JP3300313B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
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- signal
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
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- G01S7/52023—Details of receivers
- G01S7/52036—Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation
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-
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- Nonlinear Science (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波診断装置に
関し、特に、超音波の伝搬にともなう非線形歪みを利用
する超音波診断装置に関する。
関し、特に、超音波の伝搬にともなう非線形歪みを利用
する超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、超音波診断装置の１種として、超
音波の非線形伝搬歪みを利用する超音波診断装置が知ら
れている。このような超音波診断装置の例としては、特
開昭61-279235号公報に開示された超音波診断装置があ
る。以下、その動作原理について、図５に示すブロック
図を参照しながら説明する。
音波の非線形伝搬歪みを利用する超音波診断装置が知ら
れている。このような超音波診断装置の例としては、特
開昭61-279235号公報に開示された超音波診断装置があ
る。以下、その動作原理について、図５に示すブロック
図を参照しながら説明する。
【０００３】図５において、パルス送信部102は、振幅
の異なるパルス信号を発生できる回路である。トランス
デューサ101は、パルス信号を超音波に変換するととも
に、超音波を電気信号に変換する素子である。被検体10
5は、生体組織などの超音波を伝搬し反射する物体であ
る。可変利得部109は、利得を変えて増幅できる回路で
ある。メモリ111、112は、受信信号を記憶する手段であ
る。演算部113は、記憶された受信信号を減算する回路
である。表示部115は、演算結果を画像として表示する
装置である。
の異なるパルス信号を発生できる回路である。トランス
デューサ101は、パルス信号を超音波に変換するととも
に、超音波を電気信号に変換する素子である。被検体10
5は、生体組織などの超音波を伝搬し反射する物体であ
る。可変利得部109は、利得を変えて増幅できる回路で
ある。メモリ111、112は、受信信号を記憶する手段であ
る。演算部113は、記憶された受信信号を減算する回路
である。表示部115は、演算結果を画像として表示する
装置である。
【０００４】上記のように構成された従来の超音波診断
装置の動作を説明する。パルス送信部102は、第一回目
の送信において振幅Ａの駆動パルスを発生し、トランス
デューサ101を駆動し、振幅Ｂの超音波パルスを発生す
る。パルス送信部102は、第二回目の送信においては、
振幅が２倍のＡ×２の駆動パルスを発生し、トランスデ
ューサ101を駆動し、振幅が２倍のＢ×２の超音波パル
スを発生する。パルス送信部102の駆動パルスの振幅を
変化させるためには、パルス送信部102に供給される高
電圧を高速に切り替える。そのために特別な電源を用い
る。
装置の動作を説明する。パルス送信部102は、第一回目
の送信において振幅Ａの駆動パルスを発生し、トランス
デューサ101を駆動し、振幅Ｂの超音波パルスを発生す
る。パルス送信部102は、第二回目の送信においては、
振幅が２倍のＡ×２の駆動パルスを発生し、トランスデ
ューサ101を駆動し、振幅が２倍のＢ×２の超音波パル
スを発生する。パルス送信部102の駆動パルスの振幅を
変化させるためには、パルス送信部102に供給される高
電圧を高速に切り替える。そのために特別な電源を用い
る。
【０００５】トランスデューサ101で発生した超音波パ
ルスは、被検体105を伝搬する。超音波パルスは、被検
体105における伝搬距離が増加するにつれて非線形歪み
が増大する。超音波パルスの振幅が大であれば、その歪
み量も大となる。この歪みは高調波成分の発生に基づく
ものであるため、基本波の振幅は減少する。また、超音
波パルスのビームにおいて、振幅が比較的大きなメイン
ローブのピーク部分では歪みが大であり、振幅が比較的
小さいサイドローブ部分では歪みが小さい。
ルスは、被検体105を伝搬する。超音波パルスは、被検
体105における伝搬距離が増加するにつれて非線形歪み
が増大する。超音波パルスの振幅が大であれば、その歪
み量も大となる。この歪みは高調波成分の発生に基づく
ものであるため、基本波の振幅は減少する。また、超音
波パルスのビームにおいて、振幅が比較的大きなメイン
ローブのピーク部分では歪みが大であり、振幅が比較的
小さいサイドローブ部分では歪みが小さい。
【０００６】このようにして歪んだ超音波パルスは、被
