JP2007215766A - 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、超音波プローブの性能を十分に発揮させつつ、受信部の数を削減し、超音波診断装置の小型化と低価格化を図ることができるようにした超音波診断装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and in particular, to reduce the number of reception units and to reduce the size and price of an ultrasonic diagnostic apparatus while fully exhibiting the performance of an ultrasonic probe. The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus.
図1は、従来の超音波診断装置1の内部の簡略的な構成を表している。
FIG. 1 shows a simple configuration inside a conventional ultrasonic
図1に示されるように、従来の超音波診断装置1は、本体2と、その本体2にケーブルを介して接続されている超音波プローブ3により構成されている。
As shown in FIG. 1, a conventional ultrasonic
本体2は、送信部4と受信部5、および、駆動制御系回路と信号処理系回路(いずれも図示せず)により構成されている。送信部4は、超音波プローブ3に設けられた複数の超音波振動子(図示せず)を駆動するための電気パルスを発生し、超音波プローブ3に出力する。受信部5は、超音波プローブ3から入力された受信信号に増幅処理や遅延処理などを施し、信号処理系回路に供給する。
The
超音波プローブ3は、複数の超音波振動子を有し、本体2の送信部4から入力された電気パルスを超音波パルス(送信超音波)に変換し、また受信時には被検体により反射された超音波を電気信号に変換し、本体2の受信部4に出力する。
The
ところで、従来の超音波診断装置1においては、超音波プローブの性能を十分に発揮させるために、超音波プローブが有する振動子の数と同数あるいはそれ以上の送信部と受信部を備えることが必要であった。これは、超音波診断装置の大型化と装置価格の上昇を引き起こしていた。
By the way, in the conventional ultrasonic
そこで、このような問題を解決するために、超音波プローブの振動子の数よりも送信部と受信部の数を少なくした超音波診断装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, in order to solve such a problem, an ultrasonic diagnostic apparatus has been proposed in which the number of transmission units and reception units is smaller than the number of transducers of an ultrasonic probe (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に提案された超音波診断装置によれば、例えば4096チャンネルの中から疎らに256チャンネルや512チャンネルを選択し、その選択したチャンネルだけを用いて電子的にボリュームスキャンを行うスキャン方法であるスパースアレイスキャン(間引きスキャン)に対応した2次元アレイ型超音波プローブにおいて、2次元スキャンに際して、共通接続されていない振動子だけでなく、共通接続された振動子を用いることにより、高S/N比を実現することができる。
しかしながら、従来の超音波診断装置によれば、例えば、192個の超音波振動子と128個ずつの送信部と受信部が備えられた超音波診断装置を用いた場合、192個の超音波振動子のうち128個の超音波振動子しか使用することができないため、192個の超音波振動子すべてを使用したときと比べ、送信部における送信時において送信フォーカスが甘くなり、その結果、生成される画像の解像度が低下してしまう。 However, according to the conventional ultrasonic diagnostic apparatus, for example, when an ultrasonic diagnostic apparatus including 192 ultrasonic transducers, 128 transmission units, and reception units is used, 192 ultrasonic vibrations are used. Since only 128 ultrasonic transducers can be used among the children, the transmission focus becomes weaker at the time of transmission in the transmission unit than when all 192 ultrasonic transducers are used. The resolution of the image will be reduced.
また、受信部での受信時においても、192個の超音波振動子すべてを使用したときと比べ、S/N比が低下してしまい、その結果、超音波診断装置自体の感度が低下してしまう。 In addition, at the time of reception at the receiving unit, the S / N ratio is reduced as compared with the case where all 192 ultrasonic transducers are used, and as a result, the sensitivity of the ultrasonic diagnostic apparatus itself is reduced. End up.
特許文献1に提案された超音波診断装置では、2次元スキャンに際して、1列あたりに共通接続された32個の振動子とともに、共通接続されていない送信専用の16個の振動子と受信専用の16個の振動子を用いることにより、送受信感度とS/N比の向上を図ることができるが、設けられたすべての超音波振動子を送信または受信に用いることはできないため、従来の超音波診断装置と同様に、超音波振動子すべてを使用したときと比べ、S/N比が低下してしまい、その結果、超音波診断装置自体の感度が低下してしまう。
In the ultrasonic diagnostic apparatus proposed in
ここで、このような問題点を解決するために、送信部と受信部の数を超音波プローブの振動子の数よりも少なくした超音波診断装置において、少ない送信部と受信部であっても、送受信を複数回行うことにより、備えられたすべての超音波振動子を使用して画像を生成する方法も提案されている。 Here, in order to solve such problems, in an ultrasonic diagnostic apparatus in which the number of transmission units and reception units is smaller than the number of transducers of the ultrasonic probe, even if there are a small number of transmission units and reception units. There has also been proposed a method of generating an image using all the ultrasonic transducers provided by performing transmission and reception a plurality of times.
しかし、この画像生成方法ではフレームレートが低下してしまい、特に、心臓などの動きの速い臓器については、画像上の偽像であるモーションアーティファクトが発生してしまう。 However, this image generation method lowers the frame rate, and motion artifacts, which are false images on the image, occur particularly for fast moving organs such as the heart.
