JP6305752B2 - Ultrasonic diagnostic apparatus and ultrasonic probe - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、超音波診断装置及び超音波プローブに関する。 Embodiments described herein relate generally to an ultrasonic diagnostic apparatus and an ultrasonic probe.
従来、超音波診断装置では、超音波プローブに内蔵された複数の振動素子の各々に供給する駆動信号や、各々の振動素子から得られる受信信号の遅延時間を制御することにより超音波の集束点(焦点)を電子的に制御している。近年は、超音波プローブが1Dアレイプローブ(one dimensional array probe)から2Dアレイプローブ(two dimensional array probe)への移行が進んでいる。超音波プローブが1Dアレイプローブの場合は、横(ラテラル)方向へのみ振動素子が配列されていたが、2Dアレイプローブの場合は縦(エレベーション)方向への配列も加わる。このため、超音波プローブにおいては、振動素子の総素子数が飛躍的に増大している。 Conventionally, in an ultrasonic diagnostic apparatus, an ultrasonic focusing point is controlled by controlling a delay time of a drive signal supplied to each of a plurality of vibration elements incorporated in an ultrasonic probe and a reception signal obtained from each vibration element. (Focus) is controlled electronically. In recent years, the transition of ultrasonic probes from 1D array probes (one dimensional array probes) to 2D array probes (two dimensional array probes) has progressed. When the ultrasonic probe is a 1D array probe, vibration elements are arranged only in the lateral (lateral) direction, but in the case of a 2D array probe, arrangement in the longitudinal (elevation) direction is also added. For this reason, in the ultrasonic probe, the total number of vibration elements has increased dramatically.
焦点と各振動素子との距離は、各振動素子の位置が異なることからそれぞれ異なった値となる。このため、焦点へ超音波を集束させるための遅延時間は、振動素子ごとに演算する必要があり、振動素子の総素子数の増大に伴って、遅延時間の演算量も増大していた。 The distance between the focal point and each vibration element has a different value because the position of each vibration element is different. For this reason, it is necessary to calculate the delay time for focusing the ultrasonic wave on the focal point for each vibration element, and the amount of calculation of the delay time is increased as the total number of vibration elements is increased.
本発明が解決しようとする課題は、振動素子ごとの遅延時間の演算を容易に行うことを可能とする超音波診断装置及び超音波プローブを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus and an ultrasonic probe that can easily calculate a delay time for each vibration element.
一実施形態にかかる超音波診断装置は、超音波プローブと、遅延時間算出部と、送受信部と、画像生成部とを備える。超音波プローブは、被検体に対して超音波の送受信を行うための複数の振動素子が配列される。遅延時間算出部は、前記複数の振動素子の配列を区分した複数のサブアレイのそれぞれについて、当該サブアレイ内又はその近傍にある代表座標における前記超音波の送受信にかかる遅延時間を算出し、当該遅延時間と、前記代表座標に対する前記サブアレイに含まれる各振動素子の差分とをもとに、前記各振動素子における遅延時間を近似して算出する。送受信部は、前記振動素子ごとに算出された遅延時間をもとに、前記超音波プローブの複数の振動素子における超音波の送受信を前記遅延時間を持って行わせる。画像生成部は、前記送受信部より受信された超音波から前記被検体の内部の画像データを生成する。前記遅延時間算出部は、第1の遅延時間算出部と、第2の遅延時間算出部と、複数の第3の遅延時間算出部と、複数の第4の遅延時間算出部と、を有する。第1の遅延時間算出部は、前記複数のサブアレイに対して1つ設けられ、前記サブアレイごとに、前記代表座標における前記超音波の送信にかかる遅延時間を算出する。第2の遅延時間算出部は、前記複数のサブアレイに対して1つ設けられ、前記サブアレイごとに、前記代表座標における前記超音波の受信にかかる遅延時間を算出する。第3の遅延時間算出部は、一の前記サブアレイに含まれる振動素子の個数分設けられ、前記第1の遅延時間算出部により算出された遅延時間と、対応する振動素子の差分とをもとに、当該振動素子における遅延時間を近似して算出する。第4の遅延時間算出部は、一の前記サブアレイに含まれる振動素子の個数分設けられ、前記第2の遅延時間算出部により算出された遅延時間と、対応する振動素子の差分とをもとに、当該振動素子における遅延時間を近似して算出する。 An ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment includes an ultrasonic probe, a delay time calculation unit, a transmission / reception unit, and an image generation unit. In the ultrasonic probe, a plurality of vibration elements for transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a subject are arranged. The delay time calculation unit calculates, for each of the plurality of subarrays obtained by dividing the array of the plurality of vibration elements, a delay time required for transmission / reception of the ultrasonic wave at a representative coordinate in or near the subarray, and the delay time Based on the difference between the vibration elements included in the sub-array with respect to the representative coordinates, the delay time in each vibration element is approximated and calculated. The transmission / reception unit performs transmission / reception of ultrasonic waves in the plurality of vibration elements of the ultrasonic probe with the delay time based on the delay time calculated for each of the vibration elements. An image generation part produces | generates the image data inside the said test object from the ultrasonic wave received from the said transmission / reception part. The delay time calculation unit includes a first delay time calculation unit, a second delay time calculation unit, a plurality of third delay time calculation units, and a plurality of fourth delay time calculation units. One first delay time calculation unit is provided for each of the plurality of subarrays, and calculates a delay time required for transmission of the ultrasonic wave at the representative coordinates for each of the subarrays. One second delay time calculation unit is provided for each of the plurality of subarrays, and calculates a delay time required for reception of the ultrasonic wave at the representative coordinates for each of the subarrays. The third delay time calculation unit is provided for the number of vibration elements included in one of the subarrays, and is based on the delay time calculated by the first delay time calculation unit and the difference between the corresponding vibration elements. Then, the delay time in the vibration element is approximated and calculated. The fourth delay time calculation unit is provided for the number of vibration elements included in one of the subarrays, and is based on the delay time calculated by the second delay time calculation unit and the difference between the corresponding vibration elements. Then, the delay time in the vibration element is approximated and calculated.
