JP4154043B2 - Ultrasonic imaging device - Google Patents

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Description

【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、被検体内の複数の方位に超音波ビームを同時に送波し、そのエコーに基づいて画像を生成する超音波撮像方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
被検体内の複数の方位に超音波ビームを同時に送波しそのエコー(echo)に基づいて画像を生成する超音波撮像は、マルチビーム(multi−beam)超音波イメージング(imaging)と呼ばれる。マルチビーム超音波イメージングは、1回の超音波送受信で複数音線のエコー信号を一挙に獲得できるので能率が良く、撮像のフレームレート(frame rate)を高速化する場合等に用いられる。
【0003】
複数の超音波ビームは、それぞれ対応するビームフォーマ(beamformer)によって形成される。図8に、ビームフォーマによって形成された超音波のビームプロファイル(beam profile)の一例を示す。同図に示すように、ビームプロファイルは、方位の正面(角度0°)に生じるメインローブ(main robe)m、その両側に生じるサイドローブ(side robe)s、および、さらにその両側に生じるペデスタル(pedestal)pを有する。ペデスタルpにより、±20°の角度でも約−30dBの信号強度を有する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
マルチビームにした場合、サイドローブやペデスタルによる混信を避けるために、個々のビームの方位を十分に離間する必要があり、例えば図8のビームプロファイルの場合、混信を−40dB以下にしようとすれば、個々のビームの方位は少なくとも50°以上離す必要がある。
【0005】
このため、例えば64チャンネル(channel)の超音波トランスデューサアレイ(transducer array)を用いた場合、実用に耐えるマルチビーム数は2程度であり、必ずしも十分な数のマルチビームが得られないという問題があった。
【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、同時送受信可能なマルチビームの数が多い超音波撮像方法および装置を実現することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するための手段を述べるに先立って、予備的に、超音波のパラメトリック(parametric)成分の性質について説明する。被検体内における超音波伝搬の非線形性により超音波の波形が歪み、それに基づいて2次や3次あるいはさらに高次の高調波が発生する。また、周波数が異なる2つの超音波を同時に送波したときは、それらの周波数の和および差の周波数を持つ超音波がそれぞれ発生する。このような超音波を、本書ではパラメトリック成分と呼ぶ。
【0008】
非線形性の2次あるいはそれ以上の高次効果により、波形の歪みは超音波の瞬時音圧のn(>2)乗に比例するので、パラメトリック成分の信号強度は送波超音波の瞬時音圧のn乗に比例する。
【0009】
このため、例えば2次のパラメトリック成分に着目すると、そのビームプロファイルは基本波のビームプロファイルの信号強度を2乗したものとなり、例えば図9に示すように、サイドローブsおよびペデスタルpが大幅に低下して指向性が良くなる。本発明は、超音波のパラメトリック成分のこのような性質に基づき、そのエコーを利用する。本書では、パラメトリック成分のエコーをパラメトリックエコー(parametric echo)と呼ぶ。
【0010】
(1)上記の課題を解決する第1の発明は、被検体内の複数の方位に超音波ビームを同時に送波しそのエコーに基づいて画像を生成する超音波撮像方法であって、前記送波した超音波のパラメトリックエコーに基づいて画像を生成する、ことを特徴とする超音波撮像方法である。
【0011】
(2)上記の課題を解決する第2の発明は、被検体内の複数の方位に超音波ビームを同時に送波しそのエコーに基づいて画像を生成する超音波撮像装置であって前記送波した超音波のパラメトリックエコーに基づいて画像を生成する画像生成手段を具備する、ことを特徴とする超音波撮像装置である。
【0012】
第1の発明または第2の発明において、前記パラメトリックエコーは、第2高調波エコーであることが比較的高レベルのパラメトリックエコーを得る点で好ましい。
