JP2010213771A - 超音波プローブ及び超音波診断装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この超音波プローブは、超音波エコーを受信して受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサと、各超音波トランスデューサから出力される受信信号に対して直交検波処理又は直交サンプリング処理を施すことにより複素ベースバンド信号を生成し、複素ベースバンド信号の振幅を表す振幅信号及び複素ベースバンド信号の位相を表す位相信号を生成する信号処理手段と、振幅信号及び位相信号をサンプリングすることによりサンプルデータを生成するサンプリング手段と、パラレルのサンプルデータをシリアルのサンプルデータに変換するシリアル化手段と、シリアルのサンプルデータを伝送する伝送手段とを具備する。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図1に示すように、この超音波診断装置は、本発明の一実施形態に係る超音波プローブ1と、超音波診断装置本体2とによって構成される。
A(i)=(R(i)2+I(i)2)1/2 ・・・(1)
φ(i)=arctan(I(i)/R(i)) ・・・(2)
位相補正値テーブル82には、受信フォーカスと複数の超音波トランスデューサとの幾何学的な相対位置に応じて、位相信号によって表される位相値θを補正するための位相補正値φが格納されている。位相補正部81は、走査制御部11において設定された受信方向に応じて位相補正値テーブル82から位相補正値φを読み出し、位相信号によって表される位相値θから位相補正値φを減算することにより、補正位相値(θ−φ)を求める。これは、位相補正値φに相当する時間だけ複素ベースバンド信号を遅延させることに相当する。
図7及び図8は、配列振動子によって超音波ビームが点Oの方向に向けて送信されたときの受信信号の様子を示す図である。図7において、振動子p1〜p9の上にあるマトリックスは、ディジタル化された受信信号を示すものとする。各振動子の上の列は、その振動子からの時刻tにおける受信信号を示している。例えば、ある時刻において中央の振動子p5が点Oからの超音波エコーを受信した場合に、その受信信号は、e5の位置に保存される。それと同じタイミングにおいて受信された両端の振動子p1及びp9からの受信信号は、それぞれe1及びe9の位置に保存される。
e(nT)=A(nT)・exp{j(2πf0nT+θ0)} ・・・(3)
ここで、A(nT)は、点Oからの超音波エコーの信号強度であり、nTは、サンプリング間隔がTのサンプリングレートでAD変換されたn番目のデータであることを示す。この受信信号は、送信周波数f0に対して時間nTに相当するだけの位相回転を有しており、θ0は、深度に応じた位相の初期値である。ここで、同じ時刻に受信した他の振動子による受信信号ei(nT)は、式(4)で示される。
ei(nT)=A(nT+t(i,n))
・exp{j(2πf0(nT+t(i,n))+θ0)}・・・(4)
E(nT)=e(nT)・exp{−j(2πf0nT)}
=A(nT)・exp{−jθ0} ・・・(5)
Ei(nT)=ei(nT)・exp{−j(2πf0nT)}
=A(nT+t(i,n))・exp{j(2πf0t(i,n)+θ0)}・・・(6)
Ei(nT)=A(mT+ti)・exp{j(2πf0ti+θ0)} ・・・(7)
A(nT)=A(mT+ti)=An ・・・(8)
2πf0ti+θ0=θni ・・・(9)
Rni=An・cos{θni−φ(i,n)} ・・・(10)
Ini=An・sin{θni−φ(i,n)} ・・・(11)
ただし、φ(i,n)は、式(12)で示され、音源と振動子との幾何学的な相対位置から算出できる。
φ(i,n)=2πf0t(i,n) ・・・(12)
2 超音波診断装置本体
10 超音波トランスデューサ
11 切換回路
20 送受信部
21 送信回路
22 プリアンプ
23 LPF
24 ADC
25 直交検波処理部
25a、25b ミキサ
25c、25d LPF
25e 直交サンプリング部
26a 振幅演算部
26b 位相演算部
27a、27b サンプリング部
28a、28b メモリ
30 シリアル化部
40 送信制御部
50、60 伝送回路
70 パラレル化部
80 整相加算部
90 Bモード画像信号生成部
91 振幅値演算部
92 STC部
93 DSC
100 表示部
110 操作部
120 制御部
130 格納部
140 走査制御部
Claims (9)
- 複数の駆動信号に従って超音波を送信すると共に、超音波エコーを受信して複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサと、
各超音波トランスデューサから出力される受信信号に対して直交検波処理又は直交サンプリング処理を施すことにより複素ベースバンド信号を生成し、複素ベースバンド信号の振幅を表す振幅信号及び複素ベースバンド信号の位相を表す位相信号を生成する信号処理手段と、
