JP3530681B2 - Ultrasound imaging device - Google Patents

Ultrasound imaging device

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JP3530681B2
JP3530681B2 JP17319396A JP17319396A JP3530681B2 JP 3530681 B2 JP3530681 B2 JP 3530681B2 JP 17319396 A JP17319396 A JP 17319396A JP 17319396 A JP17319396 A JP 17319396A JP 3530681 B2 JP3530681 B2 JP 3530681B2
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cross
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康人 竹内
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ジーイー横河メディカルシステム株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波撮像方法お
よび装置に関し、特に、被検体の所定の断面より奥の部
分の透視画像を撮像する超音波撮像方法および装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic imaging method and apparatus, and more particularly to an ultrasonic imaging method and apparatus for imaging a fluoroscopic image of a portion of a subject deeper than a predetermined cross section.

【0002】[0002]

【従来の技術】被検体の所定の断面より奥の部分の透視
画像を超音波撮像する技術として、例えば特公平8−1
6700号公報に記載されているような反射透過撮像法
(RTI(Reflex Transmission Imaging) )が知られて
いる。
2. Description of the Related Art As a technique for ultrasonically imaging a fluoroscopic image of a portion of a subject deeper than a predetermined cross section, for example, Japanese Patent Publication No. 8-1
A reflection transmission imaging method (RTI (Reflex Transmission Imaging)) as described in Japanese Patent No. 6700 is known.

【0003】これは、被検体の所定の断面をその断面に
焦点を合わせた超音波ビームで2次元走査し、エコー受
信信号から断面の背後の領域からのエコーに相当する信
号を抽出し、それに基づいてCモード(mode)画像を生成
するようにしたものである。これによって、断面の背後
の領域を超音波ビームの照射方向に透視したような画像
(反射透過画像)を得ることができる。
In this method, a predetermined cross section of a subject is two-dimensionally scanned with an ultrasonic beam focused on the cross section, a signal corresponding to an echo from a region behind the cross section is extracted from an echo reception signal, and Based on this, a C mode image is generated. This makes it possible to obtain an image (reflection / transmission image) in which the region behind the cross section is seen through in the irradiation direction of the ultrasonic beam.

【0004】断面の背後の領域からのエコーを抽出する
ために、エコー受信信号は断面の背後の領域に相当する
時間軸上の所定の範囲にわたってレンジゲート(range g
ate)され、包絡線検波され、レンジゲート区間について
積分される。そして、この区間積分値が透視画像の1ピ
クセル(pixel) の画像データとなる。
In order to extract the echo from the area behind the cross section, the echo received signal is ranged over a predetermined range on the time axis corresponding to the area behind the cross section.
ate), envelope detection, and integration over the range gate interval. Then, this section integration value becomes image data of one pixel of the perspective image.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】断面の背後の領域から
のエコーを適切に抽出するために、断面の深さに応じて
レンジゲートの位置を調節する必要がある。また、積分
の区間もレンジゲート位置に合わせて調節しなければな
らない。すなわち、従来技術においては、所望のエコー
を抽出するためにレンジゲート等について断面の深さに
応じた制御が必要とされる。
In order to properly extract the echo from the area behind the cross section, it is necessary to adjust the position of the range gate according to the depth of the cross section. Also, the integration interval must be adjusted according to the position of the range gate. That is, in the prior art, it is necessary to control the range gate or the like according to the depth of the cross section in order to extract a desired echo.

【0006】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、レンジゲート無しに反射透
過撮像を行う超音波撮像方法および装置を実現すること
である。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to realize an ultrasonic imaging method and apparatus for performing reflection / transmission imaging without a range gate.

【0007】超音波ビームを焦点に集束させると、集束
音場では送波超音波の高調波が発生することが知られて
いる。この現象は集束音場の非線形効果と呼ばれてい
る。日本音響学会講演論文集、pp.1009−101
0(1996.3)によれば、第2高調波の音圧は基本
波の音圧が最大になる位置よりも超音波進行方向の前方
で最大になり、また、第3高調波の音圧はさらにその前
方で最大になることが報告されている。
It is known that when an ultrasonic beam is focused on a focus, harmonics of the transmitted ultrasonic wave are generated in the focused sound field. This phenomenon is called the nonlinear effect of the focused sound field. Proceedings of the Acoustical Society of Japan, pp. 1009-101
According to No. 0 (1996.3), the sound pressure of the second harmonic becomes the maximum in the forward direction of the ultrasonic wave from the position where the sound pressure of the fundamental wave becomes the maximum, and the sound pressure of the third harmonic becomes higher. Is further reported to be the largest in front of it.

