JPH02246958A - Ultrasonic diagnostic device - Google Patents

Ultrasonic diagnostic device

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Publication number
JPH02246958A
JPH02246958A JP1068223A JP6822389A JPH02246958A JP H02246958 A JPH02246958 A JP H02246958A JP 1068223 A JP1068223 A JP 1068223A JP 6822389 A JP6822389 A JP 6822389A JP H02246958 A JPH02246958 A JP H02246958A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
orthogonal
ultrasonic
scanning line
scanning
echo signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1068223A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kyota Nakamura
中村 恭太
Ikuo Sakai
郁夫 坂井
Masami Kawabuchi
川淵 正己
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP1068223A priority Critical patent/JPH02246958A/en
Publication of JPH02246958A publication Critical patent/JPH02246958A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a tomographic image having a high resolution with the same ultrasonic scanning frequency by calculating an interpolation value in including the phase of the echo signal of each scanning line. CONSTITUTION:The echo signal received by an ultrasonic transmitting and receiving means 1 is orthogonally converted with orthogonal signals Rx and Ry by an orthogonal detector 5, and converted orthogonal echo signals Sx and Sy are A/D-converted by A/D converters 7a and 7b. The signals Sx and Sy are stored in the positions indicated by a scanning line number LN and a sample number SN of real part and virtual part frame memories 10a and 10b, respectivley. Next, a real part interpolating means 11a obtains an interpolation scanning line from a row corresponding to the adjoining scanning line stored in the memory 10a and obtains it in the same way at virtual part interpolating means 11b. An absolute value arithmetic means 11C obtains the absolute value of a pair of complex image data to exist in the sam address of the memories 10a and 10b and the absolute value of a complex interpolation value interpolated by the interpolating means 11a and 11b. The scanning line of a real value and the scanning line of the interpolation value obtained by the arithmetic means 11c are read synchronizing to a display means 13 with a synchronizing signal generated by a display synchronizing signal generator 14.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、医用分野において用い、超音波パルスを送受
信しながら走査し、被検体である生体内の断層像を得る
超音波診断装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus used in the medical field, which scans while transmitting and receiving ultrasonic pulses to obtain tomographic images of a living body, which is a subject. .

従来の技術 従来、生体内の断層情報を非観血的に測定する手段とし
て超音波診断装置が広く用いられている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Conventionally, ultrasonic diagnostic apparatuses have been widely used as means for non-invasively measuring tomographic information inside a living body.

この超音波診断装置は、超音波パルスを生体内に送信し
、音響インピーダンスの異なる点で反射するエコー信号
を受信し、所定の深さに達したところで超音波送受信位
置や方向を変えて順次走査することにより、生体内の二
次元断層像を得ることができる。一般に断層像の表示に
はテレビが用いられ、生体内の形状に一致するよう走査
変換し、エコー信号の強度に応じて輝度を変調している
This ultrasonic diagnostic device transmits ultrasonic pulses into the living body, receives echo signals reflected at points with different acoustic impedances, and when it reaches a predetermined depth, changes the ultrasonic transmitting/receiving position and direction and sequentially scans the body. By doing so, a two-dimensional tomographic image of the inside of the living body can be obtained. Generally, a television is used to display tomographic images, and the images are scan-converted to match the shape inside the living body, and the brightness is modulated according to the intensity of the echo signal.

最近においては、超音波走査線の密度を上げて分解能を
向上し、より微細な断層情報が得られるようになってい
る。しかし、走査線密度を向上させることにより、超音
波送受信回数が増加し、1枚の断層像を得るのに時間が
かかり、フレームレートが低下する。特に心臓などの動
きの速い対象物を診断するためには、高速のフレームレ
ートが確保されなければ動きを観察出来なくなる。また
、電子走査型の診断装置においては、微小な超音波振動
子の配列密度を上げなければならず、同時に送受信する
複数個の超音波振動子の数も多く必要となり、したがっ
て、超音波探触子により一層高い精度が要求され、超音
波探触子を制御する超音波診断装置本体の送受信回路も
大規模となってしまう。
Recently, the resolution has been improved by increasing the density of ultrasonic scanning lines, making it possible to obtain finer tomographic information. However, by increasing the scanning line density, the number of ultrasound transmissions and receptions increases, it takes time to obtain one tomographic image, and the frame rate decreases. In particular, when diagnosing a fast-moving object such as a heart, the movement cannot be observed unless a high frame rate is ensured. In addition, in electronic scanning diagnostic equipment, it is necessary to increase the arrangement density of minute ultrasonic transducers, and a large number of multiple ultrasonic transducers are required to transmit and receive at the same time. The ultrasonic probe is required to have even higher precision, and the transmitter/receiver circuit of the ultrasonic diagnostic apparatus itself that controls the ultrasonic probe also becomes large-scale.

そこで、一般には、なるべく少ない走査線数で画像を構
成し、走査線間のヌケを補間処理によって補って画質の
劣化を防止するようにしている。
Therefore, in general, an image is constructed using as few scanning lines as possible, and gaps between scanning lines are compensated for by interpolation processing to prevent deterioration of image quality.

このような従来の超音波診断装置としては、特開昭57
−108681号公報などに記載されている構成が知ら
れている。
As such a conventional ultrasonic diagnostic device, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57
A configuration described in, for example, Japanese Patent No. 108681 is known.

