JP2009284941A - Ultrasonic device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic device for acquiring a signal of high S/N even in a deep part of an object to be examined. <P>SOLUTION: A transmission circuit supplies a first and a second ultrasonic probes with signals so that an observation axis 3a of a first ultrasonic beam transmitted by the first ultrasonic probe and an observation axis 3b of a second ultrasonic beam transmitted by the second ultrasonic probe intersect at an intersection point and a time when a pulse wave transmitted by the first ultrasonic probe passes the intersection point and a time when a pulse wave transmitted by the second ultrasonic probe passes the intersection point at least overlap at one part. Thus, a third ultrasonic beam is formed on an axis 3c different from observation axes 3a and 3b. A receiving processing circuit extracts and processes a signal corresponding to a reflection wave from a point on the axis 3c. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、超音波を用いて試料の断層像もしくは三次元像を取得する超音波装置にかかり、特に複数のプローブを用いて撮像する超音波装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic apparatus that acquires a tomographic image or a three-dimensional image of a sample using ultrasonic waves, and particularly relates to an ultrasonic apparatus that performs imaging using a plurality of probes.

従来の一般的な超音波を用いて断層像を得る装置は、超音波を被検査物(試料)に送信する送信部と、反射波を受信する受信部と、送受信波を走査するための走査手段と、受信した反射信号を輝度信号に変換、可視化するための手段によって構成されている。そして、これらの手段により取得された時系列断層画像を用いて試料の内部を観察することが行われている。また、上記装置の一つの形態においては、上記走査手段によって超音波を上下左右に走査し三次元像を得ることも行われている。   A conventional apparatus for obtaining a tomographic image using general ultrasonic waves includes a transmission unit that transmits ultrasonic waves to an inspection object (sample), a reception unit that receives reflected waves, and a scan for scanning transmitted / received waves. And means for converting and visualizing the received reflected signal into a luminance signal. And the inside of a sample is observed using the time-sequential tomographic image acquired by these means. In one form of the above apparatus, a three-dimensional image is obtained by scanning ultrasonic waves vertically and horizontally by the scanning means.

超音波による観察の対象物として生体が挙げられる。超音波装置が有するリアルタイム性、簡便さ、非侵襲性などが有利な点となり、生体の内部を観察するのに超音波がよく用いられているのは周知である。   A living body can be mentioned as an object to be observed by ultrasonic waves. It is well known that ultrasonic waves are often used for observing the inside of a living body because the real-time property, simplicity, and non-invasiveness of an ultrasonic device are advantageous.

生体内を観察するのに用いられる超音波は、複数の電気機械変換素子(主には圧電素子)によって送受信される。送信部は、各素子に電気信号(駆動信号)を与えるタイミングをずらすことにより、各素子から送信される超音波の位相をフォーカス位置において一致させる。これによりフォーカス位置において収束する超音波を発生させることができる。このような超音波が通過する領域は、駆動した複数の素子の中央(開口の中央)とフォーカス位置とを結んだ直線を中心とする領域となる。この領域は送信ビーム(超音波ビーム)と称される。一方、受信部は、各素子が受信した反射波から生成した電気信号を受け取り、フォーカス位置に対応する時間遅れを補正した後に、各素子の信号を加算する。これによりフォーカス位置における超音波の反射信号が取得される。なお、受信時のフォーカス位置はリアルタイムに変化させることが可能である。また、先ほどの送信ビームに対して、受信時に反射信号が取得される領域を受信ビームと称することがある。   Ultrasound used for observing the inside of a living body is transmitted and received by a plurality of electromechanical transducers (mainly piezoelectric elements). The transmission unit matches the phase of the ultrasonic wave transmitted from each element at the focus position by shifting the timing at which the electric signal (drive signal) is applied to each element. As a result, it is possible to generate an ultrasonic wave that converges at the focus position. Such a region through which the ultrasonic wave passes is a region centered on a straight line connecting the center of the plurality of driven elements (the center of the opening) and the focus position. This region is called a transmission beam (ultrasonic beam). On the other hand, the receiving unit receives the electrical signal generated from the reflected wave received by each element, corrects the time delay corresponding to the focus position, and then adds the signal of each element. Thereby, an ultrasonic reflection signal at the focus position is acquired. Note that the focus position at the time of reception can be changed in real time. In addition, a region where a reflected signal is acquired at the time of reception with respect to the previous transmission beam may be referred to as a reception beam.

このような送受信の制御を行なうことで、超音波装置は観察したい部分に対して超音波を収束し、その反射波強度によって生体内部を画像化することが可能となる。   By performing such transmission / reception control, the ultrasonic apparatus can focus the ultrasonic wave on a portion to be observed, and image the inside of the living body by the reflected wave intensity.

送受信ビームの形成が必要となる理由に、生体内部の超音波の反射強度が少ないこと、そして伝播による減衰が非常に大きいことが挙げられる。   The reason why it is necessary to form a transmission / reception beam is that the reflection intensity of the ultrasonic wave inside the living body is low and the attenuation due to propagation is very large.

伝播による減衰について説明を行なう。一般的に生体内での超音波の減衰は0.5〜1dB/(MHz・cm)である。例えば、3MHzの超音波によって10cmの深さの部位を観察する場合、往復するだけで30〜60dBの減衰が生じる。さらに反射率が1%程度(−40dB相当)とすると、トータルでは70〜100dBもの減衰が生じる。このような減衰による受信信号のSN比低下を抑制するため、上記のような送受信ビームの形成を行なうのである。   The attenuation by propagation will be described. In general, attenuation of ultrasonic waves in a living body is 0.5 to 1 dB / (MHz · cm). For example, when a site having a depth of 10 cm is observed with 3 MHz ultrasonic waves, attenuation of 30 to 60 dB occurs only by reciprocating. Further, assuming that the reflectance is about 1% (equivalent to −40 dB), the attenuation is 70 to 100 dB in total. In order to suppress the decrease in the S / N ratio of the received signal due to such attenuation, the transmission / reception beam is formed as described above.