また、従来の超音波診断装置の中には、少ない送信部と受信部であっても、超音波プローブが有するすべての超音波振動子を使用することができるように、隣接し合う超音波振動子からの電気信号をそのまま加算し、受信部に出力する超音波診断装置もある。 In addition, in conventional ultrasonic diagnostic apparatuses, adjacent ultrasonic vibrations can be used so that all ultrasonic transducers of an ultrasonic probe can be used even with a small number of transmission units and reception units. There is also an ultrasonic diagnostic apparatus that adds electric signals from the child as they are and outputs them to the receiving unit.
しかし、この超音波診断装置の場合、隣接し合う超音波振動子からの電気信号をそのまま加算し、受信部に出力するようにしているため、受信フォーカスが甘くなり、結局、画像の解像度が低下してしまう。 However, in the case of this ultrasonic diagnostic apparatus, since the electrical signals from adjacent ultrasonic transducers are added as they are and output to the receiving unit, the reception focus becomes unsatisfactory and eventually the resolution of the image decreases. Resulting in.
このように、超音波プローブが有するすべての超音波振動子を使用することにより、送受信フォーカスが甘くならないように、また、生成される画像の解像度が低下しないようにしつつ、同時に、超音波振動子の数よりも送信部と受信部の数を少なくすることは困難であるという課題があった。 As described above, by using all the ultrasonic transducers included in the ultrasonic probe, the ultrasonic transducers can be used at the same time so that the transmission / reception focus does not become undesired and the resolution of the generated image does not decrease. There is a problem that it is difficult to reduce the number of transmission units and reception units than the number of transmission units.
本発明は、このような状況に鑑みてなされてものであり、超音波プローブが有する性能を十分に発揮させつつ、受信部の数を削減し、超音波診断装置の小型化と低価格化を図ることができる超音波診断装置およびその信号処理プログラムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such a situation, and while reducing the number of receiving units while sufficiently exhibiting the performance of an ultrasonic probe, the ultrasonic diagnostic apparatus can be reduced in size and price. An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus and a signal processing program for the apparatus.
本発明の超音波診断装置は、上述した課題を解決するために、複数の超音波振動子を振動させてパルス波を送信する送信手段と、送信手段により送信されたパルス波のうち、被検体から反射された反射波を受けて複数の超音波振動子からそれぞれ発生される複数の受信信号に対して、それぞれ、異なる遅延時間を与える遅延手段と、遅延手段により遅延された複数の受信信号を加算する加算手段と、加算手段により加算されて得られた加算信号をディジタル信号に変換する変換手段と、ディジタル信号を、複数の超音波振動子のそれぞれに対応する複数の成分に分離する分離手段と、分離手段により分離された複数の成分に基づいて超音波画像を生成する画像生成手段とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention transmits a pulse wave by vibrating a plurality of ultrasonic transducers, and a subject out of the pulse waves transmitted by the transmission means A plurality of reception signals generated from a plurality of ultrasonic transducers in response to a reflected wave reflected from the plurality of ultrasonic transducers, respectively, a delay means for providing different delay times, and a plurality of reception signals delayed by the delay means. Addition means for adding, conversion means for converting the addition signal obtained by addition by the addition means into a digital signal, and separation means for separating the digital signal into a plurality of components corresponding to each of the plurality of ultrasonic transducers And image generation means for generating an ultrasonic image based on a plurality of components separated by the separation means.
加算手段は、遅延手段によりそれぞれ異なる所定の遅延時間が与えられた複数の受信信号のいずれかの受信信号を加算するか否かを切り換える切換手段を備え、加算手段は、切換手段により切り換えられて供給された受信信号を順次加算するようにすることができる。 The adding means includes switching means for switching whether or not to add any one of a plurality of received signals given different predetermined delay times by the delay means, and the adding means is switched by the switching means. The supplied reception signals can be sequentially added.
この超音波診断装置は、切換手段により切り換えられ、複数の受信信号のうち、所定の受信信号が加算された後、所定の時間が経過したか否かを判定する判定手段をさらに備え、判定手段により複数の受信信号のうち所定の受信信号が加算された後、所定の時間が経過したと判定された場合、切換手段は次の信号を加算するように切り換えるようにすることができる。 The ultrasonic diagnostic apparatus further includes a determination unit that is switched by the switching unit and determines whether or not a predetermined time has elapsed after a predetermined reception signal is added among the plurality of reception signals. When it is determined that a predetermined time has elapsed after the addition of a predetermined reception signal among the plurality of reception signals, the switching means can be switched to add the next signal.
本発明の超音波診断装置においては、複数の超音波振動子を振動させてパルス波が送信され、送信されたパルス波のうち、被検体から反射された反射波を受けて複数の超音波振動子からそれぞれ発生される複数の受信信号に対して、それぞれ、異なる所定の遅延時間が与られ、遅延された複数の受信信号が加算され、加算されて得られた加算信号がディジタル信号に変換され、ディジタル信号が複数の超音波振動子のそれぞれに対応する複数の成分に分離され、分離された複数の成分に基づいて超音波画像が生成される。 In the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, a pulse wave is transmitted by vibrating a plurality of ultrasonic transducers, and a plurality of ultrasonic vibrations are received by receiving a reflected wave reflected from a subject among the transmitted pulse waves. Each of the plurality of received signals generated from each child is given a different predetermined delay time, the plurality of delayed received signals are added, and the added signal obtained by the addition is converted into a digital signal. The digital signal is separated into a plurality of components corresponding to each of the plurality of ultrasonic transducers, and an ultrasonic image is generated based on the plurality of separated components.
