JPH074379B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
- Publication number
- JPH074379B2 JPH074379B2 JP58138153A JP13815383A JPH074379B2 JP H074379 B2 JPH074379 B2 JP H074379B2 JP 58138153 A JP58138153 A JP 58138153A JP 13815383 A JP13815383 A JP 13815383A JP H074379 B2 JPH074379 B2 JP H074379B2
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- JP
- Japan
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- ultrasonic
- phase
- transducer
- amplitude
- image
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は超音波を用いて生体の断層像を得る装置に係
り、とくに配列型振動子を使用し開口合成法により高品
質な画像を得る超音波診断装置に関するものである。
り、とくに配列型振動子を使用し開口合成法により高品
質な画像を得る超音波診断装置に関するものである。
超音波診断装置は超音波パルスを生体内に放射し、固有
音響インピーダンス（両媒質の密度と音速との積）の異
なる組織の境界面から反射してくる超音波エコーを受信
した後、これを処理して超音波断層像を得るものであ
る。この超音波診断装置はＸ線診断法のような被爆障害
がなく、造影剤を用いずに軟部組織の断層像を観測する
ことができる。しかも、近年電子走査形装置に代表され
るリアルタイム表示可能な装置の実用化により、動態計
測が容易になり、その操作性の向上にともない急速に普
及しつつある。
音響インピーダンス（両媒質の密度と音速との積）の異
なる組織の境界面から反射してくる超音波エコーを受信
した後、これを処理して超音波断層像を得るものであ
る。この超音波診断装置はＸ線診断法のような被爆障害
がなく、造影剤を用いずに軟部組織の断層像を観測する
ことができる。しかも、近年電子走査形装置に代表され
るリアルタイム表示可能な装置の実用化により、動態計
測が容易になり、その操作性の向上にともない急速に普
及しつつある。
超音波診断法に基づく従来の装置において、分解能のよ
い画像を得るには、超音波ビームを集束させる必要があ
る。そこで、電子走査装置に使用されている配列型超音
波探触子の場合には、方位分解能を向上させるため、振
動子駆動信号に相対的な遅延時間を与えて送受波する、
いわゆる電子集束法が行なわれている。また、超音波ビ
ームの集束領域を広くとるために、集束位置を超音波送
信方向に順次移動して、任意の深さに対して一様に分解
能を向上させるダイナミック集束法や多段集束法が行な
われている。
い画像を得るには、超音波ビームを集束させる必要があ
る。そこで、電子走査装置に使用されている配列型超音
波探触子の場合には、方位分解能を向上させるため、振
動子駆動信号に相対的な遅延時間を与えて送受波する、
いわゆる電子集束法が行なわれている。また、超音波ビ
ームの集束領域を広くとるために、集束位置を超音波送
信方向に順次移動して、任意の深さに対して一様に分解
能を向上させるダイナミック集束法や多段集束法が行な
われている。
これらの方法はいずれも１回の超音波送信時には複数個
の振動子を使用して行なわれ、このとき各振動子より得
られた受信々号は遅延回路を介して整相加算される。ま
た、多段集束法では毎秒表示されるフレーム数はその段
数を増加させるほど減少するため操作性が悪くなる。一
方受信ダイナミック集束法では遅延時間の切り換え時に
不連続やスパイクノイズ等が生じ画質を劣化させる。ま
た、これらの方法では多数の振動子を使用して高分解能
を得ようとすれば遅延回路等の受信回路が複雑化する欠
点がある。
の振動子を使用して行なわれ、このとき各振動子より得
られた受信々号は遅延回路を介して整相加算される。ま
た、多段集束法では毎秒表示されるフレーム数はその段
数を増加させるほど減少するため操作性が悪くなる。一
方受信ダイナミック集束法では遅延時間の切り換え時に
不連続やスパイクノイズ等が生じ画質を劣化させる。ま
た、これらの方法では多数の振動子を使用して高分解能
を得ようとすれば遅延回路等の受信回路が複雑化する欠
点がある。
この発明は、以上詳述してきた問題点を鑑みてなされた
もので、高品質のリアルタイム超音波画像を得ることが
できる超音波診断装置を提供することを目的とする。
もので、高品質のリアルタイム超音波画像を得ることが
できる超音波診断装置を提供することを目的とする。
この発明は複数個の振動子を駆動して超音波を生体内に
放射し、その生体内からの反射波を前記振動子で受信す
る。このとき、各振動子およびこれに接続された送受信
