JPH10127635A - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JPH10127635A
JPH10127635A JP29421696A JP29421696A JPH10127635A JP H10127635 A JPH10127635 A JP H10127635A JP 29421696 A JP29421696 A JP 29421696A JP 29421696 A JP29421696 A JP 29421696A JP H10127635 A JPH10127635 A JP H10127635A
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JP
Japan
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beam pattern
received signal
reception
ultrasonic
forming
Prior art date
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Application number
JP29421696A
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English (en)
Inventor
Yuji Kondo
祐司 近藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Aloka Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波診断装置において、超音波ビームパタ
ーンに含まれるサイドローブを低減する。 【解決手段】 主ビーム方向を左右にシフトさせた2つ
のビームパターンによって第1受信信号及び第2受信信
号を取得する。これらの受信信号を加算することによっ
て、結果的に左右にシフトした2つのビームパターンを
合成できる。この合成により、主ビームの幅は広がるも
のの左右のサイドローブを低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は超音波診断装置、特
に、超音波ビームパターンに含まれるサイドローブ(不
要輻射)の低減に関する。
【0002】
【従来の技術】超音波診断装置は、超音波の送受波によ
り得られたエコーデータ(受信信号)に基づいて例えば
生体の断層画像や血流画像を形成する装置である。その
ような超音波画像の画質を向上させるためには、超音波
ビーム(送波ビーム及び受波ビーム)の形状を良好にす
る必要がある。
【0003】しかし、通常ビームパターンには、主ビー
ム(主極)の回りに不要なサイドローブが現れる。サイ
ドローブは副極の集合であり、アーチファクト(偽像)
の主要因となるものである。それゆえ超音波診断に当た
って、その疾病診断精度を向上するためには、不要なサ
イドローブを低減させるべき要請が強い。そこで、従来
の超音波診断装置においては、アレイ振動子を構成する
超音波振動素子を小型化すると共にその素子数を増加さ
せることが行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、振動素
子の小型化には各種の制約が伴い、また振動素子数の増
加は装置構成の複雑化、装置のコストアップという問題
を生じさせるため、そのような構造的な対応でもサイド
ローブを十分に低減することは困難である。
【0005】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、超音波ビームパターンに不可
避的に存在するサイドローブを効果的に低減することに
ある。
【0006】また、本発明の目的は、超音波ビームパタ
ーンにおける主ビームと各サイドローブとの関係に基づ
いて、ビームパターンの重ね合わせによりサイドローブ
を低減することにある。
【0007】また、本発明の目的は、送信回数を増加さ
せることなくサイドローブを低減することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、超音波の送受波により得られた受信信号
に基づいて超音波画像を形成する超音波診断装置におい
て、観測方位に対し右シフトした方位に主ビームが向く
第1ビームパターンを形成し、第1受信信号を取得する
手段と、前記観測方位に対し左シフトした方位に主ビー
ムが向く第2ビームを形成し、第2受信信号を取得する
手段と、前記第1受信信号と前記第2受信信号とを加算
してサイドローブによる信号成分を低減するサイドロー
ブ低減手段と、を含むことを特徴とする。
【0009】上記構成によれば、第1受信信号と第2受
