JP4087762B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents

Ultrasonic diagnostic equipment Download PDF

Info

Publication number
JP4087762B2
JP4087762B2 JP2003278939A JP2003278939A JP4087762B2 JP 4087762 B2 JP4087762 B2 JP 4087762B2 JP 2003278939 A JP2003278939 A JP 2003278939A JP 2003278939 A JP2003278939 A JP 2003278939A JP 4087762 B2 JP4087762 B2 JP 4087762B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phasing
transmission
signals
digital
phasing addition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003278939A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005040418A (en
Inventor
英司 笠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Aloka Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aloka Co Ltd filed Critical Aloka Co Ltd
Priority to JP2003278939A priority Critical patent/JP4087762B2/en
Publication of JP2005040418A publication Critical patent/JP2005040418A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4087762B2 publication Critical patent/JP4087762B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Description

本発明は超音波診断装置に関し、特にプローブヘッドと装置本体との間における信号伝送に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to signal transmission between a probe head and an apparatus main body.

近年、アレイ振動子が多素子化している。特に二次元的に超音波ビームを電子走査可能な2Dアレイ振動子は多数の振動素子で構成される。よって、プローブケーブル内にはそれらの振動素子に対応する多数の信号線を挿通させる必要があり、プローブケーブルが著しく太くなり、プローブの操作性を低下させる。   In recent years, array transducers have become multi-element. In particular, a 2D array transducer that can electronically scan an ultrasonic beam two-dimensionally includes a plurality of vibration elements. Therefore, it is necessary to insert a large number of signal lines corresponding to these vibration elements in the probe cable, and the probe cable becomes extremely thick, and the operability of the probe is lowered.

以下の特許文献1には、プローブヘッド内にCCDを設け、それによってプローブヘッド内で整相加算を実行し、整相加算後の受信信号を装置本体へ伝送するものが示されている。しかし、この方式によると、確かに信号線の本数を削減できるものの、アナログ整相加算処理のために様々な制約があり、信号品質面でも問題があるものと思われる。特に、1回の送受信で複数の受信ビームを同時形成する方式などには対応困難であるという点を指摘できる。   Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 discloses a device in which a CCD is provided in a probe head, thereby performing phasing addition in the probe head and transmitting a received signal after phasing addition to the apparatus main body. However, according to this method, the number of signal lines can be surely reduced, but there are various restrictions for the analog phasing addition processing, and it seems that there is a problem in terms of signal quality. In particular, it can be pointed out that it is difficult to cope with a method of simultaneously forming a plurality of reception beams by one transmission and reception.

また、下記の特許文献2には、プローブヘッド内において複数のアナログ受信信号を複数のデジタル受信信号に変換し、それらを時分割処理してシリアル信号に変換し、それを装置本体へ伝送するものが開示されている。しかし、時分割処理ゆえに転送レートに制約があり、特に多数の振動素子からの受信信号を処理することは実際上極めて困難である。   Patent Document 2 below converts a plurality of analog reception signals into a plurality of digital reception signals in a probe head, converts them into a serial signal by time-division processing, and transmits it to the apparatus main body. Is disclosed. However, the transfer rate is limited due to the time division processing, and in particular, it is actually very difficult to process received signals from a large number of vibration elements.

特開2000−33087号公報JP 2000-33087 A 特開2003−10187号公報JP 2003-10187 A

本発明の目的は、プローブヘッド内に多数の振動素子が設けられる場合において、プローブケーブルを細くできるようにすることにある。   An object of the present invention is to make a probe cable thinner when a large number of vibration elements are provided in a probe head.

本発明の他の目的は、プローブ内でデジタル整相加算処理を行っても信号線の本数を削減できるようにすることにある。   Another object of the present invention is to reduce the number of signal lines even if digital phasing and adding processing is performed in the probe.

本発明は、プローブヘッドと、それがプローブケーブルを介して接続される装置本体と、を有する超音波診断装置において、前記プローブヘッドは、複数の振動素子からなるアレイ振動子と、前記アレイ振動子からの複数のアナログ受信信号を複数のデジタル受信信号に変換する整相加算用A/D変換部と、前記複数のデジタル受信信号に対して整相加算処理を行ってデジタル整相加算信号を生成する整相加算部と、前記デジタル整相加算信号をアナログ整相加算信号に変換する伝送用D/A変換部と、を含み、前記装置本体は、前記アナログ整相加算信号をデジタル整相加算信号に変換する伝送用A/D変換部と、前記伝送用A/D変換部から出力されたデジタル整相加算信号に基づいて超音波画像を形成する画像形成部と、を含むことを特徴とする。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus having a probe head and an apparatus main body to which the probe head is connected via a probe cable, wherein the probe head includes an array transducer including a plurality of transducer elements, and the array transducer A phasing addition A / D converter for converting a plurality of analog reception signals from a plurality of digital reception signals, and generating a digital phasing addition signal by performing phasing addition processing on the plurality of digital reception signals And a transmission D / A converter for converting the digital phasing addition signal into an analog phasing addition signal, and the apparatus body digitally adds the analog phasing addition signal to the digital phasing addition signal. A transmission A / D conversion unit that converts the signal into a signal, and an image forming unit that forms an ultrasonic image based on the digital phasing addition signal output from the transmission A / D conversion unit. And butterflies.