以下、この従来の超音波診断装置について第3図に示す
概略ブロック図を参照しながら説明する。
This conventional ultrasonic diagnostic apparatus will be described below with reference to a schematic block diagram shown in FIG.

同図において、101は超音波を送受信する超音波送受
信手段、102は走査制御手段であり、超音波送受信手
段101で送受信される超音波の音源位置や方向を制御
する。103は超音波走査同期信号発生器であり、超音
波走査を開始する同期信号であるフレーム同期信号FS
と、毎回の送受信を開始する同期信号である走査同期信
号LSを発生する。104は駆動回路であり、走査同期
信号LSに同期して超音波送受信手段1o1をパルス信
号で駆動する。105は検波器であり、超音波送受信手
段101で受信された超音波エコー信号を包絡線検波(
AM検波)する。106はサンプリングクロック発生器
であり、走査同期信号LSに同期してサンプリングクロ
ックSCを発生する。107はA/Dコンバータであり
、検波器106が出力するエコー信号の検波信号をサン
プリングクロyりSCでサンプリングし、デジタル値に
変換する。108は走査線カウンタであり、フレーム同
期信号FSでリセットされ、走査同期信号LSをカウン
トして走査線番号LNを出力する。109はサンプルカ
ウンタであり、走査同期信号LSでリセットされ、サン
プリングクロックSCをカウントしてサンプル番号SN
を出力する。
In the figure, 101 is an ultrasonic transmitting/receiving means for transmitting and receiving ultrasonic waves, and 102 is a scanning control means, which controls the source position and direction of the ultrasonic waves transmitted and received by the ultrasonic transmitting/receiving means 101. Reference numeral 103 denotes an ultrasonic scanning synchronization signal generator, which generates a frame synchronization signal FS which is a synchronization signal for starting ultrasonic scanning.
Then, a scanning synchronization signal LS, which is a synchronization signal that starts each transmission/reception, is generated. Reference numeral 104 denotes a drive circuit, which drives the ultrasonic transmitting/receiving means 1o1 with a pulse signal in synchronization with the scanning synchronization signal LS. 105 is a detector, which performs envelope detection (
AM detection). A sampling clock generator 106 generates a sampling clock SC in synchronization with the scanning synchronization signal LS. 107 is an A/D converter which samples the detected signal of the echo signal outputted by the detector 106 using a sampling clock SC and converts it into a digital value. A scanning line counter 108 is reset by a frame synchronization signal FS, counts the scanning synchronization signal LS, and outputs a scanning line number LN. 109 is a sample counter, which is reset by the scanning synchronization signal LS, counts the sampling clock SC, and calculates the sample number SN.
Output.

1fOはフレームメモリであり、A/Dコンバータ10
7で得られたデジタル値を走査線番号LNとサンプル番
号SNで示されるアドレスに記憶する。
1fO is a frame memory, and A/D converter 10
The digital value obtained in step 7 is stored at the address indicated by the scanning line number LN and sample number SN.

111は補間手段であり、フレームメモリ110上に記
憶された断層像の走査線間を補間する。112は走査変
換器であり、超音波走査フォーマットを断層像の表示の
ための走査フォーマットに変換する。113は断層像を
表示する表示手段、114は表示手段113の同期信号
を発生する同期信号発生器である。
Reference numeral 111 denotes an interpolation means, which interpolates between scanning lines of the tomographic image stored on the frame memory 110. A scan converter 112 converts the ultrasound scan format into a scan format for displaying a tomographic image. 113 is a display means for displaying a tomographic image, and 114 is a synchronization signal generator for generating a synchronization signal for the display means 113.

次に上記従来の超音波診断装置の動作について説明する
Next, the operation of the conventional ultrasonic diagnostic apparatus described above will be explained.

超音波走査同期信号発生器103は、走査開始時刻にフ
レーム同期信号FSを発生し、その後、予め設定された
周期と回数の走査同期信号LSを発生する。走査線カウ
ンタ10Bは、フレーム同期信号FSからの走査同期信
号LSをカウントし、送受信を行うべき走査線番号LN
を出力する。走査制御手段102は走査線番号LNに応
じた走査線上で送受信が行われるように必要な設定値を
設定する。上記のように走査同期信号LSが発生する毎
に駆動回路104はパルス信号を発生し、このパルス信
号で駆動された超音波送受信手段101は、走査制御手
段102が指定する走査線上に超音波を送信する。この
パルス信号は走査線上にある生体組織で反射されてエコ
ー信号となって返り、超音波送受信手段101で受信さ
れる。このエコー信号は、送信を行った時点から時間の
経過に伴って深部の情報を搬送し、反射強度がエコー信
号の振幅となる。
The ultrasonic scan synchronization signal generator 103 generates a frame synchronization signal FS at the scan start time, and thereafter generates a scan synchronization signal LS with a preset cycle and number of times. The scanning line counter 10B counts the scanning synchronization signal LS from the frame synchronization signal FS, and determines the scanning line number LN for which transmission/reception should be performed.
Output. The scanning control means 102 sets necessary setting values so that transmission and reception are performed on the scanning line corresponding to the scanning line number LN. As described above, the drive circuit 104 generates a pulse signal every time the scan synchronization signal LS is generated, and the ultrasonic transmitting/receiving means 101 driven by this pulse signal transmits ultrasonic waves onto the scanning line designated by the scan control means 102. Send. This pulse signal is reflected by the living tissue on the scanning line and returns as an echo signal, which is received by the ultrasonic transmitting/receiving means 101. This echo signal carries deep information over time from the time of transmission, and the reflected intensity becomes the amplitude of the echo signal.