以下、添付図面を参照して、実施形態にかかる超音波診断装置及び超音波プローブを詳細に説明する。なお、以下の説明において、同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。 Hereinafter, an ultrasonic diagnostic apparatus and an ultrasonic probe according to embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, common constituent elements are given common reference numerals, and redundant description is omitted.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態にかかる超音波診断装置100の構成を例示するブロック図である。図1に示すように、超音波診断装置100は、超音波プローブ1と、モニタ2と、入力装置3と、装置本体10とを有する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of an ultrasonic
超音波プローブ1は、プローブケーブル4などを介して装置本体10と通信可能に接続される。なお、超音波プローブ1は、プローブケーブル4を介した有線接続だけでなく、無線などを介して装置本体10と通信可能に接続される構成であってもよい。
The ultrasonic probe 1 is communicably connected to the apparatus
超音波プローブ1は、被検体Pに対して超音波の送受信を行うための複数の振動素子が配列されている(図3参照)。これら複数の振動素子は、後述する装置本体10が有する送受信部11から供給される駆動信号に基づいて振動することで超音波を発生する圧電振動子などであってよい。また、超音波プローブ1の複数の振動素子は、被検体Pからの反射波を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ1は、振動素子に設けられる整合層と、振動素子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材などを有する。なお、超音波プローブ1は、プローブケーブル4を介して装置本体10と着脱自在に接続される。
In the ultrasonic probe 1, a plurality of vibration elements for transmitting and receiving ultrasonic waves to and from the subject P are arranged (see FIG. 3). The plurality of vibration elements may be piezoelectric vibrators that generate ultrasonic waves by vibrating based on a drive signal supplied from a transmission /
超音波プローブ1から被検体Pに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Pの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ1が有する複数の振動素子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁などの表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。 When ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic probe 1 to the subject P, the transmitted ultrasonic waves are reflected one after another at the discontinuous surface of the acoustic impedance in the body tissue of the subject P, and the ultrasonic probe is used as a reflected wave signal. 1 is received by a plurality of vibration elements of 1. The amplitude of the received reflected wave signal depends on the difference in acoustic impedance at the discontinuous surface where the ultrasonic wave is reflected. Note that the reflected wave signal when the transmitted ultrasonic pulse is reflected on the moving blood flow or the surface of the heart wall depends on the velocity component of the moving body in the ultrasonic transmission direction due to the Doppler effect. And undergoes a frequency shift.
ここで、本実施形態にかかる超音波プローブ1は、複数の振動素子がラテラル方向及びエレベーション方向にマトリックス状に配列されることで、被検体Pを3次元で超音波走査することが可能な2Dアレイプローブである(図3参照)。なお、超音波プローブ1は、振動素子ごとの超音波の送受信が遅延計算部18で算出された遅延時間を持って行われることで、被検体P内部の所定の位置(焦点)に超音波を集束して走査することが可能である。
Here, the ultrasonic probe 1 according to the present embodiment can ultrasonically scan the subject P in three dimensions by arranging a plurality of vibration elements in a matrix in the lateral direction and the elevation direction. 2D array probe (see FIG. 3). The ultrasonic probe 1 transmits and receives ultrasonic waves to a predetermined position (focus) inside the subject P by transmitting and receiving ultrasonic waves for each vibration element with the delay time calculated by the
また、超音波プローブ1には、振動素子の近傍に温度センサ60が設けられている。この温度センサ60により検出された超音波プローブ1の温度は、プローブケーブル4を介して装置本体10の制御部17に通知される。
The ultrasonic probe 1 is provided with a
モニタ2は、超音波診断装置100の操作者が入力装置3を用いて各種設定要求を入力するためのGUI(Graphical User Interface)を表示したり、装置本体10において生成された超音波画像などを表示したりする。例えば、モニタ2は、後述する画像生成部14の処理によって生成された超音波画像を表示する。
The monitor 2 displays a GUI (Graphical User Interface) for an operator of the ultrasonic
入力装置3は、トラックボール、スイッチ、ダイヤル、タッチコマンドスクリーンなどを有する。入力装置3は、超音波診断装置100の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体10に対して受け付けた各種設定要求を転送する。例えば、入力装置3は、2次元画像上の所定の位置を指定するための入力操作を受け付ける。
The input device 3 includes a trackball, a switch, a dial, a touch command screen, and the like. The input device 3 receives various setting requests from an operator of the ultrasonic
装置本体10は、超音波プローブ1が受信した反射波に基づいて超音波画像を生成する装置である。具体的には、装置本体10は、超音波プローブ1が受信した3次元の反射波データに基づいて3次元の超音波画像(ボリュームデータ)を生成可能な装置である。装置本体10は、図1に示すように、送受信部11と、Bモード処理部12と、ドプラ処理部13と、画像生成部14と、画像メモリ15と、内部記憶部16と、制御部17と、遅延計算部18とを有する。
The apparatus
送受信部11は、遅延計算部18により超音波プローブ1の振動素子ごとに算出された遅延時間をもとに、超音波プローブ1の複数の振動素子における超音波の送受信を遅延時間を持って行わせる。
The transmission /
図2は、送受信部11の詳細構成を例示するブロック図である。図2に示すように、送受信部11は、放射した超音波を焦点に集束するための駆動信号を超音波プローブ1の複数の振動素子へ供給する送信部21と、これらの振動素子ごとの複数チャンネルの受信信号を整相加算する受信部22を備える。送信部21は、パルス発生器211、送信遅延回路212及び駆動回路213を備えている。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the transmission /
パルス発生器211は、体内に放射される送信超音波の繰り返し周期を決定するレートパルスを、制御部17から供給される基準信号を分周することによって生成し、得られたレートパルスを送信遅延回路212へ供給する。送信遅延回路212は、パルス発生器211より供給されたレートパルスに対し、遅延計算部18により超音波プローブ1の振動素子ごとに算出された遅延時間をもとに、超音波プローブ1の振動素子ごとの遅延時間を与える。駆動回路213は、送信遅延回路212によって超音波プローブ1の振動素子ごとに遅延時間が与えられたレートパルスに基づいて、超音波プローブ1の複数の振動素子を駆動させる駆動信号を生成する。
The
受信部22は、プリアンプ221、A/D変換器222、受信遅延回路223及び加算器224を備えている。プリアンプ221は、超音波プローブ1の複数の振動素子から得られた受信信号(反射波信号)をチャンネルごとに増幅してゲイン補正処理を行う。A/D変換器222は、ゲイン補正された受信信号をA/D変換する。受信遅延回路223は、A/D変換された受信信号に対し、遅延計算部18により超音波プローブ1の振動素子ごとに算出された遅延時間をもとに、受信信号のチャンネルごと(例えば、振動素子ごと)に遅延時間を与える。加算器224は、受信遅延回路223より出力された受信信号の加算処理を行って、反射波データを生成する。即ち、受信遅延回路223及び加算器224により、超音波送受信方向からの受信超音波に対応した受信信号は整相加算される。
The receiving
Bモード処理部12は、送受信部11から反射波データを受信し、対数増幅、包絡線検波処理などを行って、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ(Bモードデータ)を生成する。ここで、Bモード処理部12は、検波周波数を変化させることで、映像化する周波数帯域を変えることができる。また、Bモード処理部12は、一つの反射波データに対して、二つの検波周波数による検波処理を並列して行うことができる。
The B-
ドプラ処理部13は、送受信部11から受信した反射波データから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワーなどの移動体情報を多点について抽出したデータ(ドプラデータ)を生成する。