上記構成によれば、プローブヘッド内でデジタル整相加算処理を行えるので、デジタル処理ゆえの様々な利点を得ることができ、特に良好な信号品質を得ることができる。その上で、プローブヘッドから装置本体への信号伝送はアナログ信号として行われており、複数ビットでパラレル伝送する場合のように、1つの信号当たり多数の信号線は不要である。つまり、整相加算後の1つの信号につき基本的には1本の信号線を設ければよい。装置本体側では、アナログ整相加算信号からデジタル整相加算信号を再生し、そのデジタル整相加算信号が処理される。   According to the above configuration, since digital phasing and adding processing can be performed within the probe head, various advantages resulting from digital processing can be obtained, and particularly good signal quality can be obtained. In addition, signal transmission from the probe head to the apparatus main body is performed as an analog signal, and a large number of signal lines per signal are unnecessary as in the case of parallel transmission with a plurality of bits. That is, one signal line is basically provided for one signal after phasing addition. On the apparatus body side, the digital phasing addition signal is reproduced from the analog phasing addition signal, and the digital phasing addition signal is processed.

以上のように、プローブヘッド内で複数の信号がデジタル整相加算処理され、しかもそれにより生成されたデジタル信号がアナログ伝送されるために、デジタル信号処理による高精度あるいは多様な処理の利点とアナログ伝送の簡便さという両方の利点を享受できる。なお、上記の装置本体は、ケーーブルコネクタを含んでもよく、そのケーブルコネクタ内に伝送用A/D変換部などの電子回路を設けるようにしてもよい。   As described above, a plurality of signals are digitally phased and summed in the probe head, and the digital signal generated thereby is analog-transmitted. Both advantages of easy transmission can be enjoyed. The apparatus main body may include a cable connector, and an electronic circuit such as a transmission A / D converter may be provided in the cable connector.

望ましくは、前記アレイ振動子は、複数の振動素子がm(但し、mは2以上の整数)個のサブアレイに区分される2Dアレイ振動子であり、前記整相加算部は、前記m個のサブアレイに対応して設けられた回路であって、前記複数のデジタル受信信号に対してサブ整相加算処理を行ってm個のサブデジタル整相加算信号を生成するm個のサブ整相加算回路で構成され、前記伝送用D/A変換部は、前記m個のサブデジタル整相加算信号をm個のサブアナログ整相加算信号に変換するm個の伝送用D/A変換器で構成され、前記伝送用A/D変換部は、前記m個のサブアナログ整相加算信号をm個のサブデジタル整相加算信号に変換するm個の伝送用A/D変換器で構成され、前記装置本体は、更に、前記m個のサブデジタル整相加算信号に対してメイン整相加算処理を行ってメイン整相加算信号を生成するメイン整相加算部を含む。   Preferably, the array transducer is a 2D array transducer in which a plurality of transducer elements are divided into m (where m is an integer equal to or greater than 2) subarrays, A circuit provided corresponding to a sub-array, wherein m sub-phased and summed circuits that perform sub-phased and added processing on the plurality of digital received signals to generate m sub-digital phased and summed signals The transmission D / A conversion unit is configured by m transmission D / A converters that convert the m sub-digital phasing addition signals into m sub-analog phasing addition signals. The A / D converter for transmission is composed of m A / D converters for transmission that convert the m sub-analog phasing / adding signals into m sub-digital phasing / adding signals, The main body further responds to the m sub-digital phased and summed signals. Performing main phase adjusting and summing process Te includes a main phase adjusting and summing unit for generating a main phase adjusting and summing signals.

上記構成によれば、プローブヘッド内でサブアレイごとにサブ整相加算処理が実行され、それにより生成されたm個のサブデジタル整相加算信号がそれぞれアナログ信号として装置本体側へ伝送される。装置本体側では、m個のサブアナログ整相加算信号をデジタル信号に変換した後にメイン整相加算処理し、これによってメインデジタル整相加算信号が得られている。このように数段階にわたる整相加算処理によって受信ビームを形成するようにしてもよい。   According to the above configuration, the sub phasing addition processing is executed for each sub array in the probe head, and m sub digital phasing addition signals generated thereby are transmitted to the apparatus main body as analog signals. On the apparatus body side, the m sub-analog phasing addition signals are converted into digital signals and then subjected to main phasing addition processing, thereby obtaining the main digital phasing addition signals. In this way, the reception beam may be formed by phasing addition processing in several stages.

望ましくは、前記装置本体には、1回の超音波の送受波でn(但し、nは2以上の整数)個の受信ビームを形成するために、n個のメイン整相加算部が並列的に設けられる。   Preferably, in the apparatus main body, n main phasing and adding units are arranged in parallel in order to form n (where n is an integer of 2 or more) reception beams by one ultrasonic transmission / reception. Is provided.

望ましくは、1回の超音波の送受信ごとにn(但し、nは2以上の整数)個の受信ビームが形成され、前記整相加算部として、前記複数のデジタル受信信号に対して並列的にn個の整相加算処理を行ってn個のデジタル整相加算信号を生成するn個の整相加算部が設けられ、前記伝送用D/A変換部として、前記n個のデジタル整相加算信号をn個のアナログ整相加算信号に変換するn個の伝送用A/D変換部が設けられ、前記伝送用A/D変換部として、前記n個のアナログ整相加算信号をn個のデジタル整相加算信号に変換するn個の伝送用D/A変換部が設けられる。   Preferably, n (where n is an integer greater than or equal to 2) reception beams are formed for each transmission / reception of an ultrasonic wave, and the phasing adder is configured to be parallel to the plurality of digital reception signals. There are provided n phasing / adding units for performing n phasing / adding processes to generate n digital phasing / adding signals, and the n digital phasing / adding units are used as the transmission D / A conversion unit. N transmission A / D converters for converting a signal into n analog phasing addition signals are provided, and the n analog phasing addition signals are converted into n transmission phasing and addition signals. There are provided n transmission D / A converters for converting into digital phasing and addition signals.

