JP2006087650A - Ultrasonic transmitter-receiver apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波を送受信して生体内の臓器等を観察するために用いられる超音波送受信装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic transmission / reception apparatus used for observing an organ or the like in a living body by transmitting / receiving ultrasonic waves.
一般に、超音波診断装置や工業用の探傷装置等として用いられる超音波送受信装置においては、超音波の送受信機能を有する複数の超音波トランスデューサを含む超音波用探触子(プローブ)が用いられる。複数の超音波トランスデューサに複数の駆動信号をそれぞれ供給して、複数の超音波を合波することにより形成される超音波ビームによって被検体を走査し、被検体内部において反射された超音波エコーを受信することにより、複数の超音波トランスデューサから複数の受信信号がそれぞれ出力される。それらの受信信号に対して様々な信号処理を施すことにより、被検体に関する画像情報が得られ、これに基づいて、被検体に関する2次元又は3次元画像が再現される。 In general, in an ultrasonic transmission / reception apparatus used as an ultrasonic diagnostic apparatus or an industrial flaw detection apparatus, an ultrasonic probe (probe) including a plurality of ultrasonic transducers having an ultrasonic transmission / reception function is used. A plurality of drive signals are respectively supplied to a plurality of ultrasonic transducers, the object is scanned with an ultrasonic beam formed by combining the plurality of ultrasonic waves, and an ultrasonic echo reflected inside the object is detected. By receiving, a plurality of reception signals are output from the plurality of ultrasonic transducers, respectively. By performing various signal processing on these received signals, image information relating to the subject is obtained, and based on this, a two-dimensional or three-dimensional image relating to the subject is reproduced.
また、被検体を走査して画像情報を得る際に、同時に複数の方向に複数の超音波ビームをそれぞれ送信するマルチビーム送信方式も検討されている。このマルチビーム送信方式によれば、1フレームの画像情報を得るために要する期間(フレーム期間)を短縮して、フレームレートを向上させることができる。 In addition, a multi-beam transmission method has been studied in which when a subject is scanned to obtain image information, a plurality of ultrasonic beams are simultaneously transmitted in a plurality of directions. According to this multi-beam transmission method, it is possible to shorten the period (frame period) required to obtain one frame of image information and improve the frame rate.
関連する技術として、下記の特許文献1には、1回の送信について複数の超音波送信ビームを同時に生成できると共に、これらの周波数帯域に対応して受信の周波数帯域を変化させた複数の超音波受信ビームを生成する超音波診断装置が開示されている。この超音波診断装置においては、送信回路が、1回の送信について周波数帯域及び焦域並びに方向が異なる複数の超音波送信ビームを同時に生成可能に構成され、受信回路が、送信回路によって発生した複数の超音波送信ビームによる反射波を同時に受信して周波数帯域の異なる複数の超音波受信ビームを生成可能に構成され、送信回路には、測定条件を任意に選択するための入力手段及びこの入力手段で入力された測定条件を記憶する記憶手段が接続され、システム制御回路からの制御により上記入力された測定条件によって自動的に超音波送信ビーム及び超音波受信ビームの周波数帯域及び焦域並びに方向が制御される。
As a related technique, the following
また、下記の特許文献2には、任意の送波波形で探触子を駆動して被検体内に超音波を送波可能な超音波診断装置が開示されている。この超音波診断装置は、探触子に超音波送信信号を与える超音波送信回路の内部構成として、探触子のチャンネル毎に独立に任意の送波波形を作成すると共に、これらの送波波形で探触子を駆動する任意波形発生回路を複数個備えている。これにより、任意の送波波形で探触子を駆動して、被検体内に超音波を送波することができる。特許文献2の図6には、2方向同時送波の場合の送波タイミングが示されている。
上記のようなマルチビーム送信を行う超音波送受信装置において、例えば、第1の方向に向けて超音波ビームを発生させるための第1組の駆動信号と、第2の方向に向けて超音波ビームを発生させるための第2組の駆動信号と、第3の方向に向けて超音波ビームを発生させるための第3組の駆動信号とを単純に加算すると、超音波ビームの送信方向(走査角)によってビーム強度が不連続に変化してしまうことが、本願の発明者によって最近明らかになった。 In the ultrasonic transmission / reception apparatus that performs multi-beam transmission as described above, for example, a first set of drive signals for generating an ultrasonic beam in the first direction and an ultrasonic beam in the second direction. Is simply added to the second set of drive signals for generating the ultrasonic beam and the third set of drive signals for generating the ultrasonic beam in the third direction. It has recently been clarified by the inventor of the present application that the beam intensity changes discontinuously.
