JP2007236820A - Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、超音波振動子が2次元的に配列された超音波プローブ、及びその超音波プローブを備えた超音波診断装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic probe in which ultrasonic transducers are two-dimensionally arranged, and an ultrasonic diagnostic apparatus including the ultrasonic probe.
超音波診断装置は、超音波振動子を備えた超音波プローブにより被検体内に超音波を送信し、被検体内部における音響インピーダンスの不整合によって生じる反射波を超音波プローブで受信し、受信信号に基づいて被検体の内部状態を画像化する装置である。 The ultrasonic diagnostic apparatus transmits an ultrasonic wave into the subject using an ultrasonic probe equipped with an ultrasonic transducer, receives a reflected wave caused by an acoustic impedance mismatch in the subject, and receives the received signal. Is an apparatus for imaging the internal state of the subject based on the above.
ここで、従来技術に係る超音波診断装置の概略的な構成について図10を参照して説明する。図10は、従来技術に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。超音波診断装置は、超音波プローブ100と本体部200とを備えて構成され、超音波プローブ100によって超音波の送受信を行い、本体部200によって超音波の送受信で取得された信号に基づいて画像を生成して表示する。 Here, a schematic configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the related art will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a block diagram showing a schematic configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the prior art. The ultrasonic diagnostic apparatus is configured to include an ultrasonic probe 100 and a main body 200, and transmits and receives ultrasonic waves by the ultrasonic probe 100, and images based on signals acquired by the main body 200 by transmission and reception of ultrasonic waves. Is generated and displayed.
超音波プローブ100は、マトリックス(格子)状に配列された複数の超音波振動子101を備え、3次元的に超音波を送信して反射波を受信することで、放射状に広がる形状の3次元データをエコー信号として受信することができる。 The ultrasonic probe 100 includes a plurality of ultrasonic transducers 101 arranged in a matrix (lattice) shape, and transmits a three-dimensional ultrasonic wave to receive a reflected wave, thereby three-dimensionally spreading in a radial shape. Data can be received as an echo signal.
本体部200に備えられている制御部201には、クロック発生回路や送信遅延設定回路が備えられている。クロック発生回路は、超音波信号の送信タイミングや送信周波数を決めるクロック信号を発生する回路である。送信遅延回路は、超音波の送信時に遅延を掛けて送信フォーカスを実施するため、送信部に遅延データを設定する回路である。 The control unit 201 provided in the main body unit 200 includes a clock generation circuit and a transmission delay setting circuit. The clock generation circuit is a circuit that generates a clock signal that determines the transmission timing and transmission frequency of the ultrasonic signal. The transmission delay circuit is a circuit that sets delay data in the transmission unit in order to perform transmission focus with a delay when transmitting ultrasonic waves.
送信部102は、遅延が掛けられた送信タイミングで駆動パルスを発生し、各超音波振動子101に供給するようになっている。受信部103は、超音波振動子101が受信したエコー信号を受信し、そのエコー信号を受信チャンネルごとに増幅する。増幅されたエコー信号はコネクタ104を介して本体部200の信号処理部202に出力される。 The transmitter 102 generates a drive pulse at a transmission timing multiplied by a delay, and supplies the drive pulse to each ultrasonic transducer 101. The receiving unit 103 receives the echo signal received by the ultrasonic transducer 101 and amplifies the echo signal for each reception channel. The amplified echo signal is output to the signal processing unit 202 of the main body unit 200 via the connector 104.
信号処理部202は、受信部103によって受信されたエコー信号をA/D変換し、A/D変換後のエコー信号に対して受信指向性を決定するために必要な遅延時間を与え、加算する。そして、加算処理後の信号に対してバンドパスフィルタ処理を行い、その後、出力信号の包絡線を検波し、検波したデータに対して対数変換による圧縮処理を施す。 The signal processing unit 202 performs A / D conversion on the echo signal received by the reception unit 103, gives a delay time necessary for determining reception directivity to the echo signal after A / D conversion, and adds the delay time . Then, bandpass filter processing is performed on the signal after the addition processing, and then the envelope of the output signal is detected, and the detected data is subjected to compression processing by logarithmic transformation.
画像処理部203は、超音波の送受信によって取得されたボリュームデータに対して、ボリュームレンダリング処理やMPR処理などの画像処理を実施することで、3次元画像データや任意断面の画像データ(MPR画像データ)などの画像データを生成する。この画像データは表示部204に出力され、表示部204の画面上に3次元画像やMPR画像などが表示される。 The image processing unit 203 performs three-dimensional image data or arbitrary cross-sectional image data (MPR image data) by performing image processing such as volume rendering processing or MPR processing on volume data acquired by transmission / reception of ultrasonic waves. ) Etc. are generated. This image data is output to the display unit 204, and a three-dimensional image, an MPR image, or the like is displayed on the screen of the display unit 204.
ここで、超音波プローブ100の製造工程について図11を参照して説明する。図11は、従来技術に係る超音波プローブの製造工程を示すフローチャートである。まず、超音波振動子を1方向に分極する(ステップS10)。そして、音響整合層を形成した後(ステップS11)、超音波の放射面側に共通(GND)電極を接続し、その放射面の反対側である背面側に信号電極を接続する(ステップS12)。その後、超音波振動子を2次元的にアレイ加工することで複数の超音波振動子101をマトリックス(格子)状に配列する(ステップS13)。そして、送信部102と受信部103を超音波振動子101に接続し(ステップS14)、外形ケースを装着することで超音波プローブ100とする(ステップS15)。 Here, the manufacturing process of the ultrasonic probe 100 will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a flowchart showing a manufacturing process of an ultrasonic probe according to the prior art. First, the ultrasonic transducer is polarized in one direction (step S10). Then, after the acoustic matching layer is formed (step S11), a common (GND) electrode is connected to the ultrasonic radiation surface side, and a signal electrode is connected to the back surface side opposite to the radiation surface (step S12). . Thereafter, the plurality of ultrasonic transducers 101 are arranged in a matrix (lattice) by two-dimensionally arraying the ultrasonic transducers (step S13). Then, the transmitting unit 102 and the receiving unit 103 are connected to the ultrasonic transducer 101 (step S14), and the ultrasonic probe 100 is formed by attaching the outer case (step S15).
超音波振動子が1列に配列した1次元超音波プローブでは短冊状の超音波振動子を1列に配列するため、素子数は100個程度となるが、超音波振動子を2次元的に配列した2次元超音波プローブでは超音波振動子の素子数は数千個にもなる。従って、超音波プローブと超音波診断装置の本体部とを接続するケーブルに全超音波振動子の信号線を通すとケーブルの径が大きくなってしまい、超音波プローブの操作性が悪くなってしまう問題がある。そのため、図10に示すように、超音波プローブ内に送信部と受信部を設けることが多い。一方、超音波プローブは操作者が手で持って操作するため、操作性を考慮すると超音波プローブは小型であることが望ましい。従って、超音波プローブ内に設置する送信部と受信部の物理的容量の制約が厳しくなるため、超音波プローブ内に送信部と受信部を設ける場合は、超音波診断装置の本体部に送信部と受信部を設ける場合と比べて、送信部と受信部の機能を単純化して回路規模を可能な限り小さくする必要がある。 In a one-dimensional ultrasonic probe in which ultrasonic transducers are arranged in one row, strip-like ultrasonic transducers are arranged in one row, so the number of elements is about 100, but the ultrasonic transducers are arranged two-dimensionally. In the arranged two-dimensional ultrasonic probe, the number of elements of the ultrasonic transducer is several thousand. Therefore, if the signal wire of all ultrasonic transducers is passed through the cable connecting the ultrasonic probe and the main body of the ultrasonic diagnostic apparatus, the diameter of the cable increases, and the operability of the ultrasonic probe deteriorates. There's a problem. For this reason, as shown in FIG. 10, a transmitter and a receiver are often provided in the ultrasonic probe. On the other hand, since the operator operates the ultrasonic probe by hand, it is desirable that the ultrasonic probe is small in consideration of operability. Therefore, the physical capacity of the transmitter and the receiver installed in the ultrasonic probe becomes severely limited. Therefore, when the transmitter and the receiver are provided in the ultrasonic probe, the transmitter is installed in the main body of the ultrasonic diagnostic apparatus. Compared with the case where the receiving unit is provided, it is necessary to simplify the functions of the transmitting unit and the receiving unit and reduce the circuit scale as much as possible.
また、1次元超音波プローブを用いた超音波診断装置では、1回目の超音波の送信と2回目の超音波の送信とで逆位相のパルス波を送信し、受信した反射波を加算することで基本波成分を除去して非線形成分のみを映像化する技術(パルス減算法)が実用化されている(例えば特許文献1)。これにより、サイドローブやグレーティングローブなどのアーチファクトの影響が低減され、コントラストが高くて見やすい画像が生成される。しかしながら、パルス減算法では、両極性のパルス波を送信する必要があるため、1つの極性のパルス波を送信する場合と比べて送信部の構成は複雑になり、送信部の回路規模も増大する。2次元超音波プローブを備えた超音波診断装置では、2次元超音波プローブ内に設置する送信部と受信部の回路規模を制限する必要があるため、パルス減算法の実現は容易ではない。換言すると、超音波プローブ内に設置する送信部の回路規模を増大せずにパルス減算法を実現することは容易ではない。 Also, in an ultrasonic diagnostic apparatus using a one-dimensional ultrasonic probe, a pulse wave having an opposite phase is transmitted between the first ultrasonic transmission and the second ultrasonic transmission, and the received reflected waves are added. Thus, a technique (pulse subtraction method) that removes the fundamental wave component and visualizes only the nonlinear component has been put into practical use (for example, Patent Document 1). Thereby, the influence of artifacts such as side lobes and grating lobes is reduced, and an image with high contrast and easy to see is generated. However, in the pulse subtraction method, since it is necessary to transmit a pulse wave of both polarities, the configuration of the transmission unit becomes complicated and the circuit scale of the transmission unit increases as compared with the case of transmitting a pulse wave of one polarity. . In an ultrasonic diagnostic apparatus provided with a two-dimensional ultrasonic probe, it is necessary to limit the circuit scale of a transmission unit and a reception unit installed in the two-dimensional ultrasonic probe, so that it is not easy to realize the pulse subtraction method. In other words, it is not easy to realize the pulse subtraction method without increasing the circuit scale of the transmission unit installed in the ultrasonic probe.
この発明は上記の問題点を解決するものであり、超音波振動子が2次元的に配列された2次元超音波プローブ及びその2次元超音波プローブを備えた超音波診断装置であって、超音波プローブを大型化せずにパルス減算法の実現が可能な超音波プローブ及びその超音波プローブを備えた超音波診断装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above problems, and is a two-dimensional ultrasonic probe in which ultrasonic transducers are two-dimensionally arranged and an ultrasonic diagnostic apparatus including the two-dimensional ultrasonic probe, An object of the present invention is to provide an ultrasonic probe capable of realizing the pulse subtraction method without increasing the size of the ultrasonic probe and an ultrasonic diagnostic apparatus including the ultrasonic probe.
