JPH08140969A - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JPH08140969A
JPH08140969A JP6286679A JP28667994A JPH08140969A JP H08140969 A JPH08140969 A JP H08140969A JP 6286679 A JP6286679 A JP 6286679A JP 28667994 A JP28667994 A JP 28667994A JP H08140969 A JPH08140969 A JP H08140969A
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JP
Japan
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signals
signal
ultrasonic
beamforming
diagnostic apparatus
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Pending
Application number
JP6286679A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Watanabe
一宏 渡辺
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、被検体内に超音波を送信し被検体内
で反射した超音波を受信して被検体内の画像を表示する
超音波診断装置に関し、斑紋パターンが低減された見や
すい超音波画像を表示する。 【構成】1本の走査線について互いに異なる条件を用い
て複数のビームフォーミング信号を形成し、そのビーム
フォーミング後の信号、すなわち、それらビームフォー
ミング信号、あるいは、それらビームフォーミング信号
がそれぞれ表示用に変換された複数の画像フレーム信号
を互いに加算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被検体内に超音波を送
信し被検体内で反射した超音波を受信して被検体内の画
像を表示する超音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】被検体、特に人体内に超音波を送波し、
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。
【0003】図8は、超音波探触子の一例を模式的に表
わした斜視図、図9は従来の超音波診断装置の構成を表
わしたブロック図である。図8の横方向(走査方向,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、走査方向(x
方向)とは直角のスライス方向(y方向)についてこの
超音波探触子10から送波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。
【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)内に超音波を送波する
には、その超音波探触子を手で持ってその超音波探触子
を人体等の被検体の体表にあてがった状態で、図9に示
す送信回路6から、超音波探触子10に備えられた各超
音波振動子1に向けて各パルス信号が送信され、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波さ
れる。ここで、各超音波振動子1から送波された超音波
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
から送波される各パルス信号の送信タイミングが制御さ
れている。
【0005】また、この超音波探触子から送波され被検
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、図示
しないアンプで適切に増幅された後、ビームフォーマ8
に入力され、このビームフォーマ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。
【0006】このビームフォーマ8で遅延加算の行われ
た後のビームフォーミング信号は、包絡線検波回路12
に入力されて包絡線検波され、さらにディジタルスキャ
ンコンバータ(DSC)14により表示用の画像フレー
ム信号に変換されてCRTディスプレイ等の表示装置1
6に送られ、その表示装置16では、その表示画面上
に、その入力された画像フレーム信号に基づく、被検体
内の超音波画像が表示される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
に構成された超音波診断装置を用いて表示装置18に超
音波画像を表示すると、その表示された超音波画像上に
斑紋状のパターンが現われ、この斑紋状のパターンに起
因してその超音波画像の見やすさが損なわれているとい
う問題がある。この斑紋状のパターンは、被検体内の各
点で反射および散乱した超音波がコヒーレントに干渉を
起こした結果、超音波画像上に現われるものである。こ
のパターンが、生体軟部組織の構造を反映しているかど
うかは未だ明確になっていないが、超音波画像がX線等
の診断画像に比べ見ずらい画像となっているのは、この
斑紋パターンによるものである。特にこのパターンの黒
く抜けた部分、即ち超音波が重なり合って位相がキャン
セルされた部分が広かったりその部分の面積が多かった
りすると超音波画像は余計に見ずらいものとなる。ま
た、この種の斑紋パターンは超音波画像のフレーム加算
平均等では除去できるものではない。
【0008】本発明は、上記事情に鑑み、この斑紋パタ
ーンが低減され、見やすい超音波画像を表示する超音波