特許文献1では、超音波のトランスデューサの周波数帯域に合わせたゴールレイコードを用いることでSN比を向上させる手法が記載されている。
特許第3423935号公報(特開2001−299750号公報)
Patent Document 1 describes a technique for improving the S / N ratio by using a goal ray code that matches the frequency band of an ultrasonic transducer.
Japanese Patent No. 3423935 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-299750)

しかしながら、減衰の大きさは距離に依存するため、特に超音波プローブから遠い部分を観察する場合はSN比の確保が困難となる。とはいえ、生体に入力できる超音波パワーに関しては安全基準が設けられているため、入力パワーを増大させてSN比を向上させる手法には限界がある。   However, since the magnitude of attenuation depends on the distance, it is difficult to ensure the SN ratio particularly when observing a portion far from the ultrasonic probe. Nonetheless, since safety standards are provided for ultrasonic power that can be input to a living body, there is a limit to the method of increasing the input power to improve the SN ratio.

また、画像の方位分解能を決定付ける、送受信ビームの半値幅は、
Δy=d/2≒1.22λ/D×X
(d:ビーム幅、D:開口幅、X:深さ)
で表される。開口の大きさが一定であると、より深い部位を観察する場合にはビームの幅が広くなってしまい、観察部分の単位体積あたりの反射強度で考えるとSN比が低下してしまうことがわかる。なお、ここでの開口とは、実際に送受信を行なう素子によって形成される領域を指す。
In addition, the half-width of the transmit / receive beam that determines the azimuth resolution of the image is
Δy = d / 2≈1.22λ / D × X
(D: beam width, D: aperture width, X: depth)
It is represented by If the size of the aperture is constant, the beam width becomes wider when observing a deeper part, and the S / N ratio decreases when considered by the reflection intensity per unit volume of the observed part. . Note that the opening here refers to a region formed by an element that actually performs transmission and reception.

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、被検査物の深部においてもSN比が高い信号を取得することが可能な超音波装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic apparatus capable of acquiring a signal having a high S / N ratio even in a deep part of an inspection object.

上記目的を達成するために本発明の超音波装置は、複数の振動子を有する第1の超音波プローブと、複数の振動子を有する第2の超音波プローブと、超音波を送信させるための信号を前記第1及び第2の超音波プローブに供給する送信回路と、前記第1及び第2の超音波プローブで受信した超音波から得られる信号を処理する受信処理回路と、前記受信処理回路から出力される情報を用いて画像情報を形成する画像処理部と、前記送信回路及び前記受信処理回路を制御する制御部と、を備え、前記送信回路は、前記第1の超音波プローブから送信される第1の超音波ビームの軸である第1の軸と前記第2の超音波プローブから送信される第2の超音波ビームの軸である第2の軸とが交点で交わり、且つ、前記第1の超音波プローブから送信されたパルス波が前記交点を通過する時間と前記第2の超音波プローブから送信されたパルス波が前記交点を通過する時間とが少なくとも一部で重なるように、前記第1及び第2の超音波プローブに信号を供給することによって、前記第1及び第2の軸とは異なる第3の軸上に第3の超音波ビームを形成し、前記受信処理回路は、前記第3の軸上の点からの反射波に対応する信号を抽出し処理する。   In order to achieve the above object, an ultrasonic apparatus according to the present invention includes a first ultrasonic probe having a plurality of transducers, a second ultrasonic probe having a plurality of transducers, and ultrasonic waves to be transmitted. A transmission circuit for supplying signals to the first and second ultrasonic probes, a reception processing circuit for processing signals obtained from the ultrasonic waves received by the first and second ultrasonic probes, and the reception processing circuit An image processing unit that forms image information using information output from the control unit, and a control unit that controls the transmission circuit and the reception processing circuit. The transmission circuit transmits from the first ultrasonic probe. A first axis that is an axis of the first ultrasonic beam to be intersected with a second axis that is an axis of the second ultrasonic beam transmitted from the second ultrasonic probe, and Transmitted from the first ultrasonic probe. The first and second ultrasonic waves so that the time when the pulse wave passes through the intersection and the time when the pulse wave transmitted from the second ultrasonic probe passes through the intersection overlap at least partially. By supplying a signal to the probe, a third ultrasonic beam is formed on a third axis different from the first and second axes, and the reception processing circuit has a point on the third axis. The signal corresponding to the reflected wave from is extracted and processed.

本発明によれば、第3の超音波ビームを形成することができ、それによって被検査物の深部においてもSN比が高い信号を取得することが可能となった。   According to the present invention, it is possible to form a third ultrasonic beam, thereby obtaining a signal having a high S / N ratio even in the deep part of the inspection object.

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。なお、ここでは超音波装置の一例として、医用超音波診断装置の例を示しているが、本発明は、生体以外の物体を被検査物とする各種の超音波検査装置に好ましく適用可能である。   Exemplary embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Although an example of a medical ultrasonic diagnostic apparatus is shown here as an example of an ultrasonic apparatus, the present invention is preferably applicable to various ultrasonic inspection apparatuses that use an object other than a living body as an inspection object. .

<実施例1>
図1は本発明の実施例1に係る超音波装置のシステム概略図である。
<Example 1>
FIG. 1 is a system schematic diagram of an ultrasonic apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

超音波装置は、複数の超音波プローブ1a、1bを備えている。それぞれの超音波プローブ1a、1bは、複数の振動子(不図示)を備えている。振動子は、電気信号と機械振動(超音波)との相互変換を行う素子であり、たとえば圧電素子が用いられる。プローブ1a、1bにはそれぞれ位置センサ5a、5bが取り付けられている。   The ultrasonic apparatus includes a plurality of ultrasonic probes 1a and 1b. Each of the ultrasonic probes 1a and 1b includes a plurality of transducers (not shown). The vibrator is an element that performs mutual conversion between an electric signal and mechanical vibration (ultrasound), and for example, a piezoelectric element is used. Position sensors 5a and 5b are attached to the probes 1a and 1b, respectively.

