JP4782639B2 - 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、振動子へ供給する送信信号の制御に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to control of a transmission signal supplied to a transducer.

複数の振動素子で構成される振動素子列を備えたアレイ型の超音波振動子(アレイ振動子)が知られている。アレイ振動子を利用することにより、アレイ振動子が備える複数の振動素子に対して、各振動素子ごとにその振動素子に応じた遅延処理などを施した送信信号を供給して超音波送信ビームを形成し、さらにその超音波送信ビームを電子的に走査することが可能になる。   An array type ultrasonic transducer (array transducer) having a transducer array composed of a plurality of transducers is known. By using an array transducer, an ultrasonic transmission beam is generated by supplying a transmission signal that has been subjected to a delay process or the like corresponding to each transducer element to a plurality of transducer elements included in the array transducer. It is possible to form and further scan the ultrasonic transmission beam electronically.

そして、アレイ振動子に関して、送信サイドローブの抑圧を目的として、アレイ振動子の複数の振動素子へ供給する送信信号に対して、ガウス関数やコサイン関数などの左右対称的な送信電圧分布関数によって重み付けを行う技術も知られている。   With respect to the array transducer, for the purpose of suppressing the transmission side lobe, the transmission signal supplied to the plurality of transducer elements of the array transducer is weighted by a symmetrical transmission voltage distribution function such as a Gaussian function or a cosine function. Techniques for performing are also known.

ちなみに、特許文献1には、音線方向を斜めにした場合に、各振動素子から焦点までの経路長が異なることによる信号振幅の違いを補正するために、非対称の重み付けを利用する技術が示されている。   Incidentally, Patent Document 1 discloses a technique that uses asymmetric weighting to correct a difference in signal amplitude due to a difference in path length from each vibration element to the focal point when the sound ray direction is inclined. Has been.

特開2005−253699号公報JP 2005-253699 A

アレイ振動子が備える複数の振動素子へ供給する送信信号に対して、ガウス関数やコサイン関数などの左右対称的な送信電圧分布関数によって重み付けを行うと、振動素子列の中心付近に送信エネルギーが集中するため、アレイ振動子の開口中心に熱エネルギーが集中する傾向があった。   If transmission signals supplied to multiple transducer elements of an array transducer are weighted by a symmetrical transmission voltage distribution function such as a Gaussian function or cosine function, the transmission energy is concentrated near the center of the transducer array. For this reason, the thermal energy tends to concentrate at the center of the opening of the array transducer.

超音波診断装置の安全性規格(例えば、IEC60601−2−37)の強化により、超音波プローブ表面の温度上昇を従来よりも抑制する必要が生じている。こうした背景から、アレイ振動子の開口中心に熱エネルギーが集中することは好ましくない。   With the strengthening of safety standards for ultrasonic diagnostic apparatuses (for example, IEC60601-2-37), it is necessary to suppress the temperature rise of the ultrasonic probe surface more than before. From such a background, it is not preferable that the thermal energy is concentrated at the center of the aperture of the array transducer.

また、超音波プローブの温度上昇を抑える対策として、各振動素子へ供給する送信信号の電圧を下げて送信エネルギーを抑える対応が考えられる。しかし、送信電圧を下げてしまうと、エコーの検出感度が低下するという副作用的問題が発生する。   Further, as a measure for suppressing the temperature rise of the ultrasonic probe, it is conceivable to reduce the transmission energy by lowering the voltage of the transmission signal supplied to each vibration element. However, if the transmission voltage is lowered, a side-effect problem that echo detection sensitivity is lowered occurs.

こうした問題を解決するために、探触子の電気音響変換効率を向上させるアプローチや、超音波診断装置本体の受信回路系のS/Nを改善するアプローチも考えられるが、いずれも技術的な難易度が高く、大幅な改善が難しい状況であった。   In order to solve these problems, an approach to improve the electroacoustic conversion efficiency of the probe and an approach to improve the S / N of the receiving circuit system of the ultrasonic diagnostic apparatus main body can be considered, but both are technically difficult. The situation was high and it was difficult to make significant improvements.

