JP4739661B2

JP4739661B2 - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP4739661B2
Application number: JP2003289851A
Authority: JP
Inventors: 慎一雨宮
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2023-08-08
Also published as: JP2005058321A

Description

本発明は、コンパウンド走査方法および超音波診断装置に関し、さらに詳しくは、異なる送受信角度で送受信して得られた超音波データを合成して超音波画像を得るコンパウンド走査および超音波診断装置に関する。

従来、異なる送受信角度で送受信して得られた超音波データを合成して超音波画像を得るコンパウンド走査（compound scanning）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
他方、同一の送受信角度について異なる中心周波数で送受信して得られた超音波データを合成して超音波画像を得る周波数コンパウンド処理が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００３−７０７８６号公報特開２０００−５１２１０号公報

従来のコンパウンド走査では、画質向上効果が不十分な場合があった。例えば、送受信角度を１０°〜２０°程度異ならせてコンパウンド走査を行っても、超音波データの相関が高いため、あまり画質を向上することが出来なかった。
他方、周波数コンパウンド処理でも、画質向上効果が不十分な場合があった。例えば、音線上に骨のような強い反射物があると、中心周波数を変えても同程度に妨害され、あまり画質を向上することが出来なかった。
そこで、発明が解決しようとする課題は、従来よりも画質向上効果に優れたコンパウンド走査方法および超音波診断装置を提供することにある。

第１の観点による発明は、異なる送受信角度で送受信して得られた超音波データを合成して超音波画像を得るコンパウンド走査を行う際に、前記送受信角度に応じて送信および受信の少なくとも一方の中心周波数を異ならせることを特徴とするコンパウンド走査方法を提供する。
上記第１の観点によるコンパウンド走査方法では、異なる送受信角度で送受信するだけでなく、送受信角度に応じて送信および受信の少なくとも一方の中心周波数を異ならせるため、送受信角度を１０°〜２０°異ならせる程度でコンパウンド走査を行っても、超音波データの相関を下げることが出来る。また、骨のような強い反射物があっても、音線方向が変わるため、妨害の程度が小さい音線方向がある。よって、従来より画質を向上することが出来る。

第２の観点による発明は、上記構成のコンパウンド走査方法において、超音波振動子の配列の中心で配列方向と直交する方向を基準とした音線方向の角度を送受信角度とするとき、第１の送受信角度での第１の中心周波数よりも、前記第１の送受信角度より絶対値が大きい第２の送受信角度での第２の中心周波数を低くすることを特徴とするコンパウンド走査方法を提供する。
一般に、送受信角度の絶対値が大きくなると、グレーティングローブ（grating lobe）が多く発生する。また、中心周波数を高くすると良い画質になるが、グレーティングローブは多く発生する。
そこで、上記第２の観点によるコンパウンド走査方法では、送受信角度の絶対値が小さくグレーティングローブの発生が少ないときは中心周波数を高くするが、送受信角度の絶対値が大きくグレーティングローブの発生が多いときは中心周波数を低くしてグレーティングローブの発生を抑制する。これにより、画質を向上することが出来る。

第３の観点による発明は、上記構成のコンパウンド走査方法において、超音波振動子の配列の中心で配列方向と直交する方向を基準とした音線方向の角度を送受信角度とするとき、第１の送受信角度での第１の送信開口または受信開口よりも、前記第１の送受信角度より絶対値が大きい第２の送受信角度での第２の送信開口または受信開口を大きくすることを特徴とするコンパウンド走査方法を提供する。
送信開口または受信開口が同じだと、送受信角度の絶対値が大きくなるほど、音線方向から見た開口が小さくなってしまう。
そこで、上記第３の観点によるコンパウンド走査方法では、送受信角度の絶対値が大きくなると、送信開口または受信開口を大きくする。これにより、音線方向から見た開口が小さくなることがなくなり、超音波ビームの幅を実質的に同一に保つことが出来る。なお、開口を大きくするには、駆動する振動素子数を多くしたり、駆動する振動素子の間隔を広げたりすればよい。

第４の観点による発明は、上記構成のコンパウンド走査方法において、第１の中心周波数での第１の送信開口または受信開口よりも、前記第１の中心周波数より低い第２の中心周波数での第２の送信開口または受信開口を大きくすることを特徴とするコンパウンド走査方法を提供する。
中心周波数を変えると、中心周波数が低くなるほど、超音波ビームの幅が実質的に太くなってしまう。
そこで、上記第４の観点によるコンパウンド走査方法では、中心周波数が低くなると、送信開口または受信開口を大きくする。これにより、超音波ビームの幅が太くなるのを防止でき、超音波ビームの幅を実質的に同一に保つことが出来る。なお、開口を大きくするには、駆動する振動素子数を多くしたり、駆動する振動素子の間隔を広げたりすればよい。