信信号を加算することにより、結果として、第1ビーム
パターンと第2ビームパターンを合成した合成ビームパ
ターンの下での受信信号を取得できる。すなわち、両受
信信号の加算は両ビームパターンの合成に相当する。第
1ビームパターン及び第2ビームパターンは基本的に主
方位のみが異なる同一パターンであり、シミュレーショ
ンによれば、それらを合成した合成ビームパターンにお
いてはサイドローブが相対的に低減することが確認され
ている。この場合、サイドローブの低減度合いはシフト
量に依存することが確認されており、各副極(サイドロ
ーブ全体を構成する各極)の重なり度合いが少なくなる
ようにシフト量を設定するのが望ましい。一方、合成後
における主ビームの広がり度合いもシフト量に依存して
おり、シフト量を大きくすると分解能が低下する。そこ
で、主ビームの広がりとサイドローブ低減との兼ね合い
において、適宜シフト量を設定すべきである。
【0010】なお、周知のように、直線的に走査される
リニア走査においては各ビームパターンの主ビーム方位
は平行となり、円弧状に走査されるコンベックス走査に
おいては各ビームパターンの主ビーム方位は放射状とな
る。
【0011】本発明の好適な態様では、前記第1ビーム
パターン及び前記第2ビームパターンは、それぞれ送受
信ビームパターンであることを特徴とする。この場合、
1つの観測方位につき2回の送受信が必要となる。
【0012】本発明の好適な態様では、前記第1ビーム
及び前記第2ビームはそれぞれ受信ビームであり、それ
らの形成に当たって送信ビームは共用されることを特徴
とする。この構成によれば、1回の送信で2つの受信ビ
ームパターンを形成できるため、フレームレートの低下
を防止できる。
【0013】本発明の好適な態様では、前記右シフト及
び前記左シフトの量を可変設定するシフト量設定手段を
含むことを特徴とする。上述したように、シフト量は、
サイドローブ低減度合いと主ビームの広がり度合いに相
関しており、シフト量設定手段を設ければ、診断目的あ
るいは測定モードに応じて超音波画像の画質を調整可能
である。
【0014】本発明の好適な態様では、前記第1ビーム
パターンを形成するための第1整相加算手段と、前記第
2ビームパターンを形成するための第2整相加算手段
と、を含み、2方向同時受信が行われることを特徴とす
る。かかる構成によれば、同一の受信信号(各振動素子
からの複数の受信信号)に対して並列的に2種類の整相
加算処理を行うことができる。
【0015】本発明の好適な態様では、受信信号に対す
る整相加算を行う整相加算手段と、前記整相加算後の受
信信号を一時的に格納する格納手段と、を含み、前記整
相加算後の受信信号を前記第1受信信号として利用し、
前記格納手段から出力される別方位の受信信号を前記第
2受信信号として利用することを特徴とする。かかる構
成によれば、2つの整相加算手段を設けることなく、整
相加算結果を一時的に保存しておくだけで、結果として
第1受信信号及び第2受信信号を取得できる。よって、
重複した処理を排除して効率化を図れる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。
【0017】まず、サイドローブ低減の原理について図
1及び図2を用いて説明する。図1及び図2は、2つの
ビームパターンを合成したシミュレーションの結果を表
している。各図において、縦軸は規格化された超音波強
度を示しており、横軸は方位アドレスを示している。細
線で表された元データは観測方位に中央の主ビームが向
く通常のビームパターンを示している。また、各図に
は、その元データを右シフトしたビームパターン及び左
シフトしたビームパターンが図示されている。更に、各
図には、それらを加算合成したビームパターンが示され
ている。図1と図2のシミュレーション結果ではシフト
量が互いに異なり、図1においては横軸に沿った左右の
各シフト量x=1.0であるのに対し、図2では各シフ
ト量x=1.4である。ただし、横軸の単位は便宜上の
ものである。なお、シミュレーションで利用した関数
は、(sin X)/X である。
【0018】図1及び図2から理解されるように、右シ
フト及び左シフトのビームパターンを合成すると、中央
の主ビーム(主極)の幅が増大して分解能が低下するも
のの、主ビーム以外のサイドローブ(複数の副極)のレ
ベルは相対的に低下し、アーチファクトを低減できるこ
とが理解される。また、図1よりもシフト量が大きい図
2の場合の方が上記傾向が顕著である。いずれにして
も、この原理が適用された装置を構成する場合には、右
シフト及び左シフトに対応したビームパターンを形成で
きるようにし、かつ、ユーザーの要望に応じてそのシフ
ト量を調整できるように構成するのが望ましい。
【0019】図3には、本発明に係る超音波診断装置の
