JP4256984B2 - Ultrasonic diagnostic device and transducer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波診断装置及び送受波器に関し、特に三次元画像形成のための送受信ビームの二次元走査に関する。
【0002】
【従来の技術】
生体の三次元超音波画像を形成するためには、三次元空間内でエコーデータを取り込む必要がある。そのため、電子走査型の1次元アレイ振動子を機械的に走査させる三次元エコーデータ取込用超音波探触子が実用化されている。しかし、かかる超音波探触子の場合、機械的な走査機構を内部に収容する必要があることから、探触子形状が大型化するという問題がある。
【0003】
また、二次元アレイ振動子を利用しても三次元エコーデータを取込み可能である。二次元アレイ振動子は、多数の振動素子を平面上又は曲面上に二次元配列してなるものであり、一般に、各振動素子が送受信兼用の素子として機能する。
【0004】
しかしながら、二次元アレイ振動子は、極めて多数の振動素子で構成されることから、構造が複雑で製造コストも多大となる。また、信号線の本数及び送受信回路の規模も著しく増大する。このため、その実現に当たって課題も多い。
【0005】
そのため、スパース型アレイ振動子が提案されている。このアレイ振動子について簡単に説明すれば、当該アレイ振動子は、通常の二次元アレイ振動子から、所定の条件に従って多数の振動素子を間引いたものに相当する。このスパース型アレイ振動子によれば、二次元アレイ振動子の機能を残しつつ、振動素子の個数を著しく低減して上記の各問題を軽減できるので、今後、その技術発展が期待されている。
【0006】
ところで、スパース型アレイ振動子あるいは通常の二次元アレイ振動子において、三次元空間の各方位ごとに、1つの送信ビームに対して1つの受信ビームの形成を行っていくと、すべてのエコーデータを取り込むまでに多数の送受信が必要となる。そこで、1つの送信ビーム当たり複数の受信ビームを形成することが考えられる。
【0007】
図7には、送受波器110と、それにより形成される1つの送信ビーム114及び複数の受信ビーム112と、が概念的に示されている。符号113はビーム中心軸を示しており、送信ビーム114はそれを中心として横断面が円形に広がる形態を有する。なお、図7においては便宜上、その送信ビームの断面が矩形に示されている。
【0008】
送受波器110は複数の超音波素子を二次元配列してなるものである。1本の太い送信ビーム114当たり例えば4×4(=16)個の細い受信ビーム112からなる受信ビームアレイ150が形成され、すなわち、1回の送信当たり例えば16個の受信信号を得られる。受信ビームアレイ150は送信ビーム114と重なり合う関係にある。
【0009】
図8に示すように、x方向及びy方向に沿って、送信ビームを形成しながら、その都度、受信ビームアレイを形成すれば、送受信回数を制限しつつも、三次元取込空間の全体にわたって三次元エコーデータを取り込むことが可能である。なお、符号200はビーム走査が行われる仮想平面を示しており、zはその中心を通過する垂直軸を示している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、単純に太い送信ビームを形成すると、その分だけ超音波エネルギーは拡散してしまう。すなわち、方位軸の方向から見て単位面積当たりの超音波エネルギーが弱くなってしまい、画質劣化の要因となるという問題がある。
【0011】
また、同じ超音波探触子(送受波器)を利用しつつ、三次元空間内における所望断面のBモード画像だけを形成する場合、上記の送受信方式では無駄が多いという問題がある。つまり、その場合には、例えば4×4個の受信ビームの内で、x方向又はy方向に沿った1つの受信ビーム列しか利用しないことになるので、送信効率及び受信効率が悪くなるという問題がある。また、既存の超音波診断装置(特にデジタルスキャンコンバータ)では、超音波ビームを一次元方向に走査して得られる一次元受信信号アレイに適合した処理を行っており、そのままの処理方式に上記二次元受信信号アレイを適合させるのは困難であるという問題がある。
【0012】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、超音波診断装置において、送受信回数の低減を図りつつも精度の良い計測を実現することにある。
【0013】
本発明の他の目的は、三次元画像処理及び断層画像処理の両者に適合する効率的な送受波方式を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するために、本発明は、所定のパターンで配設された複数の送信素子及び複数の受信素子を有する送受波器と、前記複数の送信素子に対する送信信号の供給を制御する手段であって、扁平断面を有する太い送信ビームを形成する送信ビーム形成手段と、前記複数の受信素子からの受信信号に対して整相加算処理を実行する手段であって、前記送信ビームと重なり合う関係をもって前記扁平断面の長軸方向に並んだ複数の細い受信ビームからなる受信ビームアレイを形成する受信ビーム形成手段と、を含むことを特徴とする。
【0015】
上記構成によれば、扁平断面を有する太い送信ビームが形成され、また、その送信ビームと重なり合う関係をもってその扁平断面の長軸方向に並んだ複数の受信ビームが形成される。望ましくは、複数の受信ビームは1次元の受信ビーム列を構成する。
【0016】
本発明によれば、1回の送信当たり複数の受信信号を得られるのでトータルの送受信回数を削減でき、しかも送信ビームが扁平断面を有するので、単に円形断面の太いビームを形成する場合に比べて、超音波エネルギーの集中を図ることができる。すなわち、送受信時間の削減と画質向上の双方の利点を得られる。
【0017】
