JP4334671B2

JP4334671B2 - Ultrasonic diagnostic equipment

Info

Publication number: JP4334671B2
Application number: JP14133299A
Authority: JP
Inventors: 村隆一篠; 藤裕佐; 野秀造佐; 村晋一郎梅; 和祐一三; 田純窪
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2019-05-21
Also published as: JP2000325344A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２次元配列振動子により超音波ビームを形成し走査して被検体内部の診断部位の超音波画像をリアルタイムで得る超音波診断装置に関し、特に、一度の超音波ビームの送信により同時に複数方向の受信ビームを得ることができる超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波診断装置において、２次元配列の複数の振動子を備え超音波送受信の口径を一つのみ有し、任意方向にセクタ走査する装置が知られている。このような超音波診断装置では、例えば６４×６４の２次元配列振動子の場合、４０９６個の素子からなり、各振動子を独自に遅延制御することにより、超音波走査をすることとなる。その場合、４０９６チャンネルの遅延回路（以下「整相回路」と呼ぶ）が必要となる。このような多チャンネルの整相回路の実現は難しいため、素子を間引いて整相回路のチャンネル数を減らしている。しかし、素子を間引くことによりＳ／Ｎが劣化するため、できる限り多くのチャンネル数の整相回路で実現している。例えば、送波２５６チャンネル、受波２５６チャンネルの例があるが、それでもセクタ走査では視野が狭いものであった。
【０００３】
そこで、図１３に示すように、Ｘ，Ｙ方向の２次元配列の振動子１において超音波送受信の口径移動で視野を広げるリニア走査や、コンベックス走査を２次元に拡張した走査方法がある。この場合は、さらに振動子１の数が多くなる。これに対し、整相回路のチャンネル数を減らすために、図１３に示す２次元配列の振動子１を同心円状に束ねて多重リングを構成して超音波送受信の口径２を形成し、上記多重リングの各リング間に遅延を与えて超音波ビームを送受信し、上記口径２をＸ，Ｙ方向に移動して超音波画像を形成する装置が知られている。
【０００４】
上記多重リングは、図１４に示すように、一つの焦点Ｆからの距離Ｌ₁，Ｌ₂，…が等しい振動子を同心円状に束ねて各々のリングを形成したものであり、その最外周のリングの外径が超音波送受信の口径２となる。この方式では、振動子を同心円状に束ねることにより整相チャンネル数が激減し、全素子を使用することによりＳ／Ｎを良好にすることができる。
【０００５】
また、上記とは別に、１回の超音波の送信で同時に複数方向に受信ビームを形成する受波複ビームの技術も知られている。一般には、図１５に示すように、複数の振動子１を１列状に配列した１次元アレー上の一つの口径で矢印Ｔ方向に超音波を送信し、同じ口径でそれぞれの素子に与える遅延量を第１の整相回路３ａ及び第２の整相回路３ｂで２種類用意し、２方向に同時に焦点を合わせて受信ビームａ，ｂを得るものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の２次元配列振動子を同心円状に束ねて多重リングを構成して超音波送受信の口径を形成した超音波診断装置では、複数の振動子を束ねたために一度の超音波ビームの送信により同時に複数方向の受信ビームを得ることはできないものであった。したがって、得られる超音波画像のフレームレートが遅くなり、リアルタイム性が低下するものであった。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、２次元配列振動子を同心円状に束ねて多重リングを構成して超音波送受信の口径を形成し超音波ビームを走査して診断部位の超音波画像をリアルタイムで得るものであっても、一度の超音波ビームの送信により同時に複数方向の受信ビームを得ることができる超音波診断装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による超音波診断装置は、超音波を送受信する２次元配列の複数の振動子を備えた探触子を有し、上記２次元配列の複数の振動子を同心円状に束ねて多重リングを構成して超音波送受信の口径を形成し、上記多重リングの各リング間に遅延を与えて超音波ビームを送受信し、上記口径を移動して超音波画像を形成する超音波診断装置において、上記探触子の各振動子からの受信信号をフォーカスし整相加算する複数の整相回路と、この複数の整相回路の任意の整相チャンネルに上記各振動子を結合する接続スイッチ群とを具備し、上記探触子の多重リングに構成された超音波送受信の口径をビームの走査方向にずれた２口径に形成し、走査方向前方にずれた一つの口径で超音波を送信し、その直後に上記送信に用いた口径をさらに走査方向前方に同量だけずらし、上記超音波送信には用いなかった他の口径と共に２口径で超音波を受信し、上記探触子の超音波送受信の各口径を上記複数の整相回路のそれぞれに接続して整相することにより、一度の超音波ビームの送信により１本の送信ビームに対し対称の２本の受信ビームを同時に得るようにしたものである。
【００１１】
また、本発明による他の超音波診断装置は、超音波を送受信する２次元配列の複数の振動子を備えた探触子を有し、上記２次元配列の複数の振動子を同心円状に束ねて多重リングを構成して超音波送受信の口径を形成し、上記多重リングの各リング間に遅延を与えて超音波ビームを送受信し、上記口径を移動して超音波画像を形成する超音波診断装置において、上記探触子の各振動子からの受信信号をフォーカスし整相加算する複数の整相回路と、この複数の整相回路の任意の整相チャンネルに上記各振動子を結合する接続スイッチ群とを具備し、上記探触子の多重リングに構成された超音波送受信の口径を４個互いに隣接して形成すると共に、これらの外側にてそれらに外接して囲むように他の超音波送受信の口径を形成し、この外側の口径で超音波を送信し、その内側の４個の口径で超音波を受信し、上記探触子の超音波送受信の各口径を上記複数の整相回路のそれぞれに接続して整相することにより、一度の超音波ビームの送信により１本の送信ビームに対し等方的に４本の受信ビームを同時に得るようにしたものである。
【００１４】
さらに、上記形成される超音波画像は、超音波ビームの走査により３次元ボリュームデータを得て３次元画像を表示するものとしてもよい。
【００１５】
さらにまた、上記形成される超音波画像は、超音波ビームの走査により任意の２次元断面データを得て任意の２次元断面画像を表示するものとしてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は本発明による超音波診断装置の実施の形態を示す全体構成のブロック図である。この超音波診断装置は、２次元配列振動子により超音波ビームを形成し走査して被検体内部の診断部位の超音波画像をリアルタイムで得るもので、図１に示すように、探触子１０と、素子選択データ部１１と、送波部１２と、受波整相部１３と、送受分離回路１４と、信号処理部１５と、スキャンコンバータ１６と、モニタ１７と、制御部１８とを備えて成る。
【００１９】
上記探触子１０は、被検体内に超音波を送受信するもので、２次元配列の複数の振動子１９，１９，…を備えている。これらの振動子１９，１９，…は、図２に示すように、平面視でＸ方向に１〜ｍ個、Ｙ方向に１〜ｎ個のように２次元配列とされている。そして、上記２次元配列の振動子１９を同心円状に束ねて多重リングを構成して超音波送受信の口径２０を形成し、上記多重リングの各リング間に遅延を与えて超音波ビームを送受信し、上記口径２０を移動して超音波画像を形成するようになっている。なお、上記多重リングは、例えばフレネル束ねとされている。
【００２０】
なお、上記の振動子１９，１９，…には、図１に示すように、後述の整相回路の任意の整相チャンネルに結合する接続スイッチ群２１が接続されている。さらに、この接続スイッチ群２１には、そのスイッチ動作を制御するスイッチ制御部２２が接続されている。
