JP4653709B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents

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Description

本発明は超音波診断装置に関し、特に互いに異なる中心周波数をもった複数の超音波を送波する超音波診断装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to an ultrasonic diagnostic apparatus that transmits a plurality of ultrasonic waves having different center frequencies.

超音波診断装置において、フレームレート(あるいはボリュームレート)を上げるため、複数の受信ビームを同時に形成することが行われている。また、同様の理由から、複数の送信ビームを同時に(又は実質的同時に)形成することも提案されている(特許文献1−3参照)。後者は特に同時送信多段フォーカスを行う場合に実行されるものである。すなわち、深さ方向において異なる位置に複数の送信フォーカスを形成して、深さ方向に方位分解能のアンバランスを改善し、これによって超音波画像(二次元画像、三次元画像等)の画質向上を図るものである。   In an ultrasonic diagnostic apparatus, in order to increase a frame rate (or volume rate), a plurality of reception beams are simultaneously formed. For the same reason, it has also been proposed to form a plurality of transmission beams simultaneously (or substantially simultaneously) (see Patent Documents 1-3). The latter is executed particularly when simultaneous transmission multistage focusing is performed. In other words, multiple transmission focuses are formed at different positions in the depth direction to improve the azimuth resolution imbalance in the depth direction, thereby improving the image quality of ultrasonic images (two-dimensional images, three-dimensional images, etc.). It is intended.

特開昭61−48344号公報JP 61-48344 A 特開平4−108439号公報JP-A-4-108439 特開平6−114056号公報JP-A-6-1114056

上記のような同時送信技術を適用する場合、受信信号の処理が複雑となる。すなわち、受信信号から各超音波に対応した信号成分を弁別する必要がある。このため、回路規模が増大するという問題が指摘されている。一方、通常、弁別された複数の信号成分は最終的に合成されるが、それに先立って、各信号成分の大きさの調整が求められる場合が多い。そのための簡易な方法が求められている。   When the above-described simultaneous transmission technique is applied, processing of the received signal becomes complicated. That is, it is necessary to discriminate the signal component corresponding to each ultrasonic wave from the received signal. For this reason, the problem that the circuit scale increases is pointed out. On the other hand, usually, a plurality of discriminated signal components are finally combined, but prior to that, there are many cases where adjustment of the size of each signal component is required. There is a need for a simple method for this purpose.

本発明の目的は、同時送信技術の適用に当たって、受信信号の処理回路を簡易化できるようにすることにある。   An object of the present invention is to enable simplification of a received signal processing circuit in applying a simultaneous transmission technique.

本発明の他の目的は、同時送信技術の適用に当たって、各信号成分の大きさの調整を簡易に行えるようにすることにある。   Another object of the present invention is to make it possible to easily adjust the size of each signal component when applying the simultaneous transmission technique.

本発明は、互いに異なる中心周波数をもった複数の超音波を同時に又は連続して生体内へ送波し、生体内からの反射波を受波して受信信号を出力する送受波手段と、前記受信信号に対して前記複数の超音波に対応した複数の直交検波処理を適用し、前記複数の超音波に対応した複数の複素信号を出力する直交検波部と、前記直交検波部から出力された複数の複素信号における複数の実数成分を加算し、加算後実数成分を生成する実数成分加算手段と、前記直交検波部から出力された複数の複素信号における複数の虚数成分を加算し、加算後虚数成分を生成する虚数成分加算手段と、前記加算後実数成分に対して低域通過処理を適用する実数成分用フィルタと、前記加算後虚数成分に対して低域通過処理を適用する虚数成分用フィルタと、前記実数成分用フィルタから出力された加算後実数成分と、前記虚数部成分用フィルタから出力された加算後虚数成分と、に基づいて、画像形成用の輝度信号を生成する輝度信号生成部と、を含むことを特徴とする超音波診断装置に関する。   The present invention provides a transmission / reception means for transmitting a plurality of ultrasonic waves having different center frequencies simultaneously or successively into a living body, receiving a reflected wave from the living body and outputting a reception signal; Applying a plurality of quadrature detection processing corresponding to the plurality of ultrasonic waves to the received signal, outputting a plurality of complex signals corresponding to the plurality of ultrasonic waves, and output from the quadrature detection unit Real number component adding means for adding a plurality of real number components in a plurality of complex signals and generating a real number component after addition, and adding a plurality of imaginary number components in the plurality of complex signals output from the quadrature detection unit, and adding the imaginary number after addition Imaginary component addition means for generating components, a filter for real number components that applies low-pass processing to the real components after addition, and a filter for imaginary components that applies low-pass processing to the imaginary components after addition And said A luminance signal generation unit that generates a luminance signal for image formation based on the real component after addition output from the filter for several components and the imaginary component after addition output from the imaginary part component filter; The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus.

上記構成によれば、直交検波部において、複数の超音波に対応した複数の複素信号について複素成分ごとの加算を行った上で加算後の各複素成分に対して低域通過処理を適用できるので、結果として、低域通過フィルタの個数を削減できる。望ましくは従来方法よりも低域通過フィルタの個数を半分にできる。一般にフィルタは多くの部品によって構成されているので、上記構成によれば、回路規模を大幅に削減できる。   According to the above configuration, since the quadrature detection unit performs addition for each complex component on a plurality of complex signals corresponding to a plurality of ultrasonic waves, low-pass processing can be applied to each complex component after addition. As a result, the number of low-pass filters can be reduced. Desirably, the number of low-pass filters can be halved as compared with the conventional method. Since the filter is generally composed of many parts, according to the above configuration, the circuit scale can be greatly reduced.

