JP5410779B2 - 超音波診断装置及び受信フォーカス処理方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。この超音波診断装置は、超音波プローブ10と、走査制御部11と、送信制御部12と、送受信部20と、振幅演算部31と、振幅メモリ32と、位相演算部41と、位相メモリ42と、位相補正部43と、位相補正値テーブル44と、遅延I信号演算部51と、遅延I信号加算部52と、遅延Q信号演算部61と、遅延Q信号加算部62と、画像信号生成部70と、操作部91と、制御部92と、格納部93とを有している。
図6及び図7は、配列振動子によって超音波ビームが点Oの方向に向けて送信されたときの受信信号の様子を示す図である。図6において、振動子p1〜p9の上にあるマトリックスは、ディジタル化された受信信号を示すものとする。各振動子の上の列は、その振動子からの時刻tにおける受信信号を示している。例えば、ある時刻において中央の振動子p5が点Oからの超音波エコーを受信した場合に、その受信信号は、e5の位置に保存される。それと同じタイミングにおいて受信された両端の振動子p1及びp9からの受信信号は、それぞれe1及びe9の位置に保存される。
e(nT)=A(nT)・exp{j(2πf0nT+θ0)} ・・・(1)
ここで、A(nT)は、点Oからの超音波エコーの信号強度であり、nTは、サンプリング間隔がTのサンプリングレートでAD変換されたn番目のデータであることを示す。この受信信号は、送信周波数f0に対して時間nTに相当するだけの位相回転を有しており、θ0は、深度に応じた位相の初期値である。ここで、同じ時刻に受信した他の振動子による受信信号ei(nT)は、式(2)で示される。
ei(nT)=A(nT+t(i,n))
・exp{j(2πf0(nT+t(i,n))+θ0)}・・・(2)
E(nT)=e(nT)・exp{−j(2πf0nT)}
=A(nT)・exp{−jθ0} ・・・(3)
Ei(nT)=ei(nT)・exp{−j(2πf0nT)}
=A(nT+t(i,n))・exp{j(2πf0t(i,n)+θ0)}・・・(4)
Ei(nT)=A(mT+ti)・exp{j(2πf0ti+θ0)} ・・・(5)
A(mT+t i )=A(nT)=An ・・・(6)
2πf0ti+θ0=θni ・・・(7)
Rni=An・cos{θni−φ(i,n)} ・・・(8)
Ini=An・sin{θni−φ(i,n)} ・・・(9)
ただし、φ(i,n)は、式(10)で示され、音源と振動子との幾何学的な相対位置から算出できる。
φ(i,n)=2πf0t(i,n) ・・・(10)
10a 超音波トランスデューサ
11 走査制御部
12 送信制御部
20 送受信部
21 送信回路
22 プリアンプ
23 LPF
24 ADC
25 直交検波処理部
25a、25b ミキサ
25c、25d LPF
25e 直交サンプリング部
31 振幅演算部
32 振幅メモリ
41 位相演算部
42 位相メモリ
43 位相補正部
44 位相補正値テーブル
51 遅延I信号演算部
52 遅延I信号加算部
61 遅延Q信号演算部
62 遅延Q信号加算部
70 画像信号生成部
80 表示部
91 操作部
92 制御部
93 格納部
Claims (8)
- 複数の駆動信号に従って超音波を送信すると共に、超音波エコーを受信して複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサと、
前記複数の超音波トランスデューサの各々から出力される受信信号に対して直交検波処理又は直交サンプリング処理を施すことにより複素ベースバンド信号を生成する信号処理手段と、
前記信号処理手段によって生成された複素ベースバンド信号の振幅値及び位相値を求める第1の演算手段と、
受信フォーカスと前記複数の超音波トランスデューサとの幾何学的な相対位置に応じて、位相値を補正するための位相補正値を格納する位相補正値テーブルと、
受信方向に応じて前記位相補正値テーブルから位相補正値を読み出し、該位相補正値を用いて、前記第1の演算手段によって求められた位相値を補正する位相補正手段と、
前記第1の演算手段によって求められた振幅値と前記位相補正手段によって補正された位相値とに基づいて複素ベースバンド信号の実数成分又は虚数成分を求める第2の演算手段と、
前記第2の演算手段によって前記複数の超音波トランスデューサについて求められた複素ベースバンド信号の実数成分を加算することにより整相加算実数信号を生成し、又は、前記第2の演算手段によって前記複数の超音波トランスデューサについて求められた複素ベースバンド信号の虚数成分を加算することにより整相加算虚数信号を生成する加算手段と、