上記構成によれば、複数のデジタル受信信号に基づいてn個のデジタル整相加算信号が生成され、それらがアナログ信号として装置本体側へ伝送される。1回の超音波の送受波でn個の音線情報が得られるので、フレームレートあるいはボリュームレートを向上でききる。   According to the above configuration, n digital phasing and addition signals are generated based on a plurality of digital reception signals, and these are transmitted as analog signals to the apparatus body side. Since n pieces of ray information can be obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves once, the frame rate or volume rate can be improved.

望ましくは、前記プローブヘッドは、前記アレイ振動子に対して複数の送信信号を供給する送信部を有する。このように送信部をプローブヘッド内に設ければ、各チャンネルの送信信号を装置本体側からプローブヘッドへ供給する必要がなくなり、プローブケーブルを細径化できる。   Preferably, the probe head includes a transmission unit that supplies a plurality of transmission signals to the array transducer. If the transmission unit is provided in the probe head in this way, it is not necessary to supply the transmission signal of each channel from the apparatus main body side to the probe head, and the probe cable can be reduced in diameter.

なお、上記の各構成において、並列配置される複数の回路に代えて時分割動作する単一の回路を設けるようにしてもよい。特に、デジタル整相加算回路などの場合には、その原理上、容易に時分割動作させることが可能である。   In each of the above configurations, a single circuit that performs time-division operation may be provided instead of a plurality of circuits arranged in parallel. In particular, in the case of a digital phasing and adding circuit or the like, it is possible to easily perform time-division operation on the principle.

以上説明したように、本発明によれば、プローブヘッド内でデジタル整相加算を行えると共に、プローブケーブルを細くできるという利点がある。   As described above, according to the present invention, there is an advantage that the digital phasing addition can be performed in the probe head and the probe cable can be made thin.

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.

図1には、本発明に係る超音波診断装置の全体構成が概念図として示されている。   FIG. 1 is a conceptual diagram showing the overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.

この超音波診断装置は、大別してプローブユニットと装置本体12とで構成され、プローブユニットは、プローブヘッド10、プローブケーブル14及び図示されていないケーブルコネクタによって構成される。   This ultrasonic diagnostic apparatus is roughly composed of a probe unit and an apparatus main body 12, and the probe unit is composed of a probe head 10, a probe cable 14, and a cable connector (not shown).

プローブヘッド10は例えば体表面上に当接して用いられる。本実施形態においては、プローブヘッドにおけるプローブケース内に図1に示されるような各種の電子回路が収容されている。プローブケースはユーザーによって把持される外形を有し、その先端面には以下に説明する2Dアレイ振動子16が配置されている。2Dアレイ振動子16は、複数の振動素子16aを二次元配列してなるものである。この2Dアレイ振動子16によって超音波ビームが形成され、その超音波ビームが電子的に走査される。その電子走査方式としては電子セクタ走査などをあげることができる。2Dアレイ振動子16は、本実施形態において例えば384個の振動素子16aで構成され、それらの複数の振動素子16aが後述するように96個のサブアレイに区分されているが、2Dアレイ振動子16の構成としては当然に他のものを採用することができる。例えば、2000個あるいは3000個にも及ぶ振動素子によって2Dアレイ振動子16を構成するようにしてもよい。また、2Dアレイ振動子16がいわゆるスパース型の2Dアレイ振動子であってもよい。   The probe head 10 is used in contact with the body surface, for example. In the present embodiment, various electronic circuits as shown in FIG. 1 are accommodated in a probe case in the probe head. The probe case has an outer shape to be gripped by the user, and a 2D array transducer 16 described below is disposed on the distal end surface thereof. The 2D array vibrator 16 is formed by two-dimensionally arranging a plurality of vibration elements 16a. An ultrasonic beam is formed by the 2D array transducer 16, and the ultrasonic beam is electronically scanned. Examples of the electronic scanning method include electronic sector scanning. In the present embodiment, the 2D array transducer 16 is composed of, for example, 384 vibrating elements 16a, and the plurality of vibrating elements 16a are divided into 96 subarrays as will be described later. Of course, other configurations can be adopted. For example, the 2D array transducer 16 may be configured by 2000 or 3000 vibrating elements. The 2D array transducer 16 may be a so-called sparse 2D array transducer.

プローブヘッド10内には、送受信制御部20が設けられている。この送受信制御部20は、装置本体12内における後述するシステム制御部36からの制御信号を受けて、それにしたがってプローブヘッド10内に設けられた各電子回路の動作制御を行っている。特に、送受信制御部20は、以下に説明する送信遅延制御及び受信遅延制御などを行っている。   A transmission / reception control unit 20 is provided in the probe head 10. The transmission / reception control unit 20 receives a control signal from a system control unit 36 (to be described later) in the apparatus main body 12 and controls the operation of each electronic circuit provided in the probe head 10 accordingly. In particular, the transmission / reception control unit 20 performs transmission delay control and reception delay control described below.