検体105において散乱されてエコーとなり、トランスデ
ューサ101で受信信号に変換される。第一回目の送信に
対応する受信信号に対して、可変利得部109では、倍率
Ｃで受信信号を増幅する。第二回目の送信に対応する受
信信号に対して、可変利得部109では、倍率が半分のＣ
／２で受信信号を増幅する。第一回目の受信信号はメモ
リ111に記憶され、第二回目の受信信号はメモリ112に記
憶され、演算部113で互いに減算される。
検体105において散乱されてエコーとなり、トランスデ
ューサ101で受信信号に変換される。第一回目の送信に
対応する受信信号に対して、可変利得部109では、倍率
Ｃで受信信号を増幅する。第二回目の送信に対応する受
信信号に対して、可変利得部109では、倍率が半分のＣ
／２で受信信号を増幅する。第一回目の受信信号はメモ
リ111に記憶され、第二回目の受信信号はメモリ112に記
憶され、演算部113で互いに減算される。
【０００７】この場合、各２回のエコーのサイドローブ
に関する部分は歪みがともに小さいため、振幅が正確に
２倍異なるとみなせる。可変利得部で利得を補正するこ
とにより、各２回のサイドローブの振幅を等しくするこ
とができるので、演算部113における減算の結果である
差信号はゼロとなる。一方、メインローブに関しては、
第一回目の送信よりも第二回目の送信による歪みの割合
が大となるため、演算部113における減算の結果、差信
号がゼロではなくなる。この差信号は、メインローブの
振幅が大きい部分、すなわち非常に細いビームに得られ
た受信信号に相当するとみなせる。このように、減算さ
れた受信信号は、サイドローブの少ない分解能が高い画
像として表示部115に表示される。
に関する部分は歪みがともに小さいため、振幅が正確に
２倍異なるとみなせる。可変利得部で利得を補正するこ
とにより、各２回のサイドローブの振幅を等しくするこ
とができるので、演算部113における減算の結果である
差信号はゼロとなる。一方、メインローブに関しては、
第一回目の送信よりも第二回目の送信による歪みの割合
が大となるため、演算部113における減算の結果、差信
号がゼロではなくなる。この差信号は、メインローブの
振幅が大きい部分、すなわち非常に細いビームに得られ
た受信信号に相当するとみなせる。このように、減算さ
れた受信信号は、サイドローブの少ない分解能が高い画
像として表示部115に表示される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
超音波の伝搬にともなう非線形歪みを利用する従来の超
音波診断装置では、受信信号間の減算を行う必要がある
ため、同一の音響走査線方向における２回の送受信を必
要とし、高速に音響走査線を移動する場合には使えない
という問題があった。
超音波の伝搬にともなう非線形歪みを利用する従来の超
音波診断装置では、受信信号間の減算を行う必要がある
ため、同一の音響走査線方向における２回の送受信を必
要とし、高速に音響走査線を移動する場合には使えない
という問題があった。
【０００９】本発明は、上記従来の問題を解決して、高
速に音響走査線を移動する機械走査方式あるいは電子走
査方式の超音波診断装置において、超音波の伝搬にとも
なう非線形歪みを検出することにより、サイドローブの
少ない分解能が高い画像を表示することを目的とする。
速に音響走査線を移動する機械走査方式あるいは電子走
査方式の超音波診断装置において、超音波の伝搬にとも
なう非線形歪みを検出することにより、サイドローブの
少ない分解能が高い画像を表示することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では、超音波診断装置を、強度レベルが変
化する超音波パルスを送信する送信手段と、強度が異な
る超音波パルスを交互に音響走査線方向を変えて送信す
るように送信手段を制御する手段と、超音波パルスを受
信して受信信号を生成する受信手段と、受信信号を記憶
する記憶手段と、受信信号に対して等価処理を行なう等
価手段と、同一強度レベルの超音波パルスの送信に対応
する複数の受信信号間の補間を行なって補間信号を生成
する補間手段と、補間信号と受信信号との間で減算を行
う演算手段とを具備する構成とした。
めに、本発明では、超音波診断装置を、強度レベルが変
化する超音波パルスを送信する送信手段と、強度が異な
る超音波パルスを交互に音響走査線方向を変えて送信す
るように送信手段を制御する手段と、超音波パルスを受
信して受信信号を生成する受信手段と、受信信号を記憶
する記憶手段と、受信信号に対して等価処理を行なう等
価手段と、同一強度レベルの超音波パルスの送信に対応
する複数の受信信号間の補間を行なって補間信号を生成
する補間手段と、補間信号と受信信号との間で減算を行
う演算手段とを具備する構成とした。
【００１１】このように構成したことにより、超音波強
度レベルと超音波ビーム方向の異なる受信信号から、強
度レベルが異なりビーム方向が一致する補間信号を生成
して、ビーム方向が同じで異なる強度レベルにおける受
信信号の間での減算が可能になり、高速に音響走査線を
移動する超音波診断装置においても、超音波の伝搬にと
もなう非線形歪みを検出してサイドローブの少ない分解
能が高い画像を表示することができる。
度レベルと超音波ビーム方向の異なる受信信号から、強