【0008】基本波の音圧が最大になる位置は超音波ビ
ームの焦点に相当する。したがって、この位置の超音波
進行方向の前方とは焦点よりも奥を意味する。すなわ
ち、第2高調波は超音波ビームの焦点よりも奥の領域で
生じ、第3高調波はさらにその奥で生じる。本発明は、
このような超音波の集束音場の非線形効果を応用するも
のである。
The position where the sound pressure of the fundamental wave is maximum corresponds to the focal point of the ultrasonic beam. Therefore, the front of the ultrasonic wave traveling direction at this position means farther than the focal point. That is, the second harmonic is generated in a region deeper than the focal point of the ultrasonic beam, and the third harmonic is generated further behind. The present invention is
The nonlinear effect of the focused sound field of the ultrasonic wave is applied.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

〔1〕課題を解決するための第1の発明は、被検体の所
定の断面をその上に焦点を合わせた超音波ビームで2次
元走査してエコーを受信し、該エコーの高調波成分に基
いてCモード画像を生成することを特徴とする超音波撮
像方法である。
[1] A first invention for solving the problem is to two-dimensionally scan a predetermined cross section of a subject with an ultrasonic beam focused on the cross section, receive an echo, and obtain a harmonic component of the echo. It is an ultrasonic imaging method characterized by generating a C-mode image based on the above.

【0010】課題を解決するための第1の発明によれ
ば、集束音場の非線形効果により送波超音波の高調波が
断面の背後の領域に生じることを利用し、この高調波成
分のエコーに基づいてCモード画像を生成するようにし
たので、自ずから断面の背後の領域の透視像を得ること
ができる。すなわち、レンジゲート無しに反射透過撮像
を行う超音波撮像方法を実現することができる。
According to the first invention for solving the problem, the fact that the harmonics of the transmitted ultrasonic wave are generated in the region behind the cross section due to the nonlinear effect of the focused sound field is utilized, and the echo of this harmonic component is utilized. Since the C-mode image is generated based on the above, it is possible to naturally obtain a perspective image of the area behind the cross section. That is, it is possible to realize an ultrasonic imaging method for performing reflection / transmission imaging without a range gate.

【0011】課題を解決するための第1の発明におい
て、前記高調波成分は第2高調波成分であることが造影
剤を用いた撮像を行う点で好ましい。 〔2〕課題を解決するための第2の発明は、被検体の所
定の断面上に焦点を合わせた超音波ビームで2次元走査
してエコーを受信する超音波送受信手段と、前記超音波
送受信手段が受信したエコーの高調波成分に基いてCモ
ード画像を生成する画像生成手段とを具備することを特
徴とする超音波撮像装置である。
In the first invention for solving the problem, it is preferable that the higher harmonic component is a second higher harmonic component in order to perform imaging using a contrast agent. [2] A second invention for solving the problem is an ultrasonic wave transmitting / receiving means for two-dimensionally scanning with an ultrasonic beam focused on a predetermined cross section of an object to receive an echo, and the ultrasonic wave transmitting / receiving means. And an image generating unit for generating a C-mode image based on the harmonic component of the echo received by the unit.

【0012】課題を解決するための第2の発明によれ
ば、集束音場の非線形効果により送波超音波の高調波が
断面の背後の領域に生じることを利用し、この高調波成
分のエコーに基づいてCモード画像を生成するようにし
たので、自ずから断面の背後の領域の透視像を得ること
ができる。すなわち、レンジゲート無しに反射透過撮像
を行う超音波撮像装置を実現することができる。
According to the second invention for solving the problem, the fact that the harmonics of the transmitted ultrasonic wave are generated in the region behind the cross section due to the nonlinear effect of the focused sound field is utilized, and the echo of this harmonic component is utilized. Since the C-mode image is generated based on the above, it is possible to naturally obtain a perspective image of the area behind the cross section. That is, it is possible to realize an ultrasonic imaging apparatus that performs reflection / transmission imaging without a range gate.

【0013】課題を解決するための第2の発明におい
て、前記高調波成分は第2高調波成分であることが造影
剤を用いた撮像を行う点で好ましい。 〔3〕課題を解決するための第3の発明は、被検体に超
音波を送波するとともに被検体からの超音波エコーを受
波する超音波探触子と、前記超音波探触子を通じて被検
体の所定の断面上に焦点を合わせた超音波ビームで2次
元走査してエコーを受信する送受信手段と、前記送受信
手段が受信したエコーの第2高調波成分を抽出する信号
抽出手段と、前記信号抽出手段の出力信号に基づいてC
モード画像を生成する画像生成手段とを具備することを
特徴とする超音波撮像装置である。
In the second invention for solving the problem, it is preferable that the higher harmonic component is the second higher harmonic component in order to perform imaging using a contrast agent. [3] A third invention for solving the problem is to provide an ultrasonic probe that transmits ultrasonic waves to a subject and receives ultrasonic echoes from the subject, and through the ultrasonic probe. Transmitting and receiving means for two-dimensionally scanning an ultrasonic beam focused on a predetermined cross section of the subject to receive an echo; and signal extracting means for extracting a second harmonic component of the echo received by the transmitting and receiving means, C based on the output signal of the signal extraction means
An ultrasonic imaging apparatus comprising: an image generating unit that generates a mode image.

