JP5541182B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents

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Description

本発明は、被検体内に超音波を送受信して超音波画像を生成する超音波診断装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that generates ultrasonic images by transmitting and receiving ultrasonic waves in a subject.

超音波は、通常、16000Hz以上の音波をいい、非破壊、無害及び略リアルタイムでその内部を調べることが可能なことから、欠陥の検査や疾患の診断等の様々な分野に応用されている。その一つに、被検体内を超音波で走査し、被検体内から来た超音波の反射波(エコー)から生成した受信信号に基づいて当該被検体内の内部状態を画像化する超音波診断装置がある。この超音波診断装置は、医療用では、他の医療用画像装置に較べて小型で安価であり、そしてX線等の放射線被爆が無く安全性が高いこと、また、ドップラ効果を応用した血流表示が可能であること等の様々な特長を有している。このため、超音波診断装置は、循環器系(例えば心臓の冠動脈等)、消化器系(例えば胃腸等)、内科系(例えば肝臓、膵臓及び脾臓等)、泌尿器系(例えば腎臓及び膀胱等)及び産婦人科系等で広く利用されている。   Ultrasound generally refers to sound waves of 16000 Hz or higher, and can be examined non-destructively, harmlessly and in substantially real time, and thus is applied to various fields such as defect inspection and disease diagnosis. For example, an ultrasound that scans the inside of the subject with ultrasound and images the internal state of the subject based on a reception signal generated from the reflected wave (echo) of the ultrasound coming from inside the subject. There is a diagnostic device. This ultrasonic diagnostic apparatus is smaller and less expensive for medical use than other medical imaging apparatuses, has no radiation exposure such as X-rays, is highly safe, and has a blood flow utilizing the Doppler effect. It has various features such as display capability. For this reason, an ultrasonic diagnostic apparatus includes a circulatory system (for example, coronary artery of the heart), a digestive system (for example, gastrointestinal), an internal system (for example, liver, pancreas, and spleen), and a urinary system (for example, kidney and bladder). Widely used in obstetrics and gynecology.

超音波診断装置には、被検体に対して超音波を送受信する超音波探触子が用いられている。超音波探触子は、圧電現象を利用することによって、送信の電気信号に基づいて機械振動して超音波を発生し、被検体内部で音響インピーダンスの不整合によって生じる超音波の反射波を受けて受信の電気信号を生成する複数の圧電素子を備え、これら複数の圧電素子が例えばアレイ状に2次元配列されて構成されている。   An ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves to and from a subject is used in the ultrasonic diagnostic apparatus. An ultrasonic probe uses a piezoelectric phenomenon to generate an ultrasonic wave by mechanical vibration based on an electric signal transmitted, and receives an ultrasonic reflected wave caused by an acoustic impedance mismatch inside the subject. A plurality of piezoelectric elements that generate received electrical signals are provided, and the plurality of piezoelectric elements are two-dimensionally arranged in an array, for example.

近年では、超音波探触子から被検体内へ送信された超音波の基本波成分ではなく、その高調波成分によって被検体内の内部状態の画像を形成するハーモニックイメージング(Harmonic Imaging)技術が研究、開発されている。ハーモニックイメージング技術は、基本波成分のレベルに比較してサイドローブレベルが小さく、S/N比(Signal to Noise ratio)が良くなってコントラストが向上すること、周波数が高くなることによってビーム幅が細くなって横方向分解能が向上すること、近距離では音圧が小さくて音圧の変動が少ないために多重反射が抑制されること、及び、焦点以遠の減衰が基本波並みであり高周波を基本波とする場合に較べて深速度を大きく取れること等の様々な利点を有している。(例えば、特許文献1,2参照)。   In recent years, research has been conducted on harmonic imaging (Harmonic Imaging) technology that forms an image of the internal state of a subject by using harmonic components instead of the fundamental component of the ultrasound transmitted from the ultrasound probe into the subject. Have been developed. In the harmonic imaging technology, the side lobe level is smaller than the fundamental wave component level, the S / N ratio (Signal to Noise ratio) is improved, the contrast is improved, and the beam width is narrowed by increasing the frequency. The lateral resolution is improved, the sound pressure is small and the fluctuation of the sound pressure is small at short distances, so that multiple reflections are suppressed. Compared to the case, it has various advantages such as a large depth speed. (For example, refer to Patent Documents 1 and 2).

ハーモニックイメージング技術においては、基本波成分を取り除いて高調波成分を抽出したいという要求がある。この要求に対し、例えば基本波の位相が180度異なる二つ送信波を形成し、これらの反射波を足し合わせることで基本波成分を除去することで2次波を抽出する技術が開示されている(例えば特許文献3参照)   In the harmonic imaging technology, there is a demand for removing a fundamental wave component and extracting a harmonic component. In response to this requirement, for example, a technique is disclosed in which a secondary wave is extracted by forming two transmission waves whose fundamental waves are 180 degrees out of phase and adding these reflected waves to remove the fundamental wave component. (For example, see Patent Document 3)

特開平10−118065号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-118065 特開2007−185525号公報JP 2007-185525 A 特開2010−017406号公報JP 2010-017406 A

特許文献3に開示されている技術では、2次波を抽出することはできるが、超音波診断の上で、より好ましい3次波を抽出することはできない。   With the technique disclosed in Patent Document 3, a secondary wave can be extracted, but a more preferable tertiary wave cannot be extracted in ultrasonic diagnosis.

本発明は、被検体からの反射波において基本波を取り除きつつ3次波を抽出することで、3次波に基づく超音波画像を実現する超音波診断装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that realizes an ultrasonic image based on a tertiary wave by extracting a tertiary wave while removing a fundamental wave from a reflected wave from a subject.

前述の目的は、下記に記載する発明により達成される。   The above object is achieved by the invention described below.

1.被検体に超音波を送信し前記超音波が被検体において反射して生成された反射超音波を受信して電気信号に変換する圧電部と、
前記電気信号に含まれる高調波成分の電気信号を少なくとも抽出するための高調波抽出部と、
前記高調波成分の電気信号から前記被検体内の超音波画像を生成する画像処理部と、
を有する超音波診断装置であって、
1回の超音波の送信に対応する反射超音波から前記圧電部が変換した電気信号であって、位相を遅延手段により変化させた第1反射波と、前記1回の超音波の送信に対応する反射超音波から前記圧電部が変換した電気信号であって、次数に関らずに同一の位相変化をもたらす移相手段により位相を変化させた第2反射波と、を作製し、
前記第1反射波と前記第2反射波の位相を互いに180度異ならせて前記第1反射波と前記第2反射波とを加えて基本波成分を相殺することで高調波成分を抽出することを特徴とする超音波診断装置。
1. A piezoelectric unit that transmits ultrasonic waves to a subject and receives reflected ultrasonic waves generated by the reflection of the ultrasonic waves at the subject and converts them into electrical signals; and
A harmonic extraction unit for extracting at least an electric signal of a harmonic component contained in the electric signal;
An image processing unit for generating an ultrasonic image in the subject from the electrical signal of the harmonic component;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
An electrical signal converted by the piezoelectric unit from reflected ultrasound corresponding to one transmission of ultrasonic waves, corresponding to a first reflected wave whose phase has been changed by a delay means, and corresponding to one transmission of ultrasonic waves A second reflected wave that is an electrical signal converted from the reflected ultrasonic wave by the piezoelectric unit, the phase of which is changed by phase-shifting means that causes the same phase change regardless of the order, and
A harmonic component is extracted by offsetting the fundamental component by adding the first reflected wave and the second reflected wave by making the phases of the first reflected wave and the second reflected wave 180 degrees different from each other. An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by the above.