請求項1記載の発明は、複数の超音波振動子が2次元的に配列された超音波振動子部を有する超音波プローブであって、前記超音波振動子部は、第1の方向に分極した複数の第1の超音波振動子と、前記第1の方向と逆方向である第2の方向に分極した複数の第2の超音波振動子と、を有し、前記第1の超音波振動子と前記第2の超音波振動子は交互に配列され、前記超音波振動子の配列面に垂直な軸を回転軸として180°回転対称となるように配置されていることを特徴とする超音波プローブである。 The invention according to claim 1 is an ultrasonic probe having an ultrasonic transducer section in which a plurality of ultrasonic transducers are two-dimensionally arranged, and the ultrasonic transducer section is polarized in a first direction. A plurality of first ultrasonic transducers, and a plurality of second ultrasonic transducers polarized in a second direction opposite to the first direction, the first ultrasonic wave The transducers and the second ultrasonic transducers are alternately arranged, and are arranged so as to be 180 ° rotationally symmetric with respect to an axis perpendicular to the arrangement plane of the ultrasonic transducers. Ultrasonic probe.
請求項5に記載の発明は、複数の超音波振動子が2次元的に配列された超音波振動子部と、前記超音波振動子に駆動パルス信号を印加する送信部と、を有する超音波プローブであって、前記超音波振動子部は、所定方向に分極した複数の第3の超音波振動子と、前記第3の超音波振動子と同じ方向に分極した複数の第4の超音波振動子と、を有し、前記第3の超音波振動子と前記第4の超音波振動子は交互に配置され、前記超音波振動子の配列面に垂直な軸を回転軸として180°回転対称となるように配置され、前記送信部は、前記第3の超音波振動子への駆動パルス信号の印加と、前記第4の超音波振動子への駆動パルス信号の印加とを交互に実施し、前記第4の超音波振動子に対しては、前記第3の超音波振動子に印加する駆動パルス信号と逆極性の駆動パルス信号を印加することを特徴とする超音波プローブである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic wave comprising: an ultrasonic vibrator part in which a plurality of ultrasonic vibrators are two-dimensionally arranged; and a transmission part that applies a drive pulse signal to the ultrasonic vibrator. The probe includes a plurality of third ultrasonic transducers polarized in a predetermined direction and a plurality of fourth ultrasonic waves polarized in the same direction as the third ultrasonic transducer. The third ultrasonic transducer and the fourth ultrasonic transducer are alternately arranged, and rotated by 180 ° about an axis perpendicular to the arrangement plane of the ultrasonic transducer. The transmitter is arranged symmetrically, and the transmitter alternately applies the drive pulse signal to the third ultrasonic transducer and the drive pulse signal to the fourth ultrasonic transducer. For the fourth ultrasonic transducer, a driving pulse applied to the third ultrasonic transducer An ultrasound probe, characterized by applying a No. opposite polarity driving pulse signal.
請求項8に記載の発明は、複数の超音波振動子が2次元的に配列された超音波振動子部を有する超音波プローブと、前記超音波振動子部に駆動パルス信号を印加する送信部と、信号処理部と、前記超音波プローブが受信した信号に基づいて画像データを生成する画像処理部と、を有する超音波診断装置であって、前記超音波振動子部は、第1の方向に分極した複数の第1の超音波振動子と、前記第1の方向と逆方向である第2の方向に分極した複数の第2の超音波振動子と、を有し、前記第1の超音波振動子と前記第2の超音波振動子は交互に配列され、前記超音波振動子の配列面に垂直な軸を回転軸として180°回転対称となるように配置され、前記送信部は、前記第1の超音波振動子への駆動パルス信号の印加と、前記第2の超音波振動子への駆動パルス信号の印加とを交互に実施することで、前記第1の超音波振動子と前記第2の超音波振動子に交互に超音波を送信させ、前記信号処理部は、前記第1の超音波振動子に駆動パルス信号を印加して送信した超音波に基づく反射波であって、前記第1の超音波振動子と前記第2の超音波振動子が受信した信号と、前記第2の超音波振動子に駆動パルス信号を印加して送信した超音波に基づく反射波であって、前記第1の超音波振動子と前記第2の超音波振動子が受信した信号と、を加算し、前記画像処理部は、前記加算された信号に基づいて画像データを生成することを特徴とする超音波診断装置である。 The invention according to claim 8 is an ultrasonic probe having an ultrasonic transducer unit in which a plurality of ultrasonic transducers are two-dimensionally arranged, and a transmission unit that applies a drive pulse signal to the ultrasonic transducer unit An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a signal processing unit; and an image processing unit that generates image data based on a signal received by the ultrasonic probe, wherein the ultrasonic transducer unit has a first direction. A plurality of first ultrasonic transducers polarized in a first direction and a plurality of second ultrasonic transducers polarized in a second direction opposite to the first direction, The ultrasonic transducers and the second ultrasonic transducers are alternately arranged, arranged so as to be 180 ° rotationally symmetric about an axis perpendicular to the arrangement plane of the ultrasonic transducers, and the transmission unit , Applying a drive pulse signal to the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer. By alternately applying the drive pulse signal to the child, the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer are caused to transmit ultrasonic waves alternately, and the signal processing unit A reflected wave based on an ultrasonic wave transmitted by applying a drive pulse signal to the first ultrasonic vibrator, the signal received by the first ultrasonic vibrator and the second ultrasonic vibrator; A reflected wave based on an ultrasonic wave transmitted by applying a drive pulse signal to the second ultrasonic vibrator, and a signal received by the first ultrasonic vibrator and the second ultrasonic vibrator; , And the image processing unit generates image data based on the added signal.
請求項10に記載の発明は、複数の超音波振動子が2次元的に配列された超音波振動子部を有する超音波プローブと、前記超音波振動子部に駆動パルス信号を印加する送信部と、信号処理部と、前記超音波プローブが受信した信号に基づいて画像データを生成する画像処理部と、を有する超音波診断装置であって、前記超音波振動子部は、所定方向に分極した複数の第3の超音波振動子と、前記第3の超音波振動子と同じ方向に分極した複数の第4の超音波振動子と、を有し、前記第3の超音波振動子と前記第4の超音波振動子は交互に配列され、前記超音波振動子の配列面に垂直な軸を回転軸として180°回転対称となるように配置され、前記送信部は、前記第3の超音波振動子への駆動パルス信号の印加と、前記第4の超音波振動子への駆動パルス信号の印加とを交互に実施し、前記第4の超音波振動子に対しては、前記第3の超音波振動子に印加する駆動パルス信号と逆極性の駆動パルス信号を印加することで、前記第3の超音波振動子と前記第4の超音波振動子に交互に超音波を送信させ、前記信号処理部は、前記第3の超音波振動子に駆動パルス信号を印加して送信した超音波に基づく反射波であって、前記第3の超音波振動子と前記第4の超音波振動子が受信した信号と、前記第4の超音波振動子に駆動パルス信号を印加して送信した超音波に基づく反射波であって、前記第3の超音波振動子と前記第4の超音波振動子が受信した信号と、を加算し、前記画像処理部は、前記加算された信号に基づいて画像データを生成することを特徴とする超音波診断装置である。 The invention according to claim 10 is an ultrasonic probe having an ultrasonic transducer unit in which a plurality of ultrasonic transducers are two-dimensionally arranged, and a transmitter for applying a drive pulse signal to the ultrasonic transducer unit An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a signal processing unit; and an image processing unit that generates image data based on a signal received by the ultrasonic probe, wherein the ultrasonic transducer unit is polarized in a predetermined direction. A plurality of third ultrasonic transducers, and a plurality of fourth ultrasonic transducers polarized in the same direction as the third ultrasonic transducers, and the third ultrasonic transducers, The fourth ultrasonic transducers are alternately arranged, arranged so as to be 180 ° rotationally symmetric with respect to an axis perpendicular to the arrangement plane of the ultrasonic transducers, and the transmission unit includes the third ultrasonic transducer Application of drive pulse signal to ultrasonic transducer and to the fourth ultrasonic transducer The drive pulse signal is alternately applied, and a drive pulse signal having a polarity opposite to that of the drive pulse signal applied to the third ultrasonic transducer is applied to the fourth ultrasonic transducer. Then, the ultrasonic waves are alternately transmitted to the third ultrasonic transducer and the fourth ultrasonic transducer, and the signal processing unit applies a drive pulse signal to the third ultrasonic transducer. A reflected wave based on the transmitted ultrasonic wave, a signal received by the third ultrasonic transducer and the fourth ultrasonic transducer, and a drive pulse signal applied to the fourth ultrasonic transducer. A reflected wave based on the transmitted ultrasonic wave, and the third ultrasonic transducer and the signal received by the fourth ultrasonic transducer are added together, and the image processing unit An ultrasonic diagnostic apparatus that generates image data based on a signal.
この発明によると、互いに逆方向に分極された超音波振動子を交互に配列し、各超音波振動子に同じ極性の駆動パルス信号を印加することによりパルス減算法を実現することができるため、両極性の駆動パルス信号を各超音波振動子に印加する必要がない。このように両極性の駆動パルス信号を各超音波振動子に印加する必要がないため、送信部の構成を複雑にして回路規模を増大することなく、パルス減算法を実現することが可能となる。そのことにより、送信部を超音波プローブ内に設置した場合であっても、超音波プローブを大型化せずにパルス減算法を実現することが可能となる。 According to this invention, since the ultrasonic transducers polarized in opposite directions can be alternately arranged and the pulse subtraction method can be realized by applying a drive pulse signal of the same polarity to each ultrasonic transducer, There is no need to apply bipolar drive pulse signals to each ultrasonic transducer. Since it is not necessary to apply bipolar drive pulse signals to each ultrasonic transducer in this way, the pulse subtraction method can be realized without complicating the configuration of the transmitter and increasing the circuit scale. . This makes it possible to realize the pulse subtraction method without increasing the size of the ultrasonic probe even when the transmission unit is installed in the ultrasonic probe.
また、この発明によると、同じ方向に分極した複数の超音波振動子に互い違いに逆極性の駆動パルス信号を印加して超音波を送信することによりパルス減算法を実現することができるため、両極性の駆動パルス信号を各超音波振動子に印加する必要がない。このように両極性の駆動パルス信号を各超音波振動子に印加する必要がないため、送信部の構成を複雑にして回路規模を増大することなく、パルス減算法を実現することが可能となる。そのことにより、送信部を超音波プローブ内に設置した場合であっても、超音波プローブを大型化せずにパルス減算法を実現することが可能となる。 In addition, according to the present invention, the pulse subtraction method can be realized by transmitting ultrasonic waves by alternately applying driving pulse signals having opposite polarities to a plurality of ultrasonic transducers polarized in the same direction. It is not necessary to apply a driving pulse signal to each ultrasonic transducer. Since it is not necessary to apply bipolar drive pulse signals to each ultrasonic transducer in this way, the pulse subtraction method can be realized without complicating the configuration of the transmitter and increasing the circuit scale. . This makes it possible to realize the pulse subtraction method without increasing the size of the ultrasonic probe even when the transmission unit is installed in the ultrasonic probe.
[第1の実施の形態]
(構成)
この発明の第1の実施形態に係る超音波プローブ及び超音波診断装置の構成について図1及び図2を参照して説明する。図1は、この発明の第1の実施形態に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。図2は、この発明の第1の実施形態に係る超音波プローブに設置されている超音波振動子部の概略構成を示す上面図である。
[First Embodiment]
(Constitution)
The configurations of the ultrasonic probe and the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a top view showing a schematic configuration of the ultrasonic transducer unit installed in the ultrasonic probe according to the first embodiment of the present invention.