このような状況において、本願の発明者らは、アレイ振動子の開口中心付近に集中する熱エネルギーを分散させて、超音波プローブの温度上昇を抑えつつ、送信電圧や送信音圧を高いまま維持する技術について、研究開発を重ねてきた。   In such a situation, the inventors of the present application distribute the thermal energy concentrated near the center of the aperture of the array transducer to keep the transmission voltage and transmission sound pressure high while suppressing the temperature rise of the ultrasonic probe. We have been researching and developing technology to do this.

本発明は、このような背景において成されたものであり、その目的は、アレイ振動子の開口中心付近に集中する熱エネルギーを分散させる技術を提供することにある。   The present invention has been made in such a background, and an object thereof is to provide a technique for dispersing thermal energy concentrated in the vicinity of the opening center of an array transducer.

上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波診断装置は、複数の振動素子を備えたアレイ振動子と、複数の振動素子の各々に対して送信信号を供給する送信部と、複数の振動素子の各々から受信信号を取得する受信部とを有し、前記送信部は、左右方向に配列された複数の振動素子へ供給する送信信号に対して、左右方向の大きさの分布が左右非対称な重み付け処理を施し、さらに、左右非対称な分布の左右を所定時間ごとに反転させて重み付け処理を施すことを特徴とする。   In order to achieve the above object, an ultrasonic diagnostic apparatus according to a preferred aspect of the present invention includes an array transducer including a plurality of vibration elements, and a transmission unit that supplies a transmission signal to each of the plurality of vibration elements. And a reception unit that acquires a reception signal from each of the plurality of vibration elements, and the transmission unit has a left-right direction magnitude with respect to a transmission signal supplied to the plurality of vibration elements arranged in the left-right direction. The distribution is subjected to weighting processing that is asymmetrical to the left and right, and is further subjected to weighting processing by inverting the left and right of the distribution that is asymmetrical left and right at predetermined intervals.

望ましい態様において、前記送信部は、左右方向の大きさの分布が左右非対称な送信電圧分布関数を所定時間ごとに左右に反転させ、その送信電圧分布関数に基づいて送信信号に対して電圧の重み付け処理を施すことを特徴とする。   In a preferred aspect, the transmission unit inverts a transmission voltage distribution function whose left and right size distribution is asymmetric left and right at predetermined time intervals, and weights a voltage on a transmission signal based on the transmission voltage distribution function. It is characterized by processing.

望ましい態様において、前記送信部は、送信電圧分布関数としてベータ密度関数を利用し、ベータ密度関数の歪方向に関するパラメータを制御することにより、ベータ密度関数を所定時間ごとに左右に反転させることを特徴とする。   In a preferred aspect, the transmission unit uses a beta density function as a transmission voltage distribution function, and controls a parameter related to a strain direction of the beta density function to invert the beta density function left and right at predetermined time intervals. And

本発明により、アレイ振動子の開口中心付近に集中する熱エネルギーを分散させることができる。   According to the present invention, it is possible to disperse the thermal energy concentrated near the opening center of the array transducer.

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.

図1には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図1はその全体構成を示す機能ブロック図である。   FIG. 1 shows a preferred embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, and FIG. 1 is a functional block diagram showing the overall configuration thereof.

図1に示す超音波診断装置は、複数の振動素子10で構成されるアレイ振動子を備えている。複数の振動素子10は、左右方向に配列されている。本実施形態では、複数の振動素子10によって、例えば、セクタ走査型のプローブが形成される。もちろん、リニア型のプローブやコンベックス型のプローブが形成されてもよい。   The ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. 1 includes an array transducer composed of a plurality of vibration elements 10. The plurality of vibration elements 10 are arranged in the left-right direction. In the present embodiment, for example, a sector scanning probe is formed by the plurality of vibration elements 10. Of course, a linear probe or a convex probe may be formed.