2.被検体に超音波を送信し前記超音波が被検体において反射して生成された反射超音波を受信して電気信号に変換する圧電部と、
前記電気信号に含まれる高調波成分の電気信号を少なくとも抽出するための高調波抽出部と、
前記高調波成分の電気信号から前記被検体内の超音波画像を生成する画像処理部と、
を有する超音波診断装置であって、
第1送信波の送信に対応する反射超音波から前記圧電部が変換した電気信号である第1反射波と、第2送信波の送信に対応する反射超音波から前記圧電部が変換した電気信号である第2反射波とを各々生成し、
次数に関らずに同一の位相変化をもたらす移相手段により前記第2反射波の位相を変化させ、
第1送信波と第2送信波のタイミングを所定のタイミングに合わせることで、前記第1反射波と前記第2反射波の基本波の位相を互いに180度異ならせ、前記第1反射波と前記第2反射波とを加えて基本波成分を相殺することで高調波成分を抽出することを特徴とする超音波診断装置。
2. A piezoelectric unit that transmits ultrasonic waves to a subject and receives reflected ultrasonic waves generated by the reflection of the ultrasonic waves at the subject and converts them into electrical signals; and
A harmonic extraction unit for extracting at least an electric signal of a harmonic component contained in the electric signal;
An image processing unit for generating an ultrasonic image in the subject from the electrical signal of the harmonic component;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
A first reflected wave that is an electric signal converted by the piezoelectric unit from a reflected ultrasonic wave corresponding to the transmission of the first transmission wave, and an electric signal converted by the piezoelectric unit from a reflected ultrasonic wave corresponding to the transmission of the second transmission wave And a second reflected wave that is
The phase of the second reflected wave is changed by phase shifting means that brings about the same phase change regardless of the order,
By matching the timings of the first transmission wave and the second transmission wave to a predetermined timing, the fundamental waves of the first reflected wave and the second reflected wave are different from each other by 180 degrees. An ultrasonic diagnostic apparatus, wherein a harmonic component is extracted by adding a second reflected wave to cancel a fundamental wave component.

3.前記移相手段はデジタルフィルタであることを特徴とする前記1または2に記載の超音波診断装置。   3. 3. The ultrasonic diagnostic apparatus according to 1 or 2, wherein the phase shift means is a digital filter.

4.前記デジタルフィルタは、FIRフィルタであることを特徴とする前記3に記載の超音波診断装置。   4). 4. The ultrasonic diagnostic apparatus according to 3 above, wherein the digital filter is an FIR filter.

5.前記デジタルフィルタは、90度位相を変化させることを特徴とする前記3または4に記載の超音波診断装置。   5. 5. The ultrasonic diagnostic apparatus according to 3 or 4, wherein the digital filter changes a phase by 90 degrees.

6.抽出する高調波成分は3次高調波であることを特徴とする前記1から5の何れか一項に記載の超音波診断装置。   6). 6. The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of 1 to 5, wherein the extracted harmonic component is a third harmonic.

被検体からの反射波において基本波を取り除きつつ3次波を抽出することで、3次波に基づく超音波画像を実現する超音波診断装置を提供できる。   By extracting the tertiary wave while removing the fundamental wave from the reflected wave from the subject, it is possible to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that realizes an ultrasonic image based on the tertiary wave.

実施形態に係る超音波診断装置Sの外観構成を示す概要図である。1 is a schematic diagram showing an external configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus S according to an embodiment. 実施形態に係る超音波診断装置Sの電気的な構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an electrical configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus S according to an embodiment. 実施形態に係る超音波診断装置Sの超音波探触子2の構成を示す概要図である。1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an ultrasound probe 2 of an ultrasound diagnostic apparatus S according to an embodiment. 超音波を送信された被検体Hの測定箇所で発生した高調波の位相の関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship of the phase of the harmonic generate | occur | produced in the measurement location of the subject H which transmitted the ultrasonic wave. 第1反射波と第2反射波とこれらを加算して合成した合成波の基本波と3次波の位相関係を示す図である。It is a figure which shows the phase relationship of the fundamental wave of a synthetic | combination wave and the 3rd-order wave which added the 1st reflected wave, the 2nd reflected wave, and synthesize | combined these. 図5に示す位相関係を実現するための超音波診断装置の受信に係る部分のブロック図である。It is a block diagram of the part which concerns on reception of the ultrasonic diagnosing device for implement | achieving the phase relationship shown in FIG. 第1の実施形態の超音波診断装置の受信に係る部分の動作のフロー図である。It is a flowchart of operation | movement of the part which concerns on reception of the ultrasonic diagnosing device of 1st Embodiment. 第1反射波と第2反射波とこれらを加算して合成した合成波の基本波から3次波までの位相関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the phase relationship from the fundamental wave of the synthetic | combination wave which combined the 1st reflected wave and the 2nd reflected wave, and these, and the tertiary wave. 第2の実施形態の超音波診断装置の受信に係る部分のブロック図である。It is a block diagram of the part which concerns on reception of the ultrasonic diagnosing device of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の超音波診断装置の受信に係る部分の動作のフロー図である。It is a flowchart of operation | movement of the part which concerns on reception of the ultrasonic diagnosing device of 2nd Embodiment. 第1反射波と第2反射波とこれらを加算して合成した合成波の基本波と3次波の位相関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the phase relationship of the fundamental wave of a synthetic | combination wave and the 3rd-order wave which combined the 1st reflected wave and the 2nd reflected wave, and these.

(第1の実施形態)
以下に本発明の実施形態を図面により説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に限られるものではない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。なお、本発明における圧電部とは、対向する2つの電極ではさまれた、圧電挙動を示す部分を指す。
(First embodiment)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted. In addition, the piezoelectric part in this invention points out the part which shows the piezoelectric behavior between the two electrodes which oppose.

図1は、実施形態に係る超音波診断装置Sの外観構成を示す概要図である。図2は、実施形態に係る超音波診断装置Sの電気的な構成を示すブロック図である。図3は、実施形態に係る超音波診断装置Sの超音波探触子2の振動部20の構成を示す概要図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing an external configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus S according to the embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus S according to the embodiment. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of the vibration unit 20 of the ultrasonic probe 2 of the ultrasonic diagnostic apparatus S according to the embodiment.

超音波診断装置Sは、図1及び図2に示すように、図略の生体等の被検体Hに対して超音波を送信すると共に、被検体Hで反射した超音波の反射超音波を受信する超音波探触子2と、超音波探触子2とケーブル3を介して接続され、超音波探触子2へケーブル3を介して電気信号の送信信号を送信することによって超音波探触子2に被検体Hに対して超音波を送信させると共に、超音波探触子2で受信された被検体H内からの反射超音波に応じて超音波探触子2で生成された電気信号の受信信号に基づいて被検体H内の内部状態を超音波画像として医用画像に画像化する超音波診断装置本体1とを備えて構成される。   As shown in FIGS. 1 and 2, the ultrasonic diagnostic apparatus S transmits ultrasonic waves to a subject H such as a living body (not shown) and receives reflected ultrasonic waves reflected by the subject H. The ultrasonic probe 2 is connected to the ultrasonic probe 2 via the cable 3, and an ultrasonic probe is transmitted by transmitting a transmission signal of an electrical signal to the ultrasonic probe 2 via the cable 3. The child 2 transmits an ultrasonic wave to the subject H, and an electrical signal generated by the ultrasonic probe 2 in response to the reflected ultrasonic wave from the subject H received by the ultrasonic probe 2 And an ultrasonic diagnostic apparatus body 1 that images the internal state of the subject H as an ultrasonic image into a medical image based on the received signal.

