JP2006346161A - Ultrasonic diagnostic device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、超音波を被検体内に入射しその反射波を受信して被検体内のデータを得る超音波診断装置に関し、特に超音波振動子アレイよりなる超音波プローブを備え電子走査方式で超音波ビーム形成を制御する超音波診断装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that receives ultrasonic waves into a subject and receives reflected waves to obtain data in the subject, and more particularly to an electronic scanning system that includes an ultrasonic probe including an ultrasonic transducer array. The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that controls ultrasonic beam formation.
超音波診断装置は、患者である人間の身体などの被検体中に超音波を送信し、その内部で反射して戻ってくる超音波を受信し、被検体内部の音響反射係数や血流などの動きのある物体によるドプラシフトなどに関するデータを得るものである。電子走査方式の超音波診断装置では、超音波を送受する超音波プローブは、圧電素子などの超音波振動子を短冊状にして多数並べた振動子アレイからなり、このプローブの振動子アレイ部分を被検体表面に密着させて超音波の送受を行う。そして、各超音波振動子に与える超音波周波数のパルスの遅延時間を制御することにより音響媒体(被検体)中で各振動子からの超音波を合成した合成送信超音波ビームを形成する。受信についても、各振動子からの受信信号に対して制御された遅延時間を与えて加算することにより超音波ビームを合成する。 Ultrasound diagnostic equipment transmits ultrasonic waves into a subject such as the human body that is a patient, receives ultrasonic waves that are reflected back inside the subject, and reflects the acoustic reflection coefficient and blood flow inside the subject. Data related to Doppler shift or the like due to an object having a certain movement is obtained. In an electronic scanning ultrasonic diagnostic apparatus, an ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves is composed of a transducer array in which a large number of ultrasonic transducers such as piezoelectric elements are arranged in a strip shape. Ultrasonic waves are transmitted and received while being in close contact with the subject surface. Then, by controlling the delay time of the ultrasonic frequency pulse applied to each ultrasonic transducer, a synthesized transmission ultrasonic beam is synthesized by synthesizing ultrasonic waves from each transducer in the acoustic medium (subject). Also for reception, an ultrasonic beam is synthesized by giving a controlled delay time to the received signals from the transducers and adding them.
図3を参照しながら説明すると、超音波振動子11が多数並べられてアレイを構成しており、このアレイ中の超音波振動子11の各々には送信回路12と受信回路13がそれぞれ接続される。送信回路12には、超音波周波数のパルスを発生するパルス発生器21が備えられ、このパルスが遅延回路22および駆動回路23よりなる駆動チャンネルの各々に送られる。駆動チャンネルは振動子11ごとに設けられており、遅延回路22で遅延させられたパルスが駆動回路23に送られ、駆動回路23によって超音波振動子11の各々がパルス駆動される。
Referring to FIG. 3, a large number of
各駆動チャンネルの遅延回路22における遅延時間が制御されることにより、各振動子11からそれぞれ異なるタイミングで超音波がパルス状に発射させられる。発射させられたこれらの超音波は伝播媒体(被検体)中で合成されるが、各振動子11に与えるパルスが遅延させられ駆動パルスのタイミングが制御されているので、その遅延時間制御により合成超音波のフォーカスを距離方向および方位方向において定めることができる。
By controlling the delay time in the
被検体内に入射した超音波は被検体内で反射し、各超音波振動子11に戻って来てこれに入射し、各振動子11から受信信号が生じる。この各振動子11からの受信信号は、受信回路13において、増幅器31および遅延回路32からなる受信チャンネルをそれぞれ経た後、加算器33で加算される。この受信回路13においても、遅延回路32の遅延時間は各々コントロールされており、これによって受信超音波に関して距離方向および方位方向のフォーカス制御ができる。
The ultrasonic wave incident on the subject is reflected in the subject, returns to each
ところで、たとえば下記の特許文献1などに記されているように、一つの送信超音波ビームに対して、両脇で隣接する2つの受信超音波ビームを同時形成することによって、2方向同時受信(パラレルスキャン)を行い、フレームレートを上げる技術が知られている。これは各振動子から得られる同じ受信信号を違う遅延時間の組み合わせで遅延させて加算することによって同時に2つの受信超音波ビームを形成するものである。すなわち、受信回路13のみを示す図4を参照しながら説明すると、各振動子11からの受信信号を増幅・遅延・加算する回路を2系統設け、一方の系統では振動子11の各々の受信信号を増幅器31aおよび遅延回路32aからなる各チャンネルのそれぞれに通して加算器33aに入力し、他方の系統では振動子11の各々の受信信号を増幅器31bおよび遅延回路32bからなる各チャンネルにそれぞれ通して加算器33bに入力する。このようにアレイ中の多数の振動子11からの受信信号に異なる遅延時間の組み合わせを与えた後それぞれ加算することによって、異なる方位の2つの受信超音波ビームを形成することができる。1回の受信で2方向の受信超音波ビームが得られるため、画像を再構成するのに必要な数の受信超音波ビームを得るのに半分の時間で済み、フレームレートを上げることができる。