ここでは便宜的に超音波プローブ1aを第1の超音波プローブとよび、超音波プローブ1bを第2の超音波プローブとよぶ。また、第1の超音波プローブから送信される超音波
により形成される超音波ビームを第1の超音波ビーム若しくは第1の送信ビームとよび、そのビームの中心軸を第1の観察軸若しくは第1の軸とよぶ。同様に、第2の超音波プローブから送信される超音波により形成される超音波ビームを第2の超音波ビーム若しくは第2の送信ビームとよび、そのビームの中心軸を第2の観察軸若しくは第2の軸とよぶ。
Here, for convenience, the ultrasonic probe 1a is referred to as a first ultrasonic probe, and the ultrasonic probe 1b is referred to as a second ultrasonic probe. An ultrasonic beam formed by ultrasonic waves transmitted from the first ultrasonic probe is called a first ultrasonic beam or a first transmission beam, and the central axis of the beam is a first observation axis or a first transmission beam. This is called the 1 axis. Similarly, an ultrasonic beam formed by an ultrasonic wave transmitted from the second ultrasonic probe is called a second ultrasonic beam or a second transmission beam, and the central axis of the beam is a second observation axis or This is called the second axis.

超音波装置は、送信回路6、受信処理回路7、プローブ位置処理部8、画像処理部11、画像表示部12、システム制御部13を備える。送信回路6は、超音波を送信させるための電気信号(駆動信号)を超音波プローブ1a、1bに供給する回路である。また受信処理回路7は、超音波プローブ1a、1bで受信した超音波(反射波)から得られる信号を処理する回路である。プローブ位置処理部8は、位置センサ5a、5bの出力に基づき、各超音波プローブ1a、1bの3次元的な位置情報を取得する回路である。画像処理部11は、受信処理回路7から出力される情報を用いて画像情報(たとえばBモード画像、Mモード画像など)を形成する回路である。画像表示部12は、画像処理部11から出力される画像信号を表示する表示装置である。画像表示部12は超音波装置本体とは別体の構成にすることもできる。システム制御部13は、送信回路6、受信処理回路7、プローブ位置処理部8、画像処理部11などを制御する回路である。   The ultrasonic apparatus includes a transmission circuit 6, a reception processing circuit 7, a probe position processing unit 8, an image processing unit 11, an image display unit 12, and a system control unit 13. The transmission circuit 6 is a circuit that supplies an electrical signal (drive signal) for transmitting ultrasonic waves to the ultrasonic probes 1a and 1b. The reception processing circuit 7 is a circuit that processes signals obtained from ultrasonic waves (reflected waves) received by the ultrasonic probes 1a and 1b. The probe position processing unit 8 is a circuit that acquires three-dimensional position information of the ultrasonic probes 1a and 1b based on outputs from the position sensors 5a and 5b. The image processing unit 11 is a circuit that forms image information (for example, a B mode image, an M mode image, and the like) using information output from the reception processing circuit 7. The image display unit 12 is a display device that displays an image signal output from the image processing unit 11. The image display unit 12 may be configured separately from the ultrasonic apparatus main body. The system control unit 13 is a circuit that controls the transmission circuit 6, the reception processing circuit 7, the probe position processing unit 8, the image processing unit 11, and the like.

図1を使用し信号の流れを説明する。図1において、プローブ位置処理部8は、超音波プローブ1a、1bの位置情報を取得し、システム制御部13にその情報を送る。システム制御部13は、その位置情報を元に、各超音波プローブから送信する超音波ビームの観察軸が被検査物の中で交わるように、各超音波プローブの送信方向を決定する。システム制御部13は、送信方向ならびに別途設定されるフォーカス深さの情報を送信回路6に送る。送信回路6はその情報に基づいて、各超音波プローブの各振動子の時間遅延ならびに強度を決定し、各振動子を駆動するための電気信号を超音波プローブ1a、1bに供給する。   The signal flow will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the probe position processing unit 8 acquires position information of the ultrasonic probes 1 a and 1 b and sends the information to the system control unit 13. Based on the position information, the system control unit 13 determines the transmission direction of each ultrasonic probe so that the observation axes of the ultrasonic beams transmitted from the respective ultrasonic probes intersect in the inspection object. The system control unit 13 sends information on the transmission direction and the separately set focus depth to the transmission circuit 6. Based on the information, the transmission circuit 6 determines the time delay and intensity of each transducer of each ultrasonic probe, and supplies an electrical signal for driving each transducer to the ultrasonic probes 1a and 1b.

図2から図4を使用して被検査物内における送信ビームの形成について説明する。図2、図3は1つの超音波プローブから送信した超音波が通過した後の最大音圧を計算により求め、プロットしたものである。図4は2つの超音波プローブから送信した超音波が通過した後の最大音圧のプロットである。音圧が大きい部分ほど濃い色で図示されている。   The formation of the transmission beam in the inspection object will be described with reference to FIGS. 2 and 3 are plots obtained by calculating and plotting the maximum sound pressure after the ultrasonic wave transmitted from one ultrasonic probe passes. FIG. 4 is a plot of the maximum sound pressure after the ultrasonic waves transmitted from the two ultrasonic probes have passed. The portion with the higher sound pressure is shown in a darker color.

図2に注目すると、第1の超音波プローブ1aの開口2aから送信された超音波は第1の観察軸3aにそって第1の送信ビームを形成している。また図3に注目すると、第2の超音波プローブ1bの開口2bから送信された超音波は第2の観察軸3bにそって第2の送信ビームを形成している。なお、計算においては超音波の伝播に伴う減衰も考慮に入れている。   Paying attention to FIG. 2, the ultrasonic wave transmitted from the opening 2a of the first ultrasonic probe 1a forms a first transmission beam along the first observation axis 3a. When attention is paid to FIG. 3, the ultrasonic wave transmitted from the opening 2b of the second ultrasonic probe 1b forms a second transmission beam along the second observation axis 3b. In the calculation, attenuation due to propagation of ultrasonic waves is taken into account.

