JP2012080994A - Ultrasonic diagnosis apparatus - Google Patents

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敬章 井上
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To appropriately suppress unnecessary wave components included in signals after phasing and adding, and to prevent excessive suppression particularly, in an ultrasonic diagnosis apparatus.SOLUTION: A spectrum operation part 34 samples a signal level along an element array direction for a reception signal column after phasing processing (after delay processing) and before adding processing, obtains a waveform composed of a plurality of sampling values, and acquires an azimuth spectrum by frequency analysis to it. An azimuth characteristic processing part 36 generates an azimuth spectrum after weighting by applying weighting processing using the azimuth characteristics of a vibration element column generated by the phasing processing and the adding processing to the azimuth spectrum. A coefficient operation part 38 computes a coefficient for unnecessary wave component suppression on the basis of the azimuth spectrum after weighting. A multiplier 40 suppresses the unnecessary wave components by multiplying a coefficient with respect to the output signals of an addition part 28. Instead of multiplication, subtraction can be utilized as well.

Description

本発明は超音波診断装置に関し、特に、受信信号中に含まれる不要波成分の抑圧に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to suppression of unwanted wave components contained in a received signal.

超音波診断装置においては、アレイ振動子から生体に対して超音波パルスが送波され、生体内からの反射波がアレイ振動子にて受波される。送信時においては、送信ビームを形成するための所定の遅延関係をもった複数の送信信号がアレイ振動子に供給され、受信時においては、アレイ振動子からの複数の受信信号に対して整相処理(遅延処理)及び加算処理(両者併せて整相加算処理)が適用され、これによって受信ビームが電子的に形成される。整相加算処理によって受信ビーム方位(あるいは受信焦点)からの信号成分が増強され、他の方位(あるいは焦点外の地点)からの信号成分が除去、低減される。不要波成分としては、グレーティングローブ、サイドローブ、多方向同時送信時における他の方向から回り込み成分、ノイズといったものがあげられる。超音波画像を高めるためには受信信号中に含まれる不要波成分を効果的に除外することが望まれる。   In an ultrasonic diagnostic apparatus, an ultrasonic pulse is transmitted from an array transducer to a living body, and a reflected wave from the living body is received by the array transducer. At the time of transmission, a plurality of transmission signals having a predetermined delay relationship for forming a transmission beam are supplied to the array transducer, and at the time of reception, phasing is performed on the plurality of reception signals from the array transducer. Processing (delay processing) and addition processing (both phased addition processing) are applied, whereby a reception beam is formed electronically. The signal component from the reception beam azimuth (or reception focal point) is enhanced by the phasing addition processing, and the signal component from the other azimuth (or out-of-focus point) is removed and reduced. Examples of unnecessary wave components include grating lobes, side lobes, sneak components from other directions during multi-directional simultaneous transmission, and noise. In order to enhance the ultrasonic image, it is desired to effectively exclude unnecessary wave components included in the received signal.

非特許文献1には、GCF(Generalized Coherence Factor)という係数を用いて不要波成分を抑圧する手法が開示されている。これは空間分解能とコントラスト分解能を高めるものである。以下にGCFを用いた方法について説明する。   Non-Patent Document 1 discloses a technique for suppressing unnecessary wave components using a coefficient called GCF (Generalized Coherence Factor). This increases the spatial resolution and contrast resolution. A method using GCF will be described below.

複数の振動素子は素子配列方向に整列しており、それらから複数の受信信号(受信信号列)が出力される。受信信号列に対しては受信ビーム形成あるいは受信焦点形成のために整相加算処理が適用される。それは上記のように整相処理(遅延処理)と加算処理とからなるものである。整相処理後の受信信号列に対してその横断方向つまり素子配列方向に沿ってデータサンプリングが実行され、サンプリングされたデータ列が周波数解析される。これによって方位スペクトルが得られる。焦点からの成分であれば整相処理によって位相が揃うので、サンプリングされたデータ列のレベルは一様に揃う筈であり、空間周波数で見ればそれは直流成分として表れる。焦点外においてはサンプリングされたデータ列のレベルは周期的に変動することになりそれが周波数成分として表れる。ここで、方位スペクトルにおける横軸の周波数は不要波が表れる方位(角度)に対応していることが知られている。   The plurality of vibration elements are aligned in the element arrangement direction, and a plurality of reception signals (reception signal trains) are output from them. A phasing addition process is applied to the received signal sequence in order to form a reception beam or a reception focus. As described above, it consists of phasing processing (delay processing) and addition processing. Data sampling is performed along the transverse direction, that is, the element arrangement direction, with respect to the received signal sequence after the phasing process, and the sampled data sequence is subjected to frequency analysis. Thereby, an orientation spectrum is obtained. If the component is from the focal point, the phase is aligned by the phasing process, so the level of the sampled data string should be uniform, and it appears as a DC component when viewed in terms of spatial frequency. Outside the focus, the level of the sampled data string fluctuates periodically, which appears as a frequency component. Here, it is known that the frequency on the horizontal axis in the azimuth spectrum corresponds to the azimuth (angle) at which the unwanted wave appears.