一方、超音波振動子アレイの各々の振動子からの受信信号の遅延時間は合成受信超音波ビーム中心について対称となっていることを利用し、その対称な振動子については同一遅延時間を与えればよいことから、それぞれ異なる遅延量を与える受信チャンネルを半分にする技術も知られている。たとえば受信回路13のみを示す図5のように、対称な(同一の)遅延時間を与えればよい振動子11のペアについては、その出力を結合して加算した上で一つの増幅器31と一つの遅延回路32よりなる受信チャンネルに通すようにする。こうして各ペアの加算受信信号に異なる遅延時間を与えた上で加算器33で加算する。この対称性を利用した技術によれば、図5からもわかるとおり、受信チャンネル数を半減できるため、コストの点で有利である。また、同じ受信チャンネル数でより多くの振動子からの受信信号を利用することができるようになるため、多数の振動子からの受信信号を用いてより深い位置まで受信超音波をフォーカスさせることができるようになり、深い場所まで画質の優れた画像を得ることができる。
On the other hand, using the fact that the delay time of the received signal from each transducer of the ultrasonic transducer array is symmetric with respect to the center of the combined received ultrasonic beam, if the same delay time is given to the symmetrical transducer, For this reason, a technique of halving the reception channel that gives different delay amounts is also known. For example, as shown in FIG. 5 showing only the
しかしながら、これらパラレルスキャンの技術と対称性を利用した技術はそれぞれ利点があるものの、図4および図5からもわかるとおり、原理的に両立できず、それらの利点を同時に活用することはできない。 However, although these parallel scanning techniques and techniques using symmetry are advantageous, as can be seen from FIGS. 4 and 5, they are not compatible in principle, and these advantages cannot be utilized simultaneously.
この発明の課題は、上記に鑑み、超音波条件の設定に応じてスキャン方式を最適化することができるように改善した超音波診断装置を提供することにある。 In view of the above, an object of the present invention is to provide an improved ultrasonic diagnostic apparatus that can optimize a scanning method in accordance with the setting of ultrasonic conditions.
上記の目的を達成するため、請求項1記載の超音波診断装置においては、多数の超音波振動子が並べられた振動子アレイと、これら振動子の各々を、それぞれ遅延手段を経た超音波周波数のパルスで駆動する送信手段と、上記の振動子の各々からの受信信号を切り換える信号切換手段、該信号切換手段を経た受信信号の各々を増幅する、上記振動子と同数の増幅手段、該増幅手段を経た受信信号をそれぞれ遅延する、上記振動子と同数の遅延手段および該遅延手段を経た受信信号を加算する信号加算手段を含む受信手段と、該送信手段と受信手段のそれぞれの遅延手段を制御するとともに受信手段の信号切換手段を制御し、上記の各振動子からの受信信号をそれぞれ1系統の増幅手段および遅延手段に通すように切り換える第1の信号切換状態と半数以下の個数の振動子の各々からの受信信号をそれぞれ2系統の増幅手段および遅延手段に通すように切り換える第2の信号切換状態とを選択可能とする制御手段とが備えられることが特徴となっている。 In order to achieve the above object, in the ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, a transducer array in which a large number of ultrasonic transducers are arranged, and each of these transducers is transmitted through an ultrasonic frequency through a delay unit. Transmitting means driven by a pulse of the above, signal switching means for switching received signals from each of the vibrators, amplifying means for amplifying each of the received signals that have passed through the signal switching means, and the amplification Receiving means including a delay means having the same number as the transducers and a signal adding means for adding the received signals passed through the delay means, and a delay means for each of the transmitting means and the receiving means. A first signal switching state in which the signal switching means of the receiving means is controlled and the received signals from the respective vibrators are switched to pass through one amplifying means and delay means respectively. And a control means for enabling selection of a second signal switching state in which received signals from each of the number of vibrators equal to or less than half are passed through two amplifying means and delay means, respectively. It has become.