特に、長軸方向に並んだ受信信号アレイを取得可能であるので、例えば上述のような電子走査と機械走査とを組み合わせた三次元エコーデータ取込用探触子を使用した場合に得られる受信信号群の配列と同じ配列で受信信号群を取得でき、このため、従来の各種の画像処理方式をそのまま適用でき、あるいはその方式に変更が必要であってもその変更内容を最小限にとどめることができる。
【0018】
望ましくは、前記受信ビーム形成手段は、各受信ビームごとに設けられた複数の整相加算部を有する。この構成によれば並列して同時に取得される受信信号を並列処理可能である。
【0019】
望ましくは、前記送信ビーム形成手段は送信ビームを二次元走査し、前記受信ビーム形成手段は各送信ビームごとに受信ビームの列を形成し、前記二次元走査に伴って取得される複数の受信信号に基づいて三次元画像を形成する画像処理手段が設けられる。三次元画像処理方法としては、各種の方法をあげることができるが、例えばボリュームレンダリング法に基づく画像処理法などであってもよい。この場合、超音波ビームに沿ってエコーデータに対して逐次の画像処理を行うようにしてもよい。
【0020】
望ましくは、前記送信ビーム形成手段は前記扁平断面の長軸方向に対して並行に送信ビームをラスター走査する。この構成によれば、Bモード断層面を並行走査又は揺動走査した場合と同様の順番で受信信号を取得できる。
【0021】
望ましくは、前記送受波器上で、前記扁平断面の長軸方向と直交する方向に伸張した送信素子エリア内に複数の送信素子が分散配置される。望ましくは、前記送受波器上で、前記送信素子エリアの中心から広がる受信素子エリア内に複数の受信素子が分散配置される。望ましくは、前記送信素子エリア内と前記受信素子エリアの重複領域には送信素子及び受信素子が密集配置される。望ましくは、前記複数の送信素子及び前記複数の受信素子はそれぞれ送信専用及び受信専用の素子である。
【0022】
(2)上記目的を達成するために、本発明は、複数の送信素子及び複数の受信素子が配置された送受波器であって、前記複数の送信素子は、原点を通過する軸に沿って伸長した送信素子エリア内に分散配置され、前記複数の受信素子は、原点から広がる受信素子エリア内に分散配置されたことを特徴とする。
【0023】
望ましくは、前記複数の送信素子及び前記複数の受信素子は線対称性を有しないパターンで配置される。
【発明の実施の形態】
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。
【0024】
図1には、本発明に係る送受波方式の概念が示されている。図1において、送受波器10は、送受波面上に複数の送信素子及び複数の受信素子を配列してなるものである。ここで、送信素子及び受信素子の配置パターンについては後に図3及び図4を用いて説明する。
【0025】
仮想平面200は、超音波ビームの二次元走査を説明するための仮想的な平面であって、送受波器10の送受波面と平行な面として描かれている。
【0026】
本実施形態においては、送受波器10によって、扁平した横断面を有する太い送信ビーム12が形成される。また、その送信ビーム12と重なり合う関係をもって、複数の細い受信ビーム14が同時に形成される。ちなみに、各超音波ビームの形成はいわゆる電子フォーカス技術を利用して容易に実現でき、この場合、複数の受信ビームの同時形成に当たっては後述のように互いに並列的に設けられた複数の受信回路が利用される。
【0027】
図1においては便宜上、送信ビーム12がファンビーム形状をなしているが、本実施形態において、この送信ビーム12の横断面は扁平した楕円形状を有しており、これについては後に図2を用いて説明する。
【0028】
本実施形態においては、1つの送信ビーム12に対して、それに包含される例えば8個の一次元受信ビームとしての受信ビームアレイ50が形成され、図1において、x方向に沿ってその受信ビームアレイ50が形成されている。送信ビーム12は受信ビームアレイ50のアレイ方向すなわちx方向に電子的に走査され、仮想平面200上における1つのx方向に沿った1つの走査ラインについての送受信が完了すると、送信ビーム12の走査ラインがy方向に一段階シフトし、上記同様の送受信が実行され、これが繰り返される。すなわち仮想平面200上において送信ビームがラスター走査される。
【0029】
したがって、x方向における送信ビーム12の1スキャンにより、Bモード断層面を形成することができ、前述のラスター走査により、Bモード断層面をy方向に複数形成することが可能となる。すなわち三次元エコーデータ取込空間を形成することが可能となる。
【0030】
図2には、送信ビーム及び受信ビームの横断面が概念図として示されている。図2(A)には図7及び図8に示した比較例の送受波方式に従ったビーム断面が示されており、図2(B)には本実施形態の送受波方式に従ったビーム断面の概念が示されている。
【0031】
比較例においては、(A)に示すように、円形の太い送信ビーム断面112Aが形成され、その内部に例えば4×4個の受信ビーム断面114Aが設定されることになる。
【0032】
その一方、本実施形態においては、一方方向に沿って扁平した細長い楕円形状の送信ビーム断面12Aが形成され、それに包含されつつ複数の受信ビーム断面14Aが設定される。
【0033】
ちなみに、図2において、紙面垂直方向が送信ビーム12の中心軸(Z方向)に一致しており、ここにおいてX方向はアジマス方向であり、それは図1に示したx方向に一致している。また、Y方向はエレベーション方向であり、そのY方向を仮想平面200上に投影したものがy方向である。X方向及びY方向は送信ビームのビーム軸に直交する2つの軸を表している。
【0034】