【００２１】
素子選択データ部１１は、超音波送受信の口径２０を形成するための素子選択データを記憶しておくものである。そして、これから読み出されたデータが上記スイッチ制御部２２に送られ、該スイッチ制御部２２の制御により超音波送受信の口径２０を形成すべく接続スイッチ群２１のスイッチのオン、オフが設定されるようになっている。
【００２２】
送波部１２は、上記探触子１０の超音波送受信の口径２０を形成する振動子１９に所望の焦点に収束するような遅延を与えて超音波打ち出しの送波信号を供給するものである。また、受波整相部１３は、上記探触子１０の振動子１９で受信した反射エコー信号について所望のフォーカス処理をし整相加算して受信ビームを形成するものである。そして、送受分離回路１４は、超音波の送信と受信とで上記送波部１２と受波整相部１３とを振動子１９に接続するのを区別して切り換えるものである。
【００２３】
信号処理部１５は、上記受波整相部１３からの受信信号を入力して検波、圧縮、エッジ強調などの処理をして１走査線のデータを得るものである。また、スキャンコンバータ１６は、上記信号処理部１５からのデータを入力してモニタ１７に表示するために走査変換及び補間等を行うものである。さらに、モニタ１７は、上記スキャンコンバータ１６からのデータを入力して超音波画像として表示するものである。そして、制御部１８は、上記各構成要素の動作を制御するものである。
【００２４】
ここで、本発明においては、上記探触子１０は、多重リングに構成された超音波送受信の口径２０を複数個設定し、これらの口径から一度の超音波ビームの送信により同時に複数方向の受信ビームを得るように構成されている。すなわち、図２に示すように、二つの口径２０ａと２０ｂとが形成され、これらは受波口径とされている。図２において矢印Ａ側からの側面視による上記口径２０ａ，２０ｂの投影をそれぞれ２０ａ′，２０ｂ′とし、分かり易くするために上下に位置をずらして示してある。１口径は例えばｐ個の振動子１９から成り、上記口径２０ａと２０ｂとは例えばＹ方向に１素子分だけずれている。つまり、口径２０ａをＹ方向に１素子分だけ移動したのが口径２０ｂである。
【００２５】
したがって、それぞれの口径２０ａ，２０ｂで形成される超音波ビームは、口径面の法線方向で１素子分だけずれた２本のビームが形成される。このような超音波ビームを形成するためには、多重リングの中心を通る口径面の法線方向のある点Ｆ₁，Ｆ₂に焦点を結ぶように各口径を形成する多重リングに同じ遅延を与えればよい。そして、上記の口径２０ａ，２０ｂを移動してＸ方向、Ｙ方向に超音波ビームを走査し、３次元ボリュームデータを得て３次元画像を表示するものである。このとき、超音波ビームを高速に走査するため、一度の超音波ビームの送信により同時に複数方向の受信ビームを得る複ビームの走査が必要になる。
【００２６】
次に、図３を参照してさらに具体的に説明する。図３は、図２に示す２次元配列の複数の振動子１９，１９，…を備えた探触子１０を、矢印Ａ側からの側面視によるＸ方向の１列目の振動子列を示している。１列の振動子１９はｎ個から成り、１口径はｐ個から成っており、その口径に対しｎ／ｐ倍で振動子１９の１列が形成されている。各振動子１９にはそれぞれ選択スイッチ２３が付いており、この選択スイッチ２３のオン、オフにより口径が選択される。ｐ個の振動子１９から成る口径２０ａ，２０ｂは、それぞれ接続スイッチ群２４ａ，２４ｂに接続され、そのスイッチ群の先はそれぞれ整相回路２５ａ，２５ｂに接続されている。
【００２７】
上記接続スイッチ群２４ａ，２４ｂは、複数の整相回路２５ａ，２５ｂの任意の整相チャンネルに上記各振動子１９を結合するものであり、上記整相回路２５ａ，２５ｂは、上記各振動子１９からの受信信号をフォーカスし整相加算するものである。上記接続スイッチ群２４ａ，２４ｂの接続は、予め用意されたスイッチの接続パターンデータで決定されている。このスイッチの接続パターンデータとは、例えば１番目の振動子１９を第１の整相回路２５ａの第１ｃｈに接続する場合に、第１の接続スイッチ群２４ａの第１スイッチ２６₁がオンするというように、ｐ個の振動子１９を第１の整相回路２５ａの１〜Ｚｃｈ、第２の整相回路２５ｂの１〜Ｚｃｈのどれかに接続するためのスイッチのオン、オフデータである。
【００２８】
上記第１及び第２の接続スイッチ群２４ａ，２４ｂの各スイッチは、例えば図４の円２７内に示したようなクロスポイント部分を開閉するスイッチ構成とされている。或いは、１個の振動子１９が多重リングの複数のリングに接続される場合は、図５に示すように、クロスポイント部分のスイッチがバッファ２８を介して接続される。このバッファ２８は双方向であり、送波及び受波は別々にオン、オフ制御できるようになっている。なお、スイッチにバッファ２８がない場合は、１個の振動子が多重リングの複数のリングに接続されないように構成しておく。例えば、素子がＡリング、Ｂリングの両方に使われる場合、ＡリングかＢリングのどちらかに振り分けるようにする。
【００２９】
図２の口径２０ａは、図３に示す第１の整相回路２５ａにより超音波ビームを形成する。また、他の口径２０ｂは、第２の整相回路２５ｂにより超音波ビームを形成する。このとき、各整相回路２５ａ，２５ｂの１〜Ｚｃｈは、口径２０ａ，２０ｂの各リングに対応するものである。そして、それぞれの整相回路２５ａ，２５ｂの有する凹面遅延（フォーカスデータ）は、同じ内容で良い。このとき、上記の口径２０ａと２０ｂとが振動子１９の１素子分だけずれていることにより、超音波ビームが上記振動子１９の１素子分だけずれて２本形成できることとなる。
【００３０】
なお、各振動子１９は、図２から明らかなように、口径２０ａと２０ｂとに共通になるものもある。そのような場合は、その共通になった振動子１９に接続されたスイッチは、図３に示す二つの接続スイッチ群２４ａ，２４ｂでそれぞれオンすることになる。そして、二つの整相回路２５ａ，２５ｂの各リングに割り当てられる。また、図３では、図２に示す探触子１０においてＸ方向の１列目についてＹ方向に並んだ１列の振動子１９について示したが、実際はこれがｍ列ありそれぞれに同様の接続スイッチ群２４ａ，２４ｂが接続されている。そして、その接続スイッチ群２４ａ，２４ｂの出力は、整相回路２５ａ，２５ｂに入力されて、Ｘ方向のリングの束ねがされる。
【００３１】
図６は第二の実施形態を示す説明図である。この実施形態は、前記探触子１０の超音波送受信の口径をビームの走査方向にずれた２口径に形成し、この走査方向にずれた一つの口径で超音波を送信し、その直後に上記送信に用いた口径を走査方向にさらにずらし、上記超音波送信には用いなかった他の口径と共に２口径で超音波を受信し、上記探触子１０の超音波送受信の各口径を前記複数の整相回路２５ａ，２５ｂのそれぞれに接続して整相するようにしたものである。
【００３２】
すなわち、図６に示すように、ビームの走査方向にずれた二つの口径２０ａと２０ｃとが形成され、このうち一つの口径２０ｃで超音波ビームＴを送信し、その直後に上記送信に用いた口径２０ｃを走査方向にさらにずらして口径２０ｂとし、上記超音波送信には用いなかった他の口径２０ａと共に２口径２０ａ，２０ｂで超音波を受信する。つまり、口径２０ｃが送波口径とされ，口径２０ａ，２０ｂが受波口径とされる。そして、図６において矢印Ａ側からの側面視による上記口径２０ａ，２０ｂ，２０ｃの投影をそれぞれ２０ａ′，２０ｂ′，２０ｃ′とし、分かり易くするために上下に位置をずらして示してある。上記口径２０ａと２０ｃと２０ｂとは例えばＹ方向に順次１素子分だけずれている。したがって、口径２０ａと２０ｂとは例えばＹ方向に２素子分だけずれている。つまり、口径２０ａをＹ方向に２素子分だけ移動したのが口径２０ｂである。
【００３３】
したがって、それぞれの口径２０ａ，２０ｂで形成される超音波ビームは、口径面の法線方向で２素子分だけずれた２本のビームａ，ｂとなる。このような超音波ビームａ，ｂを形成するためには、多重リングの中心を通る口径面の法線方向のある点に焦点を結ぶように各口径２０ａ，２０ｂを形成する多重リングに同じ遅延を与えればよい。そして、上記の口径２０ａ，２０ｂ，２０ｃを移動してＸ方向、Ｙ方向に超音波ビームを走査し、３次元ボリュームデータを得て３次元画像を表示するものである。