【0013】
(作用)
本発明では、超音波のパラメトリック成分の指向性を利用し、複数の超音波ビームの離間量を小さくしてマルチビームの本数を増やす。
【0014】
【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。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。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。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。
【0015】
本装置の構成を説明する。図1に示すように、本装置は、超音波プローブ(probe)2を有する。超音波プローブ2は、図示しない超音波トランスデューサアレイを有する。超音波トランスデューサアレイは、複数の超音波トランスデューサを例えば1次元アレイ等、適宜のアレイ状に配列して構成される。個々の超音波トランスデューサは、例えばPZT(チタン(Ti)酸ジルコン(Zr)酸鉛)セラミックス(ceramics)等の圧電材料で構成される。超音波プローブ2は被検体4に当接して使用される。
【0016】
超音波プローブ2は送受信部6に接続されている。送受信部6は、超音波プローブ2に駆動信号を与えて超音波を送波させる。送受信部6は、また、超音波プローブ2が受波したエコー信号を受信する。
【0017】
送受信部6のブロック図を図2に示す。同図に示すように、送受信部6は送波タイミング(timing)発生回路602を有する。送波タイミング発生回路602は、送波ビームフォーマ604に接続されている。送波タイミング発生回路602は、送波タイミング信号を周期的に発生して送波ビームフォーマ604に入力する。
【0018】
送波ビームフォーマ604は、送受切換回路606に接続されている。送波ビームフォーマ604は、送波タイミング信号に基づいて送波ビームフォーミング信号を発生し、送受切換回路606に入力する。
【0019】
送波ビームフォーマ604は、マルチビームフォーミング(multi−beamforming)を行うもので、図示しない例えば8つのビームフォーミングユニット(beamforming unit)を有し、それによって方位の異なる8本の超音波ビームを形成するための8組の駆動信号、すなわち、8組のビームフォーミング信号を生じる。各組のビームフォーミング信号は、方位に対応した時間差が付与され複数の駆動信号からなる。
【0020】
送受切換回路606は、8組のビームフォーミング信号を超音波トランスデューサアレイに入力する。超音波トランスデューサアレイにおいて、送波アパーチャ(aperture)を構成する複数の超音波トランスデューサは、駆動信号の時間差に対応した位相差を持つ超音波をそれぞれ発生する。それら超音波の波面合成により、方位が異なる8本の音線に沿った超音波ビーム、すなわち、マルチビームが形成される。
【0021】
本装置では、後述するように、送波超音波の高調波に基づくエコー(高調波エコー)に基づいて画像を形成する。高調波エコーは、本発明におけるパラメトリックエコーの実施の形態の一例である。
【0022】
送波超音波の高調波のビームプロファイルは、図9に示したように、サイドローブsやペデスタルpが大幅に低下して指向性がきわめて良くなり、例えば信号強度が−40dBに低下する角度はビーム正面から±10°程度に狭まる。このため、マルチビームにおけるビーム間の離間角度を小さく設定することができ、マルチビームの本数を例えば8とすることが可能になる。なお、マルチビームの本数は8に限るものではない。
【0023】
送受切換回路606には、受波ビームフォーマ610が接続されている。送受切換回路606は、超音波トランスデューサアレイ中の受波アパーチャが受波した複数のエコー信号を受波ビームフォーマ610に入力する。受波ビームフォーマ610は、送波の音線に対応した受波のマルチビームフォーミングを行うもので、図示しない例えば8つのビームフォーミングユニットを有し、それによって方位の異なる8本の送波音線に沿ったエコー受信信号を形成する。具体的には、各ビームフォーミングユニットは、複数の受波エコーに時間差を付与して位相を調整し、次いでそれら加算して、音線に沿ったエコー受信信号を形成する。
【0024】
超音波ビームの送波は、送波タイミング発生回路602が発生する送波タイミング信号により、所定の時間間隔で繰り返し行われる。そのつど、送波ビームフォーマ604および受波ビームフォーマ610により、8本の音線の方位が所定量ずつ一斉に変更される。それによって、被検体4の内部が、8本を1組とした音線によって順次に走査される。以上の、送波タイミング発生回路602ないし受波ビームフォーマ610は、後述の制御部18によって制御される。