受信信号列についての上記の方位スペクトルにおいてメインビーム相当部分の面積とそれ以外の(不要波成分全体)の面積との比は、不要波成分の混入量を表す。その比が上記GCFである。整相加算後の受信信号に対してGCFを乗算すれば、不要波成分の大小に応じて信号抑圧レベルを適応的に抑圧できる。   The ratio of the area corresponding to the main beam in the above azimuth spectrum for the received signal sequence and the area of the other (whole unwanted wave component) represents the amount of unwanted wave components mixed in. The ratio is the GCF. If the received signal after phasing addition is multiplied by GCF, the signal suppression level can be adaptively suppressed according to the magnitude of the unwanted wave component.

Pai-Chi Li, "Adaptive Imaging Using the Generalized Coherence Factor", IEEE Transactions Ultrasonics, Vol.50, No.2, 2003.Pai-Chi Li, "Adaptive Imaging Using the Generalized Coherence Factor", IEEE Transactions Ultrasonics, Vol.50, No.2, 2003.

上記従来方法では、場合によっては、受信信号の抑圧が過度に大きくなるという問題がある。すなわち、上記従来方法では、遅延処理後の情報を利用しているために空間的な不揃いが参照されてはいるが、整相処理後の加算処理での不要信号成分の低減まで考慮されていない。GCFの算定基礎となっている周波数分布は整相加算処理が適用される前の段階のものであり、実際には整相加算処理の段階において不要波成分がある程度相殺されているのである。   In the above conventional method, there is a problem that suppression of the received signal becomes excessively large depending on circumstances. That is, in the above-described conventional method, since the information after the delay processing is used, spatial irregularities are referred to, but the reduction of unnecessary signal components in the addition processing after the phasing processing is not taken into consideration. . The frequency distribution that is the basis for calculating the GCF is at a stage before the phasing addition process is applied, and in fact, the unnecessary wave component is canceled to some extent at the stage of the phasing addition process.

本発明の目的は、受信信号中に含まれる不要信号成分の適度な抑圧を実現することにあり、特に、整相加算処理での不要波信号成分の抑圧までを考慮して受信信号を処理することにある。   An object of the present invention is to realize appropriate suppression of unnecessary signal components contained in a received signal, and in particular, processes received signals in consideration of suppression of unnecessary wave signal components in phasing addition processing. There is.

本発明は、素子配列方向に整列した複数の振動素子により構成され、受信信号列を出力する振動素子列と、前記受信信号列に対して整相処理及び加算処理を段階的に適用する整相加算部と、前記整相処理後で前記加算処理前の受信信号列に対して前記素子配列方向に周波数解析を行って方位スペクトルを取得する周波数解析部と、前記方位スペクトルに対して、前記整相処理及び加算処理により生じる前記振動素子列の方位特性を用いた重み付け処理を適用することにより、重み付け後の方位スペクトルを生成する重み付け処理部と、前記重み付け後の方位スペクトルに基づいて不要波成分抑圧信号を生成する生成部と、前記不要波成分抑圧信号を用いて、前記整相加算部の出力信号に対して不要波成分抑圧処理を実行する抑圧処理部と、を含むことを特徴とする。   The present invention is composed of a plurality of vibration elements aligned in the element arrangement direction, and a vibration element array that outputs a reception signal string, and a phasing process and an addition process that are applied in stages to the reception signal string. An adder, a frequency analyzer that performs frequency analysis in the element array direction on the received signal sequence after the phasing process and before the addition process, and obtains an azimuth spectrum; and A weighting processing unit that generates a weighted azimuth spectrum by applying weighting processing using the azimuth characteristics of the vibration element array generated by phase processing and addition processing; and an unnecessary wave component based on the weighted azimuth spectrum A generation unit that generates a suppression signal, and a suppression processing unit that executes unnecessary wave component suppression processing on the output signal of the phasing addition unit using the unnecessary wave component suppression signal. And wherein the Mukoto.