The
なお、本実施形態にかかるBモード処理部12およびドプラ処理部13は、2次元の反射波データおよび3次元の反射波データの両方について処理可能である。すなわち、本実施形態にかかるBモード処理部12は、3次元の反射波データから3次元のBモードデータを生成することができる。また、本実施形態にかかるドプラ処理部13は、3次元の反射波データから3次元のドプラデータを生成することができる。
Note that the B-
画像生成部14は、Bモード処理部12及びドプラ処理部13が生成したデータから超音波画像を生成する。すなわち、画像生成部14は、Bモード処理部12が生成したBモードデータから反射波の強度を輝度にて表したBモード画像を生成する。具体的には、画像生成部14は、Bモード処理部12が生成した3次元のBモードデータから、3次元のBモード画像を生成する。
The
また、画像生成部14は、ドプラ処理部13が生成したドプラデータから移動体情報を表す平均速度画像、分散画像、パワー画像、又は、これらの組み合わせ画像としてのカラードプラ画像を生成する。具体的には、画像生成部14は、ドプラ処理部13が生成した3次元のドプラデータから、3次元のカラードプラ画像を生成する。なお、以下では、画像生成部14が生成した3次元のBモード画像及び3次元のカラードプラ画像などの超音波画像をまとめて「ボリュームデータ」と記載する。
In addition, the
また、画像生成部14は、生成したボリュームデータをモニタ2にて表示するための各種画像を生成することができる。また、画像生成部14は、上述した各種画像に、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディマークなどを合成した合成画像を生成することもできる。
In addition, the
画像メモリ15は、画像生成部14が生成したボリュームデータを記憶するメモリである。また、画像メモリ15は、Bモード処理部12やドプラ処理部13が生成したデータを記憶することも可能である。
The image memory 15 is a memory that stores volume data generated by the
内部記憶部16は、超音波送受信、画像処理及び表示処理を行うための制御プログラムや、診断情報(例えば、患者ID、医師の所見など)や、診断プロトコルや各種ボディマークなどの各種データを記憶する。また、内部記憶部16は、必要に応じて、画像メモリ15が記憶する画像(ボリュームデータ)の保管などにも使用される。
The
制御部17は、情報処理装置(計算機)としての機能を実現する制御プロセッサ(CPU:Central Processing Unit)であり、超音波診断装置100の処理全体を制御する。具体的には、制御部17は、入力装置3を介して操作者から入力された各種設定要求や、内部記憶部16から読込んだ各種制御プログラム及び各種データに基づき、送受信部11、Bモード処理部12、ドプラ処理部13、画像生成部14及び遅延計算部18の処理を制御する。また、制御部17は、画像メモリ15が記憶するボリュームデータや、内部記憶部16が記憶する各種画像、又は、画像生成部14による処理を行うためのGUI、画像生成部14の処理結果などをモニタ2にて表示するように制御する。
The control unit 17 is a control processor (CPU: Central Processing Unit) that realizes a function as an information processing apparatus (computer), and controls the entire processing of the ultrasonic
遅延計算部18は、制御部17の制御のもと、所定の焦点へ超音波を集束させるための、超音波プローブ1の振動素子ごとの遅延時間を算出する演算回路である。具体的には、遅延計算部18は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等の集積回路であってよい。本実施形態では、動的再構成(Dynamic reconfiguration)により回路構成を動的に切り替えることが可能なFPGAを遅延計算部18に用いるものとする。
The
制御部17は、内部記憶部16などに記憶された超音波プローブ1の振動素子ごとの遅延時間を算出するための要素(振動素子の座標、焦点の座標等)を読み出して遅延計算部18に入力する。遅延計算部18は、入力された要素をもとに、振動素子ごとの遅延時間を算出する。ここで、遅延計算部18が算出する、振動素子ごとの遅延時間の詳細について説明する。
The control unit 17 reads out the elements (such as the coordinates of the vibration element and the coordinates of the focal point) for calculating the delay time for each vibration element of the ultrasonic probe 1 stored in the
所定の焦点に超音波を集束するための振動素子ごとの遅延時間は、各振動素子から設定した焦点までの距離を計算し、それを音の速度から時間に換算して求める。ここで、焦点から各振動素子への距離は、各振動素子の位置(空間上の座標)が異なるためそれぞれ唯一のものである。したがって遅延時間も各振動素子に関して独自のものになる。すなわち、全ての振動素子に対して遅延計算を行う必要がある。 The delay time for each vibration element for focusing the ultrasonic wave on a predetermined focal point is obtained by calculating the distance from each vibration element to the set focal point and converting it from the speed of sound to time. Here, the distance from the focal point to each vibration element is unique because the position (coordinate in space) of each vibration element is different. Therefore, the delay time is also unique for each vibration element. That is, it is necessary to perform delay calculation for all the vibration elements.
例えば、超音波プローブが1Dアレイプローブの場合は、ラテラル方向へのみ振動素子が配列されていたが、2Dアレイプローブの場合はエレベーション方向への配列も加わる。一例として、循環器用の2Dアレイプローブであり、ラテラル方向へ48素子、エレベーション方向へ36素子の場合は総素子数が1728となる。また、腹部用の2Dアレイプローブであり、ラテラル方向へ128素子、エレベーション方向へ36素子の場合は総素子数が4608となる。このように、超音波プローブ1における振動素子の総素子数の増大に伴って、遅延時間の演算量も増大する。 For example, when the ultrasonic probe is a 1D array probe, the vibration elements are arranged only in the lateral direction, but when the ultrasonic probe is a 2D array probe, an arrangement in the elevation direction is also added. As an example, in the case of a 2D array probe for a circulatory device having 48 elements in the lateral direction and 36 elements in the elevation direction, the total number of elements is 1728. Further, in the case of a 2D array probe for the abdomen, with 128 elements in the lateral direction and 36 elements in the elevation direction, the total number of elements is 4608. Thus, as the total number of vibration elements in the ultrasonic probe 1 increases, the amount of calculation of the delay time also increases.
このため、遅延計算部18では、遅延時間の演算を容易に行うため、超音波プローブ1における複数の振動素子の配列を区分したサブアレイごとに、そのサブアレイ内又はその近傍にある代表座標における超音波の送受信にかかる遅延時間を算出する。そして、遅延計算部18は、算出した代表座標の遅延時間と、代表座標に対する、サブアレイに含まれる各振動素子の差分とをもとに、各振動素子における遅延時間を近似して算出する。
For this reason, in order to easily calculate the delay time in the
図3は、超音波プローブ1における振動素子e1〜eiの配列を説明する説明図である。図3に示すように、超音波プローブ1における振動素子e1〜eiは、ラテラル方向及びエレベーション方向に配列されている。ここで、振動素子e1〜eiの全ての振動素子を、ラテラル方向及びエレベーション方向において隣接するもの同士の所定数の振動素子ごとのグループに分ける。これらのグループをサブアレイaと呼ぶ。なお、図3の例では、ラテラル方向に4素子、エレベーション方向に3素子であり、4×3の12素子で一つのサブアレイaを構成しているが、ラテラル方向及びエレベーション方向における素子数については図示例に限定しない。 FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the arrangement of the vibration elements e1 to ei in the ultrasonic probe 1. FIG. As shown in FIG. 3, the vibration elements e1 to ei in the ultrasonic probe 1 are arranged in the lateral direction and the elevation direction. Here, all the vibration elements of the vibration elements e1 to ei are divided into groups of a predetermined number of vibration elements adjacent to each other in the lateral direction and the elevation direction. These groups are called subarrays a. In the example of FIG. 3, there are 4 elements in the lateral direction and 3 elements in the elevation direction, and 4 × 3 12 elements constitute one subarray a. However, the number of elements in the lateral direction and the elevation direction is the same. Is not limited to the illustrated example.
