JP2831656B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JP2831656B2
JP2831656B2 JP63176706A JP17670688A JP2831656B2 JP 2831656 B2 JP2831656 B2 JP 2831656B2 JP 63176706 A JP63176706 A JP 63176706A JP 17670688 A JP17670688 A JP 17670688A JP 2831656 B2 JP2831656 B2 JP 2831656B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、超音波診断においてエコー信号を遅延させ
る受信遅延手段を備えた超音波診断装置に関する。
(従来の技術) 第5図はセクタ電子スキャン方式を採用した超音波診
断装置を示す図で、第6図は電子スキャンによる超音波
ビームの偏向の様子を示す図、第7図は遅延線の作用を
示す図である。第5図において、n個に分割されたエレ
メント1a〜1nを有する超音波トランスジューサ1により
Bモード像が表示部9に得られるものとなっている。ま
ず、第5図に示す如く異なる遅延時間t1,t2…tnを有す
る送信パルスが基準パルス発生器11から送信遅延線2,パ
ルサ3を介して前記超音波トランスジューサ1の各々の
エレメント1a〜1nに入力される。そうすると、第7図に
示す如く各々のエレメント1a〜1nから遅延時間t1,t2…t
nだけ遅れて超音波が送波される。すなわち第6図に示
すようにこれらの超音波の波面13は合成され、被観測物
体12に向けて超音波ビームが送波される。そして超音波
ビームが前記物体12に当たると、反射されてエコー信号
19が前記各々のエレメント1a〜1nに遅延時間t1,t2…tn
で受波される。そしてこのエコー信号19はプリアンプ4
(4a〜4n)で増幅され、制御部10の遅延制御を受けた受
信遅延線5(5a〜5n)により前記遅延時間t1,t2…tnと
逆のパターンを有する遅延時間r1,r2…rnが与えられ、
これらの遅延時間20が加算器6により合成されて加算波
22が取出される。なお前記遅延時間のパターンを変更
し、超音波ビームを所望の範囲にスキャンすることもで
き、Bモード像として表示するための二次元に分布する
物体12からの超音波エコーが得られる。
ところで、前記遅延時間t1,t2…tnおよび遅延時間r1
…rnは、送信遅延線2および受信遅延線5により、10n
μs程度の精度で設定されている。超音波の送信につい
ては、二値の電気的パルスをトランスジューサ1に与え
ればよく、送信遅延線2はディジタル回路で容易に構成
でき、精度の良い遅延制御が可能となる。
一方、超音波の受信については、トランスジューサの
各エレメントに生じる多くの周波数成分を含み、ダイナ
ミックレンジの広い受信エコーに対して10ns程度のステ
ップで遅延をかける必要がある。これをディジタルで行
なう場合、同時受信エレメントの個々にA/D変換器を接
続し、各エレメントから得られる受信エコーを直接A/D
変換し、シフトレジスタ等を用いて、データの読出し時
刻を10nsのステップで接続することにより行なう方法が
あれば考えられる。しかしながら、この場合、遅延量子
化精度はA/D変換器の変換レートとなるため、10nsの遅
延量子化精度を得るためには1/10ns=100MHzの変換クロ
ックで動作するA/D変換器を同時受信エレメント数だけ
用いる必要がある。この性能を満たすA/D変換器はは非
常に高価であり、また形状が大きく消費電力も多大であ
るため、これを用いての実現は極めて困難である。変換
レートの遅い(例えば50ns)安価なA/D変換器を用いる
方法では分解能が劣化し、またアーチファクトが増大し
てしてしまう。したがって、一般にコイルLとコンデン
サCからなるアナログ受信遅延線が使用され、10ns程度
の遅延時間の精度が確保されている。
(発明が解決しよとする課題) 然し乍ら、上記従来のアナログ受信遅延線にあって
は、次のような問題がある。すなわち (1)周波数特性が悪い。
(2)クロストークによりアーチファクトが発生し、信
号波形が乱れる。
(3)反射により信号波形が乱れる。
(4)遅延時間のバラツキが大きい。
等の要因により前記Bモード像が劣化してしまうという
問題がある。
一方、走査線の本数を増加させて緻密な超音波画像を
得、走査線の本数は変更せずにフレーム数を増加してリ
アルタイム性を向上する技術として、複数の同時受信方
式を採用した超音波装置がある。
第8図は複数方向同時受信方式を示す図で、第9図は
二方向同時受信を行なった場合の概略構成を示す図であ
る。第9図に示す如く前記複数同時受信方式を採用した
超音波装置は、第5図に示した装置に対し二つの受信遅
延線5(5a1〜5n2)と、二つの受信遅延線5(5a1〜5n
2)に対応するように二つの加算器6a,6bおよびレシーバ
7a,7bが設けられている。そして第8図に示す如く二方
向同時受信方式による受信指向性18を有する超音波ビー
ムが送波される。しかしながら、この装置はアナログ受
信遅延線を用いているので、同時に複数の受信指向性を
設定することができない。このため、同時受信方向の数
だけ受信遅延部を持つ必要があり、システムが膨大にな
