JPH0282952A - Transmitter/receiver of ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents

Transmitter/receiver of ultrasonic diagnostic apparatus

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Publication number
JPH0282952A
JPH0282952A JP63234409A JP23440988A JPH0282952A JP H0282952 A JPH0282952 A JP H0282952A JP 63234409 A JP63234409 A JP 63234409A JP 23440988 A JP23440988 A JP 23440988A JP H0282952 A JPH0282952 A JP H0282952A
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JP
Japan
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delay
ultrasonic
delay elements
focal
focal position
Prior art date
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Pending
Application number
JP63234409A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ikuo Hanamiya
花宮 幾雄
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPH0282952A publication Critical patent/JPH0282952A/en
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the number of delay elements while keeping the quality of a tomographic image by a method wherein a delay circuit is constituted only of delay elements used at the same time and the number of the ultrasonic vibrators connected to said delay elements are made different corresponding to different focal positions. CONSTITUTION:The delay element 31 at a focal position 1F is set so that the number and value thereof are used with respect to other focal positions as they are and, by changing the number of the ultrasonic vibrators 71 connected to one delay element 31, the qualities of image data due to all of focal positions are matched with that of the focal position 1F. By this constitution, image quality becomes almost same to that in the case of the focal position 1F but a lowering of image quality as a whole is not generated. Further, by using the same delay elements 31 at all of the focal positions of four places, it is necessary to prepare 77 delay elements 31 having different delay values conventionally but the number of the delay elements may be 14 in this apparatus and the number of necessary delay elements can be reduced without lowering the image quality of a tomographic image as a whole.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電気的に制御することにより超音波を収束
し、走査し、被検体としての人体内部での超音波の反射
を利用して被検体の断層面を可視化することにより医療
診断を行うための超音波診断装置の送受信装置に関する
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] This invention converges and scans ultrasonic waves by electrically controlling them, and utilizes the reflection of the ultrasonic waves inside the human body as a subject. The present invention relates to a transmitting/receiving device of an ultrasonic diagnostic apparatus for performing medical diagnosis by visualizing a tomographic plane of a subject.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

超音波診断装置は、被検体である人体内に超音波を発射
し、体内の臓器の界面から反射して来る超音波を受信す
るという操作を位置を変えて繰り返し、得られた受信信
号をもとにコンピュータによる演算処理をすることによ
り人体の断層像を得るものである。
Ultrasonic diagnostic equipment emits ultrasonic waves into the human body being examined and receives the ultrasonic waves reflected from the interfaces of organs within the body, which is repeated by changing the position, and then transmitting the received signals. A tomographic image of a human body is obtained by performing arithmetic processing using a computer.

超音波診断装置では、二次元断層画像を得るために、人
体の深さ方向に数点の異なる位置に焦点を結ぶ超音波を
放射して焦点ごとの深さ方向の画像データを得るととも
に異なる焦点ごとのデータを適宜合成するすことにより
深さ方向の1本の画像データを得る。更に深さ方向に直
角な人体の表面方向を所定の間隔で走査することにより
二次元画像データを得るという方式により1枚の断層画
像を得ることができる。このような断層画像の作成を1
秒に数十回行い表示装置としてのテレビモニタに表示す
ることにより、人体内部の変動や超音波の送受信器とし
ての超音波探触子の操作者による移動などに同期した画
像が得られる。
In order to obtain two-dimensional tomographic images, ultrasound diagnostic equipment emits ultrasound that focuses at several different positions in the depth direction of the human body, and obtains image data in the depth direction for each focus. One image data in the depth direction is obtained by appropriately combining the data for each. Furthermore, one tomographic image can be obtained by scanning the surface direction of the human body perpendicular to the depth direction at predetermined intervals to obtain two-dimensional image data. Creation of such a tomographic image 1
By performing this several tens of times per second and displaying it on a television monitor as a display device, images can be obtained that are synchronized with changes inside the human body and movements of an ultrasound probe as an ultrasound transmitter/receiver by an operator.

このような断層画像を得るためには、高速な処理が必要
であるので、全て電子回路で行われる。
In order to obtain such a tomographic image, high-speed processing is required, so all processing is performed using electronic circuits.

第3図は超音波診断装置の従来の送受信装置の動作を説
明するための概念図である。この図において、送信回路
lで所定の周波数の高周波パルスである送信信号を生成
し、この送信信号を複数の遅延素子31で構成される遅
延回路30によって異なる遅延時間を持つ複数の送信信
号に変換し、これらの送信信号を遅延素子選択回路4に
よって焦点位置に対応してそれぞれの遅延素子31に対
する超音波探触子7の超音波振動子71の数と組み合わ
せによる選択を行い、超音波振動子選択回路60によっ
て走査位置に対応した超音波を発信すべき超音波振動子
71を選択し、選択された超音波振動子71がそれぞれ
超音波を発射する。これらの超音波は超音波振動子選択
回路60によって設定された走査線上の、遅延素子選択
回路4によって設定された焦点位置に焦点を結ぶ、送受
信選択回路5は送信時には単に信号が通過するだけある
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the operation of a conventional transmitting/receiving device of an ultrasonic diagnostic apparatus. In this figure, a transmission circuit l generates a transmission signal that is a high-frequency pulse of a predetermined frequency, and this transmission signal is converted into a plurality of transmission signals having different delay times by a delay circuit 30 composed of a plurality of delay elements 31. Then, these transmission signals are selected by the delay element selection circuit 4 according to the number and combination of ultrasonic transducers 71 of the ultrasonic probe 7 for each delay element 31 in accordance with the focal position, and the ultrasonic transducers The selection circuit 60 selects the ultrasonic transducers 71 that should emit ultrasonic waves corresponding to the scanning position, and the selected ultrasonic transducers 71 each emit ultrasonic waves. These ultrasonic waves are focused at the focal position set by the delay element selection circuit 4 on the scanning line set by the ultrasonic transducer selection circuit 60.The transmission/reception selection circuit 5 only allows signals to pass through during transmission. .