第５の観点による発明は、超音波探触子と、前記超音波探触子を駆動して超音波を送信しエコーを受信し超音波データを出力する送受信手段と、異なる送受信角度で送受信して得られた超音波データを合成して超音波画像を得るコンパウンド処理手段と、超音波画像を表示する表示手段とを具備し、前記送受信手段は、前記送受信角度に応じて送信および受信の少なくとも一方の中心周波数を異ならせることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第５の観点による超音波診断装置では、前記第１の観点によるコンパウンド走査方法を好適に実施できる。

第６の観点による発明は、上記構成の超音波診断装置において、前記送受信手段は、超音波振動子の配列の中心で配列方向と直交する方向を基準とした音線方向の角度を送受信角度とするとき、第１の送受信角度での第１の中心周波数よりも、前記第１の送受信角度より絶対値が大きい第２の送受信角度での第２の中心周波数を低くすることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第６の観点による超音波診断装置では、前記第２の観点によるコンパウンド走査方法を好適に実施できる。

第７の観点による発明は、上記構成の超音波診断装置において、前記送受信手段は、超音波振動子の配列の中心で配列方向と直交する方向を基準とした音線方向の角度を送受信角度とするとき、第１の送受信角度での第１の送信開口または受信開口よりも、前記第１の送受信角度より絶対値が大きい第２の送受信角度での第２の送信開口または受信開口を大きくすることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第７の観点による超音波診断装置では、前記第３の観点によるコンパウンド走査方法を好適に実施できる。

第８の観点による発明は、上記構成の超音波診断装置において、前記送受信手段は、第１の中心周波数での第１の送信開口または受信開口よりも、前記第１の中心周波数より低い第２の中心周波数での第２の送信開口または受信開口を大きくすることを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第８の観点による超音波診断装置では、前記第４の観点によるコンパウンド走査方法を好適に実施できる。

上記観点による発明のコンパウンド走査方法および超音波診断装置によれば、従来より画質を向上することが出来る。

以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

図１は、実施例１に係る超音波診断装置１００の構成図である。
この超音波診断装置１００は、超音波探触子１と、超音波探触子１を駆動して超音波を送信しエコーを受信し超音波データを出力する送受信部２、異なる送受信角度で送受信して得られた超音波データを合成して超音波画像を得るコンパウンド処理部３と、超音波画像の表示を制御するＤＳＣ（Digital Scan Coverter）４と、超音波画像を表示する表示部５と、操作者が指示等を入力するための操作部６と、全体の動作を制御する制御部７とを具備している。

制御部７は、送受信部２およびコンパウンド処理部３を制御してコンパウンド走査を行うコンパウンド走査制御部７１と、送受信部２を制御して送受信角度に応じて送信および受信の少なくとも一方の中心周波数を異ならせる中心周波数制御部７２と、送受信部２を制御して送受信角度に応じて送信および受信の少なくとも一方の開口の大きさを制御する開口制御部７３とを含んでいる。

図２〜図６は、超音波診断装置１００におけるコンパウンド走査を示す説明図である。

図２は、送受信角度θ１＝０゜での走査を示しており、送信中心周波数ｆ１＝４.３ＭＨｚ、開口Ａ１、ビーム幅ｗである。受信中心周波数は、送信から受信までの時間が長くなるほど低くなるようにダイナミックに変化させるが、例えば深さ８ｃｍに相当する時刻で送信中心周波数ｆ１に一致させる。

図３は、送受信角度θ２＝１５゜での走査を示しており、送信中心周波数ｆ２＝４.０ＭＨｚ、開口Ａ２、ビーム幅ｗである。受信中心周波数は、送信から受信までの時間が長くなるほど低くなるようにダイナミックに変化させるが、例えば深さ８ｃｍに相当する時刻で送信周波数ｆ２に一致させる。すなわち、送受信角度θ１＝０゜での中心周波数ｆ１より中心周波数ｆ２を低くしている。また、送受信角度θ１＝０゜でのビーム幅ｗと同じか略同じビーム幅ｗとするため、送受信角度θ１＝０゜での開口Ａ１より開口Ａ２を大きくしている（ここでは、送信時に駆動する振動素子数である送信チャネル数および受信時に駆動する振動素子数である受信チャネル数を増やしている）。

図４は、送受信角度θ３＝３０゜での走査を示しており、送信中心周波数ｆ３＝３.８ＭＨｚ、開口Ａ３、ビーム幅ｗである。受信中心周波数は、送信から受信までの時間が長くなるほど低くなるようにダイナミックに変化させるが、例えば深さ８ｃｍに相当する時刻で送信周波数ｆ３に一致させる。すなわち、送受信角度θ２＝１５゜での中心周波数ｆ２より中心周波数ｆ３を低くしている。また、送受信角度θ２＝１５゜でのビーム幅ｗと同じか略同じビーム幅ｗとするため、送受信角度θ２＝１５゜での開口Ａ２より開口Ａ３を大きくしている（ここでは、送信チャネル数および受信チャネル数を増やしている）。

