JPS59118143A - Ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents

Ultrasonic diagnostic apparatus

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Publication number
JPS59118143A
JPS59118143A JP23252782A JP23252782A JPS59118143A JP S59118143 A JPS59118143 A JP S59118143A JP 23252782 A JP23252782 A JP 23252782A JP 23252782 A JP23252782 A JP 23252782A JP S59118143 A JPS59118143 A JP S59118143A
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JP
Japan
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ultrasonic
group
ultrasound
transducers
filter
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Application number
JP23252782A
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Inventor
博 佐々木
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば医用の診断に用いる超音波診断装置に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus used, for example, in medical diagnosis.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

超音波診断装置の一つに電子走査方式の超音波探触子を
用いたリニア型の超音波診断装置がある。この装置は多
数個の超音波振動子を並設したプレイ型の超音波探触子
のうちの所望の複数個、例えば隣接する所定数の超音波
振動子を一群としてこれを励振して一本の超音波ビーム
を放射し、生体からの反射波′f:超音波励振に用いた
上記一群の超音波振動子にて受4gしてこれを超音波探
触子における超音波ビーム放射位置に対応する表示装置
表示画面上位置に表示し、次に上記一群の超音波振動子
を1ピツチ隣りにずらした新たな一群の超音波振動子を
励振して前回よりも超音波振動子1個分、空間的にずれ
た超音波ビームを形成し、この超音波ビームによる生体
からの反射波を受信してこれを超音波ビーム放射位置に
対応する表示画面位置に表示すると云う操作を順次繰シ
返すことによって生体のある幅に対応する断層像を表示
している。
One type of ultrasound diagnostic equipment is a linear ultrasound diagnostic equipment that uses an electronic scanning type ultrasound probe. This device excites a desired plurality of play-type ultrasonic probes in which a large number of ultrasonic transducers are arranged side by side, for example, a predetermined number of adjacent ultrasonic transducers, as a group. The reflected wave 'f' from the living body is received by the above group of ultrasonic transducers used for ultrasonic excitation, and this corresponds to the ultrasonic beam emission position on the ultrasonic probe. Then, a new group of ultrasonic transducers, in which the above-mentioned group of ultrasonic transducers are shifted one pitch next to each other, is excited to generate one more ultrasonic transducer than the previous one. Sequentially repeating the operations of forming a spatially shifted ultrasound beam, receiving the reflected wave from the living body by this ultrasound beam, and displaying it at the display screen position corresponding to the ultrasound beam emission position. A tomographic image corresponding to a certain width of the living body is displayed.

このような超音波ビームを順次、超音波振動子lピッチ
分ずつ平行移動させてゆく超音波ビームの走査方式にお
いては、単位時間当シに得られる断層像の数は、基本的
に表示する生体の深さと生体中の音速とによって制限を
受ける。
In such an ultrasound beam scanning method in which the ultrasound beam is sequentially translated in parallel by the pitch of the ultrasound transducer, the number of tomographic images obtained per unit time is basically the same as the number of tomographic images obtained per unit time. is limited by the depth of the body and the speed of sound in the living body.

即ち、表示する生体の深さをL1生体中の音速をv〔C
rn/sec〕とすると、一本の超音波ビーム(即ち、
表示部における一本の走査線)に対する反射波を取り込
む時間tはt 1 = 2L / V C5ee)とな
り、超音波探触子における超音波振動子総数をN1上記
一群を構成する超音波振動子数をMとすると、生体の一
断面分の画像を得るために必要な走査線の数はN−Mと
なる。
That is, the depth of the living body to be displayed is L1, the sound velocity in the living body is v[C
rn/sec], one ultrasonic beam (i.e.
The time t for capturing reflected waves for one scanning line on the display section is t 1 = 2L / V C5ee), and the total number of ultrasonic transducers in the ultrasonic probe is N1 The number of ultrasonic transducers constituting the above group Let M be the number of scanning lines required to obtain an image of one cross section of the living body.

従って、単位時間当シに得られる断層像の数、即ち、フ
レーム数FNは たとえば、v = 1.53 x 10 (crn/5
ee) 、L=20[>:]。
Therefore, the number of tomographic images obtained per unit time, that is, the number of frames FN, is, for example, v = 1.53 x 10 (crn/5
ee), L=20[>:].

N=128 、M=24とすればFN=36[枚/ s
ec )となる。
If N=128 and M=24, FN=36 [sheets/s
ec).