被検体内に発射された超音波は被検体内の臓器表面など
の界面で反射し、この反射超音波を超音波振動子71が
受信する。
The ultrasonic waves emitted into the subject are reflected at interfaces such as the surfaces of organs within the subject, and the reflected ultrasonic waves are received by the ultrasonic transducer 71.

反射超音波は超音波探触子7で受信されて電気信号とし
ての受信信号に変換されて送信時とは逆にたどって受信
回路2に至るが、その過程は次の通りであ・る、超音波
探触子7を構成する全ての超音波振動子71が反射超音
波を受信し電気信号に変換した受信信号を出力するが、
超音波振動子選択回路60は送信時と同じ状態に維持さ
れているので、送信時に超音波を発射した超音波探触子
7が受信した受信信号のみが送受信選択回路5に出力さ
れる。送受信選択回路5は、受信の初期には遅延時間の
大きい送信信号を発射した超音波振動子71に対応する
受信信号のみが出力され、その他はこの送受信選択回路
5で遮断され、時間が経過してより深い位置からの反射
超音波を受信するにつれ遅延時間の小さい送信信号を発
射した超音波振動子71に対応する受信信号をも出力す
るように制御される。送受信選択回路5の出力信号は遅
延素子選択回路4に入力されて送信時と同じ遅延素子3
1を通って受信回路2に入力されるが、遅延回路3のそ
れぞれの入力信号は反射位置と超音波振動子71の位置
との距離が超音波振動子71のそれぞれの位置よって異
なるので距離の差の分だけそれぞれの受信信号の位相が
異なっているが、遅延回路3によってこの位相の差が補
正されることになり、それぞれの受信信号が加算され強
調し合って受信装置2の入力信号になる。
The reflected ultrasound is received by the ultrasound probe 7, converted into a reception signal as an electric signal, and traced in the opposite direction to the transmission time to reach the reception circuit 2. The process is as follows. All the ultrasonic transducers 71 constituting the ultrasonic probe 7 receive reflected ultrasonic waves and output received signals converted into electrical signals.
Since the ultrasound transducer selection circuit 60 is maintained in the same state as when transmitting, only the reception signal received by the ultrasound probe 7 that emitted the ultrasound during transmission is output to the transmission/reception selection circuit 5. At the beginning of reception, the transmission/reception selection circuit 5 outputs only the reception signal corresponding to the ultrasonic transducer 71 that emitted the transmission signal with a large delay time, and the others are blocked by the transmission/reception selection circuit 5, and as time elapses. As it receives reflected ultrasound from a deeper position, it is also controlled to output a reception signal corresponding to the ultrasound transducer 71 that emitted the transmission signal with a smaller delay time. The output signal of the transmission/reception selection circuit 5 is inputted to the delay element selection circuit 4 and is passed through the same delay element 3 as used during transmission.
1 to the receiving circuit 2, each input signal of the delay circuit 3 is inputted to the delay circuit 3 because the distance between the reflection position and the position of the ultrasonic transducer 71 differs depending on the position of the ultrasonic transducer 71. The phases of the respective received signals differ by the difference, but this phase difference is corrected by the delay circuit 3, and the respective received signals are added and emphasized to become the input signal of the receiving device 2. Become.

送信装置による高周波パルスの発信時点、送信受信選択
回路5の動作あるいは受信装置2による受信信号を基に
した画像合成などは図示しない制御装置によって制御さ
れ、D、S、Cと略称されるディジタルスキャンコンバ
ータで画像化処理がされる。
The timing of the transmission of high-frequency pulses by the transmitting device, the operation of the transmitting/receiving selection circuit 5, and the image synthesis based on the received signal by the receiving device 2 are controlled by a control device (not shown), and digital scans, abbreviated as D, S, and C, are controlled by a control device (not shown). The converter performs image processing.

第4図は特定の点に超音波の焦点を作る方法の原理を説
明するための線図である。この図において、円弧状のI
Dは焦点位置IFに対する遅延パターンと称されており
、焦点位111Fは遅延パターンIDの中心位置になる
という関係にある。
FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of a method of creating a focus of ultrasonic waves at a specific point. In this figure, the arc-shaped I
D is called a delay pattern with respect to the focus position IF, and the relationship is such that the focus position 111F is the center position of the delay pattern ID.

また、91は第3図の超音波探触子7の超音波振動子7
1が並ぶ被検体表面を表し、92は被検体の深さ方向を
向いている走査線を表している。
91 is the ultrasonic transducer 7 of the ultrasonic probe 7 in FIG.
1 represents the surface of the object on which the objects are lined up, and 92 represents the scanning line pointing in the depth direction of the object.