また、請求項2記載の超音波診断装置においては、多数の超音波振動子が並べられた振動子アレイと、これら振動子の各々を、それぞれ遅延手段を経た超音波周波数のパルスで駆動する送信手段と、上記の振動子の各々からの受信信号を切り換える信号切換手段、該信号切換手段を経た受信信号の各々を増幅する、上記振動子の半数の増幅手段、該増幅手段を経た受信信号をそれぞれ遅延する、上記振動子の半数ずつの2組の遅延手段群および該2組の遅延手段群をそれぞれ経た受信信号を各組ごとに加算する2個の信号加算手段を含む受信手段と、該送信手段と受信手段のそれぞれの遅延手段を制御するとともに、受信手段の信号切換手段を制御することによって上記の振動子のうちの半数以下の振動子からの受信信号をそれぞれ1つの増幅手段に入力するように切り換える第1の信号切換状態と受信超音波の中心軸に対して対称な位置となる2つの振動子からの受信信号を結合してそれぞれ1つの増幅手段に入力するように切り換える第2の信号切換状態とを選択可能とする制御手段とが備えられることが特徴となっている。 Further, in the ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2, a transducer array in which a large number of ultrasonic transducers are arranged, and transmission in which each of these transducers is driven by an ultrasonic frequency pulse that has passed through a delay means, respectively. Means, signal switching means for switching received signals from each of the vibrators, amplifying each of the received signals that have passed through the signal switching means, amplifying means for half of the vibrators, and received signals that have passed through the amplifying means. Receiving means including two delay means groups each of which is half the number of the transducers, and two signal adding means for adding the received signals that have passed through the two delay means groups for each set; In addition to controlling the delay means of each of the transmission means and the reception means, and controlling the signal switching means of the reception means, each of the reception signals from less than half of the vibrators is increased by one. The first signal switching state for switching to input to the means and the received signals from the two vibrators at positions symmetrical to the central axis of the received ultrasonic wave are combined and input to one amplifying means, respectively. It is characterized by comprising control means for enabling selection of the second signal switching state to be switched.
請求項1記載の超音波診断装置において、受信手段には、振動子の各々からの受信信号を切り換える信号切換手段、該信号切換手段を経た受信信号の各々を増幅する、振動子と同数の増幅手段、該増幅手段を経た受信信号をそれぞれ遅延する、振動子と同数の遅延手段および該遅延手段を経た受信信号を加算する信号加算手段が含まれている。信号切換手段は制御手段によって制御されており、第1の信号切換状態と第2の信号切換状態とが選択可能となっている。 2. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the receiving means includes a signal switching means for switching a received signal from each of the vibrators, and amplifying each of the received signals that have passed through the signal switching means as many as the vibrators. Means, delay means having the same number as the transducers, and signal adding means for adding the received signals passed through the delay means. The signal switching means is controlled by the control means, and the first signal switching state and the second signal switching state can be selected.