【００３４】
次に、図７を参照してさらに具体的に説明する。図７は、図６に示す２次元配列の複数の振動子１９，１９，…を備えた探触子１０を、矢印Ａ側からの側面視によるＸ方向の或る１列の振動子列を示している。図６の受波口径２０ａは、図７に示す第１の接続スイッチ群２４ａを介して第１の整相回路２５ａにより超音波ビームを形成する。また、他の受波口径２０ｂは、第２の接続スイッチ群２４ｂを介して第２の整相回路２５ｂにより超音波ビームを形成する。このとき、各整相回路２５ａ，２５ｂの１〜Ｚｃｈは、口径２０ａ，２０ｂの各リングに対応するものである。そして、それぞれの整相回路２５ａ，２５ｂの有する凹面遅延（フォーカスデータ）は、同じ内容で良い。このとき、上記の口径２０ａと２０ｂとが振動子１９の２素子分だけずれていることにより、超音波ビームが上記振動子１９の２素子分だけずれて２本（ａ，ｂ）形成できることとなる。
【００３５】
図６の送波口径２０ｃは、図７に示す第２の接続スイッチ群２４ｂを介して送波整相部２９に接続されている。この場合、第２の接続スイッチ群２４ｂを第２の整相回路２５ｂと送波整相部２９とで共用することとなるが、超音波ビームの送波前に受波口径２０ａと送波口径２０ｃとを設定し、この送波口径２０ｃで超音波ビームを送波した直後に該送波口径２０ｃを１素子分だけずらして他の受波口径２０ｂを形成し、上記第２の接続スイッチ群２４ｂを介して第２の整相回路２５ｂにより受波ビームを形成すればよい。このように、第２の接続スイッチ群２４ｂを共用した場合は、回路規模を縮小することができるが、上記第２の接続スイッチ群２４ｂと同様に構成され接続された別の送波整相用のスイッチ（図示せず）を用いて接続してもよい。
【００３６】
上記接続スイッチ群２４ａ，２４ｂの接続は、予め用意されたスイッチの接続パターンデータで決定されている。以下、このスイッチの接続パターンデータについて図８を参照して説明するが、簡単のために、整相チャンネル数を３とし、口径を形成する振動子の数を５とする。図８の例では、まず、受波口径２０ａを形成するために、第１の整相回路２５ａに対応する折れ線パターンの黒丸印のスイッチがオンとなる。また、送波口径２０ｃを形成するために、第２の整相回路２５ｂに対応する折れ線パターンにおいて上記の黒丸印のスイッチをＹ方向に１素子分だけシフトさせてオンすればよい。さらに、他の受波口径２０ｂを形成するために、同じく第２の整相回路２５ｂに対応する折れ線パターンにおいて上記の黒丸印のスイッチをＹ方向に更に１素子分だけシフトさせてオンすればよい。
【００３７】
上記スイッチの接続パターンデータにより、第１及び第２の整相回路２５ａ，２５ｂの整相チャンネル内でＹ方向にスイッチのオン、オフデータをシフトさせて設定する構成にすれば、１クロックで口径移動をすることができる。よって、上記送波口径２０ｃで送波直後に、受波口径２０ｂに口径を移動することができる。この操作により、図６に示す送波ビームＴに対し対称でかつ口径面の法線方向に２本の受波ビームａ，ｂを形成できる。
【００３８】
図９は第三の実施形態を示す説明図である。この実施形態は、前記探触子１０の超音波送受信の口径を互いにずらして複数個形成すると共に、これらの外側にてそれらを囲むように他の超音波送受信の口径を形成し、この外側の口径で超音波を送信し、その内側の複数個の口径で超音波を受信し、上記探触子１０の超音波送受信の各口径を前記複数の整相回路のそれぞれに接続して整相するようにしたものである。
【００３９】
すなわち、図９に示すように、探触子１０の２次元配列の振動子１９上に、多重リングに構成された超音波送受信の口径を例えば４個（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ）互いに隣接して設定すると共に、それらの外側に上記４個の口径３０ａ〜３０ｄに外接するように多重リングに構成された超音波送受信の口径３１を設定し、この外側の口径３１を送波口径とし、上記内側の４個の口径３０ａ〜３０ｄを受波口径としている。
【００４０】
そして、上記送波口径３１で超音波の送信を行うと、その多重リングの中心で口径面に対し法線方向に１本の送波ビームが形成される。また、上記内側の４個の受波口径３０ａ〜３０ｄで超音波の受信を行うと、各々の多重リングの中心で口径面に対し法線方向にそれぞれ１本の受波ビームが形成され、上記１本の送波ビームに対し等方的に４本の受波ビームが形成される。この場合、それぞれの口径を選択するスイッチと超音波ビームを形成する整相回路が必要となる。これにより、送波ビームに対し対称でかつ口径面の法線方向に４本の受波ビームを形成できる。なお、図９では、受波口径３０ａ〜３０ｄが互いに隣接した状態で重ならないようにしているが、図２に示すと同様に複数個の口径を重ね合わせるように形成し、各々の口径を大きくしてＳ／Ｎを良好にすると共に、受波ビームの間隔を狭くしてもよい。
【００４１】
図１０は第四の実施形態を示す説明図である。この実施形態は、前記探触子１０の超音波送受信の口径をビームの走査方向に複数に分割し、この分割した各口径を前記複数の整相回路のそれぞれに接続し、各口径の受信信号に対し凹面遅延と傾斜遅延を施して整相するようにしたものである。
【００４２】
すなわち、図１０に示すように、探触子１０の２次元配列の振動子１９上に多重リングに構成された超音波送受信の口径２０を形成し、この口径２０をビームの走査方向（Ｙ方向）と直交するように複数に分割している。図１０では、簡単のために２分割し、口径２０₁と口径２０₂としている。そして、上記探触子１０の各振動子１９は、図１１に示すように、第１及び第２の接続スイッチ群２４ａ，２４ｂを介して第１及び第２の整相回路２５ａ，２５ｂの任意の整相チャンネルに結合される。なお、良好な超音波ビームを得るには、口径２０の走査方向の分割数を増やしてやればよい。
【００４３】
上記の各整相回路２５ａ，２５ｂは、例えば口径２０の右半分２０₁を１〜Ｚ／２ｃｈに入力し、左半分２０₂をＺ／２＋１〜Ｚｃｈに入力する。各整相回路２５ａ，２５ｂでは、遅延量として焦点にフォーカスする凹面遅延３２ａ，３２ｂと、超音波ビームを傾斜する傾斜遅延３３ａ，３３ｂとを与えることによって、ビームの方向を傾けるようになっている。そして、図１１において、図示省略の送波整相部により口径２０の中心に超音波の送信を行うことにより、Ｔ方向の送波ビームが形成される。また、上記口径２０を形成する各振動子１９からの受信信号を第１及び第２の整相回路２５ａ，２５ｂに並列に接続し、第１の整相回路２５ａの傾斜遅延３３ａと第２の整相回路２５ｂの傾斜遅延３３ｂとを逆に与えることで、ａ方向とｂ方向の２本の受波ビームを同時に形成できる。
【００４４】
なお、以上の説明においては、超音波ビームの走査により３次元ボリュームデータを得て３次元画像を表示することとしたが、本発明はこれに限らず、超音波ビームの走査により任意の２次元断面データを得て任意の２次元断面画像を表示するようにしてもよい。また、超音波送受信の口径の外形は円形としているが、その外形を矩形としてその中に多重リングの各リングを形成してもよい。さらに、超音波の受波ビームの形成は、２〜４本の例を示したが、それ以上のビーム形成としてもよい。さらにまた、送波ビーム間隔を粗くして得た複数の受波ビーム間で補間して所要の受波ビームを形成し、実際の超音波ビームの走査数を減らすようにしてもよい。また、２次元配列振動子の探触子に限らず、１次元配列振動子において左右束ね構成としてもよい。
【００４５】
図１２は、第五の実施形態を示す説明図である。この実施形態による超音波診断装置は、超音波を送受信する２次元配列の複数の振動子１９を備えた探触子１０を有し、この探触子１０の各振動子１９からの受信信号をフォーカスし整相加算する整相回路（図３の符号２５ａ，２５ｂを参照）を具備すると共に、この整相回路の任意の整相チャンネルに上記各振動子１９を結合する接続スイッチ群（図３の符号２４ａ，２４ｂを参照）を具備し、上記２次元配列の振動子１９の一部により超音波送受信の口径３４を形成し、該口径３４を移動させて超音波ビームを走査し超音波画像を形成するようにしたもので、上記口径３４は超音波の送信と受信とで異なった振動子１９を使用するものである。