超音波診断装置本体1には、超音波探触子2を使用しない時に、超音波探触子2を保持させておく超音波探触子フォルダ4が備えられている。   The ultrasonic diagnostic apparatus main body 1 is provided with an ultrasonic probe folder 4 for holding the ultrasonic probe 2 when the ultrasonic probe 2 is not used.

超音波診断装置本体1は、例えば、図2に示すように、操作入力部11と、送信部12と、受信部13と、画像処理部15と、表示部16と、制御部17と、記憶部19と、を備えて構成されている。   For example, as illustrated in FIG. 2, the ultrasonic diagnostic apparatus main body 1 includes an operation input unit 11, a transmission unit 12, a reception unit 13, an image processing unit 15, a display unit 16, a control unit 17, and a storage. And a portion 19.

操作入力部11は、例えば、診断開始を指示するコマンドや被検体Hの個人情報等のデータを入力するものであり、例えば、複数の入力スイッチを備えた操作パネルやキーボード等である。   The operation input unit 11 inputs data such as a command instructing the start of diagnosis and personal information of the subject H, for example, and is an operation panel or a keyboard provided with a plurality of input switches, for example.

送信部12は、制御部17の制御に従って、後述する圧電部22を駆動する電気信号の送信信号を生成する機能を有する回路と、該電気信号を増幅し、超音波探触子2内の圧電部32へ、ケーブル3を介して送信信号を供給し、超音波探触子2に超音波を発生させる。送信部12は、例えば、高電圧のパルスを生成する高圧パルス発生器等を備えて構成される。   The transmission unit 12 has a circuit having a function of generating a transmission signal of an electric signal for driving the piezoelectric unit 22 to be described later under the control of the control unit 17, and amplifies the electric signal to generate a piezoelectric in the ultrasonic probe 2. A transmission signal is supplied to the unit 32 via the cable 3 to cause the ultrasonic probe 2 to generate ultrasonic waves. The transmission unit 12 includes, for example, a high voltage pulse generator that generates a high voltage pulse.

受信部13は、制御部17の制御に従って、超音波探触子2からケーブル3を介して電気信号の受信信号を受信する。そして該電気信号から高調波成分を抽出し、また所定の信号処理を施す高調波抽出部としての回路を有す。詳細は後述する。   The receiving unit 13 receives an electrical signal reception signal from the ultrasonic probe 2 via the cable 3 under the control of the control unit 17. A harmonic component is extracted from the electrical signal, and a circuit as a harmonic extraction unit that performs predetermined signal processing is provided. Details will be described later.

画像処理部15は、制御部17の制御に従って、受信部13で信号処理された反射受信信号に基づいて、ハーモニックイメージング技術等を用いて被検体H内の内部状態の超音波画像を生成する回路である。また、例えば、反射受信信号に対して包絡線検波処理を施すことにより、反射超音波の振幅強度に対応したBモード信号を生成する。   The image processing unit 15 is a circuit that generates an ultrasonic image of the internal state in the subject H using a harmonic imaging technique or the like based on the reflected reception signal signal-processed by the receiving unit 13 according to the control of the control unit 17. It is. Further, for example, by performing envelope detection processing on the reflected reception signal, a B-mode signal corresponding to the amplitude intensity of the reflected ultrasonic wave is generated.

記憶部19はRAMやROMで構成され、制御部17に用いられるプログラムが記録され、また、表示部16で表示する各種画像のテンプレートが記録されている。   The storage unit 19 includes a RAM and a ROM, and stores a program used for the control unit 17 and also records various image templates to be displayed on the display unit 16.

制御部17は、例えば、マイクロプロセッサ、記憶素子及びその周辺回路等を備えて構成され、これら操作入力部11、送信部12、受信部13、画像処理部15、表示部16、記憶部19を当該機能に応じてそれぞれ制御することによって超音波診断装置Sの全体制御を行う回路である。   The control unit 17 includes, for example, a microprocessor, a storage element, a peripheral circuit thereof, and the like. The operation input unit 11, the transmission unit 12, the reception unit 13, the image processing unit 15, the display unit 16, and the storage unit 19 are included. It is a circuit that performs overall control of the ultrasonic diagnostic apparatus S by controlling each according to the function.

表示部16は、制御部17の制御に従って、画像処理部15で生成された超音波画像を表示する装置である。表示部16は、例えば、CRTディスプレイ、LCD、ELディスプレイ及びプラズマディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。   The display unit 16 is a device that displays the ultrasonic image generated by the image processing unit 15 under the control of the control unit 17. The display unit 16 is, for example, a display device such as a CRT display, LCD, EL display, or plasma display, or a printing device such as a printer.

一方、超音波探触子2は、振動部20を備える。振動部20は、図略の生体等の被検体Hに対して超音波を送信すると共に、被検体Hからの反射超音波を受信する。   On the other hand, the ultrasonic probe 2 includes a vibration unit 20. The vibration unit 20 transmits ultrasonic waves to the subject H such as a living body (not shown) and receives reflected ultrasonic waves from the subject H.

図3は、実施形態に係る超音波探触子2の振動部20の構成を示す概要図である。振動部20は、圧電部22と、音響整合層23と、音響レンズ24と、バッキング層25と、固定板26とを有する。   FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of the vibration unit 20 of the ultrasonic probe 2 according to the embodiment. The vibration unit 20 includes a piezoelectric unit 22, an acoustic matching layer 23, an acoustic lens 24, a backing layer 25, and a fixed plate 26.

圧電部22は、複数の圧電素子221における圧電現象を利用することによって電気信号と超音波との間で相互に信号を変換するものである。   The piezoelectric unit 22 converts signals between electrical signals and ultrasonic waves by using the piezoelectric phenomenon in the plurality of piezoelectric elements 221.

圧電部22は、超音波診断装置本体1の送信部12からケーブル3を介して入力された送信信号の電気信号を超音波へ変換して超音波を送信すると共に、受信した反射超音波を電気信号へ変換してこの電気信号である受信信号を、ケーブル3を介して超音波診断装置本体1の受信部13へ出力する。   The piezoelectric unit 22 converts an electric signal of a transmission signal input from the transmission unit 12 of the ultrasonic diagnostic apparatus main body 1 via the cable 3 into an ultrasonic wave, transmits the ultrasonic wave, and converts the received reflected ultrasonic wave into an electric wave. The signal is converted into a signal, and the received signal, which is an electrical signal, is output to the receiving unit 13 of the ultrasonic diagnostic apparatus body 1 via the cable 3.

超音波探触子2が被検体Hに当接されることによって圧電部22で生成された超音波が被検体H内へ送信され、被検体H内からの反射超音波が圧電部22で受信される。圧電材料には無機材料や有機材料が使用される。   When the ultrasound probe 2 is brought into contact with the subject H, the ultrasound generated by the piezoelectric unit 22 is transmitted into the subject H, and the reflected ultrasound from the subject H is received by the piezoelectric unit 22. Is done. An inorganic material or an organic material is used as the piezoelectric material.

