JPH07155322A - Ultrasonic diagnostic system - Google Patents

Ultrasonic diagnostic system

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JPH07155322A
JPH07155322A JP5306556A JP30655693A JPH07155322A JP H07155322 A JPH07155322 A JP H07155322A JP 5306556 A JP5306556 A JP 5306556A JP 30655693 A JP30655693 A JP 30655693A JP H07155322 A JPH07155322 A JP H07155322A
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Abstract

PURPOSE:To adjust the timing of a transmission pulse so that a focal point can be formed correctly on the desired point of a teste body with respect to an ultrasonic diagnostic device equipped with an ultrasonic wave probe which transmits by converting an inputted electrical signal to an ultrasonic wave and outputs by converting a received ultrasonic wave to an electrical signal. CONSTITUTION:Each transmission pulse is transmitted to each ultrasonic vibrator transducer 1 at such a timing that the time difference between a time in the center of pulse width of transmission pulses can be set equal to the difference between a time required for the progression of an ultrasonic pulse between each of plural ultrasonic vibration transducers 1 and a transmission side focusing position.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、入力された電気信号を
超音波に変換して送信するとともに、受信した超音波を
電気信号に変換して出力する超音波探触子を備えた超音
波診断装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic wave provided with an ultrasonic probe for converting an input electric signal into an ultrasonic wave and transmitting the same and converting a received ultrasonic wave into an electric signal and outputting the electric signal. Regarding diagnostic equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】被検体、特に人体内に超音波を送信し、
人体内の組織で反射されて戻ってきた超音波を受信して
受信信号を得、この受信信号に基づく人体内の画像を表
示することにより人体の内臓等の疾患の診断を容易なら
しめる超音波診断装置が従来より用いられており、この
超音波診断装置では電気信号を超音波に変換して被検体
内に送信するとともに被検体内で反射された超音波を受
信して電気信号に変換するトランスデューサとして超音
波探触子が用いられている。
2. Description of the Related Art Ultrasonic waves are transmitted to a subject, especially a human body,
Ultrasonic waves that facilitate the diagnosis of diseases such as internal organs of the human body by receiving the received signals by receiving the ultrasonic waves that have been reflected back by tissues inside the human body and displaying the received signals. A diagnostic device has been used conventionally, and in this ultrasonic diagnostic device, an electric signal is converted into an ultrasonic wave and transmitted into the subject, and at the same time, an ultrasonic wave reflected in the subject is received and converted into an electric signal. An ultrasonic probe is used as the transducer.

【0003】図1は、超音波探触子の一例を模式的に表
わした斜視図、図2はその超音波探触子と接続される回
路を表わしたブロック図である。図1の横方向(配列方
向,x方向)に、例えば圧電セラミックス(PZT)か
らなる多数の超音波振動子1が短冊状に並び、その前面
側には互いに電気的に接続された共通の前面電極1aが
形成され、接地されている。また各超音波振動子1の背
面側にはそれぞれ互いに独立した背面電極1bが形成さ
れており、各背面電極1bのそれぞれには各リード線2
が接続されている。また各超音波振動子1の前面側に
は、各超音波振動子1のそれぞれに対応したエポキシ樹
脂等からなる整合層3が形成されており、さらにその前
面側には、配列方向(x方向)とは直角の短軸方向(y
方向)についてこの超音波探触子から送信された超音波
を収束させるための、シリコーンゴム等からなる音響レ
ンズ4が取り付けられている。また超音波振動子1の背
面側には、超音波の波形継続時間を短縮し、かつ背面側
に発信された超音波を吸収する目的で、バッキング5が
背面電極1bを挟んで超音波振動子1に結合されてい
る。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of an ultrasonic probe, and FIG. 2 is a block diagram showing a circuit connected to the ultrasonic probe. In the lateral direction (arrangement direction, x direction) of FIG. 1, a large number of ultrasonic transducers 1 made of, for example, piezoelectric ceramics (PZT) are arranged in a strip shape, and a common front surface electrically connected to each other on the front surface side thereof. The electrode 1a is formed and grounded. Further, back electrodes 1b that are independent of each other are formed on the back side of each ultrasonic transducer 1, and each lead wire 2 is formed on each back electrode 1b.
Are connected. A matching layer 3 made of epoxy resin or the like corresponding to each ultrasonic transducer 1 is formed on the front surface side of each ultrasonic transducer 1, and the front surface side further has an alignment direction (x direction). ) Is perpendicular to the minor axis (y
The acoustic lens 4 made of silicone rubber or the like is attached to converge the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic probe in the direction). Further, on the back side of the ultrasonic transducer 1, the backing 5 sandwiches the back electrode 1b for the purpose of shortening the waveform duration of the ultrasonic wave and absorbing the ultrasonic wave transmitted to the back side. Is bound to 1.

【0004】以上のように構成された超音波探触子を用
いて人体等の被検体(図示せず)内に超音波を送信する
には、図2に示す送信回路6から各超音波振動子1に向
けて各送信パルスが送出され、これにより各超音波振動
子1から超音波のバースト波が送信される。ここで、各
超音波振動子1から送信された超音波が被検体内の所定
の深さで焦点を結ぶように送信回路6から送信される各
送信パルスの送出のタイミングが制御されている。
In order to transmit an ultrasonic wave into a subject (not shown) such as a human body using the ultrasonic probe constructed as described above, each ultrasonic vibration is transmitted from the transmission circuit 6 shown in FIG. Each transmission pulse is sent out to the child 1, and as a result, a burst wave of ultrasonic waves is transmitted from each ultrasonic transducer 1. Here, the transmission timing of each transmission pulse transmitted from the transmission circuit 6 is controlled so that the ultrasonic wave transmitted from each ultrasonic transducer 1 is focused at a predetermined depth in the subject.

【0005】図3は、各送信パルスの送出のタイミング
と被検体内の焦点位置との関係を示した図である。図示
のように、128個の超音波振動子1_1,1_2,
…,1_64,1_65,…,1_128が直線的に配
列されており、この超音波振動子1_1,1_2,…,
1_64,1_65,…,1_128が被検体の体表に
当てがわれ、被検体内部に超音波パルスが送信される。
このとき、被検体内部の点Aに焦点を結ばせる場合、超
音波振動子1_1から送信された超音波が、その超音波
振動子1_1と点Aとを結ぶ直線上を進んで円弧aと交
わる点まで達したタイミングで、超音波振動子1_6
4,1_65から超音波パルスを送信する。このよう
に、点Aに焦点を結ばせるには、各超音波振動子1_
1,1_2,…,1_64,1_65,…,1_128
から送信された超音波パルスが同時に円弧a上に達する
ように、周辺に配列された超音波振動子ほど早いタイミ
ングで超音波パルスを送信する。また、点B,点Cに焦
点を結ばせる場合も同様に、各超音波振動子1_1,1
_2,…,1_64,1_65,…,1_128から送
信された超音波パルスが同時に、それぞれ円弧b,円弧
cに達するように送信のタイミングが調整される。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the timing of sending each transmission pulse and the focus position in the subject. As shown, 128 ultrasonic transducers 1_1, 1_2,
, 1_64, 1_65, ..., 1_128 are linearly arranged, and the ultrasonic transducers 1_1, 1_2 ,.
1_64, 1_65, ..., 1_128 are applied to the body surface of the subject, and an ultrasonic pulse is transmitted inside the subject.
At this time, when focusing on the point A inside the subject, the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transducer 1_1 travels on the straight line connecting the ultrasonic transducer 1_1 and the point A and intersects the arc a. Ultrasonic transducer 1_6 when the point is reached
An ultrasonic pulse is transmitted from 4, 1_65. Thus, in order to focus on the point A, each ultrasonic transducer 1_
1, 1_2, ..., 1_64, 1_65, ..., 1_128
So that the ultrasonic pulses transmitted from the same reach the arc a at the same time, the ultrasonic transducers arranged in the periphery transmit the ultrasonic pulses at earlier timing. Similarly, when focusing on the points B and C, the ultrasonic transducers 1_1 and 1 are similarly set.
, 1_64, 1_65, ..., 1_128, the transmission timings are adjusted so that the ultrasonic pulses simultaneously reach the arcs b and c, respectively.

【0006】尚、ここでは、配列された超音波振動子1
_1,1_2,…,1_64,1_65,…,1_12
8の中心から、被検体内に垂直に延びる直線上の各点
A,B,Cに焦点を結ばせる場合について説明したが、
配列された超音波振動子1_1,1_2,…,1_6
4,1_65,…,1_128の中心から外れた位置か
ら被検体内に延びる直線上の点に焦点を結ばせる場合
や、配列された超音波振動子1_1,1_2,…,1_
64,1_65,…,1_128から被検体内に斜めに
延びる直線上の点に焦点を結ばせる場合も同様である。
Incidentally, here, the ultrasonic transducers 1 arranged are arranged.
_1, 1_2, ..., 1_64, 1_65, ..., 1_12
The case where the points A, B, and C on the straight line extending vertically from the center of 8 are focused has been described.
Arranged ultrasonic transducers 1_1, 1_2, ..., 1_6
, 1_65, ..., 1_128 when focusing on a point on a straight line extending into the subject from a position deviated from the center, or arrayed ultrasonic transducers 1_1, 1_2, ..., 1_
The same applies to the case where a point on a straight line diagonally extending from 64, 1_65, ..., 1_128 into the subject is focused.

【0007】また、図3の説明では配列された128個
の超音波振動子1_1,1_2,…,1_64,1_6
5,…,1_128の全てから超音波パルスが送信され
るように説明したが、通常は、1回の送信の際は、送信
開口を形成する、配列された例えば16個の超音波振動
子のみから超音波パルスが送信される。図2に戻って説
明を続行する。
Further, in the explanation of FIG. 3, 128 ultrasonic transducers 1_1, 1_2, ..., 1_64, 1_6 arranged in array.
Although it has been described that the ultrasonic pulses are transmitted from all 5, ..., 1_128, normally, in one transmission, only 16 ultrasonic transducers arranged, which form a transmission aperture, are arranged. From the ultrasonic pulse. Returning to FIG. 2, the description will be continued.

【0008】超音波探触子から送信され被検体内で反射
された超音波は、各超音波振動子1で受信されて各受信
信号に変換される。この各受信信号は、各アンプ7で適
切に増幅された後、遅延加算回路8に入力され、この遅
延加算回路8において、被検体内の、固定したもしくは
順次変更された深さ位置に焦点が結ばれるように遅延加
算が行われる。受信に関しては、各超音波振動子1_
1,1_2,…,1_64,1_65,…,1_128
で受信された各受信信号の遅延のパターンにより被検体
内の受信の焦点が定められるが、受信の焦点形成は良く
知られた技術であり、しかも後述する本発明の特徴とは
直接関係しないため、ここでは受信側の焦点形成につい
ての詳細な説明は省略する。
The ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic probe and reflected inside the subject are received by the ultrasonic transducers 1 and converted into received signals. Each received signal is appropriately amplified by each amplifier 7 and then input to the delay adder circuit 8 where the focus is focused on a fixed or sequentially changed depth position in the subject. Delay addition is performed so that they are connected. Regarding reception, each ultrasonic transducer 1_
1, 1_2, ..., 1_64, 1_65, ..., 1_128
The focus of reception within the subject is determined by the pattern of delay of each received signal received in the above, but the focus formation of reception is a well-known technique and is not directly related to the features of the present invention described later. Here, detailed description of the focus formation on the receiving side is omitted.

【0009】遅延加算回路8で遅延加算の行われた受信
信号は、図示しない信号処理回路に入力され、この受信
信号に基づいて超音波による被検体内の画像を表わす画
像信号が生成され、この画像信号に基づいて例えばCR
Tディスプレイ装置等に画像が表示される。図4は、配
列された超音波振動子から放射される超音波の音圧分布
(a)、その放射音圧分布の場合における超音波ビーム
断面の音圧プロファイル(b)、およびその放射音圧分
布の場合における、被検体内の深さ方向に対する配列方
向のビーム幅(c)を示した図である。
The reception signal delayed and added by the delay addition circuit 8 is input to a signal processing circuit (not shown), and an image signal representing an image inside the subject by ultrasonic waves is generated based on this reception signal. For example, CR based on the image signal
The image is displayed on the T display device or the like. FIG. 4 is a sound pressure distribution (a) of ultrasonic waves radiated from the arrayed ultrasonic transducers, a sound pressure profile (b) of an ultrasonic beam cross section in the case of the radiated sound pressure distribution, and the radiated sound pressure. It is the figure which showed the beam width (c) of the arrangement direction with respect to the depth direction in a subject in the case of distribution.

【0010】図4(a)に示すように、配列方向に関し
送信開口内の中央部も端部も均一な放射音圧の超音波を
送波した場合、被検体内の超音波ビームには、図4
(b)に示すように大きなサイドローブが発生し、その
ため図4(c)に示すように焦点近傍しか超音波ビーム
を細かく絞ることができず、全体としてかなり広がった
ビーム径となる。
As shown in FIG. 4 (a), when an ultrasonic wave of uniform radiation sound pressure is transmitted at both the central portion and the end portion in the transmission opening in the arrangement direction, the ultrasonic beam in the subject is Figure 4
As shown in FIG. 4B, a large side lobe is generated, and as a result, the ultrasonic beam can be finely focused only in the vicinity of the focal point as shown in FIG. 4C, and the beam diameter becomes considerably wide as a whole.

【0011】図5は、配列方向の放射音圧分布が異なる
ことを除き、図4と同様な図である。図5(a)に示す
ように、送信開口内の中央部の放射音圧を上げ、端部の
放射音圧を下げると、図5(b)に示すようにサイドロ
ーブが低減され、これにより図5(c)に示すように配
列方向のビーム径を全体として細く絞ることができ、高
解像度の断層像を得ることができる。
FIG. 5 is a diagram similar to FIG. 4, except that the radiation sound pressure distribution in the arrangement direction is different. As shown in FIG. 5 (a), if the radiated sound pressure at the center of the transmission aperture is increased and the radiated sound pressure at the ends is reduced, side lobes are reduced as shown in FIG. 5 (b). As shown in FIG. 5C, the beam diameter in the array direction can be narrowed down as a whole, and a high-resolution tomographic image can be obtained.

【0012】図5に示すような放射音圧分布を実現する
には、超音波振動子に印加する送信パルスの振幅を制御
する方法と、送信パルスのパルス幅を制御する方法とが
ある。前者の方法は、与えられた重み付け関数に従って
送信パルスの振幅を制御するため自明の効果が期待でき
るが、この送信パルスは例えば100ボルト程度の高電
圧であるため、パルスの振幅の制御、即ち電圧の異なる
パルスの生成は容易ではなく、送信回路6(図2参照)
の供給電源のコスト・発熱等の点で問題がある。後者の
方法は、特開昭62−38357号公報に開示されてい
るように、送信回路6の供給電源は従来のままで、パル
ス幅を決めるロジック回路の変更だけで実現できるとい
う利点がある。
To realize the radiated sound pressure distribution as shown in FIG. 5, there are a method of controlling the amplitude of the transmission pulse applied to the ultrasonic transducer and a method of controlling the pulse width of the transmission pulse. The former method can be expected to have an obvious effect because the amplitude of the transmission pulse is controlled according to a given weighting function. However, since this transmission pulse has a high voltage of, for example, about 100 volts, the amplitude of the pulse is controlled, that is, the voltage. It is not easy to generate different pulses for the transmitter circuit 6 (see FIG. 2).
There is a problem in terms of cost and heat generation of the power supply. The latter method has an advantage that it can be realized only by changing the logic circuit that determines the pulse width while keeping the power supply of the transmission circuit 6 as it is, as disclosed in JP-A-62-38357.

【0013】図6は、送信パルスのデューティを変えた
場合の、放射される超音波の波形とその包絡線を示した
図である。ここでは、τ0 =1/2.5MHzのパルス
幅のパルスのデューティ、即ちdτ/τ0 ×100
(%)を、3.2%〜50%の範囲で変えている。デュ
ーティによって放射超音波の振幅が変化し、したがって
送信パルスのパルス幅の制御が重み付けの手段として有
効であることがわかる。
FIG. 6 is a diagram showing the waveform of the emitted ultrasonic wave and its envelope when the duty of the transmission pulse is changed. Here, the duty of a pulse having a pulse width of τ 0 = 1 / 2.5 MHz, that is, dτ / τ 0 × 100
(%) Is changed in the range of 3.2% to 50%. It can be seen that the amplitude of the radiated ultrasonic wave changes depending on the duty, and therefore the control of the pulse width of the transmission pulse is effective as a weighting means.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】ところが、図6からわ
かるように、パルス幅を変化させると放射超音波の振幅
の変化とともに放射超音波のタイミング(位相)も変化
し、送信パルスのパルス幅が広く、したがって放射超音
波の振幅が大きいほど、その放射超音波に遅延が生じて
いる。この遅延は、図3を参照して説明した、送信側の
焦点形成の誤差として作用し、焦点にズレが生じる原因
となり、結果として超音波診断装置の分解能の劣化の原
因となる。
However, as can be seen from FIG. 6, when the pulse width is changed, the timing (phase) of the radiated ultrasonic wave is changed along with the change of the amplitude of the radiated ultrasonic wave, and the pulse width of the transmission pulse is changed. The wider and therefore larger the amplitude of the emitted ultrasonic wave, the more the delayed ultrasonic wave is delayed. This delay acts as an error in focus formation on the transmission side described with reference to FIG. 3 and causes a shift in the focus, resulting in deterioration of the resolution of the ultrasonic diagnostic apparatus.

【0015】本発明は、上記事情に鑑み、被検体内の所
望の点に正しく焦点が形成されるように送信パルスが調
整された超音波診断装置を提供することを目的とする。
In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide an ultrasonic diagnostic apparatus in which a transmission pulse is adjusted so that a focal point is correctly formed at a desired point in a subject.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の超音波診断装置は、被検体内に超音波パルスを送信
するとともに被検体内で反射された超音波を受信して各
受信信号を得る、所定の方向に配列された複数の超音波
振動子からなる超音波探触子、これら複数の超音波振動
子から発せられた超音波パルスが被検体内の所定位置に
焦点を形成するように、上記複数の超音波振動子のうち
の、所定の送信開口を形成する複数の超音波振動子に向
けて各送信パルスを各所定のタイミングで送出する送信
制御手段、被検体内部に、固定された、もしくは順次移
動する焦点を形成するように、各受信信号をそれぞれ遅
延させて互いに加算する遅延加算手段、および遅延加算
手段から出力された互いに加算された受信信号に基づい
て被検体内部の断層像を表示する表示手段を備えた超音
波診断装置において、上記送信制御手段が、送信開口を
形成する複数の超音波振動子それぞれに向けて、送信開
口の中央部に配置された超音波振動子よりも送信開口の
端部側に配置された超音波振動子ほどパルス幅の順次狭
い各送信パルスを、それら各送信パルスのパルス幅の中
央の時刻どうしの時間差と、それら複数の超音波振動子
それぞれと上記所定位置(送信側焦点位置)との間を超
音波パルスが進むに要する時間どうしの差が等しくなる
ような各タイミングで送出するものであることを特徴と
する。
An ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention which achieves the above object transmits ultrasonic pulses into a subject and receives ultrasonic waves reflected in the subject to receive signals. An ultrasonic probe composed of a plurality of ultrasonic transducers arranged in a predetermined direction, and ultrasonic pulses emitted from the plurality of ultrasonic transducers form a focus at a predetermined position in the subject. As described above, among the plurality of ultrasonic transducers, transmission control means for transmitting each transmission pulse toward the plurality of ultrasonic transducers forming a predetermined transmission opening at each predetermined timing, inside the subject, The inside of the subject based on the delayed addition means for delaying the received signals and adding them together so as to form a fixed or sequentially moving focal point, and the mutually added received signals output from the delayed addition means Disconnection In an ultrasonic diagnostic apparatus including a display unit for displaying an image, the transmission control unit is an ultrasonic transducer arranged in the central portion of the transmission opening toward each of the plurality of ultrasonic transducers forming the transmission opening. The ultrasonic transducers arranged closer to the end of the transmission opening have a narrower pulse width in each transmission pulse, the time difference between the central times of the pulse widths of the transmission pulses, and the plurality of ultrasonic transducers. It is characterized in that it is transmitted at each timing such that the difference between the times required for the ultrasonic pulse to advance is equal between each of them and the above-mentioned predetermined position (transmission side focal position).

【0017】ここで、上記送信制御手段が、パルス幅T
をもつ第1のパルス信号を生成した後、その第1のパル
ス信号を、それぞれ、時間τ(τ≦T/2)および時間
T−τ遅らせることにより第2および第3のパルス信号
を生成し、これら第2および第3のパルス信号の論理和
を演算することにより超音波振動子に送出する送信パル
スを生成するものであることが好ましい。
In this case, the transmission control means is arranged so that the pulse width T
And then delaying the first pulse signal by time τ (τ ≦ T / 2) and time T−τ, respectively, to generate second and third pulse signals. It is preferable that the transmission pulse to be sent to the ultrasonic transducer is generated by calculating the logical sum of these second and third pulse signals.

【0018】[0018]

【作用】本発明の超音波診断装置は、各送信パルスのパ
ルス幅の中央の時刻どうしの時間差が、図3を参照して
説明したように、複数の超音波振動子それぞれと送信側
焦点位置との間を超音波パルスが進むに要する時間どう
しの差と等しくなるような各タイミングで各送信パルス
を各超音波振動子に向けて送信するものであるため、所
望の焦点位置に正しく焦点を結んだ超音波ビームが形成
され、その結果、超音波診断装置の分解能が向上する。
In the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, the time difference between the central times of the pulse widths of the respective transmission pulses is as described with reference to FIG. Since the transmission pulse is transmitted to each ultrasonic transducer at each timing such that the difference between the time required for the ultrasonic pulse to travel between and becomes equal to the difference between them, the focus is correctly focused on the desired focal position. A tied ultrasonic beam is formed, and as a result, the resolution of the ultrasonic diagnostic apparatus is improved.

【0019】尚、各送信パルスを生成するにあたって
は、先ずパルス幅Tをもつ第1のパルス信号を生成した
後、その第1のパルス信号を、それぞれ、時間τ(τ≦
T)および時間T−τ遅らせることにより第2および第
3のパルス信号を生成し、これら第2および第3のパル
ス信号の論理和を演算する手法を採用することにより、
簡単な回路構成で送信パルスが生成される。
In generating each transmission pulse, first, a first pulse signal having a pulse width T is first generated, and then the first pulse signal is generated for each time τ (τ≤
T) and time T−τ to generate the second and third pulse signals, and by adopting a method of calculating the logical sum of these second and third pulse signals,
The transmission pulse is generated with a simple circuit configuration.

【0020】以下、上述した本発明の原理について説明
する。ここでは、本発明の原理を説明するにあたって、
先ず、送信パルスの周波数スペクトルについて説明す
る。図7は、送信パルスの模式図である。一般に中心周
波数f0 の超音波振動子をドライブする送信パルスは、
パルス間隔τ(=1/f0 )の負(あるいは正)の矩形
波列、あるいはパルス間隔τ/2で正負の極性が交互に
変化する矩形波列となる。今、個々のパルス幅をdτ
(d:デューティ(0〜0.5))、中心角周波数をω
0 (=2πf0 )、正のパルス波数をn、負のパルス波
数をm(n又はmのうちの一方は、n=0又はm=0を
許容する)とすると、送信パルスの周波数スペクトル
は、
The principle of the present invention described above will be described below. Here, in explaining the principle of the present invention,
First, the frequency spectrum of the transmission pulse will be described. FIG. 7 is a schematic diagram of a transmission pulse. Generally, a transmission pulse that drives an ultrasonic transducer having a center frequency f 0 is
A negative (or positive) rectangular wave train having a pulse interval τ (= 1 / f 0 ) or a rectangular wave train having positive and negative polarities alternately changing at the pulse interval τ / 2. Now, the individual pulse width is dτ
(D: duty (0 to 0.5)), the central angular frequency is ω
When 0 (= 2πf 0 ), the positive pulse wave number is n, and the negative pulse wave number is m (one of n and m allows n = 0 or m = 0), the frequency spectrum of the transmission pulse is ,

【0021】[0021]

【数1】 [Equation 1]

【0022】となる。中心周波数におけるスペクトルは
(1)式から
It becomes From the formula (1), the spectrum at the center frequency is

【0023】[0023]

【数2】 [Equation 2]

【0024】となる。従って、中心周波数におけるスペ
クトルの振幅Gは、
It becomes Therefore, the amplitude G of the spectrum at the center frequency is

【0025】[0025]

【数3】 [Equation 3]

【0026】となる。振幅Gは正負の波数n,mによっ
て変わってくるが、デューティ50%(d=0.5)の
時の振幅をG=1として正規化すると、デューティdと
振幅Gとの間には次の関係がある。 d=sin-1(G)/π …(4) 上式(4)は、中心周波数において例えば送信開口の中
央部に1.0、端部に0.5の大きさの送信パルスを与
えるには、中央部でデューティ50%(d=0.5)、
端部でデューティ16.7%(d=0.167=sin
-1(0.5)/π)にすれば良いことを示している。
[0026] The amplitude G varies depending on the positive and negative wave numbers n and m, but if the amplitude when the duty is 50% (d = 0.5) is normalized as G = 1, the following is found between the duty d and the amplitude G: I have a relationship. d = sin −1 (G) / π (4) The above equation (4) is used to give a transmission pulse having a magnitude of 1.0 at the center and 0.5 at the end of the transmission aperture at the center frequency. Is a duty of 50% (d = 0.5) in the central part,
Duty 16.7% at the end (d = 0.167 = sin
-1 (0.5) / π) is shown to be good.

【0027】一方、中心周波数における位相φは、 φ=−ω0 dτ/2=−πd …(5) となる。従って、送信パルス幅を変えて超音波振動子を
ドライブした場合、下式で表されるデューティに比例し
た遅延Tが放射超音波に生じる。
On the other hand, the phase φ at the center frequency is φ = −ω 0 dτ / 2 = −πd (5) Therefore, when the ultrasonic transducer is driven by changing the transmission pulse width, the radiated ultrasonic wave has a delay T proportional to the duty expressed by the following equation.

【0028】 T=dτ/2 (∵−ω0 T=φ=−πd) …(6) 以上の関係は、片波ドライブ(m又はn=0)、両波ド
ライブ(m,n≠0)のいずれの場合にも当てはまる。
したがって、送信パルスのパルス幅の中心どうしが同一
に揃うように送信パルスを生成することにより、送信パ
ルスのパルス幅(放射超音波の振幅)によらず、放射超
音波の遅れをとり除くことができる。
T = dτ / 2 (∵−ω 0 T = φ = −πd) (6) The above relationship is one-wave drive (m or n = 0), both-wave drive (m, n ≠ 0) The same applies to both cases.
Therefore, by generating the transmission pulse so that the centers of the pulse widths of the transmission pulse are aligned with each other, it is possible to remove the delay of the radiated ultrasonic wave regardless of the pulse width (amplitude of the radiated ultrasonic wave) of the transmission pulse. .

【0029】図8は、以上の関係を模式的に示した図で
あり、図8(a)は、単一の送信パルス、図8(b)
は、片波ドライブの場合の複数の送信パルス、図8
(c)は両波ドライブの場合の複数の送信パルスを示し
ている。これらの図8(a)〜(c)に示すように、送
信パルスのパルス幅の中心の時刻どうしを揃えることに
より、送信パルスのパルス幅が変化しても遅れのない放
射超音波を生成することができる。
FIG. 8 is a diagram schematically showing the above relationship. FIG. 8A shows a single transmission pulse, and FIG.
Shows multiple transmitted pulses in case of single-wave drive, FIG.
(C) shows a plurality of transmission pulses in the case of double-wave drive. As shown in FIGS. 8 (a) to 8 (c), by aligning the times of the center of the pulse width of the transmission pulse, radiated ultrasonic waves that are not delayed even if the pulse width of the transmission pulse is changed are generated. be able to.

