JPH1014920A - 超音波撮像方法および装置 - Google Patents
超音波撮像方法および装置Info
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- JPH1014920A JPH1014920A JP17319396A JP17319396A JPH1014920A JP H1014920 A JPH1014920 A JP H1014920A JP 17319396 A JP17319396 A JP 17319396A JP 17319396 A JP17319396 A JP 17319396A JP H1014920 A JPH1014920 A JP H1014920A
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Abstract
波撮像方法および装置を実現する。 【解決手段】 被検体の所定の断面22をその上に焦点
を合わせた超音波ビームで2次元走査してエコーを受信
する超音波送受信手段10,24,16,18,34
と、超音波送受信手段が受信したエコーの高調波成分に
基いてCモード画像を生成する画像生成手段38,4
0,42,44,46とを具備する。
Description
よび装置に関し、特に、被検体の所定の断面より奥の部
分の透視画像を撮像する超音波撮像方法および装置に関
する。
画像を超音波撮像する技術として、例えば特公平8−1
6700号公報に記載されているような反射透過撮像法
(RTI(Reflex Transmission Imaging) )が知られて
いる。
焦点を合わせた超音波ビームで2次元走査し、エコー受
信信号から断面の背後の領域からのエコーに相当する信
号を抽出し、それに基づいてCモード(mode)画像を生成
するようにしたものである。これによって、断面の背後
の領域を超音波ビームの照射方向に透視したような画像
(反射透過画像)を得ることができる。
ために、エコー受信信号は断面の背後の領域に相当する
時間軸上の所定の範囲にわたってレンジゲート(range g
ate)され、包絡線検波され、レンジゲート区間について
積分される。そして、この区間積分値が透視画像の1ピ
クセル(pixel) の画像データとなる。
のエコーを適切に抽出するために、断面の深さに応じて
レンジゲートの位置を調節する必要がある。また、積分
の区間もレンジゲート位置に合わせて調節しなければな
らない。すなわち、従来技術においては、所望のエコー
を抽出するためにレンジゲート等について断面の深さに
応じた制御が必要とされる。
されたもので、その目的は、レンジゲート無しに反射透
過撮像を行う超音波撮像方法および装置を実現すること
である。
音場では送波超音波の高調波が発生することが知られて
いる。この現象は集束音場の非線形効果と呼ばれてい
る。日本音響学会講演論文集、pp.1009−101
0(1996.3)によれば、第2高調波の音圧は基本
波の音圧が最大になる位置よりも超音波進行方向の前方
で最大になり、また、第3高調波の音圧はさらにその前
方で最大になることが報告されている。
ームの焦点に相当する。したがって、この位置の超音波
進行方向の前方とは焦点よりも奥を意味する。すなわ
ち、第2高調波は超音波ビームの焦点よりも奥の領域で
生じ、第3高調波はさらにその奥で生じる。本発明は、
このような超音波の集束音場の非線形効果を応用するも
のである。
定の断面をその上に焦点を合わせた超音波ビームで2次
元走査してエコーを受信し、該エコーの高調波成分に基
いてCモード画像を生成することを特徴とする超音波撮
像方法である。
ば、集束音場の非線形効果により送波超音波の高調波が
断面の背後の領域に生じることを利用し、この高調波成
分のエコーに基づいてCモード画像を生成するようにし
たので、自ずから断面の背後の領域の透視像を得ること
ができる。すなわち、レンジゲート無しに反射透過撮像
を行う超音波撮像方法を実現することができる。
て、前記高調波成分は第2高調波成分であることが造影
剤を用いた撮像を行う点で好ましい。 〔2〕課題を解決するための第2の発明は、被検体の所
定の断面上に焦点を合わせた超音波ビームで2次元走査
してエコーを受信する超音波送受信手段と、前記超音波
送受信手段が受信したエコーの高調波成分に基いてCモ
ード画像を生成する画像生成手段とを具備することを特
徴とする超音波撮像装置である。
ば、集束音場の非線形効果により送波超音波の高調波が
断面の背後の領域に生じることを利用し、この高調波成
分のエコーに基づいてCモード画像を生成するようにし
たので、自ずから断面の背後の領域の透視像を得ること
ができる。すなわち、レンジゲート無しに反射透過撮像
を行う超音波撮像装置を実現することができる。
て、前記高調波成分は第2高調波成分であることが造影
剤を用いた撮像を行う点で好ましい。 〔3〕課題を解決するための第3の発明は、被検体に超
音波を送波するとともに被検体からの超音波エコーを受
波する超音波探触子と、前記超音波探触子を通じて被検
体の所定の断面上に焦点を合わせた超音波ビームで2次