好適な実施形態が示されており、図3は装置の全体構成
を示すブロック図である。
【0020】アレイ振動子10は複数の振動素子10a
で構成され、各振動素子に与える送信信号の電子的な遅
延制御によって送信ビーム100が形成される。また、
後述する2つの整相加算器18及び20によって、その
送信ビーム100に対応して2つの受信ビーム102及
び104が形成される。すなわち、受信時においては互
いに所定個シフトしたn個ずつの振動素子を利用するこ
とによって図3に示すような2つの受信ビーム102及
び104を形成できる。
【0021】送信制御器14は、送信ビーム100を形
成するために送信器12を介して各送信信号に対する遅
延制御などを行うものである。受信器16は各振動素子
から出力される受信信号に対する増幅を行う増幅器など
で構成され、増幅後の各受信信号は並列的に設けられて
いる2つの整相加算器18及び20に入力される。
【0022】上述したように、整相加算器18及び20
は受信ビームパターンを形成する機能を有し、具体的に
は各受信信号ごとに設けられた遅延器及び遅延後の受信
信号を加算する加算器で構成される。ここで、整相加算
器18は例えば右シフトしたビームパターンに対応する
第1ビームパターンを形成するものであり、一方、整相
加算器20は左シフトしたビームパターンに対応する第
2ビームパターンを形成するものである。そのようなビ
ームパターンの形成は具体的には受信制御器22の制御
によって行われている。この場合、受信制御器22は、
シフト量設定器23によって設定されたシフト量に基づ
き各ビームパターンの形成に関する制御を行っている。
シフト量設定器23は、ユーザーによって一定範囲内に
おいて各ビームパターンのシフト量を設定するための手
段として機能するものであり、例えばサイドローブの低
減を優先させる場合にはそのシフト量が大きく設定さ
れ、一方ある程度主ビームの広がりを抑えつつサイドロ
ーブの低減を図る場合には少ないシフト量が設定され
る。
【0023】図3に示した回路構成によれば、1回の送
信すなわち送信ビーム100の形成によって2つの受信
ビーム102,104を形成でき、換言すれば2方向同
時受信を実現できる。したがって、フレームレートの低
下を防止できるという利点がある。
【0024】整相加算器18から出力された整相加算後
の第1の受信信号200と整相加算器20から出力され
た整相加算後の第2の受信信号202はそれぞれ合成加
算器24に入力されており、その合成加算器24におい
て第1の受信信号200及び第2の受信信号202が合
成加算される。これによって図1及び図2に示した加算
後のビームパターンに相当する受信信号が得られること
になる。図1及び図2を用いて説明したように、このよ
うな加算合成によって、サイドローブを主ビームに対し
て相対的に抑圧でき、アーチファクトなどの問題を軽減
できる。
【0025】合成加算後の受信信号は検波器26におい
て検波され、検波後の受信信号は断層画像データとして
デジタルスキャンコンバータ(DSC)28に入力され
る。そして、そのDSC28から出力された断層画像デ
ータが表示器30に送られ、その表示器30に2次元断
層画像が表示される。
【0026】もちろん、上記のサイドローブ低減に関す
る原理は2次元断層画像に限られず2次元ドプラ画像の
形成に適用することもできる。その場合には合成加算器
24の後段に直交検波器や自己相関器などを設ければよ
い。
【0027】図3に示す超音波診断装置においては、ア
レイ振動子10が電子リニア走査されていたが、もちろ
んコンベックッス走査やセクタ走査などにも本発明を適
用できる。
【0028】次に、図4には他の実施形態が示されてい
る。なお、図3に示した実施形態の構成と同様の構成に
は同一符号を付しその説明を省略する。
【0029】図4において、この実施形態では1つの送
信ビーム100に対してその送信ビーム100と同一の
ビーム方向を持った1つの受信ビーム102が形成され
る。すなわち、従来の超音波診断装置と同様の送受波制
御が行われる。もちろん、このような送受波ビームは電
子走査によってアレイ振動子10の振動素子配列方向に
走査される。
【0030】この実施形態においては、1回の送信につ
き1つの受信ビームパターンのみが形成されており、こ
れに対応して1つの整相加算器18のみが設けられてい
る。しかしながら、上述したサイドローブ低減原理を実
現するため、整相加算器18から出力される受信信号は
いったんバッファ32に格納されており、合成加算器2
4においては整相加算器18から直接的に出力される受
信信号(第1受信信号)とバッファ32から出力される
受信信号(第2受信信号)とが加算されている。バッフ
ァ32においてはシフト量に応じた個数の受信信号が格