ここで、サブアレイa内又はその近傍における空間座標上の1点に、サブアレイa内の振動素子を代表する代表座標を設定する。例えば、サブアレイa内の振動素子の空間的中点に代表座標を設定する。この代表座標は、グループ分けしたサブアレイaごとの値として内部記憶部16などに予め設定されており、サブアレイaの代表的遅延(代表座標における遅延時間)を求めるために、制御部17が内部記憶部16より参照して遅延計算部18に入力される要素の一つである。
Here, representative coordinates representing the vibration elements in the subarray a are set at one point on the spatial coordinates in or near the subarray a. For example, representative coordinates are set at the spatial midpoint of the vibration elements in the subarray a. The representative coordinates are preset in the
遅延計算部18では、入力された代表座標における遅延時間を代表的遅延として算出する。また、遅延計算部18は、サブアレイa内の振動素子の座標を制御部17より受け付けて、サブアレイa内の振動素子の座標を、代表座標との差分(差分座標)で表す。そして、遅延計算部18は、実際に必要とする、各振動素子において独自な遅延時間を、先に述べた代表的遅延と、差分座標から近似して求める。
The
なお、代表座標は、サブアレイa内の空間的中点に最も近い位置にある一つの振動素子の座標を設定してもよい。この場合は、サブアレイa内における他の振動素子の遅延時間を、代表座標として設定した振動素子の遅延時間と、差分座標から近似して求めればよく、一つの振動素子の座標を代表座標としない場合に比べて遅延時間の演算を一つ減らすことができるので、演算を軽減できる。 The representative coordinates may be set to the coordinates of one vibration element located closest to the spatial midpoint in the subarray a. In this case, the delay time of the other vibration elements in the sub-array a may be obtained by approximation from the delay time of the vibration element set as the representative coordinates and the difference coordinates, and the coordinates of one vibration element are not used as the representative coordinates. Since the delay time calculation can be reduced by one as compared with the case, the calculation can be reduced.
図4は、サブアレイaの代表座標repと、サブアレイaに含まれる振動素子の座標Pと、フォーカス座標Fとの位置関係を説明する説明図である。図4に示すように、代表座標repが(xr yr zr)であり、フォーカス座標F(xf yf zf)からその代表座標repへの代表的遅延がdlyrepである。各振動素子と代表座標repとの差分は(dxi dyi dzi)で表わされる。したがって各振動素子の座標Pは、(xr+dxi yr+dyi zr+dzi)で表わされる。dlyiが実際にほしい各振動素子の遅延時間である。 FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the positional relationship among the representative coordinates rep of the subarray a, the coordinates P of the vibration elements included in the subarray a, and the focus coordinates F. As shown in FIG. 4, the representative coordinate rep is (xr yr zr), and the representative delay from the focus coordinate F (xf yf zf) to the representative coordinate rep is dly rep . The difference between each vibration element and the representative coordinate rep is represented by (dx i dy i dz i ). Therefore, the coordinate P of each vibration element is represented by (xr + dx i yr + dy i zr + dz i ). dlyi is the delay time of each vibration element that is actually desired.
図4に示した座標設定に従い、遅延時間dlyiの計算式を次の式(1)のように展開する。なお、式(1)では、遅延時間の演算にかかる音の速度での割り算は省略する。遅延時間の演算においては座標パラメータに距離‐時間変換を含めることが可能であることから、以降の説明では、音速による割り算を省略した形で遅延時間を表現する。 In accordance with the coordinate setting shown in FIG. 4, the calculation formula of the delay time dly i is expanded as the following formula (1). In equation (1), the division by the speed of sound for calculating the delay time is omitted. In the calculation of the delay time, since distance-time conversion can be included in the coordinate parameter, in the following description, the delay time is expressed in a form in which division by sound speed is omitted.
ここで、式(1)のルート内の最終項、差分座標の二乗については、|dlyi|に対して相対的に小さい値のさらに二乗であり十分小さくなるので、それらを無視する。これにより次の式(2)を得る。 Here, the square of the last term and the difference coordinate in the route of the equation (1) is a small value of a relatively small value relative to | dly i |, and is sufficiently small. As a result, the following equation (2) is obtained.
式(2)のルート内の前方の3項は、次の式(3)に示す代表的遅延のルート内の各項に一致することがわかる。 It can be seen that the three forward terms in the route of equation (2) match the terms in the typical delay route shown in equation (3) below.
ここで、次の式(4)を定義する。 Here, the following equation (4) is defined.
dlyiをテイラー展開し、その2次項以降を無視すると、次の式(5)が得られる。 When Taylor expansion is performed on dly i and the second and subsequent terms are ignored, the following equation (5) is obtained.
式(5)は、サブアレイa内の各振動素子の遅延時間は、代表的遅延(dlyrep)と、式(4)の計算値(dltai)との演算で求めることができる、ということを示している。つまり、従来どおりの理論式(後述の式(6)、式(7)参照)に則ってまともに遅延時間の計算をする必要があるのは代表座標に対してだけであり、各振動素子の遅延時間は四則演算により近似して求めることができるのである。ハードウエア規模、演算量を増大させるのは、一般に平方根を演算する部分であることから、上述した式(5)に則って計算する演算構成では、振動素子の素子数が増大する場合であっても、ハードウエア規模、演算量の増大を抑えることが可能である。 Equation (5) indicates that the delay time of each vibration element in the sub-array a can be obtained by calculating the representative delay (dly rep ) and the calculated value (dlta i ) of Equation (4). Show. In other words, it is only necessary for the representative coordinates to calculate the delay time according to the conventional theoretical formula (see formulas (6) and (7) described later). The delay time can be approximated by four arithmetic operations. The hardware scale and the amount of calculation are generally increased by the square root calculation part. Therefore, in the calculation configuration calculated in accordance with the above equation (5), the number of vibration elements increases. However, it is possible to suppress an increase in hardware scale and calculation amount.
遅延計算部18の演算構成は、上述した式(5)に則って各振動素子の遅延時間を算出する。図5は、遅延計算部18の演算構成を例示するブロック図である。
The calculation configuration of the
図5に示すように、遅延計算部18の演算構成は、足し算器101〜105と、掛け算器111〜113と、平方根回路120とにより代表的遅延(dlyrep)を求める部分と、代表的遅延の逆数を演算する逆数計算回路130と、サブアレイa内の各振動素子に対する遅延を差分座標から近似して求める遅延算出部140とを備える。
As shown in FIG. 5, the operation configuration of the
ここで、遅延算出部140は、サブアレイa内の振動素子の数用意される(例えば3×4の12素子分)。これにより、1回の演算でサブアレイa内全ての振動素子における遅延時間が求まることとなる。また、遅延算出部140は、掛け算器141〜143と、足し算器145、146とにより式(4)の計算値(dltai)を求める部分と、逆数計算回路130からの出力を掛け合わせる掛け算器144と、代表的遅延(dlyrep)を加えて振動素子の遅延時間(dlyi)を出力する足し算器147とを備える。
Here, the
上述した演算構成を有する遅延計算部18では、総振動素子数が例えば4608(サブアレイ内振動素子数12)に対する遅延を計算するために要する時間は、クロック周波数を40MHzとすると、0.025 us x 4608/12 = 9.6 usとなる。演算時間の目安を10us内とすると、上述した遅延計算部18の演算構成で十分である。送受両方の遅延を計算させるためには、上述した遅延計算部18の演算構成1セットでは不足だが、その場合はあと1セット増やすか、クロック周波数を80MHzに上げるやり方がある。この1セット増やすやり方と、クロック周波数を上げるやり方とでは、発熱量の低減及び消費電力を極力抑えることを考慮すると、前者が選択肢となる。
In the
ここで、サブアレイaごとに、各振動素子における遅延時間を近似して算出する上述した演算構成とは異なり、1Dアレイプローブ、2Dアレイプローブにおいて、振動素子ごとに遅延時間を演算する比較例を説明する。 Here, unlike the above-described calculation configuration in which the delay time in each vibration element is approximated and calculated for each subarray a, a comparative example in which the delay time is calculated for each vibration element in the 1D array probe and the 2D array probe will be described. To do.