仮に遅延パターンIDの円弧上に超音波振動子71を超
音波を発信する方向が走査線92に平行になるように並
べ同位相の超音波を発射したとする。なお′、紙面上の
超音波の伝播速度は全て一定であるとする。遅延パター
ンID上の全ての趙音波振動子71と焦点位!IFとの
間の距離は同じなのでそれぞれの超音波振動子71から
発信した超音波は焦点位置lFで全ての位相が揃うこと
になり超音波の強度が大きくなる。
Assume that the ultrasonic transducers 71 are arranged on the arc of the delay pattern ID so that the direction of emitting ultrasonic waves is parallel to the scanning line 92, and ultrasonic waves of the same phase are emitted. Note that it is assumed that the propagation speed of the ultrasonic waves on the paper surface is all constant. All Zhao sound wave oscillators 71 and focal positions on delay pattern ID! Since the distances to the IF are the same, all the phases of the ultrasonic waves emitted from the respective ultrasonic transducers 71 are aligned at the focal position IF, and the intensity of the ultrasonic waves increases.

このように超音波振動子を遅延パターンIDの円弧上に
設けることによりこの円弧の中心位置に焦点が設定され
るが、実際には4つの焦点位置に対して画像データをと
る操作が行われ、それぞれの焦点位置に対する遅延パタ
ーンとしての円弧が異なりこの異なる遅延パターンの位
置に超音波振動子を置いたのと同じ結果になるようにす
るために第3図に示した多数の遅延素子31でなる遅延
回路30を電子回路的に所定の超音波振動子71にそれ
ぞれ接続したり切り離したりすることにより走査位置を
変えたり、異なる焦点位置に対応した遅延パターンを形
成したりするように構成されるでいる。これらの操作は
前述のように第3図の遅延素子選択回路4と超音波振動
子選択回路60によって行われる。
By providing the ultrasonic transducer on the arc of the delay pattern ID in this way, the focus is set at the center position of this arc, but in reality, image data is taken at four focal positions. A large number of delay elements 31 shown in FIG. 3 are used in order to obtain the same result as placing an ultrasonic transducer at a position with different delay patterns for each focal position. By electrically connecting and disconnecting the delay circuit 30 to predetermined ultrasonic transducers 71, the scanning position can be changed and delay patterns corresponding to different focal positions can be formed. There is. These operations are performed by the delay element selection circuit 4 and the ultrasonic transducer selection circuit 60 shown in FIG. 3, as described above.

第3図における遅延回路30のそれぞれの遅延素子31
は所定の長さの導体を巻回したコイルで構成される場合
や、インダクタンス素子とコンデンサとを直並列に接続
して構成される場合があり、これらは遅延量に応じて適
宜法められるが、また1つの遅延素子に途中からタップ
を出して複数の遅延量を得るようにされるのが普通であ
る。
Each delay element 31 of the delay circuit 30 in FIG.
may consist of a coil wound with a conductor of a predetermined length, or may consist of an inductance element and a capacitor connected in series and parallel, and these may be regulated as appropriate depending on the amount of delay. Also, it is common to tap a single delay element midway to obtain a plurality of delay amounts.

第4図において被検体表面91と走査線92との交点か
らXだけ離れた被検体表面91上の位置に位置する超音
波振動子が必要とする遅延量は、この図の遅延寸法δを
超音波が伝播する時間に相当する。遅延寸法δは焦点位
置の深さ寸法り、、遅延パターンIDの走査方向の長さ
の2分の1の寸法のLFが定められれば一義的に計算す
ることが可能である。
In FIG. 4, the amount of delay required by the ultrasonic transducer positioned on the object surface 91 at a distance X from the intersection of the object surface 91 and the scanning line 92 exceeds the delay dimension δ in this figure. Corresponds to the time it takes for a sound wave to propagate. The delay dimension δ can be uniquely calculated if LF, which is the depth dimension of the focus position and half the length of the delay pattern ID in the scanning direction, is determined.

第3図における超音波振動子71の数は百前後であるが
、その内−つの遅延パターンIDを構成する超音波振動
子71の数は第4図の遅延パターンIDの円弧の開口寸
法り、に比例する0表面91に沿、った方向である走査
方向に走査線92の水平方向位置を移動するには超音波
を発信する超音波振動子71の位置を順次走査方向にず
らすことによって行われる。
The number of ultrasonic transducers 71 in FIG. 3 is around 100, and the number of ultrasonic transducers 71 constituting one delay pattern ID is equal to the opening size of the arc of the delay pattern ID in FIG. To move the horizontal position of the scanning line 92 in the scanning direction, which is a direction along the 0 surface 91, which is proportional to be exposed.

第5図は1本の走査線上を深さ方向に4分割した領域を
設定し、これらの領域ごとに異なる焦点位置になるよう
に超音波を送信して画像データを得る多段フォーカス法
と称される方式の場合を示した線図であり、焦点位置は
IF、2F、3F。
Figure 5 is called the multi-stage focusing method, in which a single scanning line is divided into four areas in the depth direction, and ultrasound is transmitted to each area to achieve a different focal position to obtain image data. This is a diagram showing the case of the method in which the focal points are IF, 2F, and 3F.