望ましくは、前記複数の超音波は、第1中心周波数を中心として第1周波数帯域幅をもった第1超音波と、第2中心周波数を中心とした第2周波数帯域幅をもった第2超音波と、を含み、前記第1周波数帯域幅と前記第2周波数帯域幅は実質的に同一である。各超音波の周波数帯域の幅を揃えることによって加算後の各複素成分に対する低域通過処理におけるカットオフ周波数を揃えられる。つまり、各複素成分について加算を行って共通の低域通過フィルタ(あるいはバンドパスフィルタ)へ通過させるためには、加算対象となる複数の複素成分が(直交検波後のベースバンド領域において)互いに同じような帯域を有しているのが望ましく、つまりフィルタのカットオフ周波数を揃えられることが前提となる。但し、厳密に各超音波の周波数帯域幅を一致させることは必ずしも必要ではなく、信号処理精度との兼ね合いで周波数帯域幅の条件を定めればよい。   Preferably, the plurality of ultrasonic waves includes a first ultrasonic wave having a first frequency bandwidth centered on a first center frequency and a second supersonic wave having a second frequency bandwidth centered on a second center frequency. The first frequency bandwidth and the second frequency bandwidth are substantially the same. By aligning the width of the frequency band of each ultrasonic wave, the cutoff frequency in the low-pass process for each complex component after addition can be made uniform. That is, in order to perform addition for each complex component and pass it to a common low-pass filter (or bandpass filter), a plurality of complex components to be added are the same as each other (in the baseband region after quadrature detection). It is desirable to have such a band, that is, it is assumed that the cutoff frequency of the filter can be made uniform. However, it is not always necessary to strictly match the frequency bandwidths of the ultrasonic waves, and the frequency bandwidth condition may be determined in consideration of the signal processing accuracy.

望ましくは、前記直交検波部は、前記複数の超音波に対応して配列配置された複数のミキサを有し、前記複数のミキサに対して複数の参照信号を供給する参照信号供給手段が設けられ、前記参照信号供給手段は、前記複数の参照信号の振幅を可変する機能を備える。望ましくは、前記参照信号供給手段は、受信サンプル点の深さに応じて前記複数の参照信号の振幅を重み付け可変する。この構成によれば、直交検波と同時に重み付けを行える。複素信号への変換後に重み付けを行う場合に比べて回路規模を削減できる。よって、上記の各複素成分ごとの加算後の低域通過処理とこの参照信号重み付け処理とを組み合わせれば、装置全体の構成を簡略化でき、また装置コストを低減できるので実用的な価値を高められる。   Preferably, the quadrature detection unit includes a plurality of mixers arranged and arranged corresponding to the plurality of ultrasonic waves, and provided with a reference signal supply unit that supplies a plurality of reference signals to the plurality of mixers. The reference signal supply means has a function of varying the amplitudes of the plurality of reference signals. Preferably, the reference signal supply means weights and varies the amplitudes of the plurality of reference signals according to the depth of the received sample point. According to this configuration, weighting can be performed simultaneously with quadrature detection. The circuit scale can be reduced as compared with the case where weighting is performed after conversion to a complex signal. Therefore, combining the low-pass processing after addition for each complex component described above and this reference signal weighting processing can simplify the overall configuration of the device and reduce the device cost, thus increasing the practical value. It is done.

望ましくは、前記複数の超音波は、第1中心周波数を有する第1超音波と、第2中心周波数を有する第2超音波と、を含み、前記複数の複素信号は、前記第1超音波に対応する第1複素信号と、前記第2超音波に対応する第2複素信号と、を含み、前記参照信号供給手段は、深さ方向の第1範囲においては前記第1複素信号に大きな重みを付与し、前記第1範囲よりも深い第2範囲内で前記第1複素信号及び前記第2複素信号に対して重みの大きさ関係を逆転させ、前記第2範囲よりも深い第3範囲においては前記第2複素信号に大きな重みを付与する。この構成によれば、2つの超音波について感度の落ち込みを防止してまた画像上で違和感を生じさせる繋ぎ目の発生を防止又は軽減して画質を向上できる。   Preferably, the plurality of ultrasonic waves includes a first ultrasonic wave having a first center frequency and a second ultrasonic wave having a second center frequency, and the plurality of complex signals are converted into the first ultrasonic wave. A first complex signal corresponding to the second ultrasonic signal and a second complex signal corresponding to the second ultrasonic wave, wherein the reference signal supply unit gives a large weight to the first complex signal in the first range in the depth direction. And reversing the weight relationship for the first complex signal and the second complex signal within a second range deeper than the first range, and in a third range deeper than the second range. A large weight is given to the second complex signal. According to this configuration, it is possible to improve image quality by preventing a drop in sensitivity of two ultrasonic waves and preventing or reducing the occurrence of joints that cause a sense of incongruity on the image.