第4図(a)は超音波送受信手段101で送受信される
超音波の走査線フォーマットを図示したものである。同
図において、1o1は超音波送受信手段、301は被検
体である生体、302.302は生体301が内包する
2つの超音波反射体である。
FIG. 4(a) illustrates the scanning line format of ultrasound transmitted and received by the ultrasound transmitting/receiving means 101. In the figure, 1o1 is an ultrasound transmitting/receiving means, 301 is a living body as a subject, and 302 and 302 are two ultrasound reflectors included in the living body 301.

矢印L1〜L8は超音波走査線を示し、各走査線毎に送
受信が行われる。超音波送受信手段101で受信したエ
コー信号の振幅を検波器105により検波し、A/Dコ
ンバータ107に入力してデジタル値に変換する。この
A/Dコンバータ107における変換はサンプリングク
ロックSCにより行う。サンプリングクロックSCはサ
ンプリングクロック発生器106から走査線同期信号L
Sに同期して一定周期で連続して出力され、サンプルカ
ウンタ109でカウントしたカウント値はサンプル番号
8Nであり、深度方向の情報となる。デジタル値に変換
したエコー信号の振幅情報を2次元配列で構成されたフ
レームメモ1J110の走査線番号LNとサンプル番号
SNが示す位置に記憶させる。
Arrows L1 to L8 indicate ultrasonic scanning lines, and transmission and reception are performed for each scanning line. The amplitude of the echo signal received by the ultrasonic transmitting/receiving means 101 is detected by the detector 105, and is input to the A/D converter 107 and converted into a digital value. This conversion in A/D converter 107 is performed by sampling clock SC. The sampling clock SC is a scanning line synchronization signal L from the sampling clock generator 106.
The count value counted by the sample counter 109, which is output continuously at a constant period in synchronization with S, is the sample number 8N, and serves as information in the depth direction. The amplitude information of the echo signal converted into a digital value is stored in the position indicated by the scanning line number LN and sample number SN of the frame memo 1J110 configured in a two-dimensional array.

第4図(b)は同図(a)に示した超音波走査フォーマ
ットによりフレームメモリ11oに記憶された断層像を
示したものである。同図(a)の走査線L1で得られた
エコー信号は、フレームメモ1J110の第1行R1に
書き込まれ、それ以降の走査線L2〜L8についても、
同様にフレームメモリ110の第2行〜第8行几2〜R
8に順次書き込まれる。補間手段111は各走査線L1
〜L8の間を補間する補間走査線を隣接する走査線から
求める。例えば、走査線L1とL2の間の補間走査線L
12を求めるためには、フレームメモリ110の走査線
L1と走査線L2が記憶されている第1行R1と第2行
R2を選択し、両折の同一列に記憶された値から平均、
または加重平均によって求める。
FIG. 4(b) shows a tomographic image stored in the frame memory 11o in the ultrasonic scanning format shown in FIG. 4(a). The echo signal obtained on the scanning line L1 in FIG.
Similarly, the second to eighth rows of the frame memory 110 几2 to R
8 are sequentially written. The interpolation means 111 corresponds to each scanning line L1.
An interpolated scanning line for interpolating between -L8 is determined from adjacent scanning lines. For example, interpolated scan line L between scan lines L1 and L2
12, select the first row R1 and the second row R2 in which the scanning line L1 and scanning line L2 of the frame memory 110 are stored, and calculate the average,
or by weighted average.

フレームメモリ110上の断層情報およびそれによって
補間手段111で求められた補間情報は、−旦、走査変
換器112に記憶し、表示同期信号発生器114が発生
する同期信号で表示手段113と同期して読み出す。第
4図(C)は表示手段113で映像化された被検体の断
層像である。同図の矢印L1〜L8は実際に超音波を送
受信することによって得られた真値の走査線、矢印L1
2、L23、・・・、L7Bは補間によって発生した走
査線であり、この補間により発生した走査線L12、・
・・、L7Bはそれぞれを挾み込む真値の走査線L1〜
L8から演算したものである。
The tomographic information on the frame memory 110 and the interpolation information obtained by the interpolation means 111 based on the tomographic information are first stored in the scan converter 112 and synchronized with the display means 113 using a synchronization signal generated by the display synchronization signal generator 114. and read it out. FIG. 4(C) is a tomographic image of the subject visualized on the display means 113. Arrows L1 to L8 in the figure are scanning lines of true values obtained by actually transmitting and receiving ultrasonic waves, and arrow L1
2, L23, . . . , L7B are scanning lines generated by interpolation, and scanning lines L12, . . .
..., L7B are the true value scanning lines L1~ that sandwich each of them.
This is calculated from L8.

以上のように、走査線間の補間を行うことにより、少な
い走査線であっても、表示された断層像上の走査線のヌ
ケな無くすことができる。
As described above, by performing interpolation between scanning lines, even if the number of scanning lines is small, it is possible to eliminate missing scanning lines on the displayed tomographic image.

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の超音波診断装置では、第4図
(a)に示すように生体内で分離した2つの反射体30
2,302であるにもかかわらず、補間処理によって同
図(c)に示すようにあたかも連続しているように表示
されてしまう。これは、各超音波走査線におけるエコー
信号の位相を考慮していないために生じるものであり、
特にセクタ走査等、扇形方式の場合、遠距離になるほど
走査線密度が低下するため、この部分に映し出された断
層像は、診断に耐え得るものではない。
Problems to be Solved by the Invention However, in the conventional ultrasonic diagnostic apparatus described above, as shown in FIG.
Even though the number is 2,302, due to the interpolation process, it is displayed as if it is continuous as shown in FIG. 2(c). This occurs because the phase of the echo signal in each ultrasonic scanning line is not considered.
Particularly in the case of a fan-shaped method such as sector scanning, the scanning line density decreases as the distance increases, so the tomographic image projected in this area is not suitable for diagnosis.

本発明は、従来技術の以上のような課題を解決するもの
で、各走査線のエコー信号の位相を含めて補間値を演算
することにより、実際に送受信した場合に得られるエコ
ー信号に近い補間値を得ることが出来、同一の超音波走
査数でありながら高い分解能を持つ断層像を得ることが
出来るようにした超音波診断装置を提供することを目的
とするものである。
The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and by calculating an interpolated value including the phase of the echo signal of each scanning line, it is possible to interpolate an echo signal close to that obtained when actually transmitting and receiving. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that can obtain tomographic images with high resolution while using the same number of ultrasonic scans.

課題を解決するための手段 上記目的を達成するための本発明の技術的解決手段は、
超音波を送受信する超音波送受信手段と、この超音波送
受信手段が送受信する超音波の方向や位置を制御し、走
査させる走査制御手段と、上記超音波送受信手段で受信
したエコー信号を直交変換し、エコー信号の複素値な出
力する直交変換手段と、走査線間の補間値を隣接する複
数本の直交信号に変換されたエコー信号から演算する複
素補間手段を備えたものである。
Means for Solving the Problems The technical solution of the present invention for achieving the above object is as follows:
An ultrasonic transmitting/receiving means for transmitting and receiving ultrasonic waves, a scanning control means for controlling the direction and position of the ultrasonic waves transmitted and received by the ultrasonic transmitting/receiving means and scanning them, and an orthogonal transform for the echo signals received by the ultrasonic transmitting/receiving means. , orthogonal transformation means for outputting complex values of echo signals, and complex interpolation means for calculating interpolated values between scanning lines from echo signals converted into a plurality of adjacent orthogonal signals.

また、周波数がエコー信号にほぼ等しく、位相が相互に
90度°異なる一対の直交信号を発生する直交信号発生
手段を備え、上記直交変換手段として直交検波器を用い
、上記直交信号による直交検波を行うようにしたもので
ある。
Further, it is provided with orthogonal signal generation means for generating a pair of orthogonal signals whose frequency is approximately equal to that of the echo signal and whose phases are different from each other by 90 degrees, and a quadrature detector is used as the orthogonal conversion means to perform orthogonal detection using the orthogonal signal. This is what I decided to do.

また、直交信号に変換したエコー信号の実部、虚部の複
素値を記憶する記憶手段を備えたものである。
The apparatus also includes storage means for storing the complex values of the real part and imaginary part of the echo signal converted into the orthogonal signal.

そして、上記複素補間手段が超音波走査上にある被検体
の空間的位置に対応させて所望の点の補間値を隣接の複
数個のエコー信号の複素値と加算平均、または重み付け
加算平均して求める。
Then, the complex interpolation means averages or weights the interpolated value of the desired point with the complex values of a plurality of adjacent echo signals in correspondence with the spatial position of the object on the ultrasound scan. demand.

作用 本発明は上記構成により、超音波送受信手段で受信した
エコー信号を直交変換手段により直交変換してエコー信
号の複素値を出力した後、複素補間手段により隣接する
複数本の直交信号に変換されたエコー信号から複素演算
を行い、補間による走査線を発生し、実際に受信した走
査線間を補間して表示させることが出来る。
According to the above structure, the echo signal received by the ultrasonic transmitting/receiving means is orthogonally transformed by the orthogonal transform means to output a complex value of the echo signal, and then converted into a plurality of adjacent orthogonal signals by the complex interpolation means. A complex operation is performed on the received echo signal to generate scanning lines by interpolation, and it is possible to interpolate between actually received scanning lines and display the result.

実施例 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例における超音波診断装置を示
す概略ブロック図である。同図において、1は超音波を
送受信する超音波送受信手段、2は走査制御手段であり
、超音波送受信手段1で送受信される超音波の音源位置
や方向を制御する。3は超音波走査同期信号発生器であ
り、超音波走査を開始する同期信号であるフレーム同期
信号FSと、毎回の送受信を開始する同期信号である走
査同期信号LSを発生する。4は駆動回路であり、走査
同期信号LSに同期して超音波送受信手段1をパルス信
号で駆動する。16は直交信号発生器であり、走査同期
信号LSに同期してエコー信号の周波数にほぼ等しく、
位相が相互に90度異なる直交信号几x、Ryを出力す
る。6は直交検波器であり、超音波送受信手段1で受信
された超音波エコー信号を直交信号Rx、Ryで直交検
波する。6はサンプリングクロック発生器であり、走査
同期信号LSに同期してサンプリングクロックSCを発
生する。7a、7t)はA/Dコンバータであり、直交
検波器6が出力する実部、虚部の検波信号のそれぞれを
サンプリングクロックSCでサンプリングし、デジタル
値に変換するA/Dコンバータ、8は走査線カウンタで
あり、フレーム同期信号F8でリセットされ、走査同期
信号LSをカウントして走査線番号LNを出力する。9
はサンプリングカウンタであり、走査同期信号LSでリ
セットされ、サンプリングクロックSCをカウントして
サンプル番号SNを出力する。10aは実部フレームメ
モリであり、A/Dコンバータ7aで得られたデジタル
値に変換したエコー信号の実部を走査線番号LNとサン
プル番号SNで示されるアドレスに記憶する。10bは
虚部フレームメモリであり、A/Dコンバータ7bで得
られたデジタル値に変換したエコー信号の虚部を走査線
番号LNとサンプル番号SNで示されるアドレスに記憶
する。これら実部、虚部フレームメモリ10a、10b
は共に2次元配列の構成を持つ。11aは実部補間手段
であり、実部フレームメモリ10a上に記憶された断層
像の走査線間を補間する。11bは虚部補間手段であり
、虚部フレームメモリ10b上に記憶された断層像の走
査線間を補間する。11cは複素断層像の絶対値を演算
する絶対値演算手段、12は超音波走査フォーマットを
断層像の表示のための走査フォーマットに変換する走査
変換器、13は断層像を表示する表示手段、14は表示
手段13の同期信号を発生する同期信号発生器である。
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an ultrasonic diagnostic apparatus in one embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes an ultrasonic transmitting/receiving means for transmitting and receiving ultrasonic waves, and 2 denotes a scanning control means, which controls the source position and direction of the ultrasonic waves transmitted and received by the ultrasonic transmitting/receiving means 1. Reference numeral 3 denotes an ultrasonic scanning synchronization signal generator, which generates a frame synchronization signal FS, which is a synchronization signal that starts ultrasonic scanning, and a scan synchronization signal LS, which is a synchronization signal that starts each transmission and reception. Reference numeral 4 denotes a drive circuit, which drives the ultrasonic transmitting/receiving means 1 with a pulse signal in synchronization with the scanning synchronization signal LS. 16 is a quadrature signal generator, which is synchronized with the scanning synchronization signal LS and whose frequency is approximately equal to the echo signal frequency;
Orthogonal signals x and Ry whose phases differ by 90 degrees are output. Reference numeral 6 denotes a quadrature detector, which orthogonally detects the ultrasonic echo signal received by the ultrasonic transmitting/receiving means 1 using orthogonal signals Rx and Ry. A sampling clock generator 6 generates a sampling clock SC in synchronization with the scanning synchronization signal LS. 7a, 7t) are A/D converters that sample each of the real part and imaginary part detection signals output by the quadrature detector 6 using the sampling clock SC and convert them into digital values; 8 is a scanning This is a line counter, which is reset by the frame synchronization signal F8, counts the scan synchronization signal LS, and outputs the scan line number LN. 9
A sampling counter is reset by the scanning synchronization signal LS, counts the sampling clock SC, and outputs a sample number SN. A real part frame memory 10a stores the real part of the echo signal converted into a digital value obtained by the A/D converter 7a at an address indicated by a scanning line number LN and a sample number SN. Reference numeral 10b denotes an imaginary part frame memory, which stores the imaginary part of the echo signal converted into a digital value obtained by the A/D converter 7b at an address indicated by a scanning line number LN and a sample number SN. These real part and imaginary part frame memories 10a and 10b
Both have the structure of a two-dimensional array. 11a is a real part interpolation means, which interpolates between scanning lines of the tomographic image stored on the real part frame memory 10a. Reference numeral 11b denotes an imaginary part interpolation means, which interpolates between scanning lines of the tomographic image stored on the imaginary part frame memory 10b. 11c is an absolute value calculating means for calculating the absolute value of a complex tomographic image; 12 is a scan converter for converting an ultrasonic scanning format into a scanning format for displaying a tomographic image; 13 is a display means for displaying a tomographic image; 14 is a synchronization signal generator that generates a synchronization signal for the display means 13.

以上の構成において、以下、その動作について説明する
The operation of the above configuration will be described below.

超音波走査同期信号発生器3は、走査開始時刻にフレー
ム同期信号FSを発生し、その後、予め設定された周期
と回数の走査同期信号LSを発生する。走査線カウンタ
8は、フレーム同期信号F8からの走査同期信号LSを
カウントし、送受信を行うべき走査線番号LNを出力す
る。走査制御手段2は走査線番号LNに応じた走査線上
で送受信が行われるように必要な設定値を設定する。
The ultrasonic scan synchronization signal generator 3 generates a frame synchronization signal FS at the scan start time, and thereafter generates a scan synchronization signal LS with a preset cycle and number of times. The scanning line counter 8 counts the scanning synchronization signal LS from the frame synchronization signal F8, and outputs the scanning line number LN to be transmitted and received. The scanning control means 2 sets necessary setting values so that transmission and reception are performed on the scanning line corresponding to the scanning line number LN.

上記のように走査同期信号LSが発生する毎に駆動回路
4はパルス信号を発生し、このパルス信号で駆動された
超音波送受信手段1は、走査制御手段2が指定する走査
線上に超音波を送信する。このパルス信号は走査線上に
ある生体組織で反射されてエコー信号となって返り、超
音波送受信手段1で受信される。このエコー信号は、送
信を行った時点から時間の経過に伴って深部の情報を搬
送し、反射強度がエコー信号の振幅となる。
As described above, the drive circuit 4 generates a pulse signal every time the scan synchronization signal LS is generated, and the ultrasonic transmitting/receiving means 1 driven by this pulse signal transmits ultrasonic waves onto the scanning line specified by the scan control means 2. Send. This pulse signal is reflected by the living tissue on the scanning line and returns as an echo signal, which is received by the ultrasound transmitting/receiving means 1. This echo signal carries deep information over time from the time of transmission, and the reflected intensity becomes the amplitude of the echo signal.