ところで、断層像の分解能をあげるには、一本の超音波
ビーム送信する場合、各超音波振動子に所望の遅延時間
を与えることによって超音波ビームを生体中のある点に
集束させることが必要である。この場合、超音波ビーム
は集束点では細いビームとなり、分解能が向上するが、
集束点以外では超音波ビームは広がり、分解能が低下し
てしまう。断層像の広い領域にわたって分解能を向上さ
せる手段として生体中のある深さに集束させた超音波ビ
ームによって集束点近傍のみの反射波を検出し、次に異
なる深さに超音波ビームを集束させて、この県東点近傍
の反射波を検出し、これら検出した反射波の信号を合成
して表示する方法がとられており、この方法1d一般に
コンビネーションフォーカスと呼ばれている。
By the way, in order to increase the resolution of tomographic images, when transmitting a single ultrasound beam, it is necessary to focus the ultrasound beam on a certain point in the living body by giving each ultrasound transducer a desired delay time. It is. In this case, the ultrasound beam becomes a narrow beam at the focal point, improving resolution, but
The ultrasonic beam spreads outside the focal point, resulting in a decrease in resolution. As a means of improving the resolution over a wide area of a tomographic image, the ultrasound beam is focused at a certain depth inside the living body and the reflected waves are detected only near the focal point, and then the ultrasound beam is focused at a different depth. , a method is used in which reflected waves near the prefectural east point are detected and the signals of these detected reflected waves are combined and displayed, and this method 1d is generally called combination focus.

コンビネーションフォーカスの問題点ハコンビネーショ
ンの段数を増やすと単位時間当りのフレーム数が少なく
なり、従って、1フレーム尚りの画像を得るに必要な時
間が長くなるために超音波診断装置にとって極めて重要
なリアルタイム性が損なわれることである。
Problems with combination focus: When the number of combination stages is increased, the number of frames per unit time decreases, and therefore the time required to obtain an image for one frame increases.This is why real-time focusing is extremely important for ultrasound diagnostic equipment. It is a loss of sexuality.

例えば、上述の例では2段コンビネーションフォーカス
とするとフレーム数は18枚/Becとなってしまう。
For example, in the above example, if two-stage combination focus is used, the number of frames will be 18 frames/Bec.

このような単位時間当りのフレーム数の減少を避ける方
法として、多数個の超音波振動子中の離れた二群、或い
はそれ以上の超音波振動子群を併行して励振、受信に用
いることが考えられるが、この場合、生体からの超音波
の反射波はすべての方向に広がることから、異なる超音
波振動子群間の干渉が起こり、かえって不鮮明な断層像
となってしまい実用にならないと云う問題が残る。
As a way to avoid such a decrease in the number of frames per unit time, it is possible to use two or more groups of ultrasonic transducers separated from each other in a large number of ultrasonic transducers for excitation and reception in parallel. This is possible, but in this case, since the ultrasound waves reflected from the living body spread in all directions, interference between different ultrasound transducer groups would occur, resulting in an unclear tomographic image, making it impractical. Problems remain.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記事情に鑑みて成されたもので、単位時間当
りのフレーム数を増倍させることができ、これによって
コンビネーションフォーカスを用いてもリアルタイム性
を損なうことがなく、シかも画質も良い超音波診断装置
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to multiply the number of frames per unit time, and as a result, even when combination focus is used, real-time performance is not impaired, and the image quality is excellent. The purpose is to provide a sonic diagnostic device.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