超音波プローブ2は、既知の背面材(図示しない)上に超音波振動子部3が設けられ、その超音波振動子部3の上には既知の音響整合層(図示しない)が設けられている。つまり、背面材、超音波振動子部3、音響整合層の順番で積層されていることになる。超音波振動子部3において、音響整合層が設けられている面が超音波の放射面側となり、その面の反対側の面(背面材が設けられている面)が背面側となる。超音波振動子部3の放射面側には共通(GND)電極が接続され、背面側には信号電極が接続されている。 The ultrasonic probe 2 is provided with an ultrasonic transducer unit 3 on a known back material (not shown), and a known acoustic matching layer (not shown) is provided on the ultrasonic transducer unit 3. Yes. That is, the back material, the ultrasonic transducer unit 3, and the acoustic matching layer are laminated in this order. In the ultrasonic transducer unit 3, the surface on which the acoustic matching layer is provided is the ultrasonic radiation surface side, and the surface opposite to the surface (the surface on which the back material is provided) is the back surface side. A common (GND) electrode is connected to the radiation surface side of the ultrasonic transducer section 3, and a signal electrode is connected to the back surface side.
超音波振動子部3は、所定方向に分極された複数の超音波振動子と、その所定方向の反対方向に分極された複数の超音波振動子とを備えて構成され、それら複数の超音波振動子がマトリックス(格子)状に交互に配列されることで超音波振動子部3を構成している。つまり、超音波振動子部3は、互いに逆方向に分極された複数の超音波振動子が交互に配列されることで構成されていることになる。 The ultrasonic transducer unit 3 includes a plurality of ultrasonic transducers polarized in a predetermined direction and a plurality of ultrasonic transducers polarized in a direction opposite to the predetermined direction. The ultrasonic transducer unit 3 is configured by alternately arranging the transducers in a matrix (lattice) form. That is, the ultrasonic transducer unit 3 is configured by alternately arranging a plurality of ultrasonic transducers polarized in opposite directions.
この実施形態では、所定方向に分極された超音波振動子を正極性振動子3aとし、その反対方向に分極された超音波振動子を逆極性振動子3bとする。なお、正極性振動子3aがこの発明の「第1の超音波振動子」に相当し、逆極性振動子3bがこの発明の「第2の超音波振動子」に相当する。 In this embodiment, an ultrasonic transducer polarized in a predetermined direction is a positive polarity transducer 3a, and an ultrasonic transducer polarized in the opposite direction is a reverse polarity transducer 3b. The positive vibrator 3a corresponds to the “first ultrasonic vibrator” of the present invention, and the reverse polarity vibrator 3b corresponds to the “second ultrasonic vibrator” of the present invention.
ここで、超音波振動子部3を構成する正極性振動子3aと逆極性振動子3bの配列パターンについて図2の上面図を参照して説明する。正極性振動子3aと逆極性振動子3bは同じ大きさで矩形状の形状をしている。そして、図2に示すように、複数の正極性振動子3aと複数の逆極性振動子3bとが交互に並んで配列している。つまり、正極性振動子3aと逆極性振動子3bとが互い違いに並んで配列され、全体として市松模様状の配列パターンを成している。また、正極性振動子3aと逆極性振動子3bの数は等しくなっている。超音波振動子部3の配列面の中心を通り、その配列面に垂直な軸を中心軸とすると、正極性振動子3aと逆極性振動子3bの配列パターンは、その中心軸を回転軸として180°回転対称となっている。 Here, the arrangement pattern of the positive polarity vibrator 3a and the reverse polarity vibrator 3b constituting the ultrasonic vibrator section 3 will be described with reference to the top view of FIG. The positive polarity vibrator 3a and the reverse polarity vibrator 3b have the same size and a rectangular shape. As shown in FIG. 2, a plurality of positive vibrators 3a and a plurality of reverse polarity vibrators 3b are alternately arranged. That is, the positive-polarity vibrators 3a and the reverse polarity vibrators 3b are alternately arranged to form a checkered pattern as a whole. Further, the number of positive polarity vibrators 3a and the number of reverse polarity vibrators 3b are equal. Assuming that an axis passing through the center of the array surface of the ultrasonic transducer unit 3 and perpendicular to the array surface is the center axis, the array pattern of the positive polarity vibrator 3a and the reverse polarity vibrator 3b has the center axis as the rotation axis. It is 180 ° rotationally symmetric.
なお、超音波振動子部3は、チタン酸ジリコン酸鉛Pb(Zr、Ti)O3、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、チタン酸バリウム(BaTiO3)又はチタン酸鉛(PbTiO3)などのセラミック材料が用いられる。また、背面材は、超音波動子部3から発振された超音波振動や受信時の超音波振動のうち、超音波診断装置の画像抽出にとって必要でない超音波振動成分を減衰吸収する。背面材には、一般的に、合成ゴム、エポキシ樹脂又はウレタンゴムなどにタングステン、フェライト、酸化亜鉛などの無機粒子粉末などを混入した材料が用いられる。音響整合層は、超音波振動子部3の音響インピーダンスと被検体の音響インピーダンスとの音響整合を良好にするために設けられる。音響整合層は、1層だけであっても良く、2層以上設けても良い。 Incidentally, the ultrasonic transducer unit 3, titanate gyricons lead Pb (Zr, Ti) O 3 , lithium niobate (LiNbO 3), ceramics such as barium titanate (BaTiO 3) or lead titanate (PbTiO 3) Material is used. Further, the backing material attenuates and absorbs ultrasonic vibration components that are not necessary for image extraction of the ultrasonic diagnostic apparatus among the ultrasonic vibrations oscillated from the ultrasonic moving part 3 and the ultrasonic vibrations at the time of reception. Generally, a material obtained by mixing inorganic particles such as tungsten, ferrite, and zinc oxide into synthetic rubber, epoxy resin, urethane rubber, or the like is used for the back material. The acoustic matching layer is provided to improve acoustic matching between the acoustic impedance of the ultrasonic transducer unit 3 and the acoustic impedance of the subject. There may be only one acoustic matching layer, or two or more acoustic matching layers.
本体部8に備えられている制御部9には、クロック発生回路や送信遅延設定回路が備えられている。クロック発生回路は、超音波振動の送信タイミングや送信周波数を決めるクロック信号を発生する回路である。送信遅延設定回路は、超音波の送信時に遅延を掛けて送信フォーカスを実施するため、送信部に遅延データを設定する回路である。 The control unit 9 provided in the main body unit 8 includes a clock generation circuit and a transmission delay setting circuit. The clock generation circuit is a circuit that generates a clock signal that determines the transmission timing and transmission frequency of ultrasonic vibration. The transmission delay setting circuit is a circuit that sets delay data in the transmission unit in order to perform transmission focus with a delay when transmitting ultrasonic waves.
送信部4は、遅延が掛けられた送信タイミングで駆動パルス信号を発生し、正極性振動子3a又は逆極性振動子3bのいずれかにその駆動パルス信号を供給するようになっている。駆動パルス信号の供給先の切り換えは、制御部9による制御によって行なわれる。パルス減算法を実施する場合、例えば、1回目の超音波の送信では、制御部9による制御により正極性振動子3aに駆動パルス信号を印加することで、正極性振動子3aから超音波を送信し、2回目の超音波の送信では、制御部9の制御によって駆動パルス信号の供給先を切り替えて逆極性振動子3bに駆動パルス信号を印加することで、逆極性振動子3bから超音波を送信する。 The transmission unit 4 generates a drive pulse signal at a transmission timing multiplied by a delay, and supplies the drive pulse signal to either the positive polarity vibrator 3a or the reverse polarity vibrator 3b. The supply destination of the drive pulse signal is switched by control by the control unit 9. When the pulse subtraction method is performed, for example, in the first transmission of ultrasonic waves, an ultrasonic wave is transmitted from the positive vibrator 3a by applying a drive pulse signal to the positive vibrator 3a under the control of the control unit 9. In the second transmission of the ultrasonic wave, the control unit 9 controls to switch the drive pulse signal supply destination and apply the drive pulse signal to the reverse polarity vibrator 3b, thereby transmitting the ultrasonic wave from the reverse polarity vibrator 3b. Send.
受信部5は、正極性振動子3a及び逆極性振動子3bが受信したエコー信号を受信し、そのエコー信号を受信チャンネルごとに増幅する。増幅されたエコー信号はコネクタ7を介して本体部8の信号処理部10に出力される。 The receiving unit 5 receives the echo signal received by the positive polarity vibrator 3a and the reverse polarity vibrator 3b, and amplifies the echo signal for each reception channel. The amplified echo signal is output to the signal processing unit 10 of the main body 8 via the connector 7.
位相反転部6は、逆極性振動子3bと受信部5との間に設置され、逆極性振動子3bから出力された信号の位相を反転し、位相を反転した信号を受信部5に出力する。 The phase inversion unit 6 is installed between the reverse polarity vibrator 3 b and the reception unit 5, inverts the phase of the signal output from the reverse polarity vibrator 3 b, and outputs a signal obtained by inverting the phase to the reception unit 5. .
信号処理部10は、A/D変換回路、受信遅延・加算回路、及びBモード処理回路などを備えて構成されている。A/D変換回路は、受信部5によって受信されたエコー信号をA/D変換する。受信遅延・加算回路は、A/D変換後のエコー信号に対して受信指向性を決定するために必要な遅延時間を与え、加算する。その加算により、受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。Bモード処理回路は、エコー信号の振幅情報の映像化を行い、エコー信号からBモード超音波ラスタデータを生成する。具体的には、Bモード処理回路は加算処理後の信号に対してバンドパスフィルタ処理を行い、その後、出力信号の包絡線を検波し、検波したデータに対して対数変換による圧縮処理を施すことによりBモード超音波ラスタデータを生成する。 The signal processing unit 10 includes an A / D conversion circuit, a reception delay / addition circuit, a B-mode processing circuit, and the like. The A / D conversion circuit A / D converts the echo signal received by the receiving unit 5. The reception delay / adder circuit gives a delay time necessary for determining the reception directivity to the echo signal after A / D conversion, and adds the delay time. By the addition, the reflection component from the direction according to the reception directivity is emphasized. The B-mode processing circuit visualizes the amplitude information of the echo signal and generates B-mode ultrasonic raster data from the echo signal. Specifically, the B-mode processing circuit performs band-pass filter processing on the signal after the addition processing, then detects the envelope of the output signal, and performs compression processing by logarithmic conversion on the detected data To generate B-mode ultrasonic raster data.
パルス減算法を実施する場合、信号処理部10は、1回目の超音波の送受信によって得られた信号と、2回目の超音波の送受信によって得られた信号とを加算することで基本波成分を除去し、非線形成分の信号のみを得る。詳しく説明すると、信号処理部10は、正極性振動子3aに駆動パルス信号を印加することで正極性振動子3aから送信した超音波に基づく反射波であって、正極性振動子3a及び逆極性振動子3b(全超音波振動子)が受信した信号と、逆極性振動子3bで駆動パルス信号を印加することで逆極性振動子3bから送信した超音波に基づく反射波であって、正極性振動子3a及び逆極性振動子3b(全超音波振動子)が受信した信号と、を加算する。なお、上述したように、逆極性振動子3bが受信した信号の位相は、位相反転部6によって反転させられている。 When performing the pulse subtraction method, the signal processing unit 10 adds the signal obtained by the first ultrasonic transmission / reception and the signal obtained by the second ultrasonic transmission / reception to obtain the fundamental wave component. Remove only the signal of the nonlinear component. More specifically, the signal processing unit 10 is a reflected wave based on the ultrasonic wave transmitted from the positive polarity vibrator 3a by applying a drive pulse signal to the positive polarity vibrator 3a. A reflected wave based on the signal received by the vibrator 3b (all ultrasonic vibrators) and the ultrasonic wave transmitted from the reverse polarity vibrator 3b by applying the drive pulse signal by the reverse polarity vibrator 3b, and having a positive polarity The signals received by the transducer 3a and the reverse polarity transducer 3b (all ultrasonic transducers) are added. As described above, the phase of the signal received by the reverse polarity vibrator 3 b is inverted by the phase inverter 6.