4Fの4箇所に設定し、これらの焦点位置に対応する遅
延パターンはID、2D、3D、4Dである。それぞれ
の遅延パターンごとの最大の遅延寸法は同一になるよう
にしてあり、その結果、開口寸法り、はそれぞれの焦点
位置の深さり、の平方根におおよそ比例するという関係
になるので、焦点位置の深さDFが大きいほど開口寸法
り、が大きくしたがって超音波を送信する超音波振動子
の数が大きくなり、深い位置程反射波の減衰が大きいと
いう点を補償する結果ともなっている。
The delay patterns corresponding to these focal positions are ID, 2D, 3D, and 4D. The maximum delay dimension for each delay pattern is made to be the same, and as a result, the relationship is such that the aperture size is roughly proportional to the square root of the depth of each focal position, so the focal position The larger the depth DF, the larger the aperture size, and therefore the larger the number of ultrasonic transducers that transmit ultrasonic waves, which also compensates for the fact that the deeper the position, the greater the attenuation of reflected waves.

第6図は1つの超音波振動子に対応する1つの遅延素子
の遅延量の関係の一例をそれぞれの焦点位置ごとに示す
数値配列図であり、No、の欄の数値は遅延素子の番号
である。値の欄の数値はそれぞれの遅延素子の遅延量を
ナノ秒で表したものであり、それぞれの焦点位置の深さ
寸法は、IFが25−蒙、2Fが50鋼糟、3Fが80
+am、4Fが120a+@とした場合であり、また超
音波振動子間の間隔は約1ffiI11である。実際の
超音波探触子では超音波振動子の複数個を一組にしてブ
ロックとし、このブロックを1つの単位として超音波を
発信、受信する方式をとるのであるが、ここでは1つの
ブロックを1つの超音波振動子として表現しである。ち
なみに前述の数値例では3つの実際の超音波振動子を1
つのブロックとしこのブロックを超音波振動子と称して
いる。
FIG. 6 is a numerical array diagram showing an example of the relationship between the delay amount of one delay element corresponding to one ultrasonic transducer for each focal position, and the numbers in the No. column are the numbers of the delay elements. be. The numerical values in the value column represent the delay amount of each delay element in nanoseconds, and the depth dimension of each focal position is 25 mm for IF, 50 mm for 2F, 80 mm for 3F.
+am, 4F is 120a+@, and the interval between the ultrasonic transducers is approximately 1ffiI11. In an actual ultrasonic probe, multiple ultrasonic transducers are combined into a block, and this block is used as a unit to transmit and receive ultrasonic waves, but here, one block is used. It is expressed as one ultrasonic transducer. By the way, in the numerical example mentioned above, three actual ultrasonic transducers are
This block is called an ultrasonic transducer.

この図における超音波振動子の数は遅延パターンの開口
寸法の半分に相当する部分であり実際の超音波振動子の
数は、例えば焦点位NIFの場合この図の超音波振動子
の数は14であるが、実際の数はこの2倍の28である
。しかし、第4図、第5図に′明らかなように遅延パタ
ーンは左右対称であるので、走査線92を対称線とした
両側の互いに対称な2つの超音波振動子は同じ遅延量で
あることから、遅延素子の数はこの図の通りであり1つ
の遅延素子から分岐して2つの超音波振動子を発信させ
る構成としている。
The number of ultrasonic transducers in this figure corresponds to half the aperture size of the delay pattern, and the actual number of ultrasonic transducers is, for example, in the case of focal position NIF, the number of ultrasonic transducers in this figure is 14. However, the actual number is twice this, 28. However, as is clear from FIGS. 4 and 5, the delay pattern is symmetrical, so two mutually symmetrical ultrasonic transducers on both sides of the scanning line 92 have the same amount of delay. Therefore, the number of delay elements is as shown in this figure, and the configuration is such that one delay element branches off to emit two ultrasonic transducers.

超音波振動子の数が有限であることから実際の遅延パタ
ーンは第4図や第5図に示したような円弧になるのでは
なく階段状に不連続に変化して全体として円弧状に近い
形状の遅延パターンとなる。
Because the number of ultrasonic transducers is finite, the actual delay pattern does not become an arc as shown in Figures 4 and 5, but changes discontinuously in a step-like manner, and the overall delay pattern is close to an arc. It becomes a shape delay pattern.

このように遅延パターンが不連続な形状になることから
、焦点位置の左右に超音波の強度が大きくなる領域が生
ずるという現象があり、この領域はグレーティングロー
ブと称されており、前述のように超音波振動子を並べた
アレイ形波探触子と称される超音波探触子ではグレーテ
ィングローブが断層画像の中に虚像を作り、超音波診断
における誤診の原因になるものである。
Because the delay pattern becomes discontinuous in this way, there is a phenomenon in which regions where the intensity of the ultrasonic wave increases are created on the left and right sides of the focal position. This region is called a grating lobe, and as mentioned above, In an ultrasonic probe called an array wave probe in which ultrasonic transducers are arranged, grating lobes create a virtual image in a tomographic image, causing misdiagnosis in ultrasonic diagnosis.

グレーティングローブが発生する位置は被検体表面91
と走査線92との交点を原点として走査線92との角度
として概略次式で表される。
The position where the grating lobe is generated is the object surface 91
The angle with respect to the scanning line 92 is approximately expressed by the following equation, with the origin being the intersection of the scanning line 92 and the scanning line 92.