【００４６】
図１２の例は、２次元配列振動子を送波と受波とに分けてセクタ走査するスパースアレー方式のものであり、図１２において送波対応の振動子１９を黒で塗りつぶして示し、受波対応の振動子１９を×印を付して示し、無印の振動子１９は送波、受波に使用しないものである。そして、例えば矩形状の口径３４の境を太い実線で示している。この状態で、同じ形状の口径３４を１素子ずつずらして移動し、その口径３４を２次元走査することにより、３次元ボリュームデータを得て３次元画像を表示することができる。この場合は、広視野の超音波計測を実現することができ、腹部等の広視野領域の計測に使用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係る発明によれば、複数の整相回路により、探触子の各振動子からの受信信号をフォーカスして整相加算し、接続スイッチ群により、上記複数の整相回路の任意の整相チャンネルに上記各振動子を結合して、上記探触子の多重リングに構成された超音波送受信の口径をビームの走査方向にずれた２口径に形成し、走査方向前方にずれた一つの口径で超音波を送信し、その直後に上記送信に用いた口径をさらに走査方向前方に同量だけずらし、上記超音波送信には用いなかった他の口径と共に２口径で超音波を受信し、上記探触子の超音波送受信の各口径を上記複数の整相回路のそれぞれに接続して整相することにより、一度の超音波ビームの送信により１本の送信ビームに対し対称の２本の受信ビームを同時に得ることができる。したがって、得られる超音波画像のフレームレートを向上して、リアルタイム性を向上することができる。
また、請求項２に係る発明によれば、複数の整相回路により、探触子の各振動子からの受信信号をフォーカスして整相加算し、接続スイッチ群により、上記複数の整相回路の任意の整相チャンネルに上記各振動子を結合して、上記探触子の多重リングに構成された超音波送受信の口径を４個互いに隣接して形成すると共に、これらの外側にてそれらに外接して囲むように他の超音波送受信の口径を形成し、この外側の口径で超音波を送信し、その内側の４個の口径で超音波を受信し、上記探触子の超音波送受信の各口径を上記複数の整相回路のそれぞれに接続して整相することにより、一度の超音波ビームの送信により１本の送信ビームに対し等方的に４本の受信ビームを同時に得ることができる。したがって、得られる超音波画像のフレームレートを向上して、リアルタイム性を向上することができる。
さらに、請求項３に係る発明によれば、超音波ビームの走査により３次元ボリュームデータを得て３次元画像を表示することができる。
そして、請求項４に係る発明によれば、超音波ビームの走査により任意の２次元断面データを得て任意の２次元断面画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による超音波診断装置の実施の形態を示す全体構成のブロック図である。
【図２】上記超音波診断装置の探触子において、多重リングに構成された超音波送受信の口径を複数個設定した状態を示す平面説明図である。
【図３】上記の探触子において、一度の超音波ビームの送信により同時に複数方向の受信ビームを得る複ビームの走査を説明する概要図である。
【図４】図３に示す接続スイッチ群の各スイッチの構成を示す説明図である。
【図５】上記接続スイッチ群の各スイッチの他の構成例を示す説明図である。
【図６】本発明の第二の実施形態を示す説明図である。
【図７】第二の実施形態における複ビームの走査を説明する概要図である。
【図８】第二の実施形態における接続スイッチ群の接続パターンデータを示す説明図である。
【図９】本発明の第三の実施形態を示す説明図である。
【図１０】本発明の第四の実施形態を示す説明図である。
【図１１】第四の実施形態における複ビームの走査を説明する概要図である。
【図１２】本発明の第五の実施形態を示す説明図である。
【図１３】従来の超音波診断装置の探触子において、多重リングに構成された超音波送受信の口径を設定し、各リング間に遅延を与えて超音波ビームを送受信する状態を示す平面説明図である。
【図１４】上記の多重リングの原理を示す説明図である。
【図１５】従来の超音波診断装置において、１回の超音波の送信で同時に複数方向に受信ビームを形成する受波複ビームの走査を説明する概要図である。
【符号の説明】
１０…探触子
１１…素子選択データ部
１２…送波部
１３…受波整相部
１４…送受分離回路
１５…信号処理部
１６…スキャンコンバータ
１７…モニタ
１８…制御部
１９…振動子
２０…口径
２０ａ，２０ｂ，３０ａ〜３０ｄ…受波口径
２０ｃ，３１…送波口径
２４ａ，２４ｂ…接続スイッチ群
２５ａ，２５ｂ…整相回路
２９…送波整相部
３２ａ，３２ｂ…凹面遅延
３３ａ，３３ｂ…傾斜遅延
３４…スパースアレー方式の口径[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that obtains an ultrasonic image of a diagnostic region inside a subject in real time by forming and scanning an ultrasonic beam with a two-dimensional array transducer, and in particular, simultaneously by transmitting an ultrasonic beam once. The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus capable of obtaining reception beams in a plurality of directions.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A conventional ultrasonic diagnostic apparatus is known that includes a plurality of two-dimensional array of transducers and has only one ultrasonic transmission / reception aperture and performs sector scanning in an arbitrary direction. In such an ultrasonic diagnostic apparatus, for example, in the case of a 64 × 64 two-dimensional array transducer, it is composed of 4096 elements, and ultrasonic scanning is performed by delay-controlling each transducer independently. In that case, a delay circuit of 4096 channels (hereinafter referred to as a “phasing circuit”) is required. Since it is difficult to realize such a multi-channel phasing circuit, the number of channels of the phasing circuit is reduced by thinning out elements. However, since the S / N is deteriorated by thinning out the elements, the phasing circuit has as many channels as possible. For example, although there are examples of transmission 256 channels and reception 256 channels, the field of view is still narrow in sector scanning.