上記構成によれば、整相処理後で加算処理前の受信信号列に対して素子配列方向に周波数解析を行って方位スペクトルが取得される。方位スペクトルは上記非特許文献1の手法でも取得されているが、非特許文献1の手法では、整相加算処理による不要信号成分の抑圧までが考慮されていなかったので過剰な抑圧が生じていた。上記構成によれば、方位スペクトルに対して振動素子列の方位特性を用いた重み付け処理を適用することによって、つまり整相加算部の抑圧作用に相当する処理を施すことによって、過剰な抑圧を防止できる。すなわち受信部の作用までを踏まえた抑圧処理を事後的に施せる。振動素子列の方位特性は、振動素子列の物理的特性及び整相加算処理の作用が反映された特性である。それは実験によりあるいはシミュレーション等の数値計算によって事前に又はリアルタイムで求めることが可能である。電子セクタ等の電子ビーム走査が実行される場合、メインビーム偏向角度ごとに方位特性が求められ、メインビーム偏向角度に応じて、使用する方位特性が切り換えられる。電子リニア走査の場合にはメインビームの走査に当たって方位特性を維持することも可能である。送信開口や受信開口、その他の送受信条件が変更された場合には、それに適合した方位特性を利用するのが望ましい。超音波診断時においては、各時刻で方位スペクトルがリアルタイム演算され、同時に、適切な方位特性を用いた重み付け処理がリアルタイムで実行される。   According to the above configuration, the azimuth spectrum is obtained by performing frequency analysis in the element arrangement direction on the received signal sequence after the phasing process and before the addition process. The azimuth spectrum is also obtained by the method of Non-Patent Document 1, but the method of Non-Patent Document 1 does not take into account suppression of unnecessary signal components by phasing addition processing, so excessive suppression occurs. . According to the above configuration, excessive suppression is prevented by applying a weighting process using the azimuth characteristics of the vibration element array to the azimuth spectrum, that is, by performing a process corresponding to the suppression action of the phasing adder. it can. In other words, it is possible to perform the suppression process after the action of the receiving unit. The orientation characteristic of the vibration element array is a characteristic that reflects the physical characteristics of the vibration element array and the effect of the phasing addition processing. It can be obtained in advance or in real time by experiment or numerical calculation such as simulation. When electron beam scanning of an electronic sector or the like is performed, the azimuth characteristics are obtained for each main beam deflection angle, and the azimuth characteristics to be used are switched according to the main beam deflection angle. In the case of electronic linear scanning, it is possible to maintain the azimuth characteristics when scanning with the main beam. When the transmission aperture, the reception aperture, and other transmission / reception conditions are changed, it is desirable to use the azimuth characteristics suitable for them. At the time of ultrasonic diagnosis, the azimuth spectrum is calculated in real time at each time, and at the same time, weighting processing using appropriate azimuth characteristics is executed in real time.

望ましくは、前記生成部は、前記重み付け後の方位スペクトルにおいてメインビーム相当部分及び不要波相当部分の内の少なくとも一方を特定することにより前記不要波成分抑圧信号を生成する。不要波成分抑制信号は、抑制度合いあるいは利得を表す係数であってもよいし、信号パワーそれ自体を表すものであってもよい。望ましくは、前記整相加算部の出力信号から前記不要波成分抑圧信号が減算される。望ましくは、前記整相加算部の出力信号に対して前記不要波成分抑圧信号が乗算される。   Preferably, the generation unit generates the unnecessary wave component suppression signal by specifying at least one of a main beam equivalent portion and an unnecessary wave equivalent portion in the weighted azimuth spectrum. The unnecessary wave component suppression signal may be a coefficient representing the degree of suppression or gain, or may represent the signal power itself. Preferably, the unnecessary wave component suppression signal is subtracted from the output signal of the phasing adder. Preferably, the output signal of the phasing adder is multiplied by the unnecessary wave component suppression signal.

望ましくは、前記整相加算部の出力信号に対して検波処理を施す検波処理部を含み、 前記抑圧処理部は前記検波処理後の信号に対して前記不要波成分抑圧処理を実行する。不要波抑圧信号が正負の符号を有しない場合には検波後の信号に対して乗算処理又は減算処理が適用される。   Preferably, a detection processing unit that performs detection processing on an output signal of the phasing addition unit, and the suppression processing unit performs the unnecessary wave component suppression processing on the signal after the detection processing. When the unnecessary wave suppression signal does not have a positive or negative sign, a multiplication process or a subtraction process is applied to the detected signal.

本発明によれば、受信信号中に含まれる不要信号成分の適度な抑圧を実現できる。特に、整相加算処理での不要波信号成分の抑圧までを考慮して受信信号を処理できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the moderate suppression of the unnecessary signal component contained in a received signal is realizable. In particular, the received signal can be processed in consideration of suppression of unnecessary wave signal components in the phasing addition processing.