【0014】課題を解決するための第3の発明によれ
ば、集束音場の非線形効果により送波超音波の第2高調
波が断面の背後の領域に生じることを利用し、この第2
高調波成分のエコーに基づいてCモード画像を生成する
ようにしたので、自ずから断面の背後の領域の透視像を
得ることができる。すなわち、レンジゲート無しに反射
透過撮像を行う超音波撮像装置を実現することができ
る。
According to the third invention for solving the problem, the fact that the second harmonic of the transmitted ultrasonic wave is generated in the region behind the cross section due to the nonlinear effect of the focused sound field is utilized.
Since the C-mode image is generated based on the echo of the harmonic component, the perspective image of the region behind the cross section can be obtained naturally. That is, it is possible to realize an ultrasonic imaging apparatus that performs reflection / transmission imaging without a range gate.

【0015】課題を解決するための第3の発明におい
て、前記信号抽出手段はパンドパスフィルタを用いたも
のであることが、構成を簡素化する点で好ましい。ま
た、課題を解決するための第3の発明において、前記信
号抽出手段は直交検波回路を用いたものであることが、
信号抽出を精密に行う点で好ましい。
In the third invention for solving the problem, it is preferable that the signal extracting means uses a bandpass filter in order to simplify the configuration. In the third invention for solving the problem, it is preferable that the signal extracting means uses a quadrature detection circuit.
It is preferable in that the signal extraction is performed accurately.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態
に限定されるものではない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiment.

【0017】図1に超音波撮像装置のブロック(block)
図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。
なお、本装置の構成によって本発明の装置に関する実施
の形態の一例が示される。また、本装置の動作によって
本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。本
装置の実施の形態の他の例においても同様である。
FIG. 1 is a block diagram of the ultrasonic imaging apparatus.
The figure is shown. This device is an example of an embodiment of the present invention.
It should be noted that the configuration of the present apparatus shows an example of an embodiment relating to the apparatus of the present invention. The operation of the present apparatus also shows an example of an embodiment relating to the method of the present invention. The same applies to other examples of the embodiment of the present device.

【0018】図1に示すように、超音波プローブ(prob
e) 10は被検体14内の所定の断面22に焦点Fを結
ぶ超音波ビーム(beam)20を照射するようになってい
る。このような超音波ビーム20の形成は、例えば、超
音波振動子として凹面円板の振動子を用いるか、平面円
板の振動子に音響レンズを組み合わせるか、同心円環を
なす複数の振動子または1次元もしくは2次元のアレイ
(array) を形成する複数の振動子をフェイズドアレイと
して動作させること等により実現することができる。超
音波プローブ10は本発明における超音波探触子の実施
の形態の一例である。
As shown in FIG. 1, an ultrasonic probe
e) 10 is adapted to irradiate a predetermined cross section 22 in the subject 14 with an ultrasonic beam 20 that focuses on a focal point F. To form such an ultrasonic beam 20, for example, a concave disk vibrator is used as an ultrasonic vibrator, an acoustic lens is combined with a flat disk vibrator, or a plurality of concentric ring vibrators or One-dimensional or two-dimensional array
It can be realized by operating a plurality of transducers forming an (array) as a phased array. The ultrasonic probe 10 is an example of an embodiment of the ultrasonic probe according to the present invention.

【0019】図2の(a)に平面円板の振動子101に
音響レンズ102を組み合わせた例を示す。同図の
(b)、(c)および(d)には、それぞれ、同心円環
をなす複数の振動子101、1次元アレイを形成する複
数の振動子101と音響レンズ102の組み合わせおよ
び2次元アレイを形成する複数の振動子101の例を示
す。
FIG. 2A shows an example in which an acoustic lens 102 is combined with a vibrator 101 having a flat disk shape. (B), (c) and (d) of the same figure respectively show a plurality of transducers 101 forming a concentric ring, a combination of a plurality of transducers 101 and an acoustic lens 102 forming a one-dimensional array, and a two-dimensional array. An example of a plurality of vibrators 101 that form a.

【0020】凹面円板の振動子は集束超音波ビームを簡
易に得られる点で好ましい。平面円板の振動子と音響レ
ンズの組み合わせは音響レンズの交換によって焦点が変
えられる点で好ましい。同心円環をなす複数の振動子ま
たは1次元もしくは2次元のアレイを形成する複数の振
動子を用いたフェイズドアレイは、焦点(フォーカス(f
ocus) )を電気的手段で自在に調節できる点で好まし
い。
A concave disk-shaped oscillator is preferable in that a focused ultrasonic beam can be easily obtained. A combination of a flat disk vibrator and an acoustic lens is preferable because the focus can be changed by exchanging the acoustic lens. A phased array using a plurality of transducers forming a concentric ring or a plurality of transducers forming a one-dimensional or two-dimensional array has a focus (focus (f
ocus)) is preferable because it can be freely adjusted by electrical means.