送信ディレイ部24は、複数の送信チャンネルに対応した複数の送信器によって構成される。各送信器は所望の送信波形を生成する回路として構成されてもよいし、単に送信パルスを生成する回路として構成されてもよい。パルサー部26は、送信ディレイ部24によって一定の遅延関係をもって生成された複数の送信信号をそれぞれドライブし、これによって複数の送信駆動信号をアレイ振動子16に対して供給する。このような複数の送信駆動信号が2Dアレイ振動子16を構成する複数の振動素子16aに供給されると、その2Dアレイ振動子16から生体内へ超音波が放射され、これによって送信ビームが形成される。   The transmission delay unit 24 includes a plurality of transmitters corresponding to a plurality of transmission channels. Each transmitter may be configured as a circuit that generates a desired transmission waveform, or may be configured as a circuit that simply generates a transmission pulse. The pulsar unit 26 drives a plurality of transmission signals generated by the transmission delay unit 24 with a certain delay relationship, and supplies a plurality of transmission drive signals to the array transducer 16 accordingly. When such a plurality of transmission drive signals are supplied to the plurality of vibration elements 16a constituting the 2D array transducer 16, ultrasonic waves are emitted from the 2D array transducer 16 into the living body, thereby forming a transmission beam. Is done.

一方、生体内からの反射波は2Dアレイ振動子16によって受波される。これにより、複数の振動子素子16aからアナログ信号としての受信信号がA/D変換部28へ出力される。   On the other hand, the reflected wave from the living body is received by the 2D array transducer 16. As a result, reception signals as analog signals are output from the plurality of transducer elements 16 a to the A / D conversion unit 28.

A/D変換部28は、複数の受信チャンネルに対応した複数のA/D変換器によって構成されており、入力される受信信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換する。ちなみに、2Dアレイ振動子16とA/D変換部28との間にプリアンプ群などを設けるようにしてもよい。   The A / D converter 28 includes a plurality of A / D converters corresponding to a plurality of reception channels, and converts an input reception signal from an analog signal to a digital signal. Incidentally, a preamplifier group or the like may be provided between the 2D array transducer 16 and the A / D converter 28.

整相加算部30は、デジタルビームフォーマーとして構成され、すなわち複数のデジタル受信信号に対して整相加算処理を実行し、これによって整相加算後の信号(デジタル整相加算信号)を生成する回路である。本実施形態においては、後に図2に示すように、整相加算部30が複数のサブ整相加算回路によって構成されており、それらは並列的に配置されている。上述したように、2Dアレイ振動子16が例えば384個の振動素子16aによって構成される場合、それらが96個のサブアレイに区分され、各サブアレイごとにサブ整相加算回路が設けられる。各サブ整相加算回路は4チャンネル分の受信信号についてのサブ整相加算処理を実行する。   The phasing addition unit 30 is configured as a digital beam former, that is, performs phasing addition processing on a plurality of digital reception signals, thereby generating a signal after phasing addition (digital phasing addition signal). Circuit. In this embodiment, as shown in FIG. 2 later, the phasing adder 30 is configured by a plurality of sub phasing adders, which are arranged in parallel. As described above, when the 2D array transducer 16 is configured by, for example, 384 vibrating elements 16a, they are divided into 96 subarrays, and a sub phase adjusting and adding circuit is provided for each subarray. Each sub phase adjusting and adding circuit executes sub phase adjusting and adding processes for the received signals for four channels.

D/A変換部32は、整相加算部30から出力されるデジタル整相加算信号をアナログ整相加算信号に変換するモジュールである。整相加算部30から複数のデジタル整相加算信号が出力される場合、それらに対応して、D/A変換部32が、複数のD/A変換器によって構成される。例えば、A/D変換部28から出力されるデジタル受信信号が12bitで構成され、整相加算部30から出力されるデジタル整相加算信号が20bitで構成される場合、そのままのビット数でデジタル整相加算信号を装置本体にパラレルに供給すると1つの信号あたり極めて多数の信号線が必要となってしまう。あるいは、時分割伝送を行うにしても、極めて高速の処理が必要とされ、チャンネル数が極めて増大する場合にはそのような時分割による伝送も不可能となる。   The D / A conversion unit 32 is a module that converts the digital phasing addition signal output from the phasing addition unit 30 into an analog phasing addition signal. When a plurality of digital phasing addition signals are output from the phasing addition unit 30, the D / A conversion unit 32 is configured by a plurality of D / A converters corresponding to them. For example, when the digital reception signal output from the A / D conversion unit 28 is configured with 12 bits and the digital phasing addition signal output from the phasing addition unit 30 is configured with 20 bits, the digital adjustment is performed with the same number of bits. When the phase addition signal is supplied to the apparatus main body in parallel, an extremely large number of signal lines are required for each signal. Alternatively, even when time division transmission is performed, extremely high-speed processing is required, and when the number of channels is extremely increased, such time division transmission is also impossible.

その一方において、本実施形態によれば、そのような多ビットからなる信号が1つのアナログ信号に変換されて出力されるため、プローブケーブル14を構成する信号線の本数を著しく削減することが可能となる。   On the other hand, according to the present embodiment, such a multi-bit signal is converted into one analog signal and output, so that the number of signal lines constituting the probe cable 14 can be significantly reduced. It becomes.

プローブケーブル14は、図1に示されるように、1又は複数の信号伝送用の信号線34と、制御信号、クロック信号、電力ラインなどからなる複数の制御線22などで構成されるものである。制御線22は例えば10〜20本のラインによって構成することができ、プローブケーブル14全体として数十本程度のラインすなわち信号線のみを設ければよいので、プローブケーブル14の直径を細くでき、その結果として三次元エコーデータの取込を行う場合におけるプローブヘッド10の操作性を極めて良好にでき、またユーザーへの負担を軽減することが可能となる。   As shown in FIG. 1, the probe cable 14 includes one or a plurality of signal transmission signal lines 34 and a plurality of control lines 22 including a control signal, a clock signal, a power line, and the like. . The control line 22 can be composed of, for example, 10 to 20 lines. Since the probe cable 14 as a whole only needs to have several tens of lines, that is, signal lines, the diameter of the probe cable 14 can be reduced. As a result, it is possible to make the operability of the probe head 10 very good when taking in the three-dimensional echo data, and to reduce the burden on the user.