【0025】
このような構成の送受信部6は、例えば図3に示すような走査を行う。すなわち、放射点200からz方向に延びる8本の音線202で扇状の2次元領域206をθ方向に走査し、いわゆるセクタスキャン(sector scan)を行う。
【0026】
送波および受波のアパーチャを超音波トランスデューサアレイの一部を用いて形成するときは、このアパーチャをアレイに沿って順次移動させることにより、例えば図4に示すような走査を行うことができる。すなわち、放射点200からz方向に発する音線202を直線状の軌跡204に沿って平行移動させることにより、矩形状の2次元領域206がx方向に走査され、いわゆるリニアスキャン(linear scan)が行われる。
【0027】
なお、超音波トランスデューサアレイが、超音波送波方向に張り出した円弧に沿って形成されたいわゆるコンベックスアレイ(convex array)である場合は、リニアスキャンと同様な音線操作により、例えば図5に示すように、音線202の放射点200を円弧状の軌跡204に沿って移動させ、扇面状の2次元領域206をθ方向に走査して、いわゆるコンベクススキャンが行えるのは言うまでもない。
【0028】
送受信部6はBモード(mode)処理部10に接続されている。送受信部6は、マルチビームの各音線毎のエコー受信信号をBモード処理部10に入力する。Bモード処理部10はエコー受信信号に基づいてBモード画像信号を形成するものである。
【0029】
Bモード処理部10は、図6に示すようにフィルタ(filter)102をを有する。フィルタ102は、8本の音線のエコー受信信号に対応して、図示しない8つのフィルタユニット(filter unit)を有する。各フィルタユニットは、高調波エコーすなわち送波超音波の基本波周波数の例えば2次の高調波(第2高調波)と同じ周波数を持つエコー受信信号を抽出する。
【0030】
なお、フィルタは、必要に応じて3次またはそれ以上の高次の高調波を抽出するものであって良い。高次の高調波はビームプロファイルがさらに良くなる点で好ましい。ただし、第2高調波エコーは、高調波エコーの中でも信号レベル(level)が最も高い点で好ましい。以下、第2高調波エコーの例で説明するが、3次以上の高調波の場合も同様になる。
【0031】
フィルタ102は対数増幅回路104に接続されている。対数増幅回路104は、8つのフィルタユニットに対応する8つの対数増幅ユニットを有し、それぞれ第2高調波エコーを対数増幅する。対数増幅回路104は包絡線検波回路106に接続されている。包絡線検波回路106は、8つの対数増幅ユニットに対応する8つの包絡線検波ユニットを有し、それぞれ、対数増幅された第2高調波エコーを包絡線検波する。これによって、音線上の個々の反射点での第2高調波エコーの強度を表すBモード画像信号が8音線につき同時に得られる。
【0032】
Bモード処理部10は画像処理部14に接続されている。Bモード処理部10は画像処理部14に8音線のBモード画像信号を入力する。画像処理部14は、Bモード処理部10から入力されるBモード画像信号に基づいてBモード画像を生成するものである。Bモード画像信号が第2高調波エコーに基づくものなので、Bモード画像は第2高調波エコー像となる。Bモード処理部10および画像処理部14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。
【0033】
画像処理部14は、図7に示すように、バス(bus)140によって接続された音線データメモリ(data memory)142、ディジタル・スキャンコンバータ(digital scan converter)144、画像メモリ146および画像処理プロセッサ(processor)148を備えている。
【0034】
Bモード処理部10から音線毎に入力されたBモード画像信号は、ディジタル信号として音線データメモリ142に記憶される。音線データメモリ142内には音線データ空間が形成される。
【0035】
ディジタル・スキャンコンバータ144は、走査変換により音線データ空間のデータを物理空間のデータに変換する。ディジタル・スキャンコンバータ144によって変換された画像データは、画像メモリ146に記憶される。画像メモリ146は物理空間の画像データを記憶する。画像処理プロセッサ148は、音線データメモリ142および画像メモリ146のデータについてそれぞれ所定のデータ処理を施す。
【0036】
画像処理部14には表示部16が接続されている。表示部16は、画像処理部14から画像信号が与えられ、それに基づいて画像を表示する。表示部16は、例えばグラフィックディスプレー(graphic display)等によって構成される。