[0003]
Therefore, as shown in FIG. 13, there are a linear scanning that expands the field of view by moving the aperture of ultrasonic transmission and reception in the two-dimensional array of transducers 1 in the X and Y directions, and a scanning method that expands the convex scanning in two dimensions. In this case, the number of vibrators 1 is further increased. On the other hand, in order to reduce the number of channels of the phasing circuit, the transducers 1 of the two-dimensional array shown in FIG. 13 are concentrically bundled to form a multiplex ring to form an aperture 2 for ultrasonic transmission / reception. There is known an apparatus that forms an ultrasonic image by transmitting and receiving an ultrasonic beam with a delay between the rings and moving the aperture 2 in the X and Y directions.
[0004]
The multiple ring has a distance L from one focal point F as shown in FIG.₁, L₂,... Are bundled concentrically to form each ring, and the outer diameter of the outermost ring is the aperture 2 for ultrasonic transmission / reception. In this method, the number of phasing channels is drastically reduced by bundling vibrators concentrically, and S / N can be improved by using all elements.
[0005]
In addition to the above, there is also known a receiving multiple beam technique in which a receiving beam is simultaneously formed in a plurality of directions by one ultrasonic transmission. In general, as shown in FIG. 15, an ultrasonic wave is transmitted in the direction of arrow T with one aperture on a one-dimensional array in which a plurality of transducers 1 are arranged in a row, and the delay given to each element with the same aperture Two kinds of quantities are prepared by the first phasing circuit 3a and the second phasing circuit 3b, and the received beams a and b are obtained by simultaneously focusing in two directions.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
  However, in the ultrasonic diagnostic apparatus in which the conventional two-dimensional arrayed transducers are concentrically bundled to form a multiple ring to form an ultrasonic transmission / reception aperture, a plurality of transducers are bundled, so that one ultrasonic beam It was impossible to obtain reception beams in a plurality of directions simultaneously by transmission. Therefore, the frame rate of the obtained ultrasonic image becomes slow and the real-time property is lowered.
[0007]
  In view of this, the present invention addresses such problems, and concatenates two-dimensional array transducers concentrically to form a multiple ring to form an ultrasonic transmission / reception aperture and scan the ultrasonic beam to scan the diagnostic region. An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that can obtain reception beams in a plurality of directions at the same time by transmitting an ultrasonic beam once even if an ultrasonic image is obtained in real time.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention has a probe including a plurality of transducers in a two-dimensional array for transmitting and receiving ultrasonic waves,pluralConcentric transducers are bundled concentrically to form a multiple ring to form an ultrasonic transmission / reception aperture, and an ultrasonic beam is transmitted / received with a delay between each ring of the multiple ring. In the ultrasonic diagnostic apparatus for forming an image, a plurality of phasing circuits for focusing and phasing and adding a reception signal from each transducer of the probe, and any phasing channel of the plurality of phasing circuits A connection switch group for coupling each vibrator,The ultrasonic transmission / reception aperture configured in the multiple ring of the probe is formed into two apertures shifted in the beam scanning direction, and the ultrasonic waves are transmitted with one aperture shifted forward in the scanning direction. The aperture used for transmission is further shifted by the same amount forward in the scanning direction, ultrasonic waves are received at two apertures together with other apertures not used for the ultrasonic transmission, and the ultrasonic transmission / reception apertures of the probe are changed. Connect to each of the above-mentioned plurality of phasing circuits for phasingBy transmitting an ultrasonic beam onceSimultaneously receive two symmetrical receive beams with respect to one transmit beamIt ’s what you get.
[0011]
  Another ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention is,A probe having a plurality of transducers in a two-dimensional array for transmitting and receiving ultrasonic waves, and a plurality of the transducers in the two-dimensional array are bundled concentrically to form a multiple ring so that the aperture for ultrasonic transmission and reception is reduced. In the ultrasonic diagnostic apparatus that forms and transmits an ultrasonic beam with a delay between the rings of the multiple ring, and forms an ultrasonic image by moving the aperture, from each transducer of the probe A plurality of phasing circuits that focus and phase-add the received signal; and a connection switch group that couples each transducer to an arbitrary phasing channel of the plurality of phasing circuits. Four ultrasonic transmission / reception apertures formed on the ring are formed adjacent to each other, and other ultrasonic transmission / reception apertures are formed so as to circumscribe and surround them on the outer side. Ultrasound is transmitted and the four calibers inside By receiving ultrasonic waves and phasing by connecting the ultrasonic transmission / reception apertures of the probe to each of the plurality of phasing circuits, a single transmission beam is transmitted by one transmission of the ultrasonic beam. In contrast, four received beams are obtained simultaneously isotropically..
[0014]
Further, the formed ultrasonic image may be obtained by displaying a three-dimensional image by obtaining three-dimensional volume data by scanning an ultrasonic beam.
[0015]
Furthermore, the formed ultrasonic image may be an arbitrary two-dimensional sectional image obtained by obtaining arbitrary two-dimensional sectional data by scanning an ultrasonic beam.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram of an overall configuration showing an embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. This ultrasonic diagnostic apparatus forms an ultrasonic beam with a two-dimensional array transducer and scans it to obtain an ultrasonic image of a diagnostic region inside the subject in real time. As shown in FIG. An element selection data unit 11, a transmission unit 12, a reception phasing unit 13, a transmission / reception separation circuit 14, a signal processing unit 15, a scan converter 16, a monitor 17, and a control unit 18. It consists of
[0019]
The probe 10 transmits and receives ultrasonic waves in a subject, and includes a plurality of transducers 19, 19,. As shown in FIG. 2, these vibrators 19, 19,... Are two-dimensionally arranged such that 1 to m pieces in the X direction and 1 to n pieces in the Y direction are seen in plan view. The two-dimensional array of transducers 19 are concentrically bundled to form a multiple ring to form an ultrasonic transmission / reception aperture 20, and a delay is provided between the rings of the multiple ring to transmit / receive an ultrasonic beam. An ultrasonic image is formed by moving the aperture 20. The multiple ring is, for example, a Fresnel bundle.
[0020]
As shown in FIG. 1, a connection switch group 21 coupled to an arbitrary phasing channel of a phasing circuit described later is connected to the vibrators 19, 19,. Further, a switch control unit 22 that controls the switch operation is connected to the connection switch group 21.
[0021]
The element selection data section 11 stores element selection data for forming the aperture 20 for ultrasonic transmission / reception. Then, the data read from this is sent to the switch control unit 22, and the switch of the connection switch group 21 is set to ON / OFF to form the ultrasonic transmission / reception aperture 20 under the control of the switch control unit 22. It is like that.
[0022]
The wave transmission unit 12 supplies the ultrasonic wave transmission signal by giving a delay that converges to a desired focal point to the transducer 19 that forms the ultrasonic transmission / reception aperture 20 of the probe 10. . The wave phasing unit 13 performs a desired focus process on the reflected echo signal received by the transducer 19 of the probe 10 and performs phasing addition to form a reception beam. The transmission / reception separating circuit 14 distinguishes between the transmission and reception of ultrasonic waves and the connection of the wave transmission unit 12 and the wave receiving and phasing unit 13 to the vibrator 19 for switching.
[0023]
The signal processing unit 15 receives the received signal from the wave receiving and phasing unit 13 and performs processing such as detection, compression, and edge enhancement to obtain data of one scanning line. The scan converter 16 performs scan conversion and interpolation in order to input data from the signal processing unit 15 and display the data on the monitor 17. Further, the monitor 17 inputs data from the scan converter 16 and displays it as an ultrasonic image. And the control part 18 controls operation | movement of each said component.