を具備する超音波診断装置。 - 前記第2の演算手段が、前記第1の演算手段によって求められた振幅値と前記位相補正手段によって補正された位相値とに基づいて複素ベースバンド信号の実数成分及び虚数成分を求め、
前記加算手段が、前記第2の演算手段によって前記複数の超音波トランスデューサについて求められた複素ベースバンド信号の実数成分を加算することにより整相加算実数信号を生成すると共に、前記第2の演算手段によって前記複数の超音波トランスデューサについて求められた複素ベースバンド信号の虚数成分を加算することにより整相加算虚数信号を生成する、請求項1記載の超音波診断装置。 - 前記加算手段によって求められた整相加算実数信号と整相加算虚数信号との自乗和の平方根に基づいて、超音波診断画像を表す画像信号を生成する画像信号生成手段をさらに具備する、請求項2記載の超音波診断装置。
- 前記信号処理手段が、
前記複数の超音波トランスデューサの各々から出力される受信信号を増幅するプリアンプと、
前記プリアンプから出力される受信信号の帯域を制限するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタから出力されるアナログの受信信号をディジタルの受信信号に変換するアナログ/ディジタル変換器と、
前記アナログ/ディジタル変換器によって変換されたディジタルの受信信号に対して直交検波処理を施すことにより複素ベースバンド信号を生成する直交検波処理手段と、
を含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の超音波診断装置。 - 前記信号処理手段が、
前記複数の超音波トランスデューサの各々から出力される受信信号を増幅するプリアンプと、
前記プリアンプから出力される受信信号の帯域を制限するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタから出力されるアナログの受信信号をディジタルの受信信号に変換するアナログ/ディジタル変換器と、
前記アナログ/ディジタル変換器によって変換されたディジタルの受信信号に対して直交サンプリング処理を施すことにより第1の信号系列及び第2の信号系列を生成する直交サンプリング手段と、
前記直交サンプリング手段によって生成された第1及び第2の信号系列の帯域をそれぞれ制限することにより複素ベースバンド信号を生成するローパスフィルタ手段と、
を含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の超音波診断装置。 - 複数の駆動信号に従って超音波を送信すると共に、超音波エコーを受信して複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサの各々から出力される受信信号に対して直交検波処理又は直交サンプリング処理を施すことにより複素ベースバンド信号を生成するステップ(a)と、
ステップ(a)において生成された複素ベースバンド信号の振幅値及び位相値を求めるステップ(b)と、
受信フォーカスと前記複数の超音波トランスデューサとの幾何学的な相対位置に応じて、位相値を補正するための位相補正値を格納する位相補正値テーブルから、受信方向に応じて位相補正値を読み出し、該位相補正値を用いて、ステップ(b)において求められた位相値を補正するステップ(c)と、
ステップ(b)において求められた振幅値とステップ(c)において補正された位相値とに基づいて複素ベースバンド信号の実数成分又は虚数成分を求めるステップ(d)と、
ステップ(d)において前記複数の超音波トランスデューサについて求められた複素ベースバンド信号の実数成分を加算することにより整相加算実数信号を生成し、又は、ステップ(d)において前記複数の超音波トランスデューサについて求められた複素ベースバンド信号の虚数成分を加算することにより整相加算虚数信号を生成するステップ(e)と、
を具備する受信フォーカス処理方法。 - ステップ(d)が、ステップ(b)において求められた振幅値とステップ(c)において補正された位相値とに基づいて複素ベースバンド信号の実数成分及び虚数成分を求めることを含み、
ステップ(e)が、ステップ(d)において前記複数の超音波トランスデューサについて求められた複素ベースバンド信号の実数成分を加算することにより整相加算実数信号を生成すると共に、ステップ(d)において前記複数の超音波トランスデューサについて求められた複素ベースバンド信号の虚数成分を加算することにより整相加算虚数信号を生成することを含む、
請求項6記載の受信フォーカス処理方法。 - ステップ(e)において求められた整相加算実数信号と整相加算虚数信号との自乗和の平方根に基づいて、超音波診断画像を表す画像信号を生成するステップ(f)をさらに具備する、請求項7記載の受信フォーカス処理方法。
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