JP3253281B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、機械走査方式の超
音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、機械走査式超音波診断装置におい
ては、音響レンズの焦点以外の点における分解能の悪さ
と、振動子とケースの間に生じる多重エコーが、画質を
劣化させる大きな要因となっている。全深度で分解能を
向上させる方法として、特開昭62−47348号公報
に示すような合成開口方式が、また、多重エコーを除去
する方法として、特開平7−178081号公報に示す
ような信号処理による多重エコー除去方法が知られてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多重エ
コー除去処理と合成開口処理は、別個の技術として取り
扱われており、それぞれ独立して開発が行われているた
め、これら2つを実装しようとすると、それぞれに専用
の部品、回路構成が必要になり、回路規模およびコスト
が増大するという問題を有していた。
【0004】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、小さい回路規模で多重エコー除去処理と合成開口処
理を同時に行なうことができる優れた機械走査式超音波
診断装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明は、機械走査方式の探触子と、A/D変換部
と、受信信号を記憶する第1および第2のメモリブロッ
クと、多入力多出力の遅延加算部とを有し、第1のメモ
リブロックに記憶された受信信号を読み出し、遅延加算
部で多重エコー除去処理を行なって第2のメモリブロッ
クに書き込む処理と、第2のメモリブロックに記憶され
た多重エコー除去処理後の信号を読み出して遅延加算部
で合成開口を行なう処理とを交互に行なうようにしたも
のであり、これにより、小さい回路規模で多重エコー除
去処理と合成開口処理を同時に行なうことができ、コス
トパフォーマンスの優れた機械走査式超音波診断装置が
得られる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、合成開口処理と多重エコー除去処理を行なう機械走
査式の超音波診断装置であって、機械走査方式の探触子
と、A/D変換部と、受信信号を記憶する第1および第
2のメモリブロックと、多入力多出力の遅延加算部とを
有し、第1のメモリブロックに記憶された受信信号を読
み出し、前記遅延加算部で多重エコー除去処理を行なっ
て第2のメモリブロックに書き込む処理と、第2のメモ
リブロックに記憶された多重エコー除去処理後の信号を
読み出して、前記遅延加算部で合成開口を行なう処理と
を交互に行なうことを特徴とする超音波診断装置であ
り、複数の合成信号が得られる1つの遅延加算部で、合
成開口処理と多重エコー除去処理を交互に行なうことが
できるという作用を有する。
【0007】また、請求項2に記載の発明は、多重エコ
ー除去処理と合成開口処理とを交互に行うためのスイッ
チを備えた請求項1記載の超音波診断装置であり、1つ
の遅延加算部で、合成開口処理と多重エコー除去処理を
時分割で交互に行なうことができるという作用を有す
る。
【0008】また、請求項3に記載の発明は、電子走査
探触子を有し、前記遅延加算部を用いてビームフォーミ
ングを行なうことを特徴とする請求項1に記載の超音波
診断装置であり、1つの遅延加算部で、機械走査モード
のときの多重エコー除去処理と合成開口処理を交互に行
なえるとともに、電子走査モードのときのビームフォー
ミングを行なうことができるという作用を有する。
【0009】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図7を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の実施の形態1における
機械走査式の超音波診断装置のブロック図である。図1
において、1は機械走査探触子、2は送信部、3は受信
部、4はA/D変換部、5は第1のメモリブロック、6
は第2のメモリブロック、7は遅延加算部、8は検波
部、9は走査変換部、10はモニタである。30、31
はスイッチ部である。
【0010】機械走査探触子1は、図2に示すように、
超音波振動子21、ローター22、液状伝播媒体23、
音響窓24から構成される。ローター22に取り付けら
れた超音波振動子21は、電気信号を超音波に変換して
生体内に送信するとともに、生体内で反射された超音波
を受信して電気信号に変換する。ローター22を外部か
らの信号により回転させて、異なる方向に複数回超音波
を送受信することで、1枚の断層画像を作成する。1枚
の断層画像を作成するために必要な受信信号数(音響走
査線数)は、本実施の形態ではm本とするが、一般的に
は128本から512本程度である。ローター22、超
音波振動子21は、音響窓24で保護され、内部は液状
伝播媒体23で満たされている。多重エコーは、主とし
て、超音波振動子21と音響窓24の間で、超音波が複
数回反射することによって発生する。
【0011】図1において、送信部2は、機械走査探触
子1に駆動パルスを供給する。受信部3は、機械走査探