本発明によれば、超音波プローブが有するすべての超音波振動子を使用しつつ、従来必要とされていた受信部の数を削減することができる。これにより、超音波診断装置の小型化と低価格化を図ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the number of receiving parts conventionally required can be reduced, using all the ultrasonic transducer | vibrators which an ultrasonic probe has. Thereby, size reduction and price reduction of an ultrasonic diagnostic apparatus can be achieved.
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
図2は、本発明を適用した超音波診断装置11の第1の実施形態の内部の構成を表している。
[First Embodiment]
FIG. 2 shows an internal configuration of the first embodiment of the ultrasonic
図2に示されるように、超音波診断装置11は、本体21、その本体21に電気ケーブルを介して接続されている超音波プローブ22、入力部23、および表示部24により構成されている。
As shown in FIG. 2, the ultrasonic
図2に示されるように、超音波診断装置11の本体21は、主制御部31、送信部32、加算部33、受信部34、画像処理部35、演算部36、記憶部37およびDSC(Digital Scan Converter)38が入出力インタフェース41を介して接続されて構成されている。
As shown in FIG. 2, the main body 21 of the ultrasonic
主制御部31は、CPU(Central Processing Unit)またはMPU(Micro Processing Unit)などからなり、種々の制御信号を生成し、各部に供給することにより超音波診断装置11の駆動を総括的に制御する。
The
送信部32は、レートパルス発生器、送信遅延回路、およびパルサ(いずれも図示せず)からなり、レートパルス発生器は被検体の内部に入射する超音波パルスの繰り返し周期を決定するレートパルスを発生し、送信遅延回路に供給する。また、送信遅延回路は、主制御部31から供給される制御信号に基づいて、送信時における超音波ビームの焦点位置と偏向角度が所定の焦点位置と偏向角度となるように、レートパルス発生器から供給されたレートパルスに遅延時間を加え、パルサに供給する。さらに、パルサは、送信遅延回路から供給されたレートパルスに基づいて、超音波振動子を駆動するための高圧パルスを生成し、生成された高圧パルスを超音波プローブ22に出力する。
The
加算部33は、超音波プローブ22から発振される超音波が被検体内に発射され、この被検体内部からの反射波を電気信号に変換し、変換された電気信号を加算し、加算された電気信号を加算信号として受信部34に供給する。
The
受信部34は、加算部33から供給された加算信号を取得し、取得された加算信号に増幅処理やA/D変換処理などを施し、処理が施された後のディジタル信号を画像処理部35のBモード処理取得部39とドプラモード処理取得部40にそれぞれ供給する。
The
画像処理部35は、Bモード処理取得部39とドプラモード処理取得部40により構成されている。Bモード処理取得部39は、対数増幅器、包絡線検波回路、およびA/D変換器(いずれも図示せず)からなり、主制御部31から供給された制御信号に基づいて、以下の処理を行う。
The
すなわち、Bモード処理取得部39の対数増幅器は、受信部34から供給された受信信号を対数増幅し、対数増幅された受信信号を包絡線検波回路に供給する。包絡線検波回路は、対数増幅器から供給された受信信号について包絡線を検波し、検波された受信信号をA/D変換器に供給する。A/D変換器は、包絡線検波回路殻供給された受信信号をディジタル信号に変換し、Bモード画像データとして演算部36に供給する。
That is, the logarithmic amplifier of the B-mode
ドプラモード処理取得部40は、基準信号発生器、π/2位相器、ミキサ、LPF(Low Pass Filter)、A/D変換器、ドプラ信号記憶回路、FFT(Fast Fourier Transform)分析器、および演算器(いずれも図示せず)からなり、主に直交位相検波とFFT分析が行われる。すなわち、ドプラモード処理取得部40は、受信部34から供給された受信信号を取得し、取得された受信信号をミキサの第1の入力端子に入力する。一方、基準信号発生器は、入力信号の中心周波数とほぼ等しい周波数をもった基準信号を発生させて、ミキサの第1の入力端子とπ/2位相器に供給する。π/2位相器は、基準信号発生器から供給された基準信号の位相を90度シフトし、ミキサの第2の入力端子に供給する。
The Doppler mode processing acquisition unit 40 includes a reference signal generator, a π / 2 phase shifter, a mixer, an LPF (Low Pass Filter), an A / D converter, a Doppler signal storage circuit, an FFT (Fast Fourier Transform) analyzer, and an arithmetic operation. (Both not shown), and mainly performs quadrature detection and FFT analysis. That is, the Doppler mode processing acquisition unit 40 acquires the reception signal supplied from the
ミキサは、受信信号をLPFに供給し、LPFは、ミキサから供給された受信信号の高周波成分を除去し、A/D変換器に供給する。A/D変換器は、LPFから供給された受信信号をディジタル信号に変換し、FFT分析器に供給する。FFT分析器は、ディジタル化された受信信号の直交成分を一旦ドプラ信号記憶回路に記憶した後、FFT分析を行い、演算器に供給する。演算器は、FFT分析器から供給されたドプラ信号の周波数スペクトルに対して、その中心周波数や分散を計算し、演算部36に供給する。
The mixer supplies the reception signal to the LPF, and the LPF removes the high-frequency component of the reception signal supplied from the mixer and supplies it to the A / D converter. The A / D converter converts the received signal supplied from the LPF into a digital signal and supplies it to the FFT analyzer. The FFT analyzer temporarily stores the digitized orthogonal component of the received signal in the Doppler signal storage circuit, performs FFT analysis, and supplies the result to the arithmetic unit. The calculator calculates the center frequency and variance of the frequency spectrum of the Doppler signal supplied from the FFT analyzer and supplies the calculated frequency to the