診断装置提供することを目的とする。
【0009】
【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、複数の超音波振動子を用いて超
音波を送受信することにより複数の受信信号を得、該受
信信号に基づいてビームフォーミングを行うことにより
受信ビームを表わすビームフォーミング信号を得、該ビ
ームフォーミング信号を表示用の画像フレーム信号に変
換して該画像フレーム信号に基づく画像を表示する超音
波診断装置において、 (1)上記受信信号に基づいて、互いに異なる条件それ
ぞれを用いてビームフォーミングを行うことにより、1
本の超音波走査線について複数のビームフォーミング信
号を形成するビームフォーミング手段 (2)上記ビームフォーミングを行った後の信号に基づ
いて各画素の信号を生成する信号生成手段 を備えたことを特徴とする。
【0010】ここで、上記信号生成手段では、典型的に
は、上記ビームフォーミングを行った後の複数の信号が
互いに加算される。上記信号生成手段は、上記複数のビ
ームフォーミング信号に基づいて、新たなビームフォー
ミング信号を生成するものであってもよく、あるいは、
上記信号生成手段は、複数のビームフォーミング信号が
それぞれ表示用に変換された複数の画像フレーム信号に
基づいて、表示用の各画素の輝度値を表わす信号を生成
するものであってもよい。
【0011】尚、前記ビームフォーミング手段における
上記互いに異なる条件としては、例えば、受信信号の周
波数特性の相違、受信開口幅の相違、受信開口内の、ビ
ームフォーミングに用いる受信信号の選択の相違、受信
開口内の受信信号の振幅重み付けの相違、および受信フ
ォーカス点の相違からなる群の中から選択される1つも
しくは複数を選ぶことができる。
【0012】
【作用】図1は、本発明の原理説明図である。斑紋状パ
ターン形状は、超音波ビームの形成と密な関係があり、
超音波の周波数特性、ビーム形成のための開口・焦点距
離等によって異なる。このことは斑紋パターンが超音波
のコヒーレント性から生ずるという観点からすれば自明
である。したがって、条件を変えたA,Bの2組の超音
波ビームを用意した場合、それぞれで生成される斑紋パ
ターンは異なるものとなる。そこで、A,B二つの斑紋
パターンを加算処理すると、Cの様になりAのパターン
の黒く抜けた部分が、Bの明るい部分で埋められ、また
逆にBの黒抜けがAで埋められるといった作用が働き、
コントラストのきつい斑紋パターンが和らげられる。こ
こでは2組のビームの場合について示したが、ビームの
組数を増やせば、さらにこの効果は大きなものとなる。
【0013】複数組の超音波ビームを用意するにあた
り、超音波ビームを複数回に分けて送受信する方法が考
えられるが、その様にすると超音波画像のフレームレー
トがその分遅くなったり、フレームレートを変えないよ
うにすると超音波の走査視野が狭くなるため好ましくな
い。この点については、1回の超音波ビームの送信につ
き、受信された受信信号を複数組に分離し、各組の受信
信号に対して異なるビームフォーミング条件でビームフ
ォーミングを行うことにより、複数組の超音波ビームを
用意することで解決される。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
2は、本発明の超音波診断装置の第1実施例を表わすブ
ロック図である。ただし、図9に示した送信回路につい
ては図示を省略してある。超音波振動子1で得られた受
信信号は、互いに通過帯域の異なるフィルタ7A,7B
にそれぞれ入力され、それら各フィルタ7A,7Bの出
力が各ビームフォーマ8A,8Bで整相加算(ビームフ
ォーミング)され、これにより1つの受信ビームについ
て2つのビームフォーミング信号が得られる。得られた
ビームフォーミング信号は、それぞれ包絡線検波回路1
2A,12Bに入力されて包絡線検波された後、加算器
13で、それら包絡線検波されたビームフォーミング信
号どうしが加算され、その加算後のビームフォーミング
信号がDSC14に入力されて画像フレーム信号に変換
される。この画像フレーム信号は、表示装置16に送ら
れ、その表示装置16の表示画面上に、その入力された
画像フレーム信号に基づく超音波画像が表示される。
【0015】この第1実施例では、2つのフィルタ7
A,7Bは、互いに通過帯域が異なるものとして説明し
たが、通過帯域の中心周波数がずれていてもよく、その
中心周波数は同一であって通過帯域幅が異なっていても
よい。図3は、本発明の超音波診断装置の第2実施例の
ブロック図である。図2に示す第1実施例との相違点
は、各包絡線検波回路12A,12Bから出力された各
ビームフォーミング信号は、先ず各DSC14A,14
Bに入力されて表示用の画像フレーム信号に変換され、
その後それらの画像フレーム信号が加算器13に入力さ
れて互いに加算される点である。このように、本発明に
おいては、表示用画像フレーム信号に変換する前のビー
ムフォーミング信号の段階で加算処理を行ってもよく、
表示用画像フレーム信号に変換した後に加算処理を行っ
てもよい。
【0016】以下の各実施例は、全て、表示用画像フレ
ーム信号に変換する前のビームフォーミング信号の段階
で加算処理を行う例であるが、いずれの実施例において
も、表示用画像フレーム信号に変換した後に加算処理を
行う変形例が存在する。図4は、本発明の超音波診断装
置の第3実施例のブロック図である。この実施例では、
ビームフォーマ8Aにて整相加算される受信信号の数よ
りもビームフォーマ8Bにて整相加算される受信信号の
数の方が少ない。すなわち、ビームフォーマ8A,8B
では、受信開口の幅が異なるという条件の下で整相加算
が行われる。このように受信開口の幅を変えた複数のビ
ームフォーミング信号を形成してもよい。
【0017】図5は、本発明の超音波診断装置の第4実
施例のブロック図である。この実施例における各ビーム