図4は、第1の観察軸3aと第2の観察軸3bとが交わり、且つ、開口2aから送信された超音波(パルス波)と開口2bから送信された超音波が観察軸3a、3bの交点に同時に到達する場合の、最大音圧分布を示している。このように各プローブの送信ビームを制御すると、第1の観察軸3a及び第2の観察軸3bとは異なる軸3cに沿って音圧の高い領域が形成される。以下、この音圧の高い領域を第3の超音波ビーム若しくは第3の送信ビームとよび、軸3cを第3の観察軸若しくは第3の軸とよぶ。この第3の観察軸3cの位置は、第1及び第2の観察軸3a、3bの位置と各開口2a、2bからの超音波の送信タイミング(位相差)から計算可能である。図4の例では、観察軸3a、3bの交点を通過し、且つ、観察軸3a、3bのなす角を二等分するように第3の観察軸3cが形成される。   In FIG. 4, the first observation axis 3a and the second observation axis 3b intersect, and the ultrasonic wave (pulse wave) transmitted from the opening 2a and the ultrasonic wave transmitted from the opening 2b are observed in the observation axes 3a, 3b. The maximum sound pressure distribution is shown when the intersections are simultaneously reached. When the transmission beam of each probe is controlled in this way, a region with a high sound pressure is formed along an axis 3c different from the first observation axis 3a and the second observation axis 3b. Hereinafter, this high sound pressure region is referred to as a third ultrasonic beam or a third transmission beam, and the axis 3c is referred to as a third observation axis or a third axis. The position of the third observation axis 3c can be calculated from the positions of the first and second observation axes 3a and 3b and the transmission timing (phase difference) of the ultrasonic waves from the openings 2a and 2b. In the example of FIG. 4, the third observation axis 3c is formed so as to pass through the intersection of the observation axes 3a and 3b and bisect the angle formed by the observation axes 3a and 3b.

図4からわかるように、第3の送信ビームは、第1及び第2の送信ビームよりも被検査物の深い部分で収束しており、またその半値幅は第1及び第2の送信ビームの半値幅より
も十分狭い。したがって、この第3の送信ビームによる反射波を利用することで、被検査物の深部においても、単位体積あたりの反射強度が高く、SN比の高い信号を得ることが可能となる。
As can be seen from FIG. 4, the third transmission beam is converged in a deeper part of the inspection object than the first and second transmission beams, and the half-value width thereof is that of the first and second transmission beams. It is narrower than the full width at half maximum. Therefore, by using the reflected wave by the third transmission beam, it is possible to obtain a signal having a high reflection intensity per unit volume and a high SN ratio even in the deep part of the inspection object.

さらに図5から図8を使用して、送信ビームの形成について違う形のものを説明する。図5から図8も、図4と同様、第1の観察軸3aと第2の観察軸3bとが交わり、且つ、開口2aから送信された超音波と開口2bから送信された超音波が観察軸3a、3bの交点に同時に到達するように、送信ビームを制御した例である。ただし、図5から図8では、観察軸3a、3bの交点と観察軸3a、3b上のフォーカス点4a、4bの位置関係を変化させている。すなわち、図5は観察軸の交点よりも開口に十分近い位置にフォーカス点が設定された例である。図6及び図7は観察軸の交点近傍にフォーカス点が設定された例であり、図6はフォーカス点のほうが開口に近く、図7は交点のほうが開口に近い例である。また図8は観察軸の交点よりも十分遠方にフォーカス点が設定された例である。いずれの場合も、第1及び第2の送信ビームよりも深い部分において、半値幅の狭い第3の送信ビームが形成されていることがわかる。   Further, different forms of transmission beam formation will be described with reference to FIGS. 5 to 8, as in FIG. 4, the first observation axis 3a and the second observation axis 3b intersect, and the ultrasonic wave transmitted from the opening 2a and the ultrasonic wave transmitted from the opening 2b are observed. In this example, the transmission beam is controlled so as to reach the intersection of the axes 3a and 3b at the same time. However, in FIGS. 5 to 8, the positional relationship between the intersection of the observation axes 3a and 3b and the focus points 4a and 4b on the observation axes 3a and 3b is changed. That is, FIG. 5 is an example in which the focus point is set at a position sufficiently closer to the opening than the intersection of the observation axes. 6 and 7 are examples in which the focus point is set near the intersection of the observation axes. FIG. 6 is an example in which the focus point is closer to the opening, and FIG. 7 is an example in which the intersection is closer to the opening. FIG. 8 shows an example in which the focus point is set sufficiently far from the intersection of the observation axes. In either case, it can be seen that a third transmission beam having a narrow half-value width is formed in a portion deeper than the first and second transmission beams.

図1に戻って、受信の説明を行なう。超音波プローブ1a、1bは被検査物からの反射波を複数の振動子によって受信する。受信した反射波はそれぞれ電気信号に変換されて受信処理回路7に入力される。また、システム制御部13は、プローブ位置処理部8からの位置情報を使用して、それぞれの超音波プローブ1a、1bと第3の観察軸3c上の観測点との位置関係の情報を生成し、それを受信処理回路7に送信する。具体的には、システム制御部13は、第1及び第2の観察軸3a、3bの位置と各超音波プローブ1a、1bの送信タイミングとから、第3の観察軸3cが形成される位置を計算し、その第3の観察軸3c上に観測点を設定する。なお本実施例では観測点は、第1ならびに第2の観察軸3a、3bの交点を通る直線上に設定され、さらに2つの開口2a,2bから送信した超音波が交点を通過するのと同じタイミングで交点を通過するように設定される。   Returning to FIG. 1, reception will be described. The ultrasonic probes 1a and 1b receive reflected waves from the object to be inspected by a plurality of vibrators. The received reflected waves are converted into electric signals and input to the reception processing circuit 7. Further, the system control unit 13 uses the position information from the probe position processing unit 8 to generate information on the positional relationship between the ultrasonic probes 1a and 1b and the observation point on the third observation axis 3c. , It is transmitted to the reception processing circuit 7. Specifically, the system control unit 13 determines the position at which the third observation axis 3c is formed from the positions of the first and second observation axes 3a and 3b and the transmission timings of the ultrasonic probes 1a and 1b. Calculate and set an observation point on the third observation axis 3c. In this embodiment, the observation point is set on a straight line passing through the intersection of the first and second observation axes 3a and 3b, and the ultrasonic wave transmitted from the two openings 2a and 2b is the same as passing through the intersection. It is set to pass the intersection at the timing.