メインビーム成分に相当する遅延処理後の受信信号列を示す図である。It is a figure which shows the received signal sequence after the delay process corresponded to a main beam component. メインビーム成分についての方位スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the azimuth | direction spectrum about a main beam component. θ1の方向から到来する不要波成分に相当する遅延処理後の受信信号列を示す図である。It is a figure which shows the received signal sequence after the delay process corresponding to the unnecessary wave component which arrives from the direction of (theta) 1. 不要波成分の方位スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the azimuth | direction spectrum of an unnecessary wave component. メインビーム成分及び不要波成分の両者を含む方位スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the azimuth | direction spectrum containing both a main beam component and an unnecessary wave component. 振動素子列の方位特性(方位プロファイル)を示す図である。It is a figure which shows the azimuth | direction characteristic (azimuth profile) of a vibration element row | line | column. 図6に示した方位特性を利用して図5に示した方位スペクトルに対して重み付け処理を適用した後の方位スペクトルを示す図であある。It is a figure which shows the azimuth | direction spectrum after applying a weighting process with respect to the azimuth | direction spectrum shown in FIG. 5 using the azimuth | direction characteristic shown in FIG. 本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態を示す図である。1 is a diagram showing a preferred embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.

最初に図1乃至図7を用いて不要波成分の抑圧処理の原理について説明する。図1には、アレイ振動子10が示されている。アレイ振動子10は、例えば直線状に配列された複数の振動素子12により構成される。符号100はメインビームを示している。この図1に示す例ではメインビーム成分のみが観測されている。遅延部(整相部)20は、複数の遅延器22により構成され、複数の振動素子12からの複数の受信信号に対して遅延量分布(ディレイカーブ)に従って遅延処理が実行される。符号101は遅延処理後(加算処理前)の受信信号列を示している。それは複数の受信信号102からなる。各タイミング104において、素子配列方向に複数の受信信号102のサンプリングを行うと、複数のサンプリング値の並びからなる一次元の波形が得られる。その波形に対して周波数解析処理を適用すると、図2に示す方位スペクトルが得られる。図2において、横軸は方位θを示し、それは空間周波数に相当する。縦軸はパワーPである。横軸の中央が方位角度ゼロ度であり、そこにメインビームが存在している。方位スペクトル106のパワーがそこに集中している。これは概ね理想的な整相処理がなされた結果であり、各信号の位相が揃うと、空間周波数はゼロとなり、方位スペクトル106上において方位角度ゼロ度付近にエネルギーが集中する。   First, the principle of unnecessary wave component suppression processing will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows an array transducer 10. The array transducer 10 is constituted by a plurality of vibrating elements 12 arranged in a straight line, for example. Reference numeral 100 denotes a main beam. In the example shown in FIG. 1, only the main beam component is observed. The delay unit (phasing unit) 20 includes a plurality of delay units 22, and delay processing is executed on a plurality of received signals from the plurality of vibration elements 12 according to a delay amount distribution (delay curve). Reference numeral 101 denotes a received signal sequence after delay processing (before addition processing). It consists of a plurality of received signals 102. When a plurality of received signals 102 are sampled in the element arrangement direction at each timing 104, a one-dimensional waveform including a plurality of sampling values is obtained. When frequency analysis processing is applied to the waveform, the orientation spectrum shown in FIG. 2 is obtained. In FIG. 2, the horizontal axis indicates the azimuth θ, which corresponds to the spatial frequency. The vertical axis represents power P. The center of the horizontal axis is an azimuth angle of zero degree, and the main beam exists there. The power of the orientation spectrum 106 is concentrated there. This is a result of an almost ideal phasing process. When the phases of the signals are aligned, the spatial frequency becomes zero and energy concentrates in the vicinity of the azimuth angle of zero degrees on the azimuth spectrum 106.

一方、図3に示す例では、方位θ1から不要波が到来している。メインビーム成分は現れていない。各タイミング104において、受信信号列をサンプリングすると、上記同様に一次元の波形が得られ、それを周波数解析した結果が図4に示す方位スペクトル108である。その方位スペクトル108には方位θ1から到来した不要波成分が顕著に表れている。実際には各方位から大小様々な不要波成分が到来する。   On the other hand, in the example shown in FIG. 3, an unwanted wave has arrived from the direction θ1. The main beam component does not appear. When the received signal sequence is sampled at each timing 104, a one-dimensional waveform is obtained in the same manner as described above, and the result of frequency analysis of the waveform is the azimuth spectrum 108 shown in FIG. In the azimuth spectrum 108, an unnecessary wave component arriving from the azimuth θ1 appears remarkably. Actually, unwanted wave components of various sizes come from each direction.