次に、装置本体12について説明する。システム制御部36は、中央制御部として機能し、装置本体12内における各構成の動作制御を行っている。   Next, the apparatus main body 12 will be described. The system control unit 36 functions as a central control unit and performs operation control of each component in the apparatus main body 12.

受信処理部38は、本実施形態においてA/D変換部39を有している。このA/D変換部39は、入力されるアナログ整相加算信号の個数に対応した個数のA/D変換器からなるものである。例えば、96個のアナログ整相加算信号が入力される場合、それに対応して96個のA/D変換器が設けられる。これによって、それぞれのアナログ整相加算信号はデジタル整相加算信号に復元される。   The reception processing unit 38 includes an A / D conversion unit 39 in the present embodiment. The A / D converter 39 is composed of a number of A / D converters corresponding to the number of input analog phasing addition signals. For example, when 96 analog phasing and addition signals are input, 96 A / D converters are provided correspondingly. Thereby, each analog phasing addition signal is restored to a digital phasing addition signal.

受信処理部38は、A/D変換部39の他に、必要に応じてメイン整相加算部などを有する。これについては後に図3などを用いて説明する。   In addition to the A / D conversion unit 39, the reception processing unit 38 includes a main phasing addition unit and the like as necessary. This will be described later with reference to FIG.

いずれにしても、受信処理部38からデジタル信号に変換された整相加算信号が出力されることになり、ビーム処理部40はそのような信号に対して必要な信号処理を実行する。例えばエコー信号の処理であればゲイン調整、対数圧縮などの処理が施される。   In any case, a phasing addition signal converted into a digital signal is output from the reception processing unit 38, and the beam processing unit 40 performs necessary signal processing on such a signal. For example, for echo signal processing, processing such as gain adjustment and logarithmic compression is performed.

画像構成部42は、例えばデジタルスキャンコンバータ(DSC)などによって構成され、入力される各ビームごとの情報に基づいて断層画像や三次元画像などを構築する。それにより形成された超音波画像は表示部44に表示される。ちなみに、入力部46はキーボードやトラックボールなどを有する操作パネルによって構成され、それによって入力されたデータあるいは条件がシステム制御部36へ渡される。   The image constructing unit 42 is configured by, for example, a digital scan converter (DSC) or the like, and constructs a tomographic image, a three-dimensional image, or the like based on input information for each beam. The ultrasonic image formed thereby is displayed on the display unit 44. Incidentally, the input unit 46 is configured by an operation panel having a keyboard, a trackball, and the like, and data or conditions input thereby are transferred to the system control unit 36.

ちなみに、以上のように多数のチャンネルが例えば96チャンネルにリダクションされるような場合、従来の超音波診断装置の構成をそのまま利用してメイン整相加算処理を行うことも可能である。ただし、その場合においてもシステム制御部36におけるプログラム変更及び制御信号の出力を付加する必要がある。   Incidentally, when a large number of channels are reduced to, for example, 96 channels as described above, the main phasing addition processing can be performed using the configuration of the conventional ultrasonic diagnostic apparatus as it is. In this case, however, it is necessary to add a program change and control signal output in the system control unit 36.

図2には、図1に示したプローブヘッド10内における特に受信系の具体的な構成が例示されている。   FIG. 2 illustrates a specific configuration of the receiving system in the probe head 10 shown in FIG.

上述したように、2Dアレイ振動子は複数の振動素子16aによって構成され、それらは複数のサブアレイ16bに区分される。このサブアレイ16bは例えば4つの振動素子16aからなるものであり、その4つの振動素子は例えば正方形を構成する。   As described above, the 2D array transducer is configured by a plurality of vibrating elements 16a, which are divided into a plurality of subarrays 16b. The sub-array 16b is composed of, for example, four vibration elements 16a, and the four vibration elements form, for example, a square.

プリアンプ群50は各振動素子16aごとに設けられたプリアンプ50aによって構成され、これと同様に、A/D変換部28は各振動素子16aごとに設けられたA/D変換器28aによって構成される。   The preamplifier group 50 includes a preamplifier 50a provided for each vibration element 16a. Similarly, the A / D converter 28 includes an A / D converter 28a provided for each vibration element 16a. .

整相加算部30は、各サブアレイ16aごとに設けられた複数のサブ整相加算回路51によって構成される。すなわち、サブアレイ16a内における4つの受信信号に対して第1段階目の整相加算を実行するものである。サブ整相加算回路51は図2に示されるように複数のディレイ回路52とその出力を加算する加算回路54とで構成されている。ディレイ回路52は後に図4を用いて例示するように入力される信号に対して遅延時間を付与する回路である。D/A変換部32は、各サブアレイ16aごとに設けられたD/A変換器32aによって構成される。   The phasing / adding unit 30 includes a plurality of sub phasing / adding circuits 51 provided for each sub-array 16a. That is, the first-stage phasing addition is performed on the four received signals in the subarray 16a. As shown in FIG. 2, the sub phase adjusting and adding circuit 51 includes a plurality of delay circuits 52 and an adding circuit 54 for adding the outputs. The delay circuit 52 is a circuit that gives a delay time to an input signal as illustrated later with reference to FIG. The D / A converter 32 includes a D / A converter 32a provided for each subarray 16a.