器の特性のバラツキを受信信号の振幅並びに位相を調整
することにより補正し、ここで補正された受信信号を合
成して再成像を得るものである。
放射し、その生体内からの反射波を前記振動子で受信す
る。このとき、各振動子およびこれに接続された送受信
器の特性のバラツキを受信信号の振幅並びに位相を調整
することにより補正し、ここで補正された受信信号を合
成して再成像を得るものである。
この発明はレーダ分野で用いられている開口合成法を超
音波診断装置に応用したもので、その原理を第１図によ
り説明する。
音波診断装置に応用したもので、その原理を第１図によ
り説明する。
図に示すように振動子１はＸ軸上に沿って移動しながら
Ｚ軸方向に超音波の送受信をおこなう。いまPn（Xn,Z
n）点に反射係数γηの反射体２がある場合、（X,o）点
に位置する振動子１から放射された超音波パルスSt
（ｔ）がPn点で反射し、再び前記振動子１により受信さ
れる場合の受信信号Srが次式で示される。
Ｚ軸方向に超音波の送受信をおこなう。いまPn（Xn,Z
n）点に反射係数γηの反射体２がある場合、（X,o）点
に位置する振動子１から放射された超音波パルスSt
（ｔ）がPn点で反射し、再び前記振動子１により受信さ
れる場合の受信信号Srが次式で示される。
Sr＝γηｆ（ｔ−tn）sin｛ω0（ｔ−tn）｝ ………
（１） ただし ω0＝２πf0 St:送信波でSt（ｔ）＝ｆ（ｔ）sinω0ｔ f0：超音波中心周波数 γn：反射体の反射係数 ｆ（ｔ）：超音波パルス包絡線 V:媒質中の音速度 である。
（１） ただし ω0＝２πf0 St:送信波でSt（ｔ）＝ｆ（ｔ）sinω0ｔ f0：超音波中心周波数 γn：反射体の反射係数 ｆ（ｔ）：超音波パルス包絡線 V:媒質中の音速度 である。
受信信号Srは超音波中心周波数f0に等しい第１の基準信
号sinω0ｔおよびCosω0ｔで同期検波され、さらにフィ
ルタによって高周波成分（２ω0）が除去される。その
出力Ｓは次式によって示される。
号sinω0ｔおよびCosω0ｔで同期検波され、さらにフィ
ルタによって高周波成分（２ω0）が除去される。その
出力Ｓは次式によって示される。
この出力Ｓは以下に示す第２の基準信号Scとの間で相関
がとられ、Pn点の像Ａ（U,Zn）が構成される。すなわ
ち、像Ａは で表される。ここで基準信号Scは で表され、ｌ≒Znβは積分範囲を示し、βは振動子のも
つ超音波ビーム幅を示す。
がとられ、Pn点の像Ａ（U,Zn）が構成される。すなわ
ち、像Ａは で表される。ここで基準信号Scは で表され、ｌ≒Znβは積分範囲を示し、βは振動子のも
つ超音波ビーム幅を示す。
したがって となり、表示面U-Z上のＵ＝Xn Z＝Znで反射体Pnの像が
構成される。
構成される。
なお、上述したように１個の振動子１を移動させるかわ
りに、第２図に示すように複数個の振動子３を一列に配
設し、そのうちの一部を電子スイッチ等によって選択し
て超音波の送受信をおこなうことにより、高速度のデー
タ採取ができるとともに、超音波断層像の即時処理が可
能となる。この配列型探触子４を送信用振動子3nと受信
用振動子3mに分け、この振動子3n,3mの組合せを多くと
ることにより、各振動子3n,3mの特性の不均一性が再構
成時において平均化されるため、良好な画質を得ること
ができる。しかしながら、良質な画質を得るために、送
受信用振動子3n,3mの組合せを多くとると、回路規模が
大きくなるとともに、画像処理時間が長くなり即時処理
が困難になる。
りに、第２図に示すように複数個の振動子３を一列に配
設し、そのうちの一部を電子スイッチ等によって選択し
て超音波の送受信をおこなうことにより、高速度のデー
タ採取ができるとともに、超音波断層像の即時処理が可
能となる。この配列型探触子４を送信用振動子3nと受信
用振動子3mに分け、この振動子3n,3mの組合せを多くと
ることにより、各振動子3n,3mの特性の不均一性が再構
成時において平均化されるため、良好な画質を得ること
ができる。しかしながら、良質な画質を得るために、送
受信用振動子3n,3mの組合せを多くとると、回路規模が
大きくなるとともに、画像処理時間が長くなり即時処理
が困難になる。
一方、送受信に同一振動子を用いると、データ採取およ
び画像処理時間を短縮することができるが、もし各振動
子の特性およびこれに接続された送受信器の振幅および
位相特性が不均一であれば良好な画質が得られなくな
る。
び画像処理時間を短縮することができるが、もし各振動
子の特性およびこれに接続された送受信器の振幅および
位相特性が不均一であれば良好な画質が得られなくな
る。
このことは、第３図に示す振動子感度のバラツキの度合
をパラメータにしたときの再構成パターンによって実証
することができる。例えば振動子感度のバラツキが０％
の場合と、±15％を越える場合とで比較すると、後者の
方が再構成パターンに大きなサイドローブが発生してい
ることがわかる。
をパラメータにしたときの再構成パターンによって実証
することができる。例えば振動子感度のバラツキが０％
