JPH119603A - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
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- JPH119603A JPH119603A JP17153597A JP17153597A JPH119603A JP H119603 A JPH119603 A JP H119603A JP 17153597 A JP17153597 A JP 17153597A JP 17153597 A JP17153597 A JP 17153597A JP H119603 A JPH119603 A JP H119603A
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Abstract
低下することなく方位方向における分解能を向上する。 【解決手段】 受信信号は直交検波回路において複素信
号に変換される。複素信号の実数部信号及び虚数部信号
のそれぞれに対して補間回路100A,100Bにおい
てビーム補間がなされる。複素信号に対して補間処理を
行うので、より忠実な補間を実現できる。直交検波回路
18と補間回路100との間に間引き回路を設ければ、
それより後段の回路構成を簡略化できる利点がある。
Description
し、特に超音波ビームの補間に関する。
おける空間分解能を向上するためには、走査面を構成す
る超音波ビーム(音線)の本数を増加させればよい。し
かし、診断深さを変えないという前提で、超音波ビーム
の本数を増加させると、フレームレートが低下し、動き
の早い臓器(例えば心臓など)をリアルタイムで診断で
きないという問題が生じる。その一方、従来、いわゆる
デジタルスキャンコンバータにおいて、座標変換に伴う
画素不足を補うために画素ごとに補間を行うことが行わ
れている。
報に変換された段階で補間を行うと、精度のよい補間を
行うことができないという問題が指摘されている。な
お、特開平6−14929号には、高周波(RF)の段
階で補間を行う技術が開示されている。
ものであり、その目的は、超音波ビーム間に適切な補間
ビームを生成することにある。
に、本発明は、受信信号を複素信号に変換する複素信号
変換手段と、前記複素信号の実数部と虚数部について個
別に補間処理し、補間ビームに対応する補間信号を生成
するビーム補間手段と、前記受信信号及び前記補間信号
に基づいて超音波画像を形成する画像形成手段と、を含
むことを特徴とする。
変換された段階で(ベースバンド領域において)ビーム
補間処理がなされる。すなわち、複素信号の実数部及び
虚数部のそれぞれについて個別にビーム補間が実行され
る。よって、輝度信号の段階で行う補間に比べて、忠実
な補間が行えるという利点があり、これは本発明者によ
る実験によっても確かめられている。
て方位方向の分解能を高めることができるので、フレー
ムレートを低下させることなく、画質向上を図ることが
できる。なお、本発明はいわゆる多方向同時受信方式と
組み合わせて実現してもよい。また、本発明は、断層画
像などを形成する超音波診断装置及びドプラ画像を形成
する超音波診断装置の両者にも適用できる。
間手段は、互いに隣接する複数の実ビームの受信信号に
基づいて補間ビームに対応する補間信号を生成する。
素信号変換手段と前記ビーム補間手段との間には、表示
ピクセルレートに従って余分なデータの間引きを実行す
る間引き手段が設けられる。データの間引きを輝度信号
の段階で行う場合に比べ、ベースバンド領域上でデータ
の間引きを行えば、それ以降に行われる受信信号処理の
負担を軽減でき、同時に回路規模を縮小できる。
間手段は、互いに隣接する複数の実ビームの受信信号に
対してそれぞれ重み付けを行って加算することにより補
間ビームに対応する補間信号を生成する重み付け加算回
路を含む。
望ましくは偶数本の実ビームであり、各実ビームに対し
て重み付けを行い、それらを加算することによってビー
ム補間を行える。重み付けのための係数は、例えばサン
プリング理論によるsinc関数に基づいて決定してもよ
い。実用上は、参照される実ビームは例えば4本である
が、少ないデータから補間する場合にはどうしても誤差
が生じやすい。そこで、そのような場合には例えば3次
のスプライン関数などを利用して得られる係数を利用
し、誤差を少なくすることができる。
の係数を深さに応じて可変設定する係数可変手段を含
む。
図面に基づいて説明する。
全体構成がブロック図で示されている。この超音波診断
装置は、生体に対して超音波の送受波を行い、これによ
って得られた受信信号に基づいて断層画像やいわゆるド
プラ画像を形成する装置である。
配置したものであって、このアレー振動子10を電子走
査することによって超音波ビームが走査される。送信器
12はアレイ振動子10の各振動素子に対して送信信号
を供給する回路である。受信器14には、アレー振動子
10の各振動素子から出力される受信信号が入力され、
各受信信号に対して増幅などの処理が行われる。ビーム
フォーマ16は、各受信信号に対してA/D変換を実行
すると共に、そのA/D変換後の受信信号に対して遅延
加算を行うことによって電子走査や電子フォーカスを実
現する回路である。ビームフォーマ16から出力された
受信信号は直交検波回路18に入力される。
て受信信号を複素信号に変換する回路である。
ら出力された受信信号(複素信号)が入力されている。