第2図(a)は超音波送受信手段1で送受信される超音
波の走査線フォーマットを図示したものである。同図に
おいて、1は超音波送受信手段、201は被検体である
生体、202.202は生体201が内包する2つの超
音波反射体である。矢印L1〜L8は超音波走査線を示
し、各走査線毎に送受信が行われる。超音波送受信手段
1で受信したエコー信号を直交検波器6において直交信
号Rx、Ryで直交変換し、変換した直交エコー信号S
x、SyをそれぞれA/Dコンバータ7a、7bでA/
D変換する。このA/Dコンバータ73,7bにおける
変換はサンプリングクロックSCにより行う。
FIG. 2(a) illustrates the scanning line format of ultrasound transmitted and received by the ultrasound transmitting/receiving means 1. In FIG. In the figure, 1 is an ultrasonic transmitting/receiving means, 201 is a living body as a subject, and 202 and 202 are two ultrasound reflectors included in the living body 201. Arrows L1 to L8 indicate ultrasonic scanning lines, and transmission and reception are performed for each scanning line. The echo signal received by the ultrasonic transmitting/receiving means 1 is orthogonally transformed by the orthogonal signals Rx and Ry in the orthogonal detector 6, and the transformed orthogonal echo signal S is obtained.
x and Sy are A/D converters 7a and 7b, respectively.
D-convert. Conversion in the A/D converters 73 and 7b is performed using a sampling clock SC.

サンプリングクロックSCはサンプリングクロック発生
器6かも走査線同期信号LSに同期して一定周期で連続
して出力され、サンプルカウンタeでカウントしたカウ
ント値はサンプル番号SNであり、深度方向の情報とな
る。A/D変換した直交エコー信号Sx、SYをそれぞ
れ2次元配列で構成された実部フレームメモリ11aと
虚部フレームメモリ11bの走査線番号LNとサンプル
番号SNが示す位置に記憶させる。
The sampling clock SC is continuously outputted from the sampling clock generator 6 at a constant period in synchronization with the scanning line synchronization signal LS, and the count value counted by the sample counter e is the sample number SN, which is information in the depth direction. The A/D converted orthogonal echo signals Sx and SY are stored in the positions indicated by the scanning line number LN and sample number SN of the real part frame memory 11a and the imaginary part frame memory 11b, respectively, which are configured in a two-dimensional array.

第2図(b)は同図(a)に示した超音波走査フォーマ
ットにより実部フレームメモリ10ax虚部フレームメ
モリ10bに記憶された断層像を示したものである。な
お、フレームメモリ10a、10bにおける行R1〜R
8については走査線番号LNが指定し、列C1〜Onに
ついてはサンプル番号SNが指定する。同図(a)の走
査線L1で得られたエコー信号の実部は、実部フレーム
メモ’J10aの第1行R1に書き込まれ、それ以降の
走査線L2〜L8についても、同様に実部フレームメモ
’J10aの第2行〜第8行R2〜R8に順次書き込ま
れる。
FIG. 2(b) shows a tomographic image stored in the real part frame memory 10ax and the imaginary part frame memory 10b according to the ultrasonic scanning format shown in FIG. 2(a). Note that the rows R1 to R in the frame memories 10a and 10b
8 is specified by the scanning line number LN, and columns C1 to On are specified by the sample number SN. The real part of the echo signal obtained on the scanning line L1 in FIG. They are sequentially written in the second to eighth lines R2 to R8 of frame memo 'J10a.

一方、エコー信号の虚部は、虚部フレームメモリ10b
の第1行R1に書き込まれ、それ以降の走査線L2〜L
8についても、同様に虚部フレームメモリ1obの第2
行〜第8行几2〜几8に順次書き込まれる。実部補間手
段11aは各走査線L1〜L8の間を補間する補間走査
線を実部フレームメモ1J10aに記憶され、隣接する
走査線に対応する行から求める。例えば、走査線L1と
L2の間の補間走査線L12を求めるためには、実部フ
レームメモIJ10aの走査線L1とL2が記憶されて
いる第1行R1と第2行R2を選択し、両性の同一列に
記憶された値から平均、または加重平均によって求める
。虚部補間手段11bにおいても同様に各走査線L1〜
L8の間を補間する補間走査線を虚部フレームメモリ1
0bに記憶され、隣接する走査線に対応する行から求め
る。絶対値演算手段11Cは実部フレームメモリ10a
と虚部フレームメモリ10bの同一アドレスにある1組
の複素画像データの絶対値と、実部、虚部補間手段11
a、11bで補間された複素補間値の絶対値とを求める
。実部、虚部補間手段Lfa、fibと絶対値演算手段
11Cにおける演算過程を数式で示すと、次のようにな
る。
On the other hand, the imaginary part of the echo signal is stored in the imaginary part frame memory 10b.
is written in the first row R1 of , and the subsequent scanning lines L2 to L
8, similarly, the second part of the imaginary part frame memory 1ob
The data is sequentially written in rows 2 to 8 of rows 8 to 8. The real part interpolation means 11a obtains interpolated scanning lines for interpolating between each scanning line L1 to L8 from the rows stored in the real part frame memo 1J10a and corresponding to adjacent scanning lines. For example, in order to obtain the interpolated scanning line L12 between the scanning lines L1 and L2, select the first row R1 and the second row R2 in which the scanning lines L1 and L2 of the real part frame memo IJ10a are stored, and Calculated by averaging or weighted average from the values stored in the same column. Similarly, in the imaginary part interpolation means 11b, each scanning line L1~
The interpolated scanning line interpolated between L8 is stored in the imaginary part frame memory 1.
0b and is determined from the row corresponding to the adjacent scanning line. The absolute value calculation means 11C is the real part frame memory 10a.
and the absolute value of a set of complex image data at the same address in the imaginary part frame memory 10b, and the real part and imaginary part interpolation means 11.
a, the absolute value of the complex interpolated value interpolated in 11b. The calculation process in the real part and imaginary part interpolation means Lfa, fib and the absolute value calculation means 11C is expressed as follows.