複数の振動素子10の各々に対応して、ドライバアンプ20と重み付け回路30と遅延回路40が設けられている。そして、送信波形発生器50から出力される送信波形(送信信号)に対して、遅延回路40と重み付け回路30とドライバアンプ20とによって各種処理が施されて、各振動素子10に送信信号が供給される。   A driver amplifier 20, a weighting circuit 30, and a delay circuit 40 are provided corresponding to each of the plurality of vibration elements 10. The transmission waveform (transmission signal) output from the transmission waveform generator 50 is subjected to various processes by the delay circuit 40, the weighting circuit 30, and the driver amplifier 20, and the transmission signal is supplied to each vibration element 10. Is done.

遅延回路40は、それに対応する振動素子10に応じた遅延処理を施す回路である。つまり、送信波形発生器50から複数の遅延回路40へ送信波形が出力され、その送信波形に対して、各遅延回路40において振動素子10に応じた遅延処理が施される。   The delay circuit 40 is a circuit that performs a delay process according to the vibration element 10 corresponding thereto. That is, the transmission waveform is output from the transmission waveform generator 50 to the plurality of delay circuits 40, and the delay processing corresponding to the vibration element 10 is performed on the transmission waveforms in each delay circuit 40.

重み付け回路30は、それに対応する振動素子10に応じた重み付け処理を施す回路である。つまり、重み付け回路30は、遅延回路40において遅延処理された送信波形(送信信号)に対して電圧の重み付け処理を施す。重み付け処理は、分布関数メモリ60に記憶された送信電圧分布関数に基づいて行われる。これにより、振動素子列の中心付近に送信エネルギーが集中することを抑えている。なお、重み付け処理については、後にさらに詳述する。   The weighting circuit 30 is a circuit that performs weighting processing according to the vibration element 10 corresponding thereto. That is, the weighting circuit 30 performs voltage weighting processing on the transmission waveform (transmission signal) subjected to delay processing in the delay circuit 40. The weighting process is performed based on the transmission voltage distribution function stored in the distribution function memory 60. This suppresses concentration of transmission energy near the center of the vibrating element array. The weighting process will be described in detail later.

重み付け回路30によって重み付け処理された送信信号はドライバアンプ20に供給される。ドライバアンプ20は、送信信号に対応した駆動信号を、対応する振動素子10へ供給する。そして、振動素子10が駆動信号に応じて振動し、例えば生体内に超音波が送波される。   The transmission signal weighted by the weighting circuit 30 is supplied to the driver amplifier 20. The driver amplifier 20 supplies a drive signal corresponding to the transmission signal to the corresponding vibration element 10. And the vibration element 10 vibrates according to a drive signal, for example, an ultrasonic wave is transmitted in the living body.

制御部70は、送信波形発生器50から出力される送信波形の出力タイミングや、各遅延回路40における遅延量などを制御する。こうして、送信ビームフォーミングが実現されて、超音波送信ビームが電子的に走査される。   The control unit 70 controls the output timing of the transmission waveform output from the transmission waveform generator 50, the delay amount in each delay circuit 40, and the like. Thus, transmission beam forming is realized, and the ultrasonic transmission beam is electronically scanned.

受信部80は、複数の振動素子10の各々から受信信号を取得する。受信部80は、複数の振動素子10から得られる複数の受信信号に対して、例えば整相加算処理を施して受信ビームフォーミングを実現する。   The receiving unit 80 acquires a reception signal from each of the plurality of vibration elements 10. The receiving unit 80 performs, for example, phasing addition processing on a plurality of reception signals obtained from the plurality of vibration elements 10 to realize reception beam forming.