[0024]
Here, in the present invention, the probe 10 sets a plurality of ultrasonic transmission / reception apertures 20 configured in a multiplex ring, and simultaneously receives a plurality of directions from these apertures by transmitting an ultrasonic beam once. It is configured to obtain a beam. That is, as shown in FIG. 2, two apertures 20a and 20b are formed, and these are the receiving apertures. In FIG. 2, the projections of the apertures 20a and 20b in a side view from the arrow A side are 20a 'and 20b', respectively, and are shifted up and down for easy understanding. One aperture consists of, for example, p vibrators 19, and the apertures 20a and 20b are shifted by, for example, one element in the Y direction. That is, the diameter 20b is obtained by moving the diameter 20a by one element in the Y direction.
[0025]
Accordingly, the ultrasonic beams formed with the respective apertures 20a and 20b are formed as two beams that are shifted by one element in the normal direction of the aperture surface. In order to form such an ultrasonic beam, a point F in the normal direction of the aperture plane passing through the center of the multiple ring is used.₁, F₂What is necessary is just to give the same delay to the multiple ring which forms each aperture so that it is focused on. Then, the apertures 20a and 20b are moved to scan the ultrasonic beam in the X direction and the Y direction to obtain 3D volume data and display a 3D image. At this time, in order to scan the ultrasonic beam at a high speed, it is necessary to scan a multi-beam to obtain a reception beam in a plurality of directions simultaneously by transmitting the ultrasonic beam once.
[0026]
Next, a more specific description will be given with reference to FIG. 3 shows the first transducer array in the X direction of the probe 10 including the plurality of transducers 19, 19,... Shown in FIG. ing. One row of transducers 19 is composed of n pieces, and one aperture is composed of p pieces, and one row of transducers 19 is formed at n / p times the bore. Each transducer 19 is provided with a selection switch 23, and the diameter is selected by turning the selection switch 23 on and off. The apertures 20a and 20b composed of the p vibrators 19 are connected to the connection switch groups 24a and 24b, respectively, and the ends of the switch groups are connected to the phasing circuits 25a and 25b, respectively.
[0027]
The connection switch groups 24a and 24b couple the vibrators 19 to arbitrary phasing channels of the plurality of phasing circuits 25a and 25b. The phasing circuits 25a and 25b The received signal from the signal is focused and phased and added. The connection of the connection switch groups 24a and 24b is determined by connection pattern data of switches prepared in advance. The connection pattern data of the switch refers to the first switch 26 of the first connection switch group 24a when, for example, the first vibrator 19 is connected to the first channel of the first phasing circuit 25a.₁ON / OFF of a switch for connecting the p vibrators 19 to any one of 1 to Zch of the first phasing circuit 25a and 1 to Zch of the second phasing circuit 25b. It is data.
[0028]
Each switch of the first and second connection switch groups 24a and 24b has a switch configuration that opens and closes a cross point portion as shown in a circle 27 in FIG. 4, for example. Alternatively, when one oscillator 19 is connected to a plurality of rings of a multiple ring, as shown in FIG. 5, a switch at the cross point portion is connected via a buffer 28. The buffer 28 is bi-directional, and transmission and reception can be controlled separately on and off. When the switch does not have the buffer 28, it is configured so that one transducer is not connected to a plurality of rings of the multiple ring. For example, when an element is used for both A ring and B ring, the element is distributed to either A ring or B ring.
[0029]
The aperture 20a in FIG. 2 forms an ultrasonic beam by the first phasing circuit 25a shown in FIG. The other aperture 20b forms an ultrasonic beam by the second phasing circuit 25b. At this time, 1 to Zch of the phasing circuits 25a and 25b correspond to the respective rings of the calibers 20a and 20b. And the concave surface delay (focus data) which each phasing circuit 25a, 25b has may be the same content. At this time, since the apertures 20 a and 20 b are shifted by one element of the transducer 19, two ultrasonic beams can be formed by shifting by one element of the transducer 19.
[0030]
As is apparent from FIG. 2, some vibrators 19 are common to the apertures 20a and 20b. In such a case, the switches connected to the common vibrator 19 are turned on by the two connection switch groups 24a and 24b shown in FIG. And it assigns to each ring of the two phasing circuits 25a and 25b. FIG. 3 shows one row of transducers 19 arranged in the Y direction for the first row in the X direction in the probe 10 shown in FIG. 2, but there are actually m rows and the same connection switch group for each row. 24a and 24b are connected. The outputs of the connection switch groups 24a and 24b are input to the phasing circuits 25a and 25b, and the rings in the X direction are bundled.
[0031]
FIG. 6 is an explanatory view showing a second embodiment. In this embodiment, the ultrasonic transmission / reception aperture of the probe 10 is formed to have two apertures shifted in the beam scanning direction, and ultrasonic waves are transmitted with one aperture shifted in the scanning direction. The aperture used for transmission is further shifted in the scanning direction, ultrasonic waves are received at two apertures together with other apertures not used for the ultrasound transmission, and each aperture for ultrasonic transmission / reception of the probe 10 is changed to the plurality of apertures. It is connected to each of the phasing circuits 25a and 25b so as to perform phasing.
[0032]
That is, as shown in FIG. 6, two apertures 20a and 20c shifted in the beam scanning direction are formed, and the ultrasonic beam T is transmitted with one of the apertures 20c, and immediately after that, used for the transmission. The aperture 20c is further shifted in the scanning direction to make the aperture 20b, and the ultrasonic waves are received at the two apertures 20a and 20b together with the other aperture 20a not used for the ultrasonic transmission. That is, the aperture 20c is the transmitting aperture, and the apertures 20a and 20b are the receiving apertures. In FIG. 6, the projections of the apertures 20a, 20b, and 20c in a side view from the arrow A side are 20a ', 20b', and 20c ', respectively, and are shifted in the vertical direction for easy understanding. The apertures 20a, 20c, and 20b are sequentially shifted by one element in the Y direction, for example. Therefore, the apertures 20a and 20b are shifted by, for example, two elements in the Y direction. That is, the aperture 20b is obtained by moving the aperture 20a by two elements in the Y direction.
[0033]
Therefore, the ultrasonic beams formed with the respective apertures 20a and 20b are two beams a and b that are shifted by two elements in the normal direction of the aperture surface. In order to form such ultrasonic beams a and b, the same delay is applied to the multiple rings forming the respective apertures 20a and 20b so as to focus on a point in the normal direction of the aperture surface passing through the center of the multiple ring. Should be given. Then, the apertures 20a, 20b, and 20c are moved to scan the ultrasonic beam in the X direction and the Y direction to obtain 3D volume data and display a 3D image.
[0034]
Next, a more specific description will be given with reference to FIG. FIG. 7 shows a probe 10 having a plurality of transducers 19, 19,... Shown in FIG. 6 and a certain transducer row in the X direction as viewed from the side of the arrow A. Show. 6 forms an ultrasonic beam by the first phasing circuit 25a via the first connection switch group 24a shown in FIG. The other wave receiving aperture 20b forms an ultrasonic beam by the second phasing circuit 25b via the second connection switch group 24b. At this time, 1 to Zch of the phasing circuits 25a and 25b correspond to the respective rings of the calibers 20a and 20b. And the concave surface delay (focus data) which each phasing circuit 25a, 25b has may be the same content. At this time, since the apertures 20a and 20b are shifted by two elements of the vibrator 19, the ultrasonic beam can be shifted by two elements of the vibrator 19 to form two (a, b). Become.