前記信号処理手段によって生成された振幅信号及び位相信号をサンプリングすることによりサンプルデータを生成するサンプリング手段と、
前記サンプリング手段によって生成されたパラレルのサンプルデータをシリアルのサンプルデータに変換するシリアル化手段と、
前記シリアル化手段によって変換されたシリアルのサンプルデータを伝送する伝送手段と、
を具備する超音波プローブ。 - 前記超音波プローブに設けられている複数の超音波トランスデューサと前記信号処理手段との間の接続関係を切り換える切換回路をさらに具備する、請求項1記載の超音波プローブ。
- 前記信号処理手段が、
各超音波トランスデューサから出力される受信信号を増幅するプリアンプと、
前記プリアンプから出力される受信信号の帯域を制限するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタから出力されるアナログの受信信号をディジタルの受信信号に変換するアナログ/ディジタル変換器と、
前記アナログ/ディジタル変換器によって変換されたディジタルの受信信号に対して直交検波処理を施すことにより複素ベースバンド信号を生成する直交検波処理手段と、
前記直交検波処理手段によって生成された複素ベースバンド信号の振幅を表す振幅信号を生成する振幅演算手段と、
前記直交検波処理手段によって生成された複素ベースバンド信号の位相を表す位相信号を生成する位相演算手段と、
を含む、請求項1又は2記載の超音波プローブ。 - 前記信号処理手段が、
各超音波トランスデューサから出力される受信信号を増幅するプリアンプと、
前記プリアンプから出力される受信信号の帯域を制限するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタから出力されるアナログの受信信号をディジタルの受信信号に変換するアナログ/ディジタル変換器と、
前記アナログ/ディジタル変換器によって変換されたディジタルの受信信号に対して直交サンプリング処理を施すことにより第1の信号系列及び第2の信号系列を生成する直交サンプリング手段と、
前記直交サンプリング手段によって生成された第1及び第2の信号系列の帯域をそれぞれ制限することにより複素ベースバンド信号を生成するローパスフィルタ手段と、
前記ローパスフィルタ手段によって生成された複素ベースバンド信号の振幅を表す振幅信号を生成する振幅演算手段と、
前記ローパスフィルタ手段によって生成された複素ベースバンド信号の位相を表す位相信号を生成する位相演算手段と、
を含む、請求項1又は2記載の超音波プローブ。 - 前記信号処理手段が、前記複数の超音波トランスデューサに複数の駆動信号をそれぞれ供給する複数の送信回路をさらに含む、請求項3又は4記載の超音波プローブ。
- 前記伝送手段が、前記シリアル化手段によって変換されたシリアルのサンプルデータを無線で送信する、請求項1〜5のいずれか1項記載の超音波プローブ。
- 請求項1〜6のいずれか1項記載の超音波プローブと、
前記超音波プローブから伝送されたシリアルのサンプルデータをパラレルのサンプルデータに変換し、パラレルのサンプルデータから振幅信号及び位相信号を抽出するパラレル化手段と、
受信フォーカスと前記複数の超音波トランスデューサとの相対位置に応じて、前記パラレル化手段によって抽出された位相信号によって表される位相値を補正する位相補正手段と、
前記パラレル化手段によって抽出された振幅信号によって表される振幅値と前記位相補正手段によって補正された位相値とに基づいて複素ベースバンド信号の実数成分及び/又は虚数成分を求める演算手段と、
前記演算手段によって前記複数の超音波トランスデューサについて求められた複素ベースバンド信号の実数成分を加算することにより整相加算実数信号を生成し、及び/又は、前記演算手段によって前記複数の超音波トランスデューサについて求められた複素ベースバンド信号の虚数成分を加算することにより整相加算虚数信号を生成する加算手段と、
を具備する超音波診断装置。 - 前記演算手段が、前記パラレル化手段によって抽出された振幅信号によって表される振幅値と前記位相補正手段によって補正された位相値とに基づいて複素ベースバンド信号の実数成分及び虚数成分を求め、
前記加算手段が、前記演算手段によって前記複数の超音波トランスデューサについて求められた複素ベースバンド信号の実数成分を加算することにより整相加算実数信号を生成すると共に、前記演算手段によって前記複数の超音波トランスデューサについて求められた複素ベースバンド信号の虚数成分を加算することにより整相加算虚数信号を生成する、請求項7記載の超音波診断装置。 - 前記加算手段によって求められた整相加算実数信号と整相加算虚数信号との自乗和の平方根に基づいて、超音波診断画像を表す画像信号を生成する画像信号生成手段をさらに具備する、請求項8記載の超音波診断装置。
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