音響整合層23は、圧電部22の音響インピーダンスと被検体Hの音響インピーダンスの間の値の音響インピーダンスを備えることで、圧電部22から送信される超音波を被検体Hに送信する際に、圧電部22と被検体Hとの音響インピーダンスの差に応じて生じる反射超音波を軽減する機能を有し、圧電部22で生じた超音波を被検体Hへ、また被検体H内で反射した超音波を圧電部22へ効率良く伝達することができる。圧電部22から被検体Hへ音響インピーダンスが徐々に近づいていくように2層以上の音響整合層を形成すれば、圧電部22と被検体Hとの間で超音波の反射をより少なくすることができる。   The acoustic matching layer 23 includes an acoustic impedance having a value between the acoustic impedance of the piezoelectric unit 22 and the acoustic impedance of the subject H, so that when transmitting the ultrasonic wave transmitted from the piezoelectric unit 22 to the subject H, It has a function of reducing reflected ultrasonic waves generated according to the difference in acoustic impedance between the piezoelectric unit 22 and the subject H, and the ultrasonic waves generated by the piezoelectric unit 22 are reflected to and within the subject H. Ultrasonic waves can be efficiently transmitted to the piezoelectric unit 22. If two or more acoustic matching layers are formed so that the acoustic impedance gradually approaches the subject H from the piezoelectric portion 22, reflection of ultrasonic waves between the piezoelectric portion 22 and the subject H can be reduced. Can do.

音響レンズ24は、圧電部22から送信される超音波を測定箇所へ向けて集束させる機能を有する。   The acoustic lens 24 has a function of focusing the ultrasonic wave transmitted from the piezoelectric unit 22 toward the measurement location.

バッキング層25は、超音波を吸収する材料から構成された部材であり、圧電部22からバッキング層25方向へ放射される不要な超音波を吸収し得る超音波吸収体である。好ましいバッキング材としては、ゴム系複合材料及びまたはエポキシ樹脂複合材からなるものであり、その形状は圧電体や圧電体を含むプローブヘッドの形状に応じて、適宜選択することができる。   The backing layer 25 is a member made of a material that absorbs ultrasonic waves, and is an ultrasonic absorber that can absorb unnecessary ultrasonic waves emitted from the piezoelectric portion 22 toward the backing layer 25. A preferable backing material is made of a rubber-based composite material and / or an epoxy resin composite material, and the shape thereof can be appropriately selected according to the shape of the piezoelectric body or the probe head including the piezoelectric body.

固定板26は、バッキング層25を固定し、超音波探触子2に剛性を持たせたり、加工時に固定したりする機能を有するものである。   The fixing plate 26 has a function of fixing the backing layer 25 and imparting rigidity to the ultrasonic probe 2 or fixing at the time of processing.

次いで、かかる超音波診断装置Sを用いて高調波周波数成分を抽出する動作について説明する。   Next, an operation for extracting a harmonic frequency component using the ultrasonic diagnostic apparatus S will be described.

図4は、超音波を送信された被検体Hの測定箇所で発生した高調波の位相の関係を示す模式図である。   FIG. 4 is a schematic diagram showing the phase relationship of the harmonics generated at the measurement location of the subject H to which ultrasonic waves are transmitted.

超音波探触子2から測定箇所に超音波が送信されると、測定箇所の音響インピーダンスの相違の分布によって反射波が発生する。特に、測定箇所に超音波がフォーカスされると、超音波の強度が大きくなることにより、非線形性が高まり、反射波に占める高調波周波数成分が高まる。測定箇所において発生する反射波においては、次数に依って初期位相が異なることが知られている。図4において示されているように、測定箇所において発生する基本波の初期位相を0度とすると、2次波は45度、3次波は90度、すなわち、次数をmとすると、45×(m−1)(度)だけ位相が遅れる。本実施形態においては、このように次数に依って遅れる位相が異なるという性質を利用して高調波周波数成分を抽出する。そのために、図5に示すような位相関係を有する二つの反射波、第1反射波と第2反射波とを生成する。なお、以下に行う反射波の演算は、反射波である超音波が圧電部22において変換された電気信号に基づいて行うものとする。図5は、第1反射波と第2反射波とこれらを加算して合成した合成波の基本波と3次波の位相関係を示す図である。   When an ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic probe 2 to a measurement location, a reflected wave is generated due to a distribution of differences in acoustic impedance at the measurement location. In particular, when the ultrasonic wave is focused on the measurement location, the intensity of the ultrasonic wave increases, thereby increasing non-linearity and increasing the harmonic frequency component in the reflected wave. It is known that the initial phase of the reflected wave generated at the measurement location differs depending on the order. As shown in FIG. 4, if the initial phase of the fundamental wave generated at the measurement location is 0 degree, the secondary wave is 45 degrees, the tertiary wave is 90 degrees, that is, if the order is m, 45 × The phase is delayed by (m−1) (degrees). In the present embodiment, the harmonic frequency component is extracted by utilizing the property that the delayed phase differs depending on the order as described above. For this purpose, two reflected waves having a phase relationship as shown in FIG. 5, a first reflected wave and a second reflected wave are generated. In addition, the calculation of the reflected wave performed below shall be performed based on the electrical signal which the ultrasonic wave which is a reflected wave was converted in the piezoelectric part 22. FIG. FIG. 5 is a diagram showing the phase relationship between the fundamental wave and the tertiary wave of the synthesized wave obtained by adding and synthesizing the first reflected wave and the second reflected wave.

第1反射波においては、基本波の位相が0度、3次波の位相が180度である。第2反射波においては、基本波の位相が270度、3次波の位相が180度である。かかる第1反射波と第2反射波とを加算して合成すると同図に示すように、基本波は相殺されて無くなり、3次波は2倍の強度となる。このように、第1反射波と第2反射波とを生成することで、基本波は相殺でき、3次波は増幅できることとなる。   In the first reflected wave, the phase of the fundamental wave is 0 degree and the phase of the tertiary wave is 180 degrees. In the second reflected wave, the phase of the fundamental wave is 270 degrees and the phase of the tertiary wave is 180 degrees. When the first reflected wave and the second reflected wave are added and synthesized, as shown in the figure, the fundamental wave is canceled out and the third-order wave has twice the intensity. Thus, by generating the first reflected wave and the second reflected wave, the fundamental wave can be canceled and the tertiary wave can be amplified.

次いで、図5に示すような位相関係を有する第1反射波と第2反射波とを生成する手段について説明する。   Next, means for generating a first reflected wave and a second reflected wave having a phase relationship as shown in FIG. 5 will be described.

第1の実施形態においては、第1反射波と第2反射波は、一回の送信に対応する反射波から分離されたものであって、第1反射波は、遅延手段によって位相が変化されることを特徴とするものである。   In the first embodiment, the first reflected wave and the second reflected wave are separated from the reflected wave corresponding to one transmission, and the phase of the first reflected wave is changed by the delay means. It is characterized by that.

また、第2反射波は、デジタルフィルタにより位相を変化されるものとする。   The phase of the second reflected wave is changed by a digital filter.

図6は、かかる位相関係を実現するための超音波診断装置Sの受信に係る部分のブロック図である。   FIG. 6 is a block diagram of a portion related to reception of the ultrasonic diagnostic apparatus S for realizing such a phase relationship.

振動部20の圧電部22には複数の圧電素子221が備えられている。   The piezoelectric unit 22 of the vibration unit 20 includes a plurality of piezoelectric elements 221.

受信部13には、電気信号の伝搬する方向に順にアンプ131、スイッチ132、遅延器133、AD変換器134、整相加算器135、スイッチ136、FIR(Finite Impulse Response Filter)フィルタ137、メモリ138、加算器139が備えられている。アンプ131からAD変換器134までは各圧電素子221に対応して備えられている。FIRフィルタ137は、次数に関らずに同一の位相変化をもたらす移相手段として機能する。   In the receiving unit 13, an amplifier 131, a switch 132, a delay unit 133, an AD converter 134, a phasing adder 135, a switch 136, an FIR (Finite Impulse Response Filter) filter 137, and a memory 138 are sequentially provided in the direction in which the electric signal propagates. , An adder 139 is provided. The amplifier 131 to the AD converter 134 are provided corresponding to each piezoelectric element 221. The FIR filter 137 functions as a phase shift unit that causes the same phase change regardless of the order.