補間回路100は、後に詳述するように複素信号の実数
部及び虚数部それぞれに対してビーム補間を実行する回
路である。ビーム補間後の実数部信号及び虚数部信号は
絶対値回路20に入力され絶対値演算を行うことによっ
てエコー強度を表す信号が生成される。
出力された信号に対して例えば対数関数により信号圧縮
を実行する回路である。その回路から出力された信号は
間引き回路24に入力され、表示ピクセルレートに基づ
いて不要なデータが間引かれる。すなわち、表示器30
における画素の数よりもデータの個数が多い場合、その
余剰データを排除するために間引き回路24が設けられ
ている。表示処理回路26はいわゆるデジタルスキャン
コンバータ(DSC)を構成するものであり、その表示
処理回路26から出力される信号が表示器30に送られ
る。これによって表示器30において超音波画像が表示
されることになる。
示するための回路構成が示されていたが、例えば補間回
路100から出力される補間後の複素信号をFFTやい
わゆる自己相関演算器等に送ることによってドプラ画像
を構成することもできる。
から絶対値回路20までの構成が具体的に示されてい
る。
れぞれ所定の参照信号を混合する2つのミキサ32A,
32Bと、ミキサ32A,32Bから出力される信号を
入力してベースバンド領域上の成分のみを出力するロー
パスフィルタ(LPF)34A,34Bと、を含むもの
である。すなわち受信信号は直交検波回路18において
複素信号に変換され、それを構成する実数部信号及び虚
数部信号のそれぞれが補間回路100に入力されてい
る。
号に対して補間処理を行う補間回路100Aと、虚数部
信号に対して補間処理を行う補間回路100Bと、で構
成される。それぞれの補間回路100A,100Bは互
いに同一の構成を有しており、その具体例が図3に示さ
れている。この補間回路100A,100Bの作用につ
いては後に詳述する。絶対値回路20は、補間回路10
0A,100Bから出力された信号の絶対値演算を行う
ことによってエコー強度を表す信号を出力する回路であ
る。
に示されている。本実施形態では、4つの実ビームn,
n+1,n+2,n+3を用いてそれらの中央に仮想的
に補間ビームが生成されている。具体的には、同一深さ
の4つの実データA,B,C,Dに基づいて補間ビーム
上の同一深さに補間データB’が生成される。
るための回路構成例が示されている。受信信号(実数部
信号又は虚数部信号)はラインメモリ40,42,44
に順次入力される。ラインメモリ40,42,44はそ
れぞれ超音波ビーム1本分のデータを格納するメモリで
ある。図3の構成から明らかなように、乗算器52には
第1番目の実ビームの信号が入力され、乗算器50には
第2番目の実ビームの信号が入力され、乗算器48には
第3番目の実ビームの信号が入力され、乗算器46には
第4番目の実ビームの信号が入力される。そして、それ
ぞれの乗算器46,48,50,52において各信号に
対して係数c0,c1,c2,c3が乗算されることにな
る。そして、その乗算結果は全て加算器54において加
算され、スイッチ58を介してラインメモリ64又はラ
インメモリ66に格納される。一方、ラインメモリ42
の出力もスイッチ56を介してラインメモリ60または
ラインメモリ62に入力される。ラインメモリ60及び
ラインメモリ62には、実ビームの信号が順次格納さ
れ、ラインメモリ64及びラインメモリ66には補間ビ
ームの信号が順次格納される。これらのラインメモリ6
0,62,64,66はデータバッファとして機能する
ものであり、スイッチ68によってそれらのメモリ6
0,62,64,66から順次信号が読み出されること
になる。すなわち、実ビーム間に補間ビームを挿入した
形で信号が読み出されることになる。なお、スイッチ5
6,58はその後段の2つのラインメモリに対して交互
に信号を振り分けるための回路である。
0,52に与える係数を設定する係数可変回路70が設
けられている。この係数可変回路70は、データの深さ
に応じて各係数を可変設定する手段である。
各種のものが考えられるが、基本的にはサンプリング理
論に基づいたsinc関数からそれらを決定するのが望
ましい。sinc関数を採用する場合、あるデータ列に
対して任意のデータ間のある一点の値を推定するために
は、理想的にはその前後の無限大の数のデータが必要と
なる。ただし、本実施形態では、図5に示すように補間
データの前後2つずつのデータからsinc関数を用い
て補間データを推定している。図5において各点A,
B,C,D,B’はそれぞれ図4に示したものと対応し
ている。本実施形態では、例えば係数c0,c1,c2,
c3としてはそれぞれ−0.2122,0.6366,
0.6366,−0.2122を設定することができ
る。もちろん、それらの係数は深さに応じて可変設定す
るのが望ましい。
は、最低前後2点ずつのデータがあればそれらを推定す
ることは可能であるが、前後2点ずつという少ないデー
タから各補間データを推定する場合どうしても誤差が生
じやすい。そこで、例えば三次のスプライン関数などを
利用して得られる係数を用いると、誤差をさらに低減す
ることが可能である。
間による効果を参考までに説明する。
入力信号を以下の式(1)のように定義する。
と虚数部はそれぞれ以下の式(2)、(3)で表され
る。
いて補間を行うと、その出力
補間ビームの本数は実ビームの本数と同じである。した
がって、実ビームの本数の2倍のビーム数の情報が得ら