元走査してエコーを受信する送受信手段と、前記送受信
手段が受信したエコーの第2高調波成分を抽出する信号
抽出手段と、前記信号抽出手段の出力信号に基づいてC
モード画像を生成する画像生成手段とを具備することを
特徴とする超音波撮像装置である。
ば、集束音場の非線形効果により送波超音波の第2高調
波が断面の背後の領域に生じることを利用し、この第2
高調波成分のエコーに基づいてCモード画像を生成する
ようにしたので、自ずから断面の背後の領域の透視像を
得ることができる。すなわち、レンジゲート無しに反射
透過撮像を行う超音波撮像装置を実現することができ
る。
て、前記信号抽出手段はパンドパスフィルタを用いたも
のであることが、構成を簡素化する点で好ましい。ま
た、課題を解決するための第3の発明において、前記信
号抽出手段は直交検波回路を用いたものであることが、
信号抽出を精密に行う点で好ましい。
施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態
に限定されるものではない。
図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。
なお、本装置の構成によって本発明の装置に関する実施
の形態の一例が示される。また、本装置の動作によって
本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。本
装置の実施の形態の他の例においても同様である。
e) 10は被検体14内の所定の断面22に焦点Fを結
ぶ超音波ビーム(beam)20を照射するようになってい
る。このような超音波ビーム20の形成は、例えば、超
音波振動子として凹面円板の振動子を用いるか、平面円
板の振動子に音響レンズを組み合わせるか、同心円環を
なす複数の振動子または1次元もしくは2次元のアレイ
(array) を形成する複数の振動子をフェイズドアレイと
して動作させること等により実現することができる。超
音波プローブ10は本発明における超音波探触子の実施
の形態の一例である。
音響レンズ102を組み合わせた例を示す。同図の
(b)、(c)および(d)には、それぞれ、同心円環
をなす複数の振動子101、1次元アレイを形成する複
数の振動子101と音響レンズ102の組み合わせおよ
び2次元アレイを形成する複数の振動子101の例を示
す。
易に得られる点で好ましい。平面円板の振動子と音響レ
ンズの組み合わせは音響レンズの交換によって焦点が変
えられる点で好ましい。同心円環をなす複数の振動子ま
たは1次元もしくは2次元のアレイを形成する複数の振
動子を用いたフェイズドアレイは、焦点(フォーカス(f
ocus) )を電気的手段で自在に調節できる点で好まし
い。
アレイは超音波ビームの方向(ビームステアリング(bea
m steering) )をも電気的手段で自在に調節できる点で
も好ましい。1次元のフェイズドアレイによれば1軸方
向にビームステアリングが行える。2次元のフェイズド
アレイによれば互いに直交する2軸方向にビームステア
リングが行える。
ctuator)24によって図中のxy方向に走査されるよう
になっている。これによって、超音波ビーム20の焦点
Fが断面22を2次元走査することになる。走査アクチ
ュエータ24による2次元走査は機械的走査、電気的走
査または機械的走査と電気的走査の組合せによって行わ
れる。
の振動子と音響レンズの組み合わせまたは同心円環をな
す複数の振動子を用いた場合に行われる。この場合、超
音波プローブ10を機械的に動かすことにより超音波ビ
ーム20をxy方向に走査する。電気的走査は2次元の
フェイズドアレイを用いた場合に行われる。この場合、
電気的なビームステアリングによって超音波ビーム20
をxy方向に走査する。機械的走査と電気的走査の組合
せは1次元のフェイズドアレイを用いた場合に行われ
る。この場合、例えばy方向の走査は超音波プローブ1
0を機械的に動かすことによって行われ、x方向の走査
は電気的なビームステアリングによって行われる。
御部28による制御の下で行われるようになっている。
制御部28は超音波ビーム20の2次元走査にタイミン
グ(timing)を合わせてパルサ(pulser)16を制御し、超
音波ビーム20を送信するための駆動パルスを出力させ
る。
周波数f0 に合わせられる。このとき、パルサ16の出
力側に周波数f0 用のパンドパスフィルタ(bandpass fi
lter) を設けることが、駆動パルスに高調波成分を含ま
ないようにする点で好ましい。
t/receive)スイッチ18を通じて超音波プローブ10に
印加され、その超音波振動子を振動させて例えば図3の
信号52で示すように超音波を送波させる。
構成に対応したものが用いられる。すなわち、凹面円板
または平面円板のような単板の振動子に対しては単一の
出力チャンネル(channel) のパルサが用いられる。フェ
イズドアレイの振動子の場合は出力チャンネルが複数の
パルサが用いられる。この場合、各チャンネルの出力パ
ルスにはそれぞれビームを集束させるための時間差が付
与される。また、1次元または2次元アレイの場合はビ
