case where the number of elements of the transmitting sub-array and the receiving sub-array is equal is described, the number of elements may be different. For example, when performing parallel simultaneous reception at the time of reception, it is desirable that the reception directivity is made stronger than the transmission directivity by making the number of elements in the reception subarray larger than the number of elements in the transmission subarray.
又、サブアレイの中心超音波振動素子と接続ラインとの接続は固定接続としたが、他の超音波振動素子と同様にスイッチング回路を介して接続してもよい。 Further, although the connection between the central ultrasonic vibration element of the sub-array and the connection line is fixed connection, it may be connected via a switching circuit in the same manner as other ultrasonic vibration elements.
一方、上述の実施例における超音波診断装置によって得られる画像データは、3次元画像データ(ボリュームデータ)であってもよいが、任意方向の断面における1つあるいは複数の2次元画像データであってもよい。更に、上記画像データはBモード画像データに限定されるものではなく、例えば、血流情報あるいは心臓壁等の機能を観測するためのカラードプラ画像データや組織ドプラ画像データであってもよい。 On the other hand, the image data obtained by the ultrasonic diagnostic apparatus in the above embodiment may be three-dimensional image data (volume data), but is one or a plurality of two-dimensional image data in a cross section in an arbitrary direction. Also good. Further, the image data is not limited to B-mode image data, and may be, for example, color Doppler image data or tissue Doppler image data for observing blood flow information or functions such as the heart wall.
又、上述の実施例では、超音波の送受波方向(角度)を順次変更しながら3次元画像データあるいは2次元画像データを生成する場合について述べたが、電子的な開口移動によってこれらの画像データを生成してもよく、上記2つの方法を組み合わせてもよい。 In the above-described embodiment, the case where three-dimensional image data or two-dimensional image data is generated while sequentially changing the transmission / reception direction (angle) of the ultrasonic wave has been described. Or the above two methods may be combined.
尚、上述の超音波診断装置では、データ生成部のカラードプラデータ生成部において直交位相検波を行なったが、送受信部の受信部において前記直交位相検波を行ない、得られた複素信号に対して第2の整相加算を行なうことも可能である。 In the above-described ultrasonic diagnostic apparatus, quadrature phase detection is performed in the color Doppler data generation unit of the data generation unit. However, the quadrature phase detection is performed in the reception unit of the transmission / reception unit, and the obtained complex signal is subjected to the first detection. It is also possible to perform phasing addition of 2.
1…基準信号発生部
2…送信部
3…受信部
4…Bモードデータ生成部
5…カラードプラデータ生成部
6…データ記憶部
7…データ処理部
10…送受信部
20…超音波プローブ
30…素子選択部
31…サブアレイ内素子接続部
32…サブアレイ間素子接続部
33…サブアレイ遅延加算部
34…切り替えスイッチ(SW)
50…データ生成部
70…データ記憶・処理部
81…表示部
82…システム制御部
83…入力部
100…超音波診断装置
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記2次元配列の超音波振動素子を所定の大きさに区分して形成した複数のサブアレイの各々における複数の前記超音波振動素子のうちの一部を共通接続する第1の素子接続手段と、
前記複数のサブアレイ毎の前記第1の素子接続手段のうちの一部を更に共通接続する第2の素子接続手段と、
前記第1の素子接続手段と前記第2の素子接続手段によって共通接続された超音波振動素子群に対して駆動信号を供給して被検体の所定方向に対し超音波を送信する送信手段と、
前記2次元配列の超音波振動素子によって得られた受信信号を整相加算して前記被検体の所定方向と略同一の方向からの超音波を受信する受信手段と、
前記被検体に対する超音波の送信方向及び受信方向を変更しながら前記受信手段によって得られた受信信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段と、
生成された画像データを表示する表示手段を備え、
前記第1の素子接続手段及び前記第2の素子接続手段は、送信超音波の収束点に対して略等距離にある超音波振動素子を共通接続することを特徴とする超音波診断装置。 An ultrasonic probe including two-dimensionally arranged ultrasonic vibration elements;
First element connection means for commonly connecting a part of the plurality of ultrasonic vibration elements in each of a plurality of subarrays formed by dividing the two-dimensional array of ultrasonic vibration elements into a predetermined size;
A second element connecting means for further commonly connecting a part of the first element connecting means for each of the plurality of subarrays;
Transmitting means for supplying a drive signal to the ultrasonic vibration element group commonly connected by the first element connecting means and the second element connecting means and transmitting ultrasonic waves in a predetermined direction of the subject;
Receiving means for phasing and adding reception signals obtained by the two-dimensional array of ultrasonic transducer elements and receiving ultrasonic waves from a direction substantially the same as the predetermined direction of the subject;
Image data generation means for generating image data based on a reception signal obtained by the reception means while changing the transmission direction and reception direction of the ultrasonic wave to the subject;
A display means for displaying the generated image data;
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the first element connecting means and the second element connecting means commonly connect ultrasonic vibration elements that are substantially equidistant with respect to a convergence point of transmission ultrasonic waves.
前記2次元配列の超音波振動素子を所定の大きさに区分して形成した複数のサブアレイの各々における複数の前記超音波振動素子のうちの一部を共通接続する第1の素子接続手段と、
前記複数のサブアレイ毎の前記第1の素子接続手段のうちの一部を更に共通接続する第2の素子接続手段と、
前記第1の素子接続手段と前記第2の素子接続手段によって共通接続された送信用の超音波振動素子群に対して駆動信号を供給して被検体の所定方向に対し超音波を送信する送信手段と、
前記第1の素子接続手段と前記第2の素子接続手段によって共通接続された受信用の超音波振動素子群によって得られた受信信号を整相加算して前記被検体の所定方向と略同一の方向からの超音波を受信する受信手段と、
前記被検体に対する超音波の送信方向及び受信方向を変更しながら前記受信手段によって得られた受信信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段と、
生成された画像データを表示する表示手段を備え、
前記第1の素子接続手段及び前記第2の素子接続手段は、送信超音波の収束点あるいは受信超音波の収束点の少なくともいずれかに対して略等距離にある超音波振動素子を共通接続することを特徴とする超音波診断装置。 An ultrasonic probe including two-dimensionally arranged ultrasonic vibration elements;
First element connection means for commonly connecting a part of the plurality of ultrasonic vibration elements in each of a plurality of subarrays formed by dividing the two-dimensional array of ultrasonic vibration elements into a predetermined size;
A second element connecting means for further commonly connecting a part of the first element connecting means for each of the plurality of subarrays;
Transmission for transmitting ultrasonic waves in a predetermined direction of the subject by supplying a drive signal to the transmitting ultrasonic vibration element group commonly connected by the first element connecting means and the second element connecting means. Means,
The received signals obtained by the receiving ultrasonic vibration element group commonly connected by the first element connecting means and the second element connecting means are phased and added to be substantially the same as the predetermined direction of the subject. Receiving means for receiving ultrasonic waves from a direction;
Image data generation means for generating image data based on a reception signal obtained by the reception means while changing the transmission direction and reception direction of the ultrasonic wave to the subject;
A display means for displaying the generated image data;
The first element connecting means and the second element connecting means commonly connect ultrasonic vibration elements that are substantially equidistant to at least one of a convergence point of transmission ultrasound and a convergence point of reception ultrasound. An ultrasonic diagnostic apparatus.
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