図6は、1Dアレイプローブにおける振動素子e1〜eiの配列を説明する説明図である。図6に示すように、1Dアレイプローブでは、一方向(X方向)に振動素子e1〜eiが配列されている。ここで、X方向と直交するY、Z方向のうち、超音波を照射する照射方向をZ方向とする。そして、焦点の座標を(xf zf)、振動素子eiの座標を(xei zei)とすると、遅延時間dlyiの計算式は、式(1)と同様、次の式(6)のように展開できる。 FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the arrangement of the vibration elements e1 to ei in the 1D array probe. As shown in FIG. 6, in the 1D array probe, the vibration elements e1 to ei are arranged in one direction (X direction). Here, of the Y and Z directions orthogonal to the X direction, the irradiation direction for irradiating ultrasonic waves is defined as the Z direction. When the coordinates of the focal point are (x f z f ) and the coordinates of the vibration element ei are (xe i ze i ), the calculation formula of the delay time dly i is the following formula (6), similar to the formula (1): It can be expanded as follows.
図7は、比較例にかかる演算構成を例示するブロック図であり、具体的には、上述した式(6)に則って1Dアレイプローブの各振動素子の遅延時間を算出する演算構成を示す図である。図7に示すように、式(6)に則って各振動素子の遅延時間を算出する演算構成では、足し算器1001、1002、1021と、掛け算器1011、1012とによりルート内を求める部分と、平方根回路1031とを備える。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a calculation configuration according to a comparative example. Specifically, FIG. 7 is a diagram illustrating a calculation configuration for calculating the delay time of each vibration element of the 1D array probe according to the above-described formula (6). It is. As shown in FIG. 7, in the calculation configuration for calculating the delay time of each vibration element according to the equation (6), a part for obtaining the inside of the route by the
平方根回路1031は比較的大規模な回路となるので、図7の演算構成が何セット必要になるかで、システムのコスト/電力に対する影響度が決まる。一度に全振動素子分の遅延時間が必要な場合、振動素子数が128であるとすると、図7の演算構成は128セット必要になる。しかしながら、実際には、ある送受信処理が終了した後、その次の処理のための準備期間(10〜20us)が存在するので、その準備期間の間に遅延時間の演算ができればよい。また、図7の演算構成を振動素子間で共有し、順番にそれぞれの遅延時間を計算するというやり方がとられる。例えば演算構成を40MHzで動作させるとして、128回の計算を実行するのに要する時間は、0.025 us x 128 = 3.2 us、送受両方の遅延を計算しても6.4usで、十分準備期間内に終了する計算量である。つまり、振動素子数が128である1Dアレイプローブのフォーカスについては、図7の演算構成はただひとつ必要になるだけであり、システムへのコスト/電力の影響度は小さい。
Since the
同様に、2Dアレイプローブの比較例では、エレベーション方向(座標系ではY方向)への振動素子が加わるので、遅延時間の計算式は次の式(7)となる。 Similarly, in the comparative example of the 2D array probe, since a vibration element in the elevation direction (Y direction in the coordinate system) is added, the calculation formula of the delay time is the following formula (7).
図8は、比較例にかかる演算構成を例示するブロック図であり、具体的には、上述した式(7)に則って2Dアレイプローブの各振動素子の遅延時間を算出する演算構成を示す図である。図8に示すように、式(7)に則って2Dアレイプローブの各振動素子の遅延時間を算出する演算構成では、式(6)の場合(図7参照)と比較して、足し算器1003、1022、掛け算器1013を更に追加した構成となる。
FIG. 8 is a block diagram illustrating a calculation configuration according to a comparative example. Specifically, FIG. 8 is a diagram illustrating a calculation configuration for calculating the delay time of each vibration element of the 2D array probe according to the above-described equation (7). It is. As shown in FIG. 8, in the calculation configuration for calculating the delay time of each vibration element of the 2D array probe according to the equation (7), the
ここで、振動素子数が4608の場合、仮に1セットの演算構成で実行するとした場合の必要時間は、0.025 us x 4608 = 115.2 usとなる。この場合、とても準備期間中に終了させることはできない。従って比較例の演算構成では、次のような対策がある。
a)動作速度を上げる(クロック周波数を上げる)。
b)回路を複数セット持つ。
Here, when the number of vibration elements is 4608, the necessary time when executing with one set of calculation configuration is 0.025 us x 4608 = 115.2 us. In this case, it cannot be finished during the preparation period. Therefore, the calculation configuration of the comparative example has the following countermeasures.
a) Increase the operating speed (increase the clock frequency).
b) Having multiple sets of circuits.
a)については、ただひとつの演算構成で実行するとしたときに要求されるクロック周波数は約930MHzとなる。現在、このクロックで動作できるFPGAは存在しない。仮に高度に回路最適化した専用集積回路(ASIC)で実現しようとしても、高速動作に伴い消費電力が増大し、その点でシステム要求を満たすことが難しくなる。 For a), the required clock frequency is about 930 MHz when executed with only one arithmetic configuration. Currently, there is no FPGA that can operate with this clock. Even if a dedicated integrated circuit (ASIC) that is highly circuit-optimized is used, power consumption increases with high-speed operation, and it becomes difficult to satisfy the system requirements in that respect.
b)については、前述した条件と同様に総振動素子数4608、クロック周波数40MHz、許される計算時間10usと仮定し、送受遅延を計算するのに必要な回路セット数を見積もると、24セットとなる。図8の演算構成が24セット必要となると、システムへのコストの影響は甚大である。特に、平方根をとるアルゴリズムをハードウエアで実現する場合は、回路規模が大きいので、それが24も必要となると、例えばFPGAで実現するとしてより大きなものを選ばざるを得なくなる。次の(表1)では、総振動素子数4608、クロック周波数40MHz、許される計算時間10usの条件を仮定した場合の、図8の演算構成が24セットの比較例と、前述した遅延計算部18(2セット)とのハードウエア要素の比較を示す。 As for b), assuming that the total number of vibrating elements is 4608, the clock frequency is 40 MHz, and the allowable calculation time is 10 us, the number of circuit sets necessary for calculating the transmission / reception delay is estimated to be 24 sets as in the above-described conditions. . If 24 sets of the computation configuration of FIG. 8 are required, the cost impact on the system is enormous. In particular, when the algorithm for taking the square root is realized by hardware, the circuit scale is large. Therefore, when 24 are required, it is necessary to select a larger one if it is realized by, for example, FPGA. In the following (Table 1), assuming that the total number of vibrating elements is 4608, the clock frequency is 40 MHz, and the allowable calculation time is 10 us, the calculation configuration of FIG. A comparison of hardware elements with (2 sets) is shown.
(表1)でも明らかなように、ハードウエア規模に対する影響が大きい平方根回路を24持つ比較例に対し、前述した遅延計算部18ではそれが2に激減するので、効果は明らかである。なお、前述した遅延計算部18では、掛け算器が増えることになるが、最近のFPGAはハードマクロとして多数の掛け算器を持つので、この差は不利にはならない。また、逆数計算回路が必要になるが、動的再構成の際に逆数演算に必要なデータを内蔵メモリにあらかじめ格納しておき、そのデータを参照して求める方法がある。掛け算器同様、最近のFPGAは規模が小さなものでも内蔵メモリが潤沢に用意されて、かつ必要なのは2セットだけなので、コストを増大させる要因にはならない。平方根回路の数の削減効果は、それらを補って余りあるものとなる。
As is clear from Table 1, the effect of the comparative example having 24 square root circuits that have a large influence on the hardware scale is sharply reduced to 2 in the
(第2の実施形態)
次に、遅延計算部18、送受信部11に相当する回路構成を超音波プローブ1の内部に備える第2の実施形態を説明する。図9は、第2の実施形態にかかる超音波プローブ1aの構成を例示するブロック図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment in which the circuit configuration corresponding to the
プローブ制御部40は、装置本体10の制御部17から送信される制御信号をもとに、遅延計算部18、送信部21、受信部22の制御を行う。温度センサ60は、超音波プローブ1aにかかる温度を検出するサーミスタであり、検出した温度をプローブ制御部40へ出力する。温度センサ60が検出する温度は、音響モジュール50の振動素子の近傍に配置されることで検出可能となる被検体Pとの接触面の温度の他、送受信部11、遅延計算部18、プローブ制御部40等の超音波プローブ1aの内部温度であってよい。
The probe control unit 40 controls the
上述した超音波プローブ1aのように、遅延計算部18、送受信部11に相当する回路構成をプローブ内部に備える構成であってもよい。超音波プローブ1aについては、ハードウエア実装領域はおのずと限られた体積内となり、熱がこもるため、消費電力は極力抑えなければならないなどの制約がある。しかしながら、前述した遅延計算部18を採用することで、これらの制約を容易にクリアすることができる。
As in the
(変形例)
上述した第1、第2の実施形態では、サブアレイaごとに、各振動素子における遅延時間を近似して算出する動作モード(以下、省電力モード)でのみ動作する。これに対し、変形例では、上述した省電力モードの他に、比較例で示したように、各振動素子の位置をもとに、その振動素子における遅延時間を算出する動作モード(以下、通常モード)を用意し、この2つの動作モードを切り替える構成を例示する。なお、上述した省電力モード、通常モードに対応するため、それぞれに対応した演算構成の遅延計算部18を複数用意してもよいが、変形例では、動的再構成により、切替部としての制御部17の制御のもとで、遅延計算部18の回路構成を切り替えるものとする。
(Modification)
In the first and second embodiments described above, each subarray a operates only in an operation mode (hereinafter referred to as a power saving mode) in which the delay time in each vibration element is approximated and calculated. On the other hand, in the modified example, in addition to the power saving mode described above, as shown in the comparative example, an operation mode (hereinafter referred to as normal mode) that calculates a delay time in each vibration element based on the position of each vibration element. Mode) is prepared, and the configuration for switching between the two operation modes is illustrated. In order to correspond to the power saving mode and the normal mode described above, a plurality of
図10は、変形例にかかる超音波診断装置100の動作の一例を示すフローチャートである。図10に示すように、処理が開始されると、超音波診断装置100の制御部17は、各部の初期設定を行う(S10)。具体的には、制御部17は、内部記憶部16に記憶されている初期の設定条件に従った動作モード(省電力モード/通常モード)での動作を開始すべく、動的再構成により演算構成を遅延計算部18に書き込む。
FIG. 10 is a flowchart showing an example of the operation of the ultrasonic
例えば、初期の設定条件として省電力モードが設定されている場合、制御部17は、サブアレイaごとに、各振動素子における遅延時間を近似して算出する図5に例示した演算構成を遅延計算部18に書き込む。また、初期の設定条件として通常モードが設定されている場合、制御部17は、各振動素子の位置をもとに、その振動素子における遅延時間を算出する図8に例示した演算構成を所定のセット分、遅延計算部18に書き込む。
For example, when the power saving mode is set as the initial setting condition, the control unit 17 uses the calculation configuration illustrated in FIG. 5 that approximates and calculates the delay time in each vibration element for each subarray a as the delay calculation unit. 18 is written. In addition, when the normal mode is set as the initial setting condition, the control unit 17 has a predetermined calculation configuration illustrated in FIG. 8 for calculating the delay time in each vibration element based on the position of each vibration element. The set is written in the
この設定条件については、入力装置3などを介して操作者により予め設定される。例えば、振動素子数の多い腹部用の超音波プローブ1を用いる場合には、初期の設定条件として省電力モードを設定する。また、振動素子数の比較的少ない循環器用の超音波プローブ1を用いる場合には、初期の設定条件として通常モードを設定する。 This setting condition is set in advance by the operator via the input device 3 or the like. For example, when using the abdominal ultrasonic probe 1 having a large number of vibration elements, the power saving mode is set as an initial setting condition. When the circulatory ultrasonic probe 1 having a relatively small number of vibration elements is used, the normal mode is set as an initial setting condition.
なお、上述した通常モード、省電力モードでの動作状況は、制御部17の制御のもと、モニタ2の表示画面上に表示してもよい。この場合、操作者は、モニタ2の表示を確認することで、通常モード、省電力モードのいずれの動作モードで動作しているかを認識できる。 The operation status in the normal mode and the power saving mode described above may be displayed on the display screen of the monitor 2 under the control of the control unit 17. In this case, the operator can recognize whether the operation is performed in the normal mode or the power saving mode by checking the display on the monitor 2.
次いで、制御部17は、温度センサ60などにより超音波プローブ1、1aの温度を取得し、その取得した温度が予め設定された温度以上であるか否かを判定する(S11)。超音波プローブ1、1aの温度が予め設定された温度以上の高い状態である場合、制御部17は、消費電力を抑えて発熱量を少なくすることができる省電力モードに動作モードを設定する(S14)。
Next, the control unit 17 acquires the temperature of the
超音波プローブ1、1aの温度が予め設定された温度未満の低い状態である場合、制御部17は、超音波のフォーカス位置が予め設定された位置以上の深い位置であるか否かを判定する(S12)。超音波のフォーカス位置が予め設定された位置以上の深い位置である場合、遅延時間を近似して算出する場合に生じる誤差がより小さくなることから、制御部17は、動作モードを省電力モードに設定する(S14)。
When the temperature of the
超音波のフォーカス位置が予め設定された位置未満の浅い位置である場合、制御部17は、動作モードを通常モードに設定し(S13)、遅延時間を近似して算出することなく、より鮮明な超音波画像を得るようにする。 When the ultrasonic focus position is a shallow position that is less than a preset position, the control unit 17 sets the operation mode to the normal mode (S13), and it is clearer without calculating the approximate delay time. An ultrasound image is obtained.