以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、1回の送信当たり複数の受信信号を獲得できるので、各方位ごとに1回ずつ送受信を行う場合に比べて送受信回数を著しく低減することが可能となる。また、比較例に示したように送信ビームを均等に広がらせるのではなく、1方向に沿って送信パワーを集中させることができるので、超音波エネルギーの分散に伴う感度劣化という問題にも対処可能である。しかも、最終的に得られる受信信号アレイは従来のBモード断層面を構成する場合と同様の配列を有するため、既存の超音波診断装置において実行されている受信信号処理や画像処理などを基本的にそのまま適用可能であるという利点が得られる。
【0035】
ところで、図1に示した送受波器10は、複数の振動素子を二次元配列してなる超音波探触子によって構成される。ここで、送受波器10を構成する振動素子の個数が多数であるため、その送受信処理はかなり煩雑なものとなる。そこで、本実施形態においては、上述したスパース型の送受波器10が利用されており、その原理に従った送信素子及び受信素子の配置パターンが比較例の対比において図3に示されている。
【0036】
図3(A)において、比較例における送受波器110においてはその送受波面120上に送信素子エリア122及び受信素子エリア124が設定されている。送信素子エリア122は小さい半径をもった円形の領域であり、その内部には複数の送信素子が分散配置される。
【0037】
受信素子エリア124は送信素子エリア122よりも大きな直径を有し、その内部には複数の受信素子が分散配置される。ちなみに、送信素子エリア122は受信素子エリア124の中心部分と重複している。このような送受信素子の配置パターンによって、図1に示したような送信ビーム12及び複数の受信ビーム14が形成される。
【0038】
その一方、本実施形態においては、図3(B)に示したように、送受波器10の送受波面20上において、図示のような送信素子エリア22及び受信素子エリア24が設定されている。ここで、送信素子エリア22は図2(B)との対比から理解されるように、扁平した送信ビーム断面の長軸と直交する短軸方向に沿って伸長しており、すなわち、送信ビーム断面の短軸方向が送信素子エリア22の長軸方向に対応している。換言すれば、送信ビーム断面の長軸方向と送信素子エリア22の短軸方向とが一致している。電子フォーカス技術によって超音波ビームの収束を図る場合、その収束を強める方向に広い開口を設定するのが望ましく、上述のような楕円形状の交差関係が設定されているのである。この送信素子エリア22は本実施形態においてほぼ楕円形状に設定されているがそれよりも長方形形状に近づけることなど各種の形態変更が考え得る。
【0039】
図3(B)に示す楕円形状の受信素子エリア24は、図1に示した受信ビームアレイ50のアレイ方向すなわちX方向に沿ってその長軸方向が設定されており、そのx方向と直交するy軸方向が短軸方向となっている。そのy軸方向上において、受信素子エリア24の短軸方向の幅は送信素子エリア22の長軸方向の長さよりも小さく設定されている。ちなみに、図示されるように、両エリア22,24の中点は一致している。
【0040】
図4には、図2(B)に示した送受波器を具体的に実現した場合の素子配置例が示されており、図1において◯記号は送信素子を示しており、×記号は受信素子を示している。ここで、例えば送信素子及び受信素子はそれぞれ48素子であり、この場合において各素子は圧電体で構成され、そのピッチは0.35mmである。図示されるように、図3(B)に示した送信素子エリア22及び受信素子エリア24の重複部分においては送信素子及び受信素子が密集しており、それ以外の領域においては受信素子あるいは送信素子が分離配置されている。
【0041】
なお、本実施形態においては各振動素子はそれぞれ受信専用の素子及び送信専用の素子であるが、その一部を送受信兼用の素子としてもよい。
【0042】
図4において、スパース方式の原理に従って、送信素子パターン及び受信素子パターンの両パターンとも水平軸及び垂直軸に対して非対称になっている。これは、対称性があるとサイドローブが強調されてしまうためである。
【0043】
次に、図5を用いて、上述した送受信方式が適用される本実施形態に係る超音波診断装置について説明する。図5にはその全体構成がブロック図として示されている。送受波器10は体表面あるいは体腔内に挿入される超音波探触子で構成されるものであり、その送受波器10は、上述したように、送信素子群30及び受信素子群32で構成される。それぞれの素子は図4に示したように送受波面上において入り乱れているが図5においては便宜上両者が分けて示されている。
【0044】
送信回路34は送信素子群30に対して送信信号を供給する回路であり、具体的には走査制御部36の制御の下、送信回路34から出力される各送信信号に対して所定の遅延時間を設定することにより、所望方向に所望の送信ビームパターンを形成可能である。ここで、送信ビーム12は、図1に示したように、仮想平面200上においてラスター走査される。
【0045】
本実施形態においては、1回の送信当たり形成される受信ビームの本数分だけ複数の受信回路38が並列的に設けられている。すなわち、受信素子群32から出力され複数の受信信号からなる受信信号アレイはそれぞれ並列的に各受信回路38に入力されており、それぞれの受信回路38において、担当する受信ビームが形成されている。具体的には、各受信回路38は受信信号の整相加算を行う回路で構成され、受信信号と同数設けられた増幅器及び遅延回路、並びに遅延後の受信信号を合成する加算器などによって構成される。もちろん、1つの受信回路を時分割方式で切り換えて利用することにより結果として複数の受信ビームを形成することも可能である。
【0046】
セレクタ40は各受信回路38から出力される整相加算後の受信信号を選択して3Dメモリ42に出力するための回路である。すなわち、3Dメモリ42には、三次元データ取込空間内で取得された各エコーデータが格納されることになる。その格納イメージが図6に示されている。
【0047】