【0037】
以上の送受信部6、Bモード処理部10、画像処理部14および表示部16は制御部18に接続されている。制御部18は、それら各部に制御信号を与えてその動作を制御する。また、制御部18には、被制御の各部から各種の報知信号が入力される。制御部18による制御の下で本装置の動作が進行する。
【0038】
制御部18には操作部20が接続されている。操作部20は、操作者により、制御部18に指令や情報等を入力するのに使用される。操作部20は、例えばキーボード(keyboard)やその他の操作具を備えた操作パネル(panel)で構成される。
【0039】
本装置の動作を説明する。操作者は、超音波プローブ2を被検体4の所望の個所に当接し、操作部20を操作して撮像を行う。撮像は、操作部20から入力される指令等に基づき、制御部18による制御の下で遂行される。
【0040】
これによって、例えば図3に示したような、音線数が8のマルチビームセクタスキャンが行われる。マルチビームの本数を8としたので、マルチビーム数が2の従来例よりも4倍早いフレームレートでスキャンを行うことができる。あるいは、同じフレームレートで4倍広い領域をスキャンすることができる。勿論、図4および図5に示したリニアスキャンおよびコンベックススキャンを行う場合も同様である。
【0041】
被検体4内では、超音波伝搬の非線形性により第2高調波エコーが発生する。Bモード処理部10は、第2高調波エコーに基づくBモード画像信号を生成する。これらBモード画像信号は、画像処理部14の音線データメモリ142に記憶される。画像処理プロセッサ148は、音線データメモリ142のBモード画像データを、ディジタル・スキャンコンバータ144で走査変換して画像メモリ146に書き込む。画像メモリ146に書き込まれた画像が表示部16に表示される。これによって、第2高調エコーによるBモード画像が可視像として表示される。
【0043】
また、超音波トランスデューサアレイが1次元アレイである例で説明したが、アレイは1次元に限るものではなく、例えば2次元アレイ等適宜のアレイであって良い。2次元アレイを用いて被検体の3次元領域をスキャンする場合、一般にフレームレートが遅くもしくは撮像領域が狭くなりがちであるが、マルチビームの本数が多いのでそれらを大きく改善することができる。
【0044】
また、アレイに限らず、単一の超音波トランスデューサを用いる超音波プローブにおいても、パラメトリックエコーの利用によりビームプロファイルが改善されるので、そのような超音波プローブを複数個併設して超音波イメージングを行う場合にも同様な効果を得ることができる。
【0045】
また、Bモード撮像の例について説明したが、超音波撮像はそれに限るものではなく、パラメトリックエコーのドップラシフト(Doppler shift)を利用して動態画像を撮像するものであっても良いのはいうまでもない。
【0046】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、同時送受信可能なマルチビームの数が多い超音波撮像方法および装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図2】図1に示した装置における送受信部のブロック図である。
【図3】図1に示した装置による音線走査の概念図である。
【図4】図1に示した装置による音線走査の概念図である。
【図5】図1に示した装置による音線走査の概念図である。
【図6】図1に示した装置におけるBモード処理部のブロック図である。
【図7】図1に示した装置における画像処理部のブロック図である。
【図8】ビームフォーマのビームプロファイルの一例を示す図である。
【図9】ビームフォーマのビームプロファイルの一例を示す図である。
【符号の説明】
2 超音波プローブ
4 被検体
6 送受信部
10 Bモード処理部
14 画像処理部
16 表示部
18 制御部
20 操作部
602 送波タイミング発生回路
604 送波ビームフォーマ
606 送受切換回路
610 受波ビームフォーマ
102 フィルタ
104 対数増幅回路
106 包絡線検波回路
[0001]
BACKGROUND 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 simultaneously transmitting ultrasonic beams in a plurality of directions in a subject and generating an image based on the echoes.