受信処理回路7は、この位置関係の情報を使用して、入力された時系列の電気信号に対して時間遅延処理を行った後、それらを加算することで、指定された観測点からの反射波に関わる信号を抽出する。次に受信処理回路7は、抽出した信号の包絡線を検出し、その電気信号を画像処理部11に送信する。画像処理部11は、システム制御部13から送信された観測点の位置情報と受信処理回路7から送信された電気信号を使用して、観察領域内の各位置での輝度信号を生成し、画像表示部12に出力する。   Using this positional relationship information, the reception processing circuit 7 performs time delay processing on the input time-series electrical signals, and then adds them to reflect from the designated observation point. Extract signals related to waves. Next, the reception processing circuit 7 detects the envelope of the extracted signal and transmits the electric signal to the image processing unit 11. The image processing unit 11 uses the position information of the observation point transmitted from the system control unit 13 and the electrical signal transmitted from the reception processing circuit 7 to generate a luminance signal at each position in the observation region, and Output to the display unit 12.

以上の処理を送信方向を変化させながら順次行なうことで、観察領域内の画像を形成することが可能となる。なお、第3の軸上の点からの反射波だけでなく、第1の軸上の点及び第2の軸上の点からの反射波も使用して画像を形成することが、観察視野の拡大のためには好ましい。その際にはそれぞれの観察軸上で得られた画像データの境界が目立たないように合成もしくはフィルタリング処理することが望ましい。   By sequentially performing the above processing while changing the transmission direction, an image in the observation region can be formed. Note that it is possible to form an image using not only a reflected wave from a point on the third axis but also a reflected wave from a point on the first axis and a point on the second axis. Preferred for enlargement. In that case, it is desirable to perform synthesis or filtering processing so that the boundary of the image data obtained on each observation axis is not conspicuous.

以上のような超音波診断装置を用いることで、深部でもSN比の高い信号を取得することが可能となる。   By using the ultrasonic diagnostic apparatus as described above, a signal having a high SN ratio can be acquired even in the deep part.

なお、本実施例においては超音波プローブが2本である場合について説明したが、3本以上の複数のプローブを用いた場合においても同様の効果を得ることが出来る。さらに本実施例においては平面上での説明を行なったが、3次元的な空間においても同様の処理によって効果を得ることが出来る。   In the present embodiment, the case where there are two ultrasonic probes has been described, but the same effect can be obtained even when three or more probes are used. Furthermore, in the present embodiment, the explanation was made on a plane, but the effect can be obtained by the same processing even in a three-dimensional space.

また、複数の超音波プローブが治具に固定されている構成も好ましい。この場合は、プローブ間の相対位置が既知であり変化しないため、観察軸3a〜3cの計算のためにプロ
ーブの位置情報を取得する必要がない。したがって、位置センサ及びプローブ位置処理部を省略することが可能である。
Moreover, the structure by which the some ultrasonic probe is being fixed to the jig | tool is also preferable. In this case, since the relative positions between the probes are known and do not change, it is not necessary to acquire probe position information for the calculation of the observation axes 3a to 3c. Therefore, the position sensor and the probe position processing unit can be omitted.

本実施例では開口を送信もしくは受信を行う複数の振動子によって形成される領域という意味で用いている。例えば128の振動子からなるリニアスキャン用超音波プローブにおいて、32の振動子を用いて送受信を行なった場合、開口の大きさは32素子分となる。64の振動子からなるセクタスキャン用超音波プローブにおいて、64の振動子を用いた場合、64素子分の開口となる。   In this embodiment, the aperture is used to mean a region formed by a plurality of transducers that transmit or receive. For example, in an ultrasonic probe for linear scanning composed of 128 transducers, when transmission / reception is performed using 32 transducers, the size of the opening is 32 elements. In an ultrasonic probe for sector scanning composed of 64 transducers, when 64 transducers are used, there are openings for 64 elements.

<実施例2>
次に本発明の実施例2について説明する。実施例1では、開口2aから送信された超音波と開口2bから送信された超音波が同時に観察軸3a、3bの交点に到達するように、送信タイミングを制御している。これに対し、実施例2では、各超音波が観察軸3a、3bの交点に同時には到達しないよう、送信タイミングをずらしている。
<Example 2>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the transmission timing is controlled so that the ultrasonic wave transmitted from the opening 2a and the ultrasonic wave transmitted from the opening 2b reach the intersection of the observation axes 3a and 3b at the same time. On the other hand, in the second embodiment, the transmission timing is shifted so that the ultrasonic waves do not reach the intersection of the observation axes 3a and 3b at the same time.