【0021】また、1次元もしくは2次元のフェイズド
アレイは超音波ビームの方向(ビームステアリング(bea
m steering) )をも電気的手段で自在に調節できる点で
も好ましい。1次元のフェイズドアレイによれば1軸方
向にビームステアリングが行える。2次元のフェイズド
アレイによれば互いに直交する2軸方向にビームステア
リングが行える。
In addition, the one-dimensional or two-dimensional phased array has a direction (beam steering (bea steering)
m steering)) is also preferable in that it can be freely adjusted by electric means. With the one-dimensional phased array, beam steering can be performed in one axis direction. According to the two-dimensional phased array, beam steering can be performed in two axis directions orthogonal to each other.

【0022】超音波ビーム20は走査アクチュエータ(a
ctuator)24によって図中のxy方向に走査されるよう
になっている。これによって、超音波ビーム20の焦点
Fが断面22を2次元走査することになる。走査アクチ
ュエータ24による2次元走査は機械的走査、電気的走
査または機械的走査と電気的走査の組合せによって行わ
れる。
The ultrasonic beam 20 is emitted from the scanning actuator (a
A ctuator) 24 scans in the xy directions in the drawing. As a result, the focal point F of the ultrasonic beam 20 scans the cross section 22 two-dimensionally. The two-dimensional scanning by the scanning actuator 24 is performed by mechanical scanning, electrical scanning or a combination of mechanical scanning and electrical scanning.

【0023】機械的走査は凹面円板の振動子、平面円板
の振動子と音響レンズの組み合わせまたは同心円環をな
す複数の振動子を用いた場合に行われる。この場合、超
音波プローブ10を機械的に動かすことにより超音波ビ
ーム20をxy方向に走査する。電気的走査は2次元の
フェイズドアレイを用いた場合に行われる。この場合、
電気的なビームステアリングによって超音波ビーム20
をxy方向に走査する。機械的走査と電気的走査の組合
せは1次元のフェイズドアレイを用いた場合に行われ
る。この場合、例えばy方向の走査は超音波プローブ1
0を機械的に動かすことによって行われ、x方向の走査
は電気的なビームステアリングによって行われる。
Mechanical scanning is carried out when a concave disk oscillator, a combination of a flat disk oscillator and an acoustic lens, or a plurality of oscillators forming a concentric ring are used. In this case, the ultrasonic beam 20 is scanned in the xy directions by mechanically moving the ultrasonic probe 10. Electrical scanning is performed when a two-dimensional phased array is used. in this case,
Ultrasonic beam 20 by electric beam steering
Are scanned in the xy directions. The combination of mechanical scanning and electrical scanning is performed when a one-dimensional phased array is used. In this case, for example, scanning in the y direction is performed by the ultrasonic probe 1.
It is performed by mechanically moving 0, and scanning in the x direction is performed by electric beam steering.

【0024】このような超音波ビームの2次元走査は制
御部28による制御の下で行われるようになっている。
制御部28は超音波ビーム20の2次元走査にタイミン
グ(timing)を合わせてパルサ(pulser)16を制御し、超
音波ビーム20を送信するための駆動パルスを出力させ
る。
The two-dimensional scanning of the ultrasonic beam is performed under the control of the control unit 28.
The control unit 28 controls the pulsar 16 in synchronization with the two-dimensional scanning of the ultrasonic beam 20 to output a drive pulse for transmitting the ultrasonic beam 20.

【0025】駆動パルスの周波数は超音波振動子の中心
周波数f0 に合わせられる。このとき、パルサ16の出
力側に周波数f0 用のパンドパスフィルタ(bandpass fi
lter) を設けることが、駆動パルスに高調波成分を含ま
ないようにする点で好ましい。
The frequency of the drive pulse is adjusted to the center frequency f 0 of the ultrasonic transducer. At this time, a bandpass filter (frequency bandpass filter) for the frequency f 0 is output to the output side of the pulsar 16.
lter) is preferable in that the drive pulse does not include harmonic components.

【0026】パルサ16の出力パルスはT/R(transmi
t/receive)スイッチ18を通じて超音波プローブ10に
印加され、その超音波振動子を振動させて例えば図3の
信号52で示すように超音波を送波させる。
The output pulse of the pulser 16 is T / R (transmi
The ultrasonic wave is applied to the ultrasonic probe 10 through the (t / receive) switch 18, and the ultrasonic transducer is vibrated to transmit an ultrasonic wave as indicated by a signal 52 in FIG.