信号処理部90は、整相加算処理後の受信信号に対して検波や対数圧縮などの信号処理を施す。信号処理部90においてドプラ情報の抽出処理などが実行されてもよい。信号処理部90において処理された信号は、表示画像形成部100に供給される。表示画像形成部100は、入力される信号に対して座標変換や補間処理などを施して、Bモード画像などを形成する。また、ドプラ情報に基づいてドプラ波形やカラードプラ画像などを形成してもよい。   The signal processing unit 90 performs signal processing such as detection and logarithmic compression on the received signal after the phasing addition processing. The signal processing unit 90 may execute Doppler information extraction processing or the like. The signal processed in the signal processing unit 90 is supplied to the display image forming unit 100. The display image forming unit 100 performs coordinate conversion, interpolation processing, or the like on the input signal to form a B-mode image or the like. Further, a Doppler waveform, a color Doppler image, or the like may be formed based on the Doppler information.

本実施形態の全体構成は以上のとおりである。次に、本実施形態における重み付け処理について詳述する。なお、以下の説明において、図1に示した部分(構成)については、図1の符号を利用する。   The overall configuration of the present embodiment is as described above. Next, the weighting process in this embodiment will be described in detail. In the following description, the reference numerals shown in FIG. 1 are used for the portions (configurations) shown in FIG.

本実施形態では、送信電圧を印加することによるプローブ表面の温度上昇を抑制するため、左右方向に配列された複数の振動素子10へ供給する送信信号に対して、重み付け回路30において重み付け処理を施している。重み付け回路30は、分布関数メモリ60に記憶された送信電圧分布関数に基づいて重み付け処理を行う。   In this embodiment, the weighting circuit 30 performs weighting processing on the transmission signals supplied to the plurality of vibration elements 10 arranged in the left-right direction in order to suppress the temperature rise of the probe surface due to the application of the transmission voltage. ing. The weighting circuit 30 performs weighting processing based on the transmission voltage distribution function stored in the distribution function memory 60.

送信電圧分布関数は、送信信号の電圧の分布を示す関数であり、振動素子10が配列される左右方向の大きさの分布を示している。送信電圧分布関数は左右非対称な関数であり、また、送信電圧分布関数が所定時間ごとに左右に反転されて送信信号に重み付けが行われる。これにより、開口中心部分、つまり左右方向に配列された振動素子列の中心付近に集中していた熱エネルギーを分散させて温度上昇を抑えつつ、送信電圧及び送信音圧を高く保つことができる。   The transmission voltage distribution function is a function that indicates the distribution of the voltage of the transmission signal, and indicates a distribution in the horizontal direction in which the vibration elements 10 are arranged. The transmission voltage distribution function is an asymmetrical function, and the transmission voltage distribution function is inverted to the left and right every predetermined time to weight the transmission signal. Accordingly, it is possible to keep the transmission voltage and the transmission sound pressure high while dispersing the thermal energy concentrated near the center of the opening, that is, near the center of the vibration element array arranged in the left-right direction, and suppressing the temperature rise.

送信電圧分布関数の好適な例としてベータ(Beta)密度関数を挙げることができる。ベータ密度関数y(x)は次式のように表現される。   A preferred example of the transmission voltage distribution function is a beta density function. The beta density function y (x) is expressed as follows:

Figure 0004782639
Figure 0004782639

数1式において、xはアレイ(開口)方向の座標である。つまり、左右方向に配列された振動素子10の左右方向の位置を示している。なお、数1式において、xは 0〜1の範囲に規格化されている。つまり、左右方向に配列された振動素子10の左端の位置が0に対応しており右端の位置が1に対応している。また、数1式において、aはy(x)の最大値(x=b/(b+c)の時)を1とするための規格化係数である。そして、b, cは、y(x)の|歪度|(歪度の絶対値)、右・左の歪方向、面積を制御するパラメータである。   In Equation 1, x is a coordinate in the array (opening) direction. That is, the position in the left-right direction of the vibration elements 10 arranged in the left-right direction is shown. In Equation 1, x is standardized in the range of 0-1. That is, the left end position of the vibration elements 10 arranged in the left-right direction corresponds to 0, and the right end position corresponds to 1. In Equation 1, a is a normalization coefficient for setting the maximum value of y (x) (when x = b / (b + c)) to 1. In addition, b and c are parameters for controlling the | distortion | yield of y (x) (the absolute value of the skewness), the right and left distortion directions, and the area.