図8は、1本の超音波ビームを送信する場合における走査角による超音波ビームの強度変化を示しており、図9は、3本の超音波ビームを同時に送信する場合における走査角による超音波ビームの強度変化を示している。図8及び図9において、横軸には走査角をとり、縦軸には相対ビーム強度(リニア)をとっている。 FIG. 8 shows a change in the intensity of the ultrasonic beam depending on the scanning angle when one ultrasonic beam is transmitted, and FIG. 9 shows an ultrasonic wave depending on the scanning angle when three ultrasonic beams are transmitted simultaneously. It shows the intensity change of the beam. 8 and 9, the horizontal axis represents the scanning angle, and the vertical axis represents the relative beam intensity (linear).
図8に示すように、1本の超音波ビームを送信する場合には、超音波ビームの送信方向が超音波用探触子の送信面と直交する場合、即ち、走査角が0°である場合に超音波ビームの強度が最大となり、走査角が0°から離れるにつれて超音波ビームの強度がなだらかに低下するシェーディングと呼ばれる現象が生じる。 As shown in FIG. 8, when one ultrasonic beam is transmitted, the transmission direction of the ultrasonic beam is orthogonal to the transmission surface of the ultrasonic probe, that is, the scanning angle is 0 °. In some cases, the intensity of the ultrasonic beam becomes maximum, and a phenomenon called shading occurs in which the intensity of the ultrasonic beam gradually decreases as the scanning angle moves away from 0 °.
一方、図9に示すように、同時に第1〜第3の超音波ビームを送信して第1〜第3の走査範囲をそれぞれ走査する場合には、走査角が0°の近傍にある第2の走査範囲を走査する第2の超音波ビームの強度が、第1及び第3の走査範囲をそれぞれ走査する第1及び第3の超音波ビームの強度よりも、不連続的に増加してしまうという現象が生じる。この現象は、第1及び第3の超音波ビームを形成するための送信波のエネルギーの一部が、第1の超音波ビームと第3の超音波ビームとの間に挟まれている第2の超音波ビームに回り込むことによって生じると考えられる。この現象によって、画面の中心付近において超音波画像が不自然に明るくなってしまう。しかしながら、特許文献1及び特許文献2には、このような現象について述べられておらず、従って、その解決策についても記載されていない。
On the other hand, as shown in FIG. 9, when the first to third ultrasonic beams are simultaneously transmitted to scan the first to third scanning ranges, the second whose scanning angle is in the vicinity of 0 °. The intensity of the second ultrasonic beam that scans the scanning range increases discontinuously than the intensity of the first and third ultrasonic beams that scan the first and third scanning ranges, respectively. The phenomenon that occurs. This phenomenon is caused by the fact that part of the energy of the transmission wave for forming the first and third ultrasonic beams is sandwiched between the first ultrasonic beam and the third ultrasonic beam. This is considered to be caused by wrapping around the ultrasonic beam. This phenomenon unnaturally brightens the ultrasound image near the center of the screen. However,
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、マルチビーム送信を行う超音波送受信装置において、複数の超音波ビーム間の相対的な強度差を補正して、表示画面内において不自然な明るさの変化を目立たなくすることを目的とする。 Therefore, in view of the above points, the present invention corrects a relative intensity difference between a plurality of ultrasonic beams in an ultrasonic transmission / reception apparatus that performs multi-beam transmission, and has an unnatural brightness in a display screen. The purpose is to make changes inconspicuous.
上記課題を解決するため、本発明に係る超音波送受信装置は、1組の超音波トランスデューサを含み、1組の超音波トランスデューサにそれぞれ供給される1組の駆動信号に従って超音波ビームを形成して被検体に送信する超音波用探触子と、超音波用探触子から3つ以上の方向に複数の超音波ビームを同時に送信するために、複数の超音波ビームを発生させる複数組の駆動信号の振幅をそれぞれの超音波ビームの送信方向に従って調整した後に複数組の駆動信号を複数の超音波ビームについて重ね合わせて得られる波形を表す1組の波形データを出力する波形データ出力手段と、波形データ出力手段から出力される1組の波形データに基づいて1組の駆動信号を生成し、該1組の駆動信号を1組の超音波トランスデューサにそれぞれ供給する複数の送信回路とを具備する。 In order to solve the above-described problem, an ultrasonic transmission / reception apparatus according to the present invention includes a set of ultrasonic transducers and forms an ultrasonic beam according to a set of drive signals respectively supplied to the set of ultrasonic transducers. An ultrasonic probe to be transmitted to the subject and a plurality of sets of drives for generating a plurality of ultrasonic beams to simultaneously transmit a plurality of ultrasonic beams in three or more directions from the ultrasonic probe. Waveform data output means for outputting a set of waveform data representing a waveform obtained by superimposing a plurality of sets of drive signals on a plurality of ultrasonic beams after adjusting the amplitude of the signal according to the transmission direction of each ultrasonic beam; One set of drive signals is generated based on one set of waveform data output from the waveform data output means, and the one set of drive signals is supplied to one set of ultrasonic transducers. Comprising a plurality of transmission circuits.