S13、S14に次いで、制御部17は、S13、S14で設定された動作モードと、それ以前に設定されていた動作モードとを比較し、モード変更の有無を判定する(S15)。ここで、動作モードの変更がない場合、制御部17はS17へ処理を進める。動作モードの変更がある場合、制御部17は、動的再構成により、S13で設定された通常モード、又はS14で設定された省電力モードに合わせた演算構成を遅延計算部18に書き込み(S16)、S17へ処理を進める。
Following S13 and S14, the control unit 17 compares the operation mode set in S13 and S14 with the operation mode set before that, and determines whether or not there is a mode change (S15). Here, when there is no change in the operation mode, the control unit 17 advances the processing to S17. When there is a change in the operation mode, the control unit 17 writes the operation configuration according to the normal mode set in S13 or the power saving mode set in S14 to the
S17において、制御部17は、入力装置3による終了指示の有無などをもとに、処理の終了の有無を判定する。ここで、処理を継続する(S17:NO)場合、制御部17はS11へ処理を戻す。 In S <b> 17, the control unit 17 determines the presence / absence of the process based on the presence / absence of an end instruction from the input device 3. Here, when the process is continued (S17: NO), the control unit 17 returns the process to S11.
なお、上述したフローチャートは、超音波プローブの温度に応じて動作モードを切り替えるものであり、プローブ内に遅延計算部18を備える第2の実施形態に好適なものである。第1の実施形態については、遅延計算部18を装置本体10側に備えることから、超音波プローブの温度に応じて動作モードを切り替える必要がなく、S11の処理を省略してもよい。また、S11の代わりに、消費電力量を低減する設定が入力装置3などにより行われているか否かを判定する処理を追加し、制御部17は、消費電力量を低減する設定が行われている場合に省電力モードを設定してもよい。
The above-described flowchart switches the operation mode according to the temperature of the ultrasonic probe, and is suitable for the second embodiment including the
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、振動素子ごとの遅延時間の演算を容易に行うことができる。 According to at least one embodiment described above, the delay time for each vibration element can be easily calculated.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。例えば図9による第2の実施形態は送受信回路をプローブ側に持つものだが、現在A/D変換器まで内蔵しているケースはまれであり、アナログ信号のままサブアレイ・ビームフォーミングを行い、装置側でA/D変換後、主となるビームフォーミングを行う場合が多い。この場合でも本発明は有効である。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. For example, the second embodiment shown in FIG. 9 has a transmission / reception circuit on the probe side, but it is rare that the A / D converter is currently built in. In many cases, the main beam forming is performed after A / D conversion. Even in this case, the present invention is effective. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
100…超音波診断装置、1、1a…超音波プローブ、2…モニタ、3…入力装置、4…プローブケーブル、10…装置本体、11…送受信部、12…Bモード処理部、13…ドプラ処理部、14…画像生成部、15…画像メモリ、16…内部記憶部、17…制御部、18…遅延計算部、21…送信部、22…受信部、40…プローブ制御部、50…音響モジュール、60…温度センサ、213…駆動回路、212…送信遅延回路、211…パルス発生器、221…プリアンプ、222…A/D変換器、223…受信遅延回路、224…加算器、a…サブアレイ、e1〜ei…振動素子、P…被検体
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記複数の振動素子の配列を区分した複数のサブアレイのそれぞれについて、当該サブアレイ内又はその近傍にある代表座標における前記超音波の送受信にかかる遅延時間を算出し、当該遅延時間と、前記代表座標に対する前記サブアレイに含まれる各振動素子の差分とをもとに、前記各振動素子における遅延時間を近似して算出する遅延時間算出部と、
前記振動素子ごとに算出された遅延時間をもとに、前記超音波プローブの複数の振動素子における超音波の送受信を前記遅延時間を持って行わせる送受信部と、
前記送受信部より受信された超音波から前記被検体の内部の画像データを生成する画像生成部と、
を備え、
前記遅延時間算出部は、
前記複数のサブアレイに対して1つ設けられ、前記サブアレイごとに、前記代表座標における前記超音波の送信にかかる遅延時間を算出する第1の遅延時間算出部と、
前記複数のサブアレイに対して1つ設けられ、前記サブアレイごとに、前記代表座標における前記超音波の受信にかかる遅延時間を算出する第2の遅延時間算出部と、
一の前記サブアレイに含まれる振動素子の個数分設けられ、前記第1の遅延時間算出部により算出された遅延時間と、対応する振動素子の差分とをもとに、当該振動素子における遅延時間を近似して算出する複数の第3の遅延時間算出部と、
一の前記サブアレイに含まれる振動素子の個数分設けられ、前記第2の遅延時間算出部により算出された遅延時間と、対応する振動素子の差分とをもとに、当該振動素子における遅延時間を近似して算出する複数の第4の遅延時間算出部と、
を有する、
超音波診断装置。 An ultrasonic probe in which a plurality of vibration elements for transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a subject are arranged;
For each of the plurality of sub-arrays obtained by dividing the array of the plurality of vibration elements, a delay time required for transmission / reception of the ultrasonic waves at the representative coordinates in or near the sub-array is calculated, and the delay time and the representative coordinates are calculated. Based on the difference between each vibration element included in the sub-array, a delay time calculation unit that approximates and calculates a delay time in each vibration element;
Based on the delay time calculated for each vibration element, a transmission / reception unit that performs transmission and reception of ultrasonic waves in the plurality of vibration elements of the ultrasonic probe with the delay time,
An image generation unit that generates image data inside the subject from the ultrasonic waves received from the transmission / reception unit;
Equipped with a,
The delay time calculation unit
A first delay time calculation unit that is provided for each of the plurality of subarrays, and calculates a delay time for transmission of the ultrasonic wave at the representative coordinates for each of the subarrays;
A second delay time calculation unit that is provided for each of the plurality of subarrays, and calculates a delay time required to receive the ultrasonic wave at the representative coordinates for each of the subarrays;
Based on the delay time calculated by the first delay time calculation unit and the difference between the corresponding vibration elements, the delay time of the vibration elements is provided for the number of vibration elements included in one subarray. A plurality of third delay time calculation units to calculate by approximation;
Based on the delay time calculated by the second delay time calculation unit and the difference between the corresponding vibration elements, the delay time in the vibration element is provided by the number of vibration elements included in one subarray. A plurality of fourth delay time calculating units to calculate by approximation;
Having
Ultrasonic diagnostic equipment.