【0027】パルサ16は超音波プローブ10の振動子
構成に対応したものが用いられる。すなわち、凹面円板
または平面円板のような単板の振動子に対しては単一の
出力チャンネル(channel) のパルサが用いられる。フェ
イズドアレイの振動子の場合は出力チャンネルが複数の
パルサが用いられる。この場合、各チャンネルの出力パ
ルスにはそれぞれビームを集束させるための時間差が付
与される。また、1次元または2次元アレイの場合はビ
ームステアリングのための時間差も付与される。
The pulsar 16 used corresponds to the oscillator configuration of the ultrasonic probe 10. That is, a pulser having a single output channel is used for a single-plate transducer such as a concave disk or a flat disk. In the case of a phased array oscillator, multiple pulsers with multiple output channels are used. In this case, the output pulse of each channel is provided with a time difference for focusing the beam. In the case of a one-dimensional or two-dimensional array, a time difference for beam steering is also added.

【0028】送波された超音波ビーム20は断面22上
の焦点Fに集束する。このとき、前記の非線形効果によ
り、焦点Fより奥の領域Zにおいて高調波が発生する。
高調波は第2高調波と第3高調波を主体とするものであ
る。
The transmitted ultrasonic beam 20 is focused on the focal point F on the cross section 22. At this time, due to the above-mentioned non-linear effect, a harmonic wave is generated in the area Z behind the focus F.
The harmonics are mainly composed of the second harmonic and the third harmonic.

【0029】このような送波超音波に対するエコーが超
音波プローブ10に帰投する。エコーには送波超音波の
基本波成分に加えて高調波成分が含まれる。高調波エコ
ー主としては断面22よりも奥の領域Zから帰投するも
のである。
An echo for the transmitted ultrasonic wave is returned to the ultrasonic probe 10. The echo contains a harmonic component in addition to the fundamental wave component of the transmitted ultrasonic wave. The harmonic echo is mainly returned from the area Z that is deeper than the cross section 22.

【0030】エコーは超音波プローブ10で受波され、
エコー受信信号がT/Rスイッチ18を通じて信号処理
部30に入力される。信号処理部30において、エコー
受信信号は可変利得増幅器34により増幅される。可変
利得増幅器34の利得は、利得関数発生器36の出力信
号で制御されて、エコー信号の受信時間の経過とともに
増加するようになっている。これによって所謂TGC(t
ime-gain control) が行われ、エコーの帰投時間すなわ
ち反射点の深度に応じたエコーの減衰補正が行われる。
利得関数発生器36は制御部28によって制御される。
The echo is received by the ultrasonic probe 10,
The echo reception signal is input to the signal processing unit 30 via the T / R switch 18. In the signal processing unit 30, the echo reception signal is amplified by the variable gain amplifier 34. The gain of the variable gain amplifier 34 is controlled by the output signal of the gain function generator 36, and increases with the elapse of the reception time of the echo signal. As a result, the so-called TGC (t
ime-gain control) is performed, and the echo attenuation correction is performed according to the echo return time, that is, the depth of the reflection point.
The gain function generator 36 is controlled by the controller 28.

【0031】超音波プローブ10、走査アクチュエータ
24、パルサ16、T/Rスイッチ18および可変利得
増幅器34は本発明における超音波送受信手段または送
受信手段の実施の形態の一例である。
The ultrasonic probe 10, the scanning actuator 24, the pulser 16, the T / R switch 18 and the variable gain amplifier 34 are an example of the ultrasonic transmitting / receiving means or the transmitting / receiving means according to the present invention.

【0032】可変利得増幅器34の出力信号はバンドパ
スフィルタ38によってフィルタリング(filtering) さ
れるようになっている。バンドパスフィルタ38の帯域
は例えば第2高調波2f0 に合わてある。これによっ
て、例えば図3の信号56で示すようにエコー受信信号
から第2高調波成分が抽出される。
The output signal of the variable gain amplifier 34 is adapted to be filtered by the bandpass filter 38. The band of the bandpass filter 38 is adjusted to the second harmonic 2f 0 , for example. As a result, for example, the second harmonic component is extracted from the echo reception signal as shown by the signal 56 in FIG.

【0033】この第2高調波エコーは、焦点Fからのエ
コーが帰投する時刻T3よりも遅い時刻T4以降に帰投
する。時刻T4以降の信号継続時間は領域Zの長さに対
応したものとなる。
The second harmonic echo returns after time T4, which is later than time T3 when the echo from the focus F returns. The signal duration after time T4 corresponds to the length of the area Z.

【0034】バンドパスフィルタ38の出力信号は、包
絡線検波回路40により例えば図3の信号58で示すよ
うに包絡線検波される。バンドパスフィルタ38および
包絡線検波回路40は本発明における信号抽出手段の実
施の形態の一例である。包絡線検波回路40の出力信号
が積分器42に入力されて、例えば図3の信号60で示
すように積分される。これによって、第2高調波エコー
が領域Zの全長にわたって積分される。
The output signal of the bandpass filter 38 is envelope-detected by the envelope detection circuit 40, as indicated by the signal 58 in FIG. 3, for example. The bandpass filter 38 and the envelope detection circuit 40 are an example of the embodiment of the signal extraction means in the present invention. The output signal of the envelope detection circuit 40 is input to the integrator 42 and integrated as shown by the signal 60 in FIG. 3, for example. This causes the second harmonic echo to be integrated over the entire length of region Z.