の場合と、±15％を越える場合とで比較すると、後者の
方が再構成パターンに大きなサイドローブが発生してい
ることがわかる。
したがって、送受信時に同一の振動子を使用した場合、
あるいは送信用振動子と受信用振動子の組合せがあまり
多くない場合には、各振動子の振幅および位相特性を均
一化することが画質の向上を計るうえで必要である。
あるいは送信用振動子と受信用振動子の組合せがあまり
多くない場合には、各振動子の振幅および位相特性を均
一化することが画質の向上を計るうえで必要である。
しかしながら、各素子感度のバラツキを±15％以下に抑
えることは製作上極めて難しい。また位相特性について
も同様のことがいえる。
えることは製作上極めて難しい。また位相特性について
も同様のことがいえる。
この発明は振動子とこれに接続された送受信器の特性の
不均一性の補正を各振動子からの受信信号の増幅度およ
び位相を制御することにより行なうものである。
不均一性の補正を各振動子からの受信信号の増幅度およ
び位相を制御することにより行なうものである。
以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
第４図において11は複数個の振動子12-1,12-2〜12-Nを
直線状に配設した配列型探触子で、各振動子12-1,12-2
〜12-Nに対応して同数の電子スイッチ13-1,13-2〜13-N
が設けられている。この電子スイッチ13-1,13-2〜13-N
を制御することにより、複数個の振動子12-1,12-2〜12
-Nの中から１個が順次選択される。そしてパルサ14から
駆動パルスが例えば振動子12-1に供給され、被検体に向
けて超音波が放射される。被検体からの反射は再び振動
子12-1により受信される。この受信信号は振幅補正用増
幅器15を介して２個のミキサ16a16bに供給され発振器17
の出力信号との間で乗算がおこなわれる。このとき、発
振器17の出力信号は位相補正用カウンタ18を介して直接
ミキサ16bに送られるとともに、さらに移相器19にて位
相をπ/2シフトさせてミキサ16aに送られる。ミキサ16
a,16bのそれぞれの出力は低域通過フィルタ20a,20bを介
してその高周波成分が除去された後、A/D変換器21a,21b
を経て記憶回路22a,22bに記憶される。この記憶回路22
a,22bに記憶されたデータは信号処理回路23に供給さ
れ、ここで記憶回路24に記憶された基準信号Scとの間で
たたみ込み計算が行なわれる。この結果はフレームメモ
リー25に記憶された後、D/A変換器26を介して表示器
（例えばテレビモニタ）27上に表示されるとともに、必
要に応じてＸ線フィルム28等に記録される。
直線状に配設した配列型探触子で、各振動子12-1,12-2
〜12-Nに対応して同数の電子スイッチ13-1,13-2〜13-N
が設けられている。この電子スイッチ13-1,13-2〜13-N
を制御することにより、複数個の振動子12-1,12-2〜12
-Nの中から１個が順次選択される。そしてパルサ14から
駆動パルスが例えば振動子12-1に供給され、被検体に向
けて超音波が放射される。被検体からの反射は再び振動
子12-1により受信される。この受信信号は振幅補正用増
幅器15を介して２個のミキサ16a16bに供給され発振器17
の出力信号との間で乗算がおこなわれる。このとき、発
振器17の出力信号は位相補正用カウンタ18を介して直接
ミキサ16bに送られるとともに、さらに移相器19にて位
相をπ/2シフトさせてミキサ16aに送られる。ミキサ16
a,16bのそれぞれの出力は低域通過フィルタ20a,20bを介
してその高周波成分が除去された後、A/D変換器21a,21b
を経て記憶回路22a,22bに記憶される。この記憶回路22
a,22bに記憶されたデータは信号処理回路23に供給さ
れ、ここで記憶回路24に記憶された基準信号Scとの間で
たたみ込み計算が行なわれる。この結果はフレームメモ
リー25に記憶された後、D/A変換器26を介して表示器
（例えばテレビモニタ）27上に表示されるとともに、必
要に応じてＸ線フィルム28等に記録される。
一方、各振動子12-1,12-2〜12-Nの位相および振幅特性
を予め測定する。なお、電子スイッチ13-1,13-2〜13-N
を含む各受信回路の位相および振幅特性を測定し、この
結果を後述の補正用データに含ませてもよい。例えば第
５図に示すように探触子11の表面（振動子12-1,12-2〜1
2-N）を箱型の探触子支持台31に充填した水32に浸した
状態で電子スイッチ13-1,13-2〜13-Nを制御しながら振
動子12-1,12-2〜12-Nから順次超音波を放射して探触子
支持台31の底面31aからの反射波を受信する。これらの
反射信号の位相および振幅の測定をおこない、この測定
値から補正用データを算出して補正テーブル29に記憶さ
せる。振幅補正用データはD/A変換器を介して振幅補正
用増幅器15に送られ、各振動子12-1,12-2〜12-Nの不均
一性を補正する。
を予め測定する。なお、電子スイッチ13-1,13-2〜13-N