第1の信号切換状態では、各振動子からの受信信号がそれぞれ1系統の増幅手段および遅延手段に通されるように切り換えられている。この場合、振動子と、増幅手段および遅延手段の系統とが1対1に対応しており、通常のスキャン方式となっている。他方、第2の信号切換状態では、半数以下の個数の振動子の各々からの受信信号がそれぞれ2系統の増幅手段および遅延手段に通されるように切り換えられている。これにより2組の遅延手段群を経た受信信号が得られ、これら各組の遅延手段群を経た受信信号を各組ごとにそれぞれ加算した合成信号を得ることによって、その各組の遅延手段群における遅延時間を制御することで、2つの方位の受信超音波ビームを形成することができ、いわゆるパラレルスキャンが可能となるので、フレームレートを上げることができる。 In the first signal switching state, switching is performed so that the received signals from the respective vibrators are respectively passed through one system of amplification means and delay means. In this case, the transducer and the system of the amplifying means and the delay means have a one-to-one correspondence, which is a normal scanning method. On the other hand, in the second signal switching state, switching is performed so that the received signals from each of the transducers of less than half the number are passed through the two systems of amplification means and delay means. As a result, a reception signal that has passed through two groups of delay means is obtained, and a combined signal obtained by adding the reception signals that have passed through each of these groups of delay means is obtained for each group. By controlling the delay time, a reception ultrasonic beam in two directions can be formed, and so-called parallel scanning becomes possible, so that the frame rate can be increased.
したがって、たとえば、ユーザインターフェイスを介してフォーカスを深い位置に設定する場合などには、制御手段が信号切換手段を第1の信号切換状態として通常どおりのスキャン方式により、すべての超音波振動子からの受信信号を用いて深い位置まで効果的にフォーカスさせることができる。また、ユーザインターフェイスを介して浅い位置にフォーカスを設定する場合には、通常、超音波の送信・受信とも使用する超音波振動子の数は少ないものとなる。そこで、このように超音波振動子数が少なく、総素子数の半分以下の数の振動子を受信に用いる場合には、その使用する各振動子からの受信信号をそれぞれ2系統の増幅手段および遅延手段に通すように、信号切換手段を切り換えることによって、パラレルスキャンを行い、超音波画像のフレームレートを上げることができる。さらには、送信マルチフォーカスにより1枚の超音波画像を撮像する場合などでは、浅い送信フォーカス領域が上記のパラレルスキャン可能な条件を満たしている場合に総数の半数以下の振動子からの受信信号を用いパラレルスキャンを行ってその領域においてフレームレートを向上させ、他方深い送信フォーカス領域ではすべての超音波振動子からの受信信号を用いることで、深い位置までフォーカスさせることができる。このように、1枚の超音波画像撮像についても適用可能である。 Therefore, for example, when the focus is set to a deep position via the user interface, the control means sets the signal switching means to the first signal switching state and scans from all ultrasonic transducers by a normal scanning method. It is possible to effectively focus to a deep position using the received signal. In addition, when a focus is set at a shallow position via the user interface, the number of ultrasonic transducers used for both transmission and reception of ultrasonic waves is usually small. Therefore, when the number of ultrasonic transducers is small and the number of transducers less than half of the total number of elements is used for reception, the received signals from the respective transducers to be used are amplified by two systems respectively. By switching the signal switching means so as to pass through the delay means, parallel scanning can be performed and the frame rate of the ultrasonic image can be increased. Furthermore, when one ultrasonic image is picked up by transmission multi-focus, etc., when the shallow transmission focus area satisfies the above-mentioned conditions for parallel scanning, signals received from transducers that are less than half of the total number are received. A parallel scan is performed to improve the frame rate in that area, and in the deep transmission focus area, the reception signals from all ultrasonic transducers can be used to focus to a deep position. In this way, the present invention can also be applied to single ultrasonic imaging.
請求項2記載の超音波診断装置では、受信手段には、振動子の各々からの受信信号を切り換える信号切換手段、該信号切換手段を経た受信信号の各々を増幅する、上記振動子の半数の増幅手段、該増幅手段を経た受信信号をそれぞれ遅延する、上記振動子の半数ずつの2組の遅延手段群および該2組の遅延手段群をそれぞれ経た受信信号を各組ごとに加算する2個の信号加算手段が含まれている。このように増幅手段は振動子の半数でよいため、製造コストを削減することができる。上記の信号切換手段は制御手段によって制御されており、第1の信号切換状態と第2の信号切換状態とが選択可能となっている。 In the ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2, the receiving unit includes a signal switching unit that switches a reception signal from each of the transducers, and a half of the transducers that amplify each of the reception signals that have passed through the signal switching unit. Amplifying means, two sets of delay means groups each of which is half the number of the above-mentioned transducers for delaying the received signals that have passed through the amplifying means, and two sets of received signals that have passed through the two sets of delay means groups for each set The signal adding means is included. Thus, since the amplification means may be half of the vibrator, the manufacturing cost can be reduced. The signal switching means is controlled by the control means, and the first signal switching state and the second signal switching state can be selected.