図５は、送受信角度θ４＝−１５゜での走査を示しており、送信中心周波数ｆ４＝４.０ＭＨｚ、開口Ａ４、ビーム幅ｗである。受信中心周波数は、送信から受信までの時間が長くなるほど低くなるようにダイナミックに変化させるが、例えば深さ８ｃｍに相当する時刻で送信周波数ｆ４に一致させる。すなわち、送受信角度θ１＝０゜での中心周波数ｆ１より中心周波数ｆ４を低くしている。また、送受信角度θ１＝０゜でのビーム幅ｗと同じか略同じビーム幅ｗとするため、送受信角度θ１＝０゜での開口Ａ１より開口Ａ４を大きくしている（ここでは、送信チャネル数および受信チャネル数を増やしている）。

図６は、送受信角度θ５＝−３０゜での走査を示しており、送信中心周波数ｆ５＝３.８ＭＨｚ、開口Ａ５、ビーム幅ｗである。受信中心周波数は、送信から受信までの時間が長くなるほど低くなるようにダイナミックに変化させるが、例えば深さ８ｃｍに相当する時刻で送信周波数ｆ５に一致させる。すなわち、送受信角度θ４＝−１５゜での中心周波数ｆ４より中心周波数ｆ５を低くしている。また、送受信角度θ４＝−１５゜でのビーム幅ｗと同じか略同じビーム幅ｗとするため、送受信角度θ４＝−１５゜での開口Ａ４より開口Ａ５を大きくしている（ここでは、送信チャネル数および受信チャネル数を増やしている）。

コンパウンド処理部３は、図２〜図６の送受信角度θ１〜θ５で送受信して得られた超音波データを合成して超音波画像を作成する。

実施例１の超音波診断装置１００によれば、異なる送受信角度θで送受信するだけでなく、送受信角度θに応じて送信および受信の少なくとも一方の中心周波数ｆを異ならせるため、超音波データの相関を下げることが出来る。また、骨のような強い反射物があっても、送受信角度θが変わるため、妨害の程度が小さい送受信角度がある。よって、従来より画質を向上することが出来る。

また、送受信角度θの絶対値が小さくグレーティングローブの発生が少ないときは中心周波数ｆを高くして、中心周波数ｆを高くすることによる画質の向上効果を得ると共に、送受信角度θの絶対値が大きくグレーティングローブの発生が多いときは中心周波数ｆを低くして、グレーティングローブの発生を抑制することによる画質の向上効果を得ることが出来る。

また、送受信角度θの絶対値が大きくなると、開口Ａを大きくして、超音波ビームの幅ｗを実質的に同一に保つことが出来る。

さらに、中心周波数ｆが低くなると、開口Ａを大きくして、超音波ビームの幅ｗを実質的に同一に保つことが出来る。

なお、本発明にかかる開口制御に加えて、公知のダイナミックアパーチャコントロール（dynamic aperture control）を併用してもよい。

本発明のコンパウンド走査方法および超音波診断装置は、超音波画像の画質を改善できる。

実施例１に係る超音波診断装置を示す構成図である。送受信角度θ１＝０°における走査を示す説明図である。送受信角度θ２＝１５゜における走査を示す説明図である。送受信角度θ３＝３０゜における走査を示す説明図である。送受信角度θ４＝−１５°における走査を示す説明図である。送受信角度θ５＝−３０゜における走査を示す説明図である。

符号の説明

１超音波探触子
２送受信部
３コンパウンド処理部
４ＤＳＣ
５表示部
６操作部
７制御部
１１振動素子
７１コンパウンド走査制御部
７２中心周波数制御部
７３開口制御部
１００超音波診断装置

Claims

超音波探触子と、
前記超音波探触子を駆動して超音波を送信しエコーを受信し超音波データを出力する送受信手段と、
異なる送受信角度で送受信して得られた超音波データを合成して超音波画像を得るコンパウンド処理手段と、
前記超音波画像を表示する表示手段とを具備し、
前記送受信手段は、前記コンパウンド処理手段において得られた超音波データの相関を下げるように、前記送受信角度に応じて送信および受信の中心周波数を異ならせるとともに、振動素子の配列の中心で配列方向と直交する方向を基準とした音線方向の角度を送受信角度とするとき、第１の送受信角度での第１の中心周波数よりも、前記第１の送受信角度より絶対値が大きい第２の送受信角度での第２の中心周波数を低くすることを特徴とする超音波診断装置。
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記送受信手段は、第１の送受信角度での第１の送信開口または受信開口よりも、前記第１の送受信角度より絶対値が大きい第２の送受信角度での第２の送信開口または受信開口を大きくすることを特徴とする超音波診断装置。
超音波探触子と、
前記超音波探触子を駆動して超音波を送信しエコーを受信し超音波データを出力する送受信手段と、
異なる送受信角度で送受信して得られた超音波データを合成して超音波画像を得るコンパウンド処理手段と、
前記超音波画像を表示する表示手段とを具備し、
前記送受信手段は、前記コンパウンド処理手段において得られた超音波データの相関を下げるように、前記送受信角度に応じて送信および受信の中心周波数を異ならせるとともに、第１の中心周波数での第１の送信開口または受信開口よりも、前記第１の中心周波数より低い第２の中心周波数での第２の送信開口または受信開口を大きくすることを特徴とする超音波診断装置。