演算部36は、Bモード処理取得部39とドプラモード処理取得部40から供給されたBモード画像データとドプラモード画像データを取得し、取得されたBモード画像データとドプラモード画像データに種々の演算を施し、その結果得られたBモード画像データとドプラ画像データを記憶部37に供給する。
The
記憶部37は、Bモード処理取得部39とドプラモード処理取得部40から供給されたBモード画像データとドプラモード画像データを取得し、取得されたBモード画像データとドプラモード画像データを記憶する。また、記憶部37は、制御部31からの指示に従い、必要に応じて、記憶されているBモード画像データとドプラモード画像データをDSC38に供給する。
The
DSC38は、記憶部37から供給されたBモード画像データとドプラモード画像データを取得し、取得されたBモード画像データとドプラモード画像データを、超音波スキャンの走査線信号列からビデオフォーマットの走査線信号列に変換し、表示部24に供給する。
The
また、超音波プローブ22は、本体21にケーブルを介して接続されており、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信を行う超音波トランスジューサであり、図3に示されるように、例えば、1次元にアレイ配列された4個の微小な超音波振動子42−1乃至42−4をその先端部分に有している。この超音波振動子42−1乃至42−4は圧電振動子としての電気音響変換素子である。超音波プローブ22は、送信時には本体21の送信部32から入力された電気パルスを超音波パルス(送信超音波)に変換し、また受信時には被検体により反射された反射波を電気信号に変換し、本体21の加算部33に出力する。なお、4つの超音波振動子のうち、3つの超音波振動子42−2乃至42−4においては、それぞれ、遅延素子43−1乃至43−3を介して電気信号が本体21の加算部33に出力される。すなわち、3つの超音波振動子42−2乃至42−4から出力される電気信号には、遅延素子43−1乃至43−3により、予め設定された所定の遅延時間(図6を参照して後述する)が付加される。
The
一方、超音波振動子42−1においては、遅延素子を介することなく、変換された電気信号がそのまま本体21の加算部33に出力され、他の3つの超音波振動子42−2乃至42−4から出力される電気信号とは異なり、遅延時間は何ら付加されない。
On the other hand, in the ultrasonic transducer 42-1, the converted electric signal is output as it is to the adding
また、図3の例の場合、説明を簡略化するために、超音波プローブ22の先端部分に4つの超音波振動子(超音波振動子42−1乃至42−4)を有するようにしたが、その数は4つの場合に限定されず、勿論、超音波プローブ22の先端部分に超音波振動子をいくつ設けるようにしてもよい。
In the case of the example of FIG. 3, in order to simplify the explanation, the
勿論、本発明は、1次元的にアレイ配列された超音波振動子を有する超音波プローブだけでなく、2次元的にマトリクス配列された超音波振動子を有する超音波プローブなどにも適用することができる。 Of course, the present invention is applicable not only to an ultrasonic probe having ultrasonic transducers arranged in a one-dimensional array but also to an ultrasonic probe having ultrasonic transducers arranged in a two-dimensional matrix. Can do.
入力部23は、電気(信号)ケーブルを介して本体21の入出力インタフェース41と接続され、ユーザの種々の指示を入力するための種々のキーボード(図示せず)やマウス(図示せず)を有しており、ユーザの操作により入力された指示を主制御部31に通知する。
The
表示部24は、ケーブルを介して本体21のDSC38と接続され、図示せぬLCD(Liquid Crystal Display)や図示せぬCRT(Cathode Ray Tube)が設けられており、超音波スキャンの走査線信号列からビデオフォーマットの走査線信号列に変換されたDSC38からのBモード画像データとドプラモード画像データなどを取得し、取得されたBモード画像データとドプラモード画像データなどを図示せぬLCDや図示せぬCRTに表示する。
The
図4は、図2の受信部34の内部の構成を表している。
FIG. 4 shows an internal configuration of the receiving
図4に示されるように、受信部34は、プリアンプ45、A/D変換器46、分離器47、受信遅延回路48、および加算器49により構成されている。
As shown in FIG. 4, the receiving
プリアンプ45は、加算部33から供給された加算信号を取得し、取得された加算信号を所定のレベルまで増幅し、増幅された加算信号をA/D変換器46に供給する。A/D変換器46は、プリアンプ45から供給された加算信号をアナログ信号からディジタル信号に変換し、分離器47に供給する。
The preamplifier 45 acquires the addition signal supplied from the
分離器47は、A/D変換器46から供給されたディジタル信号を取得し、取得されたディジタル信号を、超音波プローブ22が有する4つの超音波振動子42−1乃至42−4から入力された電気信号に対応する4つのディジタル信号に分離し、分離された4つのディジタル信号を受信遅延回路48に供給する。
The
受信遅延回路48は、主制御部31から供給される制御信号に基づいて、分離器47から供給された4つのディジタル信号に、各超音波振動子のフォーカス位置からの超音波の伝播時間の差に対応する遅延時間を加え、加算器49に供給する。加算器49は、受信遅延回路48から供給された4つのディジタル信号を加算し、加算後の加算信号を受信信号として画像処理部35のBモード処理取得部39とドプラモード処理取得部40にそれぞれ供給する。
Based on the control signal supplied from the
次に、図5のフローチャートを参照して、図2の超音波診断装置11の信号加算分離処理について説明する。
Next, the signal addition / separation process of the ultrasonic
ステップS1において、加算部33は、超音波プローブ22が有する各超音波振動子42−1乃至42−4から入力された電気信号を加算し、加算された電気信号を加算信号として受信部34に供給する。
In step S1, the adding
ここで、図5のステップS1の信号加算処理の概念について図6を参照して説明する。 Here, the concept of the signal addition processing in step S1 of FIG. 5 will be described with reference to FIG.