第1の信号切換状態では、全振動子のうちの半数以下の振動子からの受信信号がそれぞれ1つの増幅手段に入力されるように切り換えられており、この場合、この増幅手段の出力は、2組の遅延手段群に入力される。そこで、これら2組の遅延手段群の両方の組の各遅延手段の遅延時間を制御するとともにそれら両方の組の遅延手段群をそれぞれ経た受信信号を加算する2個の信号加算手段の両方の出力を用いることとすれば、2つの方位の受信超音波ビームを形成することができ、いわゆるパラレルスキャンが可能となるので、フレームレートを上げることができる。 In the first signal switching state, switching is performed so that received signals from half or less of all the vibrators are input to one amplifying means. In this case, the output of the amplifying means is Input to two sets of delay means. Therefore, both outputs of the two signal adding means for controlling the delay time of each of the delay means in both sets of these two sets of delay means and adding the received signals respectively passing through both sets of the delay means groups. If this is used, it is possible to form a reception ultrasonic beam in two directions, and so-called parallel scanning is possible, so that the frame rate can be increased.
これに対して、第2の信号切換状態では、受信超音波の中心軸に対して対称な位置となる2つの振動子からの受信信号が結合されてそれぞれ1つの増幅手段に入力されるように切り換えられる。この場合増幅手段の出力は2組の遅延手段群に入力されるが、その一方の組の各遅延手段の遅延時間を制御するとともにその組の遅延手段群を経た受信信号を加算する信号加算手段の出力のみを用いることによって、遅延時間の対称性を利用した受信超音波ビーム形成ができることとなって、多数の超音波振動子からの受信信号を用いて、深い位置まで受信超音波のフォーカスを効かすことができる。 On the other hand, in the second signal switching state, the received signals from the two transducers that are symmetric with respect to the central axis of the received ultrasonic wave are combined and input to one amplifying unit, respectively. Can be switched. In this case, the output of the amplifying means is input to two groups of delay means, and the signal adding means for controlling the delay time of each of the delay means of one set and adding the received signals that have passed through the set of delay means. By using only the output of, it is possible to form a received ultrasonic beam using the symmetry of delay time, and focus the received ultrasonic wave to a deep position using received signals from a number of ultrasonic transducers. It can be effective.
したがって、たとえば、ユーザインターフェイスを介してフォーカスを深い位置に設定する場合などには、制御手段が信号切換手段を第2の信号切換状態とし、対称性を利用した遅延時間制御を行うことによって、すべての超音波振動子からの受信信号を用いて深い位置まで効果的にフォーカスさせることができる。また、ユーザインターフェイスを介して浅い位置にフォーカスを設定する場合には、通常、超音波の送信・受信とも使用する超音波振動子の数は少ないものとなる。そこで、このように超音波振動子数が少なく、総素子数の半分以下の数の振動子を受信に用いる場合には、制御手段が信号切換手段を第1の信号切換状態として、その使用する各振動子からの受信信号をそれぞれ1つの増幅手段に入力する。この場合、振動子数は半数以下となっているため、その振動子と増幅手段とは1対1に接続されるが、増幅手段と遅延手段は1対2に接続される。これら両方の組の遅延手段群をそれぞれ経た受信信号の2つの加算信号を両方用いていわゆるパラレルスキャンを行い、超音波画像のフレームレートを上げることができる。さらには、送信マルチフォーカスにより1枚の超音波画像を撮像する場合などでは、浅い送信フォーカス領域が上記のパラレルスキャン可能な条件を満たしている場合に総数の半数以下の振動子からの受信信号を用いパラレルスキャンを行ってその領域においてフレームレートを向上させ、他方深い送信フォーカス領域では対称性を利用した受信超音波合成を行うことで深い位置までフォーカスを向上させることができるというように、1枚の超音波画像撮像についても適用可能である。 