ームステアリングのための時間差も付与される。
の焦点Fに集束する。このとき、前記の非線形効果によ
り、焦点Fより奥の領域Zにおいて高調波が発生する。
高調波は第2高調波と第3高調波を主体とするものであ
る。
音波プローブ10に帰投する。エコーには送波超音波の
基本波成分に加えて高調波成分が含まれる。高調波エコ
ー主としては断面22よりも奥の領域Zから帰投するも
のである。
エコー受信信号がT/Rスイッチ18を通じて信号処理
部30に入力される。信号処理部30において、エコー
受信信号は可変利得増幅器34により増幅される。可変
利得増幅器34の利得は、利得関数発生器36の出力信
号で制御されて、エコー信号の受信時間の経過とともに
増加するようになっている。これによって所謂TGC(t
ime-gain control) が行われ、エコーの帰投時間すなわ
ち反射点の深度に応じたエコーの減衰補正が行われる。
利得関数発生器36は制御部28によって制御される。
24、パルサ16、T/Rスイッチ18および可変利得
増幅器34は本発明における超音波送受信手段または送
受信手段の実施の形態の一例である。
スフィルタ38によってフィルタリング(filtering) さ
れるようになっている。バンドパスフィルタ38の帯域
は例えば第2高調波2f0 に合わてある。これによっ
て、例えば図3の信号56で示すようにエコー受信信号
から第2高調波成分が抽出される。
コーが帰投する時刻T3よりも遅い時刻T4以降に帰投
する。時刻T4以降の信号継続時間は領域Zの長さに対
応したものとなる。
絡線検波回路40により例えば図3の信号58で示すよ
うに包絡線検波される。バンドパスフィルタ38および
包絡線検波回路40は本発明における信号抽出手段の実
施の形態の一例である。包絡線検波回路40の出力信号
が積分器42に入力されて、例えば図3の信号60で示
すように積分される。これによって、第2高調波エコー
が領域Zの全長にわたって積分される。
と第2高調波エコーはほとんど無くなるので積分出力の
増加が止まる。この時点で、例えば図3の信号62で示
すように保持器44の制御が制御部28により行われ、
積分出力が保持器44に保持される。その後、例えば図
3の信号64で示すように制御部28によって積分器4
2がリセット(reset) される。
入力される。走査変換器46は、制御部28の制御の下
で、この入力信号をCモード画像の1ピクセルの画像デ
ータとして図示しないメモリに記憶する。ピクセルの位
置は、断面22上での焦点Fの2次元的位置に相当す
る。
Zについての画像データとなる。しかも、それは領域Z
の全長にわたって積分したものであるから焦点Fを通し
て見た領域Zの透視像を表すデータとなる。すなわち、
超音波ビーム20の1回の送受信で透視画像の1ピクセ
ル分のデータが得られたことになる。バンドパスフィル
タ38、包絡線検波回路40、積分器42、保持器44
および走査変換器46は、本発明における画像生成手段
の実施の形態の一例である。
チュエータ24により焦点Fの位置を断面22上で逐次
移動(2次元走査)させながら繰り返される。これによ
って断面22上の各点の背後の領域Zについての透視画
像データが逐次得られて行き、2次元走査が完了したと
き、断面22を通してその背後を透視した画像すなわち
反射透過画像が走査変換器46のメモリ中に完成する。
てディスプレイ48の走査方式に合わせて走査変化さ
れ、ディスプレイ48に可視像として表示される。ディ
スプレイ48の表示動作は制御部28によって制御され
る。
とにより、従来のようなレンジゲートを必要とせずに反
射透過画像の撮像を行うことができる。レンジゲートを
行わないので、断面の深さをどのように変化させても何
らの調整も必要とせずにその背後の領域の透視像を撮像
することができる。
ものとし、第3高調波によって画像データを形成する場
合も、同様に断面22の奥の部分の反射透過画像の撮像
を行うことができる。
ばマイクロカプセル型造影剤のように、特定の超音波周
波数に対して共鳴吸収性のある造影剤を用いて関心部位
の造影撮像を行う場合等に特に効果的である。
す。図1と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略
する。図1と相違する部分は、信号抽出手段として、直
交検波回路51と、ローパスフィルタ52,52’と、
複素絶対値回路53を用いるようにした点である。
ce) 信号は制御部28から与えられるようになってい
る。制御部28は、パルサ16の駆動パルスの周波数f
0 を例えば2f0 に逓倍したレファレンス信号を直交検
波回路51に供給する。なお、第3高調波を抽出すると
きは3f0 に逓倍したレファレンス信号を供給する。
出力信号をレファレンス信号に基づいて直交検波して、
同相成分iと直角成分qを出力する。直交検波回路51
の出力信号i,qはローパスフィルタ(low-pass filte
r) 52,52’でそれぞれ低域濾波され、第2(また
は第3)高調波成分の互いに位相が直交する2成分i,
q(複素信号)となる。
3に入力され、次式による演算にかけられる。