図6において、3Dメモリ空間42Aは、複数の走査面202で構成され、各走査面202は複数の受信ビームアレイ50によって構成される。受信ビームアレイ50はx方向に沿って整列しており、そのx方向に送信ビームが走査されると、その送信ビームの本数分だけ受信ビームアレイ50が形成される。これによって1つの走査面202が構成される。送信ビームの走査ラインがラスター走査に従ってy方向にシフトされると、それに伴って上記同様に走査面202が形成され、最終的に複数の走査面202が形成されると、立体空間内における全てのエコーデータの取り込みが完了する。
【0048】
上述の説明から理解されるように、例えば送信ビームを1回のみx方向にスキャンさせれば、従来のBモード断層面と同様の一つの走査面202を形成でき、そのままBモード断層像などを形成・表示可能である。したがって、従来の信号処理方式をそのまま維持しつつさらにそれを三次元データ処理に拡張することなどが可能となる。そのような画像は図5に示す画像処理部44によって実行されており、ここで、画像処理部44はデジタルスキャンコンバータ(DSC)や画像処理部によって構成されるものである。この画像処理部44によって所望の断層画像や三次元画像などが形成される。その三次元画像処理にあたっては各種の方式を適用でき、ここにおいて例えば視点設定器45によって設定される視点からみた三次元画像を構築することなどが可能である。その場合、ボリュームレンダリング法などに基づく画像処理を適用してもよい。このように形成された超音波画像は表示部46に表示される。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、超音波診断装置において、送受信回数の低減を図りつつも精度の良い計測を実現できる。また、本発明によれば、三次元画像処理及び断層画像処理の両者に適合する効率的な送受波方式を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る送受波方式の概念を示す概念図である。
【図2】 超音波ビーム断面を示す概念図である。
【図3】 送受波面上における送信素子エリア及び受信素子エリアを示す概念図である。
【図4】 本実施形態に係る送受波器における送信素子及び受信素子の配置パターンを示す図である。
【図5】 本実施形態に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。
【図6】 3Dメモリにおけるデータ空間を示す概念図である。
【図7】 比較例における送受波方式を示す概念図である。
【図8】 比較例における送受波方式を示す概念図である。
【符号の説明】
10 送受波器、12 送信ビーム、14 受信ビーム、50 受信ビームアレイ、200 仮想平面。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus and a transducer, and more particularly to two-dimensional scanning of a transmission / reception beam for forming a three-dimensional image.
[0002]
[Prior art]
In order to form a three-dimensional ultrasonic image of a living body, it is necessary to capture echo data in a three-dimensional space. Therefore, an ultrasonic probe for taking in three-dimensional echo data for mechanically scanning an electronic scanning type one-dimensional array transducer has been put into practical use. However, in the case of such an ultrasonic probe, there is a problem in that the probe shape is increased because it is necessary to accommodate a mechanical scanning mechanism inside.
[0003]
Also, it is possible to capture 3D echo data using a 2D array transducer. The two-dimensional array transducer is formed by two-dimensionally arranging a large number of vibration elements on a plane or a curved surface, and each vibration element generally functions as a transmission / reception element.
[0004]
However, since the two-dimensional array transducer is composed of an extremely large number of vibration elements, the structure is complicated and the manufacturing cost is high. In addition, the number of signal lines and the size of the transmission / reception circuit are significantly increased. For this reason, there are many problems in realizing it.