なお、複数の参照信号の重み付け可変の技術は、上記のように、送信多段フォーカスにおいて複素成分ごとの加算後に低域通過処理を行って低域通過フィルタの個数を削減する技術に組み合わせるのが望ましいが、そのような組み合わせ以外においても利用可能である。   As described above, it is desirable to combine the technique of variable weighting of a plurality of reference signals with the technique of reducing the number of low-pass filters by performing low-pass processing after addition for each complex component in transmission multistage focus. However, it can be used in other combinations.

以上説明したように、本発明によれば、同時送信技術の適用に当たって、受信信号の処理回路を簡易化できる。あるいは、本発明によれば、同時送信技術の適用に当たって、各信号成分の大きさの調整を簡易に行える。   As described above, according to the present invention, it is possible to simplify the received signal processing circuit when applying the simultaneous transmission technique. Alternatively, according to the present invention, the size of each signal component can be easily adjusted in applying the simultaneous transmission technique.

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

図1には、本発明に係る超音波診断装置の全体構成がブロック図として示されている。この超音波診断装置は同時送信多段フォーカス機能を具備している。   FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. This ultrasonic diagnostic apparatus has a simultaneous transmission multistage focus function.

振動子10は、図示されていない超音波探触子内に設けられているものであり、振動子10は本実施形態において複数の振動素子からなるアレイ振動子である。振動子10によって超音波ビームが形成され、その超音波ビームは電子的に走査される。電子走査方式としては、電子セクタ走査、電子リニア走査などが知られている。1Dアレイ振動子を設けることも出来るし、2Dアレイ振動子を設けることも出来る。   The transducer 10 is provided in an ultrasonic probe (not shown), and the transducer 10 is an array transducer composed of a plurality of transducer elements in the present embodiment. An ultrasonic beam is formed by the vibrator 10, and the ultrasonic beam is electronically scanned. As an electronic scanning method, electronic sector scanning, electronic linear scanning, and the like are known. A 1D array transducer can be provided, or a 2D array transducer can be provided.

送信部12は送信ビームフォーマーとして機能するものである。すなわち、複数の振動子に対して複数の送信信号を供給する機能を有する。本実施形態においては、同時送信多段フォーカスを実現するために、各振動子に対して同時に2種類の送信信号が供給されている。あるいはそのような2種類の送信信号を合成した合成信号が供給されている。2種類の送信信号の具体例については後に図3及び図4を用いて説明するが、それぞれの送信信号の中心周波数は互いに異なっており、それぞれの送信信号の周波数帯域の幅は互いに実質的に同一とされている。2種類の周波数を利用して超音波の送信を行なって、それによって得られる受信信号を処理することにより、2種類の送信周波数に対応する2種類の受信信号を弁別することが可能となる。ちなみに、2種類の送信信号のうちで一方は近距離用の送受信のために生成されており、他方は遠距離の送受信のために生成されている。これについては後に図2を用いて説明する。   The transmission unit 12 functions as a transmission beam former. That is, it has a function of supplying a plurality of transmission signals to a plurality of vibrators. In the present embodiment, two types of transmission signals are simultaneously supplied to each transducer in order to realize simultaneous transmission multistage focusing. Alternatively, a synthesized signal obtained by synthesizing two types of transmission signals is supplied. Specific examples of the two types of transmission signals will be described later with reference to FIGS. 3 and 4. However, the center frequencies of the transmission signals are different from each other, and the widths of the frequency bands of the transmission signals are substantially different from each other. Identical. By transmitting ultrasonic waves using two types of frequencies and processing the received signals obtained thereby, it is possible to discriminate two types of received signals corresponding to the two types of transmission frequencies. Incidentally, one of the two types of transmission signals is generated for transmission / reception for short distance, and the other is generated for transmission / reception for long distance. This will be described later with reference to FIG.

受信部14は受信ビームフォーマーとして機能する。すわなち、振動子10を構成する複数の振動子から出力された複数の受信信号は受信部14において整相加算処理される。この整相加算処理によって電子的に受信ビームが形成され、それに対応する整相加算後の受信信号が直交検波部16へ出力される。   The reception unit 14 functions as a reception beam former. That is, a plurality of reception signals output from a plurality of transducers constituting the transducer 10 are subjected to phasing addition processing in the reception unit 14. A reception beam is electronically formed by this phasing addition processing, and a reception signal after phasing addition corresponding thereto is output to the quadrature detection unit 16.