度レベルが異なりビーム方向が一致する補間信号を生成
して、ビーム方向が同じで異なる強度レベルにおける受
信信号の間での減算が可能になり、高速に音響走査線を
移動する超音波診断装置においても、超音波の伝搬にと
もなう非線形歪みを検出してサイドローブの少ない分解
能が高い画像を表示することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。
て、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】（実施の形態）本発明の実施の形態は、強
度が異なる超音波パルスを交互に送信し、低い強度レベ
ルの超音波パルスの送信に対応する複数の受信信号を等
価処理して補間を行ない、補間信号と高い強度レベルの
受信信号との間で減算を行なって超音波画像を得る超音
波診断装置である。
度が異なる超音波パルスを交互に送信し、低い強度レベ
ルの超音波パルスの送信に対応する複数の受信信号を等
価処理して補間を行ない、補間信号と高い強度レベルの
受信信号との間で減算を行なって超音波画像を得る超音
波診断装置である。
【００１４】図１は、本発明の実施の形態における超音
波診断装置の概略ブロック図である。図１において、被
検体１は、生体組織などの超音波を伝搬し反射する物体
である。駆動回路２は、駆動パルスを発生する回路であ
る。トランスデューサ３は、駆動パルスを超音波パルス
に変換するとともに、超音波パルスを電気信号に変換す
る素子である。Ａ／Ｄ変換器４は、受信信号をディジタ
ル信号に変換する回路である。等価手段５は、受信信号
を等価処理する手段である。補間手段６は、前の受信信
号と次の受信信号との間で補間処理する手段である。記
憶手段７は、受信信号と補間信号を記憶するメモリであ
る。制御部８は、駆動回路と等価手段と補間手段を制御
する手段である。演算手段９は、受信信号と補間信号の
差を求める手段である。検波手段10は、差信号を検波す
る手段である。表示部11は、検波信号を画像にして表示
する装置である。
波診断装置の概略ブロック図である。図１において、被
検体１は、生体組織などの超音波を伝搬し反射する物体
である。駆動回路２は、駆動パルスを発生する回路であ
る。トランスデューサ３は、駆動パルスを超音波パルス
に変換するとともに、超音波パルスを電気信号に変換す
る素子である。Ａ／Ｄ変換器４は、受信信号をディジタ
ル信号に変換する回路である。等価手段５は、受信信号
を等価処理する手段である。補間手段６は、前の受信信
号と次の受信信号との間で補間処理する手段である。記
憶手段７は、受信信号と補間信号を記憶するメモリであ
る。制御部８は、駆動回路と等価手段と補間手段を制御
する手段である。演算手段９は、受信信号と補間信号の
差を求める手段である。検波手段10は、差信号を検波す
る手段である。表示部11は、検波信号を画像にして表示
する装置である。
【００１５】図２は、パルス幅が異なる駆動パルスを示
す図である。図２（ａ）は、パルス幅Ｔｗが狭い３値の
駆動パルスの波形図である。図２（ｂ）は、パルス幅Ｔ
ｗが広い３値の駆動パルスの波形図である。図３は、超
音波の振幅と高調波歪みの関係を示す図である。図４
は、超音波ビームの振幅と指向性の関係を示す図であ
る。
す図である。図２（ａ）は、パルス幅Ｔｗが狭い３値の
駆動パルスの波形図である。図２（ｂ）は、パルス幅Ｔ
ｗが広い３値の駆動パルスの波形図である。図３は、超
音波の振幅と高調波歪みの関係を示す図である。図４
は、超音波ビームの振幅と指向性の関係を示す図であ
る。
【００１６】上記のように構成された本発明の第１の実
施の形態における超音波診断装置について、図１〜４を
用いてその動作を説明する。最初に、動作の概略を説明
する。駆動回路２が発生する駆動パルスでトランスデュ
ーサ３を励振して、超音波パルスを発生する。駆動回路
２は、異なる強度の駆動パルスを交互に発生し、トラン
スデューサ３を励振する。駆動回路２の波形は、制御部
８により制御される。トランスデューサ３は、超音波パ
ルスの発生ごとに音響走査線方向を変える。
施の形態における超音波診断装置について、図１〜４を
用いてその動作を説明する。最初に、動作の概略を説明
する。駆動回路２が発生する駆動パルスでトランスデュ
ーサ３を励振して、超音波パルスを発生する。駆動回路
２は、異なる強度の駆動パルスを交互に発生し、トラン
スデューサ３を励振する。駆動回路２の波形は、制御部
８により制御される。トランスデューサ３は、超音波パ
ルスの発生ごとに音響走査線方向を変える。
【００１７】トランスデューサ３から発生した超音波パ
ルスは、被検体１を伝搬し、散乱され、トランスデュー
サ３で受信される。トランスデューサ３の受信信号出力
は、Ａ／Ｄ変換器４によりディジタルの受信信号に変換
される。Ａ／Ｄ変換器４からは、強度レベルの低い送信
パルスに対応する受信信号ｒａと、強度レベルが高い送
信パルスに対応する受信信号ｒｂが得られる。
ルスは、被検体１を伝搬し、散乱され、トランスデュー
サ３で受信される。トランスデューサ３の受信信号出力
は、Ａ／Ｄ変換器４によりディジタルの受信信号に変換
される。Ａ／Ｄ変換器４からは、強度レベルの低い送信
パルスに対応する受信信号ｒａと、強度レベルが高い送
信パルスに対応する受信信号ｒｂが得られる。
【００１８】受信信号ｒａは、等価手段５により等価処