図5には、メインビーム成分と不要波成分の両者を含んだ方位スペクトル110aが示されている。メインビームに相当するスペクトル部分が110bで示され、その両側に不要波成分に相当するスペクトル部分が110c、110dで示されている。方位スペクトル110a全体の面積Saは、個々のスペクトル部分の面積の総和(Sb+Sc+Sd)である。例えば、全体面積Saに対するメインビーム成分に相当する部分の面積Sbの比として不要波抑圧用の係数kが演算される。しかし、この方法によると、不要波成分は実際には整相加算処理によって低減されるにもかかわらず、方位スペクトル中の当該不要波成分の全部が忠実に評価されてしまい、その結果、不要波成分の抑圧が過大となるおそれがある。   FIG. 5 shows an azimuth spectrum 110a including both the main beam component and the unwanted wave component. A spectral portion corresponding to the main beam is indicated by 110b, and spectral portions corresponding to unnecessary wave components are indicated by 110c and 110d on both sides thereof. The area Sa of the entire azimuth spectrum 110a is the total area (Sb + Sc + Sd) of the individual spectral portions. For example, the unnecessary wave suppression coefficient k is calculated as the ratio of the area Sb of the portion corresponding to the main beam component to the entire area Sa. However, according to this method, although the unnecessary wave component is actually reduced by the phasing addition process, all of the unnecessary wave components in the azimuth spectrum are evaluated faithfully. Component suppression may be excessive.

そこで、本実施形態では、図5に示した方位スペクトルに対して、図6に示す方位特性112を乗算する重み付け処理が適用される。方位特性は、振動素子列の物理的な特性及び整相加算部の電子的な作用の両者が反映されたものであり、また必要に応じて他の送受信条件(送信開口、受信開口、送信焦点深度、受信焦点深度、等)が反映されたものである。図7には、重み付け処理後の方位スペクトル114aが示されている。その方位スペクトル114aでは、図5に示した方位スペクトル110aに含まれていた不要波成分が大幅に低減されている。一方、方位ゼロ度付近に存在するメインビーム成分はそのまま保存されている。このような重み付け処理後の方位スペクトルを基礎として不要波成分抑圧用の係数あるいは信号が生成される。例えば、メインビームに相当するスペクトル部分114bの面積Sb、その両側に存在する不要波成分に相当するスペクトル部分114c,114dの面積Sc,Sdが特定され、係数kがSb/Saとして演算される。これはメインビーム成分に着目したものであるが、不要波成分に着目して不要波成分抑圧用の係数又は信号を演算することも可能である。全体面積を利用しないで不要波成分抑圧用の係数又は信号を演算することもできる。なお、メインビーム成分の特定方法としては各種の手法があげられる。例えば半値幅を利用してもよいし、ピークから両側へ所定レベル下がった地点を境界点として定めてもよい。勾配を利用することも可能である。   Therefore, in this embodiment, a weighting process for multiplying the orientation spectrum shown in FIG. 5 by the orientation characteristic 112 shown in FIG. 6 is applied. The azimuth characteristics reflect both the physical characteristics of the vibration element array and the electronic action of the phasing adder, and other transmission / reception conditions (transmission aperture, reception aperture, transmission focus) as necessary. Depth, reception depth of focus, etc.). FIG. 7 shows the orientation spectrum 114a after the weighting process. In the azimuth spectrum 114a, unnecessary wave components included in the azimuth spectrum 110a shown in FIG. 5 are significantly reduced. On the other hand, the main beam component existing near the azimuth zero degree is stored as it is. A coefficient or signal for suppressing unnecessary wave components is generated based on the azimuth spectrum after such weighting processing. For example, the area Sb of the spectrum portion 114b corresponding to the main beam and the areas Sc and Sd of the spectrum portions 114c and 114d corresponding to unnecessary wave components existing on both sides thereof are specified, and the coefficient k is calculated as Sb / Sa. This focuses on the main beam component, but it is also possible to calculate a coefficient or signal for suppressing the unwanted wave component by focusing on the unwanted wave component. Coefficients or signals for suppressing unnecessary wave components can be calculated without using the entire area. There are various methods for specifying the main beam component. For example, a half-value width may be used, or a point that falls a predetermined level from the peak to both sides may be determined as the boundary point. It is also possible to use a gradient.

方位スペクトルは各時刻においてリアルタイムで演算される。重み付け用の方位特性は電子セクタ走査においてビーム方位に応じて動的に変更され、電子リニア走査においては望ましくは一定のものが固定的に利用される。それぞれの送受信条件に最適な方位特性を用意しておいて、選択的に利用するのが望ましい。使用プローブに応じて方位特性を変更するようにしてもよい。   The azimuth spectrum is calculated in real time at each time. The weighting azimuth characteristics are dynamically changed in accordance with the beam azimuth in the electronic sector scanning, and preferably a fixed one is fixedly used in the electronic linear scanning. It is desirable to prepare the optimum azimuth characteristics for each transmission / reception condition and selectively use them. The orientation characteristics may be changed according to the probe used.