θa =sin −’ (Nλ/d) 二こで、λ;超音波の波長 N;同時に送信する超音波振動子の数 d;超音波振動子間の間隔 この式は超音波振動子が被検体表面91の上に直線状に
配列され同じ位相の超音波を発信する場合に生ずるグレ
ーティングローブに関する式であって、遅延素子によっ
て位相を遅らせた超音波を発信する場合とは厳密には異
なるが、定性的な把握に使用して問題はない。
θa = sin −' (Nλ/d) Where, λ; Ultrasonic wavelength N; Number of ultrasound transducers transmitting simultaneously d; Distance between ultrasound transducers. This is an equation related to grating lobes that occur when ultrasonic waves that are linearly arranged on the surface 91 and have the same phase are emitted, and is strictly different from the case where ultrasonic waves whose phase is delayed by a delay element are emitted. There is no problem in using it for qualitative understanding.

グレーティングローブによる虚像が断層画像にの中に生
じないためにはθ6が90度より大きいという条件を満
足すればよく、またこの角度θ6が小さい程グレーティ
ングローブの強度も大きくしたがって虚像も強く表示さ
れる。前述のように超音波振動子の数Nは焦点位置IF
が最も少なく、2F、3F、4Fと焦点位置の深度が深
くなる程Nは大きくなるので、結局グレーティングロー
ブの影響は焦点位置IFの場合が最も太きく4Fの場合
が最゛も小さくなる。
In order to prevent a virtual image due to the grating lobe from appearing in the tomographic image, it is sufficient to satisfy the condition that θ6 is greater than 90 degrees, and the smaller the angle θ6, the greater the intensity of the grating lobe, and therefore the stronger the virtual image is displayed. . As mentioned above, the number N of ultrasonic transducers is the focal position IF
is the smallest, and N increases as the depth of the focal position increases from 2F, 3F, and 4F, so that the influence of the grating lobe is the greatest at the focal position IF and is the smallest at the 4F.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

従来技術では第5図に示すように、超音波振動子ブロッ
ク1個に対して遅延素子1個を対応させるとともに、焦
点位置が異なる場合には1つの超音波振動子ブロックに
対応する遅延量が異なるので、4つの焦点位置に全て使
用される超音波振動子ブロックに対しては4つの遅延素
子を用意しておく必要がある。第5図ではたまたま同じ
値になるものもあるがこれを考慮しても遅延素子の数の
合計は77個となり、数多くの遅延素子を用意しておか
なければならないという問題がある。
In the conventional technology, as shown in FIG. 5, one delay element is associated with one ultrasonic transducer block, and when the focal position is different, the delay amount corresponding to one ultrasonic transducer block is Therefore, it is necessary to prepare four delay elements for the ultrasonic transducer block used at all four focal positions. In FIG. 5, some delay elements happen to have the same value, but even if this is taken into account, the total number of delay elements is 77, and there is a problem in that a large number of delay elements must be prepared.

この発明は、断層画像の品質を維持して遅延素子の数を
少なくした超音波診断装置の送受信装置を提供すること
を目的とする。
An object of the present invention is to provide a transmitting/receiving device for an ultrasonic diagnostic apparatus that maintains the quality of tomographic images and reduces the number of delay elements.

〔課題を解決するための手段] 上記課題を解決するために、この発明によれば、被検体
の深さ方向に複数の焦点位置を設定し、それぞれの焦点
位置ごとに超音波を発信し、反射データを受信して深さ
方向の断層画像データを得、これを前記深さ方向と直角
方向に電子的に走査して二次元断層画像データを得るこ
とによって断層像を可視化する超音波診断装置の、超音
波パルスの送信ならびに受信を兼用する送受信装置であ
って、被検体に接触して送信信号としての電気信号を入
力信号として被検体内に超音波パルスを発信するととも
に、反射波を受信して受信信号としての電気信号を出力
する超音波振動子を、走査方向に複数個差べてなる超音
波探触子と、前記送信信号と前記受信信号とを前記超音
波振動子ごとに異なる遅延時間で遅延させて前記焦点位
置を設定する複数の遅延素子でなる遅延回路と、前記遅
延素子と前記超音波振動子とを接続換えすることにより
、前記走査の位置を変える振動子選択回路とを備えた超
音波診断装置の送受信装置において、前記遅延回路が同
時に使用される遅延素子のみからなり、異なる焦点位置
に応じてこの遅延素子に接続する超音波振動子の数が異
なるものとする。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, according to the present invention, a plurality of focal positions are set in the depth direction of the subject, and ultrasound is transmitted for each focal position, An ultrasonic diagnostic device that receives reflection data to obtain tomographic image data in the depth direction, and electronically scans the data in a direction perpendicular to the depth direction to obtain two-dimensional tomographic image data, thereby visualizing the tomographic image. A transmitting/receiving device that both transmits and receives ultrasonic pulses, which contacts the subject and uses an electrical signal as a transmission signal as an input signal to transmit ultrasonic pulses into the subject and receive reflected waves. an ultrasonic probe comprising a plurality of ultrasonic transducers that output an electric signal as a received signal in a scanning direction; and the transmitted signal and the received signal are different for each ultrasonic transducer. a delay circuit including a plurality of delay elements that sets the focal position by delaying the focus position by a delay time; and a transducer selection circuit that changes the scanning position by switching connections between the delay element and the ultrasonic transducer. In the transmitting/receiving device of an ultrasonic diagnostic apparatus, the delay circuit is made up of only delay elements that are used simultaneously, and the number of ultrasonic transducers connected to the delay elements varies depending on different focal positions.