理され、ｒｂ’となる。等価処理された受信信号ｒｂ’
は、補間手段６において、次に得られる強度レベルの低
い送信パルスに対応する受信信号ｒｂ’と補間処理さ
れ、補間された受信信号ｒｉが得られる。一方、ｒｂは
記憶手段７に記憶され、ｒｉと位相を合わせて読み出さ
れる。ｒｉとｒｂは演算手段９で減算され、差信号Δｒ
が得られる。等価手段５および補間手段６の演算は、制
御部８により制御される。演算手段９の出力である差信
号Δｒは、検波手段10で検波され、検波手段10の出力
は、表示部11において画像として表示される。
理され、ｒｂ’となる。等価処理された受信信号ｒｂ’
は、補間手段６において、次に得られる強度レベルの低
い送信パルスに対応する受信信号ｒｂ’と補間処理さ
れ、補間された受信信号ｒｉが得られる。一方、ｒｂは
記憶手段７に記憶され、ｒｉと位相を合わせて読み出さ
れる。ｒｉとｒｂは演算手段９で減算され、差信号Δｒ
が得られる。等価手段５および補間手段６の演算は、制
御部８により制御される。演算手段９の出力である差信
号Δｒは、検波手段10で検波され、検波手段10の出力
は、表示部11において画像として表示される。
【００１９】第２に、駆動パルスについて説明する。図
２に、パルス幅が異なる駆動パルスを示す。図２（ａ）
に示す駆動パルスは、パルス幅Ｔｗが狭い３値の駆動パ
ルスであり、図２（ｂ）に示す駆動パルスは、パルス幅
Ｔｗが広い３値の駆動パルスである。図２（ａ）の駆動
パルスのスペクトル強度は、図２（ｂ）の駆動パルスの
スペクトル強度に比べて小さい。このため、駆動パルス
の振幅を一定にしたままパルス幅を変化させると、超音
波パルスの強度レベルを大きく変えることができる。
２に、パルス幅が異なる駆動パルスを示す。図２（ａ）
に示す駆動パルスは、パルス幅Ｔｗが狭い３値の駆動パ
ルスであり、図２（ｂ）に示す駆動パルスは、パルス幅
Ｔｗが広い３値の駆動パルスである。図２（ａ）の駆動
パルスのスペクトル強度は、図２（ｂ）の駆動パルスの
スペクトル強度に比べて小さい。このため、駆動パルス
の振幅を一定にしたままパルス幅を変化させると、超音
波パルスの強度レベルを大きく変えることができる。
【００２０】トランスデューサ３から発生した超音波パ
ルスは、被検体１の媒体中を伝搬する距離が増加するに
つれ、超音波パルスの非線形歪みが増大する。超音波パ
ルスの振幅が大であれば、その歪み量も大となる。この
歪みは、図３に示す様に、高調波成分の発生に基づくも
のであり、それにともない、基本波の振幅は減少する。
このため、図４に示す様に、超音波パルスのビームの振
幅が比較的大きなメインローブのピーク部分では歪みが
大きくなり、振幅が比較的小さいサイドローブ部分では
歪みが小さくなる。
ルスは、被検体１の媒体中を伝搬する距離が増加するに
つれ、超音波パルスの非線形歪みが増大する。超音波パ
ルスの振幅が大であれば、その歪み量も大となる。この
歪みは、図３に示す様に、高調波成分の発生に基づくも
のであり、それにともない、基本波の振幅は減少する。
このため、図４に示す様に、超音波パルスのビームの振
幅が比較的大きなメインローブのピーク部分では歪みが
大きくなり、振幅が比較的小さいサイドローブ部分では
歪みが小さくなる。
【００２１】第３に、駆動パルスの波形の変化に対する
等価手段５の動作を詳細に説明する。図２（ａ）に示す
駆動パルスをｐａ(ｔ)で表し、そのフーリエ変換をＰａ
(ω)で表し、図２（ｂ）に示す駆動パルスをｐｂ(ｔ)で
表し、そのフーリエ変換をＰｂ(ω)で表す。ここで、ｔ
は時間を表し、ωは角周波数を表す。パルスのスペクト
ルの特性は、そのフーリエ変換で表せる。駆動パルスｐ
ａ(ｔ)でトランスデューサを駆動した時の超音波パルス
をｇａ(ｔ)とし、そのフーリエ変換をＧａ(ω)とし、駆
動パルスｐｂ(ｔ)でトランスデューサを駆動した時の超
音波パルスをｇｂ(ｔ)とし、そのフーリエ変換をＧｂ
(ω)とする。トランスデューサのインパルス応答をｈ
(ｔ)とし、そのフーリエ変換をＨ(ω)とすると、ｇａ
(ｔ)とＧａ(ω)は、 ｇａ(ｔ)＝ｈ(ｔ)＊ｐａ(ｔ) （１） Ｇａ(ω)＝Ｈ(ω)×Ｐａ(ω) （２） と表せる。ただし、演算記号「＊」は、ここでは畳み込
み積分を意味する。
等価手段５の動作を詳細に説明する。図２（ａ）に示す
駆動パルスをｐａ(ｔ)で表し、そのフーリエ変換をＰａ
(ω)で表し、図２（ｂ）に示す駆動パルスをｐｂ(ｔ)で
表し、そのフーリエ変換をＰｂ(ω)で表す。ここで、ｔ
は時間を表し、ωは角周波数を表す。パルスのスペクト
ルの特性は、そのフーリエ変換で表せる。駆動パルスｐ
ａ(ｔ)でトランスデューサを駆動した時の超音波パルス
をｇａ(ｔ)とし、そのフーリエ変換をＧａ(ω)とし、駆
動パルスｐｂ(ｔ)でトランスデューサを駆動した時の超
音波パルスをｇｂ(ｔ)とし、そのフーリエ変換をＧｂ
(ω)とする。トランスデューサのインパルス応答をｈ
(ｔ)とし、そのフーリエ変換をＨ(ω)とすると、ｇａ
(ｔ)とＧａ(ω)は、 ｇａ(ｔ)＝ｈ(ｔ)＊ｐａ(ｔ) （１） Ｇａ(ω)＝Ｈ(ω)×Ｐａ(ω) （２） と表せる。ただし、演算記号「＊」は、ここでは畳み込
み積分を意味する。
【００２２】（２）式の両辺にＰｂ(ω)／Ｐａ(ω)を乗