を含む各受信回路の位相および振幅特性を測定し、この
結果を後述の補正用データに含ませてもよい。例えば第
５図に示すように探触子11の表面（振動子12-1,12-2〜1
2-N）を箱型の探触子支持台31に充填した水32に浸した
状態で電子スイッチ13-1,13-2〜13-Nを制御しながら振
動子12-1,12-2〜12-Nから順次超音波を放射して探触子
支持台31の底面31aからの反射波を受信する。これらの
反射信号の位相および振幅の測定をおこない、この測定
値から補正用データを算出して補正テーブル29に記憶さ
せる。振幅補正用データはD/A変換器を介して振幅補正
用増幅器15に送られ、各振動子12-1,12-2〜12-Nの不均
一性を補正する。
一方、位相補正用データは位相補正用カウンタ18にプリ
セットされる。このとき、fx/f0＝Ｎ（Ｎ＞１）とすれ
ば位相補正はπ/Nの精度でおこなうことができる。
セットされる。このとき、fx/f0＝Ｎ（Ｎ＞１）とすれ
ば位相補正はπ/Nの精度でおこなうことができる。
なお、位相の測定は位相検波法を用いることにより容易
に行なうことができる。
に行なうことができる。
この診断装置では各振動子12-1,12-2〜12-Nの特性のバ
ラツキを振幅補正用増幅器15と位相補正用カウンタ18で
補正することにより、各振動子12-1〜12-Nから送られて
くる受信信号の増幅度を制御するとともに、位相特性を
高精度で補正することができるため、良質な画像を容易
に得ることができる。
ラツキを振幅補正用増幅器15と位相補正用カウンタ18で
補正することにより、各振動子12-1〜12-Nから送られて
くる受信信号の増幅度を制御するとともに、位相特性を
高精度で補正することができるため、良質な画像を容易
に得ることができる。
また、探触子支持台31をテストピースに兼用させ、診断
を行なう前に各振動子12-1〜12-Nの位相および振幅を測
定して補正用データを作成することにより、常に各振動
子12-1〜12-Nの振幅および位相特性を均一に保つことが
できるため、振動子12-1〜12-Nの特性に経時的変化が生
じても容易に対処することができる。
を行なう前に各振動子12-1〜12-Nの位相および振幅を測
定して補正用データを作成することにより、常に各振動
子12-1〜12-Nの振幅および位相特性を均一に保つことが
できるため、振動子12-1〜12-Nの特性に経時的変化が生
じても容易に対処することができる。
なお、この発明は上記実施例に限定されるものではな
く、要旨を変更しない範囲において種々変形して実施す
ることができる。
く、要旨を変更しない範囲において種々変形して実施す
ることができる。
上記実施例は送受信に同一振動子を用いているが、この
発明は送受信に異なった振動子を用いた場合にも有効で
ある。
発明は送受信に異なった振動子を用いた場合にも有効で
ある。
［発明の効果］ この発明によれば、配列された複数個の振動子及びこれ
に接続された受信回路の位相及び振幅特性のバラツキに
関する補正用データに基づいて前記受信回路からの各受
信信号を補正し、その補正された各受信信号を用いて超
音波像を作成するので、高品質の画像を得ることができ
る。
に接続された受信回路の位相及び振幅特性のバラツキに
関する補正用データに基づいて前記受信回路からの各受
信信号を補正し、その補正された各受信信号を用いて超
音波像を作成するので、高品質の画像を得ることができ
る。
第１図および第２図はこの発明に用いられる開口合成法
の原理を示す説明図、第３図はこの発明における効果を
説明するための特性図、第４図はこの発明の一実施例を
示すブロック図、第５図は同実施例のテストピースを兼
ねた探触子ホルダーの一例を示す構成図である。 １……振動子、２……反射体 3,3n,3m……振動子、４……配列型探触子 11……配列型探触子、12-1〜12-N……振動子 13-1〜13-N……電子スイッチ、14……パルサ 15……振幅補正用増幅器、16a,16b……ミキサ 17……発振器、18……位相補正用カウンタ 19……移相器、20a,20b……低域通過フィルタ 21a,21b……A/D変換器、22a,22b……記憶回路 23……信号処理回路、24……記憶回路 25……フレームメモリー、26……D/A変換器 27……表示器、28……Ｘ線フィルム 29……補正テーブル、31……探触子支持台 31a……底面、32……水
の原理を示す説明図、第３図はこの発明における効果を
説明するための特性図、第４図はこの発明の一実施例を
示すブロック図、第５図は同実施例のテストピースを兼
ねた探触子ホルダーの一例を示す構成図である。 １……振動子、２……反射体 3,3n,3m……振動子、４……配列型探触子 11……配列型探触子、12-1〜12-N……振動子 13-1〜13-N……電子スイッチ、14……パルサ 15……振幅補正用増幅器、16a,16b……ミキサ 17……発振器、18……位相補正用カウンタ 19……移相器、20a,20b……低域通過フィルタ 21a,21b……A/D変換器、22a,22b……記憶回路 23……信号処理回路、24……記憶回路 25……フレームメモリー、26……D/A変換器 27……表示器、28……Ｘ線フィルム 29……補正テーブル、31……探触子支持台 31a……底面、32……水