直交検波部16は本実施形態において特徴的な構成を具備しており、以下にこれを説明する。直交検波部16は二つのミキサペア(直交検波器に相当する)18,20と二つの加算器30,32と、二つのローパスフィルタ(LPF)34,36とを具備している。ミキサペア18は、二つのミキサ20,22によって構成され、それらのミキサ20,22にはそれぞれ90度位相が異なる一対の参照信号が供給されている。上述した2種類の送信信号についての中心周波数をそれぞれf1,f2とした場合、ミキサペア18に供給される一対の参照信号の周波数はf1である。これと同様に、ミキサペア20は二つのミキサ24,26によって構成され、それらに供給される一対の参照信号は互いに90度位相がずれており、その周波数は上記のf2である。すなわち、本実施形態においては二つの送信周波数に対応して二つの直交検波器が設けられている。   The quadrature detection unit 16 has a characteristic configuration in the present embodiment, which will be described below. The quadrature detection unit 16 includes two mixer pairs (corresponding to quadrature detectors) 18 and 20, two adders 30 and 32, and two low-pass filters (LPF) 34 and 36. The mixer pair 18 is composed of two mixers 20 and 22, and a pair of reference signals different in phase by 90 degrees are supplied to the mixers 20 and 22, respectively. When the center frequencies of the two types of transmission signals described above are f1 and f2, respectively, the frequency of the pair of reference signals supplied to the mixer pair 18 is f1. Similarly, the mixer pair 20 includes two mixers 24 and 26, and the pair of reference signals supplied to them are 90 degrees out of phase with each other, and the frequency thereof is f2. That is, in this embodiment, two quadrature detectors are provided corresponding to the two transmission frequencies.

ただし、図1に示されるように、二つのミキサペア18,20から出力される二つの複素信号については、二つの実数成分と二つの虚数成分とがそれぞれの成分ごとに加算器30,32によって加算されており、加算器30から加算後の実数成分が出力され、加算器32から加算後の虚数成分が出力されている。それぞれの信号はLPF34,36に入力されている。LPF34,36は、上記の直交検波処理によってベースバンド領域に落とされた各信号に対して低域通過処理を行なうものであり、すなわちベースバンド領域以外の信号成分を除去するものである。   However, as shown in FIG. 1, for the two complex signals output from the two mixer pairs 18, 20, two real components and two imaginary components are added by adders 30, 32 for each component. The added real number component is output from the adder 30, and the added imaginary number component is output from the adder 32. Each signal is input to the LPFs 34 and 36. The LPFs 34 and 36 perform low-pass processing on each signal dropped into the baseband region by the above-described quadrature detection processing, that is, remove signal components other than the baseband region.

絶対値演算器38は、LPF34,36から出力される低域通過処理後の各信号に対して絶対値演算を行なうものであり、具体的には、各信号の2乗を加算した上で、その加算結果に対して平方根の演算を行なうことにより輝度信号を生成している。その輝度信号は対数変換器40に入力されて対数変換処理された上で、デジタルスキャンコンバータ(DSC)42へ入力される。   The absolute value calculator 38 performs an absolute value calculation on each signal after low-pass processing output from the LPFs 34 and 36. Specifically, after adding the square of each signal, A luminance signal is generated by performing a square root operation on the addition result. The luminance signal is input to a logarithmic converter 40 and subjected to logarithmic conversion processing, and then input to a digital scan converter (DSC) 42.

DSC42は、座標変換機能、補間機能等を具備しており、入力される輝度信号を表示座標上にマッピングする処理を実行する。これによって生体内の断層画像が構成される。その画像データは表示部44へ送られる。   The DSC 42 has a coordinate conversion function, an interpolation function, and the like, and executes a process of mapping an input luminance signal onto display coordinates. Thereby, an in-vivo tomographic image is constructed. The image data is sent to the display unit 44.

参照信号発生部28は、直交検波部16に提供する2対の参照信号を生成する回路である。各参照信号は例えばRAMなどのメモリ上に格納されていてもよい。あるいはその都度、信号発生器を動作させて各参照信号を生成するようにしてもよい。参照信号発生部28は各参照信号に対して重み付けを行なうことにより、結果として各対の複素信号に対して重み付け処理を行なう機能を具備している。これについては後に図7乃至図9を用いて説明する。   The reference signal generator 28 is a circuit that generates two pairs of reference signals to be provided to the quadrature detector 16. Each reference signal may be stored on a memory such as a RAM. Alternatively, each time the reference signal is generated by operating the signal generator. The reference signal generator 28 has a function of performing weighting processing on each pair of complex signals by weighting each reference signal. This will be described later with reference to FIGS.

制御部46は図1に示される各構成の動作制御を行なっている。操作パネル48はキーボードやトラックボウルなどを有し、ユーザは操作パネル48を利用して動作条件の設定を行える。   The control unit 46 performs operation control of each component shown in FIG. The operation panel 48 includes a keyboard, a track bowl, and the like, and the user can set operating conditions using the operation panel 48.