れることになり、本実施形態によれば、フレームレート
を低下させることなく方位方向の空間分解能を改善する
ことが可能である。
には、他の実施形態の装置構成が示されている。なお、
図1に示す同様の構成には同一符号を付しその説明を省
略する。
間回路100との間に間引き回路102が設けられてい
る。図1に示した構成例では、絶対値回路20及び信号
圧縮回路22を通過した時点で間引き処理が行われてい
たが、図6に示す構成例では、いわゆるベースバンド領
域の複素信号でデータの間引きが行われている。
ており、直交検波回路18と補間回路100との間に間
引き回路102A及び102Bが設けられている。間引
き回路102A,102Bはそれぞれ実数部及び虚数部
に対応して設けられている。これらの間引き回路102
A,102Bは表示ピクセルレートに相当するデータだ
けを残し、それ以外の余剰データを間引く回路である。
に余剰データの削減を行えるので、補間回路の構成を簡
略化でき、さらに他の構成を簡略化できるという利点が
ある。よって、装置構成を小型化できるという利点もあ
る。さらに、間引きの前に必要なアンチエリアシングフ
ィルタをローパスフィルタ34A,34Bで兼ねること
ができるという利点もある。
4タップの非巡回型フィルタが利用されていたが、もち
ろんそれ以上のタップ数を有するフィルタを利用しても
よい。すなわち、4つのデータよりも多くのデータを用
いて補間データを生成してもよい。また、本実施形態の
装置はいわゆる2方向同時受信などの多方向同時受信方
式を組み合わせてもよい。
超音波ビーム間に適切な補間ビームを生成して、フレー
ムレートを低下させることなく方位方向における分解能
を向上することができる。
ック図である。
例を示す図である。
を説明するための説明図である。
ブロック図である。
を設けた場合の構成例を示す図である。
縮回路、26 表示処理回路、30 表示器、70 係
数可変回路、100 補間回路、102 間引き回路。
Claims (5)
- 【請求項1】 受信信号を複素信号に変換する複素信号
変換手段と、 前記複素信号の実数部と虚数部について個別に補間処理
し、補間ビームに対応する補間信号を生成するビーム補
間手段と、 前記受信信号及び前記補間信号に基づいて超音波画像を
形成する画像形成手段と、 を含むことを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の装置において前記ビーム
補間手段は、互いに隣接する複数の実ビームの受信信号
に基づいて補間ビームに対応する補間信号を生成するこ
とを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の装置において、 前記複素信号変換手段と前記ビーム補間手段との間に
は、表示ピクセルレートに従って余分なデータの間引き
を実行する間引き手段が設けられたことを特徴とする超
音波診断装置。 - 【請求項4】 請求項1記載の装置において、 前記ビーム補間手段は、互いに隣接する複数の実ビーム
の受信信号に対してそれぞれ重み付けを行って加算する
ことにより補間ビームに対応する補間信号を生成する重
み付け加算回路を含むことを特徴とする超音波診断装
置。 - 【請求項5】 請求項4記載の装置において、 前記重み付けの係数を深さに応じて可変設定する係数可
変手段を含む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 |
---|---|---|---|
JP17153597A JP3806229B2 (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | 超音波診断装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH119603A true JPH119603A (ja) | 1999-01-19 |
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Family
ID=15924933
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP17153597A Expired - Fee Related JP3806229B2 (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | 超音波診断装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3806229B2 (ja) |
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---|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-06-27 JP JP17153597A patent/JP3806229B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US8241218B2 (en) | 2007-07-27 | 2012-08-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ultrasonic diagnostic apparatus |
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