フォーマ7A,7Bでは、それぞれ、奇数番目、偶数番
目の超音波振動子1で得られた受信信号が整相加算され
る。このように、同一受信開口内の、ビームフォーミン
グに用いる受信信号を互いに異ならせることにより、複
数のビームフォーミング信号を生成してもよい。
【0018】図6は、本発明の超音波診断装置の第5実
施例のブロック図である。この実施例には、超音波振動
子1と各ビームフォーマ7A,7Bとの間に各振幅重み
付け回路15A,15Bが配置されている。超音波振動
子1で得られた受信信号は、先ず、各振幅重み付け回路
15A,15Bに入力され、互いに異なる重み付けパタ
ーンに重み付けされ、その後、その互いに異なる重み付
けパターンに重み付けされた受信信号が各ビームフォー
マ7A,7Bに入力される。このように重み付けを変え
た受信信号により、複数のビームフォーミング信号を形
成してもよい。
【0019】図7は、本発明の超音波診断装置の第6実
施例のブロック図である。この実施例に示す2つのビー
ムフォーマ7A,7Bでは、受信信号を、同一走査線上
の、互いに異なる深さ位置にそれぞれ焦点が形成される
ような遅延パターンに遅延することにより、各ビームフ
ォーミング信号を生成する。このように同一走査線上で
はあるが焦点距離の異なる複数の受信ビームを表わすビ
ームフォーミング信号を形成してもよい。
【0020】尚、以上の各実施例は、1本の走査線につ
いてビームフォーミング信号を2本形成する例である
が、本発明は2本形成することに限られるものではな
く、装置の規模、演算時間、放射線画像の改善の程度等
を考慮してさらに多くのビームフォーミング信号を形成
してもよい。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波診
断装置は1本の走査線について互いに異なる条件を用い
て複数のビームフォーミング信号を形成し、そのビーム
フォーミング後の信号、すなわち、それらのビームフォ
ーミング信号、あるいは、それらのビームフォーミング
信号がそれぞれ表示用に変換された複数の画像フレーム
信号に基づいて新たな信号を生成するものであるため、
斑紋パターンが低減され、見やすい超音波画像が表示さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理説明図である。
【図2】本発明の超音波診断装置の第1実施例を表わす
ブロック図である。
【図3】本発明の超音波診断装置の第2実施例のブロッ
ク図である。
【図4】本発明の超音波診断装置の第3実施例のブロッ
ク図である。
【図5】本発明の超音波診断装置の第4実施例のブロッ
ク図である。
【図6】本発明の超音波診断装置の第5実施例のブロッ
ク図である。
【図7】本発明の超音波診断装置の第6実施例のブロッ
ク図である。
【図8】超音波探触子の一例を模式的に表わした斜視図
である。
【図9】従来の超音波診断装置の構成を表わしたブロッ
ク図である。
【符号の説明】
1 超音波振動子 7A,7B フィルタ 8A,8B ビームフォーマ 12A,12B 包絡線検波回路 13 加算回路 14 ディジタルスキャンコンバータ 15A,15B 振幅重み付け回路 16 表示装置

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の超音波振動子を用いて超音波を送
    受信することにより複数の受信信号を得、該受信信号に
    基づいてビームフォーミングを行うことにより受信ビー
    ムを表わすビームフォーミング信号を得、該ビームフォ
    ーミング信号を表示用の画像フレーム信号に変換して該
    画像フレーム信号に基づく画像を表示する超音波診断装
    置において、 前記受信信号に基づいて、互いに異なる条件それぞれを
    用いてビームフォーミングを行うことにより、1本の超
    音波走査線について複数のビームフォーミング信号を形
    成するビームフォーミング手段と、 前記ビームフォーミングを行った後の信号に基づいて各
    画素の信号を生成する信号生成手段とを備えたことを特
    徴とする超音波診断装置。
  2. 【請求項2】 前記信号生成手段が、前記ビームフォー
    ミングを行った後の複数の信号を互いに加算するもので
    あることを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
  3. 【請求項3】 前記信号生成手段が、前記複数のビーム
    フォーミング信号に基づいて新たなビームフォーミング
    信号を生成するものであることを特徴とする請求項1又
    は2記載の超音波診断装置。
  4. 【請求項4】 前記信号生成手段が、前記複数のビーム
    フォーミング信号がそれぞれ表示用に変換された複数の
    画像フレーム信号に基づいて、表示用の各画素の輝度値
    を表わす信号を生成するものであることを特徴とする請
    求項1又は2記載の超音波診断装置。
  5. 【請求項5】 前記ビームフォーミング手段が、前記受
    信信号の周波数特性の相違、受信開口幅の相違、受信開
    口内の、ビームフォーミングに用いる受信信号の選択の
    相違、受信開口内の受信信号の振幅重み付けの相違、お
    よび受信ビームのフォーカス点の相違からなる群の中か
    ら選択される1つもしくは複数を、前記互いに異なる条
    件とするものであることを特徴とする請求項1から4の
    うちいずれか1項記載の超音波診断装置。
JP6286679A 1994-11-21 1994-11-21 超音波診断装置 Pending JPH08140969A (ja)

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Effective date: 20040106