図8には本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図1はその全体構成を示すブロック図である。この超音波診断装置は医療の分野において用いられ、生体に対する超音波の送受波によって得られた受信信号に基づいて超音波画像を形成する装置である。本実施形態においては、超音波画像としてBモード断層画像が形成されているが、もちろんドプラ画像等が形成されてもよい。この超音波診断装置においては、上述した不要波成分の抑圧機能を有している。   FIG. 8 shows a preferred embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, and FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration thereof. This ultrasonic diagnostic apparatus is used in the medical field, and is an apparatus that forms an ultrasonic image based on a reception signal obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a living body. In this embodiment, a B-mode tomographic image is formed as an ultrasound image, but a Doppler image or the like may be formed as a matter of course. This ultrasonic diagnostic apparatus has the above-described unnecessary wave component suppression function.

図8において、アレイ振動子10は、複数の振動素子12により構成されるものである。複数の振動素子12は直線状に配列されている。もちろんそれらが円弧状に配列されていてもよい。複数の振動素子12を利用して超音波ビーム(送信ビーム、受信ビーム)が形成され、それが電子的に走査される。電子走査方式としては、電子セクタ走査、電子リニア走査等が知られている。もちろん1Dアレイ振動子に代えて2Dアレイ振動子を用いることも可能である。   In FIG. 8, the array transducer 10 includes a plurality of vibration elements 12. The plurality of vibration elements 12 are arranged in a straight line. Of course, they may be arranged in an arc. An ultrasonic beam (transmission beam, reception beam) is formed using the plurality of vibration elements 12 and is electronically scanned. As electronic scanning methods, electronic sector scanning, electronic linear scanning, and the like are known. Of course, a 2D array transducer can be used instead of the 1D array transducer.

送信部14は送信ビームフォーマーである。すなわち、送信部14は送信時において複数の振動素子12に対して所定の遅延関係をもった複数の送信信号を供給する。これにより送信ビームが形成される。受信時において、生体内の各点からの反射波がアレイ振動子10にて受波される。これにより複数の受信信号が生じ、それが増幅部16へ出力される。ちなみに、増幅部16、遅延部20、アポダイゼーション処理部24、及び加算部28は受信部を構成し、それは受信ビームフォーマーである。   The transmission unit 14 is a transmission beam former. That is, the transmission unit 14 supplies a plurality of transmission signals having a predetermined delay relationship to the plurality of vibration elements 12 during transmission. As a result, a transmission beam is formed. At the time of reception, the reflected wave from each point in the living body is received by the array transducer 10. As a result, a plurality of received signals are generated and output to the amplifying unit 16. Incidentally, the amplification unit 16, the delay unit 20, the apodization processing unit 24, and the addition unit 28 constitute a reception unit, which is a reception beamformer.

増幅部16は、複数のアンプ18により構成されている。その後段には遅延部20が設けられ、その遅延部20は複数の遅延器22により構成されている。それらの遅延器22によって遅延処理(整相処理)が実行される。各遅延器22に与える遅延時間すなわちディレイデータは制御部50から供給される。遅延部20の後段にはアポダイゼーション処理部24が設けられ、それは複数の利得調整器すなわちアンプ26によって構成されている。アポダイゼーション処理部24は送受信開口内における素子配列方向に沿って重み付けを行う公知の回路である。遅延処理後であって重み付け処理後の各受信信号が加算部28に出力される。複数の受信信号は加算部28において加算され、これによって電子的に受信ビームが形成される。整相加算後の受信信号が検波部32に出力されている。検波部32は検波処理を行う公知の回路である。   The amplification unit 16 includes a plurality of amplifiers 18. A delay unit 20 is provided at the subsequent stage, and the delay unit 20 includes a plurality of delay units 22. Delay processing (phasing processing) is executed by these delay devices 22. The delay time given to each delay unit 22, that is, the delay data is supplied from the control unit 50. An apodization processing unit 24 is provided after the delay unit 20, and is constituted by a plurality of gain adjusters, that is, amplifiers 26. The apodization processing unit 24 is a known circuit that performs weighting along the element arrangement direction in the transmission / reception aperture. Each received signal after the delay process and after the weight process is output to the adder 28. The plurality of received signals are added by the adder 28, thereby forming a reception beam electronically. The received signal after phasing addition is output to the detector 32. The detection unit 32 is a known circuit that performs detection processing.

本実施形態においては不要波成分の抑圧を行うために不要波成分抑圧部30が設けられている。それは具体的には、スペクトル演算部34、方位特性処理部36、係数演算部38及び乗算器40によって構成されている。   In the present embodiment, an unnecessary wave component suppression unit 30 is provided to suppress unnecessary wave components. Specifically, it is constituted by a spectrum calculation unit 34, an azimuth characteristic processing unit 36, a coefficient calculation unit 38, and a multiplier 40.