本発明によれば、マルチビーム送信を行う超音波送受信装置において、複数の超音波ビームを発生させる複数組の駆動信号の振幅をそれぞれの超音波ビームの送信方向に従って調整した後に複数組の駆動信号を複数の超音波ビームについて重ね合わせて得られる波形を表す1組の波形データに基づいて1組の駆動信号を生成することにより、複数の超音波ビーム間の相対的な強度差を補正して、表示画面内において不自然な明るさの変化を目立たなくすることができる。なお、本願においては、トランスデューサアレイを構成する1エレメント分のトランスデューサを、「超音波トランスデューサ」という。 According to the present invention, in an ultrasonic transmission / reception apparatus that performs multi-beam transmission, a plurality of sets of drive signals after adjusting the amplitudes of a plurality of sets of drive signals for generating a plurality of ultrasonic beams according to the transmission directions of the respective ultrasonic beams. By generating a set of drive signals based on a set of waveform data representing a waveform obtained by superimposing a plurality of ultrasonic beams on each other, thereby correcting a relative intensity difference between the plurality of ultrasonic beams. The unnatural brightness change can be made inconspicuous in the display screen. In the present application, the transducer for one element constituting the transducer array is referred to as “ultrasonic transducer”.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る超音波送受信装置の構成を示すブロック図である。この超音波送受信装置は、被検体に当接させて用いられる超音波用探触子(プローブ)1と、超音波用探触子1に接続された超音波送受信装置本体2とによって構成され、超音波用探触子1から被検体に向けて同時に3つ以上の方向に3つ以上の超音波ビームをそれぞれ送信し、被検体から反射された超音波エコーを受信して、超音波画像を生成する。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic transmission / reception apparatus according to an embodiment of the present invention. The ultrasonic transmission / reception apparatus includes an ultrasonic probe (probe) 1 used in contact with a subject, and an ultrasonic transmission / reception apparatus
超音波用探触子1は、2次元マトリックス状に配列されたN2個の超音波トランスデューサ11を含むトランスデューサアレイ(「アレイトランスデューサ」ともいう)を内蔵している。これらの超音波トランスデューサ11は、信号線を介して、超音波送受信装置本体2に接続される。なお、2次元トランスデューサアレイの替わりに、1次元トランスデューサアレイを用いるようにしても良い。
The
各々の超音波トランスデューサ11は、例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛:Pb(lead) zirconate titanate)に代表される圧電セラミックや、PVDF(ポリフッ化ビニリデン:polyvinylidene difluoride)に代表される高分子圧電素子等の圧電性を有する材料(圧電体)の両端に電極を形成した振動子によって構成される。また、近年において、超音波トランスデューサの感度及び帯域向上に寄与するとして期待が寄せられているPZNT(鉛、亜鉛、ニオブ、チタンを含む酸化物)単結晶を含む圧電材料を用いても良い。
Each
このような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電気信号を送って電圧を印加すると、圧電体が伸縮する。この伸縮により、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生し、これらの超音波の合成によって超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することによって伸縮し、電気信号を発生する。これらの電気信号は、受信信号として出力される。 When a voltage is applied to the electrodes of such a vibrator by sending a pulsed or continuous wave electric signal, the piezoelectric body expands and contracts. By this expansion and contraction, pulsed or continuous wave ultrasonic waves are generated from the respective vibrators, and an ultrasonic beam is formed by synthesizing these ultrasonic waves. Each vibrator expands and contracts by receiving propagating ultrasonic waves and generates an electrical signal. These electrical signals are output as received signals.
超音波送受信装置本体2は、複数の切換回路20と、複数の送信回路21と、複数の受信回路22と、コンピュータ30と、記録部40と、表示部50とを含んでいる。
複数の切換回路20は、超音波の送信時において、超音波用探触子1に内蔵されている複数の超音波トランスデューサ11を複数の送信回路21にそれぞれ接続し、超音波の受信時において、超音波用探触子1に内蔵されている複数の超音波トランスデューサ11を複数の受信回路22にそれぞれ接続する。
The ultrasonic transmission / reception apparatus
The plurality of switching
複数の送信回路21の各々は、D/Aコンバータと、A級パワーアンプとを含んでいる。D/Aコンバータは、コンピュータ30から供給される波形データに基づいて、超音波ビームのビームパターンに応じた遅延量を有する駆動信号を生成する。パワーアンプは、この駆動信号を増幅して、超音波用探触子1に供給する。
Each of the plurality of transmission circuits 21 includes a D / A converter and a class A power amplifier. The D / A converter generates a drive signal having a delay amount corresponding to the beam pattern of the ultrasonic beam based on the waveform data supplied from the
複数の受信回路22の各々は、プリアンプと、TGC(time gain compensation:タイム・ゲイン・コンペンセーション)増幅器と、A/D(アナログ/ディジタル)変換器とを含んでいる。各々の超音波トランスデューサ11から出力される受信信号は、プリアンプによって増幅され、TGC増幅器によって、被検体内において超音波が到達した距離による減衰の補正が施される。
Each of the plurality of receiving
TGC増幅器から出力される受信信号は、A/D変換器によってディジタル信号に変換される。なお、A/D変換器のサンプリング周波数としては、少なくとも超音波の周波数の10倍程度の周波数が必要であり、超音波の周波数の16倍以上の周波数が望ましい。また、A/D変換器の分解能としては、10ビット以上が望ましい。 The received signal output from the TGC amplifier is converted into a digital signal by an A / D converter. The sampling frequency of the A / D converter needs to be at least about 10 times the frequency of the ultrasonic wave, and is preferably 16 times or more the frequency of the ultrasonic wave. The resolution of the A / D converter is preferably 10 bits or more.