一方、図2に示されるような回路構成が採用される場合、装置本体12における受信処理部38は図3に示すような構成となる。すなわち、A/D変換部39は各サブアレイごとに設けられた複数のA/D変換器39aによって構成され、それらの後段には1つのメイン整相加算回路56が設けられる。このメイン整相加算回路56は、各サブアレイごとに出力されるデジタル整相加算信号に対して遅延処理を行う複数のディレイ回路58とそれらのディレイ回路の出力を加算する加算回路60とによって構成される。その加算回路60から、メイン整相加算信号がデジタル信号として出力されることになる。   On the other hand, when the circuit configuration shown in FIG. 2 is adopted, the reception processing unit 38 in the apparatus main body 12 has the configuration shown in FIG. That is, the A / D conversion unit 39 is configured by a plurality of A / D converters 39a provided for each subarray, and one main phasing addition circuit 56 is provided at the subsequent stage thereof. The main phasing / adding circuit 56 includes a plurality of delay circuits 58 for performing delay processing on the digital phasing / adding signal output for each subarray, and an adding circuit 60 for adding the outputs of the delay circuits. The From the adding circuit 60, the main phasing addition signal is output as a digital signal.

図4には、図2に示したディレイ回路52及び図3に示したディレイ回路58の構成例が示されている。入力される信号はローパスフィルタ(LPF)62を介してラインメモリ64へ入力される。ラインメモリ64におけるデータの書き込み及び読み出しはディレイ制御器66によって制御されている。このディレイ制御器66は特にデータの読み出し時においてディレイメモリ68にセットされた遅延時間にしたがってラインメモリ64から所定のタイミングで信号を読み出す。その読み出された信号は補間回路70に出力される。補間回路70は入力される信号に対して微少量(小数部)の遅延時間の調整を行うために補間処理を実行し、これによってディレイメモリ68にセットされたディレイデータに相当する分の遅延時間だけ遅れた信号が出力されることになる。   FIG. 4 shows a configuration example of the delay circuit 52 shown in FIG. 2 and the delay circuit 58 shown in FIG. The input signal is input to the line memory 64 through a low pass filter (LPF) 62. Writing and reading of data in the line memory 64 is controlled by a delay controller 66. The delay controller 66 reads a signal from the line memory 64 at a predetermined timing according to the delay time set in the delay memory 68 especially when reading data. The read signal is output to the interpolation circuit 70. The interpolation circuit 70 performs an interpolation process to adjust the delay time of the input signal to a very small amount (decimal part), and thereby a delay time corresponding to the delay data set in the delay memory 68. A signal delayed by this amount is output.

ちなみに、図4に示す回路構成を時分割動作させることによって1つの回路で複数の信号に対して遅延処理を行うことも可能である。これはデジタルビームフォーマーの利点でもある。   Incidentally, it is also possible to perform delay processing on a plurality of signals by one circuit by performing the time division operation on the circuit configuration shown in FIG. This is also an advantage of the digital beam former.

図5及び図6には、上記構成に関する変形例が示されている。   5 and 6 show a modified example related to the above configuration.

図5に示す例においては、プローブヘッド内におけるA/D変換部28の後段に、複数の整相加算部30が並列的に設けられている。それぞれの整相加算部30は、1送受信あたり複数の受信ビームを同時に形成するために、複数の整相加算処理を並列的に実行するものである。それらの整相加算部30の後段には複数のD/A変換器32aが設けられる。よって、図5に示す構成によれば、プローブヘッド10内において複数の受信ビームを電子的に形成する処理を行うことができ、その結果として得られる複数の整相加算信号をアナログ信号として装置本体12へ伝送することが可能となる。   In the example shown in FIG. 5, a plurality of phasing adders 30 are provided in parallel at the subsequent stage of the A / D converter 28 in the probe head. Each phasing adder 30 executes a plurality of phasing addition processes in parallel in order to simultaneously form a plurality of reception beams per transmission / reception. A plurality of D / A converters 32 a are provided at the subsequent stage of the phasing adder 30. Therefore, according to the configuration shown in FIG. 5, it is possible to perform a process of electronically forming a plurality of reception beams in the probe head 10, and a plurality of phasing addition signals obtained as a result are converted into analog signals. 12 can be transmitted.

図6に示す例においては、図2に示した構成が採用されることを前提として、装置本体内に複数のメイン整相加算回路56が並列的に設けられている。すなわち、A/D変換部38の後段には、互いに並列に複数のメイン整相加算回路56が設けられており、各メイン整相加算回路56は複数のサブアレイに対応して得られた複数のサブ整相加算信号に対して2段目の整相加算処理を実行してそれによりメイン整相加算信号を生成する。これによって、1回の送受信あたり複数の受信ビームを電子的に形成することが可能となる。この場合において、プローブヘッド内における複数のサブ整相加算回路は各受信ビームで共用されることになる。   In the example shown in FIG. 6, on the assumption that the configuration shown in FIG. 2 is adopted, a plurality of main phasing and adding circuits 56 are provided in parallel in the apparatus main body. That is, a plurality of main phasing and adding circuits 56 are provided in parallel with each other at the subsequent stage of the A / D conversion unit 38, and each main phasing and adding circuit 56 is provided with a plurality of sub-arrays. A second phasing addition process is performed on the sub phasing addition signal, thereby generating a main phasing addition signal. This makes it possible to electronically form a plurality of reception beams per transmission / reception. In this case, a plurality of sub phase adjusting and summing circuits in the probe head are shared by each reception beam.