図2には、同時送信多段フォーカスの概念が模式図として表されている。振動子10はこの例では直線的に配列された複数の振動素子によって構成される。本実施形態においては二つの超音波ビーム50,52が同時に形成されており、超音波ビーム50は送信フォーカス点F1を焦点として開口D1を利用して形成される。送信フォーカス点F1の深さはd1である。超音波ビーム52は送信フォーカス点F2を焦点として開口D2をもって生成されるものであり、送信フォーカス点F2の深さはd2である。本実施形態においては、送信ビーム50は中心周波数f1を有する超音波によって生成され、超音波ビーム52は中心周波数f2を有する超音波によって形成される。それぞれの超音波ビーム50,52は送信ビームであり、図2においては受信ビームは図示省略されている。互いに異なる中心周波数を持った複数の超音波を利用することにより、それらを同時に送信した場合においても受信信号に対して弁別処理を行って各送信超音波に対応するそれぞれの受信信号成分を弁別抽出することが可能である。これ自体は公知技術である。ちなみに、本実施形態では2種類の送信周波数が利用されていたが、もちろん3種類以上の送信周波数を利用するようにしてもよい。また完全に同時に複数の超音波が送信されてもよいが、互いに時間的にシフトして複数の超音波が送信されるものであってもよい。   FIG. 2 is a schematic diagram showing the concept of simultaneous transmission multistage focus. In this example, the vibrator 10 includes a plurality of vibration elements arranged linearly. In the present embodiment, two ultrasonic beams 50 and 52 are simultaneously formed, and the ultrasonic beam 50 is formed using the opening D1 with the transmission focus point F1 as a focal point. The depth of the transmission focus point F1 is d1. The ultrasonic beam 52 is generated with the opening D2 with the transmission focus point F2 as a focal point, and the depth of the transmission focus point F2 is d2. In the present embodiment, the transmission beam 50 is generated by an ultrasonic wave having a center frequency f1, and the ultrasonic beam 52 is formed by an ultrasonic wave having a center frequency f2. The ultrasonic beams 50 and 52 are transmission beams, and the reception beam is not shown in FIG. By using multiple ultrasonic waves with different center frequencies, the received signal components corresponding to each transmitted ultrasonic wave are discriminated and extracted even if they are transmitted at the same time. Is possible. This is a known technique. Incidentally, although two types of transmission frequencies are used in the present embodiment, of course, three or more types of transmission frequencies may be used. In addition, a plurality of ultrasonic waves may be transmitted at the same time, but a plurality of ultrasonic waves may be transmitted with a time shift.

図3には、送信される超音波の周波数スペクトラムが示されている。横軸は周波数であり、縦軸はパワーである。符号100は振動子の周波数特性(帯域)を示している。本実施形態においてはその帯域100内に二つの周波数スペクトラム102,104が設定されており、周波数スペクトラム102は第1の超音波に対応し、その中心数端数はf1であり、その帯域の幅が符号102Aで示されている。周波数スペクトラム104は第2の超音波に対応し、その中心周波数はf2であり、その帯域の幅が符号104Aで示されている。ここで、二つのスペクトラムにおける帯域の幅102A,104Aは本実施形態において実質的に同一とされている。ちなみに、それらの幅102A,104Aは例えば半値幅である。後に説明するように、二つの送信超音波についての帯域の幅を揃えることにより、それらの超音波に対応する受信信号についての低域通過処理におけるカットオフ周波数を揃えることができ、そのような前提の下、図1に示したように、複素信号変換後において各複素成分ごとに加算を行ってから低域通過処理を行うことが可能となる。   FIG. 3 shows the frequency spectrum of the transmitted ultrasonic wave. The horizontal axis is frequency and the vertical axis is power. Reference numeral 100 indicates a frequency characteristic (band) of the vibrator. In the present embodiment, two frequency spectra 102 and 104 are set in the band 100, the frequency spectrum 102 corresponds to the first ultrasonic wave, the center fraction is f1, and the width of the band is This is indicated by reference numeral 102A. The frequency spectrum 104 corresponds to the second ultrasonic wave, the center frequency is f2, and the width of the band is indicated by reference numeral 104A. Here, the bandwidths 102A and 104A of the two spectra are substantially the same in this embodiment. Incidentally, the widths 102A and 104A are, for example, half widths. As will be described later, by aligning the bandwidth of two transmission ultrasonic waves, it is possible to align the cutoff frequency in the low-pass processing for the received signals corresponding to those ultrasonic waves. As shown in FIG. 1, it is possible to perform low-pass processing after performing addition for each complex component after complex signal conversion.

ちなみに、図3において、符号200および202は直交検波によるベースバンドシフトを示しており、実際には、上記の各周波数スペクトラム102,104に対応する受信スペクトラムについて直交検波処理によってベースバンドシフトが生じることになる。   Incidentally, in FIG. 3, reference numerals 200 and 202 denote baseband shifts by quadrature detection, and actually, baseband shifts are generated by the quadrature detection processing for the reception spectra corresponding to the frequency spectra 102 and 104 described above. become.

図4には二つの送信信号が示されており、(A)には第1超音波に対応する送信信号106が示され、(B)には第2超音波に対応する送信信号108が示されている。それぞれの送信信号の帯域及び振幅(エンベロープ)は実質的に同一とされている。   FIG. 4 shows two transmission signals, (A) shows a transmission signal 106 corresponding to the first ultrasonic wave, and (B) shows a transmission signal 108 corresponding to the second ultrasonic wave. Has been. The band and amplitude (envelope) of each transmission signal are substantially the same.

図5には、図1に示したLPF34,36の具体的な構成例が示されている。LPFは、図示されるように遅延器列54、乗算器列56および加算器58によって構成され、遅延器列54は直列接続された複数の遅延器54Aによって構成され、乗算器列54は並列配置された複数の乗算器56Aによって構成されている。それぞれの遅延器54Aにおいては所定の時間単位だけ入力信号が遅延処理されており、それぞれの乗算器56Aにおいては入力される信号に対して係数が乗算されている。図5に示す構成は公知のものである。   FIG. 5 shows a specific configuration example of the LPFs 34 and 36 shown in FIG. The LPF is constituted by a delay train 54, a multiplier train 56 and an adder 58 as shown in the figure. The delay train 54 is constituted by a plurality of delay devices 54A connected in series, and the multiplier train 54 is arranged in parallel. The plurality of multipliers 56A. Each delay unit 54A delays the input signal by a predetermined time unit, and each multiplier 56A multiplies the input signal by a coefficient. The configuration shown in FIG. 5 is known.