触1からの受信信号を増幅し、A/D変換部4は、受信
信号をディジタル信号に変換する。第1のメモリブロッ
ク5は、メモリ15−1〜15−nのn個のメモリで構
成され、各メモリ15は、1回の送受信で得られる受信
信号を記憶する。第2のメモリブロック6は、メモリ1
6−1〜16−nのn個のメモリで構成され、各メモリ
16は、メモリ15と同等の容量を持つ。遅延加算部7
は、図3に示すように、係数乗算部11、遅延部12、
加算部13から構成される。係数乗算部11は、入力し
た受信信号をそれぞれ定数倍し、遅延部12は、受信信
号にそれぞれ独立な遅延量を与え、加算部13は、その
受信信号を加算し、新たな合成信号を作成する。遅延加
算部7は、この構成を複数並列に持っており、複数の受
信信号から複数の合成信号を得られるようになってい
る。このような遅延加算部7の構成は、電子走査超音波
診断装置のビームフォーマーとして一般的であり、LS
I化もされている。遅延加算部7の入力数(メモリブロ
ックのメモリ数)nは、1枚の断層画像を作成するため
に必要な受信信号数mに比べ小さく、一比ca的には16
から64程度である。検波部8は受信信号を検波し、走
査変換部9は走査変換を行って断層画像を作成し、モニ
タ10は断層像を表示する。
【0012】以上のように構成された超音波診断装置に
ついて、図4と図5を用いてその動作を説明する。ま
ず、機械走査探触子1から受信部3で受信された信号
は、A/D変換部4でディジタル信号に変換された後、
第1のメモリブロック5中のメモリ15に順に記憶され
る。メモリブロック5中のメモリ数nは、1画面を構成
する受信信号数mと比べ少ないため、n+1番目の受信
信号はメモリ15−1に、n+2番目の受信信号はメモ
リ15−2に書き込まれる。
【0013】以後、説明を簡単にするために、n=10
として説明する。今、例えば図2における95番目の受
信信号を受信する場合を考える。このとき、図1におけ
るスイッチ部30、31はa側に接続する。図4は95
番目の受信信号の受信期間中の、図1に示す超音波診断
装置の動作を示す。A/D変換部4でディジタル化され
た95番目の受信信号は、第1のメモリ15−5に書き
込まれる。このときメモリ15−1〜4には、91番目
〜94番目の受信信号が、メモリ15−6〜10には8
6番目〜90番目の受信信号が、それぞれ記憶されてい
る。遅延加算部7は、メモリブロック5を構成するメモ
リのうち、現在書き込み中ではない9個のメモリに記憶
されている受信信号、つまりメモリ15−1〜4および
メモリ15−6〜10に記憶されている86番目から9
4番目の受信信号を用いて、89番目と90番目の受信
信号の多重エコー除去処理を行なう。そして、多重エコ
ー除去処理後の89番目と90番目の受信信号を第2の
メモリ6のメモリ16−9と16−10に書き込む。多
重エコー除去処理については後述する。
【0014】次に、96番目の受信信号を受信する場合
を考える。このとき、図1におけるスイッチ部30、3
1はb側に接続する。図5は96番目の受信信号の受信
期間中の、図1に示す超音波診断装置の動作を示す。A
/D変換部4でディジタル化された96番目の受信信号
はメモリ15−6に書き込まれる。このときメモリ16
−1から10には、81番目から90番目の多重エコー
除去処理後の受信信号が記憶されている。遅延加算部7
は、メモリブロック6に記憶されている81番目から9
0番目の多重エコー除去処理後の受信信号を用いて合成
開口処理を行ない、85番目と86番目の信号を合成す
る。以下同様に、97番目を受信中には91番目と92
番目の多重エコー除去処理を、98番目を受信中には8
7番目と88番目の合成開口処理をというように、多重
エコー除去処理と合成開口処理を交互に行なう。
【0015】ここで、遅延と加算を用いた多重エコー除
去処理の原理について、図6を用いて説明する。図6は
95番目の受信信号を受信中の、メモリブロック5に記
憶されている受信信号である。今、86番目から93番
目の受信信号から89番目の受信信号の多重エコーを除
去することを考える。多重エコーは、図2における超音
波振動子21と音響窓24の間で、超音波が複数回反射
することによって発生するため、図6に示すように各受
信信号中、ほぼ同じ位置に周期的に発生する。このと
き、これらの受信信号の平均g(t)を求めると、多重
エコーのみ検出することができる。この平均受信信号g
(t)を受信信号f(89,t)から減算することで、
多重エコーを含まない受信信号f’(89,t)を得る
ことができる。この処理を図3に示す遅延加算部で実現
するためには、遅延部12の遅延量を0とし、係数乗算
部11では89番目の信号を(7/8)倍し、他を(−
1/8)倍するように設定すればよい。なお、図2にお
ける超音波振動子21と音響窓24の間隔が一定でない
場合には、多重エコーの位相がそろわず、平均により多
重エコーを検出することができないが、この場合には、
図3における遅延部12の遅延量を調整することによ
り、多重エコーの位相をそろえ、多重エコーを検出する
ことが可能である。
【0016】以上のように、本発明の実施の形態1によ
れば、受信信号を記憶する2つのメモリブロック5、6
と、多入力多出力の遅延加算部7を有し、第1のメモリ
ブロック5に記憶された受信信号を読み出し、遅延加算