前記複数の振動素子の配列を区分したサブアレイごとに、当該サブアレイ内又はその近傍にある代表座標における前記超音波の送受信にかかる遅延時間を算出し、当該遅延時間と、前記代表座標に対する前記サブアレイに含まれる各振動素子の差分とをもとに、前記各振動素子における遅延時間を近似して算出する遅延時間算出部と、For each subarray in which the array of the plurality of vibration elements is divided, a delay time required for transmission / reception of the ultrasonic wave at representative coordinates in or near the subarray is calculated, and the delay time and the subarray for the representative coordinates are calculated. A delay time calculation unit that approximates and calculates a delay time in each vibration element based on the difference between each vibration element included;
前記振動素子ごとに算出された遅延時間をもとに、前記超音波プローブの複数の振動素子における超音波の送受信を前記遅延時間を持って行わせる送受信部と、Based on the delay time calculated for each vibration element, a transmission / reception unit that performs transmission and reception of ultrasonic waves in the plurality of vibration elements of the ultrasonic probe with the delay time,
前記送受信部より受信された超音波から前記被検体の内部の画像データを生成する画像生成部と、An image generation unit that generates image data inside the subject from the ultrasonic waves received from the transmission / reception unit;
を備え、With
前記遅延時間算出部は、前記サブアレイごとに、当該サブアレイに含まれる各振動素子における遅延時間を近似して算出する第1の算出モード、又は前記複数の振動素子ごとに、前記振動素子の位置をもとに当該振動素子における遅延時間を算出する第2の算出モードで前記遅延時間を算出し、The delay time calculation unit is configured to calculate a position of the vibration element for each of the plurality of vibration elements in a first calculation mode in which the delay time in each vibration element included in the subarray is approximated and calculated for each subarray. The delay time is calculated in the second calculation mode for calculating the delay time in the vibration element,
予め設定された条件をもとに、前記第1の算出モード、又は第2の算出モードの切り替えを行う切替部を更に備え、A switching unit for switching between the first calculation mode and the second calculation mode based on a preset condition;
前記切替部は、前記超音波のフォーカス位置が所定値より深い場合に前記第1の算出モードへ切り替え、前記超音波のフォーカス位置が前記所定値より浅い場合に前記第2の算出モードへ切り替える、The switching unit switches to the first calculation mode when the ultrasonic focus position is deeper than a predetermined value, and switches to the second calculation mode when the ultrasonic focus position is shallower than the predetermined value.
超音波診断装置。Ultrasonic diagnostic equipment.
予め設定された条件をもとに、前記第1の算出モード、又は第2の算出モードの切り替えを行う切替部を更に備える、
請求項1に記載の超音波診断装置。 The delay time calculation unit is configured to calculate a position of the vibration element for each of the plurality of vibration elements in a first calculation mode in which the delay time in each vibration element included in the subarray is approximated and calculated for each subarray. The delay time is calculated in the second calculation mode for calculating the delay time in the vibration element,
A switching unit that switches between the first calculation mode and the second calculation mode based on a preset condition;
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1.
前記切替部は、前記検出された温度が所定値以上である場合に前記第1の算出モードへ切り替え、前記検出された温度が前記所定値未満である場合に前記第2の算出モードへ切り替える、
請求項3に記載の超音波診断装置。 A temperature detector for detecting the temperature applied to the ultrasonic probe;
The switching unit switches to the first calculation mode when the detected temperature is equal to or higher than a predetermined value, and switches to the second calculation mode when the detected temperature is lower than the predetermined value.
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3 .
請求項3に記載の超音波診断装置。 The switching unit switches to the first calculation mode when the ultrasonic focus position is deeper than a predetermined value, and switches to the second calculation mode when the ultrasonic focus position is shallower than the predetermined value.
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3 .
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の超音波診断装置。 The delay time calculation unit calculates a delay time of the one vibration element using the coordinates of one vibration element included in the subarray as a representative coordinate, and based on the delay time and a difference between the other vibration elements. Approximating the delay time in the other vibration element,
The ultrasonic diagnostic apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 5 .
前記遅延時間算出部は、前記ラテラル方向及び前記エレベーション方向において所定数の前記振動素子が配列された前記サブアレイごとに、当該サブアレイに含まれる各振動素子における遅延時間を近似して算出する、
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の超音波診断装置。 The ultrasonic probe is a 2D (two dimensional) array probe in which the vibration elements are arranged in a lateral direction and an elevation direction,
The delay time calculation unit approximates and calculates a delay time in each vibration element included in the subarray for each of the subarrays in which a predetermined number of the vibration elements are arranged in the lateral direction and the elevation direction.
The ultrasonic diagnostic apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 6 .
前記複数の振動素子の配列を区分した複数のサブアレイのそれぞれについて、当該サブアレイ内又はその近傍にある代表座標における前記超音波の送受信にかかる遅延時間を算出し、当該遅延時間と、前記代表座標に対する前記サブアレイに含まれる各振動素子の差分とをもとに、前記各振動素子における遅延時間を近似して算出する遅延時間算出部と、
前記振動素子ごとに算出された遅延時間をもとに、前記音響モジュールの複数の振動素子における超音波の送受信を前記遅延時間を持って行わせる送受信部と、
を備え、
前記遅延時間算出部は、
前記複数のサブアレイに対して1つ設けられ、前記サブアレイごとに、前記代表座標における前記超音波の送信にかかる遅延時間を算出する第1の遅延時間算出部と、
前記複数のサブアレイに対して1つ設けられ、前記サブアレイごとに、前記代表座標における前記超音波の受信にかかる遅延時間を算出する第2の遅延時間算出部と、
一の前記サブアレイに含まれる振動素子の個数分設けられ、前記第1の遅延時間算出部により算出された遅延時間と、対応する振動素子の差分とをもとに、当該振動素子における遅延時間を近似して算出する複数の第3の遅延時間算出部と、
一の前記サブアレイに含まれる振動素子の個数分設けられ、前記第2の遅延時間算出部により算出された遅延時間と、対応する振動素子の差分とをもとに、当該振動素子における遅延時間を近似して算出する複数の第4の遅延時間算出部と、
を有する、
超音波プローブ。 An acoustic module in which a plurality of vibration elements for transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a subject are arranged;
For each of the plurality of sub-arrays obtained by dividing the array of the plurality of vibration elements, a delay time required for transmission / reception of the ultrasonic waves at the representative coordinates in or near the sub-array is calculated, and the delay time and the representative coordinates are calculated. Based on the difference between each vibration element included in the sub-array, a delay time calculation unit that approximates and calculates a delay time in each vibration element;
Based on the delay time calculated for each vibration element, a transmission / reception unit for performing transmission and reception of ultrasonic waves in the plurality of vibration elements of the acoustic module with the delay time;
Equipped with a,
The delay time calculation unit
A first delay time calculation unit that is provided for each of the plurality of subarrays, and calculates a delay time for transmission of the ultrasonic wave at the representative coordinates for each of the subarrays;
A second delay time calculation unit that is provided for each of the plurality of subarrays, and calculates a delay time required to receive the ultrasonic wave at the representative coordinates for each of the subarrays;
Based on the delay time calculated by the first delay time calculation unit and the difference between the corresponding vibration elements, the delay time of the vibration elements is provided for the number of vibration elements included in one subarray. A plurality of third delay time calculation units to calculate by approximation;
Based on the delay time calculated by the second delay time calculation unit and the difference between the corresponding vibration elements, the delay time in the vibration element is provided by the number of vibration elements included in one subarray. A plurality of fourth delay time calculating units to calculate by approximation;
Having
Ultrasonic probe.
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