スペクトル演算部34は、遅延処理後の受信信号列に対して各時刻においてサンプリングを行い各時刻毎に素子配列方向に沿ったサンプリングデータからなる波形を取得する。そして、スペクトル演算部34は各時刻の波形に対して周波数解析を実行しこれによってスペクトルすなわち方位スペクトルを生成する。この方位スペクトルは各方位における受信エネルギーを表したものであり、すなわちメインビーム成分と不要波成分とが表れたスペクトルである。方位特性処理部36は上述した重み付け処理を実行するものであり、具体的には方位スペクトルに対して重み付け関数としての方位特性すなわち方位プロファイルを乗算する回路である。方位特性は、制御部50の制御の下、ビーム変更角度に応じて動的に切り替えられており、また送受信条件の変更によっても切り替えられる。本実施形態においては電子セクタ走査が実行されているが、電子リニア走査が選択されている場合にはビーム走査にあたって方位特性を維持するようにしてもよい。すなわち動作モードに応じて重み付け処理の内容を切り替えることが可能である。係数演算部38は、重み付け処理後の方位スペクトルに基づいて不要波成分抑圧のための係数を演算する。その係数の演算方法については各種のものが考えられ、いずれにしてもメインビーム成分あるいは不要波成分のいずれか一方が少なくとも用いられ、それによって整相加算後の受信信号に対する利得を変更するための係数が演算される。それらの係数は乗算器40に送られ、検波部32から出力される検波後の受信信号に対して乗算される。これによって信号の利得が調整される。不要波成分が大きい場合にはより抑圧が大きくされ、これによって画像上に生じる不要波成分が軽減される。ただし、本実施形態においては整相加算部における不要波の抑圧処理を考慮してすなわち方位特性を考慮して係数が演算されているため、従来のように過剰の抑圧が生じてしまう問題を効果的に防止することが可能である。   The spectrum calculation unit 34 samples the received signal sequence after the delay process at each time, and acquires a waveform composed of sampling data along the element arrangement direction at each time. And the spectrum calculating part 34 performs a frequency analysis with respect to the waveform of each time, and produces | generates a spectrum, ie, an azimuth | direction spectrum, by this. This azimuth spectrum represents received energy in each azimuth, that is, a spectrum in which a main beam component and an unnecessary wave component appear. The azimuth characteristic processing unit 36 performs the above-described weighting process. Specifically, the azimuth characteristic processing unit 36 is a circuit that multiplies the azimuth spectrum by an azimuth characteristic as a weighting function, that is, an azimuth profile. The azimuth characteristics are dynamically switched according to the beam change angle under the control of the control unit 50, and are also switched by changing the transmission / reception conditions. In this embodiment, electronic sector scanning is executed. However, when electronic linear scanning is selected, the azimuth characteristics may be maintained in beam scanning. That is, it is possible to switch the content of the weighting process according to the operation mode. The coefficient calculation unit 38 calculates a coefficient for suppressing unnecessary wave components based on the azimuth spectrum after the weighting process. There are various methods for calculating the coefficient. In any case, at least one of the main beam component and the unwanted wave component is used, thereby changing the gain for the received signal after phasing addition. The coefficient is calculated. These coefficients are sent to the multiplier 40 and multiplied by the received signal output from the detector 32 after detection. This adjusts the gain of the signal. When the unnecessary wave component is large, the suppression is further increased, thereby reducing the unnecessary wave component generated on the image. However, in the present embodiment, since the coefficient is calculated in consideration of unnecessary wave suppression processing in the phasing adder, that is, in consideration of the azimuth characteristics, there is an effect that excessive suppression occurs as in the prior art. Can be prevented.

ちなみに、本実施形態においては係数の乗算が行われていたが、信号の減算等の他の手法を利用して不要波成分の抑圧あるいは低減を行うようにしてもよい。重み付け後の方位スペクトルにおいて不要波成分の量は定量化可能であるため不要波成分の量を表す信号を生成し、受信信号から当該信号を減算する処理を行ってもよい。   Incidentally, although multiplication of coefficients is performed in the present embodiment, other methods such as signal subtraction may be used to suppress or reduce unnecessary wave components. Since the amount of unnecessary wave components can be quantified in the weighted azimuth spectrum, a signal representing the amount of unnecessary wave components may be generated, and the signal may be subtracted from the received signal.

以上のような処理を経た受信信号は信号処理部42へ送られる。信号処理部42は対数変換等の各種信号処理を実行し、その処理後の信号が画像形成部44へ送られる。画像形成部44は本実施形態においてデジタルスキャンコンバータ(DSC)により構成されている。これによりBモード断層画像が構成される。その画像のデータは表示処理部46を介して表示器48へ送られる。上述したように、本実施形態においてはDモード画像が形成されていたが、2次元血流画像等が形成されてもよい。   The received signal that has undergone the above processing is sent to the signal processing unit 42. The signal processing unit 42 executes various signal processing such as logarithmic conversion, and the processed signal is sent to the image forming unit 44. The image forming unit 44 is configured by a digital scan converter (DSC) in the present embodiment. Thereby, a B-mode tomographic image is constructed. The image data is sent to the display 48 via the display processing unit 46. As described above, the D-mode image is formed in the present embodiment, but a two-dimensional blood flow image or the like may be formed.