なお、上記実施形態において、プローブヘッド10内にクロック発生器を設ければ、装置本体側からクロック信号を供給する必要がなくなる。また、一般に、装置本体側から供給する同期信号及び制御信号はステート信号となるため、受信信号に対してのノイズといった問題は解消あるいは低減される。上記実施形態においては様々な数値が登場したが、それらは一例であって、各種の数値を採用することが可能である。   In the above embodiment, if a clock generator is provided in the probe head 10, it is not necessary to supply a clock signal from the apparatus main body side. In general, since the synchronization signal and the control signal supplied from the apparatus body side are state signals, the problem of noise with respect to the received signal is solved or reduced. Although various numerical values have appeared in the above-described embodiment, they are merely examples, and various numerical values can be adopted.

プローブヘッド10から装置本体12へアナログ信号を伝送する場合において、そのアナログ信号は電圧信号としてもよいし、電流信号とするようにしてもよい。   When an analog signal is transmitted from the probe head 10 to the apparatus main body 12, the analog signal may be a voltage signal or a current signal.

本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示す概念図である。1 is a conceptual diagram showing an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. 図1に示すプローブヘッド内における受信系の具体例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the specific example of the receiving system in the probe head shown in FIG. 図1に示す装置本体における受信処理部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the reception process part in the apparatus main body shown in FIG. 図2及び図3に示すディレイ回路の構成例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of a delay circuit illustrated in FIGS. 2 and 3. 複数の受信ビームを同時形成するための回路構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of a circuit structure for forming a several receiving beam simultaneously. 複数の受信ビームを同時形成するための他の回路構成例を示す図である。It is a figure which shows the other circuit structural example for forming simultaneously a some receiving beam.

符号の説明Explanation of symbols

10 プローブヘッド、12 装置本体、14 プローブケーブル、16 2Dアレイ振動子、28 A/D変換部、30 整相加算部、32 D/A変換部、38 受信処理部、39 A/D変換部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Probe head, 12 Apparatus main body, 14 Probe cable, 16 2D array vibrator | oscillator, 28 A / D conversion part, 30 Phased addition part, 32 D / A conversion part, 38 Reception processing part, 39 A / D conversion part.

Claims (5)

プローブヘッドと、それがプローブケーブルを介して接続される装置本体と、を有する超音波診断装置において、
前記プローブヘッドは、
複数の振動素子からなるアレイ振動子と、
前記アレイ振動子からの複数のアナログ受信信号を複数のデジタル受信信号に変換する整相加算用A/D変換部と、
前記複数のデジタル受信信号に対して整相加算処理を行ってデジタル整相加算信号を生成する整相加算部と、
前記デジタル整相加算信号をアナログ整相加算信号に変換する伝送用D/A変換部と、
を含み、
前記装置本体は、
前記アナログ整相加算信号をデジタル整相加算信号に変換する伝送用A/D変換部と、
前記伝送用A/D変換部から出力されたデジタル整相加算信号に基づいて超音波画像を形成する画像形成部と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
In an ultrasonic diagnostic apparatus having a probe head and an apparatus main body to which the probe head is connected via a probe cable,
The probe head is
An array vibrator comprising a plurality of vibration elements;
A phasing addition A / D converter for converting a plurality of analog reception signals from the array transducer into a plurality of digital reception signals;
A phasing addition unit that generates a digital phasing addition signal by performing phasing addition processing on the plurality of digital reception signals;
A D / A converter for transmission for converting the digital phasing addition signal into an analog phasing addition signal;
Including
The apparatus main body is
An A / D converter for transmission that converts the analog phasing addition signal into a digital phasing addition signal;
An image forming unit that forms an ultrasonic image based on the digital phasing addition signal output from the A / D conversion unit for transmission;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
請求項1記載の装置において、
前記アレイ振動子は、前記複数の振動素子がm(但し、mは2以上の整数)個のサブアレイに区分される2Dアレイ振動子であり、
前記整相加算部は、前記m個のサブアレイに対応して設けられた回路であって、前記複数のデジタル受信信号に対してサブ整相加算処理を行ってm個のサブデジタル整相加算信号を生成するm個のサブ整相加算回路で構成され、
前記伝送用D/A変換部は、前記m個のサブデジタル整相加算信号をm個のサブアナログ整相加算信号に変換するm個の伝送用D/A変換器で構成され、
前記伝送用A/D変換部は、前記m個のサブアナログ整相加算信号をm個のサブデジタル整相加算信号に変換するm個の伝送用A/D変換器で構成され、
前記装置本体は、更に、前記m個のサブデジタル整相加算信号に対してメイン整相加算処理を行ってメイン整相加算信号を生成する少なくとも1つのメイン整相加算部を含むことを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 1.
The array transducer is a 2D array transducer in which the plurality of transducer elements are divided into m (where m is an integer of 2 or more) sub-arrays,
The phasing / adding unit is a circuit provided corresponding to the m subarrays, and performs subphasing / addition processing on the plurality of digital reception signals to generate m subdigital phasing / addition signals. Is composed of m sub-phasing and adding circuits,
The transmission D / A converter is composed of m transmission D / A converters that convert the m sub-digital phasing addition signals into m sub-analog phasing addition signals,
The transmission A / D conversion unit includes m transmission A / D converters that convert the m sub-analog phasing addition signals into m sub-digital phasing addition signals,
The apparatus main body further includes at least one main phasing addition unit that performs main phasing addition processing on the m sub-digital phasing addition signals to generate a main phasing addition signal. Ultrasound diagnostic device.
請求項2記載の装置において、
前記装置本体には、1回の超音波の送受波でn(但し、nは2以上の整数)個の受信ビームを形成するために、n個のメイン整相加算部が並列的に設けられたことを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 2.
The apparatus main body is provided with n main phasing / adding units in parallel in order to form n (where n is an integer of 2 or more) reception beams by one ultrasonic transmission / reception. An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by that.
請求項1記載の装置において、
1回の超音波の送受信ごとにn(但し、nは2以上の整数)個の受信ビームが形成され、
前記整相加算部として、前記複数のデジタル受信信号に対して並列的にn個の整相加算処理を行ってn個のデジタル整相加算信号を生成するn個の整相加算部が設けられ、
前記伝送用D/A変換部として、前記n個のデジタル整相加算信号をn個のアナログ整相加算信号に変換するn個の伝送用A/D変換部が設けられ、
前記伝送用A/D変換部として、前記n個のアナログ整相加算信号をn個のデジタル整相加算信号に変換するn個の伝送用D/A変換部が設けられた、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 1.
N (where n is an integer of 2 or more) receive beams are formed for each transmission / reception of an ultrasonic wave,
As the phasing and adding unit, n phasing and adding units that perform n phasing and adding processes in parallel on the plurality of digital reception signals to generate n digital phasing and adding signals are provided. ,
As the transmission D / A converter, n transmission A / D converters for converting the n digital phasing addition signals into n analog phasing addition signals are provided,
As the transmission A / D converter, n transmission D / A converters for converting the n analog phasing addition signals into n digital phasing addition signals are provided.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項1記載の装置において、
前記プローブヘッドは、前記アレイ振動子に対して複数の送信信号を供給する送信部を有することを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 1.
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the probe head includes a transmission unit that supplies a plurality of transmission signals to the array transducer.
JP2003278939A 2003-07-24 2003-07-24 Ultrasonic diagnostic equipment Expired - Fee Related JP4087762B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003278939A JP4087762B2 (en) 2003-07-24 2003-07-24 Ultrasonic diagnostic equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003278939A JP4087762B2 (en) 2003-07-24 2003-07-24 Ultrasonic diagnostic equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005040418A JP2005040418A (en) 2005-02-17
JP4087762B2 true JP4087762B2 (en) 2008-05-21