じると、 Ｇａ(ω)×(Ｐｂ(ω)／Ｐａ(ω)) ＝Ｈ(ω)×Ｐａ(ω)×(Ｐｂ(ω)／Ｐａ(ω)) ＝Ｈ(ω)×Ｐｂ(ω) ＝Ｇｂ(ω) となる。これを時間領域で表せば、 ｇｂ(ｔ)＝ｇａ(ｔ)＊invf(Ｐｂ(ω)／Ｐａ(ω)) （３） となる。ここで、関数invf()は逆フーリエ変換を意味す
る。（３）式は、駆動パルスｐａ(ｔ)でトランスデュー
サを駆動して得られた超音波パルスｇａ(ｔ)に対して、
invf(Ｐｂ(ω)／Ｐａ(ω))を畳み込み積分することによ
り、駆動パルスｐｂ(ｔ)でトランスデューサを駆動した
場合の超音波パルスｇｂ(ｔ)が得られることを示してい
る。
じると、 Ｇａ(ω)×(Ｐｂ(ω)／Ｐａ(ω)) ＝Ｈ(ω)×Ｐａ(ω)×(Ｐｂ(ω)／Ｐａ(ω)) ＝Ｈ(ω)×Ｐｂ(ω) ＝Ｇｂ(ω) となる。これを時間領域で表せば、 ｇｂ(ｔ)＝ｇａ(ｔ)＊invf(Ｐｂ(ω)／Ｐａ(ω)) （３） となる。ここで、関数invf()は逆フーリエ変換を意味す
る。（３）式は、駆動パルスｐａ(ｔ)でトランスデュー
サを駆動して得られた超音波パルスｇａ(ｔ)に対して、
invf(Ｐｂ(ω)／Ｐａ(ω))を畳み込み積分することによ
り、駆動パルスｐｂ(ｔ)でトランスデューサを駆動した
場合の超音波パルスｇｂ(ｔ)が得られることを示してい
る。
【００２３】強度レベルが低い超音波パルスｇａ(ｔ)の
ｊ番目の送信により、被検体１から得られる受信信号を
ｒａ(ｊ，ｔ)とする。強度レベルが高い超音波パルスｇ
ｂ(ｔ)のｊ番目の送信により、被検体１から得られる受
信信号をｒｂ(ｊ，ｔ)とする。被検体１で反射された受
信信号は、超音波パルスの線形結合として近似できると
すれば、（３）式より、 ｒｂ(ｊ,ｔ)＝ｒａ(ｊ,ｔ)＊invf(Ｐｂ(ω)／Ｐａ(ω)) （４） の関係が得られる。すなわち、駆動パルスｐａ(ｔ)によ
り得られた受信信号に対して、等価手段５において、in
vf(Ｐｂ(ω)／Ｐａ(ω))を畳み込み積分することによ
り、駆動パルスｐｂ(ｔ)に相当する受信信号が得られる
はずである。
ｊ番目の送信により、被検体１から得られる受信信号を
ｒａ(ｊ，ｔ)とする。強度レベルが高い超音波パルスｇ
ｂ(ｔ)のｊ番目の送信により、被検体１から得られる受
信信号をｒｂ(ｊ，ｔ)とする。被検体１で反射された受
信信号は、超音波パルスの線形結合として近似できると
すれば、（３）式より、 ｒｂ(ｊ,ｔ)＝ｒａ(ｊ,ｔ)＊invf(Ｐｂ(ω)／Ｐａ(ω)) （４） の関係が得られる。すなわち、駆動パルスｐａ(ｔ)によ
り得られた受信信号に対して、等価手段５において、in
vf(Ｐｂ(ω)／Ｐａ(ω))を畳み込み積分することによ
り、駆動パルスｐｂ(ｔ)に相当する受信信号が得られる
はずである。
【００２４】しかし実際には、超音波パルスｇａ(ｔ)と
ｇｂ(ｔ)に振幅の差があるので、それぞれの超音波パル
スによる非線形現象の程度の差を考慮すると、（４）式
は、 ｒｂ(ｊ,ｔ)＝ｒａ(ｊ,ｔ)＊invf(Ｐｂ(ω)／Ｐａ(ω))＋Δｒ(ｊ,ｔ) ＝ｒｂ’(ｊ,ｔ)＋Δｒ’(ｊ,ｔ) （５） のように表されるべきである。（５）式の演算ｒａ(ｔ)
＊invf(Ｐｂ(ω)／Ｐａ(ω))は、等価手段５において行
われ、ディジタルフィルタ等により実現することができ
る。しかし、差信号Δｒ’(ｊ,ｔ)は、ｒｂ(ｊ,ｔ)とｒ
ｂ’(ｊ,ｔ)の方向が異なるので、このままでは使えな
い。
ｇｂ(ｔ)に振幅の差があるので、それぞれの超音波パル
スによる非線形現象の程度の差を考慮すると、（４）式
は、 ｒｂ(ｊ,ｔ)＝ｒａ(ｊ,ｔ)＊invf(Ｐｂ(ω)／Ｐａ(ω))＋Δｒ(ｊ,ｔ) ＝ｒｂ’(ｊ,ｔ)＋Δｒ’(ｊ,ｔ) （５） のように表されるべきである。（５）式の演算ｒａ(ｔ)
＊invf(Ｐｂ(ω)／Ｐａ(ω))は、等価手段５において行
われ、ディジタルフィルタ等により実現することができ
る。しかし、差信号Δｒ’(ｊ,ｔ)は、ｒｂ(ｊ,ｔ)とｒ
ｂ’(ｊ,ｔ)の方向が異なるので、このままでは使えな
い。
【００２５】そこで、補間手段６において、ｒｂ’(ｊ,
ｔ)とｒｂ’(ｊ＋１,ｔ)の補間を行い、 ｒｉ(ｊ,ｔ)＝(ｒｂ’(ｊ,ｔ)＋ｒｂ’(ｊ＋１,ｔ))／２ （６） のように、補間された受信信号ｒｉ(ｊ,ｔ)を求める。
受信信号ｒｉ(ｊ,ｔ)とｒｂ(ｊ,ｔ)は方向が一致する。
次に、差信号Δｒ(ｊ,ｔ)を、 Δｒ(ｊ,ｔ)＝ｒｉ(ｊ,ｔ)−ｒｂ(ｊ,ｔ) （７） として、演算手段９における減算により得る。この差信
号は、ｒｂ(ｊ,ｔ)において大きな歪みが発生するメイ
ンローブの振幅が大きい部分、すなわち、非常に細いビ
ームにより得られた受信信号に相当するとみなせる。
ｔ)とｒｂ’(ｊ＋１,ｔ)の補間を行い、 ｒｉ(ｊ,ｔ)＝(ｒｂ’(ｊ,ｔ)＋ｒｂ’(ｊ＋１,ｔ))／２ （６） のように、補間された受信信号ｒｉ(ｊ,ｔ)を求める。
受信信号ｒｉ(ｊ,ｔ)とｒｂ(ｊ,ｔ)は方向が一致する。
次に、差信号Δｒ(ｊ,ｔ)を、 Δｒ(ｊ,ｔ)＝ｒｉ(ｊ,ｔ)−ｒｂ(ｊ,ｔ) （７） として、演算手段９における減算により得る。この差信
号は、ｒｂ(ｊ,ｔ)において大きな歪みが発生するメイ
ンローブの振幅が大きい部分、すなわち、非常に細いビ
ームにより得られた受信信号に相当するとみなせる。
【００２６】差信号として、受信信号ｒｉ(ｊ,ｔ)の絶
対値検波出力と、ｒｂ(ｊ,ｔ)の絶対値検波出力の差で
あるΔｒａ(ｊ,ｔ)を用いて、 Δｒａ(ｊ,ｔ)＝｜ｒｉ(ｊ,ｔ)｜−｜ｒｂ(ｊ,ｔ)｜ （８） としてもよい。この場合には、演算手段９において、