図6には、直交検波部の比較例が示されている。なお、図1に示した同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。図6に示す直交検波部16においては、各ミキサペア18の後段に一対のLPF62,64が設けられ、それらの出力が絶対値演算器70に入力されている。同様に、ミキサペア20の出力が一対のLPF66,68に入力され、それらの出力が絶対値演算器72に入力されている。加算器73は、絶対値演算器70,72から出力される信号を加算するものである。このような構成によっても、図1に示した直交検波部16と同様の処理結果を得ることが可能ではあるが、図1と図6の対比からも明らかなように、比較例ではLPFの個数が比較例において増大している。換言すれば、図1の構成によれば、LPFの個数を削減できるという利点がある。すなわち、本実施形態においては、二つの送信信号についての帯域の幅を揃えて、図6において示されている各LPF62,64,66,68のカットオフ周波数を揃えられるようにしたため、結果としてそれらの前段において加算処理を行なうことが可能となり、LFPの個数を削減できる。もちろん、要求される画質との関係から複数の送信信号間における帯域の一致度を定めればよく、完全にそれぞれの帯域を一致させることまでは必ずしも必要とならない。   FIG. 6 shows a comparative example of the quadrature detection unit. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure shown in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted. In the quadrature detection unit 16 shown in FIG. 6, a pair of LPFs 62 and 64 are provided in the subsequent stage of each mixer pair 18, and their outputs are input to the absolute value calculator 70. Similarly, the output of the mixer pair 20 is input to a pair of LPFs 66 and 68, and their outputs are input to the absolute value calculator 72. The adder 73 adds the signals output from the absolute value calculators 70 and 72. Even with such a configuration, it is possible to obtain the same processing result as that of the quadrature detection unit 16 shown in FIG. 1, but as is clear from the comparison between FIG. 1 and FIG. Is increasing in the comparative example. In other words, the configuration of FIG. 1 has an advantage that the number of LPFs can be reduced. That is, in the present embodiment, the bandwidths of the two transmission signals are made uniform so that the cut-off frequencies of the LPFs 62, 64, 66, and 68 shown in FIG. It is possible to perform addition processing in the preceding stage, and the number of LFPs can be reduced. Of course, it suffices to determine the degree of matching of the bands between a plurality of transmission signals from the relationship with the required image quality, and it is not always necessary to completely match the respective bands.

図7には、二つの送信ビームに対応する二つの受信(輝度)プロファイルが示されている。それらは受信感度を表すものである。受信プロファイル74においては、近距離の焦点F1において最も感度が高く、一方、受信プロファイル76においては遠距離の焦点F2において最も感度が高い。そして、Mはそれらの境界域を表している。このように、深さ方向に沿ってそれぞれの受信プロファイル74,76における輝度の変化が生じているため、均一な画像を形成するためにはそれぞれの送信周波数に対応する受信信号に対して深さ方向に沿った重み付け(重み付け加算処理)を行う必要がある。   FIG. 7 shows two reception (luminance) profiles corresponding to two transmission beams. They represent reception sensitivity. In the reception profile 74, the sensitivity is highest at the short-distance focal point F1, while in the reception profile 76, the sensitivity is highest at the long-distance focal point F2. M represents the boundary area. As described above, since the luminance changes in the respective reception profiles 74 and 76 along the depth direction, in order to form a uniform image, the depth with respect to the reception signals corresponding to the respective transmission frequencies. It is necessary to perform weighting along the direction (weighted addition processing).

この場合、図1に示した回路構成において、加算器30,32に入力される二つの信号のそれぞれに対して重み付けを行うことも可能であるが、回路規模をより削減するために、本実施形態においては各ミキサ20,22,24,26に供給する参照信号についてあらかじめ重み付けを行うようにしている。   In this case, in the circuit configuration shown in FIG. 1, it is possible to weight each of the two signals input to the adders 30 and 32, but in order to further reduce the circuit scale, the present embodiment is implemented. In the embodiment, the reference signals supplied to the mixers 20, 22, 24, and 26 are weighted in advance.