Family

ID=34265198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003278939A Expired - Fee Related JP4087762B2 (en) 2003-07-24 2003-07-24 Ultrasonic diagnostic equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4087762B2 (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007190066A (en) * 2006-01-17 2007-08-02 Aloka Co Ltd Wireless ultrasonograph
JP2007252573A (en) * 2006-03-23 2007-10-04 Aloka Co Ltd Wireless ultrasonic diagnostic apparatus
CN102215755A (en) * 2008-09-15 2011-10-12 垓技术公司 Ultrasound 3d imaging system
JP5299128B2 (en) * 2009-07-01 2013-09-25 コニカミノルタ株式会社 Ultrasonic probe, ultrasonic diagnostic equipment
JP2011072586A (en) * 2009-09-30 2011-04-14 Fujifilm Corp Ultrasonic diagnostic apparatus and method of controlling the same
JP5452319B2 (en) * 2010-03-31 2014-03-26 富士フイルム株式会社 Ultrasonic diagnostic equipment
BR112013033229A2 (en) * 2011-06-30 2017-03-01 Koninklijke Philips Nv 2d Ultrasonic Imaging Diagnostic System (2d) with a family of 2d imaging probes
WO2014088079A1 (en) * 2012-12-05 2014-06-12 株式会社 東芝 Ultrasonic diagnostic device and ultrasonic probe
RU2734129C2 (en) * 2015-12-10 2020-10-13 Конинклейке Филипс Н.В. Ultrasonic imaging system probe, and a system and a method of imaging
WO2017122297A1 (en) * 2016-01-13 2017-07-20 三菱電機株式会社 Electronic device and fa device
US11627940B2 (en) 2016-09-02 2023-04-18 Koninklijke Philips N.V. Ultrasound probe with digital microbeamformer using fir filters with no multipliers

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005040418A (en) 2005-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10816650B2 (en) Ultrasonic imaging probe including composite aperture receiving array
JP3090718B2 (en) Ultrasound diagnostic equipment
JP5671229B2 (en) System and method for operating a two-dimensional transducer array
US6102863A (en) Ultrasonic diagnostic imaging system with thin cable ultrasonic probes
WO2006006460A1 (en) Ultrasonic imaging device
JPH0856944A (en) Ultrasonic wave beam former
JP5250056B2 (en) Ultrasonic diagnostic apparatus and ultrasonic image generation method
CN111631750B (en) Ultrasonic scanning method, device and system based on spaced phased array elements
JP2010029374A (en) Ultrasonic diagnostic apparatus
JP4087762B2 (en) Ultrasonic diagnostic equipment
JP5067109B2 (en) Ultrasound system and method for forming ultrasound images
JP2005034634A (en) Ultrasonic diagnostic equipment
JP4825625B2 (en) Ultrasonic diagnostic equipment
JP4557575B2 (en) Ultrasonic diagnostic equipment
JP5058433B2 (en) Method and apparatus for transducer probe
JP4468136B2 (en) Ultrasonic transceiver
JP2004105257A (en) Ultrasonic wave transmitting/receiving system
JP2007029268A (en) Ultrasonic diagnostic equipment
CN103054609A (en) Ultrasound diagnostic apparatus and ultrasound image generating method
JP2003299648A (en) Ultrasonic diagnostic equipment
JP3444546B2 (en) Ultrasound diagnostic equipment
JP3256698B2 (en) Ultrasound diagnostic equipment
JP2000279408A (en) Transmitting circuit and waveform generating method in ultrasonic wave diagnostic device
JP2004242788A (en) Ultrasonic diagnostic apparatus
JPH0678922A (en) Ultrasonic diagnostic device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050324

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070703

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080219

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080221

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110228

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130228

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140228

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees