JPH05237104A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定したデータによるＰＡＣを行うことので
きる超音波診断装置を実現することである。 【構成】 入力装置２４から入力される方位角データを
格納する方位角設定回路２３と、入力装置２４から入力
される距離データを格納するサンプル距離設定回路１９
と、前記方位角設定回路２３とサンプル距離設定回路１
９からのデータに基づき特定された目標からのエコーの
ドプラシフト成分を抽出する変化分抽出回路２０と、前
記方位角データと距離データにより設定される領域に関
する理想的ホログラムを格納しているテンプレート２２
と、入力ドプラシフトによるホログラムと理想的ホログ
ラムとを比較して位相誤差を検出して出力する比較回路
２６と、前記の位相誤差成分により未修正ホログラムの
位相差を修正する機能を有する位相差修正回路２１とを
具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超音波診断装置に関し、
更に詳しくは、ドプラシフト成分を計測対象とするＰＡ
Ｃ受信方式の超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波イメージング装置は超音波探触子
から超音波信号を被検体内に照射して、被検体内の組織
や病変部から反射されてくる信号を超音波探触子で受波
し、その反射信号により形成される断層像をＣＲＴに表
示して診断の用に供する装置である。ところで、超音波
信号が被検体内を伝播して反射体で反射され、再び体内
を伝播して超音波探触子で受波される行程において、伝
播する媒体である体内の各組織が均質でないため、超音
波探触子に到達する段階で、各音波間に位相差を生じ、
受波超音波による画像が歪んでしまう位相相殺効果と称
せられる現象が発生する。この効果により超音波探触子
の開口面内での反射波の遅延分布が理論通りにならなく
なる。このため、開口を大きくして、分解能を良くし、
画質の向上を図ろうとしても中々良くはならない。

【０００３】この問題を解決するために、位相共役送受
信を行う方法がある。位相共役送受信というのは、一般
的には入射波面の受波開口面上での位相分布に基づきそ
の入射波の到来する方向に自動的に指向性が向くような
整相加算処理をする（ビームフォーミングをする）こと
をいうが、ここではその性質を入射波面の受波開口面上
での位相分布が途中の経路の音速の分布により歪んでい
る場合でも目的波源（エコー源）に正しくピントが合う
ようにするために利用する。即ち受波アレイの与える受
波信号の中から２つの受波信号を選んでそのチャネル間
位相差を求め、その中に含まれる非理想成分を求めて位
相補正量を定め、その位相補正量により受波信号の位相
を補正する。この方法を以下ＰＡＣ（Phase Aberration
Correction ）という。２つの受波信号としては、超音
波エレメントの各隣接エレメントからの２信号、又は、
全エレメントからの信号の平均値と、各エレメントから
の信号の２信号が選ばれる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このＰＡＣ処理を行う
には、その対象となる音線を含む近傍の弱不均一媒体か
らくるエコーのスペックル成分から成る信号を位相誤差
計測の対象としなければならない。しかし、スペックル
成分の存在は統計的性質でしか論ぜられない不安定な状
態であり、点ターゲットによる位相計測とは異なり、あ
るエコーの区間長について積分しないと安定しない。

【０００５】軟部組織中の媒体からのエコーによるＰＡ
Ｃ処理を図３に示す。図において、１は超音波探触子の
開口で、ここから超音波が送波される。送波された超音
波は軟部組織２の各点から反射されて超音波探触子開口
１に戻ってくる。３はこの反射波のうち、図に示す距離
にサンプルゲートをかけて得るサンプルボリュームであ
る。

【０００６】前述のように、スペックル成分からのエコ
ーを位相誤差計測を対象としていて、あるエコーの区間
長について積分しているため、又、超音波探触子が有す
るサイドローブのため、図３において、超音波探触子開
口１を中心とし、サンプルボリューム３を通る円周上に
ある目標物以外の反射点からのエコーが受波されて、位
相収差補正の誤差の原因となっている。この誤差をなく
すためには位相誤差補正のためのターゲットとして点タ
ーゲットを選べばよいが、それは困難である。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、安定したデータによるＰＡＣを行うこ
とのできる超音波診断装置を実現することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決する本
発明は、入力装置から入力された方位角データに基づき
コントローラにより設定された方位角データを格納する
方位角設定回路と、前記入力装置から入力された距離デ
ータに基づきコントローラにより設定された距離データ
を格納するサンプル距離設定回路と、前記方位角設定回
路と前記サンプル距離設定回路とからのデータに基づき
特定された目標からのエコーのドプラシフト成分を抽出
する変化分抽出回路と、前記方位角設定回路と前記サン
プル距離設定回路とからのデータにより設定される領域
に関する理想的なホログラムを作成し、格納しているテ
ンプレートと、前記変化分抽出回路からのドプラシフト
によるホログラムと前記テンプレートからの理想ホログ
ラムとを比較して位相誤差を検出する比較回路と、該比
較回路において求められた位相誤差成分により入力され
た未修正ホログラムの位相差を修正する機能を有する位
相差修正回路とを具備することを特徴とするものであ
る。

【０００９】

【作用】無指向性の送波信号によるエコー中、ドプラシ
フト成分を有する目標からのエコーによる信号から変化
分抽出回路においてドプラ成分が抽出されてイメージ化
される。このイメージに基づいて決定された方位角と距
離のデータを入力装置により入力して方位角設定回路と
サンプル距離設定回路にそれぞれのデータを設定する。
テンプレートは上記の距離と方位角から理想ホログラム
を作成して格納する。前記の方位角と距離により特定さ
れた目標からのドプラシフト成分を有するエコーは前記
のテンプレートからのデータと比較回路において比較さ
れて位相差が求められ、次回以降の無指向性送波による
エコーの有する位相誤差を位相誤差修正回路で修正す
る。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１１】図１は本発明の一実施例の装置のブロック
図である。実施例の装置の説明に先立って本実施例の装
置が行う動作の原理を説明する。

【００１２】図２は本実施例で実施しようとする位相補
正データの採取の方法を示した説明図である。図におい
て、図３と同等の部分には同一の符号を付してある。４
は被検体内の血管で、サンプルボリューム３をこの血管
４中の血球に取った場合を示している。図３と同様に超
音波探触子開口１を中心として、サンプルボリューム３
を通る円弧を描いてみても、円周上にこのような移動す
る目標は通常存在しない。もし存在すれば照射角度を少
しずらせる等して、他の移動目標を外すことができる。
従って注目する目標のみを捉えることができる。この移
動目標からのエコーのドプラシフトを取り出すので、他
の固定目標からのエコーを消去することは容易である。
このように血球とは限らず、弁とか心筋とか血管壁など
のようにドプラシフトを有する目標を適当に絞ったビー
ムで照射すると、ターゲットは比較的孤立した点に見え
る。本実施例はこの原理に基づいている。

【００１３】次に、図１の実施例の説明をする。図にお
いて、１１は送波するキャリヤを発生するキャリヤ発振
器、１２はパルスを発生して送信信号を形成するための
送波トリガ発生器である。これらの出力は送波回路群１
３に入力されて、送波パルスに変調されたキャリヤによ
る送信信号として出力される。送波回路群１３は送波ビ
ームフォーマ，送信用電力増幅器等とで構成され、送信
用電力増幅器は送波ビームフォーマで形成されたチャネ
ル数だけの数で構成されている。１４は送波回路群１３
から出力された送信信号を送波し、エコーからの反射波
を受波して電気信号に変換する超音波探触子で、エレメ
ントは一辺がｎ個の正方形に配列されている。

【００１４】１５は超音波探触子１４からの受信信号を
増幅する初段アンプ群、１６は初段アンプ群１５の出力
信号を直交検波して低周波のｉ信号とｑ信号を出力する
直交検波回路群である。いずれもｎ² 個のグループで構
成されている。１７は入力された受信信号のサンプルボ
リューム３（図２に示す）を形成するためのレンジゲー
ト群で、レンジ遅延回路１８からの指定レンジゲートを
作って出力する。

【００１５】１９はサンプルボリューム３を所定距離に
形成するためにサンプル距離を設定するサンプル距離設
定回路で、その出力信号によりレンジ遅延回路１８のレ
ンジの遅延量を設定する。

【００１６】レンジゲート群１７の出力の一定の距離の
サンプルボリュームによる受信信号は、変化分抽出回路
２０と位相差修正回路２１とに入力される。

【００１７】２２はサンプル距離設定回路１９と方位角
設定回路２３からの信号により、距離と方位角が特定さ
れた領域の理想的なホログラムを格納しているテンプレ
ートである。このテンプレート２２は上記のように距離
と方位角及び超音波伝播の媒体の概略の状況、送波信号
のキャリヤの周波数等が分れば、そのホログラムは計算
されるので、入力されるサンプル距離設定回路１９から
の距離情報，方位角設定回路２３からの方位角情報が入
力されて、理想ホログラムを算出して格納している。

【００１８】サンプル距離設定回路１９に対するサンプ
ルボリュームの距離及び方位角設定回路２３に対する方
位角の指定は入力装置２４で行い、コントローラ２５が
それぞれ回路を制御することにより行っている。

【００１９】２６は変化分抽出回路２０からのドプラシ
フトのホログラムと、テンプレート２２からの理想ホロ
グラムとの比較を行って位相誤差を検出する比較回路
で、位相誤差出力は積分回路２７で積分されて時間平均
される。

【００２０】積分回路２７の出力の位相誤差データは位
相差修正回路に入力され、レンジゲート群１７からの未
修正ホログラムの位相誤差の修正をする。２８は２次元
データのフーリエ変換を高速に行ってイメージを出力す
る２ＤＦＦＴ、２９は２ＤＦＦＴ２８の出力信号を画像
表示する表示装置である。

【００２１】次に、上記のように構成された実施例の動
作を説明する。送波回路群１３にキャリヤ発振器１１と
送波トリガ発生器１２とからそれぞれキャリヤと送波ト
リガ信号が入力され、送波回路群１３は送波信号を作
る。初めは無指向性のファンビームを作る信号を超音波
探触子１４に送り、目的空間である被検体に照射する。
被検体内から反射されてきたエコー信号は超音波探触子
１４で受波され、初段アンプ群１５で増幅され、直交検
波回路群１６で直交検波されて未修正ホログラムとして
の信号が出力される。この信号はレンジゲート群１７を
そのまま通過し、変化分抽出回路２０でドプラ成分が抽
出され、図に示す破線の経路により２ＤＦＦＴ２８を
経て表示装置１９にドプラ成分のホログラムが無修正で
イメージ化されて表示される。破線の経路の選択はコ
ントローラ２５から変化分抽出回路２０に入力される制
御信号によって行われる。

【００２２】前記のように表示された画像を観察して移
動物体を発見したならば、これを目標として入力装置２
４によりその方位角と距離とをコントローラ２５を経由
して方位角設定回路２３とサンプル距離設定回路１９に
設定する。

【００２３】方位角設定回路２３は送波回路群１３中の
送波ビームフォーマに方位角データを入力して制御する
ことにより、指定の方位角に指向性を絞ったパルス又は
バーストの送波信号を連続して送波する。

【００２４】サンプル距離設定回路１９はレンジ遅延回
路１８を経てレンジゲート群１７のレンジゲートを指定
の距離に設ける。

【００２５】上記の送波信号に基づくエコー信号は初段
アンプ群１５，直交検波回路群１６を経てレンジゲート
群１７に入力される。レンジゲート群１７で選別された
目標からのエコー信号は変化分抽出回路２０でドプラシ
フト成分が抽出され、比較回路２６に入力される。

【００２６】方位角設定回路２３とサンプル距離設定回
路１９からの方位角データと距離データはテンプレート
２２に入力されていて、テンプレート２２は上記のデー
タに基づき目標に対する理想ホログラムを形成してお
り、この理想ホログラムが比較回路２６に入力される。

【００２７】比較回路２６は上記の２つのホログラムか
ら両者の間の位相差を求めて出力する。この位相差デー
タは積分回路２７において時間平均される。この積分回
路２７の出力の位相差データが位相分布の要修正項であ
る。

【００２８】次に、再び送波信号を無指向性として送波
し、得たエコー信号は信号処理の後レンジゲート群１７
に入力される。レンジゲートされたエコー強度像のホロ
グラムを位相差修正回路２１で上記の修正項で修正して
２ＤＦＦＴ２８にかけた後、表示装置２８で位相差を修
正された画像として表示する。

【００２９】位相差修正回路２１の未修正ホログラム入
力として変化分抽出回路２０の出力を破線の経路をコ
ントローラ２５の制御により選択させてドプラ成分のホ
ログラムを修正した後、２ＤＦＦＴ２８によりイメージ
化して、表示装置２９で表示させると、位相差が修正さ
れたドプラ像を得ることができる。

【００３０】以上によって得られる修正作業は、上記の
ドプラシフトを有する目標の近傍に関する、即ち、その
目標の近傍から超音波探触子開口までの間の媒質の位相
差の修正にしかなっていないが、位相誤差を発生せさせ
る発生源は殆ど超音波探触子開口の直前に有る場合が多
いので、上記の目標に至る方位角の近傍の方位角に関し
ては有効であり、又、上記開口面に密着している誤差発
生源に関しては、理論的には全方位角に対して有益であ
る。

【００３１】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではない。実施例では送波超音波はパルス又はバースト
として説明したが、ＣＷであってもレンジゲート群を排
除するだけで使用できる。このＣＷ動作の時はＣＷドプ
ラ動作そのものにおけるＣＷ信号自らのＰＡＣとするの
が本命である。

【００３２】

【発明の効果】従来のＰＡＣデータ採取において、超音
波探触子の持つスカートやサイドローブのペデスタルレ
ベルによって余分な成分が入り、ＰＡＣが不正確になる
が、上記に詳細に説明したように本発明によれば、ドプ
ラ成分を有する目標からのエコーに限定して位相差デー
タの採取を行うようにしたため、サイドローブ等があっ
たとしても、エコー源が周辺にないため得られるエコー
には余分な成分が含まれず、正確な位相差修正ができる
ようになり、実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の装置のブロック図である。

【図２】ドプラシフト成分を有する目標に送波した場合
のＰＡＣ処理の説明図である。

【図３】従来の方式によるＰＡＣ処理の説明図である。

【符号の説明】

１９ サンプル距離設定回路 ２０ 変化分抽出回路 ２１ 位相差修正回路 ２２ テンプレート ２３ 方位角設定回路 ２４ 入力装置 ２５ コントローラ ２６ 比較回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力装置（２４）から入力された方位角
   データに基づきコントローラ（２５）により設定された
   方位角データを格納する方位角設定回路（２３）と、 前記入力装置（２４）から入力された距離データに基づ
   きコントローラ（２５）により設定された距離データを
   格納するサンプル距離設定回路（１９）と、前記方位角
   設定回路（２３）と前記サンプル距離設定回路（１９）
   とからのデータに基づき特定された目標からのエコーの
   ドプラシフト成分を抽出する変化分抽出回路（２０）
   と、 前記方位角設定回路（２３）と前記サンプル距離設定回
   路（１９）とからのデータにより設定される領域に関す
   る理想的なホログラムを作成し、格納しているテンプレ
   ート（２２）と、 前記変化分抽出回路（２０）からのドプラシフトによる
   ホログラムと前記テンプレート（２２）からの理想ホロ
   グラムとを比較して位相誤差を検出する比較回路（２
   ６）と、 該比較回路（２６）において求められた位相誤差成分に
   より入力された未修正ホログラムの位相差を修正する機
   能を有する位相差修正回路（２１）とを具備することを
   特徴とする超音波診断装置。