[0002]
[Prior art]
Ultrasonic imaging in which an ultrasonic beam is simultaneously transmitted to a plurality of directions in a subject and an image is generated based on an echo is referred to as multi-beam ultrasonic imaging. Multi-beam ultrasound imaging is highly efficient because echo signals of a plurality of sound rays can be acquired at a time by a single ultrasound transmission / reception, and is used when the imaging frame rate is increased.
[0003]
The plurality of ultrasonic beams are respectively formed by corresponding beamformers. FIG. 8 shows an example of an ultrasonic beam profile formed by a beam former. As shown in the figure, the beam profile consists of a main lobe m that occurs in the front of the azimuth (angle 0 °), side lobes that occur on both sides of the main lobe, and pedestals that occur on both sides ( pedestal) p. The pedestal p has a signal strength of about −30 dB even at an angle of ± 20 °.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of multi-beams, it is necessary to sufficiently separate the directions of the individual beams in order to avoid crosstalk due to side lobes and pedestals. For example, in the case of the beam profile of FIG. The azimuths of the individual beams must be at least 50 ° apart.
[0005]
For this reason, for example, when a 64-channel ultrasonic transducer array is used, the number of multi-beams that can be practically used is about 2, and there is a problem that a sufficient number of multi-beams cannot always be obtained. It was.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to realize an ultrasonic imaging method and apparatus having a large number of multi-beams that can be simultaneously transmitted and received.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Prior to describing the means for solving the problem, the nature of the parametric component of ultrasound will be described in a preliminary manner. The waveform of the ultrasonic wave is distorted due to the nonlinearity of the ultrasonic wave propagation in the subject, and second-order, third-order or higher-order harmonics are generated based on the distortion. Further, when two ultrasonic waves having different frequencies are transmitted simultaneously, ultrasonic waves having the sum and difference frequencies of those frequencies are respectively generated. Such ultrasonic waves are referred to as parametric components in this document.
[0008]
Due to the second-order or higher-order effects of nonlinearity, the waveform distortion is proportional to the n (> 2) power of the instantaneous sound pressure of the ultrasonic wave, so the signal intensity of the parametric component is the instantaneous sound pressure of the transmitted ultrasonic wave. Is proportional to the power of n.
[0009]
Therefore, for example, when focusing on the second-order parametric component, the beam profile is obtained by squaring the signal intensity of the beam profile of the fundamental wave. For example, as shown in FIG. 9, the side lobe s and the pedestal p are greatly reduced. And the directivity is improved. The present invention utilizes its echo based on this property of the parametric component of ultrasound. In this document, the echo of the parametric component is referred to as a parametric echo.
[0010]
(1) A first invention for solving the above-described problem is an ultrasonic imaging method for simultaneously transmitting ultrasonic beams in a plurality of directions in a subject and generating an image based on the echoes. An ultrasonic imaging method characterized in that an image is generated based on parametric echoes of waved ultrasonic waves.
[0011]
(2) A second invention for solving the above-described problem is an ultrasonic imaging apparatus that simultaneously transmits ultrasonic beams in a plurality of directions in a subject and generates an image based on the echoes. An ultrasonic imaging apparatus comprising image generation means for generating an image based on the parametric echo of the ultrasonic wave.
[0012]
In the first invention or the second invention, the parametric echo is preferably a second harmonic echo from the viewpoint of obtaining a relatively high level parametric echo.
[0013]
(Function)
In the present invention, the directivity of the parametric component of the ultrasonic wave is utilized, and the number of multi-beams is increased by reducing the distance between the plural ultrasonic beams.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF 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. FIG. 1 shows a block diagram of the ultrasonic imaging apparatus. This apparatus is an example of an embodiment of the present invention. An example of an embodiment relating to the apparatus of the present invention is shown by the configuration of the apparatus. An example of an embodiment related to the method of the present invention is shown by the operation of the apparatus.
[0015]
The configuration of this apparatus will be described. As shown in FIG. 1, the present apparatus has an ultrasonic probe 2. The ultrasonic probe 2 has an ultrasonic transducer array (not shown). The ultrasonic transducer array is configured by arranging a plurality of ultrasonic transducers in an appropriate array such as a one-dimensional array. Each ultrasonic transducer is composed of a piezoelectric material such as PZT (titanium (Ti) zirconate (Zr) lead) ceramics. The ultrasonic probe 2 is used in contact with the subject 4.