図9は2つの開口2a、2bから超音波を送信したときの最大音圧分布を示している。図10は2つの観察軸3a、3bの交点における、開口2aから送信された超音波(パルス波)の時間軸上の音圧波形20aと開口2bから送信された超音波(パルス波)の時間軸上の音圧波形20bを示している。音圧波形20aにおいては開口2aから送信された超音波波形21a、音圧波形20bにおいては開口2bから送信された超音波波形21bがプロットされている。実際はこの2つの音圧波形が重ねあわされた音圧が観測されるが、説明のため2つに分離して表示している。これら2つの超音波波形21a、21bが重複時間22の長さ分だけ重なっている。   FIG. 9 shows the maximum sound pressure distribution when ultrasonic waves are transmitted from the two openings 2a and 2b. FIG. 10 shows the time of the sound pressure waveform 20a on the time axis of the ultrasonic wave (pulse wave) transmitted from the opening 2a and the time of the ultrasonic wave (pulse wave) transmitted from the opening 2b at the intersection of the two observation axes 3a and 3b. A sound pressure waveform 20b on the axis is shown. In the sound pressure waveform 20a, the ultrasonic waveform 21a transmitted from the opening 2a is plotted, and in the sound pressure waveform 20b, the ultrasonic waveform 21b transmitted from the opening 2b is plotted. Actually, a sound pressure in which these two sound pressure waveforms are overlapped is observed, but is separated into two for the sake of explanation. These two ultrasonic waveforms 21 a and 21 b are overlapped by the length of the overlap time 22.

図10のように、開口2aから送信された超音波が交点を通過する時間と開口2bから送信された超音波が交点を通過する時間とが少なくとも一部で重なりを有していれば、図9のように第3の送信ビームが形成される。ただし、この場合の第3の観察軸3cは2つの観察軸3a、3bの交点を通らない。   As shown in FIG. 10, if the time for the ultrasonic wave transmitted from the opening 2a to pass through the intersection and the time for the ultrasonic wave transmitted from the opening 2b to pass through the intersection are at least partially overlapped, As shown in FIG. 9, the third transmission beam is formed. However, the third observation axis 3c in this case does not pass through the intersection of the two observation axes 3a and 3b.

本実施例の超音波装置は、この第3の観察軸3cの上の、指定された観測点からの反射波に関わる信号を利用する。本実施例においては第3の観察軸3cが交点を通過しないため、その形成位置を別途計算する必要がある。そのため、図11に示すように、本実施例の超音波装置はビーム位置計算部14を備えている。   The ultrasonic apparatus of the present embodiment uses a signal related to a reflected wave from a designated observation point on the third observation axis 3c. In the present embodiment, since the third observation axis 3c does not pass through the intersection, it is necessary to separately calculate the formation position. Therefore, as shown in FIG. 11, the ultrasonic apparatus of this embodiment includes a beam position calculation unit 14.

送受信の制御に先立って、システム制御部13は送信方向ならびにフォーカスの深さ、探触子の位置に関する情報をビーム位置計算部14に送信する。ビーム位置計算部14は、第3の観察軸3cがどのタイミングでどこに形成されるかを計算する。この計算結果はテーブルの形でビーム位置掲載部14内の記憶部(メモリ)に保存される。この計算においては開口上の送信音圧からのレイリー積分法、グリーン関数による音圧分布推定、空間応答関数を用いた算出などの手法を用いることが可能である。   Prior to transmission / reception control, the system control unit 13 transmits information on the transmission direction, the depth of focus, and the position of the probe to the beam position calculation unit 14. The beam position calculation unit 14 calculates at what timing and where the third observation axis 3c is formed. The calculation result is stored in a storage unit (memory) in the beam position posting unit 14 in the form of a table. In this calculation, it is possible to use a method such as the Rayleigh integration method from the transmitted sound pressure on the aperture, the sound pressure distribution estimation by the Green function, and the calculation using the spatial response function.

超音波を送信する手法は実施例1と同様な処理を行うため説明を省略する。受信時には受信処理回路7が、ビーム位置計算部14のメモリ上の計算結果を参照することで、第3の軸上の観測点からの受信信号を抽出する。その際に、受信処理回路7は、超音波プローブ1a、1bのうち、観測点と開口との距離が近い方のプローブで得た信号を用いて受信信号処理を行なう。このような処理を行なうことでより観測点から近い場所で受信を行なうことができ、反射波の強度の低下を防ぐことが可能となる。図9においては開口2bが観測点に近いため超音波プローブ1bからの受信信号を使用して画像情報が形成される。   Since the method of transmitting ultrasonic waves performs the same processing as in the first embodiment, description thereof is omitted. At the time of reception, the reception processing circuit 7 refers to the calculation result on the memory of the beam position calculation unit 14 to extract the reception signal from the observation point on the third axis. At that time, the reception processing circuit 7 performs reception signal processing using a signal obtained by a probe having a shorter distance between the observation point and the aperture among the ultrasonic probes 1a and 1b. By performing such processing, it is possible to perform reception at a place closer to the observation point, and it is possible to prevent a reduction in the intensity of the reflected wave. In FIG. 9, since the opening 2b is close to the observation point, image information is formed using the received signal from the ultrasonic probe 1b.

なお、ビーム位置計算部14は、MI(mechanical index)値やTI(thermal index
)値を算出し、それらの値をシステム制御部13を介して画像表示部12に表示することも可能である。MI値やTI値が所定の基準に対して許容範囲を超えた場合は、送信を中止するもしくは表示画面に警告を表示するもしくは送信強度を低下させるなどの処理を行なうとなお良い。
Note that the beam position calculation unit 14 has an MI (mechanical index) value and a TI (thermal index).
It is also possible to calculate values and display these values on the image display unit 12 via the system control unit 13. When the MI value or TI value exceeds the allowable range with respect to a predetermined reference, it is better to perform processing such as stopping transmission, displaying a warning on the display screen, or reducing transmission intensity.

上記のような処理を行なうことで、深部でもSN比の高い信号を取得することが可能となる。   By performing the processing as described above, it is possible to acquire a signal with a high S / N ratio even in the deep part.

なお、信号処理のシステムは実施例1と同様のものを使用することで、上記の処理を行なうことが可能である。   The signal processing system can perform the above processing by using the same system as that of the first embodiment.

<実施例3>
次に本発明の実施例3について説明する。
<Example 3>
Next, a third embodiment of the present invention will be described.