画像処理部15には信号処理器151、DSC(digital scan converter)152が備えられている。   The image processing unit 15 includes a signal processor 151 and a DSC (digital scan converter) 152.

図7は、本実施形態の超音波診断装置Sの受信に係る部分の動作のフロー図である。   FIG. 7 is a flowchart of the operation of the part related to reception of the ultrasonic diagnostic apparatus S of the present embodiment.

図7に従って本実施形態の超音波診断装置Sの受信に係る部分の動作を説明する。   The operation of the part related to reception of the ultrasonic diagnostic apparatus S of the present embodiment will be described with reference to FIG.

最初にステップS1において制御部17は送信部12、振動部20を制御して被検体Hに超音波を送信する。送信部12における図示しないビームフォーマによって被検体Hの測定箇所に超音波がフォーカスされるように、各圧電素子221の位相が制御される。被検体Hにおいて発生した反射波である第1反射波には人体の音響的な非線形性により基本波成分以外に高調波成分を含まれている。   First, in step S <b> 1, the control unit 17 controls the transmission unit 12 and the vibration unit 20 to transmit ultrasonic waves to the subject H. The phase of each piezoelectric element 221 is controlled so that the ultrasonic wave is focused on the measurement location of the subject H by a beam former (not shown) in the transmission unit 12. The first reflected wave, which is a reflected wave generated in the subject H, includes harmonic components in addition to the fundamental wave component due to the acoustic nonlinearity of the human body.

次いでステップS2において、超音波探触子2における圧電素子221は反射波である第1反射波を受信し電気信号に変換する。変換によって生じた電気信号はケーブル3を伝搬して受信部13のアンプ131に入力され、電気信号が増幅される。アンプ131は超音波探触子2内に設けても良い。アンプ131に増幅された電気信号はスイッチ132に入力される。   Next, in step S2, the piezoelectric element 221 in the ultrasonic probe 2 receives the first reflected wave, which is a reflected wave, and converts it into an electrical signal. The electric signal generated by the conversion propagates through the cable 3 and is input to the amplifier 131 of the receiving unit 13, and the electric signal is amplified. The amplifier 131 may be provided in the ultrasonic probe 2. The electric signal amplified by the amplifier 131 is input to the switch 132.

次いでステップS3において、スイッチ132は制御部17の制御によりかかる電気信号を遅延器133に出力する。遅延器133は、入力された電気信号の位相を遅らせる遅延手段であり、入力された波の次数に比例した位相変化を与えるものである。   Next, in step S <b> 3, the switch 132 outputs the electric signal to the delay unit 133 under the control of the control unit 17. The delay unit 133 is a delay unit that delays the phase of the input electric signal, and gives a phase change proportional to the order of the input wave.

スイッチ132にはトランジスタ回路など一般的なスイッチを採用できる。遅延器133には例えば遅延させる時間に対応した長さの遅延線を採用できる。   The switch 132 may be a general switch such as a transistor circuit. For example, a delay line having a length corresponding to the delay time can be adopted as the delay unit 133.

遅延させる時間は、図5で説明したように、基本波成分について90度になるような時間を設定する。基本波成分について90度になるようにすれば、2次波については、180度、3次波については、270度となる。   As described with reference to FIG. 5, the delay time is set to 90 degrees for the fundamental wave component. If the fundamental wave component is 90 degrees, the secondary wave is 180 degrees and the tertiary wave is 270 degrees.

次いでステップS4において、第1反射波の電気信号を次のように処理し記憶させる。   Next, in step S4, the electrical signal of the first reflected wave is processed and stored as follows.

遅延器133から出力された電気信号はAD変換器134によってアナログ値からデジタル値に変換される。AD変換器134から出力された電気信号は整相加算器135に入力され、各圧電素子221の出力毎の位相が調整されて整相加算される。   The electrical signal output from the delay unit 133 is converted from an analog value to a digital value by the AD converter 134. The electrical signal output from the AD converter 134 is input to the phasing adder 135, and the phase for each output of each piezoelectric element 221 is adjusted and phasing is added.

整相加算された電気信号はスイッチ136に入力される。スイッチ136においては、制御部17の制御により第1反射波に相当する電気信号を、FIR137を介さずにメモリ138に入力させるようにスイッチする。メモリ138は、かかる整相加算された第1反射波の電気信号を記憶する。メモリ138には制御部17からの指令により書換え可能なメモリを採用する。   The electric signal subjected to the phasing addition is input to the switch 136. The switch 136 switches so that an electric signal corresponding to the first reflected wave is input to the memory 138 without passing through the FIR 137 under the control of the control unit 17. The memory 138 stores the electric signal of the first reflected wave subjected to the phasing addition. A memory that can be rewritten by a command from the control unit 17 is employed as the memory 138.

次いで、ステップS5において、超音波探触子2における圧電素子221は、第1反射波を基準とし、ステップS1で送信した超音波から第2反射波を受信し電気信号に変換する。変換された電気信号は、上記と同様にアンプ131を経てスイッチ132に入力される。   Next, in step S5, the piezoelectric element 221 in the ultrasonic probe 2 receives the second reflected wave from the ultrasonic wave transmitted in step S1 using the first reflected wave as a reference, and converts it into an electrical signal. The converted electrical signal is input to the switch 132 through the amplifier 131 as described above.

次いでステップS6において、第2反射波の電気信号を次のように処理し記憶する。   Next, in step S6, the electric signal of the second reflected wave is processed and stored as follows.

スイッチ132は制御部17の制御によりかかる電気信号を、遅延器133を介さずに、AD変換器134、整相加算器135経てスイッチ136に入力する。スイッチ136は制御部17の制御によりかかる電気信号をFIR137に出力する。   The switch 132 inputs the electric signal under the control of the control unit 17 to the switch 136 via the AD converter 134 and the phasing adder 135 without passing through the delay unit 133. The switch 136 outputs the electric signal to the FIR 137 under the control of the control unit 17.

FIR137は、90度移相型のFIRである。90度移相型であるので、電気信号に含まれる周波数の大きさに関らずに一様に各周波数成分を90度移相させる。   The FIR 137 is a 90 degree phase shift type FIR. Since it is a 90-degree phase shift type, each frequency component is uniformly phase-shifted by 90 degrees regardless of the magnitude of the frequency included in the electrical signal.

なお、FIR137に限らず、入力される電気信号に含まれる周波数の大きさに関らずに一様に各周波数成分を90度移相させるデジタルフィルタであればフィルタの種類は問わない。以上により、第2反射波は、図5に示すような位相関係を有することとなる。このような位相関係を有する第2反射波の電気信号をメモリ138に記憶させる。   Note that the filter type is not limited as long as it is a digital filter that uniformly shifts the phase of each frequency component by 90 degrees regardless of the magnitude of the frequency included in the input electrical signal, not limited to FIR137. Thus, the second reflected wave has a phase relationship as shown in FIG. The electric signal of the second reflected wave having such a phase relationship is stored in the memory 138.

次いでステップS7において、第1反射波の電気信号と第2反射波の電気信号とを加算器139において加算する。第1反射波の電気信号と第2反射波の電気信号とは、図5で示すような位相関係にある。具体的には、図8のようになる。図8は、第1反射波と第2反射波とこれらを加算して合成した合成波の基本波から3次波までの位相関係を示す模式図である。図8に示されているように、合成波においては、基本波は相殺され、3次波は2倍になり、2次波は2×sin(45°)=1.414倍になる。   Next, in step S7, the adder 139 adds the electric signal of the first reflected wave and the electric signal of the second reflected wave. The electric signal of the first reflected wave and the electric signal of the second reflected wave have a phase relationship as shown in FIG. Specifically, it is as shown in FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing a phase relationship from a fundamental wave to a tertiary wave of a synthesized wave obtained by adding and synthesizing the first reflected wave and the second reflected wave. As shown in FIG. 8, in the composite wave, the fundamental wave is canceled, the third order wave is doubled, and the secondary wave is 2 × sin (45 °) = 1.414 times.