[0016]
The ultrasonic probe 2 is connected to the transmission / reception unit 6. The transmission / reception unit 6 sends a drive signal to the ultrasonic probe 2 to transmit ultrasonic waves. The transmission / reception unit 6 also receives an echo signal received by the ultrasonic probe 2.
[0017]
A block diagram of the transceiver 6 is shown in FIG. As shown in the figure, the transmission / reception unit 6 includes a transmission timing generation circuit 602. The transmission timing generation circuit 602 is connected to the transmission beam former 604. The transmission timing generation circuit 602 periodically generates a transmission timing signal and inputs it to the transmission beam former 604.
[0018]
The transmission beam former 604 is connected to the transmission / reception switching circuit 606. The transmission beamformer 604 generates a transmission beamforming signal based on the transmission timing signal and inputs it to the transmission / reception switching circuit 606.
[0019]
The transmission beamformer 604 performs multi-beamforming, and has, for example, eight beamforming units (not shown), thereby forming eight ultrasonic beams having different directions. Produces 8 sets of drive signals, ie 8 sets of beamforming signals. Each set of beam forming signals includes a plurality of drive signals to which time differences corresponding to directions are given.
[0020]
The transmission / reception switching circuit 606 inputs eight sets of beamforming signals to the ultrasonic transducer array. In the ultrasonic transducer array, a plurality of ultrasonic transducers constituting a transmission aperture each generate an ultrasonic wave having a phase difference corresponding to a time difference of drive signals. By the wavefront synthesis of these ultrasonic waves, an ultrasonic beam, that is, a multi-beam, is formed along eight sound rays having different directions.
[0021]
In this apparatus, as will be described later, an image is formed on the basis of echoes (harmonic echoes) based on harmonics of transmitted ultrasonic waves. The harmonic echo is an example of an embodiment of the parametric echo in the present invention.
[0022]
As shown in FIG. 9, the beam profile of the harmonic wave of the transmitted ultrasonic wave is greatly reduced in the side lobe s and pedestal p, and the directivity is extremely improved. For example, the angle at which the signal intensity is reduced to −40 dB is It narrows to about ± 10 ° from the front of the beam. For this reason, the separation angle between the beams in the multi-beam can be set small, and the number of multi-beams can be set to 8, for example. Note that the number of multi-beams is not limited to eight.
[0023]
A reception beam former 610 is connected to the transmission / reception switching circuit 606. The transmission / reception switching circuit 606 inputs a plurality of echo signals received by the reception aperture in the ultrasonic transducer array to the reception beam former 610. The reception beam former 610 performs reception multi-beam forming corresponding to the transmission sound ray. The reception beam former 610 includes, for example, eight beam forming units (not shown), thereby forming eight transmission sound rays having different directions. The echo reception signal along the line is formed. Specifically, each beam forming unit gives a time difference to a plurality of received echoes, adjusts the phase, and then adds them to form an echo reception signal along the sound ray.
[0024]
Transmission of the ultrasonic beam is repeatedly performed at predetermined time intervals by a transmission timing signal generated by the transmission timing generation circuit 602. Each time, the transmitting beamformer 604 and the receiving beamformer 610 change the directions of the eight sound rays simultaneously by a predetermined amount. As a result, the inside of the subject 4 is sequentially scanned by sound rays in which eight lines form a set. The transmission timing generation circuit 602 or the reception beam former 610 described above is controlled by the control unit 18 described later.
[0025]
The transceiver unit 6 having such a configuration performs scanning as shown in FIG. 3, for example. That is, the fan-shaped two-dimensional region 206 is scanned in the θ direction with eight sound rays 202 extending in the z direction from the radiation point 200, and so-called sector scan is performed.