【0030】尚、図8では、パルス幅の中心どうしを揃
えるよう説明したが、被検体内に焦点を結ばせるには、
図3を用いて説明したように、パルス幅の中心どうしの
時刻が、超音波振動子と焦点との間の距離の違いを補正
するように調整されることは言うまでもない。
Although it has been described in FIG. 8 that the centers of the pulse widths are aligned with each other, in order to focus the inside of the subject,
As described with reference to FIG. 3, it goes without saying that the times between the centers of the pulse widths are adjusted so as to correct the difference in the distance between the ultrasonic transducer and the focal point.

【0031】[0031]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。先
ず図9を用いて第1の実施例を説明する。パルス幅Tの
パルスに対して、遅延時間τの遅延線11と遅延時間T
−τの遅延線12を用意し、各遅延線11,12にパル
スを入力し、オア回路13により各遅延線11,12の
出力の論理和をとることにより、パルス幅2τの信号を
取り出すことができる。また、この信号はτの値(0≦
τ≦T/2)を変えても常にパルス幅の中心が同一の時
刻となる。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. First, a first embodiment will be described with reference to FIG. For a pulse having a pulse width T, a delay line 11 having a delay time τ and a delay time T
A signal having a pulse width of 2τ is taken out by preparing a delay line 12 of −τ, inputting a pulse to each delay line 11 and 12, and ORing the outputs of the delay lines 11 and 12 by an OR circuit 13. You can In addition, this signal is the value of τ (0 ≦
Even if τ ≦ T / 2) is changed, the center of the pulse width always becomes the same time.

【0032】図10を用いて第2の実施例を説明する。
パルス幅Tのパルスに対して、遅延時間Tの遅延線14
を用意し、遅延線14の両端にパルスを入力し、遅延線
14の遅延時間τに相当するタップ13aから信号を取
り出すことにより、パルス幅2τの信号が得られる。ま
た、この信号はτの値(0≦τ≦T/2)を変えても常
にパルス幅の中心が同一時刻となる。
The second embodiment will be described with reference to FIG.
For a pulse having a pulse width T, a delay line 14 having a delay time T
Is prepared, a pulse is input to both ends of the delay line 14, and a signal having a pulse width of 2τ is obtained by extracting a signal from the tap 13a corresponding to the delay time τ of the delay line 14. Further, the center of the pulse width of this signal is always the same time even if the value of τ (0 ≦ τ ≦ T / 2) is changed.

【0033】図2に示す送信回路6に、例えば図9、図
10に示すパルス幅調整回路を組み込むことにより、パ
ルス幅の中心を合わせたままパルス幅を可変することが
でき、送信の焦点の誤差が低減され、分解能の高い超音
波診断装置が実現する。
By incorporating the pulse width adjusting circuit shown in FIGS. 9 and 10, for example, into the transmission circuit 6 shown in FIG. 2, the pulse width can be varied while the center of the pulse width is adjusted, and the focus of transmission can be adjusted. An ultrasonic diagnostic apparatus with reduced error and high resolution is realized.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、超
音波診断装置の分解能の劣化につながる送信超音波の遅
れが補償される。また、本発明は、送信開口の中央部に
配置された超音波振動子よりも該送信開口の端部側に配
置された超音波振動子ほどパルス幅の順次狭い前記各送
信パルスを送信するものであるため、超音波放射圧の重
み付けが容易に行なわれる。
As described above, according to the present invention, the delay of the transmitted ultrasonic wave which leads to the deterioration of the resolution of the ultrasonic diagnostic apparatus is compensated. Further, the present invention transmits each of the above-mentioned transmission pulses whose pulse width is narrower in sequence as the ultrasonic transducers arranged closer to the end of the transmission opening than the ultrasonic transducers arranged in the central portion of the transmission opening. Therefore, the ultrasonic radiation pressure is easily weighted.

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

【図1】超音波探触子の一例を模式的に表わした斜視図
である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of an ultrasonic probe.

【図2】超音波探触子と接続される回路を表わしたブロ
ック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a circuit connected to an ultrasonic probe.

【図3】各送信パルスの送出のタイミングと被検体内の
焦点位置との関係を示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the timing of sending each transmission pulse and the focus position in the subject.

【図4】配列された圧電振動子から放射される超音波の
音圧分布(a)、その放射音圧分布の場合における超音
波ビーム断面の音圧プロファイル(b)、およびその放
射音圧分布の場合における、被検体内の深さ方向に対す
る配列方向のビーム幅(c)を示した図である。
FIG. 4 is a sound pressure distribution (a) of ultrasonic waves radiated from the arrayed piezoelectric vibrators, a sound pressure profile (b) of the ultrasonic beam cross section in the case of the sound pressure distribution, and the sound pressure distribution thereof. FIG. 6 is a diagram showing a beam width (c) in the array direction with respect to the depth direction in the subject in the case of.