図12は2つの開口2a、2bから超音波を送信したときの最大音圧分布を示している。本実施例では開口2a、2bが平行ではない位置関係で設置されている。実際に複数の超音波プローブを使用する場合、プローブの開口面が平行でないことはありうるので、そのような場面を想定している。このような位置関係においても、第3の送信ビームが形成されており、その半値幅は第1の送信ビームや第2の送信ビームよりも狭い。   FIG. 12 shows the maximum sound pressure distribution when ultrasonic waves are transmitted from the two openings 2a and 2b. In this embodiment, the openings 2a and 2b are installed in a positional relationship that is not parallel. When a plurality of ultrasonic probes are actually used, it is possible that the opening surfaces of the probes are not parallel to each other. Even in such a positional relationship, the third transmission beam is formed, and its half-value width is narrower than that of the first transmission beam and the second transmission beam.

ところで、超音波の送受信感度には角度依存性が存在する。開口面積の射影成分が小さくなること、振動子がそれぞれ角度依存性を有することなどによって、開口の正面方向に感度が高く、それ以外の方向に向くと感度が低くなる傾向がある。   By the way, there is an angle dependency in ultrasonic transmission / reception sensitivity. Due to the small projection component of the opening area and the fact that each vibrator has an angle dependency, the sensitivity tends to be high in the front direction of the opening, and the sensitivity tends to be low in other directions.

このような角度依存性があるため、反射波は可能な限り開口の鉛直方向で取得できるのが望ましい。そこで本実施例では、受信処理回路7が、第3の観察軸3c上の観測点(10a、10b)からの反射波を取得する際に、開口2a、2bの鉛直方向に対する角度(9a、9b、9c、9d)を元に、どちらの超音波プローブの受信信号を使用するかを決定する。   Because of such angle dependence, it is desirable that the reflected wave can be acquired in the vertical direction of the opening as much as possible. Therefore, in the present embodiment, when the reception processing circuit 7 acquires the reflected wave from the observation point (10a, 10b) on the third observation axis 3c, the angle (9a, 9b) with respect to the vertical direction of the openings 2a, 2b. , 9c, 9d), which ultrasonic probe received signal is used is determined.

例えば、観測点10aからの反射波を取得する場合、受信処理回路7は、開口2aの中央と観測点10aを結ぶ直線が開口2aに垂直な直線となす角度9aと、開口2bの中央と観測点10aを結ぶ直線が開口2bに垂直な直線となす角度9dとを比較する。図12の例では、角度9aの方が小さいので、超音波プローブ2aで得られた信号を用いて、観測点10aからの反射波に対応する画像情報が形成される。一方、観測点10bからの反射波を取得する場合は、同じように、角度9bと角度9cを比較し、角度が小さい方の超音波プローブ1bで得られた信号が用いられる。   For example, when acquiring the reflected wave from the observation point 10a, the reception processing circuit 7 observes the angle 9a that the straight line connecting the center of the opening 2a and the observation point 10a becomes a straight line perpendicular to the opening 2a, and the center of the opening 2b. An angle 9d formed by a straight line connecting the points 10a and a straight line perpendicular to the opening 2b is compared. In the example of FIG. 12, since the angle 9a is smaller, image information corresponding to the reflected wave from the observation point 10a is formed using the signal obtained by the ultrasonic probe 2a. On the other hand, when acquiring the reflected wave from the observation point 10b, similarly, the angle 9b and the angle 9c are compared, and the signal obtained by the ultrasonic probe 1b having the smaller angle is used.

上記のような処理を行なうことで第3の軸上から効率よく反射波を受信することが可能となる。   By performing the processing as described above, it is possible to efficiently receive the reflected wave from the third axis.

なお、本実施例の処理は第2の実施例で説明した図11のシステムにより実行可能である。   Note that the processing of this embodiment can be executed by the system of FIG. 11 described in the second embodiment.

以上、複数の実施例を挙げて本発明を説明したが、これらは本発明の一具体例を例示したものにすぎない。本発明の範囲は上記実施例に限られるものではなく、その技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。また各実施例で述べた構成を適宜組み合わせることも可能である。   The present invention has been described with reference to a plurality of examples. However, these are merely examples of the present invention. The scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the technical idea. In addition, the configurations described in the embodiments can be appropriately combined.

図1は、実施例1に係る超音波装置のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of the ultrasonic apparatus according to the first embodiment. 図2は、第1の超音波プローブから送信される第1の超音波ビームの例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a first ultrasonic beam transmitted from the first ultrasonic probe. 図3は、第2の超音波プローブから送信される第2の超音波ビームの例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a second ultrasonic beam transmitted from the second ultrasonic probe. 図4は、実施例1に係る、第1の超音波ビームと第2の超音波ビームにより形成された第3の超音波ビームの例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a third ultrasonic beam formed by the first ultrasonic beam and the second ultrasonic beam according to the first embodiment. 図5は、実施例1に係る第3の超音波ビームの例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a third ultrasonic beam according to the first embodiment. 図6は、実施例1に係る第3の超音波ビームの例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a third ultrasonic beam according to the first embodiment. 図7は、実施例1に係る第3の超音波ビームの例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a third ultrasonic beam according to the first embodiment. 図8は、実施例1に係る第3の超音波ビームの例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a third ultrasonic beam according to the first embodiment. 図9は、実施例2に係る第3の超音波ビームの例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a third ultrasonic beam according to the second embodiment. 図10は、実施例2に係る超音波の送信タイミングを説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the transmission timing of the ultrasonic waves according to the second embodiment. 図11は、実施例2、3に係る超音波装置のブロック図である。FIG. 11 is a block diagram of the ultrasonic apparatus according to the second and third embodiments. 図12は、実施例3に係る第3の超音波ビームの例を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a third ultrasonic beam according to the third embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1a、1b 超音波プローブ
2a、2b 超音波プローブの開口
3a、3b、3c 観察軸
5a、5b 位置センサ
6 送信回路
7 受信処理回路
8 プローブ位置処理部
11 画像処理部
12 画像表示部
13 システム制御部
14 ビーム位置計算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a, 1b Ultrasonic probe 2a, 2b Opening of ultrasonic probe 3a, 3b, 3c Observation axis 5a, 5b Position sensor 6 Transmission circuit 7 Reception processing circuit 8 Probe position processing part 11 Image processing part 12 Image display part 13 System control part 14 Beam position calculator