[0026]
When the transmission and reception apertures are formed by using a part of the ultrasonic transducer array, the apertures are sequentially moved along the array to perform scanning as shown in FIG. 4, for example. That is, by moving the sound ray 202 emitted from the radiation point 200 in the z direction along the linear locus 204, the rectangular two-dimensional region 206 is scanned in the x direction, and so-called linear scan is performed. Done.
[0027]
When the ultrasonic transducer array is a so-called convex array formed along an arc extending in the ultrasonic wave transmission direction, for example, as shown in FIG. Thus, it goes without saying that a so-called convex scan can be performed by moving the radiation point 200 of the sound ray 202 along the arc-shaped locus 204 and scanning the fan-shaped two-dimensional region 206 in the θ direction.
[0028]
The transmission / reception unit 6 is connected to a B-mode processing unit 10. The transmission / reception unit 6 inputs an echo reception signal for each sound beam of the multi-beam to the B mode processing unit 10. The B mode processing unit 10 forms a B mode image signal based on the echo reception signal.
[0029]
The B-mode processing unit 10 includes a filter 102 as shown in FIG. The filter 102 has eight filter units (not shown) corresponding to the echo reception signals of eight sound rays. Each filter unit extracts an echo reception signal having the same frequency as, for example, the second harmonic (second harmonic) of the fundamental frequency of the harmonic echo, that is, the transmitted ultrasonic wave.
[0030]
Note that the filter may extract third-order or higher-order harmonics as necessary. Higher order harmonics are preferable in that the beam profile is further improved. However, the second harmonic echo is preferable in that the signal level is the highest among the harmonic echoes. Hereinafter, an example of the second harmonic echo will be described, but the same applies to the case of the third and higher harmonics.
[0031]
The filter 102 is connected to the logarithmic amplifier circuit 104. The logarithmic amplification circuit 104 has eight logarithmic amplification units corresponding to the eight filter units, and each logarithmically amplifies the second harmonic echo. The logarithmic amplifier circuit 104 is connected to the envelope detection circuit 106. The envelope detection circuit 106 has eight envelope detection units corresponding to the eight logarithmic amplification units, and each envelope-detects the logarithmically amplified second harmonic echo. As a result, a B-mode image signal representing the intensity of the second harmonic echo at each reflection point on the sound ray is simultaneously obtained for eight sound rays.
[0032]
The B mode processing unit 10 is connected to the image processing unit 14. The B-mode processing unit 10 inputs an 8-sound B-mode image signal to the image processing unit 14. The image processing unit 14 generates a B-mode image based on the B-mode image signal input from the B-mode processing unit 10. Since the B-mode image signal is based on the second harmonic echo, the B-mode image is a second harmonic echo image. The B-mode processing unit 10 and the image processing unit 14 are an example of an embodiment of image generation means in the present invention.
[0033]
As shown in FIG. 7, the image processing unit 14 includes a sound ray data memory 142, a digital scan converter 144, an image memory 146, and an image processing processor connected by a bus 140. (Processor) 148 is provided.
[0034]
The B-mode image signal input for each sound ray from the B-mode processing unit 10 is stored in the sound ray data memory 142 as a digital signal. A sound ray data space is formed in the sound ray data memory 142.
[0035]
The digital scan converter 144 converts sound ray data space data into physical space data by scan conversion. The image data converted by the digital scan converter 144 is stored in the image memory 146. The image memory 146 stores physical space image data. The image processor 148 performs predetermined data processing on the data in the sound ray data memory 142 and the image memory 146, respectively.
[0036]
A display unit 16 is connected to the image processing unit 14. The display unit 16 receives an image signal from the image processing unit 14 and displays an image based on the image signal. The display unit 16 is configured by, for example, a graphic display.
[0037]
The transmission / reception unit 6, the B-mode processing unit 10, the image processing unit 14, and the display unit 16 are connected to the control unit 18. The control unit 18 gives control signals to these units to control their operation. In addition, various notification signals are input to the control unit 18 from each part to be controlled. The operation of this apparatus proceeds under the control of the control unit 18.
[0038]
An operation unit 20 is connected to the control unit 18. The operation unit 20 is used by an operator to input commands and information to the control unit 18. The operation unit 20 includes, for example, an operation panel having a keyboard and other operation tools.