Claims (1)
- 【請求項１】配列された複数個の振動子とこれに接続さ
れた受信回路と、 前記受信回路から出力される各受信信号を用いて超音波
像を作成する手段と、 前記超音波像を表示する手段と、 前記振動子及び受信回路の位相及び振幅特性のバラツキ
に関する補正用データを記憶する手段と、 前記受信回路と前記作成手段との間に介挿され、前記補
正用データに基づいて前記受信回路からの各受信信号の
位相及び振幅を補正する手段とを具備したことを特徴と
する超音波診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58138153A JPH074379B2 (ja) | 1983-07-28 | 1983-07-28 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58138153A JPH074379B2 (ja) | 1983-07-28 | 1983-07-28 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6029140A JPS6029140A (ja) | 1985-02-14 |
| JPH074379B2 true JPH074379B2 (ja) | 1995-01-25 |
Family
ID=15215252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58138153A Expired - Lifetime JPH074379B2 (ja) | 1983-07-28 | 1983-07-28 | 超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH074379B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2501350B2 (ja) * | 1988-12-16 | 1996-05-29 | アロカ 株式会社 | 超音波診断装置 |
| EP0945725A1 (en) * | 1996-12-10 | 1999-09-29 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Ultrasonic tester and system for its management |
| JP2002159492A (ja) * | 2000-11-27 | 2002-06-04 | Aloka Co Ltd | 超音波診断装置及び素子試験方法 |
| EP1787587B1 (en) | 2004-08-31 | 2009-05-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ultrasound probe diagnosing apparatus, ultrasound diagnostic apparatus, and ultrasound probe diagnosing method |
| JP4738103B2 (ja) * | 2004-08-31 | 2011-08-03 | 株式会社東芝 | 超音波プローブ診断装置および超音波診断装置 |
| JP4744986B2 (ja) * | 2004-09-22 | 2011-08-10 | 株式会社東芝 | 超音波プローブ診断装置、超音波診断装置および超音波プローブ診断方法 |
| JP6188843B2 (ja) * | 2016-02-08 | 2017-08-30 | キヤノン株式会社 | 生体検査装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55146067A (en) * | 1979-05-02 | 1980-11-14 | Oki Electric Ind Co Ltd | Ultrasonic video unit |
| JPS57131057A (en) * | 1981-02-06 | 1982-08-13 | Toshiba Corp | Ultrasonic flaw detection equipment |
| JPS57131058A (en) * | 1981-02-06 | 1982-08-13 | Toshiba Corp | Ultrasonic flaw detection equipment |
-
1983
- 1983-07-28 JP JP58138153A patent/JPH074379B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6029140A (ja) | 1985-02-14 |
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