納されており、すなわちシフト量に応じたビームアドレ
ス分の差をもった2つの受信信号が合成加算器24にお
いて合成加算されている。
【0031】この図4に示す実施形態によれば、整相加
算器18を1つのみ設ければよいので、図3に示した実
施形態に比べてより構成を簡易化できるという利点があ
る。また、送信ビーム及び受信ビームを一致させて送受
波ビームとし、その送受波ビームによって受信信号が得
られるので、ビームパターンの合成時に、よりサイドロ
ーブの低減を図れるという利点もある。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超音波ビームパターンに不可避的に存在するサイドロー
ブを効果的に低減することができ、特に超音波ビームパ
ターンにおける主ビームと各サイドローブとの関係に基
づいてビームパターンの重ね合わせによりサイドローブ
を低減できるという利点がある。また、本発明によれば
フレームレートを低下させることなく、サイドローブを
低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 左右にシフトした2つのビームパターンの合
成を示す説明図である。
【図2】 左右にシフトした2つのビームパターンの合
成を示す説明図である。
【図3】 本発明に係る超音波診断装置の実施形態を示
すブロック図である。
【図4】 他の実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
10 アレイ振動子、18,20 整相加算器、22
受信制御器、23 シフト量設定器、24 合成加算
器、26 検波器、28 DSC、32 バッファ。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波の送受波により得られた受信信号
    に基づいて超音波画像を形成する超音波診断装置におい
    て、 観測方位に対し右シフトした方位に主ビームが向く第1
    ビームパターンを形成し、第1受信信号を取得する手段
    と、 前記観測方位に対し左シフトした方位に主ビームが向く
    第2ビームパターンを形成し、第2受信信号を取得する
    手段と、 前記第1受信信号と前記第2受信信号とを加算してサイ
    ドローブによる信号成分を低減するサイドローブ低減手
    段と、 を含むことを特徴とする超音波診断装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の装置において、 前記第1ビームパターン及び前記第2ビームパターン
    は、それぞれ送受信ビームパターンであることを特徴と
    する超音波診断装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の装置において、 前記第1ビームパターン及び前記第2ビームパターンは
    それぞれ受信ビームパターンであり、それらの形成に当
    たって送信ビームパターンは共用されることを特徴とす
    る超音波診断装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の装置において、 前記右シフト及び前記左シフトの量を可変設定するシフ
    ト量設定手段を含むことを特徴とする超音波診断装置。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の装置において、 前記第1ビームパターンを形成するための第1整相加算
    手段と、 前記第2ビームパターンを形成するための第2整相加算
    手段と、 を含み、 2方向同時受信が行われることを特徴とする超音波診断
    装置。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の装置において、 受信信号に対する整相加算を行う整相加算手段と、 前記整相加算後の受信信号を一時的に格納する格納手段
    と、 を含み、 前記整相加算後の受信信号を前記第1受信信号として利
    用し、前記格納手段から出力される別方位の受信信号を
    前記第2受信信号として利用することを特徴とする超音
    波診断装置。
  7. 【請求項7】 請求項1記載の装置において、 前記右シフトと前記左シフトの量は、2つのビームパタ
    ーン間におけるサイドローブの重なり度合いが全体とし
    て少なくなるように設定されることを特徴とする超音波
    診断装置。
JP29421696A 1996-11-06 1996-11-06 超音波診断装置 Pending JPH10127635A (ja)

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