Claims (7)

複数の振動子を有する第1の超音波プローブと、
複数の振動子を有する第2の超音波プローブと、
超音波を送信させるための信号を前記第1及び第2の超音波プローブに供給する送信回路と、
前記第1及び第2の超音波プローブで受信した超音波から得られる信号を処理する受信処理回路と、
前記受信処理回路から出力される情報を用いて画像情報を形成する画像処理部と、
前記送信回路及び前記受信処理回路を制御する制御部と、を備え、
前記送信回路は、
前記第1の超音波プローブから送信される第1の超音波ビームの軸である第1の軸と前記第2の超音波プローブから送信される第2の超音波ビームの軸である第2の軸とが交点で交わり、且つ、前記第1の超音波プローブから送信されたパルス波が前記交点を通過する時間と前記第2の超音波プローブから送信されたパルス波が前記交点を通過する時間とが少なくとも一部で重なるように、前記第1及び第2の超音波プローブに信号を供給することによって、
前記第1及び第2の軸とは異なる第3の軸上に第3の超音波ビームを形成し、
前記受信処理回路は、前記第3の軸上の点からの反射波に対応する信号を抽出し処理する、
ことを特徴とする超音波装置。
A first ultrasonic probe having a plurality of transducers;
A second ultrasonic probe having a plurality of transducers;
A transmission circuit for supplying signals for transmitting ultrasonic waves to the first and second ultrasonic probes;
A reception processing circuit for processing signals obtained from the ultrasonic waves received by the first and second ultrasonic probes;
An image processing unit that forms image information using information output from the reception processing circuit;
A control unit for controlling the transmission circuit and the reception processing circuit,
The transmission circuit includes:
A first axis that is an axis of a first ultrasonic beam transmitted from the first ultrasonic probe and a second axis that is an axis of a second ultrasonic beam transmitted from the second ultrasonic probe. The time when the pulse wave transmitted from the first ultrasonic probe passes through the intersection point and the time when the pulse wave transmitted from the second ultrasonic probe passes through the intersection point. By supplying signals to the first and second ultrasonic probes such that at least a part of
Forming a third ultrasonic beam on a third axis different from the first and second axes;
The reception processing circuit extracts and processes a signal corresponding to a reflected wave from a point on the third axis;
An ultrasonic device characterized by that.
前記第1の超音波プローブと前記第2の超音波プローブそれぞれの位置情報を取得するプローブ位置処理部をさらに備え、
前記制御部は、前記プローブ位置処理部により取得された前記第1及び第2の超音波プローブの位置情報に基づいて、前記第1、第2、及び第3の軸の位置を計算する、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波装置。
A probe position processing unit for acquiring position information of each of the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe;
The control unit calculates the positions of the first, second, and third axes based on the position information of the first and second ultrasonic probes acquired by the probe position processing unit.
The ultrasonic apparatus according to claim 1.
前記送信回路は、
前記第1の超音波プローブから送信されたパルス波と前記第2の超音波プローブから送信されたパルス波が同時に前記交点に到達するように、前記第1及び第2の超音波プローブに信号を供給することによって、
前記第3の軸が前記交点を通るように前記第3の超音波ビームを形成する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波装置。
The transmission circuit includes:
A signal is sent to the first and second ultrasonic probes so that the pulse wave transmitted from the first ultrasonic probe and the pulse wave transmitted from the second ultrasonic probe simultaneously reach the intersection. By supplying
Forming the third ultrasonic beam such that the third axis passes through the intersection;
The ultrasonic apparatus according to claim 1 or 2, wherein
前記受信処理回路は、
前記第1の軸上の点及び/又は前記第2の軸上の点からの反射波に対応する信号を抽出し処理する、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の超音波装置。
The reception processing circuit includes:
Extracting and processing signals corresponding to reflected waves from points on the first axis and / or points on the second axis;
The ultrasonic apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記画像処理部は、
前記第3の軸上の点からの反射波に対応する信号から形成された画像情報と、前記第1の軸上の点及び/又は前記第2の軸上の点からの反射波に対応する信号から形成された画像情報と、を合成する、
ことを特徴とする請求項4に記載の超音波装置。
The image processing unit
Corresponding to image information formed from a signal corresponding to a reflected wave from a point on the third axis and a reflected wave from a point on the first axis and / or a point on the second axis Combining image information formed from the signal,
The ultrasonic apparatus according to claim 4.
前記受信処理回路は、
前記第1の超音波プローブと前記第2の超音波プローブのうち、前記第3の軸上の点からの距離が近い方の超音波プローブで得られた信号を用いて、前記第3の軸上の点からの反射波に対応する信号を抽出する、
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の超音波装置。
The reception processing circuit includes:
Of the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe, the third axis is obtained by using a signal obtained by an ultrasonic probe having a shorter distance from a point on the third axis. Extract the signal corresponding to the reflected wave from the upper point,
The ultrasonic apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein
前記受信処理回路は、
前記第1の超音波プローブと前記第2の超音波プローブのうち、超音波プローブの開口の中央と前記第3の軸上の点とを結ぶ直線が前記開口に垂直な直線となす角度が小さい方の超音波プローブで得られた信号を用いて、前記第3の軸上の点からの反射波に対応する信号を抽出する、
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の超音波装置。
The reception processing circuit includes:
Of the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe, the angle formed by the straight line connecting the center of the opening of the ultrasonic probe and the point on the third axis is a straight line perpendicular to the opening. A signal corresponding to a reflected wave from a point on the third axis is extracted using a signal obtained by the other ultrasonic probe;
The ultrasonic apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein
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