なお、信号処理部10にドプラ処理部やCFM処理部が備わっている場合もある。ドプラ処理部はドプラ偏移周波数成分を取り出し、更にFFT処理などを施して血流情報を有するデータを生成する。また、CFM処理部は血流情報の映像化を行い、カラー超音波ラスタデータを生成する。 In some cases, the signal processing unit 10 includes a Doppler processing unit or a CFM processing unit. The Doppler processing unit extracts the Doppler shift frequency component, further performs FFT processing, and generates data having blood flow information. The CFM processing unit visualizes blood flow information and generates color ultrasonic raster data.
画像処理部11は、超音波の送受信によって取得されたボリュームデータに対して、ボリュームレンダリング処理やMPR処理などの画像処理を実施することで、3次元画像データや任意断面の画像データ(MPR画像データ)などの画像データを生成する。この画像データは表示部12に出力され、表示部12の画面上に3次元画像やMPR画像などが表示される。 The image processing unit 11 performs image processing such as volume rendering processing and MPR processing on volume data acquired by transmission / reception of ultrasonic waves, thereby performing three-dimensional image data or arbitrary cross-sectional image data (MPR image data). ) Etc. are generated. This image data is output to the display unit 12, and a three-dimensional image, an MPR image, or the like is displayed on the screen of the display unit 12.
(超音波プローブ2の製造工程)
次に、この発明の第1の実施形態に係る超音波プローブの製造工程について図3を参照して説明する。図3は、この発明の第1の実施形態に係る超音波プローブの製造工程を示すフローチャートである。
(Manufacturing process of ultrasonic probe 2)
Next, the manufacturing process of the ultrasonic probe according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing manufacturing steps of the ultrasonic probe according to the first embodiment of the present invention.
まず、超音波振動子上に音響整合層を形成した後(ステップS01)、超音波の放射面側に共通(GND)電極を接続し、その放射面の反対側である背面側に信号電極を接続する(ステップS02)。そして、超音波振動子が2次元的にアレイ加工することで複数の超音波振動子をマトリックス(格子)状に配列する(ステップS03)。その後、半数の超音波振動子であって、1つおきに直流の高電圧を印加することで所定方向に分極した正極性振動子3aを作製する(ステップS04)。そして、残り半数の超音波振動子に対して、逆方向の直流高電圧を印加することで、正極性振動子3aの分極に対して逆方向に分極した逆極性振動子3bを作製する(ステップS05)。そして、送信部4と受信部5を超音波振動子3a、3bに接続する(ステップS06)。このとき、逆極性振動子3bと受信部5との間に位相反転部6を設ける。その後、外形ケースを装着することで超音波プローブ2とする(ステップS07)。 First, after forming an acoustic matching layer on the ultrasonic transducer (step S01), a common (GND) electrode is connected to the ultrasonic wave emission surface side, and a signal electrode is connected to the back side opposite to the emission surface. Connect (step S02). Then, the ultrasonic transducers are two-dimensionally arrayed to arrange a plurality of ultrasonic transducers in a matrix (lattice) (step S03). After that, half of the ultrasonic vibrators, and the positive vibrator 3a polarized in a predetermined direction by applying a high DC voltage every other one is manufactured (step S04). Then, by applying a DC high voltage in the reverse direction to the remaining half of the ultrasonic vibrators, the reverse polarity vibrator 3b polarized in the reverse direction with respect to the polarization of the positive vibrator 3a is produced (step) S05). Then, the transmission unit 4 and the reception unit 5 are connected to the ultrasonic transducers 3a and 3b (step S06). At this time, the phase inversion unit 6 is provided between the reverse polarity vibrator 3 b and the receiving unit 5. Thereafter, the ultrasonic probe 2 is formed by attaching the outer case (step S07).
(作用)
上記の構成を有する超音波プローブ2及び超音波診断装置1によると、以下に示す好適な作用及び効果を奏することが可能となる。
(Function)
According to the ultrasonic probe 2 and the ultrasonic diagnostic apparatus 1 having the above-described configuration, it is possible to achieve the following preferable functions and effects.
(送信時)
パルス減算法を実施する場合、1回目の超音波の送信で同一方向に分極された半数の超音波振動子のみを駆動し、2回目の超音波の送信で残り半数の超音波振動子を駆動する。例えば、1回目の超音波の送信では、制御部9の制御によって送信部4は正極性振動子3aのみに駆動パルス信号を印加して超音波を送信させ、2回目の超音波の送信では、制御部9の制御によって送信部4は逆極性振動子3bのみに駆動パルス信号を印加して超音波を送信させる。
(When sending)
When performing the pulse subtraction method, only half of the ultrasonic transducers polarized in the same direction are driven by the first ultrasonic transmission, and the remaining half of the ultrasonic transducers are driven by the second ultrasonic transmission. To do. For example, in the transmission of the first ultrasonic wave, the transmission unit 4 transmits the ultrasonic wave by applying the drive pulse signal only to the positive vibrator 3a under the control of the control unit 9, and in the transmission of the second ultrasonic wave, Under the control of the control unit 9, the transmission unit 4 applies a drive pulse signal only to the reverse polarity vibrator 3b to transmit an ultrasonic wave.
(受信時)
受信時には、全ての超音波振動子で反射波を受信する。つまり、送信時においては、正極性振動子3a又は逆極性振動子3bのいずれかを駆動させることで超音波を送信するが、受信時においては、正極性振動子3a及び逆極性振動子3b(全ての超音波振動子)によって反射波を受信する。正極性振動子3aによって受信されたエコー信号は、受信した際の位相を保った状態で受信部5に出力される。一方、逆極性振動子3bによって受信されたエコー信号は、位相反転部6によって位相が反転され、その後、受信部5に出力される。この位相反転部6の機能によって、逆極性振動子3bによって受信された超音波の位相を、正極性振動子3aが受信した超音波の位相と一致させることができる。
(When receiving)
At the time of reception, the reflected wave is received by all ultrasonic transducers. That is, at the time of transmission, ultrasonic waves are transmitted by driving either the positive polarity vibrator 3a or the reverse polarity vibrator 3b, but at the time of reception, the positive polarity vibrator 3a and the reverse polarity vibrator 3b ( All ultrasonic transducers) receive the reflected wave. The echo signal received by the positive vibrator 3a is output to the receiving unit 5 while maintaining the phase at the time of reception. On the other hand, the phase of the echo signal received by the reverse polarity vibrator 3 b is inverted by the phase inverting unit 6 and then output to the receiving unit 5. By the function of the phase inverting unit 6, the phase of the ultrasonic wave received by the reverse polarity vibrator 3b can be matched with the phase of the ultrasonic wave received by the positive polarity vibrator 3a.
超音波振動子部3によって受信されたエコー信号は、コネクタ7を介して本体部8の信号処理部10に出力される。そして、信号処理部10は、1回目の超音波の送受信によって得られた信号と、2回目の超音波の送受信によって得られた信号とを加算することで基本波成分を除去して非線形成分の信号のみを得る。つまり、1回目の超音波の送信では正極性振動子3aのみを駆動して超音波を送信し、2回目の超音波の送信では逆極性振動子3bのみを駆動して超音波を送信しているため、互いに逆位相のパルス波を送信していることになり、この送受信によって得られた信号を加算することで基本波成分が除去され、非線形成分の信号のみが得られることになる。 The echo signal received by the ultrasonic transducer unit 3 is output to the signal processing unit 10 of the main body unit 8 via the connector 7. Then, the signal processing unit 10 adds the signal obtained by the first ultrasonic transmission / reception and the signal obtained by the second ultrasonic transmission / reception to remove the fundamental component and Get signal only. That is, in the first transmission of ultrasonic waves, only the positive vibrator 3a is driven to transmit ultrasonic waves, and in the second transmission of ultrasonic waves, only the reverse polarity vibrator 3b is driven to transmit ultrasonic waves. Therefore, pulse waves having opposite phases to each other are transmitted, and by adding the signals obtained by this transmission / reception, the fundamental wave component is removed, and only the signal of the nonlinear component is obtained.
画像処理部11は、信号処理部10の加算処理によって得られた非線形成分の信号に基づいて画像データを生成する。例えばボリュームレンダリングやMPR処理などの画像処理を施すことにより、3次元画像データや任意断面におけるMPR画像データなどの画像データを生成する。これにより、非線形成分の信号に基づく3次元画像やMPR画像などの画像が表示部12に表示されることになる。 The image processing unit 11 generates image data based on the nonlinear component signal obtained by the addition processing of the signal processing unit 10. For example, by performing image processing such as volume rendering and MPR processing, image data such as three-dimensional image data and MPR image data in an arbitrary cross section is generated. As a result, an image such as a three-dimensional image or an MPR image based on the nonlinear component signal is displayed on the display unit 12.
ここで、送受信時における超音波の音場分布について図4及び図5を参照して説明する。図4は、この発明の第1の実施形態に係る超音波プローブにより超音波を送信する際に形成される音場分布を示す図である。図5は、この発明の第1の実施形態に係る超音波プローブにより超音波を受信する際に形成される音場分布を示す図である。 Here, the ultrasonic field distribution during transmission and reception will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. FIG. 4 is a diagram showing a sound field distribution formed when ultrasonic waves are transmitted by the ultrasonic probe according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing a sound field distribution formed when ultrasonic waves are received by the ultrasonic probe according to the first embodiment of the present invention.
例えば、超音波振動子部3の中心から斜め方向に偏向して超音波ビームを送信した場合、斜め方向にグレーティングローブが発生する。この第1の実施形態では、縦横方向の素子ピッチは従来技術と変わらないが、斜め方向の素子ピッチが従来技術の素子ピッチと比べて約1.4倍となる。その影響があるため、図4に示すように、斜め方向にグレーティングローブが発生する。 For example, when an ultrasonic beam is transmitted while being deflected in an oblique direction from the center of the ultrasonic transducer section 3, a grating lobe is generated in the oblique direction. In the first embodiment, the element pitch in the vertical and horizontal directions is the same as in the prior art, but the element pitch in the oblique direction is about 1.4 times the element pitch in the prior art. Due to this influence, a grating lobe is generated in an oblique direction as shown in FIG.
このように送信時にグレーティグローブが発生するが、上述したように受信時には全ての超音波振動子で反射波を受信することにより、受信時においては斜め方向のグレーティングローブの信号強度は低くなる。従って、図5に示すように、送信時に発生したグレーティングローブの反射波からの受信信号強度は低くなるため、送信時に発生したグレーティングローブの影響を低減することが可能となる。これにより、アーチファクトの影響が低減された画像を得ることができる。また、パルス減算法においては、送信時に発生したグレーティグローブなどのアーチファクトを効率良く低減することができるため、グレーティングローブなどの影響は問題にならないと考えられる。これにより、サイドローブやグレーティングローブなどのアーチファクトの影響が低減され、コントラストが高くて見やすい高画質の画像が得られる。 As described above, the gray glove is generated at the time of transmission. However, as described above, when the reflected wave is received by all the ultrasonic transducers at the time of reception, the signal intensity of the oblique grating lobe is reduced at the time of reception. Therefore, as shown in FIG. 5, since the intensity of the received signal from the reflected wave of the grating lobe generated at the time of transmission becomes low, the influence of the grating lobe generated at the time of transmission can be reduced. Thereby, an image in which the influence of the artifact is reduced can be obtained. Further, in the pulse subtraction method, artifacts such as grating gloves generated during transmission can be efficiently reduced, so that the influence of the grating lobe is considered not to be a problem. As a result, the influence of artifacts such as side lobes and grating lobes is reduced, and high-quality images with high contrast and easy viewing are obtained.