本実施形態によれば、不要波成分の抑圧にあたって、受信ビームフォーマーが有する不要波成分抑圧作用を考慮した上で整相加算後の受信信号の抑圧処理を行えるので過剰な信号低減といった問題を効果的に防止でき、これによって超音波画像の画質を高めることが可能となる。特に、従来においては抑圧が過度に行われて超音波画像上においていわゆる黒抜け等が生じ易いという問題があったが、上記実施形態の構成によればそのような黒抜けを効果的に防止して疾病診断上有益な画像を形成できるという利点が得られる。   According to the present embodiment, in suppressing unnecessary wave components, it is possible to perform suppression processing of the received signal after phasing addition in consideration of unnecessary wave component suppression action of the reception beamformer. This can be effectively prevented, thereby improving the image quality of the ultrasonic image. In particular, in the past, there was a problem that so-called blackout or the like was likely to occur on an ultrasonic image due to excessive suppression, but according to the configuration of the above embodiment, such blackout is effectively prevented. Thus, there is an advantage that an image useful for disease diagnosis can be formed.

10 アレイ振動子、30 不要波成分抑圧部、34 スペクトル演算部、36 方位特性処理部、38 係数演算部、40 乗算器。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Array transducer | vibrator, 30 Unwanted wave component suppression part, 34 Spectrum calculating part, 36 Direction characteristic processing part, 38 Coefficient calculating part, 40 Multiplier.

Claims (6)

素子配列方向に整列した複数の振動素子により構成され、受信信号列を出力する振動素子列と、
前記受信信号列に対して整相処理及び加算処理を段階的に適用する整相加算部と、
前記整相処理後で前記加算処理前の受信信号列に対して前記素子配列方向に周波数解析を行って方位スペクトルを取得する周波数解析部と、
前記方位スペクトルに対して、前記整相処理及び加算処理により生じる前記振動素子列の方位特性を用いた重み付け処理を適用することにより、重み付け後の方位スペクトルを生成する重み付け処理部と、
前記重み付け後の方位スペクトルに基づいて不要波成分抑圧信号を生成する生成部と、
前記不要波成分抑圧信号を用いて、前記整相加算部の出力信号に対して不要波成分抑圧処理を実行する抑圧処理部と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
A plurality of vibration elements arranged in the element arrangement direction, a vibration element array that outputs a reception signal string,
A phasing addition unit that applies phasing processing and addition processing in stages to the received signal sequence;
A frequency analysis unit that obtains an orientation spectrum by performing frequency analysis in the element array direction on the received signal sequence after the phasing process and before the addition process;
A weighting processing unit that generates a weighted azimuth spectrum by applying a weighting process using the azimuth characteristics of the vibration element array generated by the phasing process and the addition process to the azimuth spectrum;
A generating unit that generates an unnecessary wave component suppression signal based on the weighted azimuth spectrum;
A suppression processing unit that performs unnecessary wave component suppression processing on the output signal of the phasing addition unit using the unnecessary wave component suppression signal;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
請求項1記載の装置において、
前記振動素子列の方位特性がメインビーム偏向角度に基づいて変更される、ことを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 1.
An ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the azimuth characteristics of the vibration element array are changed based on a main beam deflection angle.
請求項1又は2記載の装置において、
前記生成部は、前記重み付け後の方位スペクトルにおいてメインビーム相当部分及び不要波相当部分の内の少なくとも一方を特定することにより前記不要波成分抑圧信号を生成する、ことを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus according to claim 1 or 2,
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the generating unit generates the unnecessary wave component suppression signal by specifying at least one of a main beam equivalent portion and an unnecessary wave equivalent portion in the weighted azimuth spectrum .
請求項3記載の装置において、
前記整相加算部の出力信号から前記不要波成分抑圧信号が減算される、ことを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 3.
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the unnecessary wave component suppression signal is subtracted from an output signal of the phasing adder.
請求項3記載の装置において、
前記整相加算部の出力信号に対して前記不要波成分抑圧信号が乗算される、ことを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 3.
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the output signal of the phasing adder is multiplied by the unnecessary wave component suppression signal.
請求項1記載の装置において、
前記整相加算部の出力信号に対して検波処理を施す検波処理部を含み、
前記抑圧処理部は前記検波処理後の信号に対して前記不要波成分抑圧処理を実行する、ことを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 1.
A detection processing unit that performs detection processing on the output signal of the phasing addition unit,
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the suppression processing unit executes the unnecessary wave component suppression processing on the signal after the detection processing.
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