(作用〕 この発明の構成において、遅延回路を構成する遅延素子
′を焦点位置が異なるごとに異なる数と遅延値の遅延素
子群とするのではなく、同時に使用される遅延素子の1
群のみで構成し、焦点位置が異なることにより同時に発
信させる超音波振動子の数が異なることになるが、1つ
の遅延素子に接続する超音波振動子の数を適宜変えるこ
とにより、焦点位置が異なっても同じ数と値の遅延素子
を使用してそれぞれの焦点位置に対応した遅延パターン
を形成する。
(Function) In the configuration of the present invention, the delay elements ′ constituting the delay circuit are not made into delay element groups with different numbers and delay values for different focal positions, but only one delay element is used at the same time.
The number of ultrasonic transducers to be emitted at the same time will differ depending on the focal position of the group, but by appropriately changing the number of ultrasonic transducers connected to one delay element, the focal position can be adjusted. Different delay elements having the same number and value are used to form a delay pattern corresponding to each focal position.

〔実施例〕〔Example〕

以下この発明を実施例に基づいて説明する。第1図はこ
の発明の実施例を示す概念図であり、従来技術の第3図
と同じ構成物に対しては同じ参照番号を付けることによ
り詳細な説明を省略する。
The present invention will be explained below based on examples. FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of the present invention, and the same components as in FIG. 3 of the prior art are given the same reference numerals and detailed explanations will be omitted.

この図の第3図との相違点はは第3図の従来技術に比べ
て遅延回路3を構成する遅延素子31の数が少ないこと
と、第3図にあった遅延素子選択回路4がないことであ
る0図には明示していないが遅延回路3を構成する遅延
パターン31は常に使用されるもののみであるので、遅
延素子選択回路4を必要としないことになる。超音波振
動子選択回路6は第3図の超音波振動子振動子選択回路
60とその基本的な機能は同じであり、選択される超音
波振動子も同じであるが、選択された超音波振動子と遅
延素子31との接続方法が従来とは異なるので両者は全
く同じということはない。
The difference between this figure and FIG. 3 is that the number of delay elements 31 constituting the delay circuit 3 is smaller than that of the prior art shown in FIG. 3, and there is no delay element selection circuit 4 that was in FIG. Although not clearly shown in FIG. 0, the delay pattern 31 constituting the delay circuit 3 is only one that is always used, so the delay element selection circuit 4 is not required. The ultrasonic transducer selection circuit 6 has the same basic function as the ultrasonic transducer selection circuit 60 in FIG. 3, and the selected ultrasonic transducers are also the same. Since the method of connecting the vibrator and the delay element 31 is different from the conventional method, the two are not exactly the same.

第2図はこの発明による異なる焦点位置に対応する遅延
素子と超音波振動子との関係を示す数値配列図である。
FIG. 2 is a numerical arrangement diagram showing the relationship between delay elements and ultrasonic transducers corresponding to different focal positions according to the present invention.

この図において、最左欄は遅延素子31の番号であり、
値はそれぞれの遅延素子31の遅延値(ナノ秒)であり
、これらの遅延素子31に接続される超音波振動子71
の数を焦点位置ごとに示したものである。焦点位ff1
Fの場合は第5図の場合と同じであり、遅延素子31の
数が14に対して超音波振動子の数も14で遅延素子3
1と超音波振動子71とは1対1の対応をさせた構成と
している。これに対して焦点位置が2Fから4Fでは遅
延素子3Iは焦点位置IFの場合と同じで、それぞれの
遅延素子31に接続する超音波撮動子の数を適宜複数に
している。超音波撮動子71の数は第5図の場合と同じ
く焦点位置2Fが19.3Fが24.4Fが307’あ
る。
In this figure, the leftmost column is the number of the delay element 31,
The value is the delay value (nanoseconds) of each delay element 31, and the ultrasonic transducer 71 connected to these delay elements 31
The number is shown for each focal position. Focal position ff1
In the case of F, the number of delay elements 31 is 14, and the number of ultrasonic transducers is also 14, and the number of delay elements 3 is 14.
1 and the ultrasonic transducer 71 have a one-to-one correspondence. On the other hand, when the focal position is from 2F to 4F, the delay elements 3I are the same as those at the focal position IF, and the number of ultrasound sensors connected to each delay element 31 is appropriately increased. The number of ultrasonic sensors 71 is the same as in the case of FIG. 5, with focal positions 2F, 19.3F, 24.4F, and 307'.

それぞれの遅延素子31に幾つの超音波振動子71を割
り当てるかはグレーティングローブの発生が最も小くな
る条件を最適条件としてコンピュータによる数値シミニ
レ−シランにより決定する。
The number of ultrasonic transducers 71 to be assigned to each delay element 31 is determined by numerical simulation using a computer, with the optimum condition under which the generation of grating lobes is minimized.

このような数値シミュレーション技術は医療診断装置の
設計において使用される基本手法として既に確立されて
いる技術である。
Such numerical simulation technology is already established as a basic method used in designing medical diagnostic equipment.