図2は、ベータ密度関数を説明するための図であり、図2には、横軸をx、縦軸をyとして、数1式のベータ密度関数y(x)の波形が示されている。なお、図2には、数1式のbとcの値に応じた3つの波形が示されている。つまり、b=0.5,c=1.54の場合の波形1と、b=c=1.43の場合の波形2と、b=1.54,c=0.5の場合の波形3が示されている。   FIG. 2 is a diagram for explaining the beta density function, and FIG. 2 shows the waveform of the beta density function y (x) of Equation 1 with x on the horizontal axis and y on the vertical axis. . FIG. 2 shows three waveforms corresponding to the values of b and c in Equation 1. That is, a waveform 1 when b = 0.5, c = 1.54, a waveform 2 when b = c = 1.43, and a waveform 3 when b = 1.54, c = 0.5 are shown.

ベータ密度関数y(x)の特徴として、b=cの場合はy(x)が左右対称(波形2)となり、b>cの場合はy(x)が右歪の左右非対称(波形3)となり、b<cの場合はy(x)が左歪の左右非対称(波形1)となる。また、bとcの値を入れ替えることにより(波形1と波形3参照)、y(x)の歪方向が変わる。但しbとcの値を入れ替えても、|歪度|と面積は不変となる。   As a feature of the beta density function y (x), when b = c, y (x) is symmetrical (waveform 2), and when b> c, y (x) is right-left asymmetric (waveform 3). When b <c, y (x) is left / right asymmetric (waveform 1). Further, by changing the values of b and c (see waveform 1 and waveform 3), the distortion direction of y (x) is changed. However, even if the values of b and c are interchanged, the | distortion | and the area remain unchanged.

本実施形態では、このベータ密度関数の特徴を利用して、所定時間間隔、例えば10秒ごとに、右歪と左歪のy(x)を交互に切り替えて送信電圧分布関数として用いる。つまり、重み付け回路30は、例えば、送信開始から最初の10秒間だけ図2の波形1を利用して重み付け処理を実行し、次の10秒間は波形3を利用し、さらに次の10秒間は波形1を利用する。このように、波形1と波形3を交互に切り替えて利用することにより、アレイ振動子の開口中心付近に集中する熱エネルギーを分散させている。   In the present embodiment, using the feature of the beta density function, the right distortion and the left distortion y (x) are alternately switched and used as a transmission voltage distribution function at a predetermined time interval, for example, every 10 seconds. That is, for example, the weighting circuit 30 performs weighting processing using the waveform 1 of FIG. 2 only for the first 10 seconds from the start of transmission, uses the waveform 3 for the next 10 seconds, and further uses the waveform 3 for the next 10 seconds. 1 is used. In this way, by alternately switching between waveform 1 and waveform 3, the thermal energy concentrated near the aperture center of the array transducer is dispersed.

一般的に、送信焦点の音圧はベータ密度関数y(x)の面積Bに比例する。ベータ密度関数y(x)の面積B(ベータ関数)は、次式で与えられる。   In general, the sound pressure at the transmission focus is proportional to the area B of the beta density function y (x). The area B (beta function) of the beta density function y (x) is given by the following equation.

Figure 0004782639
Figure 0004782639

ベータ密度関数y(x)のbとcの値を入れ替えても面積B(ベータ関数)は不変であるため、波形1と波形3を交互に切り替えても音圧を一定に保つことができる。なお、図2の波形2については、面積が波形1,3のそれと等しくなるようパラメータb,cを設定しているため、各波形1〜3に基づく送信焦点の音圧は同じ値となる。   Even if the values of b and c of the beta density function y (x) are exchanged, the area B (beta function) remains unchanged, so that the sound pressure can be kept constant even if the waveform 1 and the waveform 3 are alternately switched. For the waveform 2 in FIG. 2, the parameters b and c are set so that the area is equal to that of the waveforms 1 and 3, so that the sound pressure at the transmission focus based on the waveforms 1 to 3 has the same value.