【0035】領域Zの後端に相当する時刻T5を過ぎる
と第2高調波エコーはほとんど無くなるので積分出力の
増加が止まる。この時点で、例えば図3の信号62で示
すように保持器44の制御が制御部28により行われ、
積分出力が保持器44に保持される。その後、例えば図
3の信号64で示すように制御部28によって積分器4
2がリセット(reset) される。
After the time T5 corresponding to the rear end of the area Z, the second harmonic echo almost disappears and the increase of the integrated output stops. At this point, the control of the retainer 44 is performed by the controller 28, as indicated by the signal 62 in FIG.
The integrated output is held in the holder 44. Thereafter, for example, as shown by the signal 64 in FIG.
2 is reset.

【0036】保持器44の出力信号は走査変換器46に
入力される。走査変換器46は、制御部28の制御の下
で、この入力信号をCモード画像の1ピクセルの画像デ
ータとして図示しないメモリに記憶する。ピクセルの位
置は、断面22上での焦点Fの2次元的位置に相当す
る。
The output signal of the holder 44 is input to the scan converter 46. Under the control of the controller 28, the scan converter 46 stores this input signal in a memory (not shown) as image data of one pixel of the C mode image. The position of the pixel corresponds to the two-dimensional position of the focal point F on the cross section 22.

【0037】ここで、画像データは断面22の奥の領域
Zについての画像データとなる。しかも、それは領域Z
の全長にわたって積分したものであるから焦点Fを通し
て見た領域Zの透視像を表すデータとなる。すなわち、
超音波ビーム20の1回の送受信で透視画像の1ピクセ
ル分のデータが得られたことになる。バンドパスフィル
タ38、包絡線検波回路40、積分器42、保持器44
および走査変換器46は、本発明における画像生成手段
の実施の形態の一例である。
Here, the image data is the image data of the area Z at the back of the cross section 22. Moreover, it is the area Z
Since it is integrated over the entire length of, the data represents the perspective image of the region Z viewed through the focus F. That is,
The data for one pixel of the fluoroscopic image is obtained by transmitting and receiving the ultrasonic beam 20 once. Band pass filter 38, envelope detection circuit 40, integrator 42, holder 44
The scan converter 46 is an example of an embodiment of the image generating means of the present invention.

【0038】以上のような超音波の送受信が、走査アク
チュエータ24により焦点Fの位置を断面22上で逐次
移動(2次元走査)させながら繰り返される。これによ
って断面22上の各点の背後の領域Zについての透視画
像データが逐次得られて行き、2次元走査が完了したと
き、断面22を通してその背後を透視した画像すなわち
反射透過画像が走査変換器46のメモリ中に完成する。
The transmission and reception of ultrasonic waves as described above are repeated while the position of the focal point F is successively moved (two-dimensional scanning) on the cross section 22 by the scanning actuator 24. As a result, the fluoroscopic image data for the area Z behind each point on the cross section 22 is sequentially obtained, and when the two-dimensional scanning is completed, the image transilluminating the area behind the cross section 22, that is, the reflection / transmission image is a scan converter. Completed in 46 memories.

【0039】この反射透過画像が走査変換器46におい
てディスプレイ48の走査方式に合わせて走査変化さ
れ、ディスプレイ48に可視像として表示される。ディ
スプレイ48の表示動作は制御部28によって制御され
る。
The reflection / transmission image is scanned and changed in the scanning converter 46 according to the scanning system of the display 48, and is displayed on the display 48 as a visible image. The display operation of the display 48 is controlled by the control unit 28.

【0040】このようにして、第2高調波を利用するこ
とにより、従来のようなレンジゲートを必要とせずに反
射透過画像の撮像を行うことができる。レンジゲートを
行わないので、断面の深さをどのように変化させても何
らの調整も必要とせずにその背後の領域の透視像を撮像
することができる。
In this way, by utilizing the second harmonic, the reflection / transmission image can be picked up without the need for a range gate as in the prior art. Since the range gate is not performed, it is possible to capture a perspective image of the region behind it without requiring any adjustment, no matter how the depth of the cross section is changed.

【0041】バンドパスフィルタ38を第3高調波用の
ものとし、第3高調波によって画像データを形成する場
合も、同様に断面22の奥の部分の反射透過画像の撮像
を行うことができる。
Even when the band pass filter 38 is for the third harmonic and image data is formed by the third harmonic, the reflection / transmission image of the inner portion of the cross section 22 can be similarly picked up.