以上のように、この第1の実施形態に係る超音波プローブ2によると、超音波振動子の製造工程において特殊な製造を採用する必要がなく、また、超音波プローブ2の構成も特殊な構成にする必要がないため、コストアップや歩留まり低下を招かずにパルス減算法を実現することが可能となる。また、互いに逆方向に分極された超音波振動子を交互に配列し、各超音波振動子に同じ極性の駆動パルス信号を印加することによりパルス減算法を実現することができるため、両極性の駆動パルス信号を各超音波振動子に印加する必要がない。このように両極性の駆動パルス信号を各超音波振動子に印加する必要がないため、送信部4の構成を複雑にして回路規模を増大することなく、パルス減算法を実現することが可能となる。そのことにより、送信部4を超音波プローブ2内に設置した場合であっても、超音波プローブ2を大型化せずにパルス減算法を実現することが可能となる。 As described above, according to the ultrasonic probe 2 according to the first embodiment, it is not necessary to employ special manufacturing in the manufacturing process of the ultrasonic transducer, and the configuration of the ultrasonic probe 2 is also a special configuration. Therefore, it is possible to realize the pulse subtraction method without increasing the cost and reducing the yield. In addition, since the ultrasonic transducers polarized in opposite directions to each other are alternately arranged, and the drive pulse signal having the same polarity is applied to each ultrasonic transducer, the pulse subtraction method can be realized. There is no need to apply a drive pulse signal to each ultrasonic transducer. Since it is not necessary to apply bipolar drive pulse signals to the ultrasonic transducers in this way, it is possible to realize the pulse subtraction method without complicating the configuration of the transmission unit 4 and increasing the circuit scale. Become. As a result, even when the transmitter 4 is installed in the ultrasonic probe 2, it is possible to realize the pulse subtraction method without increasing the size of the ultrasonic probe 2.
また、互いに逆方向に分極された正極性振動子3aと逆極性振動子3bの数を等しくすることで、正極性での送信時の音圧と逆極性での送信時の基本波の音圧とを等しくすることができ、正極性振動子3aと逆極性振動子3bの配列パターンを180°回転対称とすることで、超音波の音軸がずれることなく送受信することができるため、正確にパルス減算法を実施して、パルス減算法の効果を十分に得ることが可能となる。 Further, by making the number of the positive polarity vibrators 3a and the reverse polarity vibrators 3b polarized in opposite directions equal to each other, the sound pressure of the fundamental wave at the time of transmission with the reverse polarity and the sound pressure at the time of transmission with the positive polarity. Since the arrangement pattern of the positive polarity vibrator 3a and the reverse polarity vibrator 3b is 180 ° rotationally symmetric, it is possible to transmit / receive without causing the sound axis of the ultrasonic wave to be shifted accurately. By performing the pulse subtraction method, the effect of the pulse subtraction method can be sufficiently obtained.
なお、この実施形態では、正極性振動子3aと逆極性振動子3bの数を等しくしたが、これらの数が完全に一致せずに、厳密に180°回転対称となっていなくても、この発明と同様の作用及び効果を奏することが可能である。つまり、正極性振動子3aと逆極性振動子3bの数がほぼ一致し、実質的に180°回転対称となっていれば、この発明と同様の作用及び効果を奏することが可能となる。例えば、超音波振動子部3の端部において正極性振動子3aと逆極性振動子3bの数が一致せずに、厳密に180°回転対称となっていない場合であっても、パルス減算法を実施することで、グレーティングローブなどのアーチファクトの影響が低減され、コントラストが高い高画質の画像を得ることができる。 In this embodiment, the numbers of the positive polarity vibrator 3a and the reverse polarity vibrator 3b are made equal. However, even if these numbers do not completely coincide with each other and are not strictly 180 ° rotationally symmetric, It is possible to achieve the same operations and effects as the invention. In other words, if the number of the positive polarity vibrator 3a and the number of the reverse polarity vibrators 3b are substantially the same and are substantially 180 [deg.] Rotationally symmetric, the same operation and effect as the present invention can be achieved. For example, even when the number of positive-polarity vibrators 3a and reverse-polarity vibrators 3b does not match at the end of the ultrasonic vibrator unit 3 and is not strictly 180 ° rotationally symmetric, the pulse subtraction method By implementing the above, the influence of artifacts such as grating lobes is reduced, and a high-quality image with high contrast can be obtained.
また、この第1の実施形態では、逆極性振動子3bから出力された信号の位相を位相反転部6にて反転したが、位相反転部6を設ける代わりに、信号処理部10にてA/D変換を行った後に逆極性振動子3bから出力された信号の位相を反転しても良い。このように信号処理部10にて信号の位相を反転しても、逆極性振動子3bによって受信された超音波の位相を、正極性振動子3aが受信した超音波の位相と一致させることができる。 In the first embodiment, the phase of the signal output from the reverse polarity vibrator 3b is inverted by the phase inverting unit 6. However, instead of providing the phase inverting unit 6, the signal processing unit 10 performs A / A You may invert the phase of the signal output from the reverse polarity vibrator 3b after performing D conversion. As described above, even when the signal processing unit 10 inverts the phase of the signal, the phase of the ultrasonic wave received by the reverse polarity vibrator 3b can be matched with the phase of the ultrasonic wave received by the positive polarity vibrator 3a. it can.
また、この第1の実施形態では、超音波プローブ2内に送信部4、受信部5、及び位相反転部6を設けた例について説明したが、これらを本体部8やコネクタ7に設置しても、第1の実施形態に係る超音波診断装置1と同じ作用及び効果を奏することができる。 In the first embodiment, the example in which the transmitter 4, the receiver 5, and the phase inversion unit 6 are provided in the ultrasonic probe 2 has been described, but these are installed in the main body 8 and the connector 7. Also, the same operation and effect as the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the first embodiment can be obtained.
なお、基本波モードやドプラモードで超音波を送受信する場合は、正極性振動子3a又は逆極性振動子3bのいずれか一方を駆動させて基本波モードやドプラモードを実施する。 When transmitting and receiving ultrasonic waves in the fundamental wave mode or the Doppler mode, either the positive polarity vibrator 3a or the reverse polarity vibrator 3b is driven to implement the fundamental wave mode or the Doppler mode.
(変形例1)
次に、変形例1について図6から図8を参照して説明する。図6は変形例1に係る超音波振動子部の概略構成を示す上面図である。図7は、変形例1に係る超音波プローブにより超音波を送信する際に形成される音場分布を示す図である。図8は、変形例1に係る超音波プローブにより超音波を受信する際に形成される音場分布を示す図である。
(Modification 1)
Next, Modification 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a top view illustrating a schematic configuration of the ultrasonic transducer unit according to the first modification. FIG. 7 is a diagram showing a sound field distribution formed when ultrasonic waves are transmitted by the ultrasonic probe according to the first modification. FIG. 8 is a diagram illustrating a sound field distribution formed when ultrasonic waves are received by the ultrasonic probe according to the first modification.
この変形例1では、列ごとに複数の超音波振動子をまとめて、まとめた素子を同じ方向に分極する。図6に示す例では、3個の正極性振動子3aを1つのまとまりとし、3個の逆極性振動子3bを1つのまとまりとする。そして、3個ずつまとめられた正極性振動子3aと逆極性振動子3bを交互に配置し、超音波振動子部31の中心を通り、配列面に垂直な中心軸を回転軸として180°回転対称となるように、正極性振動子3aのまとまりと逆極性振動子3bのまとまりを配置する。このように複数の超音波振動子をまとめることにより、分極や回路配置を単純化することができる。 In the first modification, a plurality of ultrasonic transducers are collected for each column, and the combined elements are polarized in the same direction. In the example shown in FIG. 6, three positive polarity vibrators 3a are grouped as one group, and three reverse polarity vibrators 3b are grouped as one group. Then, the positive vibrators 3a and the reverse polarity vibrators 3b arranged in groups of three are alternately arranged, rotated through 180 ° with the central axis perpendicular to the array plane passing through the center of the ultrasonic vibrator unit 31 A group of positive vibrators 3a and a group of reverse polarity vibrators 3b are arranged so as to be symmetrical. Thus, polarization and circuit arrangement can be simplified by combining a plurality of ultrasonic transducers.
このように同じ極性の超音波振動子を複数個まとめて、逆極性の超音波振動子を交互に配置した場合であっても、パルス減算法を正確に実施することができる。パルス減算法を実施する場合、送信時においては、制御部9による制御によって1回目の超音波の送信では、正極性振動子3aのみに駆動パルス信号を印加して超音波を送信させ、2回目の超音波の送信では、逆極性振動子3bのみに駆動パルス信号を印加して超音波を送信させる。そして、受信時には、全ての超音波振動子で反射波を受信する。上述した第1の実施形態と同様に、逆極性振動子3bによって受信されたエコー信号は位相反転部6によって位相が反転させられる。 As described above, even when a plurality of ultrasonic transducers having the same polarity are combined and ultrasonic transducers having opposite polarities are alternately arranged, the pulse subtraction method can be accurately performed. In the case of performing the pulse subtraction method, at the time of transmission, in the first transmission of the ultrasonic wave by the control of the control unit 9, the drive pulse signal is applied only to the positive vibrator 3a to transmit the ultrasonic wave. In the transmission of ultrasonic waves, a drive pulse signal is applied only to the reverse polarity vibrator 3b to transmit the ultrasonic waves. At the time of reception, the reflected wave is received by all the ultrasonic transducers. Similar to the first embodiment described above, the phase of the echo signal received by the reverse polarity vibrator 3 b is inverted by the phase inverter 6.
そして、上述した第1の実施形態と同様に、信号処理部10によって、1回目の超音波の送受信によって得られた信号と、2回目の超音波の送受信によって得られた信号とが加算される。これにより、基本波成分が除去されて非線形成分の信号のみが得られる。そして、画像処理部11は、その非線形成分の信号に基づいて画像データを生成する。これにより、非線形成分の信号に基づく3次元画像やMPR画像などの画像が表示部12に表示されることになる。 Then, similarly to the first embodiment described above, the signal processing unit 10 adds the signal obtained by the first ultrasonic transmission / reception and the signal obtained by the second ultrasonic transmission / reception. . As a result, the fundamental wave component is removed, and only a non-linear component signal is obtained. Then, the image processing unit 11 generates image data based on the nonlinear component signal. As a result, an image such as a three-dimensional image or an MPR image based on the nonlinear component signal is displayed on the display unit 12.