前述のグレーティングローブの発生角θ、の式の説明に
おいて、Nを超音波振動子の数としたが、第6図の従来
技術においては、超音波振動子71と遅延素子31との
数は等しいのでNは遅延素子の数でもある。第2図のよ
うに同時に発信させる超音波振動子71の数と遅延素子
31との数が異なるような場合は、遅延パターンを不連
続な形状で模擬する際の誤差を決める遅延素子31の数
をNとして採用するが妥当である。したがって、第2図
における焦点位fi2F、3F、4Fの場合は同時に発
信される超音波振動子71の数は焦点位置IFの場合よ
りも大きいが、遅延素子31の数を焦点位置IFに一致
させているのでグレーティングローブの発生は第6図の
場合よりも悪くなる。
In the above-mentioned explanation of the expression for the grating lobe generation angle θ, N is the number of ultrasonic transducers, but in the prior art shown in FIG. 6, the number of ultrasonic transducers 71 and delay elements 31 is equal. Therefore, N is also the number of delay elements. If the number of ultrasonic transducers 71 and the number of delay elements 31 that are simultaneously emitted are different as shown in Fig. 2, the number of delay elements 31 that determines the error when simulating a delay pattern in a discontinuous shape is different. It is reasonable to adopt this as N. Therefore, in the case of focal positions fi2F, 3F, and 4F in FIG. 2, the number of ultrasonic transducers 71 emitted simultaneously is larger than that in the case of focal position IF, but the number of delay elements 31 is made to match the focal position IF. Therefore, the generation of grating lobes is worse than in the case of FIG.

しかし、焦点−1a置IFより悪くなることはない。However, it is not worse than the focal point -1a position IF.

4箇所に焦点位置を持った多段式フォーカス方式におい
て、断層画像の品質は従来技術の場合焦点位置IFによ
って作成される画像データで決まり他の焦点位置によっ
て作成される画像データの品質を幾ら向上させても得ら
れる全体の画像の品質の向上にはつながらない。
In the multi-stage focusing method with four focus positions, the quality of the tomographic image in the conventional technology is determined by the image data created by the focus position IF, and the quality of the image data created by the other focus positions is improved to some extent. However, this does not lead to an improvement in the quality of the overall image obtained.

この発明では、焦点位ff1lFにおける遅延素子31
をその数と値をそのまま他の焦点位置に対しても使用す
ることとし、1つの遅延素子31に接続される超音波振
動子71の数を変えることにより、全ての焦点位置によ
る画像データの品質を焦点位置IFのそれに合わせると
、画像品質は焦点位置IFの場合と同程度になるが、画
像全体としての品質が低下することはない、一方、遅延
素子31を4箇所の焦点位置全てに同じものを使用する
ことにより、第6図の遅延素子は77個の異なる遅延値
を持つ遅延素子31を用意しておく必要があるのに対し
て、第2図の遅延素子の数は14個と約5分の1でよい
In this invention, the delay element 31 at the focal position ff1lF
By using the same number and value for other focal positions, and changing the number of ultrasonic transducers 71 connected to one delay element 31, the quality of image data at all focal positions can be improved. If the delay element 31 is adjusted to that of the focal position IF, the image quality will be the same as that of the focal position IF, but the quality of the image as a whole will not deteriorate.On the other hand, if the delay element 31 is set to the same value at all four focal positions By using the delay elements shown in Fig. 6, it is necessary to prepare delay elements 31 having 77 different delay values, whereas the number of delay elements in Fig. 2 is 14. Approximately one-fifth is sufficient.

このように、断層画像全体の画像品質を低下させること
なく必要とする遅延素子の数を低減することができる。
In this way, the number of required delay elements can be reduced without degrading the image quality of the entire tomographic image.

第2図において、遅延素子の数を14としたが、この数
はこの発明とは別に定められるものであり、この発明に
おいて遅延素子の数を14と限定するものではない、ま
た、遅延素子の遅延値や、焦点位置がIF基以外焦点位
置での1個の遅延素子に対する超音波振動子の割当数は
、前述のように数値シミュレーシヨンにより決定される
ものであり、これらの数値に関してもこの発明を限定す
るものではない、更に、焦点位置IFにおける遅延素子
の数と超音波振動子の数とを1対1にする必然性もなく
、例えば超音波振動子の数を第2図のままに14とし、
遅延素子の数だけ8として焦点位置IFの場合も第2図
の焦点位置2Fなどと同様に1つの遅延素子に対して複
数の超音波振動子を接続する方式を採用することも可能
である。このような場合もそれぞれの焦点位置における
1つの遅延素子に割り当てる超音波振動子の数は前述の
ように数値シミュレーションノ手法によって最適の条件
を決定することができる。
In FIG. 2, the number of delay elements is set to 14, but this number is determined separately from this invention, and the number of delay elements is not limited to 14 in this invention. The delay value and the number of ultrasonic transducers assigned to one delay element at a focal position other than the IF base are determined by numerical simulation as described above, and these values are also based on this. This is not intended to limit the invention, and furthermore, there is no necessity to make the number of delay elements and the number of ultrasonic transducers at the focal position IF one to one; for example, it is possible to leave the number of ultrasonic transducers as shown in FIG. 14,
In the case of the focus position IF, where the number of delay elements is 8, it is also possible to adopt a method in which a plurality of ultrasonic transducers are connected to one delay element, as in the case of the focus position 2F in FIG. 2. In such a case as well, the optimum number of ultrasonic transducers to be assigned to one delay element at each focal position can be determined by the numerical simulation method as described above.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明は前述のように、遅延回路を構成する遅延素子
を焦点位置が異なっても共通に同時に使用される遅延素
子の1群のみで構成し、焦点位置が異なることにより同
時に発信させる超音波振動子の数が異なるのに対応して
、1つの遅延素子に接続する超音波振動子の数を適宜変
えることにより、焦点位置が異なっても同じ数と値の遅
延素子を使用してそれぞれの焦点位置に対応した遅延パ
ターンを形成する。これにより、断層画像の品質は最も
深度の浅くしたがって同時に発信させる超音波振動子の
数の最も少ない焦点位置で得られる画像データによる画
像の品質に、他の焦点位置で得られる画像デーによる画
像の品質が同程度になる。したがって、全体の画像の品
質が最も浅い焦点位置ひそれによって決まることから、
従来技術の画像の品質と同程度のものを維持することが
できる。その上で遅延素子の数を5分の1以下に低減す
ることができることから、遅延回路が節単になりかつ価
格を低減することができ、超音波診断装置の縮小化、価
格低減に役立つという効果が得られる。
As described above, the present invention consists of delay elements constituting a delay circuit consisting of only one group of delay elements that are commonly used at the same time even if the focal positions are different, and ultrasonic vibrations that are simultaneously emitted due to the different focal positions. By appropriately changing the number of ultrasonic transducers connected to one delay element in response to the difference in the number of ultrasonic transducers, the same number and value of delay elements can be used even if the focal position is different. A delay pattern corresponding to the position is formed. As a result, the quality of the tomographic image is determined by the quality of the image obtained from the image data obtained at the focal position, which has the shallowest depth and therefore the least number of ultrasound transducers simultaneously transmitted, and the quality of the image obtained from the image data obtained at other focal positions. The quality will be the same. Therefore, since the overall image quality is determined by the shallowest focus position,
It is possible to maintain the same level of image quality as that of the prior art. Furthermore, since the number of delay elements can be reduced to one-fifth or less, the delay circuit can be saved and the cost can be reduced, which has the effect of helping to downsize and reduce the cost of ultrasound diagnostic equipment. is obtained.