[0005]
Therefore, a sparse array transducer has been proposed. Briefly describing the array transducer, the array transducer corresponds to a normal two-dimensional array transducer obtained by thinning a large number of transducer elements in accordance with predetermined conditions. According to this sparse array transducer, the above problems can be alleviated by significantly reducing the number of vibrating elements while retaining the function of a two-dimensional array transducer.
[0006]
By the way, in a sparse array transducer or a normal two-dimensional array transducer, when one reception beam is formed for one transmission beam for each direction in the three-dimensional space, all echo data is obtained. A large number of transmissions / receptions are required before importing. Therefore, it is conceivable to form a plurality of reception beams per transmission beam.
[0007]
FIG. 7 conceptually shows the
[0008]
The
[0009]
As shown in FIG. 8, if a reception beam array is formed each time a transmission beam is formed along the x direction and the y direction, the number of transmission / receptions is limited, but the entire three-dimensional acquisition space is limited. It is possible to capture 3D echo data.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, if a thick transmission beam is simply formed, the ultrasonic energy is diffused accordingly. That is, there is a problem that the ultrasonic energy per unit area becomes weak when viewed from the direction of the azimuth axis, causing deterioration in image quality.
[0011]
Further, when only the B-mode image of the desired cross section in the three-dimensional space is formed while using the same ultrasonic probe (transmitter / receiver), there is a problem that the above transmission / reception method is wasteful. In other words, in this case, for example, only 4 reception beam trains along the x direction or the y direction are used out of 4 × 4 reception beams, so that the transmission efficiency and the reception efficiency are deteriorated. There is. In addition, existing ultrasonic diagnostic apparatuses (particularly digital scan converters) perform processing suitable for a one-dimensional received signal array obtained by scanning an ultrasonic beam in a one-dimensional direction. There is a problem that it is difficult to adapt a two-dimensional received signal array.
[0012]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to realize an accurate measurement while reducing the number of transmission / reception in an ultrasonic diagnostic apparatus.