次に、送受信時における超音波の音場分布について図7及び図8を参照して説明する。例えば、超音波振動子部31の中心から斜め方向に偏向して超音波ビームを送信した場合、図7に示すように、斜め方向にグレーティングローブが発生する。このように送信時にグレーティングローブが発生するが、受信時には全ての超音波振動子で反射波を受信することにより、受信時においては斜め方向のグレーティングローブの信号強度は低くなる。従って、図8に示すように、送信時に発生したグレーティングローブの反射波の信号強度は低くなるため、送信時に発生したグレーティングローブの影響を低減することが可能となる。これにより、アーチファクトの影響が低減された画像を得ることができる。その結果、サイドローブやグレーティングローブなどのアーチファクトの影響が低減され、コントラストが高くて見やすい高画質の画像が得られる。 Next, the ultrasonic field distribution during transmission and reception will be described with reference to FIGS. For example, when an ultrasonic beam is transmitted while being deflected in an oblique direction from the center of the ultrasonic transducer section 31, a grating lobe is generated in the oblique direction as shown in FIG. Thus, although a grating lobe is generated during transmission, the signal intensity of the oblique grating lobe is reduced during reception by receiving reflected waves from all ultrasonic transducers during reception. Therefore, as shown in FIG. 8, since the signal intensity of the reflected wave of the grating lobe generated at the time of transmission becomes low, the influence of the grating lobe generated at the time of transmission can be reduced. Thereby, an image in which the influence of the artifact is reduced can be obtained. As a result, the influence of artifacts such as side lobes and grating lobes is reduced, and high-quality images with high contrast and easy viewing are obtained.
以上のように、変形例1に係る超音波プローブによっても、超音波プローブの構成を特殊な構成にする必要がないため、コストアップや歩留まり低下を招かずにパルス減算法を実現することが可能となる。 As described above, even with the ultrasonic probe according to the first modification, it is not necessary to make the configuration of the ultrasonic probe special, so that it is possible to realize the pulse subtraction method without incurring an increase in cost and a decrease in yield. It becomes.
なお、この変形例1においても、正極性振動子3aと逆極性振動子3bの数が厳密に一致せずに、厳密に180°回転対称となっていない場合であっても、正極性振動子3aと逆極性振動子3bの数がほぼ一致し、実質的に180°回転対称となっていれば、この発明と同様の作用及び効果を奏することが可能となる。 Even in the first modification, even if the number of the positive polarity vibrator 3a and the number of the reverse polarity vibrators 3b do not exactly coincide with each other and is not strictly 180 ° rotationally symmetric, If the number of 3a and the number of the reverse polarity vibrators 3b are substantially the same and are substantially 180 [deg.] Rotationally symmetric, the same operation and effect as the present invention can be achieved.
[第2の実施の形態]
(構成)
この発明の第2の実施形態に係る超音波プローブ及び超音波診断装置の構成について図9を参照して説明する。図9は、この発明の第2の実施形態に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。
[Second Embodiment]
(Constitution)
The configuration of an ultrasonic probe and an ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a block diagram showing a schematic configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention.
第2の実施形態に係る超音波診断装置20は、上述した第1の実施形態に係る超音波診断装置1と比べて、超音波プローブ30の構成が異なっており、本体部8は同じ構成を有している。 The ultrasonic diagnostic apparatus 20 according to the second embodiment differs from the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the first embodiment described above in the configuration of the ultrasonic probe 30, and the main body unit 8 has the same configuration. Have.
超音波振動子部31は、マトリックス(格子)状に配列された複数の正極用振動子3cと逆極用振動子3dを備えて構成されている。これら複数の正極用振動子3cと逆極用振動子3dは、同じ方向(1つの方向)に分極されている。上述した第1の実施形態においては、逆方向に分極された超音波振動子を交互に配列したが、第2の実施形態においては、全て同じ方向に分極された超音波振動子によって超音波振動子部31を構成している。なお、正極用振動子3cがこの発明の「第3の超音波振動子」に相当し、逆極用振動子3dがこの発明の「第4の超音波振動子」に相当する。 The ultrasonic transducer unit 31 includes a plurality of positive-polarity transducers 3c and reverse-polarity transducers 3d arranged in a matrix (lattice) shape. The plurality of positive electrode vibrators 3c and reverse pole vibrators 3d are polarized in the same direction (one direction). In the first embodiment described above, ultrasonic vibrators polarized in opposite directions are alternately arranged. However, in the second embodiment, ultrasonic vibrations are generated by ultrasonic vibrators that are all polarized in the same direction. The child part 31 is configured. The positive electrode vibrator 3c corresponds to the “third ultrasonic vibrator” of the present invention, and the reverse pole vibrator 3d corresponds to the “fourth ultrasonic vibrator” of the present invention.
正極性送信部4aと逆極性送信部4bは、互いに逆極性の駆動パルス信号を超音波振動子に印加する。正極性送信部4aは正極用振動子3cに接続され、逆極性送信部4bは逆極用振動子3dに接続されている。 The positive polarity transmission unit 4a and the reverse polarity transmission unit 4b apply drive pulse signals having opposite polarities to the ultrasonic transducer. The positive polarity transmission unit 4a is connected to the positive electrode vibrator 3c, and the reverse polarity transmission unit 4b is connected to the reverse polarity vibrator 3d.
そして、正極用振動子3cと逆極用振動子3dは交互に並んで配列されている。つまり、正極用振動子3cと逆極用振動子3dとが互い違いに並んで配列され、全体として市松模様状の配列パターンを成している。また、正極用振動子3cと逆極用振動子3dの数は等しくなっており、超音波振動子部31の配列面の中心を通り、その配列面に垂直な線を中心軸Oとすると、正極用振動子3cと逆極用振動子3dの配列パターンは、その中心軸Oを回転軸として180°回転対称となっている。 The positive electrode vibrator 3c and the reverse pole vibrator 3d are alternately arranged. In other words, the positive electrode vibrators 3c and the reverse pole vibrators 3d are arranged in a staggered manner to form a checkered pattern as a whole. Further, the number of the positive electrode vibrator 3c and the number of the reverse pole vibrators 3d are equal, and a line passing through the center of the array surface of the ultrasonic transducer unit 31 and perpendicular to the array surface is a central axis O. The arrangement pattern of the positive electrode vibrator 3c and the reverse pole vibrator 3d is 180 [deg.] Rotationally symmetric with the central axis O as the rotation axis.
正極用振動子3cには正極性送信部4aが接続され、逆極用振動子3dには逆極性送信部4bが接続されているため、正極用振動子3cから送信される超音波の極性と逆極用振動子3dから送信される超音波の極性は逆の極性になる。 Since the positive polarity transmitter 3a is connected to the positive electrode vibrator 3c and the reverse polarity transmitter 4b is connected to the reverse polarity vibrator 3d, the polarity of the ultrasonic wave transmitted from the positive electrode vibrator 3c The polarity of the ultrasonic wave transmitted from the reverse pole vibrator 3d is reversed.
受信部5、コネクタ7、制御部9、信号処理部10、及び画像処理部11の機能は、上述した第1の実施形態に係る各部と同じ機能を有するため説明を省略する。 The functions of the receiving unit 5, the connector 7, the control unit 9, the signal processing unit 10, and the image processing unit 11 have the same functions as the respective units according to the above-described first embodiment, and thus description thereof is omitted.
なお、制御部9は、正極性送信部4a及び逆極性送信部4bによる駆動パルス信号の印加の切り替えを制御する。つまり、パルス減算法を実施する場合、1回目の超音波の送信では、制御部9による制御により正極性送信部4aが正極用振動子3cに駆動パルス信号を印加することで、正極用振動子3cから超音波を送信し、2回目の超音波の送信では、制御部9の制御により逆極性送信部4bが逆極用振動子3dに駆動パルス信号を印加することで、逆極用振動子3dから超音波を送信する。このように、制御部9は、正極性送信部4a及び逆極性送信部4bによる駆動パルス信号の印加の切り替えを行う。 The control unit 9 controls switching of application of the drive pulse signal by the positive polarity transmission unit 4a and the reverse polarity transmission unit 4b. In other words, when the pulse subtraction method is performed, in the first transmission of ultrasonic waves, the positive transmission unit 4a applies the drive pulse signal to the positive transducer 3c under the control of the control unit 9, so that the positive transducer When transmitting ultrasonic waves from 3c and transmitting ultrasonic waves for the second time, the reverse polarity transmission unit 4b applies a drive pulse signal to the reverse polarity transducer 3d under the control of the control unit 9, whereby the reverse polarity transducer An ultrasonic wave is transmitted from 3d. As described above, the control unit 9 switches the application of the drive pulse signal by the positive polarity transmission unit 4a and the reverse polarity transmission unit 4b.
ここで、超音波プローブ30の製造工程について簡単に説明する。まず、超音波振動子を所定方向に分極した後、アレイ加工を行うことで、複数の超音波振動子が配列された超音波振動子部31を作製する。そして、互いに逆極性の駆動パルス信号を印加する正極性送信部4aと逆極性送信部4bを、交互に超音波振動子に接続する。これにより、正極性送信部4aに接続された超音波振動子と、逆極性送信部4bに接続された超音波振動子の配列パターンは市松模様状になる。 Here, the manufacturing process of the ultrasonic probe 30 will be briefly described. First, after the ultrasonic vibrator is polarized in a predetermined direction, array processing is performed to produce an ultrasonic vibrator portion 31 in which a plurality of ultrasonic vibrators are arranged. Then, the positive-polarity transmission unit 4a and the reverse-polarity transmission unit 4b that apply drive pulse signals having opposite polarities to each other are alternately connected to the ultrasonic transducer. As a result, the arrangement pattern of the ultrasonic transducers connected to the positive transmission unit 4a and the ultrasonic transducers connected to the reverse polarity transmission unit 4b becomes a checkered pattern.
(作用)
上記の構成を有する超音波プローブ30及び超音波診断装置20によると、以下に示す好適な作用及び効果を奏することが可能となる。
(Function)
According to the ultrasonic probe 30 and the ultrasonic diagnostic apparatus 20 having the above-described configuration, the following preferable functions and effects can be achieved.
(送信時)
パルス減算法を実施する場合、1回目の超音波の送信では、制御部9の制御によって正極性送信部4aが正極用振動子3cを駆動して超音波を送信させる。そして、2回目の超音波の送信では、制御部9の切り替え制御によって逆極性送信部4bが逆極用振動子3dを駆動して超音波を送信させる。
(When sending)
When the pulse subtraction method is performed, in the first transmission of ultrasonic waves, the positive transmission unit 4a drives the positive electrode vibrator 3c to transmit ultrasonic waves under the control of the control unit 9. In the second transmission of ultrasonic waves, the reverse polarity transmission unit 4b drives the reverse-polar vibrator 3d to transmit ultrasonic waves by switching control of the control unit 9.
(受信時)
受信時には、全ての超音波振動子で反射波を受信する。つまり、送信時においては、正極性送信部4a又は逆極性送信部4bのいずれかによって正極用振動子3c又は逆極用振動子3dのいずれかに駆動パルス信号を印加することで、正極用振動子3c又は逆極用振動子3dのいずれかから超音波を送信させるが、受信時においては、正極用振動子3c及び逆極用振動子3d(全ての超音波振動子)によって反射波を受信する。超音波振動子部31を構成する正極用振動子3c及び逆極用振動子3dは全て同じ方向に分極しているため、上述した第1の実施形態のようにいずれか一方の出力の位相を反転する必要がない。
(When receiving)
At the time of reception, the reflected wave is received by all ultrasonic transducers. That is, at the time of transmission, the positive pulse vibration can be obtained by applying a drive pulse signal to either the positive polarity vibrator 3c or the reverse polarity vibrator 3d by either the positive polarity transmission unit 4a or the reverse polarity transmission unit 4b. The ultrasonic wave is transmitted from either the child 3c or the reverse pole vibrator 3d, but at the time of reception, the reflected wave is received by the positive pole vibrator 3c and the reverse pole vibrator 3d (all ultrasonic vibrators). To do. Since the positive electrode vibrator 3c and the reverse pole vibrator 3d constituting the ultrasonic vibrator unit 31 are all polarized in the same direction, the phase of one of the outputs is changed as in the first embodiment described above. There is no need to flip.