ってしまうという問題があった。
そこで本発明の目的は、遅延時間の精度を向上し得、
分解能の精度を良くしかつ反射,クロストークによるア
ーチファクト等を低減して画質を向上し得、しかも簡単
な構成からなる超音波診断装置を提供することにある。
[発明の構成] (課題を解決する為の手段) 本発明は上記の課題を解決し目的を達成する為に次の
ような手段を講じた。すなわち本発明は、複数の超音波
振動子により被検体に超音波を送受波し、これにより得
られるエコー信号をディジタル信号に変換した後、遅延
手段により遅延し、遅延された信号を加算して超音波診
断情報を得る超音波診断装置において、前記遅延手段
は、ディジタル遅延手段と、このディジタル遅延手段の
前段または後段に接続されディジタル信号と位相制御信
号とを乗算する乗算手段とを備えるようにした。
(作用) このような手段を講じたことにより、次のような作用
を呈する。本発明によれば、乗算手段によりA/D変換レ
ート以上の位相整合が行なえるので、高分解能,低アー
チファクトの超音波画像が得られ、画像上の再生する各
点に受信フォーカスをかけられ、高分解能の画像が得ら
れる。
(実施例) 第1図は本発明に係る二方向同時受信方式を採用した
超音波診断装置の一実施例を示す概略構成図で、第2図
は一方向受信方式を採用した超音波診断装置を示す図で
ある。なお従来の装置における部分と同一部分について
は同一符号を付して説明する。この超音波診断装置はア
ナログ小遅延線23を前記A/D変換器24およびディジタル
遅延線25の前段に設けた点にある。
アナログ小遅延線23は小さいステップで連続的にエコ
ー信号の遅延時間を可変するものであり、良好な特性の
ものが容易に製作できるものとなっている。
第3図(a)はタップ方式によるアナログ小遅延線23
aを示す図で、第3図(b)は連続可変式によるアナロ
グ小遅延線23bを示す図である。タップ方式によるアナ
ログ小遅延線23aはコイル31に複数のタップ31a〜31eを
設け、この複数のタップ31a〜31eに対応する如く複数の
スイッチ32(32a〜32e)が設けられ、小ステップで遅延
時間が可変できるものとなっている。連続可変式遅延線
23bは、制御回路34により可変容量ダイオード36の静電
容量Cを連続的に変化させ、コイル31とのLC定数で遅延
時間を連続的に変化させるものである。この場合、遅延
線の特性インピーダンスはCの値により変化するので、
整合抵抗としてFET35を用い、Cの値とともにFET35の抵
抗値を変化させて整合をとるようにしている。したがっ
て、アナログ小遅延線23は前記超音波トランスジューサ
1の各エレメントにおいて受波されたエコー信号に対し
最大40nsecの遅延時間を10nsecステップの遅延時間で与
えるものとなっている。A/D変換器24は前記遅延された
信号を20M Hz8bitすなわち50nsec毎にサンプリングし、
ディジタル信号に変換するものである。ディジタル遅延
線25は例えばRAMからなり、前記ディジタル信号に対し
てディジタル遅延し50nsecステップの遅延時間を与える
ものである。レシーバ7は合成された超音波エコー信号
を検波し、Bモード像の信号に変換するものである。DS
C(Digital Scan Converter)8はレシーバ7の出力
信号をBモード像の画像に構成するものである。表示部
9は前記DSC8の出力画像を表示するものである。
次にこのように構成された実施例の作用を説明する。
超音波ビームが物体に送受波され、トランスジューサ1
の各エレメント1a〜1nに入力されたエコー信号は、プリ
アンプ4で増幅され、アナログ小遅延線23に出力され
る。そして前記各エレメントのエコー信号はこのアナロ
グ小遅延線23により10nsecステップの遅延精度で位相が
整合され、A/D変換器24により50nsecでサンプリングさ
れ、さらにディジタル遅延線25により50nsecステップで
遅延される。そしてエコー信号はディジタル加算器26に
により一つに合成され、レシーバ7により検波され、DS
C8によりBモード像に構成され、表示部9にBモード像
が表示される。なお上述のように複数同時受信を行なう
場合には、ディジタル遅延線25にエコー信号が記憶さ
れ、読出し時のタイミング制御のみで遅延時間が設定で
きる。つまり、時分割処理が可能となるのでディジタル
遅延線25は一系統のみでよい。
このように本実施例によれば、ディジタル遅延線25の
前段にアナログ小遅延線23が設けられているので、この
アナログ小遅延線23により小ステップで連続的に遅延時
間を変化させることができる。その結果、アナログ遅延
手段の後に接続されるディジタル遅延手段に用いられる
A/D変換器の変換レートが遅い場合においても、遅延時
間の精度を向上でき、適切に位相整合が図れる。そして
前段のアナログ遅延手段は、遅延時間が微小であるの
で、特性の良好なものを容易に作ることができ、さらに
その後段に接続される受信遅延手段はディジタルで構成
されるので、信号が劣化せず、その超音波診断像が得ら
れる。さらにディジタル遅延手段において受信エコーを
記憶することができるので、複数方向同時受信(複数方
向の受信指向性の設定)を一系統の受信遅延手段で行な
うことができ、走査線本数およびフレーム数の増加を容
易に行なうことが可能である。
次に、本発明の超音波診断装置の第2実施例を第4図