【0042】なお、第2高調波を利用する撮像は、例え
ばマイクロカプセル型造影剤のように、特定の超音波周
波数に対して共鳴吸収性のある造影剤を用いて関心部位
の造影撮像を行う場合等に特に効果的である。
In the imaging using the second harmonic, a contrast agent having a resonance absorption property with respect to a specific ultrasonic frequency, such as a microcapsule type contrast agent, is used to perform contrast imaging of a region of interest. It is particularly effective in some cases.

【0043】図4に、本発明の実施の形態の他の例を示
す。図1と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略
する。図1と相違する部分は、信号抽出手段として、直
交検波回路51と、ローパスフィルタ52,52’と、
複素絶対値回路53を用いるようにした点である。
FIG. 4 shows another example of the embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. The part different from FIG. 1 is a quadrature detection circuit 51, low-pass filters 52 and 52 ′ as signal extraction means,
The point is that the complex absolute value circuit 53 is used.

【0044】直交検波回路51のレファレンス(referen
ce) 信号は制御部28から与えられるようになってい
る。制御部28は、パルサ16の駆動パルスの周波数f
0 を例えば2f0 に逓倍したレファレンス信号を直交検
波回路51に供給する。なお、第3高調波を抽出すると
きは3f0 に逓倍したレファレンス信号を供給する。
Reference of the quadrature detection circuit 51
ce) signal is provided from the control unit 28. The control unit 28 controls the frequency f of the driving pulse of the pulsar 16.
A reference signal obtained by multiplying 0 by 2f 0 is supplied to the quadrature detection circuit 51. When extracting the third harmonic, the reference signal multiplied by 3f 0 is supplied.

【0045】直交検波回路51は可変利得増幅器34の
出力信号をレファレンス信号に基づいて直交検波して、
同相成分iと直角成分qを出力する。直交検波回路51
の出力信号i,qはローパスフィルタ(low-pass filte
r) 52,52’でそれぞれ低域濾波され、第2(また
は第3)高調波成分の互いに位相が直交する2成分i,
q(複素信号)となる。
The quadrature detection circuit 51 quadrature-detects the output signal of the variable gain amplifier 34 based on the reference signal,
The in-phase component i and the quadrature component q are output. Quadrature detection circuit 51
Output signals i and q of the low-pass filter (low-pass filte
r) Two components i, 52, 52 ', which are low-pass filtered and have mutually orthogonal phases of the second (or third) harmonic component,
It becomes q (complex signal).

【0046】これら複素信号i,qは複素絶対値回路5
3に入力され、次式による演算にかけられる。
These complex signals i and q are converted into a complex absolute value circuit 5
It is input to 3 and is subjected to calculation by the following equation.

【0047】[0047]

【数1】 [Equation 1]

【0048】(1)式は複素信号の絶対値を求める演算
であり、これによって、第2(または第3)高調波成分
を包絡線検波した信号に相当するものが得られる。すな
わち、図1の場合と同様に、第2(または第3)高調波
成分の包絡線検波信号が得られる。
The equation (1) is a calculation for obtaining the absolute value of the complex signal, and by this, a signal corresponding to the signal obtained by envelope detection of the second (or third) harmonic component is obtained. That is, as in the case of FIG. 1, the envelope detection signal of the second (or third) harmonic component is obtained.

【0049】この実施の形態は直交検波を利用するの
で、精密に所望の高調波成分を抽出する点で好ましい。
それに対してパンドパスフィルタを用いるものは構成が
簡素化される点で好ましい。
Since this embodiment utilizes quadrature detection, it is preferable in terms of precisely extracting a desired harmonic component.
On the other hand, the one using the Pand-pass filter is preferable because the configuration is simplified.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、課題を解決
するための第1の発明によれば、集束音場の非線形効果
により送波超音波の高調波が断面の背後の領域に生じる
ことを利用し、この高調波成分のエコーに基づいてCモ
ード画像を生成するようにしたので、自ずから断面の背
後の領域の透視像を得ることができる。すなわち、レン
ジゲート無しに反射透過撮像を行う超音波撮像方法を実
現することができる。
As described in detail above, according to the first invention for solving the problems, the harmonics of transmitted ultrasonic waves are generated in the region behind the cross section due to the nonlinear effect of the focused sound field. Since the C-mode image is generated based on the echo of the higher harmonic component, it is possible to naturally obtain a perspective image of the region behind the cross section. That is, it is possible to realize an ultrasonic imaging method for performing reflection / transmission imaging without a range gate.