コンピュータ30は、記録部40に記録されているソフトウェア(制御プログラム)に基づいて超音波の送受信を制御する。記録部40としては、ハードディスク、フレキシブルディスク、MO、MT、RAM、CD−ROM、又はDVD−ROM等の記録媒体を用いることができる。コンピュータ30とソフトウェアとによって、走査制御部31と、波形データ生成部32と、位相整合演算部35と、表示画像演算部36とが、機能ブロックとして実現される。また、コンピュータ30は、送信メモリ33及び受信メモリ34を有している。
The
走査制御部31は、超音波ビームの送信方向及び超音波エコーの受信方向を順次設定する。例えば、走査制御部31は、超音波用探触子1から送信される3つ以上の超音波ビームの方向を、互いに一定のオフセット量を保ちながら予め定められた走査方法に従って変化させるように、波形データ生成部32を制御する。
The
波形データ生成部32は、走査制御部31の制御の下で、送信メモリ33に格納されている波形データを順次読み出し、マルチビーム送信における複数の超音波ビームの強度差を補正するために、波形データによって表される複数組の駆動信号の振幅を、それぞれの超音波ビームの送信方向に従って調整する。即ち、波形データ生成部32は、複数の超音波ビームを発生させる複数組の駆動信号に補正係数を掛けた後に、複数組の駆動信号を複数の超音波ビームについて重ね合わせ、これによって得られる波形を表す1組の波形データを生成して複数の送信回路21にそれぞれ出力する。これらの送信回路21は、1組の波形データに基づいて1組の駆動信号を生成し、超音波用探触子1に含まれている1組の超音波トランスデューサに供給する。
The waveform
あるいは、波形データ生成部32は、複数組の駆動信号の振幅をそれぞれの超音波ビームの送信方向に従って調整した後に複数組の駆動信号を複数の超音波ビームについて重ね合わせて得られる波形を表す1組の波形データを複数のビームパターンについて予め生成して記録部40に記録しておき、必要に応じて送信メモリ33に格納するようにしても良い。超音波ビームを送信する際には、波形データ生成部32が、走査制御部31の制御の下で、送信メモリ33に格納されている1組の波形データを順次読み出して複数の送信回路21にそれぞれ出力する。
Alternatively, the waveform
一方、受信メモリ34は、複数の受信回路22のA/D変換器から出力されるディジタルの受信信号を、超音波トランスデューサ毎に時系列に記憶する。位相整合演算部35は、走査制御部31において設定された受信方向に基づいて、記録部40に記録されている複数の受信遅延パターンの中から所定のパターンを選択し、そのパターンに基づいて複数の受信信号に遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、上記3つ以上の送信ビームについて、超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線データが形成される。なお、受信フォーカス処理は、A/D変換の前、又は、TGC増幅器による補正の前に行うようにしても良い。
On the other hand, the
表示画像演算部36は、位相整合演算部35によって形成された音線データに基づいて、画像データを生成する。表示部50は、例えば、CRTやLCD等のディスプレイ装置を含んでおり、表示画像演算部36によって生成された画像データに基づいて、超音波画像を表示する。
The display
次に、本実施形態に係る超音波送受信装置の動作について説明する。
図2は、超音波用探触子に内蔵されている複数の超音波トランスデューサの各チャンネルに供給される駆動波形と、それによって発生する超音波ビームとの関係を示す図である。図2の(a)は、位相の異なる第1組の駆動信号をそれぞれの超音波トランスデューサに供給することにより、走査角θ=−15°に向けて第1の超音波ビームが送信される状態を示している。図2の(b)は、位相の揃った第2組の駆動信号をそれぞれの超音波トランスデューサに印加することにより、走査角θ=0°に向けて第2の超音波ビームが送信される状態を示している。図2の(c)は、位相の異なる第3組の駆動信号をそれぞれの超音波トランスデューサに供給することにより、走査角θ=+15°に向けて超音波ビームが送信される状態を示している。
Next, the operation of the ultrasonic transmission / reception apparatus according to this embodiment will be described.