次いでステップS8において、加算器139から出力された電気信号は画像処理部15に入力される。画像処理部15には、信号処理器151とDSC152が備えられている。信号処理器151においては、包絡線検波、振幅輝度変換、そしてLOG圧縮が実施される。DSC152においては、各圧電素子221からのデータを音線方向に並べてBモード画像の画像データを生成する。画像処理部15から出力された画像データは表示部16に出力され、超音波画像が表示部16に表示されることとなる。   Next, in step S <b> 8, the electrical signal output from the adder 139 is input to the image processing unit 15. The image processing unit 15 includes a signal processor 151 and a DSC 152. In the signal processor 151, envelope detection, amplitude luminance conversion, and LOG compression are performed. In the DSC 152, image data of a B-mode image is generated by arranging the data from the piezoelectric elements 221 in the sound ray direction. The image data output from the image processing unit 15 is output to the display unit 16, and an ultrasonic image is displayed on the display unit 16.

以上のように、本実施形態によれば、被検体Hからの反射超音波に含まれる基本波を相殺し3次波は2倍に増加させることができることから、高調波成分の鮮明な超音波画像を得ることができる。   As described above, according to the present embodiment, the fundamental wave included in the reflected ultrasonic wave from the subject H can be canceled and the third-order wave can be doubled. An image can be obtained.

(第2の実施形態)
次いで、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態においては、第1反射波と第2反射波は、位相を異ならせて2回行われた送信に対応する反射波であることを特徴とするものである。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, the first reflected wave and the second reflected wave are reflected waves corresponding to the transmission performed twice with different phases.

図9は、第2の実施形態の超音波診断装置Sの受信に係る部分のブロック図である。第1の実施形態におけるブロック図との相違は、スイッチ132と遅延器133が設けられておらず、アンプ131の出力は直接にAD変換器134に入力される点である。   FIG. 9 is a block diagram of a portion related to reception of the ultrasonic diagnostic apparatus S of the second embodiment. The difference from the block diagram in the first embodiment is that the switch 132 and the delay unit 133 are not provided, and the output of the amplifier 131 is directly input to the AD converter 134.

図10は、本実施形態の超音波診断装置Sの受信に係る部分の動作のフロー図である。図10に従って本実施形態の超音波診断装置Sの受信に係る部分の動作を説明する。   FIG. 10 is a flowchart of the operation of the part related to reception of the ultrasonic diagnostic apparatus S of the present embodiment. The operation of the part related to reception of the ultrasonic diagnostic apparatus S of the present embodiment will be described with reference to FIG.

最初にステップS21において制御部17は送信部12、振動部20を制御して被検体Hに第1送信波を送信する。送信部12における図示しないビームフォーマによって被検体Hの測定箇所に超音波がフォーカスされるように、各圧電素子221の位相が制御される。被検体Hにおいて発生した第1反射波には人体の音響的な非線形性により基本波成分以外に高調波成分を含まれている。   First, in step S <b> 21, the control unit 17 controls the transmission unit 12 and the vibration unit 20 to transmit the first transmission wave to the subject H. The phase of each piezoelectric element 221 is controlled so that the ultrasonic wave is focused on the measurement location of the subject H by a beam former (not shown) in the transmission unit 12. The first reflected wave generated in the subject H includes harmonic components in addition to the fundamental wave component due to the acoustic nonlinearity of the human body.

次いでステップS22において、超音波探触子2における圧電素子221は第1反射波を受信し電気信号に変換する。変換によって生じた電気信号はケーブル3を伝搬して受信部13のアンプ131に入力され、電気信号が増幅される。アンプ131は超音波探触子2内に設けても良い。   Next, in step S22, the piezoelectric element 221 in the ultrasonic probe 2 receives the first reflected wave and converts it into an electrical signal. The electric signal generated by the conversion propagates through the cable 3 and is input to the amplifier 131 of the receiving unit 13, and the electric signal is amplified. The amplifier 131 may be provided in the ultrasonic probe 2.

次いでステップS23において、第1反射波の電気信号は次のように処理され記憶させる。   Next, in step S23, the electrical signal of the first reflected wave is processed and stored as follows.

アンプ131から出力された電気信号はAD変換器134によってアナログ値からデジタル値に変換される。AD変換器134から出力された電気信号は整相加算器135に入力され、各圧電素子221の出力毎の位相が調整されて整相加算される。   The electric signal output from the amplifier 131 is converted from an analog value to a digital value by the AD converter 134. The electrical signal output from the AD converter 134 is input to the phasing adder 135, and the phase for each output of each piezoelectric element 221 is adjusted and phasing is added.

整相加算された電気信号はスイッチ136に入力される。スイッチ136においては、制御部17の制御により第1反射波に相当する電気信号を、FIR137を介さずにメモリ138に入力させるようにスイッチする。メモリ138は、かかる整相加算された第1反射波の電気信号を記憶する。メモリ138には制御部17からの指令により書換え可能なメモリを採用する。   The electric signal subjected to the phasing addition is input to the switch 136. The switch 136 switches so that an electric signal corresponding to the first reflected wave is input to the memory 138 without passing through the FIR 137 under the control of the control unit 17. The memory 138 stores the electric signal of the first reflected wave subjected to the phasing addition. A memory that can be rewritten by a command from the control unit 17 is employed as the memory 138.

次いでステップS24において、制御部17は、次に送信する第2送信波により発生する第2反射波の位相が、第1反射波の位相に対して、図5で示したように180度ずれるタイミングになるまで第2送信波の送信を待機する。   Next, in step S24, the control unit 17 determines that the phase of the second reflected wave generated by the second transmission wave to be transmitted next is shifted by 180 degrees with respect to the phase of the first reflected wave as shown in FIG. Until the second transmission wave is transmitted.

次いでステップS25において、制御部17は送信部12、振動部20を制御して被検体Hに第2送信波を送信する。   Next, in step S <b> 25, the control unit 17 controls the transmission unit 12 and the vibration unit 20 to transmit the second transmission wave to the subject H.

次いで、ステップS26において、超音波探触子2における圧電素子221は第2反射波を受信し電気信号に変換する。変換によって生じた電気信号はケーブル3を伝搬して受信部13のアンプ131に入力され、電気信号が増幅される。   Next, in step S26, the piezoelectric element 221 in the ultrasonic probe 2 receives the second reflected wave and converts it into an electrical signal. The electric signal generated by the conversion propagates through the cable 3 and is input to the amplifier 131 of the receiving unit 13, and the electric signal is amplified.

次いでステップS27において、第2反射波の電気信号を次のように処理し記憶する。   Next, in step S27, the electric signal of the second reflected wave is processed and stored as follows.

変換された電気信号は、上記と同様にアンプ131、AD変換器134、整相加算器135経てスイッチ136に入力される。スイッチ136は制御部17の制御によりかかる電気信号をFIR137に出力する。FIR137は、90度移相型のFIRである。90度移相型であるので、電気信号に含まれる周波数の大きさに関らずに一様に各周波数成分を90度移相させる。すなわち、第2反射波は、図5に示すような位相関係を有することとなる。このような位相関係を有する第2反射波の電気信号をメモリ138に記憶させる。   The converted electrical signal is input to the switch 136 through the amplifier 131, the AD converter 134, and the phasing adder 135 in the same manner as described above. The switch 136 outputs the electric signal to the FIR 137 under the control of the control unit 17. The FIR 137 is a 90 degree phase shift type FIR. Since it is a 90-degree phase shift type, each frequency component is uniformly phase-shifted by 90 degrees regardless of the magnitude of the frequency included in the electrical signal. That is, the second reflected wave has a phase relationship as shown in FIG. The electric signal of the second reflected wave having such a phase relationship is stored in the memory 138.