（８）式の絶対値演算と減算が行われる。あるいは、補
間された受信信号の絶対値｜ｒｉ(ｊ,ｔ)｜を、 |ｒｉ(ｊ,ｔ)|＝(｜(ｒｂ'(ｊ,ｔ)|＋|ｒｂ'(ｊ＋１,ｔ)｜)／２ （９） のように求めても良い。（８）式と（９）式で行われる
絶対値検波の演算では、受信信号の中心周波数成分は除
去され、振幅情報のみが求められる。このため、受信信
号間のわずかな位相のずれにより、差信号が誤って大き
な値を示す恐れが減少する。
対値検波出力と、ｒｂ(ｊ,ｔ)の絶対値検波出力の差で
あるΔｒａ(ｊ,ｔ)を用いて、 Δｒａ(ｊ,ｔ)＝｜ｒｉ(ｊ,ｔ)｜−｜ｒｂ(ｊ,ｔ)｜ （８） としてもよい。この場合には、演算手段９において、
（８）式の絶対値演算と減算が行われる。あるいは、補
間された受信信号の絶対値｜ｒｉ(ｊ,ｔ)｜を、 |ｒｉ(ｊ,ｔ)|＝(｜(ｒｂ'(ｊ,ｔ)|＋|ｒｂ'(ｊ＋１,ｔ)｜)／２ （９） のように求めても良い。（８）式と（９）式で行われる
絶対値検波の演算では、受信信号の中心周波数成分は除
去され、振幅情報のみが求められる。このため、受信信
号間のわずかな位相のずれにより、差信号が誤って大き
な値を示す恐れが減少する。
【００２７】以上の様にして差信号により画像を構成す
れば、サイドローブの少ない分解能が高い画像を得るこ
とができる。なお、駆動パルスのスペクトルを変化させ
る方法として、駆動パルスの波数を変化させた駆動パル
スを用いてもよい。また、等価手段としては、駆動パル
スのスペクトルの差を補正するフィルタを用いてもよ
い。
れば、サイドローブの少ない分解能が高い画像を得るこ
とができる。なお、駆動パルスのスペクトルを変化させ
る方法として、駆動パルスの波数を変化させた駆動パル
スを用いてもよい。また、等価手段としては、駆動パル
スのスペクトルの差を補正するフィルタを用いてもよ
い。
【００２８】上記のように、本発明の実施の形態では、
超音波診断装置を、強度が異なる超音波パルスを交互に
送信し、低い強度レベルの超音波パルスの送信に対応す
る複数の受信信号を等価処理して補間を行ない、補間信
号と高い強度レベルの受信信号との間で減算を行う構成
としたので、高速に音響走査線を移動する場合でも、異
なる強度レベルにおける受信信号の間での減算が可能に
なり、サイドローブの少ない分解能が高い画像を表示す
ることができる。
超音波診断装置を、強度が異なる超音波パルスを交互に
送信し、低い強度レベルの超音波パルスの送信に対応す
る複数の受信信号を等価処理して補間を行ない、補間信
号と高い強度レベルの受信信号との間で減算を行う構成
としたので、高速に音響走査線を移動する場合でも、異
なる強度レベルにおける受信信号の間での減算が可能に
なり、サイドローブの少ない分解能が高い画像を表示す
ることができる。
【００２９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では、超音波診断装置を、強度レベルが変化する超音波
パルスを送信する送信手段と、強度が異なる超音波パル
スを交互に音響走査線方向を変えて送信するように送信
手段を制御する手段と、超音波パルスを受信して受信信
号を生成する受信手段と、受信信号を記憶する記憶手段
と、受信信号に対して等価処理を行なう等価手段と、同
一強度レベルの超音波パルスの送信に対応する複数の受
信信号間の補間を行なって補間信号を生成する補間手段
と、補間信号と受信信号との間で減算を行う演算手段と
を具備する構成としたので、強度レベルと走査方向の異
なる送信超音波パルスに対応する受信信号から、強度レ
ベルが異なり走査方向が一致する送信超音波パルスに対
応する補間信号を生成することができ、異なる強度レベ
ルに対応する受信信号の減算が可能になり、高速に音響
走査線を移動する超音波診断装置においても、超音波の
伝搬にともなう非線形歪みを利用してサイドローブの少
ない分解能が高い画像を表示することができるという効
果が得られる。
では、超音波診断装置を、強度レベルが変化する超音波
パルスを送信する送信手段と、強度が異なる超音波パル
スを交互に音響走査線方向を変えて送信するように送信
手段を制御する手段と、超音波パルスを受信して受信信
号を生成する受信手段と、受信信号を記憶する記憶手段
と、受信信号に対して等価処理を行なう等価手段と、同
一強度レベルの超音波パルスの送信に対応する複数の受
信信号間の補間を行なって補間信号を生成する補間手段
と、補間信号と受信信号との間で減算を行う演算手段と
を具備する構成としたので、強度レベルと走査方向の異
なる送信超音波パルスに対応する受信信号から、強度レ
ベルが異なり走査方向が一致する送信超音波パルスに対
応する補間信号を生成することができ、異なる強度レベ
ルに対応する受信信号の減算が可能になり、高速に音響
走査線を移動する超音波診断装置においても、超音波の
伝搬にともなう非線形歪みを利用してサイドローブの少
ない分解能が高い画像を表示することができるという効
果が得られる。
【図１】本発明の実施の形態における超音波診断装置の
概略ブロック図、
概略ブロック図、
【図２】本発明の実施の形態における超音波診断装置の
駆動パルスの波形を示す図、
駆動パルスの波形を示す図、
【図３】超音波の振幅と高調波歪みの関係を示す図、
【図４】超音波ビームの振幅と指向性の関係を示す図、