また、送信信号に伴う温度は送信電圧の2乗(power、強度)に比例する。ベータ密度関数y(x)は、bとcによって一意的に決められるが、本実施形態では、ベータ密度関数の2乗y2(x)の重心位置が、左歪の場合にx=1/3、右歪の場合にx=2/3の位置となるように、bとcの値を設定している。 The temperature associated with the transmission signal is proportional to the square of the transmission voltage (power, strength). The beta density function y (x) is uniquely determined by b and c. In the present embodiment, when the barycentric position of the square y 2 (x) of the beta density function is left distortion, x = 1 / 3. The values of b and c are set so that x = 2/3 in the case of right distortion.

図3は、ベータ密度関数を2乗することによって得られる波形を示す図であり、図3には、横軸をx、縦軸をyとしてベータ密度関数の2乗y2(x)の波形が示されている。図3には、図2に示したy(x)の3つの波形の各々に対応した、y2(x)の3つの波形が示されている。つまり、b=0.5,c=1.54の場合のy2(x)の波形1と、b=c=1.43の場合のy2(x)の波形2と、b=1.54,c=0.5の場合のy2(x)の波形3が示されている。 FIG. 3 is a diagram showing a waveform obtained by squaring the beta density function. FIG. 3 shows a waveform of the square of the beta density function y 2 (x) where x is the horizontal axis and y is the vertical axis. It is shown. FIG. 3 shows three waveforms y 2 (x) corresponding to each of the three waveforms y (x) shown in FIG. That, b = 0.5, the waveform 1 y 2 (x) in the case of c = 1.54, and the waveform 2 y 2 (x) in the case of b = c = 1.43, b = 1.54, in the case of c = 0.5 Waveform 3 of y 2 (x) is shown.

図3において、波形1と波形3は、その重心位置がそれぞれx=1/3とx=2/3の位置となるように、bとcの値が設定されている。また、波形2は、左右対称的なベータ密度関数(図2の波形2)の2乗に対応している。そして、波形4は(波形1+波形3)/2を示しており、この波形4は、波形1と波形3を交互に利用した際の時間平均に相当する。左右対称的な波形2との比較において、波形4は、xの中心付近(例えばx=1/3〜x=2/3)でより平坦になり、熱エネルギーを分散させることができる。   In FIG. 3, the values of b and c are set so that the centroid positions of waveform 1 and waveform 3 are the positions of x = 1/3 and x = 2/3, respectively. Waveform 2 corresponds to the square of a symmetrical beta density function (waveform 2 in FIG. 2). And the waveform 4 shows (waveform 1 + waveform 3) / 2, and this waveform 4 corresponds to the time average when the waveform 1 and the waveform 3 are used alternately. In comparison with the symmetrical waveform 2, the waveform 4 becomes flatter near the center of x (for example, x = 1/3 to x = 2/3), and heat energy can be dispersed.

なお、bとcの値の具体的設定法の一例は次のとおりである。y2(x)の重心位置をxgとすると、y2(x)とxgは、それぞれ次式のようになる。

Figure 0004782639
An example of a specific method for setting the values of b and c is as follows. When the center of gravity of the y 2 (x) and x g, y 2 (x) and x g, respectively expressed as follows.
Figure 0004782639

そして、xg=1/3の時、bとcに関する次の関係式が得られる。

Figure 0004782639
Then, when x g = 1/3, the following relational expression regarding b and c is obtained.
Figure 0004782639

この関係式(6)式を(4)式に代入する。そして、左歪のy2(x)をy2(x)L と記し、同様に、右歪のy2(x)をy2(x)Rと記す。また、x=1/2では、y2(1/2)L=y2(1/2)Rとなる。そこで、次式を満たすように数値計算によりbを算出する。 This relational expression (6) is substituted into expression (4). Then, y 2 (x) of the left distortion is written as y 2 (x) L, and similarly y 2 (x) of the right distortion is written as y 2 (x) R. When x = 1/2, y 2 (1/2) L = y 2 (1/2) R. Therefore, b is calculated by numerical calculation so as to satisfy the following equation.