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the drive waveforms supplied to each channel of a plurality of ultrasonic transducers built in the ultrasonic probe and the ultrasonic beams generated thereby. FIG. 2A shows a state in which the first ultrasonic beam is transmitted toward the scanning angle θ = −15 ° by supplying the first set of drive signals having different phases to the respective ultrasonic transducers. Is shown. FIG. 2B shows a state in which the second ultrasonic beam is transmitted toward the scanning angle θ = 0 ° by applying the second set of drive signals having the same phase to the respective ultrasonic transducers. Is shown. FIG. 2C shows a state in which an ultrasonic beam is transmitted toward a scanning angle θ = + 15 ° by supplying a third set of drive signals having different phases to the respective ultrasonic transducers. .
図2の(d)は、図2の(a)〜(c)に示す駆動信号を合成することにより、走査角θ=−15°、0°、+15°に向けて第1〜第3の超音波ビームが同時に送信されることを示している。ここで、第1〜第3の超音波ビームは、第1〜第3の走査範囲をそれぞれ走査するものとする。例えば、第1の走査範囲を−30°〜−10°とし、第2の走査範囲を−10°〜+10°とし、第3の走査範囲を+10°〜+30°としても良い。 (D) of FIG. 2 synthesizes the drive signals shown in (a) to (c) of FIG. 2 to generate first to third scan angles θ = −15 °, 0 °, and + 15 °. It shows that the ultrasonic beam is transmitted simultaneously. Here, it is assumed that the first to third ultrasonic beams scan the first to third scanning ranges, respectively. For example, the first scanning range may be −30 ° to −10 °, the second scanning range may be −10 ° to + 10 °, and the third scanning range may be + 10 ° to + 30 °.
図2の(d)に示すように、3組の駆動信号を合成することにより、3本の超音波ビームを同時に送信することができる。しかしながら、3本の超音波ビームについて同一振幅の駆動信号を合成すると、図9に示すように、第1及び第3の超音波ビームに挟まれた第2の超音波ビームの強度が、第1及び第3の超音波ビームの強度よりも不連続的に強くなってしまう。そこで、この例においては、図2の(b)に示す第2組の駆動信号の振幅が、図2の(a)及び(c)にそれぞれ示す第1組及び第3組の駆動信号の振幅よりも減少するように、これらの駆動信号の振幅を調整(補正)しておく。これにより、図3に示すように、第1〜第3の走査範囲をそれぞれ走査する第1〜第3の超音波ビームの強度をなめらかに連続させることができる。 As shown in FIG. 2D, three ultrasonic beams can be transmitted simultaneously by synthesizing three sets of drive signals. However, when drive signals having the same amplitude are synthesized for the three ultrasonic beams, as shown in FIG. 9, the intensity of the second ultrasonic beam sandwiched between the first and third ultrasonic beams becomes the first. In addition, the intensity of the third ultrasonic beam becomes stronger than the intensity of the third ultrasonic beam. Therefore, in this example, the amplitudes of the second set of drive signals shown in FIG. 2B are the amplitudes of the first set and the third set of drive signals shown in FIGS. 2A and 2C, respectively. The amplitudes of these drive signals are adjusted (corrected) so as to decrease further. Thereby, as shown in FIG. 3, the intensity | strength of the 1st-3rd ultrasonic beam which scans the 1st-3rd scanning range, respectively can be made to continue smoothly.
駆動信号の振幅を補正するために用いる補正係数は、以下のようにして求めることができる。まず、各々の超音波トランスデューサに対応する第i番目(i=1、2、・・・、M)のチャンネルにおける角度θに向けた超音波ビームを発生するための駆動波形xi(θ)を用いて、全チャンネルにおける角度θに向けた超音波ビームを発生するための駆動波形ベクトルX(θ)を、次のように表す。
X(θ)=[x1(θ),x2(θ),・・・,xM(θ)]
The correction coefficient used for correcting the amplitude of the drive signal can be obtained as follows. First, a drive waveform x i (θ) for generating an ultrasonic beam directed to an angle θ in the i-th (i = 1, 2,..., M) channel corresponding to each ultrasonic transducer. The drive waveform vector X (θ) for generating an ultrasonic beam directed to the angle θ in all channels is expressed as follows.