Therefore, for example, when the focus is set to a deep position via the user interface, the control means sets the signal switching means to the second signal switching state, and performs delay time control using symmetry, It is possible to effectively focus to a deep position using the received signal from the ultrasonic transducer. In addition, when a focus is set at a shallow position via the user interface, the number of ultrasonic transducers used for both transmission and reception of ultrasonic waves is usually small. Therefore, when the number of ultrasonic transducers is small and the number of transducers less than half of the total number of elements is used for reception, the control means uses the signal switching means as the first signal switching state. A reception signal from each transducer is input to one amplification unit. In this case, since the number of vibrators is less than half, the vibrator and the amplifying means are connected one-to-one, but the amplifying means and the delay means are connected one-to-two. A so-called parallel scan is performed using both of the two added signals of the received signals that have passed through both sets of delay means groups, and the frame rate of the ultrasonic image can be increased. Furthermore, when one ultrasonic image is picked up by transmission multi-focus, etc., when the shallow transmission focus area satisfies the above-mentioned conditions for parallel scanning, signals received from transducers that are less than half of the total number are received. One frame can be used to improve the frame rate in that area by performing parallel scan, and improve the focus to a deep position by performing reception ultrasonic synthesis using symmetry in the deep transmission focus area The present invention can also be applied to ultrasonic image capturing.
つぎに、この発明を実施した超音波診断装置について図面を参照して説明する。 Next, an ultrasonic diagnostic apparatus embodying the present invention will be described with reference to the drawings.
この発明の第1の実施例にかかる超音波診断装置は、図1に示すように、超音波振動子11が多数並べられてアレイを構成しており、この振動子アレイが超音波プローブに収められる。このアレイ中の超音波振動子11の各々には送信回路12と受信回路13がそれぞれ接続される。送信回路12には、超音波周波数のパルスを発生するパルス発生器21が備えられ、このパルスが遅延回路22および駆動回路23よりなる駆動チャンネルの各々に送られる。駆動チャンネルは振動子11ごとに設けられており、遅延回路22で遅延させられたパルスが駆動回路23に送られ、駆動回路23によって超音波振動子11の各々がパルス駆動される。
As shown in FIG. 1, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention comprises an array in which a large number of
受信回路13は、マルチプレクサ(信号切換器)34と、増幅器31および遅延回路32からなる多数の受信チャンネルと、加算器33を含む。振動子11から出力される受信信号はマルチプレクサ34で切り換えられた後、増幅器31および遅延回路32からなる多数の受信チャンネルの各々を経て加算器33で加算されることになる。ここで、増幅器31および遅延回路32からなる受信チャンネルの数は、超音波振動子11の数と同数となっている。