Figure 0004782639
そして、(6)の関係式からcを算出する。
Figure 0004782639
Then, c is calculated from the relational expression (6).

さらに、所要の音圧、つまりy(x)の面積Bを考慮して、算出したbとcの値を調整する。こうして、xg=1/3.043、B=0.6となるように、図2,図3のb, cの値が設定されている。 Further, the calculated values of b and c are adjusted in consideration of the required sound pressure, that is, the area B of y (x). Thus, the values of b and c in FIGS. 2 and 3 are set so that x g = 1 / 3.043 and B = 0.6.

本実施形態では、送信電圧分布関数としてベータ密度関数を利用し、ベータ密度関数の歪方向に関するパラメータbとcの値を制御することにより、図2に示す波形1と波形3のベータ密度関数を、例えば10秒間ごとに切り替えている。図3に示す波形4、つまり波形1と波形3を交互に利用した際の時間平均と、図3の波形2とを比較すると、本実施形態では、つまり波形1と波形3を交互に利用した場合には、開口中心付近のパワーが下がっていることがわかる。例えば、x=0.5の時の波形2の値が1であるのに対して、x=0.5の時の波形4の値は約0.57まで下がっている。   In the present embodiment, the beta density function is used as the transmission voltage distribution function, and the values of parameters b and c relating to the strain direction of the beta density function are controlled, so that the beta density functions of waveform 1 and waveform 3 shown in FIG. For example, switching is performed every 10 seconds. Comparing the time average when the waveform 4 shown in FIG. 3, that is, the waveform 1 and the waveform 3 are alternately used, with the waveform 2 shown in FIG. 3, in this embodiment, that is, the waveform 1 and the waveform 3 are used alternately. In this case, it can be seen that the power near the center of the opening is decreasing. For example, the value of waveform 2 when x = 0.5 is 1, whereas the value of waveform 4 when x = 0.5 is lowered to about 0.57.

こうして、本実施形態では、アレイ振動子の開口中心付近に集中する熱エネルギーを分散させている。これにより、超音波プローブの温度上昇を抑えつつ、送信電圧や送信音圧を高いまま維持したプローブ設計が可能になる。   Thus, in this embodiment, the thermal energy concentrated near the opening center of the array transducer is dispersed. This makes it possible to design a probe that keeps the transmission voltage and transmission sound pressure high while suppressing the temperature rise of the ultrasonic probe.

なお、本実施形態では、送信電圧分布関数として、左歪のベータ密度関数(図2の波形1)と右歪のベータ密度関数(図2の波形3)を交互に利用している。図4は、これら左歪と右歪の相違に伴うビーム特性の違いを示す図である。図4は、減衰媒質における2.5MHzセクタープローブ(開口長:19.2mm)の左歪および右歪の送信電圧分布による偏向角30°、フォーカス距離75mmでの送信ビーム指向性を示すシミュレーション結果である。   In this embodiment, as the transmission voltage distribution function, a beta distortion function with a left distortion (waveform 1 in FIG. 2) and a beta density function with a right distortion (waveform 3 in FIG. 2) are alternately used. FIG. 4 is a diagram showing the difference in beam characteristics due to the difference between the left distortion and the right distortion. FIG. 4 is a simulation result showing a transmission beam directivity at a deflection angle of 30 ° and a focus distance of 75 mm based on a transmission voltage distribution of a left distortion and a right distortion of a 2.5 MHz sector probe (aperture length: 19.2 mm) in an attenuation medium. is there.