であり、これによって、第2(または第3)高調波成分
を包絡線検波した信号に相当するものが得られる。すな
わち、図1の場合と同様に、第2(または第3)高調波
成分の包絡線検波信号が得られる。
で、精密に所望の高調波成分を抽出する点で好ましい。
それに対してパンドパスフィルタを用いるものは構成が
簡素化される点で好ましい。
するための第1の発明によれば、集束音場の非線形効果
により送波超音波の高調波が断面の背後の領域に生じる
ことを利用し、この高調波成分のエコーに基づいてCモ
ード画像を生成するようにしたので、自ずから断面の背
後の領域の透視像を得ることができる。すなわち、レン
ジゲート無しに反射透過撮像を行う超音波撮像方法を実
現することができる。
よれば、集束音場の非線形効果により送波超音波の高調
波が断面の背後の領域に生じることを利用し、この高調
波成分のエコーに基づいてCモード画像を生成するよう
にしたので、自ずから断面の背後の領域の透視像を得る
ことができる。すなわち、レンジゲート無しに反射透過
撮像を行う超音波撮像装置を実現することができる。
よれば、集束音場の非線形効果により送波超音波の第2
高調波が断面の背後の領域に生じることを利用し、この
第2高調波成分のエコーに基づいてCモード画像を生成
するようにしたので、自ずから断面の背後の領域の透視
像を得ることができる。すなわち、レンジゲート無しに
反射透過撮像を行う超音波撮像装置を実現することがで
きる。
である。
波プローブの構成図である。
タイムチャートである。
である。
Claims (3)
- 【請求項1】 被検体の所定の断面をその上に焦点を合
わせた超音波ビームで2次元走査してエコーを受信し、
該エコーの高調波成分に基いてCモード画像を生成する
ことを特徴とする超音波撮像方法。 - 【請求項2】被検体の所定の断面上に焦点を合わせた超
音波ビームで2次元走査してエコーを受信する超音波送
受信手段と、前記超音波送受信手段が受信したエコーの
高調波成分に基いてCモード画像を生成する画像生成手
段とを具備することを特徴とする超音波撮像装置。 - 【請求項3】 被検体に超音波を送波するとともに被検
体からの超音波エコーを受波する超音波探触子と、前記
超音波探触子を通じて被検体の所定の断面上に焦点を合
わせた超音波ビームで2次元走査してエコーを受信する
送受信手段と、前記送受信手段が受信したエコーの第2
高調波成分を抽出する信号抽出手段と、前記信号抽出手
段の出力信号に基づいてCモード画像を生成する画像生
成手段とを具備することを特徴とする超音波撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17319396A JP3530681B2 (ja) | 1996-07-03 | 1996-07-03 | 超音波撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17319396A JP3530681B2 (ja) | 1996-07-03 | 1996-07-03 | 超音波撮像装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1014920A true JPH1014920A (ja) | 1998-01-20 |
JP3530681B2 JP3530681B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=15955828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17319396A Expired - Fee Related JP3530681B2 (ja) | 1996-07-03 | 1996-07-03 | 超音波撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3530681B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008183416A (ja) * | 2008-03-21 | 2008-08-14 | Toshiba Corp | 超音波診断装置 |
-
1996
- 1996-07-03 JP JP17319396A patent/JP3530681B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008183416A (ja) * | 2008-03-21 | 2008-08-14 | Toshiba Corp | 超音波診断装置 |
JP4607980B2 (ja) * | 2008-03-21 | 2011-01-05 | 株式会社東芝 | 超音波診断装置 |
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---|---|
JP3530681B2 (ja) | 2004-05-24 |
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