5xi=(al ・Sx1 +a2−8x2+−+an
jSxn)/n ・・・・・・(1) Syi =(al ・Syl +a2・Sy2+…+a
n+5yn)/n ・・・・・・(2) (1)式は実部補間手段11aの演算式を示しており、
8x1〜Sxnは補間しようとする点の近傍にあるエコ
ー信号実部の真値、Sxiは実部補間値である。(2)
式は虚部補間手段11bの演算式を示しており、Sy1
〜Synは補間しようとする点の近傍にあるエコー信号
虚部の真値、Syiは虚部補間値である。また、nは補
間演算に使用する真値の数で2以上の整数、a1〜an
は重み付け係数である。
5xi=(al ・Sx1 +a2-8x2+-+an
jSxn)/n...(1) Syi = (al ・Syl +a2・Sy2+...+a
n+5yn)/n (2) Equation (1) shows the arithmetic expression of the real part interpolation means 11a,
8x1 to Sxn are the true values of the real parts of the echo signals near the point to be interpolated, and Sxi is the real part interpolated value. (2)
The formula shows the calculation formula of the imaginary part interpolation means 11b, and Sy1
~Syn is the true value of the imaginary part of the echo signal near the point to be interpolated, and Syi is the interpolated value of the imaginary part. In addition, n is the number of true values used for interpolation calculation, an integer of 2 or more, a1 to an
is the weighting factor.

また、絶対値演算手段11cは、複素真値、複素補間値
の絶対値Sを(3)式の過程で求める。
Further, the absolute value calculating means 11c calculates the absolute value S of the complex true value and the complex interpolated value through the process of equation (3).

S=f四巧乙了L〒し  ・・・・・・(3)真値の絶
対値を求めるには、(3)式Sx、Syに実際に得られ
たエコー信号の実部、虚部の値を代入し、補間値の絶対
値を求めるには、(11、(2)式の複素補間値Sxi
、Syiを代入する。
S = f four masters L〒shi ...... (3) To find the absolute value of the true value, use the real part and imaginary part of the echo signal actually obtained in equation (3) Sx and Sy. To find the absolute value of the interpolated value by substituting the value of
, Syi.

絶対値演算手段11cで得られた真値の走査線、補間値
の走査線は、−旦、走査変換器12に記憶し、表示同期
信号発生器14が発生する同期信号で表示手段13と同
期して読み出す。第2図(c)は表示手段13で映像化
された被検体の断層像である。同図の矢印L1〜L8は
実際に超音波を送受信することによって得られた真値の
走査線、矢印L12、L23、・・・、L7Bは補間に
よって発生した走査線であり、この補間により発生した
走査線L12、L23、・・・、L7Bはそれぞれを挾
み込む真値の走査線L1〜L8から演算したものである
The scanning line of the true value and the scanning line of the interpolated value obtained by the absolute value calculation means 11c are then stored in the scanning converter 12 and synchronized with the display means 13 by the synchronization signal generated by the display synchronization signal generator 14. and read it out. FIG. 2(c) is a tomographic image of the subject visualized on the display means 13. Arrows L1 to L8 in the figure are scanning lines of true values obtained by actually transmitting and receiving ultrasonic waves, and arrows L12, L23, ..., L7B are scanning lines generated by interpolation. The scan lines L12, L23, . . . , L7B are calculated from the true value scan lines L1 to L8 that sandwich them.

以上説明した複素補間法により、第2図(a)に示すよ
うに、例えば、矢印L4とL6の2つの走査線で得られ
たエコー信号の反射強度が同じであっても、反射体の音
響的性質の違いにより位相が異なれば、上記(1)〜(
3)式から明白なように補間値Siは小さい値となり、
同図(c)に示すように補間による走査線L45を境と
して2つの反射体202.202を分離することができ
る。すなわち、実際に矢印L45の走査線上に超音波を
送受信した場合に得られるエコー信号に非常に近い補間
走査線が作り出される。これ以外の走査線についても同
様であり、超音波走査数を増加させることなく断層像の
分解能を向上できる。
By the complex interpolation method explained above, as shown in FIG. If the phase differs due to the difference in the properties of the
3) As is clear from the formula, the interpolated value Si becomes a small value,
As shown in FIG. 4(c), the two reflectors 202 and 202 can be separated at the interpolated scanning line L45. That is, an interpolated scanning line is created that is very close to the echo signal obtained when ultrasonic waves are actually transmitted and received on the scanning line indicated by arrow L45. The same applies to other scanning lines, and the resolution of tomographic images can be improved without increasing the number of ultrasound scans.