X (θ) = [x 1 (θ), x 2 (θ),..., X M (θ)]
また、第n回目の送信における超音波ビームの角度をθ(n)とする。例えば、−30°〜+29°の走査範囲を1°ピッチでカバーする場合には、θ(1)=−30°、θ(2)=−29°、・・・、θ(60)=29°となる。マルチビーム送信の場合には、1回の送信で3本の超音波ビームが同時に送信されるので、隣接する2本の超音波ビーム間の角度に相当するnの差をNOFFとし、それぞれの走査範囲に同時に送信されるそれぞれの超音波ビームを示す番号をmとすると(m=1,2,3)、第n回目の送信におけるそれぞれの超音波ビームの角度Φm(n)は、次式で表される。
Φm(n)=θ(n+NOFF×(m−1))
従って、それぞれの走査範囲における超音波ビームに対する補正係数をwmとすると、第n回目の送信における3本の超音波ビームの合成駆動波形ベクトルY(n)は、次式で表される。
Further, the angle of the ultrasonic beam in the n-th transmission is θ (n). For example, when the scanning range of −30 ° to + 29 ° is covered with a 1 ° pitch, θ (1) = − 30 °, θ (2) = − 29 °,..., Θ (60) = 29 °. In the case of multi-beam transmission, since three ultrasonic beams are transmitted at the same time in one transmission, the difference of n corresponding to the angle between two adjacent ultrasonic beams is set to N OFF , When the number indicating each ultrasonic beam transmitted simultaneously to the scanning range is m (m = 1, 2, 3), the angle Φ m (n) of each ultrasonic beam in the n-th transmission is It is expressed by a formula.
Φ m (n) = θ (n + N OFF × (m−1))
Therefore, if the correction coefficient for the ultrasonic beam in each scanning range is w m , the combined drive waveform vector Y (n) of the three ultrasonic beams in the n-th transmission is expressed by the following equation.
図4は、走査範囲毎に駆動信号の振幅を補正するために用いる補正係数を求める方法を示すフローチャートである。
ステップS11において、m=1,2,3について、wm=1を設定しておく。ステップS12において、各送信方向のビームプロファイルが、測定又は計算によって求められる。その結果、図5に示すようなビームプロファイルが得られる。図5においては、第1〜第3の走査範囲が、超音波ビームの角度Φ1(n)〜Φ3(n)によって示されている。
FIG. 4 is a flowchart showing a method for obtaining a correction coefficient used for correcting the amplitude of the drive signal for each scanning range.
In step S11, w m = 1 is set for m = 1, 2, 3. In step S12, a beam profile in each transmission direction is obtained by measurement or calculation. As a result, a beam profile as shown in FIG. 5 is obtained. In FIG. 5, the first to third scanning ranges are indicated by ultrasonic beam angles Φ 1 (n) to Φ 3 (n).
ステップS13において、図5に示すビームプロファイルの第2の走査範囲における超音波ビーム(中央ビーム)のピーク強度の平均値aが求められる。ステップS14において、図5に示すビームプロファイルの第1の走査範囲における超音波ビームのピーク強度の平均値b1と、第3の走査範囲における超音波ビームのピーク強度の平均値b3とを平均することにより、第1及び第3の走査範囲における超音波ビーム(周囲ビーム)のピーク強度の平均値bが求められる。 In step S13, the average value a of the peak intensity of the ultrasonic beam (center beam) in the second scanning range of the beam profile shown in FIG. 5 is obtained. In Step S14, the average and the average value b 1 of the peak intensity of the ultrasonic beam in a first scanning range of the beam profile shown in FIG. 5, the average value b 3 of the peak intensity of the ultrasonic beam in the third scanning range By doing so, the average value b of the peak intensity of the ultrasonic beam (ambient beam) in the first and third scanning ranges is obtained.
ステップS15において、|a/b−1|が所定の値ε(例えば、0.05とする)よりも小さいか否かが判定される。|a/b−1|がεよりも小さい場合には、処理が終了し、そうでない場合には、処理がステップS16に移行する。ステップS16において、w2にb/aが掛けられる。なお、w1及びw3は、「1」のままである。その後、ステップS12〜S15が繰り返されて、|a/b−1|がεよりも小さくなると処理が終了する。 In step S15, it is determined whether or not | a / b-1 | is smaller than a predetermined value ε (for example, 0.05). If | a / b-1 | is smaller than ε, the process ends. Otherwise, the process proceeds to step S16. In step S16, b / a is applied to w 2. Note that w 1 and w 3 remain “1”. Thereafter, steps S12 to S15 are repeated, and the process ends when | a / b-1 | becomes smaller than ε.
上記の例においては、第2組の駆動信号の振幅を第1組又は第3組の駆動信号の振幅よりも減少させたが、逆に、第1組又は第3組の駆動信号の振幅を第2組の駆動信号の振幅よりも増加させることによって、第1〜第3の走査範囲をそれぞれ走査する第1〜第3の超音波ビームの強度をなめらかに連続させるようにしても良い。 In the above example, the amplitude of the second set of drive signals is decreased from the amplitude of the first set or the third set of drive signals. Conversely, the amplitude of the first set or the third set of drive signals is reduced. By increasing the amplitude of the second set of drive signals, the intensities of the first to third ultrasonic beams that respectively scan the first to third scanning ranges may be made smoothly continuous.