[0035]
The transmission aperture 20c in FIG. 6 is connected to the transmission phasing unit 29 via the second connection switch group 24b shown in FIG. In this case, the second connection switch group 24b is shared by the second phasing circuit 25b and the transmission phasing unit 29, but before receiving the ultrasonic beam, the receiving aperture 20a and the transmitting aperture 20c, and immediately after transmitting the ultrasonic beam with the transmission aperture 20c, the transmission aperture 20c is shifted by one element to form another reception aperture 20b, and the second connection switch group A received beam may be formed by the second phasing circuit 25b via 24b. As described above, when the second connection switch group 24b is shared, the circuit scale can be reduced, but another transmission phasing is configured and connected in the same manner as the second connection switch group 24b. You may connect using a switch (not shown).
[0036]
The connection of the connection switch groups 24a and 24b is determined by connection pattern data of switches prepared in advance. Hereinafter, the switch connection pattern data will be described with reference to FIG. 8. For the sake of simplicity, it is assumed that the number of phasing channels is 3, and the number of vibrators forming the aperture is 5. In the example of FIG. 8, first, in order to form the receiving aperture 20a, the black circle switch of the broken line pattern corresponding to the first phasing circuit 25a is turned on. In addition, in order to form the transmission aperture 20c, the black circle switch in the polygonal line pattern corresponding to the second phasing circuit 25b may be shifted on by one element in the Y direction. Further, in order to form another wave receiving aperture 20b, the above black circle switch in the polygonal line pattern corresponding to the second phasing circuit 25b may be turned on by further shifting it by one element in the Y direction. .
[0037]
If the switch connection pattern data is used to shift and set the switch ON / OFF data in the Y direction within the phasing channels of the first and second phasing circuits 25a and 25b, the caliber takes one clock. You can move. Therefore, the aperture can be moved to the receiving aperture 20b immediately after the transmission with the transmitting aperture 20c. By this operation, two received beams a and b can be formed symmetrically with respect to the transmitted beam T shown in FIG. 6 and in the normal direction of the aperture surface.
[0038]
FIG. 9 is an explanatory view showing a third embodiment. In this embodiment, a plurality of ultrasonic transmission / reception apertures of the probe 10 are formed to be shifted from each other, and other ultrasonic transmission / reception apertures are formed so as to surround them on the outside thereof. Ultrasonic waves are transmitted with a caliber, ultrasonic waves are received with a plurality of calibers on the inside, and each caliber of ultrasonic transmission / reception of the probe 10 is connected to each of the plurality of phasing circuits for phasing. It is what I did.
[0039]
That is, as shown in FIG. 9, for example, four (30a, 30b, 30c, 30d) ultrasonic transmission / reception apertures configured in a multiple ring are adjacent to each other on the transducers 19 of the two-dimensional array of the probe 10. And setting the ultrasonic transmission / reception aperture 31 configured in a multiple ring so as to circumscribe the four apertures 30a to 30d on the outside thereof, and setting the outer aperture 31 as a transmission aperture, The four inner diameters 30a to 30d are set as receiving diameters.
[0040]
When ultrasonic waves are transmitted with the transmission aperture 31, one transmission beam is formed in the normal direction to the aperture surface at the center of the multiple ring. Further, when ultrasonic waves are received at the four inner receiving apertures 30a to 30d, one receiving beam is formed in the normal direction to the aperture surface at the center of each of the multiple rings. Four received beams are formed isotropically with respect to one transmitted beam. In this case, a switch for selecting each aperture and a phasing circuit for forming an ultrasonic beam are required. As a result, four received beams can be formed symmetrically to the transmitted beam and in the normal direction of the aperture surface. In FIG. 9, the receiving apertures 30 a to 30 d are not overlapped in a state where they are adjacent to each other. However, as shown in FIG. 2, a plurality of apertures are formed so as to overlap each other. Thus, the S / N ratio may be improved and the interval between the received beams may be narrowed.
[0041]
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the fourth embodiment. In this embodiment, the ultrasonic transmission / reception aperture of the probe 10 is divided into a plurality of beam scanning directions, and the divided apertures are connected to the plurality of phasing circuits, respectively. In contrast, a phase delay is applied by applying a concave surface delay and an inclination delay.
[0042]
That is, as shown in FIG. 10, an ultrasonic transmission / reception aperture 20 configured in a multiple ring is formed on a transducer 19 in a two-dimensional array of the probe 10, and this aperture 20 is formed in the beam scanning direction (Y direction). ) To be orthogonal to each other. In FIG. 10, it is divided into two parts for the sake of simplicity, and the aperture is 20₁And caliber 20₂It is said. As shown in FIG. 11, each transducer 19 of the probe 10 is connected to any one of the first and second phasing circuits 25a and 25b via the first and second connection switch groups 24a and 24b. Coupled to the phasing channel. In order to obtain a good ultrasonic beam, the number of divisions in the scanning direction of the aperture 20 may be increased.
[0043]
Each of the phasing circuits 25a and 25b described above includes, for example, the right half 20 of the aperture 20₁1 to Z / 2ch, left half 20₂Are input to Z / 2 + 1 to Zch. In each of the phasing circuits 25a and 25b, the concave direction delays 32a and 32b for focusing on the focal point and the inclination delays 33a and 33b for inclining the ultrasonic beam are provided as the amount of delay, thereby tilting the beam direction. . In FIG. 11, a transmission beam in the T direction is formed by transmitting an ultrasonic wave to the center of the aperture 20 by a transmission phasing unit (not shown). In addition, the received signal from each vibrator 19 forming the aperture 20 is connected in parallel to the first and second phasing circuits 25a and 25b, and the slope delay 33a of the first phasing circuit 25a and the second phasing circuit 25a are connected. By applying the slope delay 33b of the phasing circuit 25b in reverse, two received beams in the a direction and the b direction can be formed simultaneously.
[0044]
In the above description, the three-dimensional volume data is obtained by scanning the ultrasonic beam and the three-dimensional image is displayed. However, the present invention is not limited to this, and any two-dimensional image can be obtained by scanning the ultrasonic beam. Any two-dimensional cross-sectional image may be displayed by obtaining cross-sectional data. Moreover, although the outer diameter of the aperture for ultrasonic transmission / reception is circular, the outer shape may be rectangular and each ring of the multiple ring may be formed therein. Furthermore, although two to four examples have been shown for the formation of the ultrasonic reception beam, it is possible to form more than that. Furthermore, a desired received beam may be formed by interpolating between a plurality of received beams obtained by coarsening the transmit beam interval, and the actual number of ultrasonic beam scans may be reduced. Further, the probe is not limited to the probe of the two-dimensional array transducer, and a left and right bundle configuration may be used in the one-dimensional array transducer.
[0045]
  FIG.Fifth embodimentIt is explanatory drawing which shows. thisEmbodimentThe ultrasonic diagnostic apparatus has a probe 10 having a plurality of transducers 19 in a two-dimensional array that transmits and receives ultrasonic waves, and focuses the received signals from the transducers 19 of the probe 10 to adjust the received signals. A phasing circuit (see reference numerals 25a and 25b in FIG. 3) for phase addition is provided, and a connection switch group (reference numeral 24a in FIG. 3) that couples each vibrator 19 to an arbitrary phasing channel of the phasing circuit. , 24b), and an ultrasonic transmission / reception aperture 34 is formed by a part of the transducer 19 in the two-dimensional array, and the ultrasonic beam is scanned by moving the aperture 34 to form an ultrasonic image. In this way, the aperture 34 uses different vibrators 19 for transmission and reception of ultrasonic waves.