次いでステップS28において、第1反射波の電気信号と第2反射波の電気信号とを加算器139において加算する。第1反射波の電気信号と第2反射波の電気信号とは、図5で示すような位相関係にある。具体的には、図8のようになる。図8に示されているように、合成波においては、基本波は相殺され、3次波は2倍になり、2次波は2×sin(45°)=1.414倍になる。   In step S28, the adder 139 adds the electric signal of the first reflected wave and the electric signal of the second reflected wave. The electric signal of the first reflected wave and the electric signal of the second reflected wave have a phase relationship as shown in FIG. Specifically, it is as shown in FIG. As shown in FIG. 8, in the composite wave, the fundamental wave is canceled, the third order wave is doubled, and the secondary wave is 2 × sin (45 °) = 1.414 times.

次いでステップS29において、加算器139から出力された電気信号は画像処理部15に入力される。画像処理部15には、信号処理器151とDSC152が備えられている。信号処理器151においては、包絡線検波、振幅輝度変換、そしてLOG圧縮が実施される。DSC152においては、各圧電素子221からのデータを音線方向に並べてBモード画像の画像データを生成する。画像処理部15から出力された画像データは表示部16に出力され、超音波画像が表示部16に表示されることとなる。   Next, in step S29, the electrical signal output from the adder 139 is input to the image processing unit 15. The image processing unit 15 includes a signal processor 151 and a DSC 152. In the signal processor 151, envelope detection, amplitude luminance conversion, and LOG compression are performed. In the DSC 152, image data of a B-mode image is generated by arranging the data from the piezoelectric elements 221 in the sound ray direction. The image data output from the image processing unit 15 is output to the display unit 16, and an ultrasonic image is displayed on the display unit 16.

以上のように、本実施形態によれば、被検体Hからの反射超音波に含まれる基本波を相殺し3次波は2倍に増加させることができることから、高調波成分の鮮明な超音波画像を得ることができる。   As described above, according to the present embodiment, the fundamental wave included in the reflected ultrasonic wave from the subject H can be canceled and the third-order wave can be doubled. An image can be obtained.

なお、図11に示すような位相関係を有する二つの反射波、第1反射波と第2反射波とを生成させてもよい。図5との相違は、第1反射波と第2反射波との位相が反対になっている点である。第1反射波は、図4に示した送信波の基本波の位相より90度進むようにし、第2反射波は90度遅れている。このような位相関係にすることによっても、基本波成分を相殺させることができ、3次波を2倍にすることができる。   Note that two reflected waves having a phase relationship as shown in FIG. 11, a first reflected wave and a second reflected wave may be generated. The difference from FIG. 5 is that the phases of the first reflected wave and the second reflected wave are opposite. The first reflected wave is advanced by 90 degrees from the phase of the fundamental wave of the transmission wave shown in FIG. 4, and the second reflected wave is delayed by 90 degrees. By adopting such a phase relationship, the fundamental wave component can be canceled and the third-order wave can be doubled.

以上のように本発明によれば、被検体に超音波を送信し前記超音波が被検体において反射して生成された反射超音波を受信して電気信号に変換する圧電部と、前記電気信号に含まれる高調波成分の電気信号を少なくとも抽出するための高調波抽出部と、前記高調波成分の電気信号から前記被検体内の超音波画像を生成する画像処理部と、を有する超音波診断装置であって、1回の超音波の送信に対応する反射超音波から前記圧電部が変換した電気信号であって、位相を遅延手段により変化させた第1反射波と、前記1回の超音波の送信に対応する反射超音波から前記圧電部が変換した電気信号であって、次数に関らずに同一の位相変化をもたらす移相手段により位相を変化させた第2反射波とを作製し、前記第1反射波と前記第2反射波の位相を互いに180度異ならせて前記第1反射波と前記第2反射波とを加えて基本波成分を相殺することで高調波成分を抽出することから、被検体からの反射波において基本波を取り除きつつ高調波成分を抽出することで、高調波成分に基づく超音波画像を提供できる超音波診断装置を提供できる。   As described above, according to the present invention, a piezoelectric unit that transmits ultrasonic waves to a subject and receives reflected ultrasonic waves generated by reflection of the ultrasonic waves at the subject and converts them into electrical signals; and the electrical signals An ultrasonic diagnosis comprising: a harmonic extraction unit for extracting at least an electric signal of a harmonic component contained in the image; and an image processing unit for generating an ultrasonic image in the subject from the electric signal of the harmonic component An electrical signal converted by the piezoelectric unit from reflected ultrasonic waves corresponding to transmission of one ultrasonic wave, the first reflected wave whose phase is changed by a delay unit, and the one ultrasonic wave An electrical signal converted from the reflected ultrasonic wave corresponding to the transmission of the sound wave by the piezoelectric unit, and a second reflected wave whose phase is changed by phase-shifting means that brings about the same phase change regardless of the order. And the position of the first reflected wave and the second reflected wave. Since the harmonic component is extracted by offsetting the fundamental wave component by adding the first reflected wave and the second reflected wave with 180 degrees different from each other, the fundamental wave is removed from the reflected wave from the subject. While extracting a harmonic component, an ultrasonic diagnostic apparatus that can provide an ultrasonic image based on the harmonic component can be provided.

また、本発明によれば、被検体に超音波を送信し前記超音波が被検体において反射して生成された反射超音波を受信して電気信号に変換する圧電部と、前記電気信号に含まれる高調波成分の電気信号を少なくとも抽出するための高調波抽出部と、前記高調波成分の電気信号から前記被検体内の超音波画像を生成する画像処理部と、を有する超音波診断装置であって、第1送信波の送信に対応する反射超音波から前記圧電部が変換した電気信号である第1反射波と、第2送信波の送信に対応する反射超音波から前記圧電部が変換した電気信号である第2反射波とを各々生成し、次数に関らずに同一の位相変化をもたらす移相手段により前記第2反射波の位相を変化させ、第1送信波と第2送信波のタイミングを所定のタイミングに合わせることで、前記第1反射波と前記第2反射波の基本波の位相を互いに180度異ならせ、前記第1反射波と前記第2反射波とを加えて基本波成分を相殺することで高調波成分を抽出することから、被検体からの反射波において基本波を取り除きつつ高調波成分を抽出することで、高調波成分に基づく超音波画像を提供できる超音波診断装置を提供できる。   Further, according to the present invention, a piezoelectric unit that transmits an ultrasonic wave to a subject and receives the reflected ultrasonic wave generated by the reflection of the ultrasonic wave at the subject and converts it into an electric signal, and the electric signal includes An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a harmonic extraction unit for extracting at least a harmonic component electrical signal; and an image processing unit for generating an ultrasound image in the subject from the harmonic component electrical signal. The piezoelectric unit converts the first reflected wave, which is an electrical signal converted by the piezoelectric unit from the reflected ultrasonic wave corresponding to the transmission of the first transmission wave, and the reflected ultrasonic wave corresponding to the transmission of the second transmission wave. The second reflected wave, which is an electrical signal, is generated, and the phase of the second reflected wave is changed by phase-shifting means that causes the same phase change regardless of the order, so that the first transmission wave and the second transmission wave are transmitted. Match the timing of the wave to the predetermined timing The fundamental component of the first reflected wave and the second reflected wave is made to be 180 degrees different from each other, and the fundamental wave component is canceled by adding the first reflected wave and the second reflected wave. Therefore, by extracting the harmonic component while removing the fundamental wave from the reflected wave from the subject, an ultrasonic diagnostic apparatus that can provide an ultrasonic image based on the harmonic component can be provided.