あるいは、各送信方向のビームプロファイルに基づいて、第1組〜第3組の駆動信号の振幅を、それぞれの超音波ビームの送信方向に従って超音波トランスデューサのチャンネル毎に補正することにより、図6に示すように、第1〜第3の走査範囲をそれぞれ走査する第1〜第3の超音波ビームの強度をほぼ等しくするようにしても良い。 Alternatively, based on the beam profile in each transmission direction, the amplitudes of the first to third sets of drive signals are corrected for each channel of the ultrasonic transducer in accordance with the transmission direction of each ultrasonic beam, as shown in FIG. As shown, the intensities of the first to third ultrasonic beams that respectively scan the first to third scanning ranges may be made substantially equal.
その場合には、駆動信号の振幅を補正するために用いる補正係数を、以下のようにして求めることができる。それぞれの超音波ビームに対する補正係数をwm(n)とすると、第n回目の送信における3本の超音波ビームの合成駆動波形ベクトルY(n)は、次式で表される。
In that case, a correction coefficient used for correcting the amplitude of the drive signal can be obtained as follows. If the correction coefficient for each ultrasonic beam is w m (n), the combined drive waveform vector Y (n) of the three ultrasonic beams in the n-th transmission is expressed by the following equation.
図7及び図8は、チャンネル毎に駆動信号の振幅を補正するために用いる補正係数を求める方法を示すフローチャートである。以下の説明においては、角度θ方向の超音波ビームの強度をI(θ)とする。
図7のステップS21において、m=1,2,3について、wm(n)=1を設定しておく。ステップS22において、各送信方向のビームプロファイルが、測定又は計算によって求められる。その結果、図5に示すようなビームプロファイルが得られる。図5においては、第1〜第3の走査範囲が、超音波ビームの角度Φ1(n)〜Φ3(n)によって示されている。
7 and 8 are flowcharts showing a method for obtaining a correction coefficient used for correcting the amplitude of the drive signal for each channel. In the following description, the intensity of the ultrasonic beam in the angle θ direction is I (θ).
In step S21 of FIG. 7, w m (n) = 1 is set for m = 1, 2, 3. In step S22, a beam profile in each transmission direction is obtained by measurement or calculation. As a result, a beam profile as shown in FIG. 5 is obtained. In FIG. 5, the first to third scanning ranges are indicated by ultrasonic beam angles Φ 1 (n) to Φ 3 (n).
ステップS23において、図5に示すビームプロファイルの第2の走査範囲における超音波ビーム(中央ビーム)のピーク強度の平均値aが求められる。ステップS24において、n=1,2,・・・,NOFFについて、第1及び第3の走査範囲における超音波ビームのピーク強度が、次式を用いて補正される。
In step S23, the average value a of the peak intensity of the ultrasonic beam (center beam) in the second scanning range of the beam profile shown in FIG. 5 is obtained. In step S24, for n = 1, 2,..., N OFF , the peak intensity of the ultrasonic beam in the first and third scanning ranges is corrected using the following equation.
図8のステップS25において、各送信方向におけるビームプロファイルが、測定又は計算によって再び求められる。ステップS26において、図5に示すビームプロファイルの第2の走査範囲における超音波ビーム(中央ビーム)のピーク強度の平均値aが求められる。ステップS27において、図5に示すビームプロファイルの第1の走査範囲における超音波ビームのピーク強度の平均値b1と、第3の走査範囲における超音波ビームのピーク強度の平均値b3とを平均することにより、第1及び第3の走査範囲における超音波ビーム(周囲ビーム)のピーク強度の平均値bが求められる。 In step S25 of FIG. 8, the beam profile in each transmission direction is obtained again by measurement or calculation. In step S26, the average value a of the peak intensity of the ultrasonic beam (center beam) in the second scanning range of the beam profile shown in FIG. 5 is obtained. In step S27, the average and the average value b 1 of the peak intensity of the ultrasonic beam in a first scanning range of the beam profile shown in FIG. 5, the average value b 3 of the peak intensity of the ultrasonic beam in the third scanning range By doing so, the average value b of the peak intensity of the ultrasonic beam (ambient beam) in the first and third scanning ranges is obtained.
ステップS28において、|a/b−1|が所定の値ε(例えば、0.05とする)よりも小さいか否かが判定される。|a/b−1|がεよりも小さい場合には処理が終了し、そうでない場合には処理がステップS29に移行する。ステップS29において、n=1,2,・・・,NOFFについて、w2(n)にb/I(Φ2(n))が掛けられる。その後、ステップS25〜S28が繰り返されて、|a/b−1|がεよりも小さくなると処理が終了する。
以上においては、3本の超音波ビームを同時に送信する場合について説明したが、4本以上の超音波ビームを同時に送信する場合においても、本発明を適用することができる。
In step S28, it is determined whether or not | a / b-1 | is smaller than a predetermined value ε (for example, 0.05). If | a / b-1 | is smaller than ε, the process ends. Otherwise, the process proceeds to step S29. In step S29, for n = 1, 2,..., N OFF , w 2 (n) is multiplied by b / I (Φ 2 (n)). Thereafter, steps S25 to S28 are repeated, and the process ends when | a / b-1 | becomes smaller than ε.