【図5】放射音圧分布が異なることを除き、図4と同様
な図である。
5 is a diagram similar to FIG. 4, except that the radiated sound pressure distribution is different.

【図6】送信パルスのデューティを変えた場合の、放射
される超音波の波形とその包絡線を示した図である。
FIG. 6 is a diagram showing a waveform of an emitted ultrasonic wave and its envelope when the duty of a transmission pulse is changed.

【図7】送信パルスの模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram of a transmission pulse.

【図8】単一の送信パルス(a)、片波ドライブの場合
の複数の送信パルス(b)、および両波ドライブの場合
の複数の送信パルス(c)を示した模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a single transmission pulse (a), a plurality of transmission pulses in the case of single-wave drive (b), and a plurality of transmission pulses in the case of double-wave drive (c).

【図9】本発明の第1の実施例の要部を示す回路図であ
る。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a main part of the first embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第2の実施例の要部を示す回路図で
ある。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a main part of a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 1_1,1_2,…,1_128 超音波振動子 6 送信回路 11,12,14 遅延回路 13 オア回路 1 1_1, 1_2, ..., 1_128 Ultrasonic transducer 6 Transmission circuit 11, 12, 14 Delay circuit 13 OR circuit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被検体内に超音波パルスを送信するとと
もに該被検体内で反射された超音波を受信して各受信信
号を得る、所定の方向に配列された複数の超音波振動子
からなる超音波探触子、 これら複数の超音波振動子から発せられた超音波パルス
が被検体内の所定位置に焦点を形成するように、前記複
数の超音波振動子のうちの、所定の送信開口を形成する
複数の超音波振動子に向けて各送信パルスを各所定のタ
イミングで送出する送信制御手段、 被検体内部に、固定された、もしくは順次移動する焦点
を形成するように前記各受信信号をそれぞれ遅延させて
互いに加算する遅延加算手段、および前記遅延加算手段
から出力された互いに加算された受信信号に基づいて前
記被検体内部の断層像を表示する表示手段を備えた超音
波診断装置において、 前記送信制御手段が、前記送信開口を形成する複数の超
音波振動子それぞれに向けて、前記送信開口の中央部に
配置された超音波振動子よりも該送信開口の端部側に配
置された超音波振動子ほどパルス幅の順次狭い前記各送
信パルスを、該各送信パルスのパルス幅の中央の時刻ど
うしの時間差と、該複数の超音波振動子それぞれと前記
所定位置との間を超音波パルスが進むに要する時間どう
しの差とが等しくなるような各タイミングで送出するも
のであることを特徴とする超音波診断装置。
1. A plurality of ultrasonic transducers arranged in a predetermined direction for transmitting ultrasonic pulses into a subject and receiving ultrasonic waves reflected in the subject to obtain respective reception signals. An ultrasonic probe, and a predetermined transmission among the plurality of ultrasonic transducers so that the ultrasonic pulse emitted from the plurality of ultrasonic transducers forms a focus at a predetermined position in the subject. Transmission control means for transmitting each transmission pulse to each of a plurality of ultrasonic transducers forming an aperture at each predetermined timing, and each reception for forming a fixed or sequentially moving focus inside the subject. An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: delay adding means for delaying signals and adding the signals to each other; and display means for displaying a tomographic image of the inside of the subject based on the mutually added reception signals output from the delay adding means. To The transmission control means is arranged on the end side of the transmission opening with respect to each of the plurality of ultrasonic transducers forming the transmission opening with respect to the ultrasonic transducer arranged in the central portion of the transmission opening. As for each of the transmission pulses whose pulse width is narrower in sequence as the ultrasonic transducers are changed, the time difference between the central times of the pulse widths of the transmission pulses and the plurality of ultrasonic transducers and the predetermined position are An ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the ultrasonic pulse is transmitted at each timing so that the difference between the times required for the ultrasonic pulse to advance becomes equal.
【請求項2】 前記送信制御手段が、パルス幅Tをもつ
第1のパルス信号を生成した後、該第1のパルス信号
を、それぞれ、時間τ(τ≦T/2)および時間T−τ
遅らせることにより第2および第3のパルス信号を生成
し、これら第2および第3のパルス信号の論理和を演算
することにより前記超音波振動子に送出する送信パルス
を生成するものであることを特徴とする請求項1記載の
超音波診断装置。
2. The transmission control means, after generating the first pulse signal having the pulse width T, outputs the first pulse signal at time τ (τ ≦ T / 2) and time T-τ, respectively.
By delaying, the second and third pulse signals are generated, and the logical sum of these second and third pulse signals is calculated to generate the transmission pulse to be sent to the ultrasonic transducer. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, which is characterized in that.
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