超音波振動子部31によって受信されたエコー信号は、コネクタ7を介して本体部8の信号処理部10に出力される。そして、信号処理部10は、1回目の超音波の送受信によって得られた信号と、2回目の超音波の送受信によって得られた信号とを加算することで基本波成分を除去し、非線形成分の信号のみを得る。つまり、1回目の超音波の送信では正極性送信部4aによって正極用振動子3cのみを駆動して超音波を送信し、2回目の超音波の送信では逆極性送信部4bによって逆極用振動子3dのみを駆動して超音波を送信しているため、互いに逆位相のパルス波を送信していることになり、この送受信によって得られた信号を加算することで基本波成分が除去され、非線形成分の信号のみが得られることになる。 The echo signal received by the ultrasonic transducer unit 31 is output to the signal processing unit 10 of the main body unit 8 via the connector 7. Then, the signal processing unit 10 removes the fundamental component by adding the signal obtained by the first ultrasonic transmission / reception and the signal obtained by the second ultrasonic transmission / reception, and removes the nonlinear component. Get signal only. That is, in the first transmission of ultrasonic waves, the positive-polarity transmission unit 4a drives only the positive electrode vibrator 3c to transmit ultrasonic waves, and in the second transmission of ultrasonic waves, the reverse-polarity transmission unit 4b transmits vibrations for the reverse polarity. Since only the child 3d is driven to transmit ultrasonic waves, pulse waves having opposite phases to each other are transmitted, and the fundamental wave component is removed by adding the signals obtained by this transmission and reception, Only the signal of the non-linear component is obtained.
画像処理部11は、信号処理部10の加算処理によって得られた非線形成分の信号に基づいて画像データを生成する。これにより、非線形成分の信号に基づく3次元画像やMPR画像などの画像が表示部12に表示されることになる。 The image processing unit 11 generates image data based on the nonlinear component signal obtained by the addition processing of the signal processing unit 10. As a result, an image such as a three-dimensional image or an MPR image based on the nonlinear component signal is displayed on the display unit 12.
なお、送受信時における超音波の音場分布は第1の実施形態と同じになる。つまり、送信時においては図4に示すように、斜め方向のグレーティグローブが発生するが、受信時においてはグレーティグローブの信号強度は低くなる。従って、図5に示すように、送信時に発生したグレーティングローブの反射波の信号強度は低くなるため、送信時に発生したグレーティングローブの影響を低減することが可能となる。これにより、アーチファクトの影響が低減された画像を得ることができる。その結果、サイドローブやグレーティングローブなどのアーチファクトの影響が低減され、コントラストが高くて見やすい高画質の画像が得られる。 Note that the ultrasonic sound field distribution during transmission and reception is the same as in the first embodiment. That is, at the time of transmission, as shown in FIG. 4, oblique gray gloves are generated, but at the time of reception, the signal intensity of the gray gloves is low. Therefore, as shown in FIG. 5, since the signal intensity of the reflected wave of the grating lobe generated at the time of transmission becomes low, the influence of the grating lobe generated at the time of transmission can be reduced. Thereby, an image in which the influence of the artifact is reduced can be obtained. As a result, the influence of artifacts such as side lobes and grating lobes is reduced, and high-quality images with high contrast and easy viewing are obtained.
以上のように、この第2の実施形態に係る超音波プローブ30によると、正極性送信部4aと逆極性送信部4bを備えて互いに逆極性の駆動パルス信号を超音波振動子に供給することによりパルス減算法を実現することできるため、両極性の駆動パルス信号を各超音波振動子に印加させる必要がない。そして、正極性送信部4aと逆極性送信部4bのように送信部の位相を反転させることは、各超音波振動子に両極性のパルス波を供給する回路を接続する場合と比べて、はるかに小規模で実現できる。さらに、スイッチ回路も必要がなく、回路規模が増大することがないため、コストアップや歩留まり低下を招かずにパルス減算法を実現することが可能となる。そのことにより、送信部を超音波プローブ30内に設置した場合であっても、超音波プローブ30を大型化せずにパルス減算法を実現することが可能となる。 As described above, according to the ultrasonic probe 30 according to the second embodiment, the positive polarity transmission unit 4a and the reverse polarity transmission unit 4b are provided to supply drive pulse signals having opposite polarities to the ultrasonic transducer. Since the pulse subtraction method can be realized by this, it is not necessary to apply a bipolar drive pulse signal to each ultrasonic transducer. And, reversing the phase of the transmission unit like the positive transmission unit 4a and the reverse polarity transmission unit 4b is far more than the case of connecting a circuit that supplies a bipolar pulse wave to each ultrasonic transducer. Can be realized on a small scale. Further, since no switch circuit is required and the circuit scale does not increase, the pulse subtraction method can be realized without increasing the cost and reducing the yield. As a result, even when the transmission unit is installed in the ultrasonic probe 30, the pulse subtraction method can be realized without increasing the size of the ultrasonic probe 30.
なお、第1の実施形態と同様に、正極用振動子3cと逆極用振動子3bの数が完全に一致せずに、厳密に180°回転対称となっていなくても、この発明と同様の作用及び効果を奏することができる。 As in the first embodiment, the number of the positive electrode vibrator 3c and the number of the reverse pole vibrators 3b do not completely coincide with each other, and is not exactly 180 ° rotationally symmetric. The effects and effects of can be achieved.
また、この第2の実施形態では、超音波プローブ30内に正極性送信部4a、逆極性送信部4b、及び受信部5を設けた例について説明したが、これらを本体部8やコネクタ7に設置しても、第2の実施形態に係る超音波診断装置20と同じ作用及び効果を奏することができる。 In the second embodiment, the example in which the positive polarity transmitter 4a, the reverse polarity transmitter 4b, and the receiver 5 are provided in the ultrasonic probe 30 has been described. Even if installed, the same operation and effect as the ultrasonic diagnostic apparatus 20 according to the second embodiment can be obtained.
(変形例2)
次に、変形例2について説明する。第2の実施形態に係る超音波プローブ及び超音波診断装置においても、上述した変形例1と同様に複数の超音波振動子をまとめ、まとめた素子に同じ極性の駆動パルス信号を印加しても良い。例えば、3個の正極用振動子3cを1つのまとまりとし、3個の逆極用振動子3dを1つのまとまりとする。そして、3個ずつまとめられた正極用振動子3cと逆極用振動子3dを交互に配置する。
(Modification 2)
Next, Modification 2 will be described. Even in the ultrasonic probe and the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment, a plurality of ultrasonic transducers may be combined in the same manner as in the first modification, and a drive pulse signal having the same polarity may be applied to the combined elements. good. For example, it is assumed that three positive electrode vibrators 3c are one group and three reverse pole vibrators 3d are one group. Then, three positive electrode vibrators 3c and three reverse pole vibrators 3d are arranged alternately.
このように同じ極性の駆動パルス信号が印加される超音波振動子を複数個まとめて、交互に配置した場合であっても、パルス減算法を正確に実施することができる。パルス減算法を実施する場合、送信時においては、制御部9による制御によって1回目の超音波の送信では、正極性送信部4aが正極用振動子3cを駆動して超音波を送信させ、2回目の超音波の送信では、逆極性送信部4bが逆極用振動子3dを駆動して超音波を送信させる。そして、受信時には、全ての超音波振動子で反射波を受信する。正極用振動子3c及び逆極用振動子3dは全て同じ方向に分極しているため、正極用振動子3c又は逆極用振動子3dによって受信されたエコー信号の位相を反転させる必要はない。 In this way, even when a plurality of ultrasonic transducers to which drive pulses of the same polarity are applied are collected and arranged alternately, the pulse subtraction method can be performed accurately. In the case of performing the pulse subtraction method, during transmission, in the transmission of the first ultrasonic wave by the control of the control unit 9, the positive transmission unit 4a drives the positive electrode vibrator 3c to transmit the ultrasonic wave. In the transmission of the ultrasonic wave for the second time, the reverse polarity transmission unit 4b drives the reverse polar vibrator 3d to transmit the ultrasonic wave. At the time of reception, the reflected wave is received by all the ultrasonic transducers. Since the positive electrode vibrator 3c and the reverse pole vibrator 3d are all polarized in the same direction, it is not necessary to invert the phase of the echo signal received by the positive electrode vibrator 3c or the reverse pole vibrator 3d.
そして、上述した第2の実施形態と同様に、信号処理部10によって、1回目の超音波の送受信によって得られた信号と、2回目の超音波の送受信によって得られた信号とが加算される。これにより、基本波成分が除去されて非線形成分の信号のみが得られる。そして、画像処理部11は、その被線形成分の信号に基づいて画像データを生成する。これにより、非線形成分の信号に基づく3次元画像やMPR画像などの画像が表示部12に表示されることになる。 Then, similarly to the second embodiment described above, the signal processing unit 10 adds the signal obtained by the first ultrasonic transmission / reception and the signal obtained by the second ultrasonic transmission / reception. . As a result, the fundamental wave component is removed, and only a non-linear component signal is obtained. Then, the image processing unit 11 generates image data based on the linear component signal. As a result, an image such as a three-dimensional image or an MPR image based on the nonlinear component signal is displayed on the display unit 12.
なお、送受信時における超音波の音場分布は変形例1と同じになる。つまり、送信時においては図7に示すように、斜め方向のグレーティグローブが発生するが、受信時においてはグレーティグローブの信号強度は低くなる。従って、図8に示すように、送信時に発生したグレーティングローブの反射波の信号強度が低くなるため、送信時に発生したグレーティングローブの影響を低減することが可能となる。これにより、アーチファクトの影響が低減された画像を得ることができる。その結果、サイドローブやグレーティングローブなどのアーチファクトの影響が低減され、コントラストが高くて見やすい高画質の画像が得られる。 Note that the ultrasonic sound field distribution at the time of transmission / reception is the same as in the first modification. That is, as shown in FIG. 7, oblique gray gloves are generated during transmission, but the signal strength of the gray gloves is low during reception. Therefore, as shown in FIG. 8, since the signal intensity of the reflected wave of the grating lobe generated at the time of transmission becomes low, the influence of the grating lobe generated at the time of transmission can be reduced. Thereby, an image in which the influence of the artifact is reduced can be obtained. As a result, the influence of artifacts such as side lobes and grating lobes is reduced, and high-quality images with high contrast and easy viewing are obtained.
以上のように、変形例2に係る超音波プローブによっても、超音波プローブの構成を特殊な構成にする必要がないため、コストアップや歩留まり低下を招かずにパルス減算法を実現することが可能となる。 As described above, even with the ultrasonic probe according to the modified example 2, it is not necessary to make the configuration of the ultrasonic probe special, so that it is possible to realize the pulse subtraction method without causing an increase in cost and a decrease in yield. It becomes.
なお、2次元超音波プローブを備えた超音波診断装置にてパルス減算法を実現する別の方法として、以下の2つの方法が挙げられる。 In addition, the following two methods are mentioned as another method of implement | achieving a pulse subtraction method in the ultrasonic diagnosing device provided with the two-dimensional ultrasonic probe.
第1の方法としては、超音波振動子の両面に信号電極を設置し、正極性のパルス波を送信する時には背面側を信号電極とし、放射面側を共通電極として用い、逆極性のパルス波を送信する時には放射面側を信号電極とし、背面側を共通電極として用いて、超音波の送受信を行う。これにより、1回目の送信と2回目の送信とで、逆極性のパルス波を送信することができ、パルス減算法を実現することができる。 As a first method, signal electrodes are installed on both surfaces of an ultrasonic transducer, and when transmitting a positive polarity pulse wave, the back side is used as a signal electrode, the radiation side is used as a common electrode, and a reverse polarity pulse wave is used. Is transmitted and received using the radiation surface side as a signal electrode and the back surface side as a common electrode. Thereby, it is possible to transmit a pulse wave of reverse polarity between the first transmission and the second transmission, and to realize the pulse subtraction method.