[0046]
The example of FIG. 12 is of a sparse array system in which a two-dimensional array of transducers is sector-scanned separately for transmission and reception. In FIG. 12, the transmission-compatible transducer 19 is shown in black and received. The wave-corresponding vibrator 19 is indicated by a cross, and the unmarked vibrator 19 is not used for transmission and reception. For example, the boundary of the rectangular aperture 34 is indicated by a thick solid line. In this state, the aperture 34 having the same shape is moved by shifting one element at a time, and the aperture 34 is scanned two-dimensionally, thereby obtaining three-dimensional volume data and displaying a three-dimensional image. In this case, ultrasonic measurement with a wide field of view can be realized, and it can be used for measurement of a wide field of view such as the abdomen.
[0047]
【The invention's effect】
  Since the present invention is configured as described above,According to the invention of claim 1,The received signals from the transducers of the probe are focused by a plurality of phasing circuits, phased and added, and the transducers are connected to arbitrary phasing channels of the plurality of phasing circuits by a connection switch group. CombinedThe ultrasonic transmission / reception aperture configured in the multiple ring of the probe is formed into two apertures shifted in the beam scanning direction, and the ultrasonic waves are transmitted with one aperture shifted forward in the scanning direction. The aperture used for transmission is further shifted by the same amount forward in the scanning direction, ultrasonic waves are received at two apertures together with other apertures not used for the ultrasonic transmission, and the ultrasonic transmission / reception apertures of the probe are changed. Connect to each of the above-mentioned plurality of phasing circuits for phasingBy transmitting an ultrasonic beam onceSimultaneously receive two symmetrical receive beams with respect to one transmit beamObtainable. Therefore, the frame rate of the obtained ultrasonic image can be improved and the real-time property can be improved.
  According to the invention of claim 2, the received signals from the transducers of the probe are focused and phased and added by a plurality of phased circuits, and the plurality of phased circuits are connected by a connection switch group. The transducers are coupled to arbitrary phasing channels, and four ultrasonic transmission / reception apertures configured in the multiple ring of the probe are formed adjacent to each other, and outside these, Forming other ultrasonic transmission / reception apertures so as to circumscribe and surround them, transmit ultrasonic waves at the outer diameter, receive ultrasonic waves at the four inner diameters, and transmit / receive ultrasonic waves from the probe Are connected to each of the plurality of phasing circuits to obtain phasing, thereby simultaneously obtaining four received beams isotropically with respect to one transmitted beam by transmitting one ultrasonic beam at a time. Can do. Therefore, the frame rate of the obtained ultrasonic image can be improved and the real-time property can be improved.
  Furthermore, according to the third aspect of the invention, it is possible to display a three-dimensional image by obtaining three-dimensional volume data by scanning with an ultrasonic beam.
  According to the fourth aspect of the present invention, any two-dimensional cross-sectional image can be obtained by obtaining arbitrary two-dimensional cross-sectional data by scanning with an ultrasonic beam.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an overall configuration showing an embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory plan view showing a state where a plurality of ultrasonic transmission / reception apertures configured in a multiple ring are set in the probe of the ultrasonic diagnostic apparatus.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining multi-beam scanning in the above-described probe to obtain reception beams in a plurality of directions simultaneously by transmitting an ultrasonic beam once.
4 is an explanatory diagram illustrating a configuration of each switch in the connection switch group illustrated in FIG. 3;
FIG. 5 is an explanatory diagram showing another configuration example of each switch of the connection switch group;
FIG. 6 is an explanatory view showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining multi-beam scanning in the second embodiment.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing connection pattern data of a connection switch group in the second embodiment.
FIG. 9 is an explanatory view showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic diagram for explaining scanning of multiple beams in the fourth embodiment.
FIG.Fifth embodiment of the present inventionIt is explanatory drawing which shows.
FIG. 13 is a plan view showing a state in which the aperture of ultrasonic transmission / reception configured in multiple rings is set in a probe of a conventional ultrasonic diagnostic apparatus, and an ultrasonic beam is transmitted / received with a delay between the rings. FIG.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing the principle of the above-described multiple ring.
FIG. 15 is a schematic diagram for explaining reception multi-beam scanning in which a reception beam is simultaneously formed in a plurality of directions by transmission of one ultrasonic wave in a conventional ultrasonic diagnostic apparatus.
[Explanation of symbols]
10 ... Probe
11: Element selection data section
12 ... wave transmitter
13 ... Wave phasing section
14 ... Transmission / reception separation circuit
15 ... Signal processing section
16 ... Scan converter
17 ... Monitor
18. Control unit
19 ... vibrator
20 ... caliber
20a, 20b, 30a to 30d, receiving aperture
20c, 31 ... Transmitting aperture
24a, 24b ... group of connection switches
25a, 25b ... phasing circuit
29 ... Transmission phasing section
32a, 32b ... concave surface delay
33a, 33b ... Inclination delay
34 ... Sparse array caliber

Claims

Has a probe having a plurality of transducers of the two-dimensional array for transmitting and receiving ultrasonic waves, the diameter of the ultrasonic wave transmission and reception to constitute a multiple ring by bundling a plurality of transducers in concentric of the two-dimensional array In an ultrasonic diagnostic apparatus that forms and transmits an ultrasonic beam with a delay between each ring of the multiple rings, and forms an ultrasonic image by moving the aperture,
A plurality of phasing circuits that focus and phase-add the received signals from the transducers of the probe; and a connection switch group that couples the transducers to arbitrary phasing channels of the plurality of phasing circuits; The ultrasonic transmission / reception aperture configured in the multiple ring of the probe is formed into two apertures shifted in the beam scanning direction, and the ultrasonic wave is transmitted with one aperture shifted forward in the scanning direction, Immediately after that, the aperture used for the above transmission is further shifted by the same amount forward in the scanning direction, ultrasonic waves are received at two apertures together with other apertures not used for the above ultrasonic transmission, and ultrasonic transmission / reception of the probe is performed. Are connected to each of the plurality of phasing circuits to perform phasing so that two reception beams symmetrical to one transmission beam can be simultaneously obtained by transmitting one ultrasonic beam at a time . An ultrasonic diagnostic apparatus.

A probe having a plurality of transducers in a two-dimensional array for transmitting and receiving ultrasonic waves, and a plurality of the transducers in the two-dimensional array are bundled concentrically to form a multiple ring so that the aperture for ultrasonic transmission and reception is reduced. In an ultrasonic diagnostic apparatus that forms and transmits an ultrasonic beam with a delay between each ring of the multiple rings, and forms an ultrasonic image by moving the aperture,
A plurality of phasing circuits that focus and phase-add the received signals from the transducers of the probe; and a connection switch group that couples the transducers to arbitrary phasing channels of the plurality of phasing circuits; And four ultrasonic transmission / reception apertures configured in the multiple ring of the probe are formed adjacent to each other, and other ultrasonic transmission / reception so as to circumscribe and surround them outside these An aperture is formed, ultrasonic waves are transmitted at the outer diameter, ultrasonic waves are received at the four inner diameters, and the ultrasonic transmission / reception apertures of the probe are respectively set to the plurality of phasing circuits. connect to by phasing, once the ultrasonic beam transmitted by a single transmission beam to isotropically four receive beams ultrasonic diagnostic apparatus you characterized in that was to obtain simultaneously .

The ultrasonic image to be formed, the ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that displaying a three-dimensional image to obtain a three-dimensional volume data by scanning of the ultrasonic beam.

The ultrasonic image to be formed, the ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that displays an ultrasonic beam arbitrary two-dimensional cross-sectional image to obtain arbitrary two-dimensional section data by scanning the .