図6に示されるように、超音波振動子42−1は、被検体から反射されたエコー信号55−1を受信し、電気信号56−1に変換し、本体21の加算部33に出力する。超音波振動子42−1から入力された電気信号56−1には、その間に遅延素子が介されていないため、遅延時間は何ら付加されず、電気信号56−1は4つの電気信号(電気信号56−1乃至56−4)のうち最初に加算部33に出力される。
As shown in FIG. 6, the ultrasonic transducer 42-1 receives the echo signal 55-1 reflected from the subject, converts it to an electrical signal 56-1, and outputs it to the
超音波振動子42−2は、被検体から反射されたエコー信号55−2を受信し、電気信号56−2に変換し、本体21の加算部33に出力する。超音波振動子42−2から入力された電気信号56−2には、その間に遅延素子43−1が介されており、所定の遅延時間τが付加される。電気信号56−2は、電気信号56−1の次に加算部33に出力される。
The ultrasonic transducer 42-2 receives the echo signal 55-2 reflected from the subject, converts it to an electrical signal 56-2, and outputs it to the adding
超音波振動子42−3は、被検体から反射されたエコー信号55−3を受信し、電気信号56−3に変換し、本体21の加算部33に出力する。超音波振動子42−3から入力された電気信号56−3には、その間に遅延素子43−2が介されており、所定の遅延時間2τが付加される。電気信号56−3は、電気信号56−2の次に加算部33に出力される。
The ultrasonic transducer 42-3 receives the echo signal 55-3 reflected from the subject, converts it into an electrical signal 56-3, and outputs it to the adding
超音波振動子42−4は、被検体から反射されたエコー信号55−4を受信し、電気信号56−4に変換し、本体21の加算部33に出力する。超音波振動子42−4から入力された電気信号56−4には、その間に遅延素子43−3が介されており、所定の遅延時間3τが付加される。電気信号56−4は、電気信号56−3の次に加算部33に出力される。
The ultrasonic transducer 42-4 receives the echo signal 55-4 reflected from the subject, converts it into an electric signal 56-4, and outputs it to the adding
図6に示されるように、超音波プローブ22の超音波振動子42−1乃至42−4から入力された電気信号56−1乃至56−4は、時間差τごとに時系列に並んだ電気信号となる。従って、加算部33において超音波振動子42−1乃至42−4から入力された電気信号56−1乃至56−4を加算することにより、4つの電気信号56−1乃至56−4を時系列に変換した1つの信号を得ることができる。
As shown in FIG. 6, the electric signals 56-1 to 56-4 input from the ultrasonic transducers 42-1 to 42-4 of the
加算部33は、加算された電気信号56−1乃至56−4を加算信号57として受信部34に供給する。
The adding
ステップS2において、受信部34のプリアンプ45は、加算部33から供給された加算信号57を取得し、取得された加算信号57を所定のレベルまで増幅し、増幅された加算信号57をA/D変換器46に供給する。
In step S2, the preamplifier 45 of the
ステップS3において、A/D変換器46は、プリアンプ45から供給された加算信号57をアナログ信号からディジタル信号に変換し、分離器47に供給する。
In step S <b> 3, the A /
ステップS4において、分離器47は、A/D変換器46から供給されたディジタル信号を取得し、取得されたディジタル信号を、図7に示されるように、超音波プローブ22が有する4つの超音波振動子42−1乃至42−4から入力された電気信号56−1乃至56−4に対応する4つのディジタル信号58乃至61に分離し、分離された4つのディジタル信号58乃至61を受信遅延回路48に供給する。
In step S4, the
このように、プリアンプ45から供給された加算信号57をA/D変換器46によりアナログ信号からディジタル信号に変換するようにしたので、時系列に加算された超音波振動子42−1乃至42−4からの電気信号56−1乃至56−4に対応する4つのディジタル信号58乃至61に容易に分離することができる。これにより、1つの受信部に供給された電気信号から複数の超音波振動子からの電気信号を復元することができる。
In this way, since the
ステップS5において、受信遅延回路48は、制御部31から供給される制御信号に基づいて、分離器47から供給された4つのディジタル信号58乃至61に、図8に示されるように、それぞれ、各超音波振動子のフォーカス位置からの超音波の伝播時間の差に対応する遅延時間を加え、加算器49に供給する。
In step S5, the
ステップS6において、加算器49は、図8に示されるように、受信遅延回路48から供給された4つのディジタル信号58乃至61を加算し、加算されたディジタル信号58乃至61を受信信号63としてBモード処理取得部39とドプラモード処理取得部40にそれぞれ供給する。
In step S 6, the