[0013]
Another object of the present invention is to provide an efficient transmission / reception system suitable for both three-dimensional image processing and tomographic image processing.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides a transducer having a plurality of transmitting elements and a plurality of receiving elements arranged in a predetermined pattern, and supplying a transmission signal to the plurality of transmitting elements. A means for controlling, a transmission beam forming means for forming a thick transmission beam having a flat cross section, and a means for executing a phasing addition process on reception signals from the plurality of reception elements, the transmission beam Receiving beam forming means for forming a receiving beam array composed of a plurality of thin receiving beams arranged in the major axis direction of the flat cross section with an overlapping relationship.
[0015]
According to the above configuration, a thick transmission beam having a flat cross section is formed, and a plurality of reception beams arranged in the major axis direction of the flat cross section are formed so as to overlap with the transmission beam. Desirably, the plurality of receive beams constitute a one-dimensional receive beam train.
[0016]
According to the present invention, since a plurality of received signals can be obtained per transmission, the total number of times of transmission and reception can be reduced, and the transmission beam has a flat cross section, so that compared with a case where a thick beam having a circular cross section is simply formed. , Can concentrate ultrasonic energy. That is, it is possible to obtain the advantages of both transmission / reception time reduction and image quality improvement.
[0017]
In particular, since a reception signal array arranged in the long axis direction can be acquired, for example, reception obtained when a probe for capturing three-dimensional echo data that combines electronic scanning and mechanical scanning as described above is used. The received signal group can be acquired with the same arrangement as the signal group arrangement, so that various conventional image processing methods can be applied as they are, or even if the method needs to be changed, the content of the change should be kept to a minimum. Can do.
[0018]
Preferably, the reception beam forming unit includes a plurality of phasing addition units provided for each reception beam. According to this configuration, reception signals acquired simultaneously in parallel can be processed in parallel.
[0019]
Preferably, the transmission beam forming means performs two-dimensional scanning of the transmission beam, and the reception beam forming means forms a row of reception beams for each transmission beam, and a plurality of reception signals acquired along with the two-dimensional scanning. An image processing means for forming a three-dimensional image based on the above is provided. As the three-dimensional image processing method, various methods can be exemplified, and for example, an image processing method based on a volume rendering method may be used. In this case, sequential image processing may be performed on the echo data along the ultrasonic beam.
[0020]
Preferably, the transmission beam forming means raster scans the transmission beam in parallel with the long axis direction of the flat cross section. According to this configuration, reception signals can be acquired in the same order as when the B-mode tomographic plane is scanned in parallel or oscillating.
[0021]
Desirably, a plurality of transmitting elements are dispersedly arranged in a transmitting element area extending in a direction orthogonal to the major axis direction of the flat cross section on the transducer. Desirably, a plurality of receiving elements are dispersedly arranged in a receiving element area extending from the center of the transmitting element area on the transducer. Preferably, transmitting elements and receiving elements are densely arranged in the overlapping area of the transmitting element area and the receiving element area. Preferably, the plurality of transmitting elements and the plurality of receiving elements are elements dedicated to transmission and reception, respectively.
[0022]
(2) In order to achieve the above object, the present invention provides a transducer in which a plurality of transmitting elements and a plurality of receiving elements are arranged, wherein the plurality of transmitting elements are along an axis passing through the origin. The plurality of receiving elements are distributed and arranged in a receiving element area extending from the origin.
[0023]
Preferably, the plurality of transmitting elements and the plurality of receiving elements are arranged in a pattern having no line symmetry.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0024]
FIG. 1 shows the concept of a transmission / reception system according to the present invention. In FIG. 1, a
[0025]
The
[0026]
In the present embodiment, a
[0027]
In FIG. 1, for the sake of convenience, the
[0028]
In the present embodiment, a
[0029]
Therefore, a B-mode tomographic plane can be formed by one scan of the
[0030]
FIG. 2 shows a conceptual cross section of the transmission beam and the reception beam. FIG. 2A shows a beam cross section according to the transmission / reception system of the comparative example shown in FIGS. 7 and 8, and FIG. 2B shows a beam according to the transmission / reception system of the present embodiment. The concept of a cross section is shown.
[0031]
In the comparative example, as shown in (A), a circular thick transmission beam section 112A is formed, and for example, 4 × 4 reception beam sections 114A are set therein.