部7で多重エコー除去処理を行なって第2のメモリブロ
ック6に書き込む処理と、第2のメモリブロック6に記
憶された多重エコー除去処理後の信号を読み出して、遅
延加算部7で合成開口を行なう処理とを時分割で交互に
行なうことにより、1つの多入力多出力の遅延加算部7
で、合成開口と多重エコー除去処理を同時に行なうこと
ができ、コストパフォーマンスの優れた超音波診断装置
を実現できる。
【0017】(実施の形態2)図7は実施の形態1の超
音波診断装置に、さらに電子走査式の探触子17と、探
触子17のための送信部18および受信部19、A/D
変換部20を備えた超音波診断装置のブロック図であ
る。なお、実施の形態1と同一の機能、動作をする部分
は同一の符号を付し、説明を省略する。また、機械走査
モードのときの動作は、実施の形態1と同一であるの
で、説明を省略する。
【0018】図7において、電子走査探触子17は、超
音波振動子が1次元のアレイ状に配列された構造となっ
ている。送信部18は、電子走査探触子17を構成する
それぞれの超音波振動子にタイミングの異なる駆動パル
スを供給する。電子走査探触子17を構成する超音波振
動子は、電気信号を超音波に変換して生体内に送信する
とともに、生体内で反射された超音波を受信して電気信
号に変換する。受信部19は、電子走査探触子17を構
成する超音波振動子より受信された受信信号を個別に増
幅し、A/D変換部20は、受信信号をディジタル信号
に変換する。遅延加算部7は、ディジタル化された受信
信号に係数の乗算、遅延、加算の処理を行なうことによ
り、超音波ビームの収束および偏向を行なう。電子走査
を行なうとき、スイッチ部32はc側、スイッチ部31
はb側とする。
【0019】以上のように、本発明の実施の形態2によ
れば、1つの多入力多出力の遅延加算部7で、機械走査
モードのときの多重エコー除去処理と合成開口処理を交
互に行なうとともに、電子走査モードのときのビームフ
ォーミングを行なうことができ、コストパフォーマンス
の優れた超音波診断装置を実現できる。
【0020】
【発明の効果】以上のように、本発明は、受信信号を記
憶する第1および第2のメモリブロックと、多入力多出
力の遅延加算部とを有し、第1のメモリブロックに記憶
された受信信号を読み出し、遅延加算部で多重エコー除
去処理を行なって第2のメモリブロックに書き込む処理
と、第2のメモリブロックに記憶された多重エコー除去
処理後の信号を読み出して、遅延加算部で合成開口を行
なう処理とを交互に行なうことにより、小さい回路規模
で、合成開口と多重エコー除去処理を同時に行なうこと
ができ、コストパフォーマンスの優れた超音波診断装置
を実現できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における超音波診断装置
のブロック図
【図2】実施の形態1における機械走査探触子の構造図
【図3】実施の形態1における遅延加算部の詳細構成図
【図4】実施の形態1における多重エコー除去処理期間
の動作説明図
【図5】実施の形態1における合成開口処理期間の動作
説明図
【図6】実施の形態1における多重エコー除去処理の原
理説明図
【図7】本発明の実施の形態2における超音波診断装置
のブロック図
【符号の説明】
1 機械走査探触子 2 送信部 3 受信部 4 A/D変換部 5 第1のメモリブロック 6 第2のメモリブロック 7 遅延加算部 8 検波部 9 走査変換部 10 モニタ 11 係数乗算部 12 遅延部 13 加算部 15 メモリ 16 メモリ 17 電子走査探触子 18 送信部 19 受信部 20 A/D変換部 21 超音波振動子 22 ローター 23 液状伝播媒体 24 音響窓 30 スイッチ部 31 スイッチ部 32 スイッチ部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−47348(JP,A) 特開 平7−178081(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 8/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 合成開口処理と多重エコー除去処理を行
    なう機械走査式の超音波診断装置であって、機械走査方
    式の探触子と、A/D変換部と、受信信号を記憶する第
    1および第2のメモリブロックと、多入力多出力の遅延
    加算部とを有し、第1のメモリブロックに記憶された受
    信信号を読み出し、前記遅延加算部で多重エコー除去処
    理を行なって第2のメモリブロックに書き込む処理と、
    第2のメモリブロックに記憶された多重エコー除去処理
    後の信号を読み出して、前記遅延加算部で合成開口を行
    なう処理とを交互に行なうことを特徴とする超音波診断
    装置。
  2. 【請求項2】 多重エコー除去処理と合成開口処理とを
    交互に行うためのスイッチを備えた請求項1記載の超音
    波診断装置。
  3. 【請求項3】 電子走査探触子を有し、前記遅延加算部
    を用いてビームフォーミングを行なうことを特徴とする
    請求項1または2に記載の超音波診断装置。
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