その場合における重み付け関数が図8に示されており、符号78は図1に示したミキサペア18に供給する二つの参照信号についての重み付け関数を示しており、同様に、符号80は図1に示したミキサペア20に供給する一対の参照信号についての重み付け関数を示している。便宜上、深さ方向に沿って三つの区間を定義でき、第1の区間は重み付け関数78が優勢の期間であり、第2の期間は二つの重み付け関数78,80が互いにクロスし合う期間であり、第3の区間は重み付け関数80が支配的となる区間である。すなわち、図示の内容から明らかなように、第1の区間では、その全体にわたって、重み付け関数78の重み値が1であり(重み付け関数80の重み値が0であり)、第2の区間では、深くなるに従って、重み付け関数78の重み値が1から0に減少し同時に重み付け関数80の重み値が0から1に増大し(両関数が途中でクロスし)、第3の区間では、その全体にわたって、重み付け関数80の重み値が1となっている(重み付け関数78の重み値が0である)。
The weighting function in that case is shown in FIG. 8. Reference numeral 78 indicates the weighting function for the two reference signals supplied to the mixer pair 18 shown in FIG. 1, and similarly, reference numeral 80 is shown in FIG. 2 shows a weighting function for a pair of reference signals supplied to the mixer pair 20. For convenience, three sections can be defined along the depth direction. The first section is a period in which the weighting function 78 is dominant, and the second period is a period in which the two weighting functions 78 and 80 cross each other. The third interval is an interval in which the weighting function 80 is dominant. That is, as is clear from the contents shown in the drawing, in the first section, the weight value of the weighting function 78 is 1 (the weight value of the weighting function 80 is 0) throughout the first section, and in the second section, As the depth increases, the weight value of the weighting function 78 decreases from 1 to 0 and at the same time the weight value of the weighting function 80 increases from 0 to 1 (both functions cross on the way). The weight value of the weighting function 80 is 1 (the weight value of the weighting function 78 is 0).

図9には、図8に示したような二つの重み付け関数を適用することによって生成される参照信号が示されている。(A)には近距離用すなわち図1に示したミキサ22に供給される参照信号の波形81が示されている。(B)には図1に示した遠距離用のミキサ26に供給される参照信号の波形82が示されている。ちなみに、図9においてはサイン波形のみが示されており、同様にコサイン波形も生成される。図示されるように波形に対して図8に示した重み付け関数が作用された結果、波形の振幅が可変されている。このような参照信号をそれぞれのミキサに供給することにより、直交検波と同時に重み付け処理を行なうことが出来、このような構成により深さ方向における受信感度の均一性を確保できると共に、装置の回路規模を著しく削減できるという利点が得られる。   FIG. 9 shows a reference signal generated by applying two weighting functions as shown in FIG. (A) shows a waveform 81 of a reference signal supplied to the short distance, that is, the mixer 22 shown in FIG. (B) shows a waveform 82 of a reference signal supplied to the long-distance mixer 26 shown in FIG. Incidentally, only a sine waveform is shown in FIG. 9, and a cosine waveform is generated in the same manner. As shown, the amplitude of the waveform is varied as a result of the weighting function shown in FIG. 8 being applied to the waveform. By supplying such a reference signal to each mixer, weighting processing can be performed simultaneously with quadrature detection, and with such a configuration, uniformity of reception sensitivity in the depth direction can be ensured, and the circuit scale of the apparatus Can be significantly reduced.

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。1 is a block diagram showing an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment. 二つの送信ビームプロファイルを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows two transmission beam profiles. 振動子の帯域と二つの送信スペクトラムを示す図である。It is a figure which shows the zone | band of a vibrator | oscillator, and two transmission spectra. 二つの送信信号の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of two transmission signals. ローパスフィルタの一般的な構成を示す図である。It is a figure which shows the general structure of a low-pass filter. 比較例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a comparative example. 二つの受信プロファイルを示す図である。It is a figure which shows two reception profiles. 二つの重み付け関数を示す図である。It is a figure which shows two weighting functions. 二つの参照信号を示す図である。It is a figure which shows two reference signals.

符号の説明Explanation of symbols

10 振動子、12 送信部、14 受信部、16 直交検波部、18,20 ミキサペア、20,22,24,26 ミキサ、30,32 加算器、34,36 ローパスフィルタ(LPF)、38 絶対値演算器。   10 transducers, 12 transmitters, 14 receivers, 16 quadrature detectors, 18, 20 mixer pairs, 20, 22, 24, 26 mixers, 30, 32 adders, 34, 36 low-pass filters (LPF), 38 absolute value calculation vessel.

Claims (5)