また、第2の方法としては、逆極性のパルス波を送信する時に、直流成分を最大値に保った状態から電圧を下げる方向のパルス波を発生することで逆極性のパルス波を得る。これにより、1回目の送信と2回目の送信とで、逆極性のパルス波を送信することができ、パルス減算法を実現することができる。 As a second method, when transmitting a pulse wave of reverse polarity, a pulse wave of reverse polarity is obtained by generating a pulse wave in a direction of decreasing the voltage from a state in which the DC component is maintained at the maximum value. Thereby, it is possible to transmit a pulse wave of reverse polarity between the first transmission and the second transmission, and to realize the pulse subtraction method.
1、20 超音波診断装置
2、30 超音波プローブ
3、31 超音波振動子部
3a 正極性振動子
3b 逆極性振動子
3c 正極用振動子
3d 逆極用振動子
4 送信部
4a 正極性送信部
4b 逆極性送信部
5 受信部
6 位相反転部
8 本体部
9 制御部
10 信号処理部
11 画像処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,20 Ultrasound diagnostic apparatus 2,30 Ultrasound probe 3,31 Ultrasound vibrator part 3a Positive polarity vibrator 3b Reverse polarity vibrator 3c Positive pole vibrator 3d Reverse pole vibrator 4 Transmission part 4a Positive polarity transmission part 4b Reverse polarity transmission unit 5 Reception unit 6 Phase inversion unit 8 Body unit 9 Control unit 10 Signal processing unit 11 Image processing unit
Claims (10)
前記超音波振動子部は、
第1の方向に分極した複数の第1の超音波振動子と、前記第1の方向と逆方向である第2の方向に分極した複数の第2の超音波振動子と、を有し、
前記第1の超音波振動子と前記第2の超音波振動子は交互に配列され、前記超音波振動子の配列面に垂直な軸を回転軸として180°回転対称となるように配置されていることを特徴とする超音波プローブ。 An ultrasonic probe having an ultrasonic transducer portion in which a plurality of ultrasonic transducers are two-dimensionally arranged,
The ultrasonic transducer unit is
A plurality of first ultrasonic transducers polarized in a first direction, and a plurality of second ultrasonic transducers polarized in a second direction opposite to the first direction,
The first ultrasonic transducers and the second ultrasonic transducers are alternately arranged, and are arranged so as to be 180 ° rotationally symmetric with respect to an axis perpendicular to the arrangement plane of the ultrasonic transducers. An ultrasonic probe characterized by comprising:
前記超音波振動子に駆動パルス信号を印加する送信部と、
を有する超音波プローブであって、
前記超音波振動子部は、
所定方向に分極した複数の第3の超音波振動子と、前記第3の超音波振動子と同じ方向に分極した複数の第4の超音波振動子と、を有し、
前記第3の超音波振動子と前記第4の超音波振動子は交互に配置され、前記超音波振動子の配列面に垂直な軸を回転軸として180°回転対称となるように配置され、
前記送信部は、
前記第3の超音波振動子への駆動パルス信号の印加と、前記第4の超音波振動子への駆動パルス信号の印加とを交互に実施し、前記第4の超音波振動子に対しては、前記第3の超音波振動子に印加する駆動パルス信号と逆極性の駆動パルス信号を印加することを特徴とする超音波プローブ。 An ultrasonic transducer unit in which a plurality of ultrasonic transducers are two-dimensionally arranged;
A transmitter for applying a drive pulse signal to the ultrasonic transducer;
An ultrasonic probe comprising:
The ultrasonic transducer unit is
A plurality of third ultrasonic transducers polarized in a predetermined direction, and a plurality of fourth ultrasonic transducers polarized in the same direction as the third ultrasonic transducer,
The third ultrasonic transducer and the fourth ultrasonic transducer are alternately arranged, and are arranged so as to be 180 ° rotationally symmetric with respect to an axis perpendicular to the arrangement plane of the ultrasonic transducers,
The transmitter is
The application of the drive pulse signal to the third ultrasonic transducer and the application of the drive pulse signal to the fourth ultrasonic transducer are alternately performed, and the fourth ultrasonic transducer is applied to the fourth ultrasonic transducer. Applies an drive pulse signal having a polarity opposite to that of the drive pulse signal applied to the third ultrasonic transducer.
前記超音波振動子部に駆動パルス信号を印加する送信部と、
信号処理部と、
前記超音波プローブが受信した信号に基づいて画像データを生成する画像処理部と、
を有する超音波診断装置であって、
前記超音波振動子部は、
第1の方向に分極した複数の第1の超音波振動子と、前記第1の方向と逆方向である第2の方向に分極した複数の第2の超音波振動子と、を有し、
前記第1の超音波振動子と前記第2の超音波振動子は交互に配列され、前記超音波振動子の配列面に垂直な軸を回転軸として180°回転対称となるように配置され、
前記送信部は、
前記第1の超音波振動子への駆動パルス信号の印加と、前記第2の超音波振動子への駆動パルス信号の印加とを交互に実施することで、前記第1の超音波振動子と前記第2の超音波振動子に交互に超音波を送信させ、
前記信号処理部は、
前記第1の超音波振動子に駆動パルス信号を印加して送信した超音波に基づく反射波であって、前記第1の超音波振動子と前記第2の超音波振動子が受信した信号と、
前記第2の超音波振動子に駆動パルス信号を印加して送信した超音波に基づく反射波であって、前記第1の超音波振動子と前記第2の超音波振動子が受信した信号と、を加算し、
前記画像処理部は、前記加算された信号に基づいて画像データを生成することを特徴とする超音波診断装置。 An ultrasonic probe having an ultrasonic transducer portion in which a plurality of ultrasonic transducers are two-dimensionally arranged;
A transmission unit for applying a drive pulse signal to the ultrasonic transducer unit;
A signal processing unit;
An image processing unit for generating image data based on a signal received by the ultrasonic probe;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
The ultrasonic transducer unit is
A plurality of first ultrasonic transducers polarized in a first direction, and a plurality of second ultrasonic transducers polarized in a second direction opposite to the first direction,
The first ultrasonic transducers and the second ultrasonic transducers are alternately arranged, and are arranged so as to be 180 ° rotationally symmetric with respect to an axis perpendicular to the arrangement plane of the ultrasonic transducers,
The transmitter is
By alternately applying a drive pulse signal to the first ultrasonic transducer and applying a drive pulse signal to the second ultrasonic transducer, the first ultrasonic transducer and Alternately transmitting ultrasonic waves to the second ultrasonic transducer,
The signal processing unit
A reflected wave based on an ultrasonic wave transmitted by applying a drive pulse signal to the first ultrasonic vibrator, and a signal received by the first ultrasonic vibrator and the second ultrasonic vibrator; ,
A reflected wave based on an ultrasonic wave transmitted by applying a drive pulse signal to the second ultrasonic vibrator, and a signal received by the first ultrasonic vibrator and the second ultrasonic vibrator; , And
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the image processing unit generates image data based on the added signal.
前記信号処理部は、前記第1の超音波振動子が受信した信号と前記位相が反転させられた信号とを加算することを特徴とする請求項8に記載の超音波診断装置。 A phase inversion unit for inverting the phase of the signal received by the second ultrasonic transducer;
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 8, wherein the signal processing unit adds a signal received by the first ultrasonic transducer and a signal whose phase is inverted.
前記超音波振動子部に駆動パルス信号を印加する送信部と、
信号処理部と、
前記超音波プローブが受信した信号に基づいて画像データを生成する画像処理部と、
を有する超音波診断装置であって、
前記超音波振動子部は、
所定方向に分極した複数の第3の超音波振動子と、前記第3の超音波振動子と同じ方向に分極した複数の第4の超音波振動子と、を有し、
前記第3の超音波振動子と前記第4の超音波振動子は交互に配列され、前記超音波振動子の配列面に垂直な軸を回転軸として180°回転対称となるように配置され、
前記送信部は、
前記第3の超音波振動子への駆動パルス信号の印加と、前記第4の超音波振動子への駆動パルス信号の印加とを交互に実施し、前記第4の超音波振動子に対しては、前記第3の超音波振動子に印加する駆動パルス信号と逆極性の駆動パルス信号を印加することで、前記第3の超音波振動子と前記第4の超音波振動子に交互に超音波を送信させ、
前記信号処理部は、
前記第3の超音波振動子に駆動パルス信号を印加して送信した超音波に基づく反射波であって、前記第3の超音波振動子と前記第4の超音波振動子が受信した信号と、
前記第4の超音波振動子に駆動パルス信号を印加して送信した超音波に基づく反射波であって、前記第3の超音波振動子と前記第4の超音波振動子が受信した信号と、を加算し、
前記画像処理部は、前記加算された信号に基づいて画像データを生成することを特徴とする超音波診断装置。
An ultrasonic probe having an ultrasonic transducer portion in which a plurality of ultrasonic transducers are two-dimensionally arranged;
A transmission unit for applying a drive pulse signal to the ultrasonic transducer unit;
A signal processing unit;
An image processing unit for generating image data based on a signal received by the ultrasonic probe;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
The ultrasonic transducer unit is
A plurality of third ultrasonic transducers polarized in a predetermined direction, and a plurality of fourth ultrasonic transducers polarized in the same direction as the third ultrasonic transducer,
The third ultrasonic transducer and the fourth ultrasonic transducer are alternately arranged, and are arranged so as to be 180 ° rotationally symmetric with respect to an axis perpendicular to the arrangement plane of the ultrasonic transducer,
The transmitter is
The application of the drive pulse signal to the third ultrasonic transducer and the application of the drive pulse signal to the fourth ultrasonic transducer are alternately performed, and the fourth ultrasonic transducer is applied to the fourth ultrasonic transducer. Applies a drive pulse signal having a polarity opposite to that of the drive pulse signal applied to the third ultrasonic transducer, thereby alternately superimposing the third ultrasonic transducer and the fourth ultrasonic transducer on the third ultrasonic transducer. Send sound waves,
The signal processing unit
A reflected wave based on an ultrasonic wave transmitted by applying a drive pulse signal to the third ultrasonic vibrator, and a signal received by the third ultrasonic vibrator and the fourth ultrasonic vibrator; ,
A reflected wave based on an ultrasonic wave transmitted by applying a drive pulse signal to the fourth ultrasonic vibrator, and a signal received by the third ultrasonic vibrator and the fourth ultrasonic vibrator; , And
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the image processing unit generates image data based on the added signal.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006066661A JP2007236820A (en) | 2006-03-10 | 2006-03-10 | Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic equipment |
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JP2006066661A JP2007236820A (en) | 2006-03-10 | 2006-03-10 | Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic equipment |
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Publication Number | Publication Date |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010017406A (en) * | 2008-07-11 | 2010-01-28 | Toshiba Corp | Ultrasonic diagnostic apparatus |
CN109124680A (en) * | 2017-06-16 | 2019-01-04 | 美国西门子医疗解决公司 | It is used to form the method and ultrasonic system of the ultrasonic signal of ultrasonic probe |
-
2006
- 2006-03-10 JP JP2006066661A patent/JP2007236820A/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11303270B2 (en) | 2017-06-16 | 2022-04-12 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Pulse cancellation compensation method for contrast agent imaging |
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