The
加算後の信号は、信号処理回路14に送られて、ゲイン調整処理、直交検波処理、フィルタ処理、Log圧縮処理、ダイナミックレンジ調整処理、エンハンス処理などを受け、その後画像処理回路15へと送られ、たとえば患者身体の特定断面での断層画像であるBモード画像などが形成され、さらに表示回路16を経て画像モニタ装置17に送られ、Bモード画像などが画像モニタ装置17の表示画面に表示されることになる。
The signal after the addition is sent to the
制御回路18にはキーボードなどの入力装置を含むユーザインターフェイス19が接続されており、超音波スキャン条件等が入力できるようになっている。制御回路18はその入力された条件に応じて送信回路12および受信回路13の遅延回路22、32の各遅延時間を制御し、さらにマルチプレクサ34を制御して受信信号の切換を行う。また、これらとともに、信号処理回路14、画像処理回路15、表示回路16などを制御する。入力される条件は、超音波周波数、焦点距離、視野深度などである。焦点距離と視野深度は、被検体内での関心領域の位置・大きさなどに応じて定める。超音波周波数は、所望の方位・距離分解能に応じ、高い分解能を得ようとするなら高い周波数を、それほどの分解能が必要ないならば低い周波数を、それぞれ選ぶというようにして設定する。
A
焦点距離を浅く(短く)設定した場合、通常、F値を一定に保つため、超音波開口長を短くする。つまり、使用する超音波振動子11の数が少なくなるよう制御回路18が制御する。焦点距離を浅くせず、通常の範囲とする場合には、超音波振動子11の全数が用いられるよう制御回路18の制御が行われる。この通常の焦点距離のとき、マルチプレクサ34は、超音波振動子11と、増幅器31および遅延回路32よりなる受信チャンネルとが1対1に接続されるよう制御される。したがって、この場合、遅延回路32の各々の遅延時間制御によって通常の電子スキャンがなされることになる。
When the focal length is set shallow (short), the ultrasonic aperture length is usually shortened in order to keep the F value constant. That is, the
上記のとおり、焦点深さによっては、超音波振動子11は、その総数の半分以下の個数しか使用しないことがあり、受信チャンネルの半数は使用されない状態となる。そこで、このように使用する振動子11の数が受信チャンネルの数の半分となったとき、制御回路18はこのことに対応して、使用する振動子11の各々の出力信号がそれぞれ2つの受信チャンネルに送られるようマルチプレクサ34を切り換え制御するとともに、遅延時間の組み合わせごとに加算出力が得られるよう加算器33を制御して図4のような2つの信号受信系が形成されるようにする。つまり、この場合、加算器33は、2組の遅延回路群をそれぞれ経た受信信号を、各々加算してそれぞれの加算出力を得る2つの加算器として動作する。これにより、一方側の遅延時間の組み合わせを経て加算された加算出力と、他方側の遅延時間の組み合わせを経て加算された加算出力とを得ることができるようになって、制御回路18によりそれらの遅延時間群を適切に定めることにより、いわゆる2方向同時受信(パラレルスキャン)を行うことができる。
As described above, depending on the depth of focus, the
さらには、使用する超音波振動子11の個数が総数の1/4以下となる場合には、使用する振動子11の各々の出力信号がそれぞれ4つの受信チャンネルに送られるようマルチプレクサ34による信号切換がなされ、かつ加算器33において4組の遅延回路群の各々を経た受信信号の、各群ごとの加算出力が得られるようにし、これによって4方向同時受信ができるようにするなど、2以上の多数方向での同時受信も可能である。
Further, when the number of
図2はこの発明の第2の実施例にかかる超音波診断装置を示すブロック図である。ここでは、受信回路13は、マルチプレクサ(信号切換器)34と、超音波振動子11の半数の増幅器31からなる増幅器群と、同じく半数の遅延回路32aからなる第1組の遅延回路群と、第1の加算器33aとを備えるとともに、増幅器31からの出力がそれぞれ入力される、同じく半数の遅延回路32bからなる第2組の遅延回路群と、第2の加算器33bとを備える。その他、送信回路12、信号処理回路14、画像処理回路15、表示回路16、画像モニタ装置17、制御回路18、ユーザインターフェイス19などの構成は図1と同様である。
FIG. 2 is a block diagram showing an ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention. Here, the receiving
この図2の構成において、半数以下の振動子11からの受信信号しか用いない場合には、それら半数以下の振動子11からの受信信号がそれぞれ1個の増幅器31に入力されるよう、制御回路18によってマルチプレクサ34が切り換えられている(第1の信号切換状態)。各増幅器31の出力信号は、遅延回路32aからなる第1組の遅延回路群と、遅延回路32bからなる第2組の遅延回路群に送られ、これら第1組、第2組の遅延回路群をそれぞれ経た受信信号が、それらの組ごとに加算器33a、33bの各々で加算されて、各組ごとの加算出力が得られる。
In the configuration of FIG. 2, when only reception signals from half or less of the
この場合、第1、第2組の遅延回路群に属する遅延回路32a、32bの両方について遅延時間制御が行われ、異なる遅延時間の組み合わせによって遅延された受信信号の合成出力が得られるので、いわゆるパラレルスキャンが行われることになる。
