JP3321068B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JP3321068B2 JP02427698A JP2427698A JP3321068B2 JP 3321068 B2 JP3321068 B2 JP 3321068B2 JP 02427698 A JP02427698 A JP 02427698A JP 2427698 A JP2427698 A JP 2427698A JP 3321068 B2 JP3321068 B2 JP 3321068B2
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喜 多 博 福
原 尚 萩
垣 森 雄 西
藤 嘉 彦 伊
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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、開口合成法を利用
した超音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】超音波診断装置において、超音波の進行
方向に直行する方向の分解能(方位分解能)を高めるた
めの手段として開口合成法が知られている。図7は従来
の単一の振動子を用いた開口合成法のブロック図を示し
ており、振動子101、振動子の走査機構102、送受
信回路103、開成合成処理部104および画面表示部
109からなり、開成合成処理104は、受信波形メモ
リ105、位置情報メモリ106、信号遅延部107、
信号合成部108から構成される。開口合成法では、振
動子101を走査機構102で移動させて送受信回路1
03で送受信を行ない、複数の受信信号を得る。この受
信信号を信号遅延部107で適切な遅延を与え、信号合
成部108で合成することにより(整相加算)、振動子
101からの距離に依存しない良好な方位分解能を持っ
た合成信号を得ることができる。従来、信号遅延部10
7で受信信号に与える遅延量は、音速一定とし、求めよ
うとする対象の位置と送受信を行なった振動子の位置関
係から求めていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般の
媒質または音場では、音速に周波数依存性があることが
知られており、超音波診断装置の探触子から放射される
音波により形成された音場は、回折等の影響により、こ
の音速の周波数依存がとくに認められる。また、音波の
波形はパルスであり、単一周波数ではない。したがっ
て、厳密な開口合成を行なう場合には、音速の周波数依
存を考慮した遅延量を与える必要がある。
【0004】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、媒質または音場における音速の周波数依存性を考慮
した厳密な開口合成法を用いた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、超音波探触子と、前記超音波探触子の位置
を制御する手段と、受信した反射信号を記憶する手段
と、前記反射信号に所定の遅延を与えて群遅延量を補正
する手段と、前記反射信号の搬送波の位相遅延量を補正
する手段と、前記群遅延量を補正した信号および前記搬
送波の位相遅延量を補正した信号を加算する手段とを有
し、開口合成により断層像を再構成する超音波診断装置
において、前記搬送波の位相遅延量の補正を行なうかど
うかを前記開口合成処理中に切り換える手段を有し、前
記開口合成における受信信号の整相方法は、求めようと
する位置がサイドローブ領域にあるときは群遅延量と位
相遅延量の双方を補正し、求めようとする位置がメイン
ローブ領域にあるときは群遅延量のみを補正することを
特徴としたものである。以上により、媒質または音場に
おける音速の周波数依存性を考慮した厳密な開口合成が
得られ、音速の周波数特性が大きい領域と音速の周波数
特性がまったく無い、または無視できる領域が混在して
いる場合、開口合成処理中でも、位相遅延量の補正を行
なうかどうか切り換えることができ、少ない演算量で厳
密な開口合成を実現できる。
【0006】本発明はまた、前記搬送波の位相遅延量を
補正する手段が、前記受信した信号を直交変換処理する
ことにより補正を行なうことを特徴とするものであり、
搬送波の位相遅延量の補正を直行変換により実現するこ
とができる。
【0007】
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
【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から図4および図6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における超音波診断装置の
ブロック図を示す。探触子1は、走査機構5により位置
を変えながら送受信を行なう。送受信部2は、探触子1
に駆動パルスを供給し、そして探触子1からの受信信号
を増幅、ディジタル化する。開口合成処理部3は、受信
波形メモリ6と位置情報メモリ10と音場情報メモリ1
1と群遅延量補正部7と位相補正部8と信号加算部9と
からなる。受信波形メモリ6は、送受信部2からの高周
波受信信号を記憶し、位置情報メモリ10は、探触子の
位置情報を記憶し、音場情報メモリ11は、探触子1か
ら放射される音波の位相遅延、群遅延などの音場情報を
記憶する。探触子1の位置情報は、1回の送受信により