互いに異なる中心周波数をもった複数の超音波を同時に又は連続して生体内へ送波し、生体内からの反射波を受波して受信信号を出力する送受波手段と、
前記受信信号に対して前記複数の超音波に対応した複数の直交検波処理を適用し、前記複数の超音波に対応した複数の複素信号を出力する直交検波部と、
前記直交検波部から出力された複数の複素信号における複数の実数成分を加算し、加算後実数成分を生成する実数成分加算手段と、
前記直交検波部から出力された複数の複素信号における複数の虚数成分を加算し、加算後虚数成分を生成する虚数成分加算手段と、
前記加算後実数成分に対して低域通過処理を適用する実数成分用フィルタと、
前記加算後虚数成分に対して低域通過処理を適用する虚数成分用フィルタと、
前記実数成分用フィルタから出力された加算後実数成分と、前記虚数部成分用フィルタから出力された加算後虚数成分と、に基づいて、画像形成用の輝度信号を生成する輝度信号生成部と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
Transmitting / receiving means for transmitting a plurality of ultrasonic waves having different center frequencies simultaneously or successively into a living body, receiving a reflected wave from the living body and outputting a reception signal;
Applying a plurality of quadrature detection processing corresponding to the plurality of ultrasonic waves to the received signal, and outputting a plurality of complex signals corresponding to the plurality of ultrasonic waves, and a quadrature detection unit,
Real number component addition means for adding a plurality of real number components in a plurality of complex signals output from the quadrature detection unit and generating a real number component after addition;
An imaginary number component adding means for adding a plurality of imaginary components in a plurality of complex signals output from the quadrature detection unit and generating an imaginary number component after the addition;
A real component filter that applies low-pass processing to the added real component;
An imaginary component filter that applies low-pass processing to the imaginary component after addition; and
A luminance signal generation unit that generates a luminance signal for image formation based on the added real number component output from the real number component filter and the added imaginary number component output from the imaginary number component filter;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
請求項1記載の装置において、
前記複数の超音波は、第1中心周波数を中心として第1周波数帯域幅をもった第1超音波と、第2中心周波数を中心とした第2周波数帯域幅をもった第2超音波と、を含み、
前記第1周波数帯域幅と前記第2周波数帯域幅は実質的に同一である、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 1.
The plurality of ultrasonic waves includes a first ultrasonic wave having a first frequency bandwidth centered on a first center frequency, a second ultrasonic wave having a second frequency bandwidth centered on a second center frequency, and Including
The first frequency bandwidth and the second frequency bandwidth are substantially the same;
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項1記載の装置において、
前記直交検波部は、前記複数の超音波に対応して配列配置された複数のミキサを有し、
前記複数のミキサに対して複数の参照信号を供給する参照信号供給手段が設けられ、
前記参照信号供給手段は、前記複数の参照信号の振幅を可変する機能を備える、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 1.
The quadrature detection unit has a plurality of mixers arranged corresponding to the plurality of ultrasonic waves,
Reference signal supply means for supplying a plurality of reference signals to the plurality of mixers is provided,
The reference signal supply means has a function of varying the amplitude of the plurality of reference signals.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項3記載の装置において、
前記参照信号供給手段は、受信サンプル点の深さに応じて前記複数の参照信号の振幅を重み付け可変することを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 3.
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the reference signal supply means weights and varies the amplitudes of the plurality of reference signals according to the depth of a received sample point.
請求項4記載の装置において、
前記複数の超音波は、第1中心周波数を有する第1超音波と、第2中心周波数を有する第2超音波と、を含み、
前記複数の複素信号は、前記第1超音波に対応する第1複素信号と、前記第2超音波に対応する第2複素信号と、を含み、
前記参照信号供給手段は、深さ方向の第1範囲においては当該第1範囲の全体にわたって前記第1複素信号の振幅を大きくすることによって大きな重みを付与し、前記第1範囲よりも深い第2範囲内においては深さに応じて前記第1複素信号の振幅を小さくし同時に前記第2複素信号の振幅を大きくすることによって当該第2範囲の途中で前記第1複素信号及び前記第2複素信号に対して重みの大きさ関係を逆転させ、前記第2範囲よりも深い第3範囲においては当該第3範囲の全体にわたって前記第2複素信号の振幅を大きくすることによって大きな重みを付与する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 4.
The plurality of ultrasonic waves includes a first ultrasonic wave having a first center frequency and a second ultrasonic wave having a second center frequency;
The plurality of complex signals include a first complex signal corresponding to the first ultrasonic wave and a second complex signal corresponding to the second ultrasonic wave,
In the first range in the depth direction, the reference signal supply means gives a large weight to the second range deeper than the first range by increasing the amplitude of the first complex signal over the entire first range. Within the range, the amplitude of the first complex signal is decreased according to the depth, and at the same time the amplitude of the second complex signal is increased, so that the first complex signal and the second complex signal are in the middle of the second range. Reversing the magnitude relationship of the weights, and in the third range deeper than the second range , a large weight is given by increasing the amplitude of the second complex signal over the entire third range .
An ultrasonic diagnostic apparatus.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5312081B2 (en) * 2009-02-10 2013-10-09 キヤノン株式会社 Biological information processing apparatus and biological information processing method
JP5430203B2 (en) 2009-03-31 2014-02-26 キヤノン株式会社 Image processing apparatus and image processing method
JP5895571B2 (en) * 2012-02-09 2016-03-30 コニカミノルタ株式会社 Ultrasonic diagnostic equipment
JP2015084979A (en) * 2013-10-31 2015-05-07 フクダ電子株式会社 Ultrasonic diagnostic apparatus
JP6253350B2 (en) * 2013-10-31 2017-12-27 フクダ電子株式会社 Ultrasonic diagnostic equipment
JP7363636B2 (en) * 2019-05-20 2023-10-18 コニカミノルタ株式会社 Ultrasonic diagnostic device and method of controlling the ultrasonic diagnostic device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0819536A (en) * 1994-07-05 1996-01-23 Hitachi Medical Corp Ultrasonic signal processing device
JP2000060850A (en) * 1998-08-21 2000-02-29 Aloka Co Ltd Ultrasonograph
JP2005095576A (en) * 2003-09-01 2005-04-14 Aloka Co Ltd Ultrasonic diagnostic apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0819536A (en) * 1994-07-05 1996-01-23 Hitachi Medical Corp Ultrasonic signal processing device
JP2000060850A (en) * 1998-08-21 2000-02-29 Aloka Co Ltd Ultrasonograph
JP2005095576A (en) * 2003-09-01 2005-04-14 Aloka Co Ltd Ultrasonic diagnostic apparatus

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