【図５】従来の超音波診断装置の概略ブロック図であ
る。
る。
１、105 被検体 ２ 駆動回路 ３、101 トランスデューサ ４ Ａ／Ｄ変換器 ５ 等価手段 ６ 補間手段 ７ 記憶手段 ８ 制御部 ９ 演算手段 10 検波手段 11、115 表示部 102 パルス送信部 109 可変利得部 111、112 メモリ 113 演算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−114244（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−11025（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−279235（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−134949（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−155843（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−224939（ＪＰ，Ａ) 国際公開98／20361（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 8/00
Claims (3)
- 【請求項１】 強度レベルが変化する超音波パルスを送
信する送信手段と、強度が異なる超音波パルスを交互に
音響走査線方向を変えて送信するように前記送信手段を
制御する手段と、超音波パルスを受信して受信信号を生
成する受信手段と、前記受信信号を記憶する記憶手段
と、前記受信信号に対して等価処理を行なう等価手段
と、同一強度レベルの超音波パルスの送信に対応する複
数の受信信号間の補間を行なって補間信号を生成する補
間手段と、前記補間信号と前記受信信号との間で減算を
行う演算手段とを具備することを特徴とする超音波診断
装置。 - 【請求項２】 前記演算手段は、前記受信信号の絶対値
検波出力に対して減算を行う手段であることを特徴とす
る請求項１記載の超音波診断装置。 - 【請求項３】 前記補間手段は、前記受信信号の絶対値
検波出力に対して補間を行う手段であることを特徴とす
る請求項１または２に記載の超音波診断装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31113999A JP3300313B2 (ja) | 1999-11-01 | 1999-11-01 | 超音波診断装置 |
| DE60016875T DE60016875T2 (de) | 1999-11-01 | 2000-10-30 | Ultraschallvorrichtung zur diagnostischen Bildgebung |
| EP00309549A EP1095621B1 (en) | 1999-11-01 | 2000-10-30 | Ultrasonic diagnostic imaging system |
| US09/699,458 US6344023B1 (en) | 1999-11-01 | 2000-10-31 | Ultrasonic diagnostic imaging system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31113999A JP3300313B2 (ja) | 1999-11-01 | 1999-11-01 | 超音波診断装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001128977A JP2001128977A (ja) | 2001-05-15 |
| JP3300313B2 true JP3300313B2 (ja) | 2002-07-08 |
Family
ID=18013601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31113999A Expired - Fee Related JP3300313B2 (ja) | 1999-11-01 | 1999-11-01 | 超音波診断装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1095621B1 (ja) |
| JP (1) | JP3300313B2 (ja) |
| DE (1) | DE60016875T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2402270T3 (es) * | 2002-10-10 | 2013-04-30 | Visualsonics Inc. | Sistema de formación de imágenes por ultrasonidos de alta frecuencia y de alta frecuencia de fotogramas |
| US7674228B2 (en) * | 2004-03-01 | 2010-03-09 | Sunnybrook And Women's College Health Sciences Centre | System and method for ECG-triggered retrospective color flow ultrasound imaging |