得られた受信信号に対応している。群遅延量補正部7
は、受信信号に所定の遅延を与えて群遅延量を補正す
る。搬送波位相補正部8は、受信信号の搬送波の位相を
補正する。信号加算部9は、群遅延量と搬送波の位相の
補正を終えた受信信号を加算する。画像表示部4は、開
口合成処理部3の出力である合成信号を、TV等の映像
信号に変換し、モニタ等の表示装置に表示する。
【0012】以上のように構成された超音波診断装置に
ついて、図2を用いてその動作を説明する。図2は被合
成走査線23上の各点の合成信号を、探触子の位置を変
えて送受信して得られた受信信号A〜Cを用いて開口合
成を行う場合について説明するものである。まず、音場
の群遅延特性をもとに、所定の遅延を受信信号A〜Cに
与え、群遅延量を補正する。これにより求めるべき被合
成走査線23上にある反射体21からの反射パルスの位
相は一致し、被合成走査線23からはずれた位置にある
反射体22からの反射パルスの位相は一致しない。次
に、各々の受信信号に含まれるパルスの搬送波の位相を
補正する。これら3つの信号を加算して、被合成走査線
23上の合成信号を得る。これにより、被合成走査線2
3上にある反射体21からの信号はパルスの位相、搬送
波の位相ともに一致するために増幅され、被合成走査線
23からずれたところにある反射体22からの信号は減
衰する。
【0013】以上のように、本発明の実施の形態1によ
れば、媒質または音場における音速の周波数依存を考慮
した厳密な開口合成を行なうことができ、良好な方位分
解能を得ることができる。
【0014】(実施の形態2)図3は本発明の実施の形
態2における搬送波の位相補正にFFTを用いた超音波
診断装置のブロック図を示す。探触子1は、走査機構5
により位置を変えながら送受信を行なう。送受信部2
は、探触子1に駆動パルスを供給し、そして探触子1か
らの受信信号を増幅、ディジタル化する。開口合成処理
部3は、受信波形メモリ6と位置情報メモリ10と音場
情報メモリ11と群遅延補正量計算部16と搬送波位相
補正量計算部17と遅延回路12とFFT回路13と乗
算回路14とIFFT回路15と信号加算部9とからな
る。受信波形メモリ6は、送受信部2からの高周波受信
信号を記憶し、位置情報メモリ10は、探触子1の位置
情報を記憶し、音場情報メモリ11は、探触子1から放
射される音波の位相遅延、群遅延などの音場情報を記憶
する。探触子1の位置情報は、1回の送受信により得ら
れた受信信号に対応している。群遅延補正量計算部16
は、受信信号の群遅延量の補正量を計算し、遅延回路1
2は、受信信号に群遅延補正量だけ遅延させることで、
群遅延量を補正する。FFT回路13は、受信信号を複
素周波数成分に変換する。搬送波位相補正量計算部17
は、受信信号の搬送波の位相補正量の周波数成分を計算
し、乗算回路14で補正量を受信信号の周波数成分に乗
算する。IFFT回路15は、遅延処理を行なった複素
受信信号を時間軸信号に変換する。信号加算部9は、群
遅延量と搬送波の位相の補正を終えた受信信号を加算す
る。画像表示部4は、開口合成処理部3の出力である合
成信号を、TV等の映像信号に変換し、モニタ等の表示
装置に表示する。
【0015】以上のように、本発明の実施の形態2によ
れば、FFTを用いて受信信号を複素周波数信号に変換
することにより、受信信号のパルスの波形を変形せず
に、搬送波の位相を補正することができる。
【0016】なお、以上の説明では直行変換はFFTを
用いたが、これに限るものではない。
【0017】(実施の形態3)図4は本発明の実施の形
態3における超音波診断装置のブロック図を示す。探触
子1は、走査機構5により位置を変えながら送受信を行
なう。送受信部2は、探触子1に駆動パルスを供給し、
そして探触子1からの受信信号を増幅、ディジタル化す
る。開口合成処理部3は、受信波形メモリ6と位置情報
メモリ10と音場情報メモリ11と群遅延量補正部7と
搬送波位相補正部8と信号加算部9とスイッチ18およ
び19とからなる。受信波形メモリ6は、送受信部2か
らの高周波受信信号を記憶し、位置情報メモリ10は、
探触子の位置情報を記憶し、音場情報メモリ11は、探
触子1から放射される音波の位相遅延、群遅延などの音
場情報を記憶する。探触子1の位置情報は、1回の送受
信により得られた受信信号に対応している。群遅延量補
正部7は、受信信号に所定の遅延を与えて群遅延量を補
正する。搬送波位相補正部8は、受信信号の搬送波の位
相を補正する。制御部20は、超音波診断装置全体の制
御部であり、選択した探触子1の作り出す音場の音速の
周波数特性が無く、媒質の音速の周波数特性も無い場合
などにスイッチ18および19を操作して、搬送波位相
補正部8を切り離す。信号加算部9は、群遅延量と位相
遅延量の補正を終えた受信信号を加算する。画像表示部
4は、開口合成処理部3の出力である合成信号を、TV
等の映像信号に変換し、モニタ等の表示装置に表示す
る。
【0018】以上のように、本発明の実施の形態3によ
れば、搬送波位相補正部8の前後にスイッチ18および
19を設け、これらを制御部20が制御することによ
り、音速の周波数特性がまったく無い、または無視でき
ることがあらかじめ分かっている場合に、搬送波位相補
正部を切り離すことができ、位相遅延量補正のための計
算量を減少させることができる。なお、搬送波位相補正
部を切り離した場合は、従来の開口合成手段とまったく
同じ構成となる。
【0019】
【0020】
【0021】(実施の形態5)図6は本発明の実施の形
態5における波面制御手段を有する探触子1と、探触子