[0032]
On the other hand, in the present embodiment, an elongated elliptical transmission beam cross section 12A flattened along one direction is formed, and a plurality of reception beam cross sections 14A are set while being included therein.
[0033]
Incidentally, in FIG. 2, the direction perpendicular to the paper surface coincides with the central axis (Z direction) of the
[0034]
As is clear from the above description, according to the present embodiment, since a plurality of received signals can be acquired per transmission, the number of times of transmission / reception is significantly reduced compared to the case where transmission / reception is performed once for each direction. It becomes possible. In addition, the transmission beam can be concentrated along one direction instead of spreading the transmission beam evenly as shown in the comparative example, so that the problem of sensitivity degradation due to dispersion of ultrasonic energy can be dealt with. It is. In addition, since the finally obtained reception signal array has the same arrangement as that of the conventional B-mode tomographic plane, the reception signal processing and image processing executed in the existing ultrasonic diagnostic apparatus are basically performed. It is possible to obtain the advantage that it can be applied as it is.
[0035]
Incidentally, the
[0036]
3A, in the
[0037]
The receiving element area 124 has a larger diameter than the transmitting
[0038]
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 3B, a transmission element area 22 and a
[0039]
In the elliptical receiving
[0040]
FIG. 4 shows an example of element arrangement when the transmitter / receiver shown in FIG. 2 (B) is specifically realized. In FIG. 1, the ◯ symbol indicates the transmitting element, and the X symbol indicates the reception. The element is shown. Here, for example, the transmitting element and the receiving element are each 48 elements, and in this case, each element is composed of a piezoelectric body, and the pitch is 0.35 mm. As shown in the figure, in the overlapping portion of the transmitting element area 22 and the receiving
[0041]
In the present embodiment, each vibration element is an element dedicated to reception and an element dedicated to transmission. However, a part of the elements may be used for both transmission and reception.
[0042]
In FIG. 4, in accordance with the sparse principle, both the transmitting element pattern and the receiving element pattern are asymmetric with respect to the horizontal axis and the vertical axis. This is because side lobes are emphasized when there is symmetry.
[0043]
Next, the ultrasonic diagnostic apparatus according to this embodiment to which the above-described transmission / reception method is applied will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram showing the overall configuration. The
[0044]
The
[0045]
In the present embodiment, a plurality of
[0046]
The selector 40 is a circuit for selecting the reception signal after phasing addition output from each
[0047]
In FIG. 6, the
[0048]
As can be understood from the above description, for example, if the transmission beam is scanned only once in the x direction, one
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to realize accurate measurement while reducing the number of times of transmission and reception in the ultrasonic diagnostic apparatus. In addition, according to the present invention, an efficient transmission / reception method suitable for both three-dimensional image processing and tomographic image processing can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a concept of a transmission / reception system according to the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a cross section of an ultrasonic beam.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a transmitting element area and a receiving element area on a transmission / reception surface.
FIG. 4 is a diagram showing an arrangement pattern of transmitting elements and receiving elements in the transducer according to the present embodiment.
FIG. 5 is a block diagram showing an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment.
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a data space in a 3D memory.
FIG. 7 is a conceptual diagram showing a transmission / reception method in a comparative example.
FIG. 8 is a conceptual diagram showing a transmission / reception method in a comparative example.
[Explanation of symbols]
10 Transmitter / Receiver, 12 Transmit Beam, 14 Receive Beam, 50 Receive Beam Array, 200 Virtual Plane.
Claims (10)
前記複数の送信素子に対する送信信号の供給を制御する手段であって、扁平断面を有する太い送信ビームを形成する送信ビーム形成手段と、
前記複数の受信素子からの受信信号に対して整相加算処理を実行する手段であって、前記送信ビームと重なり合う関係をもって前記扁平断面の長軸方向に並んだ複数の細い受信ビームからなる受信ビームアレイを形成する受信ビームアレイ形成手段と、
を含み、
前記送受波器の送受波面上で、前記送信ビームの扁平断面の長軸方向と直交する方向に伸張した送信素子エリア内に複数の送信素子が配置され、
前記送受波器の送受波面上で、前記送信素子エリアの中心から広がる受信素子エリア内に複数の受信素子が配置された、
ことを特徴とする超音波診断装置。A transducer having a plurality of transmitting elements and a plurality of receiving elements arranged two-dimensionally in a predetermined pattern;
Means for controlling the supply of transmission signals to the plurality of transmission elements, a transmission beam forming means for forming a thick transmission beam having a flat cross section;
A means for performing phasing addition processing on reception signals from the plurality of reception elements, the reception beam comprising a plurality of thin reception beams arranged in a major axis direction of the flat cross section with a relationship overlapping with the transmission beam Receiving beam array forming means for forming an array;
Only including,
A plurality of transmitting elements are arranged in a transmitting element area extending in a direction orthogonal to the major axis direction of the flat cross section of the transmission beam on the transmission / reception surface of the transducer,
On the transmission / reception surface of the transducer, a plurality of reception elements are arranged in a reception element area extending from the center of the transmission element area.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記受信ビームアレイ形成手段は、各受信ビームごとに設けられた複数の整相加算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 reception beam array forming unit includes a plurality of phasing addition units provided for each reception beam.