本発明の第1の実施形態に示された超音波診断装置11においては、超音波プローブ22が有する4個の超音波振動子42−1乃至42−4からの電気信号にそれぞれ所定の遅延時間を付加した後、加算するようにしたので、4つの電気信号56−1乃至56−4を時系列に変換した1つの信号を得ることができる。これにより、隣接し合う超音波振動子からの電気信号をそのまま加算し、受信部に出力する場合と異なり、受信フォーカスが甘くなることを防止することができ、その結果、画像の解像度が低下することを防止することができる。
In the ultrasonic
また、4つの電気信号56−1乃至56−4を1つの信号に変換した後、分離し、1つの受信部に供給された電気信号から複数の超音波振動子からの電気信号を復元するようにしたので、受信部の数を削減した場合であっても、受信部での受信時においてS/N比が低下することを防止し、その結果、超音波診断装置自体の感度の低下を防止することができる。これにより、超音波プローブ22が有するすべての超音波振動子を使用しつつ、従来必要とされていた受信部の数を削減することができる。従って、超音波診断装置の小型化や低価格化を図ることができる。
Further, the four electric signals 56-1 to 56-4 are converted into one signal and then separated, and the electric signals from the plurality of ultrasonic transducers are restored from the electric signals supplied to one receiving unit. As a result, even when the number of receivers is reduced, the S / N ratio is prevented from decreasing during reception by the receivers, and as a result, the sensitivity of the ultrasound diagnostic apparatus itself is prevented from decreasing. can do. Accordingly, it is possible to reduce the number of reception units that have been conventionally required while using all the ultrasonic transducers included in the
なお、本発明の第1の実施形態に示された超音波診断装置11においては、図6に示されるように、加算部33は、遅延時間が付加された電気信号56−1乃至56−4を単に加算し、加算された電気信号56−1乃至56−4を加算信号57として受信部34に供給するようにしている。しかし、超音波振動子42−1乃至42−4から出力された電気信号56−1乃至56−4には、画像表示に使用する時間分の信号だけでなく、画像表示には実際使用しないより深部からの信号も含まれているため、遅延時間が付加された電気信号56−1乃至56−4を単に加算してしまうと、例えば、超音波振動子42−1から出力された電気信号56−1の画像表示に使用しない信号帯と、超音波振動子42−2から出力された電気信号56−2の画像表示に使用する信号帯が加算されてしまい、超音波振動子42−2から出力された電気信号56−2の画像表示に使用する信号に不必要なノイズを生じさせてしまう。
In addition, in the ultrasonic
これにより、超音波振動子42−2から出力された電気信号56−2の画像表示に使用する信号のS/N比が低下してしまう。同様に、超音波振動子42−2から出力された電気信号56−2の画像表示に使用しない信号帯により、超音波振動子42−3から出力された電気信号56−3の画像表示に使用する信号のS/N比が低下してしまう。さらに、超音波振動子42−3から出力された電気信号56−3の画像表示に使用しない信号帯により、超音波振動子42−4から出力された電気信号56−4の画像表示に使用する信号のS/N比が低下してしまう。 As a result, the S / N ratio of the signal used for image display of the electrical signal 56-2 output from the ultrasonic transducer 42-2 decreases. Similarly, it is used for image display of the electric signal 56-3 output from the ultrasonic transducer 42-3 by a signal band not used for image display of the electric signal 56-2 output from the ultrasonic transducer 42-2. S / N ratio of the signal to be reduced. Furthermore, it is used for image display of the electric signal 56-4 output from the ultrasonic transducer 42-4 by a signal band not used for image display of the electric signal 56-3 output from the ultrasonic transducer 42-3. The S / N ratio of the signal will decrease.
そこで、このようなことが起こらないように、例えば、加算部33にスイッチと加算器を設け、加算部33の加算器に供給される超音波振動子からの電気信号56−1乃至56−4を切り換えるようにしてもよい。
In order to prevent this from happening, for example, the
以下、本発明の第2の実施形態について説明する。 Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described.