In this case, delay time control is performed for both of the
また、全数の半数より多い数の振動子11の出力を用いる場合に、それら振動子11の2つずつの出力を結合してそれぞれ1個の増幅器31に送るように、制御回路18の制御により、マルチプレクサ34における信号切換がなされる(第2の信号切換状態)ようにもできる。
Further, when the outputs of more than half of the total number of
そこで、ユーザインターフェイス19を介してフォーカスを浅い位置に設定すると、マルチプレクサ34は第1の信号切換状態となり、パラレルスキャンが行われて、フレームレートが向上する。
Therefore, when the focus is set to a shallow position via the
また、反対に焦点距離を深く(長く)設定した場合は、マルチプレクサ34は第2の信号切換状態となって、受信合成超音波ビームの中心軸に対称な場所に位置する超音波振動子11のペアについてそれらの出力信号が加算され、それぞれ1つの増幅器31に入力される。この場合、各増幅器31の出力は、遅延回路32aからなる第1組の遅延回路群と、遅延回路32bからなる第2組の遅延回路群に送られ、これら第1組、第2組の遅延回路群をそれぞれ経た受信信号が、それらの組ごとに加算器33a、33bの各々で加算されて、各組ごとの加算出力が得られるが、その一方の組の(たとえば遅延回路32aが属する)遅延回路群の遅延時間のみを制御するとともに、その組の遅延回路郡を経た受信信号を加算する加算器(たとえば加算器33a)の出力のみを用いて信号処理回路14に送る。これにより対称性を利用した遅延時間制御によって深い部分までフォーカスできるため、増幅器31の数を超音波振動子11の総数の半分にまで減らすことができ、製造コストを削減できる。
On the other hand, when the focal length is set deep (long), the
これら第1、第2の実施例において、ユーザが送信マルチフォーカスを設定した場合、送信合成超音波は広いフォーカス領域を有することになる。そこで、この場合、図1と図2の制御回路18が、浅いフォーカス領域と深いフォーカス領域とに対して異なるスキャン方式となるように制御することができる。浅い送信フォーカス領域が上記のパラレルスキャン可能な条件を満たしていることを制御回路18が判断したとき、図1の構成ではマルチプレクサ34が第2の信号切換状態とされ、図2の構成ではマルチプレクサ34が第1の信号切換状態とされることによってそれぞれパラレルスキャンを行う。他方、深い送信フォーカス領域では、図1の構成ではマルチプレクサ34は第1の信号切換状態とされて通常の電子スキャンが行われ、図2の構成ではマルチプレクサ34は第2の信号切換状態とされて対称性を利用した遅延時間制御が行われて、図1、図2の構成とも、多数の超音波振動子11を用いて受信できるので、深い位置までフォーカスを向上させることができる。
In these first and second embodiments, when the user sets transmission multi-focus, the transmission synthesized ultrasonic wave has a wide focus area. Therefore, in this case, the
なお、上記の説明はこの発明の一実施例に関するものであって、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で、具体的な構成などは種々に変更できることはいうまでもない。 The above description relates to one embodiment of the present invention, and it goes without saying that specific configurations and the like can be variously changed without departing from the spirit of the present invention.
この発明にかかる超音波診断装置によれば、超音波条件の設定に応じてスキャン方式を最適化することができ、フォーカス深度に応じてパラレルスキャンによってフレームレートを向上させたり、少ない数の増幅手段でコスト削減を図りながらも深い位置までフォーカスを向上させることができる。 According to the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, the scanning method can be optimized according to the setting of the ultrasonic condition, the frame rate can be improved by parallel scanning according to the focus depth, or a small number of amplification means The focus can be improved to a deep position while reducing costs.
11…………超音波振動子
12…………送信回路
13…………受信回路
14…………信号処理回路
15…………画像処理回路
16…………表示回路
17…………画像モニター装置
18…………制御回路
19…………ユーザインターフェイス
21…………パルス発生器
22、32、32a、32b……遅延回路
23…………パルス駆動回路
31…………増幅器
33、33a、33b……加算器
34…………マルチプレクサ
11 …………
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