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、超音波送受信手段で
受信したエコー信号を直交変換手段により直交変換して
エコー信号の複素値を出力した後、複素補間手段により
隣接する複数本の直交信号に変換されたエコー信号から
複素演算を行い、実際に送受信した場合に得られる走査
線に非常に近い補間走査線を発生させ、実際に受信した
走査線間を補間して表示させることが出来る。したがっ
て、超音波走査線密度を増加させたと等しい高分解能の
断層像を表示することが出来る。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the echo signal received by the ultrasonic transmitting/receiving means is orthogonally transformed by the orthogonal transform means to output the complex value of the echo signal, and then the complex value of the echo signal is output by the complex interpolation means. performs complex operations on the echo signal converted into an orthogonal signal, generates an interpolated scanning line that is very close to the scanning line obtained when actually transmitted and received, and interpolates between the actually received scanning lines and displays it. I can do it. Therefore, it is possible to display a tomographic image with a high resolution equivalent to that obtained by increasing the ultrasonic scanning line density.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例における超音波診断装置の概
略を示すブロック図、第2図(、)ないしくC)は上記
実施例における補間処理の動作の説明図、第3図は従来
の超音波診断装置の概略を示すブロック図、第4図(a
)ないしくc)は上記従来例における補間処理動作の説
明図である。 1・・・超音波送受信手段、2・・・走査制御手段、3
・・・超音波走査同期信号発生器、4・・・駆動回路、
5・・・直交検波器、e・・・サンプリングクロック発
生器、7a、7b・・・A/Dコンバータ、8・・・走
査カウンタ、9・・・サンプルカウンタ、10a・・・
実部フレームメモリ、10b・・・虚部フレームメモリ
、11a・・・実部補間手段、11b・・・虚部補間手
段、11c・・・絶対値演算手段、12・・・走査変換
器、13・・・表示手段、14・・・同期信号発生器、
16・・・直交信号発生器。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか1名第 図
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. FIG. 4 (a) is a block diagram schematically showing the ultrasonic diagnostic apparatus of
) to c) are explanatory diagrams of the interpolation processing operation in the above conventional example. 1... Ultrasonic transmitting/receiving means, 2... Scanning control means, 3
... Ultrasonic scanning synchronization signal generator, 4... Drive circuit,
5... Quadrature detector, e... Sampling clock generator, 7a, 7b... A/D converter, 8... Scanning counter, 9... Sample counter, 10a...
Real part frame memory, 10b... Imaginary part frame memory, 11a... Real part interpolation means, 11b... Imaginary part interpolation means, 11c... Absolute value calculation means, 12... Scan converter, 13 . . . display means, 14 . . . synchronization signal generator,
16...Orthogonal signal generator. Name of agent: Patent attorney Shigetaka Awano and one other person

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)超音波を送受信する超音波送受信手段と、この超
音波送受信手段が送受信する超音波の方向や位置を制御
し、走査させる走査制御手段と、上記超音波送受信手段
で受信したエコー信号を直交変換し、エコー信号の複素
値を出力する直交変換手段と、走査線間の補間値を隣接
する複数本の直交信号に変換されたエコー信号から演算
する複素補間手段を備えた超音波診断装置。
(1) An ultrasonic transmitting/receiving means for transmitting and receiving ultrasonic waves, a scanning control means for controlling the direction and position of the ultrasonic waves transmitted and received by the ultrasonic transmitting/receiving means and scanning them, and an echo signal received by the ultrasonic transmitting/receiving means. An ultrasonic diagnostic device comprising orthogonal transformation means for performing orthogonal transformation and outputting a complex value of an echo signal, and complex interpolation means for calculating an interpolated value between scanning lines from the echo signal converted into a plurality of adjacent orthogonal signals. .
(2)周波数がエコー信号にほぼ等しく、位相が相互に
90度異なる一対の直交信号を発生する直交信号発生手
段を備え、直交変換手段が上記直交信号による直交検波
を行う直交検波器である請求項1記載の超音波診断装置
(2) A claim comprising orthogonal signal generation means for generating a pair of orthogonal signals whose frequency is approximately equal to that of the echo signal and whose phases differ by 90 degrees from each other, and where the orthogonal transformation means is an orthogonal detector that performs orthogonal detection using the orthogonal signals. Item 1. Ultrasonic diagnostic device according to item 1.
(3)直交信号に変換したエコー信号の実部、虚部の複
素値を記憶する記憶手段を備えた請求項1または2記載
の超音波診断装置。
(3) The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1 or 2, further comprising storage means for storing complex values of the real part and imaginary part of the echo signal converted into the orthogonal signal.
(4)複素補間手段が超音波走査上にある被検体の空間
的位置に対応させて所望の点の補間値を隣接の複数個の
エコー信号の複素値と加算平均、または重み付け加算平
均して求める請求項1記載の超音波診断装置。
(4) The complex interpolation means averages or weights the interpolated value of the desired point with the complex values of a plurality of adjacent echo signals in correspondence with the spatial position of the subject on the ultrasound scan. An ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06205774A (en) * 1993-01-08 1994-07-26 Aloka Co Ltd Ultrasonic doppler diagnostic system
JP2006187667A (en) * 1994-08-05 2006-07-20 Acuson Corp Receiving beam generator

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