The case where three ultrasonic beams are transmitted simultaneously has been described above, but the present invention can also be applied to the case where four or more ultrasonic beams are transmitted simultaneously.
本発明は、超音波を送受信して生体内の臓器等を観察するために用いられる超音波送受信装置において利用することが可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in an ultrasonic transmission / reception apparatus that is used for transmitting / receiving ultrasonic waves and observing an organ or the like in a living body.
1 超音波用探触子
2 超音波送受信装置本体
11 超音波トランスデューサ
20 切換回路
21 送信回路
22 受信回路
30 コンピュータ
31 走査制御部
32 波形データ生成部
33 送信メモリ
34 受信メモリ
35 位相整合演算部
36 表示画像演算部
40 記録部
50 表示部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記超音波用探触子から3つ以上の方向に複数の超音波ビームを同時に送信するために、複数の超音波ビームを発生させる複数組の駆動信号の振幅をそれぞれの超音波ビームの送信方向に従って調整した後に前記複数組の駆動信号を複数の超音波ビームについて重ね合わせて得られる波形を表す1組の波形データを出力する波形データ出力手段と、
前記波形データ出力手段から出力される1組の波形データに基づいて1組の駆動信号を生成し、該1組の駆動信号を前記1組の超音波トランスデューサにそれぞれ供給する複数の送信回路と、
を具備する超音波送信装置。 An ultrasonic probe that includes a set of ultrasonic transducers, forms an ultrasonic beam according to a set of drive signals respectively supplied to the set of ultrasonic transducers, and transmits the ultrasonic beam to a subject;
In order to simultaneously transmit a plurality of ultrasonic beams in three or more directions from the ultrasonic probe, the amplitudes of a plurality of sets of drive signals for generating a plurality of ultrasonic beams are set to the transmission directions of the respective ultrasonic beams. Waveform data output means for outputting a set of waveform data representing a waveform obtained by superimposing the plurality of sets of drive signals on a plurality of ultrasonic beams after adjustment according to
A plurality of transmission circuits that generate a set of drive signals based on the set of waveform data output from the waveform data output means, and supply the set of drive signals to the set of ultrasonic transducers, respectively;
An ultrasonic transmission device comprising:
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Cited By (2)
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JP2013121483A (en) * | 2011-11-07 | 2013-06-20 | Canon Inc | Subject information acquisition apparatus, subject information acquisition method, and program |
CN103340605A (en) * | 2013-07-11 | 2013-10-09 | 深圳市科曼医疗设备有限公司 | Waveform data output method and system of self-regulating waveform scale and medical monitor |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10507936A (en) * | 1994-08-05 | 1998-08-04 | アキュソン コーポレイション | Method and apparatus for a transmit beam generator system |
JP2001327505A (en) * | 2000-05-22 | 2001-11-27 | Toshiba Corp | Ultrasonic diagnostic device |
JP2004113694A (en) * | 2002-09-30 | 2004-04-15 | Fuji Photo Film Co Ltd | Ultrasonic imaging apparatus and ultrasonic imaging method |
JP2004223109A (en) * | 2003-01-27 | 2004-08-12 | Fuji Photo Film Co Ltd | Apparatus and method for picking up ultrasonic image |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10507936A (en) * | 1994-08-05 | 1998-08-04 | アキュソン コーポレイション | Method and apparatus for a transmit beam generator system |
JP2001327505A (en) * | 2000-05-22 | 2001-11-27 | Toshiba Corp | Ultrasonic diagnostic device |
JP2004113694A (en) * | 2002-09-30 | 2004-04-15 | Fuji Photo Film Co Ltd | Ultrasonic imaging apparatus and ultrasonic imaging method |
JP2004223109A (en) * | 2003-01-27 | 2004-08-12 | Fuji Photo Film Co Ltd | Apparatus and method for picking up ultrasonic image |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013121483A (en) * | 2011-11-07 | 2013-06-20 | Canon Inc | Subject information acquisition apparatus, subject information acquisition method, and program |
US10107909B2 (en) | 2011-11-07 | 2018-10-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Subject information acquisition apparatus, subject information acquisition method, and program |
CN103340605A (en) * | 2013-07-11 | 2013-10-09 | 深圳市科曼医疗设备有限公司 | Waveform data output method and system of self-regulating waveform scale and medical monitor |
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