を参照して説明する。プリアンプ4および50nsecでサン
プリングするA/D変換器24を介したメモリ40の出力に
は、ディジタル遅延線41a,41b、このディジタル遅延線4
1により遅延された信号と位相を制御した連続波である
位相制御信号(例えば正弦波)とを乗算する乗算器41a,
41b、複数のエレメントのエコー信号を加算する加算器4
2a,42b、低減フィルタリングするLPF43a,43bが並設され
ている。
このように構成された実施例の作用を説明する。エコ
ー信号はプリアンプ4により増幅され、A/D変換器24に
よりディジタル信号に変換され、メモリ40に記憶され
る。そしてこのエコー信号はディジタル遅延線41a,41b
に分岐され、各エコー信号は乗算器42a,42bにより50nse
cステップで遅延されたエコー信号と位相制御信号が乗
算され位相が整合される。そして乗算された信号は加算
器43a,43bにより合成され、LPF44a,44bにより低減フィ
ルタリングされ画像が得られる。
したがって、A/D変換レート以上の位相整合が行える
ので、高分解能、低アーチファクトの超音波画像が得ら
れ、画像上の再生する各点に受信フォーカスをかけられ
るので、高分解能の画像が得られる。
なお本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能
であるのは勿論である。
[発明の効果] 本発明によれば、遅延時間の精度を向上でき、さらに
ディジタルで信号処理を行なうので、反射,クロストー
クによるアーチファクト等を低減して画質を向上でき、
しかも簡単な構成からなる超音波診断装置を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る二方向同時受信方式を採用した超
音波診断装置の一実施例を示す概略構成図で、第2図は
一方向受信方式を採用した超音波診断装置を示す図、第
3図(a)はタップ方式によるアナログ小遅延線の構成
を示す図、第3(b)図は連続可変式によるアナログ小
遅延線を示す図、第4図は本発明の第2実施例を示す図
である。第5図は従来のセクタ電子スキャン方式を採用
した超音波診断装置を示す図で、第6図は電子スキャン
による超音波ビームの偏向の様子を示す図、第7図は遅
延線の作用を示す図、第8図は複数方向同時受信方式を
示す図、第9図は二方向同時受信を行なった場合の概略
構成を示す図である。 1……超音波トランスジューサ、2……送信遅延線、3
……パルサ、4……プリアンプ、5……受信遅延線、6
……加算器、7……レシーバ、8……DSC、9……表示
部、10……制御部、11……基準パルス、12……被観測物
体、13……トランスジューサの各エレメントにおける送
出波の波面、14……合成された波面、15……超音波ビー
ムの方向、16……送信超音波ビームの形状、17……送信
指向性、18……受信指向性、19……各エレメントにおけ
る送信波形、20……各エレメントにおける送信波形、21
……遅延時間が揃えられた各エレメントにおける受信波
形、22……合成された受信波形、23……アナログ小遅延
線、24……A/D変換器、25……ディジタル遅延線、26…
…ディジタル加算器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A61B 8/00 - 8/15

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の超音波振動子により被検体に超音波
    を送受波し、これにより得られるエコー信号をディジタ
    ル信号に変換した後、遅延手段により遅延し、遅延され
    た信号を加算して超音波診断情報を得る超音波診断装置
    において、 前記遅延手段は、ディジタル遅延手段と、このディジタ
    ル遅延手段の前段または後段に接続されディジタル信号
    と位相制御信号とを乗算する乗算手段とを備えることを
    特徴とする超音波診断装置。
JP63176706A 1988-06-17 1988-07-15 超音波診断装置 Expired - Lifetime JP2831656B2 (ja)

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US07/365,393 US5027821A (en) 1988-06-17 1989-06-13 Ultrasonic imaging apparatus

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JPH0226548A JPH0226548A (ja) 1990-01-29
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58141142A (ja) * 1982-02-17 1983-08-22 株式会社日立メディコ 超音波受波偏向回路
JPS59120140A (ja) * 1982-12-28 1984-07-11 株式会社東芝 超音波診断装置
JPS62200810A (ja) * 1986-02-28 1987-09-04 Toshiba Corp 遅延回路

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