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

第1図はこの発明の実施例を示す概念図、第2図は同じ
く数値配列図、第3図は従来技術の概念図、第4図は超
音波の焦点と遅延パターンとの関係を示す線図、第5図
は多段フォーカス法の場合の超音波の焦点と遅延パター
ンとの関係を示す線図、第6図は従来技術の一例を示す
数値配列図である。 1・・・送信回路、2・・・受信回路、3.30・・・
遅延回路、31・・・遅延素子、5・・・送受信選択回
路、 6.60・・・超音波振動子選択回路、7・・・超音波
探触子、71・・・超音波振動子。 更2図 6・、−り
Fig. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a numerical arrangement diagram as well, Fig. 3 is a conceptual diagram of the prior art, and Fig. 4 is a line showing the relationship between the ultrasonic focus and the delay pattern. 5 is a diagram showing the relationship between the ultrasonic focus and the delay pattern in the case of the multi-stage focusing method, and FIG. 6 is a numerical array diagram showing an example of the prior art. 1... Transmission circuit, 2... Receiving circuit, 3.30...
Delay circuit, 31... Delay element, 5... Transmission/reception selection circuit, 6.60... Ultrasonic transducer selection circuit, 7... Ultrasonic probe, 71... Ultrasonic transducer. Further 2 Figure 6・,-ri

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1)被検体の深さ方向に複数の焦点位置を設定し、それ
ぞれの焦点位置ごとに超音波を発信し、反射データを受
信して深さ方向の断層画像データを得、これを前記深さ
方向と直角方向に電子的に走査して二次元断層画像デー
タを得ることによって断層像を可視化する超音波診断装
置の、超音波パルスの送信ならびに受信を兼用する送受
信装置であって、被検体に接触して送信信号としての電
気信号を入力信号として被検体内に超音波パルスを発信
するとともに、反射波を受信して受信信号としての電気
信号を出力する超音波振動子を、走査方向に複数個並べ
てなる超音波探触子と、前記送信信号と前記受信信号と
を前記超音波振動子ごとに異なる遅延時間で遅延させて
前記焦点位置を設定する複数の遅延素子でなる遅延回路
と、前記遅延素子と前記超音波振動子とを接続換えする
ことにより、前記走査の位置を変える振動子選択回路と
を備えた超音波診断装置の送受信装置において、前記遅
延回路が同時に使用される遅延素子のみからなり、異な
る焦点位置に応じてこの遅延素子に接続する超音波振動
子の数が異なることを特徴とする超音波診断装置の送受
信装置。
1) Set multiple focal positions in the depth direction of the subject, emit ultrasonic waves for each focal position, receive reflection data to obtain tomographic image data in the depth direction, and transfer this to the depth direction. A transmitting/receiving device for transmitting and receiving ultrasonic pulses of an ultrasound diagnostic device that visualizes tomographic images by electronically scanning in a direction perpendicular to the direction to obtain two-dimensional tomographic image data. A plurality of ultrasonic transducers are installed in the scanning direction to emit an ultrasonic pulse into the subject's body upon contact and receive an electrical signal as an input signal, and also to receive a reflected wave and output an electrical signal as a received signal. a delay circuit including a plurality of delay elements that delay the transmitted signal and the received signal by different delay times for each of the ultrasonic transducers to set the focal position; In a transmitting/receiving device of an ultrasonic diagnostic apparatus comprising a transducer selection circuit that changes the scanning position by changing the connection between a delay element and the ultrasonic transducer, the delay circuit is the only delay element used at the same time. 1. A transmitting/receiving device for an ultrasonic diagnostic apparatus, characterized in that the number of ultrasonic transducers connected to the delay element differs depending on different focal positions.
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