| GB2445322B (en) * | 2004-08-13 | 2008-08-06 | Stichting Tech Wetenschapp | Intravasular ultrasound techniques |
| GB0418679D0 (en) * | 2004-08-21 | 2004-09-22 | Stichting Tech Wetenschapp | Techniques for improving ultrasound contrast ratio |
| WO2006042067A2 (en) * | 2004-10-05 | 2006-04-20 | The University Of Virginia Patent Foundation | Efficient architecture for 3d and planar ultrasonic imaging - synthetic axial acquisition and method thereof |
| US11596381B2 (en) | 2018-03-19 | 2023-03-07 | Verathon Inc. | Multiple frequency scanning using an ultrasound probe |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5672857A (en) * | 1979-11-16 | 1981-06-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method of scanning ultrasonic diagnosing device |
| US5577505A (en) * | 1996-02-06 | 1996-11-26 | Hewlett-Packard Company | Means for increasing sensitivity in non-linear ultrasound imaging systems |
| US6283919B1 (en) * | 1996-11-26 | 2001-09-04 | Atl Ultrasound | Ultrasonic diagnostic imaging with blended tissue harmonic signals |
| DE19646748C2 (de) | 1996-11-01 | 2003-03-20 | Nanotron Ges Fuer Mikrotechnik | Sicherungssystem |
| US7104956B1 (en) * | 1996-11-08 | 2006-09-12 | Research Corporation Technologies, Inc. | Finite amplitude distortion-based inhomogeneous pulse echo ultrasonic imaging |
| US6102859A (en) * | 1998-12-01 | 2000-08-15 | General Electric Company | Method and apparatus for automatic time and/or lateral gain compensation in B-mode ultrasound imaging |
| US6228031B1 (en) * | 1999-02-17 | 2001-05-08 | Atl Ultrasound | High frame rate ultrasonic diagnostic imaging systems with motion artifact reduction |
-
1999
- 1999-11-01 JP JP31113999A patent/JP3300313B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-10-30 DE DE60016875T patent/DE60016875T2/de not_active Expired - Fee Related
- 2000-10-30 EP EP00309549A patent/EP1095621B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-10-31 US US09/699,458 patent/US6344023B1/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE60016875D1 (de) | 2005-01-27 |
| EP1095621A1 (en) | 2001-05-02 |
| JP2001128977A (ja) | 2001-05-15 |
| US6344023B1 (en) | 2002-02-05 |
| EP1095621B1 (en) | 2004-12-22 |
| DE60016875T2 (de) | 2006-04-13 |
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