【0051】また、課題を解決するための第2の発明に
よれば、集束音場の非線形効果により送波超音波の高調
波が断面の背後の領域に生じることを利用し、この高調
波成分のエコーに基づいてCモード画像を生成するよう
にしたので、自ずから断面の背後の領域の透視像を得る
ことができる。すなわち、レンジゲート無しに反射透過
撮像を行う超音波撮像装置を実現することができる。
According to the second invention for solving the problem, the fact that the harmonics of the transmitted ultrasonic waves are generated in the region behind the cross section due to the nonlinear effect of the focused sound field is utilized. Since the C-mode image is generated on the basis of the echo of 1, the transparent image of the region behind the cross section can be naturally obtained. That is, it is possible to realize an ultrasonic imaging apparatus that performs reflection / transmission imaging without a range gate.

【0052】また、課題を解決するための第3の発明に
よれば、集束音場の非線形効果により送波超音波の第2
高調波が断面の背後の領域に生じることを利用し、この
第2高調波成分のエコーに基づいてCモード画像を生成
するようにしたので、自ずから断面の背後の領域の透視
像を得ることができる。すなわち、レンジゲート無しに
反射透過撮像を行う超音波撮像装置を実現することがで
きる。
According to the third invention for solving the problem, the second effect of the transmitted ultrasonic wave is generated by the nonlinear effect of the focused sound field.
The C-mode image is generated based on the echo of the second harmonic component by utilizing the fact that the harmonics are generated in the area behind the cross section, so that a perspective image of the area behind the cross section can be obtained naturally. it can. That is, it is possible to realize an ultrasonic imaging apparatus that performs reflection / transmission imaging without a range gate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。
FIG. 1 is a block diagram of an apparatus according to an example of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態の一例の装置における超音
波プローブの構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of an ultrasonic probe in an apparatus according to an example of an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態の一例の装置の動作を示す
タイムチャートである。
FIG. 3 is a time chart showing the operation of the apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。
FIG. 4 is a block diagram of an apparatus according to an example of an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 超音波プローブ 101 振動子 102 音響レンズ 14 被検体 16 パルサ 18 T/Rスイッチ 20 超音波ビーム 24 走査アクチュエータ 28 制御部 30 信号処理部 34 可変利得増幅器 36 利得関数発生器 38 バンドパスフィルタ 40 包絡線検波器 42 積分器 44 保持器 46 走査変換器 48 ディスプレイ 51 直交検波回路 52,52’ ローパスフィルタ 53 複素絶対値回路 10 Ultrasonic probe 101 oscillator 102 acoustic lens 14 subject 16 Pulsa 18 T / R switch 20 ultrasonic beam 24 scanning actuator 28 Control unit 30 signal processor 34 Variable gain amplifier 36 Gain Function Generator 38 bandpass filter 40 Envelope detector 42 integrator 44 cage 46 scan converter 48 display 51 Quadrature detection circuit 52,52 'low pass filter 53 Complex absolute value circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 8/00 - 8/14 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) A61B 8/00-8/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被検体の所定の深さにある断面上に焦点
を合わせた超音波ビームで2次元走査してエコーを受信
する超音波送受信手段と、 前記超音波送受信手段が受信したエコーにおける前記焦
点よりも深い領域から発生する高調波成分に基づいて前
記領域に対応しているCモード画像を生成する画像生成
手段とを具備することを特徴とする超音波撮像装置。
1. An ultrasonic wave transmitting / receiving unit for two-dimensionally scanning with an ultrasonic beam focused on a cross section of a subject at a predetermined depth, and an echo received by the ultrasonic wave transmitting / receiving unit. An ultrasonic imaging apparatus comprising: an image generating unit that generates a C-mode image corresponding to the region based on a harmonic component generated from a region deeper than the focal point.
【請求項2】 被検体に超音波を送波するとともに被検
体からの超音波エコーを受波する超音波探触子と、 前記超音波探触子を通じて被検体の所定の深さにある断
面上に焦点を合わせた超音波ビームで2次元走査してエ
コーを受信する送受信手段と、 前記送受信手段が受信したエコーにおける前記焦点より
も深い領域から発生する第2高調波成分を抽出する信号
抽出手段と、 前記信号抽出手段の出力信号に基づいて前記領域に対応
しているCモード画像を生成する画像生成手段とを具備
することを特徴とする超音波撮像装置。
2. An ultrasonic probe for transmitting ultrasonic waves to a subject and receiving ultrasonic echoes from the subject, and a cross section at a predetermined depth of the subject through the ultrasonic probe. Transmitting / receiving means for two-dimensionally scanning an ultrasonic beam focused on the top to receive an echo, and signal extraction for extracting a second harmonic component generated from a region deeper than the focus in the echo received by the transmitting / receiving means. An ultrasonic imaging apparatus comprising: a means for generating a C-mode image corresponding to the area based on an output signal of the signal extracting means.
【請求項3】 前記信号描出手段は、第2高調波を通過
させるバンドパスフィルタを用いたことを特徴とする請
求項2に記載の超音波撮像装置。
3. The ultrasonic imaging apparatus according to claim 2, wherein the signal drawing means uses a bandpass filter that passes a second harmonic.
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