図4には、左歪および右歪の場合の2つの波形(ビーム特性)が示されているものの、2つの波形はほぼ重なっている。両者のビーム特性の違いは少なく、ピーク音圧の差は1dB以下である。つまり、送信電圧分布関数の左右を反転させても、ほぼ同等なビーム特性を維持することができる。   FIG. 4 shows two waveforms (beam characteristics) in the case of left distortion and right distortion, but the two waveforms almost overlap. There is little difference in the beam characteristics between them, and the difference in peak sound pressure is 1 dB or less. That is, substantially the same beam characteristics can be maintained even if the left and right of the transmission voltage distribution function are reversed.

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。例えば、送信電圧分布関数は、ベータ密度関数に限定されない。例えば、w(x)を任意の対称型密度関数として、xb・w(x)および(1-x)c・w(x)の2種の分布関数を送信電圧分布関数として用いてもよい。さらに、本発明は、その本質を逸脱しない範囲で他の変形形態をも包含する。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, embodiment mentioned above is only a mere illustration in all the points, and does not limit the scope of the present invention. For example, the transmission voltage distribution function is not limited to the beta density function. For example, w (x) may be an arbitrary symmetric density function, and two types of distribution functions x b · w (x) and (1-x) c · w (x) may be used as a transmission voltage distribution function. . Furthermore, the present invention includes other modifications without departing from the essence thereof.

本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示す機能ブロック図である。1 is a functional block diagram showing an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. ベータ密度関数を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a beta density function. ベータ密度関数を2乗することによって得られる波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform obtained by squaring a beta density function. 左歪と右歪の相違に伴うビーム特性の違いを示す図である。It is a figure which shows the difference in the beam characteristic accompanying the difference between left distortion and right distortion.

符号の説明Explanation of symbols

10 振動素子、30 重み付け回路、60 分布関数メモリ。   10 vibrating elements, 30 weighting circuits, 60 distribution function memory.

Claims (3)

複数の振動素子を備えたアレイ振動子と、
複数の振動素子の各々に対して送信信号を供給する送信部と、
複数の振動素子の各々から受信信号を取得する受信部と、
を有し、
前記送信部は、左右方向に配列された複数の振動素子へ供給する送信信号に対して、左右方向の大きさの分布が左右非対称な重み付け処理を施し、さらに、左右非対称な分布の左右を所定時間ごとに反転させて重み付け処理を施す、
ことを特徴とする超音波診断装置。
An array transducer including a plurality of transducer elements;
A transmission unit for supplying a transmission signal to each of the plurality of vibration elements;
A receiving unit for obtaining a received signal from each of the plurality of vibration elements;
Have
The transmission unit performs weighting processing in which the distribution of the size in the left-right direction is asymmetrical with respect to the transmission signal supplied to the plurality of vibration elements arranged in the left-right direction, and further determines the left and right of the left-right asymmetric distribution Apply weighting by inverting every time,
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項1に記載の超音波診断装置において、
前記送信部は、左右方向の大きさの分布が左右非対称な送信電圧分布関数を所定時間ごとに左右に反転させ、その送信電圧分布関数に基づいて送信信号に対して電圧の重み付け処理を施す、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The transmission unit inverts a transmission voltage distribution function whose left-right size distribution is asymmetric left and right every predetermined time, and performs voltage weighting processing on a transmission signal based on the transmission voltage distribution function.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項2に記載の超音波診断装置において、
前記送信部は、送信電圧分布関数としてベータ密度関数を利用し、ベータ密度関数の歪方向に関するパラメータを制御することにより、ベータ密度関数を所定時間ごとに左右に反転させる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2,
The transmitter uses a beta density function as a transmission voltage distribution function, and controls a parameter related to the strain direction of the beta density function, thereby inverting the beta density function left and right at predetermined time intervals.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
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