[第2の実施形態]
図9は、本発明を適用した超音波診断装置11の第2の実施形態の内部の構成を表している。なお、図2に示された超音波診断装置11の構成と同一あるいは対応するものについては、同一の符号を付してあり、その説明は繰り返しになるので省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 9 shows an internal configuration of the second embodiment of the ultrasonic
加算部33は、スイッチ71と加算器72により構成されている。スイッチ71は、図10に示されるように、主制御部31からの制御信号に基づいて、超音波プローブ22から入力された4つの超音波振動子42−1乃至42−4からの電気信号のうち、加算器72に供給される電気信号を切り換え、加算器72に供給する。加算器72は、スイッチ71を介して超音波振動子42−1乃至42−4からの電気信号を順次加算し、加算された電気信号を加算信号として受信部34に供給する。
The adding
図11のフローチャートを参照して、図9の超音波診断装置11の信号加算分離処理について説明する。なお、図11のステップS12乃至S16の処理については、図5のステップS2乃至S6の処理と同様であり、その説明は繰り返しになるので省略する。
With reference to the flowchart of FIG. 11, the signal addition / separation processing of the ultrasonic
ステップS11において、超音波診断装置11は、信号加算処理を実行する。なお、この信号加算処理の詳細は、図12のフローチャートに示されている。
In step S11, the ultrasound
図12のフローチャートを参照して、信号加算処理について説明する。なお、この信号加算処理が開始される場合、スイッチ71においては、加算器72に超音波振動子42−1からの電気信号が最初に供給されるように予め設定されている。
The signal addition process will be described with reference to the flowchart of FIG. When this signal addition process is started, the
ステップS21において、主制御部31は、加算器72に超音波振動子42−1乃至42−4からの電気信号の加算を開始させるための信号加算開始制御信号を生成し、加算器72に供給する。
In step S <b> 21, the
ステップS22において、加算器72は、主制御部31から供給された信号加算開始制御信号に基づいて、超音波振動子42−1乃至42−4からの電気信号の加算を開始する。すなわち、加算器72は、この信号加算処理が開始された場合に最初に供給される超音波振動子42−1からの電気信号を加算する。
In step S <b> 22, the
ステップS23において、主制御部31は、加算器72において信号加算処理を行ってから、予め設定された所定の時間τが経過したか否かを判定し、加算器72において信号加算処理を行ってから予め設定された所定の時間τが経過したと判定されるまで待機する。
In step S <b> 23, the
ステップS23において加算器72において信号加算処理を行ってから予め設定された所定の時間τが経過したと判定された場合、主制御部31はステップS24で、超音波プローブ22が有するすべての超音波振動子からの電気信号を加算したか否かを判定する。
When it is determined in step S23 that a predetermined time τ has elapsed since the signal addition process is performed in the
ステップS24において超音波プローブ22が有するすべての超音波振動子からの電気信号を加算していないと判定された場合、主制御部31はステップS25で、所定の超音波振動子からの電気信号が加算器72に供給されるようにスイッチ71を切り換えるためのスイッチ切り換え制御信号を生成し、スイッチ71に供給する。
When it is determined in step S24 that the electric signals from all the ultrasonic transducers included in the
ステップS26において、スイッチ71は、主制御部31から供給されたスイッ切り換え制御信号に基づいて、所定の超音波振動子からの電気信号が加算器72に供給されるように切り換える。すなわち、超音波振動子42−1からの電気信号が加算器72に供給されるように設定されている場合、超音波振動子42−2から電気信号が加算器72に供給されるようにスイッチ71が切り換えられる。その後、処理はステップS22に進み、ステップS22以降の処理が繰り返される。
In step S <b> 26, the
ステップS24において超音波プローブ22が有するすべての超音波振動子からの電気信号を加算したと判定された場合、主制御部31はステップS27で、加算器72から受信部34に加算信号を供給させるための加算信号供給制御信号を生成し、加算器72に供給する。
If it is determined in step S24 that the electrical signals from all the ultrasonic transducers included in the
ステップS28において、加算器72は、主制御部31から供給された加算信号供給制御信号に基づいて、加算された電気信号を加算信号として受信部34に供給する。ステップS29において、主制御部31は、スイッチ71を予め設定されている初期設定に戻させるためのスイッチ初期設定切り換え制御信号を生成し、スイッチ71に供給する。
In step S <b> 28, the
ステップS30において、スイッチ71は、主制御部31から供給されたスイッチ初期設定切り換え制御信号に基づいて、予め設定されている初期設定に戻すように切り換える。すなわち、スイッチ71は、加算器72に超音波振動子42−1からの電気信号が供給されるように切り換える。その後、処理は図11のステップS12に進む。
In step S <b> 30, the
このように、加算部33にスイッチ71を設け、加算部33の加算器72に供給する超音波振動子42−1乃至42−4からの4つの電気信号を適宜、切り換えるようにしたので、不必要なノイズをより出すことなく、超音波振動子42−1乃至42−4からの4つの電気信号を1つの信号にすることができる。これにより、遅延時間が付加された電気信号56−1乃至56−4を単に加算し、加算された電気信号56−1乃至56−4を加算信号57として受信部34に供給する場合よりも、画像表示に使用する信号のS/N比の低下をより防止することができる。従って、受信部の数を削減した場合であっても、受信部での受信時においてS/N比が低下することをより防止し、その結果、超音波診断装置自体の感度の低下をより防止することができる。
As described above, the
なお、本発明の第2の実施形態に示された超音波診断装置11においては、図10に示されるようなスイッチ71を用いるようにしたが、このような方法に限定されるものではなく、超音波振動子42−1乃至42−4からの電気信号に不必要なノイズを出さないような種々の加算方法を用いることができる。
In the ultrasonic
また、本発明の第1と第2の実施形態に示された超音波診断装置11においては、超音波プローブ22に設けられた4個の超音波振動子42−1乃至42−4からの電気信号に対して、1つの受信部34を設けるようにしたが、このような場合に限定されず、例えば、超音波プローブ22に設けられた複数個、例えば10個の超音波振動子からの電気信号に対して、1つの受信部34を設けるようにしてもよい。これにより、受信部の数をより削減することができ、超音波診断装置の小型化や装置の低価格化をより図ることができる。
In the ultrasonic
さらに、超音波プローブに設けられた超音波振動子数に対する受信部の数の比については、超音波診断装置の用途に応じて、最適な比を選択するようにしてもよい。例えば、診断部位が浅い表在用途などでは、画像表示に使用する受信信号の持続時間が短いため、1回の受信期間で、多数の超音波振動子からの電気信号を1つの信号にまとめて処理することも可能であるが、腹部診断などの用途などでは、画像表示に使用する受信信号の持続時間が長いため、多くの超音波振動子からの電気信号を1つの信号にまとめることは難しくなる。そこで、診断部位が浅い表在用途などでは、超音波プローブに設けられた超音波振動子数に対する受信部の数の比をより小さくなるように選択することができる。 Furthermore, regarding the ratio of the number of receiving units to the number of ultrasonic transducers provided in the ultrasonic probe, an optimal ratio may be selected according to the application of the ultrasonic diagnostic apparatus. For example, in superficial applications where the diagnostic site is shallow, the duration of the received signal used for image display is short, so the electrical signals from many ultrasonic transducers are combined into one signal in a single reception period. Although it can be processed, in applications such as abdominal diagnosis, since the duration of the received signal used for image display is long, it is difficult to combine electrical signals from many ultrasonic transducers into one signal. Become. Therefore, in superficial applications where the diagnostic site is shallow, the ratio of the number of receiving units to the number of ultrasonic transducers provided in the ultrasonic probe can be selected to be smaller.