また、本発明によれば、前記移相手段はデジタルフィルタであることから、電気信号に含まれる周波数の大きさに関らずに一様に各周波数成分を移相させる機能を容易に実現できるので、基本波を取り除きつつ高調波成分を抽出することで、高調波成分に基づく超音波画像を提供できる超音波診断装置を提供できる。   In addition, according to the present invention, since the phase shift means is a digital filter, it is possible to easily realize a function of uniformly shifting the phase of each frequency component regardless of the magnitude of the frequency included in the electrical signal. Therefore, by extracting the harmonic component while removing the fundamental wave, it is possible to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that can provide an ultrasonic image based on the harmonic component.

また、本発明によれば、前記デジタルフィルタは、FIRフィルタであることから、電気信号に含まれる周波数の大きさに関らずに一様に各周波数成分を移相させる機能を容易に実現できる。   In addition, according to the present invention, since the digital filter is an FIR filter, it is possible to easily realize a function of uniformly shifting the phase of each frequency component regardless of the magnitude of the frequency included in the electrical signal. .

また、本発明によれば、前記デジタルフィルタは、90度位相を変化させることから、基本周波数成分を完全に除去することができる。   In addition, according to the present invention, the digital filter changes the phase by 90 degrees, so that the fundamental frequency component can be completely removed.

また、本発明によれば、抽出する高調波成分は3次高調波であることから、3次波に基づき高精細な超音波画像を実現する超音波診断装置を提供できる。   Further, according to the present invention, since the extracted harmonic component is the third harmonic, an ultrasonic diagnostic apparatus that realizes a high-definition ultrasonic image based on the third wave can be provided.

1 超音波診断装置本体
2 超音波探触子
3 ケーブル
4 超音波探触子フォルダ
11 操作入力部
12 送信部
13 受信部
15 画像処理部
16 表示部
17 制御部
19 記憶部
20 振動部
22 圧電部
23 音響整合層
24 音響レンズ
25 バッキング層
26 固定板
32 圧電部
131 アンプ
132 スイッチ
133 遅延器
134 AD変換器
135 整相加算器
136 スイッチ
137 FIRフィルタ
138 メモリ
139 加算器
151 信号処理器
152 DSC
221 圧電素子
S 超音波診断装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic diagnostic apparatus main body 2 Ultrasonic probe 3 Cable 4 Ultrasonic probe folder 11 Operation input part 12 Transmission part 13 Reception part 15 Image processing part 16 Display part 17 Control part 19 Storage part 20 Vibration part 22 Piezoelectric part DESCRIPTION OF SYMBOLS 23 Acoustic matching layer 24 Acoustic lens 25 Backing layer 26 Fixed plate 32 Piezoelectric part 131 Amplifier 132 Switch 133 Delayer 134 AD converter 135 Phased adder 136 Switch 137 FIR filter 138 Memory 139 Adder 151 Signal processor 152 DSC
221 Piezoelectric element S Ultrasonic diagnostic equipment

Claims (6)

被検体に超音波を送信し前記超音波が被検体において反射して生成された反射超音波を受信して電気信号に変換する圧電部と、
前記電気信号に含まれる高調波成分の電気信号を少なくとも抽出するための高調波抽出部と、
前記高調波成分の電気信号から前記被検体内の超音波画像を生成する画像処理部と、
を有する超音波診断装置であって、
1回の超音波の送信に対応する反射超音波から前記圧電部が変換した電気信号であって、位相を遅延手段により変化させた第1反射波と、前記1回の超音波の送信に対応する反射超音波から前記圧電部が変換した電気信号であって、次数に関らずに同一の位相変化をもたらす移相手段により位相を変化させた第2反射波と、を作製し、
前記第1反射波と前記第2反射波の位相を互いに180度異ならせて前記第1反射波と前記第2反射波とを加えて基本波成分を相殺することで高調波成分を抽出することを特徴とする超音波診断装置。
A piezoelectric unit that transmits ultrasonic waves to a subject and receives reflected ultrasonic waves generated by the reflection of the ultrasonic waves at the subject and converts them into electrical signals; and
A harmonic extraction unit for extracting at least an electric signal of a harmonic component contained in the electric signal;
An image processing unit for generating an ultrasonic image in the subject from the electrical signal of the harmonic component;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
An electrical signal converted by the piezoelectric unit from reflected ultrasound corresponding to one transmission of ultrasonic waves, corresponding to a first reflected wave whose phase has been changed by a delay means, and corresponding to one transmission of ultrasonic waves A second reflected wave that is an electrical signal converted from the reflected ultrasonic wave by the piezoelectric unit, the phase of which is changed by phase-shifting means that causes the same phase change regardless of the order, and
A harmonic component is extracted by offsetting the fundamental component by adding the first reflected wave and the second reflected wave by making the phases of the first reflected wave and the second reflected wave 180 degrees different from each other. An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by the above.
被検体に超音波を送信し前記超音波が被検体において反射して生成された反射超音波を受信して電気信号に変換する圧電部と、
前記電気信号に含まれる高調波成分の電気信号を少なくとも抽出するための高調波抽出部と、
前記高調波成分の電気信号から前記被検体内の超音波画像を生成する画像処理部と、
を有する超音波診断装置であって、
第1送信波の送信に対応する反射超音波から前記圧電部が変換した電気信号である第1反射波と、第2送信波の送信に対応する反射超音波から前記圧電部が変換した電気信号である第2反射波とを各々生成し、
次数に関らずに同一の位相変化をもたらす移相手段により前記第2反射波の位相を変化させ、
第1送信波と第2送信波のタイミングを所定のタイミングに合わせることで、前記第1反射波と前記第2反射波の基本波の位相を互いに180度異ならせ、前記第1反射波と前記第2反射波とを加えて基本波成分を相殺することで高調波成分を抽出することを特徴とする超音波診断装置。
A piezoelectric unit that transmits ultrasonic waves to a subject and receives reflected ultrasonic waves generated by the reflection of the ultrasonic waves at the subject and converts them into electrical signals; and
A harmonic extraction unit for extracting at least an electric signal of a harmonic component contained in the electric signal;
An image processing unit for generating an ultrasonic image in the subject from the electrical signal of the harmonic component;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
A first reflected wave that is an electric signal converted by the piezoelectric unit from a reflected ultrasonic wave corresponding to the transmission of the first transmission wave, and an electric signal converted by the piezoelectric unit from a reflected ultrasonic wave corresponding to the transmission of the second transmission wave And a second reflected wave that is
The phase of the second reflected wave is changed by phase shifting means that brings about the same phase change regardless of the order,
By matching the timings of the first transmission wave and the second transmission wave to a predetermined timing, the fundamental waves of the first reflected wave and the second reflected wave are different from each other by 180 degrees. An ultrasonic diagnostic apparatus, wherein a harmonic component is extracted by adding a second reflected wave to cancel a fundamental wave component.
前記移相手段はデジタルフィルタであることを特徴とする請求項1または2に記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the phase shift means is a digital filter. 前記デジタルフィルタは、FIRフィルタであることを特徴とする請求項3に記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3, wherein the digital filter is an FIR filter. 前記デジタルフィルタは、90度位相を変化させることを特徴とする請求項3または4に記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3 or 4, wherein the digital filter changes a phase by 90 degrees. 抽出する高調波成分は3次高調波であることを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the extracted harmonic component is a third harmonic.
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