1から放射される音波の作る音場の特性を示している。
探触子1は、波面制御手段として音響レンズ25を有
し、放射する超音波を焦点26に収束させる。このとき
超音波の作り出す音場は、音波が焦点26へ収束するメ
インローブ領域27と、音波が四方に拡散するサイドロ
ーブ領域28に分けられる。メインローブ領域27にお
ける音波は、焦点を中心とする球面波とみなすことがで
き、音速の周波数依存性は無視することができる。した
がって、求めようとする位置がメインローブ領域27に
ある場合には、群遅延量のみを補正し、搬送波の位相補
正量の計算は省略することができる。サイドローブ領域
28における音波は、周波数によって拡散する度合が異
なるため、音速に周波数依存性を生ずることになる。し
たがって、求めようとする位置がサイドローブ領域28
にある場合には、群遅延量と搬送波の位相遅延量の双方
を補正する必要がある。
【0022】以上のように、本発明の実施の形態5によ
れば、波面制御手段を有する探触子を用いた場合には、
音速の周波数依存性を無視できる領域とできない領域を
生ずるので、求めようとする位置と探触子の位置関係か
ら、求めようとする位置がサイドローブ領域28内であ
る場合には群遅延量と位相遅延量の双方を補正し、求め
ようとする位置がメインローブ領域27内である場合に
は搬送波位相補正部を切り離せば、位相補正のための計
算量を減少させることができる。
【0023】なお、以上の説明では波面制御手段として
音響レンズを用いたが、これに限るものではなく、凸面
振動子や凹面振動子を用いたもの、さらに電子的手段に
より波面を制御するようにしたものに対しても同様に実
施できる。
【0024】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、媒質ま
たは実際に使用する超音波探触子のつくる音場の特性に
近い、厳密な開口合成を行なうことができ、振動子から
の距離に依存しない良好な方位分解能を得ることができ
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】本発明の実施の形態1における超音波診断装置
の動作説明のための特性図
【図3】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
【図4】本発明の実施の形態3における超音波診断装置
のブロック図
【図5】本発明の実施の形態5における超音波診断装置
のブロック図
【図6】従来の開口合成法を用いた超音波診断装置のブ
ロック図
【符号の説明】
1 探触子 2 送受信回路 3 受信波形メモリ 4 信号処理部 5 画面表示部 6 走査機構 7 群遅延補正部 8 位相遅延補正部 9 信号加算部 10 位置情報メモリ 11 音場情報メモリ 12 遅延回路 13 FET回路 14 乗算回路 15 IFFT回路 16 群遅延補正量計算部 17 搬送波位相補正量計算部 18、19 スイッチ 20 制御部 21 スイッチ制御部
フロントページの続き (72)発明者 西 垣 森 雄 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番 1号 松下通信工業株式会社内 (72)発明者 伊 藤 嘉 彦 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番 1号 松下通信工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−29140(JP,A) 特開 昭60−48736(JP,A) 特開 昭60−70381(JP,A) 特開 昭60−80444(JP,A) 特開 昭61−217142(JP,A) 特開 昭62−47348(JP,A) 特開 昭63−122423(JP,A) 特開 平3−291580(JP,A) 特開 平4−117951(JP,A) 特開 平9−51895(JP,A) 特開 平9−61409(JP,A) 特開 平10−33529(JP,A) 特開 平10−290799(JP,A) 国際公開96/3922(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 8/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波探触子と、前記超音波探触子の位
    置を制御する手段と、受信した反射信号を記憶する手段
    と、前記反射信号に所定の遅延を与えて群遅延量を補正
    する手段と、前記反射信号の搬送波の位相遅延量を補正
    する手段と、前記群遅延量を補正した信号および前記搬
    送波の位相遅延量を補正した信号を加算する手段を有
    し、開口合成により断層像を再構成する超音波診断装置
    において、前記搬送波の位相遅延量の補正を行なうかど
    うかを前記開口合成処理中に切り換える手段を有し、前
    開口合成における受信信号の整相方法は、求めようと
    する位置がサイドローブ領域にあるときは群遅延量と位
    相遅延量の双方を補正し、求めようとする位置がメイン
    ローブ領域にあるときは群遅延量のみを補正することを
    特徴とする超音波診断装置。
  2. 【請求項2】 前記搬送波の位相遅延量を補正する手段
    は、前記受信した信号を直交変換処理することにより補
    正を行なうことを特徴とする請求項1記載の超音波診断
    装置。
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