なお、本発明の第1と第2の実施形態に示された超音波診断装置11においては、4つのうち3つの超音波振動子42−2乃至42−4の後に、それぞれ、遅延素子43−1乃至43−3が接続されるようにしているが(すなわち、3つの超音波振動子42−2乃至42−4については、1つの超音波振動子に対して1つの遅延素子が接続されるようにしているが)、このような場合に限定されず、例えば、超音波プローブ22に設けられた複数個、例えば3個の超音波振動子に対して1つの遅延素子が接続されるようにしてもよい。これにより、受信部の数をより削減することができ、超音波診断装置の小型化や装置の低価格化をより図ることができる。
In the ultrasonic
また、本発明の第1と第2の実施形態に示された超音波診断装置においては、所定の遅延時間τごとに設けるようにしたが、遅延時間は等間隔である必要はなく、異なる遅延時間間隔にすることもできる。 In addition, in the ultrasonic diagnostic apparatuses shown in the first and second embodiments of the present invention, the delay time is provided for each predetermined delay time τ. It can also be a time interval.
1 従来の超音波診断装置
2 本体
3 超音波プローブ
4 送信部
5 受信部
11 超音波診断装置
21 本体
22 超音波プローブ
23 入力部
24 表示部
31 主制御部
32 送信部
33 加算部
34 受信部
35 画像処理部
36 演算部
37 記憶部
38 DSC
39 Bモード処理取得部
40 ドプラモード処理取得部
41 入出力インタフェース
42−1乃至42−4 超音波振動子
43−1乃至43−1 遅延素子
45 プリアンプ
46 A/D変換器
47 分離器
48 受信遅延回路
49 加算器
71 スイッチ
72 加算器
DESCRIPTION OF
39 B-mode processing acquisition unit 40 Doppler mode
Claims (3)
前記送信手段により送信されたパルス波のうち、被検体から反射された反射波を受けて前記複数の超音波振動子からそれぞれ発生される複数の受信信号に対して、それぞれ、異なる遅延時間を与える遅延手段と、
前記遅延手段により遅延された複数の受信信号を加算する加算手段と、
前記加算手段により加算されて得られた加算信号をディジタル信号に変換する変換手段と、
前記ディジタル信号を、前記複数の超音波振動子のそれぞれに対応する複数の成分に分離する分離手段と、
前記分離手段により分離された前記複数の成分に基づいて超音波画像を生成する画像生成手段とを備えることを特徴とする超音波診断装置。 Transmitting means for transmitting a pulse wave by vibrating a plurality of ultrasonic transducers;
Among the pulse waves transmitted by the transmission means, a different delay time is given to each of the plurality of reception signals generated from the plurality of ultrasonic transducers upon receiving the reflected wave reflected from the subject. Delay means;
Adding means for adding a plurality of received signals delayed by the delay means;
Conversion means for converting the addition signal obtained by addition by the addition means into a digital signal;
Separating means for separating the digital signal into a plurality of components corresponding to each of the plurality of ultrasonic transducers;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: an image generation unit configured to generate an ultrasonic image based on the plurality of components separated by the separation unit.
前記加算手段は、前記切換手段により切り換えられて供給された受信信号を順次加算することを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。 The adding means comprises switching means for switching whether or not to add any one of the plurality of received signals given different predetermined delay times by the delay means,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the adding unit sequentially adds reception signals switched and supplied by the switching unit.
前記判定手段により前記複数の受信信号のうち所定の受信信号が加算された後、所定の時間が経過したと判定された場合、前記切換手段は次の信号を加算するように切り換える
ことを特徴とする請求項2に記載の超音波診断装置。 A switching unit that is switched by the switching unit and further includes a determination unit that determines whether a predetermined time has elapsed after a predetermined reception signal is added among the plurality of reception signals;
When it is determined that a predetermined time has elapsed after a predetermined reception signal is added among the plurality of reception signals by the determination means, the switching means switches to add the next signal. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2.
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