[0039]
The operation of this apparatus will be described. The operator contacts the ultrasonic probe 2 with a desired location of the subject 4 and operates the operation unit 20 to perform imaging. Imaging is performed under the control of the control unit 18 based on a command or the like input from the operation unit 20.
[0040]
Thereby, for example, a multi-beam sector scan with eight sound rays as shown in FIG. 3 is performed. Since the number of multi-beams is 8, scanning can be performed at a frame rate that is four times faster than the conventional example with two multi-beams. Alternatively, it is possible to scan an area four times wider at the same frame rate. Of course, the same applies to the linear scan and the convex scan shown in FIGS.
[0041]
In the subject 4, a second harmonic echo is generated due to nonlinearity of ultrasonic propagation. The B mode processing unit 10 generates a B mode image signal based on the second harmonic echo. These B-mode image signals are stored in the sound ray data memory 142 of the image processing unit 14. The image processor 148 scan-converts the B-mode image data in the sound ray data memory 142 with the digital scan converter 144 and writes it in the image memory 146. The image written in the image memory 146 is displayed on the display unit 16. Thereby, the B-mode image by the second harmonic echo is displayed as a visible image.
[0043]
Further, although the example in which the ultrasonic transducer array is a one-dimensional array has been described, the array is not limited to a one-dimensional array, and may be an appropriate array such as a two-dimensional array. When a two-dimensional array is used to scan a three-dimensional region of a subject, the frame rate is generally slow or the imaging region tends to be narrow. However, since the number of multi-beams is large, they can be greatly improved.
[0044]
In addition, not only in arrays but also in ultrasonic probes using a single ultrasonic transducer, the beam profile can be improved by using parametric echoes. The same effect can be obtained also when performing.
[0045]
Further, although an example of B-mode imaging has been described, ultrasonic imaging is not limited thereto, and it goes without saying that dynamic images may be captured using a Doppler shift of parametric echo. Nor.
[0046]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to realize an ultrasonic imaging method and apparatus having a large number of multi-beams that can be simultaneously transmitted and received.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an exemplary apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a transmission / reception unit in the apparatus shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a conceptual diagram of sound ray scanning by the apparatus shown in FIG. 1;
4 is a conceptual diagram of sound ray scanning by the apparatus shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a conceptual diagram of sound ray scanning by the apparatus shown in FIG. 1;
6 is a block diagram of a B-mode processing unit in the apparatus shown in FIG.
7 is a block diagram of an image processing unit in the apparatus shown in FIG.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a beam profile of a beamformer.
FIG. 9 is a diagram showing an example of a beam profile of a beam former.
[Explanation of symbols]
2 Ultrasonic probe 4 Subject 6 Transmission / reception unit 10 B mode processing unit 14 Image processing unit 16 Display unit 18 Control unit 20 Operation unit 602 Transmission timing generation circuit 604 Transmission beam former 606 Transmission / reception switching circuit 610 Reception beam former 102 Filter 104 Logarithmic amplification circuit 106 Envelope detection circuit

Claims (1)

造影剤が注入されていない被検体内の複数の方位に超音波ビームを同時に送波する超音波送波手段と、
前記被検体内の超音波伝播の非線形性により発生した高調波エコーを複数の方位から同時に受信し、その受信した信号に基づいて画像を生成する画像生成手段とを具備し、
前記高調波エコーのマルチビームのビーム間隔が基本周波数のマルチビームのビーム間隔よりも狭いことを特徴とする超音波撮像装置。
An ultrasonic wave transmitting means for simultaneously transmitting ultrasonic beams in a plurality of directions in the subject into which the contrast agent is not injected;
Image generation means for simultaneously receiving harmonic echo generated by nonlinearity of ultrasonic propagation in the subject from a plurality of directions and generating an image based on the received signal;
An ultrasonic imaging apparatus, wherein a beam interval of multi-beams of the harmonic echo is narrower than a beam interval of multi-beams having a fundamental frequency.
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