前記送信ビーム形成手段は送信ビームを二次元走査し、
前記受信ビームアレイ形成手段は各送信ビームごとに受信ビームアレイを形成し、
前記二次元走査に伴って取得される複数の受信信号に基づいて三次元画像を形成する画像処理手段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.
The transmission beam forming means scans the transmission beam two-dimensionally,
The reception beam array forming means forms a reception beam array for each transmission beam,
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising image processing means for forming a three-dimensional image based on a plurality of reception signals acquired in association with the two-dimensional scanning.
前記送信ビーム形成手段は前記扁平断面の長軸方向に対して並行に送信ビームをラスター走査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 transmission beam forming unit performs raster scanning of the transmission beam in parallel with the long axis direction of the flat cross section.
前記送信エリア内において前記複数の送信素子が分散配置され、
前記受信エリア内において前記複数の受信素子が分散配置された、
ことを特徴とする超音波診断装置。The apparatus of claim 1.
The plurality of transmission elements are distributed in the transmission area,
The plurality of receiving elements are arranged in a distributed manner in the receiving area.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記複数の送信素子及び前記複数の受信素子は、それぞれ、線対称性を有しないパターンで分散配置された、ことを特徴とする超音波診断装置。The apparatus of claim 5.
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the plurality of transmitting elements and the plurality of receiving elements are distributed in a pattern having no line symmetry .
前記送信素子エリア内と前記受信素子エリアの重複領域に送信素子及び受信素子が密集配置されたことを特徴とする超音波診断装置。The apparatus of claim 1 .
An ultrasonic diagnostic apparatus, wherein transmitting elements and receiving elements are densely arranged in an overlapping area in the transmitting element area and the receiving element area.
前記複数の送信素子及び前記複数の受信素子はそれぞれ送信専用及び受信専用の素子であることを特徴とする超音波診断装置。The apparatus of claim 7.
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the plurality of transmitting elements and the plurality of receiving elements are elements dedicated to transmission and reception, respectively.
当該送受波器は、扁平断面を有する太い送信ビームを形成し、且つ、前記送信ビームと重なり合う関係をもって前記送信ビームの扁平断面の長軸方向に並んだ複数の細い受信ビームからなる受信ビームアレイを形成する送受波器であり、
前記複数の送信素子は、原点を通過する所定軸に沿って伸長した送信素子エリア内に分散配置され、前記所定軸は前記送信ビームの偏平断面の長軸方向と直交する方向であり、
前記複数の受信素子は、前記原点から広がる受信素子エリア内に分散配置されたことを特徴とする送受波器。A transducer in which a plurality of transmitting elements and a plurality of receiving elements are arranged,
The transmitter / receiver forms a reception beam array including a plurality of thin reception beams that form a thick transmission beam having a flat cross section and that are arranged in a major axis direction of the flat cross section of the transmission beam in a relationship overlapping with the transmission beam. A transducer to form,
The plurality of transmission elements are dispersedly arranged in a transmission element area extending along a predetermined axis passing through the origin, and the predetermined axis is a direction orthogonal to the major axis direction of the flat cross section of the transmission beam,
The plurality of receiving elements, transducer, characterized in that it is distributed to the receiving device in an area extending from the origin.
前記複数の送信素子及び前記複数の受信素子は線対称性を有しないパターンで配置されたことを特徴とする送受波器。The transducer according to claim 9, wherein
The transmitter / receiver, wherein the plurality of transmitting elements and the plurality of receiving elements are arranged in a pattern having no line symmetry.
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