即ち、本発明は上記目的を達成するため、多数の超音波
振動子を差膜したアレイ型超音波探触子を用い、1−次
この超音波探触子の所望の複数個の超音波振動子を一群
として選択し、この一群について送信系の出力により超
音波励振を行うことにより超音波ビームを順次位置をず
らして発生すると共にその反射波を受信して受信処理系
に送り、この受信信号により超音波の映像信号を得、こ
の映像信号によシ超音波゛断層像を表示する超音波診断
装置において、前記超音液深触子に対し位置を異ならせ
た複数群の超音波振動子を選択する手段を設け、また、
前記各群にそれぞれ対応させて前記送信系及び受信処理
系をそれぞれ設け、また各受信処理系には前記受信信号
の通過周波数領域の可変制御が可能なフィルタをそれぞ
れ設けると共に前記各送信系の出力発生タイミングが異
なるように制御し、また、これら各送信系の対応する受
信処理系における各フィルタをそれぞれ対応する送信系
の前記タイミングに合わせ所定の高域から低域へ所定の
変化特性となるようその通過周波数領域の可変制御を行
う制御手段を設けて構成し、前記制御手段によシ各送信
系の出力発生タイミングをずらして発生させることによ
り選択手段によシ選択設定された各群の超音波振動子群
について各々タイミングをずらして励振し、タイミング
の異なる且つ選択設定された群数と同数の超音波ビーム
を前記各群の対応位置より発生させ、また、生体から反
射される超音波反射波のスペクトラムが反射深さが深く
なる程、低域成分が主体になることを利用して前記各群
の受信した前記反射波の受信信号を濾波するフィルタの
通過周波数領域を該フィルタの属する系統の超音波振動
子群の発生した超音波ビームにおける反射波の深さ位置
に対応して変化させるべくフィルタを制御して他の超音
波ビームからの反射波の干渉を抑えるようにし、これに
より同時に複数本の超音波ビームが混在するかたちとな
っても他の超音波ビームによる干渉を避けることができ
るようにし、これにより単位時間当りの得られるフレー
ム数を増大させることができるようにして、コンビネー
ションフォーカスをリアルタイム性を損なうことな〈実
施できるようにする。
That is, in order to achieve the above object, the present invention uses an array-type ultrasonic probe in which a large number of ultrasonic transducers are separated, and generates a desired plurality of ultrasonic vibrations of the ultrasonic probe in the first order. By selecting a group of children and applying ultrasonic excitation to this group using the output of the transmitting system, ultrasonic beams are generated with sequentially shifted positions, and the reflected waves are received and sent to the receiving processing system, and this received signal is In an ultrasonic diagnostic apparatus that obtains an ultrasonic video signal and displays an ultrasonic tomographic image using this video signal, a plurality of groups of ultrasonic transducers are positioned at different positions relative to the ultrasonic liquid depth probe. Provide a means for selecting, and
The transmission system and the reception processing system are respectively provided corresponding to each of the groups, and each reception processing system is provided with a filter capable of variable control of the passing frequency region of the reception signal, and the output of each transmission system is provided. The generation timing is controlled to be different, and each filter in the reception processing system corresponding to each of these transmission systems is adjusted to the timing of the corresponding transmission system so that a predetermined change characteristic from a predetermined high frequency range to a low frequency range is obtained. The configuration includes a control means for variable control of the passing frequency region, and the control means causes the output generation timing of each transmission system to be shifted and generated, so that the selection means selects and outputs the output of each group. The sonic transducer groups are excited at different timings, and ultrasonic beams with different timings and the same number as the selected groups are generated from the corresponding positions of each group, and ultrasonic beams reflected from the living body are generated. Taking advantage of the fact that the wave spectrum becomes dominated by low-frequency components as the reflection depth becomes deeper, the pass frequency region of the filter that filters the received signal of the reflected wave received by each group is determined by the system to which the filter belongs. The filter is controlled to change the depth position of the reflected wave in the ultrasonic beam generated by the ultrasonic transducer group to suppress the interference of the reflected wave from other ultrasonic beams. Even if multiple ultrasound beams are mixed together, interference from other ultrasound beams can be avoided, thereby increasing the number of frames obtained per unit time, and combining Focus can be implemented without compromising real-time performance.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

先に単位時間当シの得られるフレーム数域を避ける方法
として超音波探触子における励振すべき一群の超音波振
動子群を二群設定して超音波ビームを各々併行して発生
させこの各々についてその反射波の受信を行うようにす
ることは超音波振動子群間の干渉のため、実用にならな
いことを説明した。
First, as a method to avoid the range of the number of frames obtained per unit time, two groups of ultrasonic transducers to be excited in the ultrasonic probe are set up, and ultrasonic beams are generated in parallel, respectively. It was explained that it is not practical to receive the reflected waves due to interference between the ultrasonic transducer groups.

本発明は生体からの超音波反射波のスペクトラムが生体
における超音波の減衰の周波数依存性のために生体の深
さに依存して変化することに着目して異なる二つの超音
波振動子群を励振するタイミングを選び各々の超音波振
動子群に対する受信回路に特性可変なフィルタを接続し
てそのフィルタ特性を制御することによって超音波振動
子群間互の干渉を抑え、複数の超音波ビームによる走査
を可能として単位時間当りのフレーム数の増倍を図るも
のである。
The present invention focuses on the fact that the spectrum of ultrasound reflected waves from a living body changes depending on the depth of the living body due to the frequency dependence of ultrasound attenuation in the living body, and uses two different groups of ultrasound transducers. By selecting the excitation timing and connecting a filter with variable characteristics to the receiving circuit for each ultrasonic transducer group and controlling the filter characteristics, mutual interference between the ultrasonic transducer groups is suppressed, and multiple ultrasonic beams are This is to enable scanning and to increase the number of frames per unit time.

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明装置の構成を示すブロック図である。図
において1はシステム全体のコントロールを司る制御回
路であり、2,3はこの制御回路1によって別々にコン
トロールされ各々タイミングをずらして超音波送信出力
を発生する送信回路群、である。4は複数の超音波振動
子を並設して構成した超音波送受用のアレイ型の超音波
探触子であり、5は前記制御回路1により制御されて前
記超音波探触子4の異なる二群の超音波振動子群を選択
し、各群にそれぞれ対応させた前記送信回路群2,3か
らの各出力を前記選択した超音波振動子の対応する振動
子に与えると共にその各振動子からの受信出力を後述す
る対応の受信回路に与える働きをする。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the apparatus of the present invention. In the figure, 1 is a control circuit that controls the entire system, and 2 and 3 are a group of transmitting circuits that are separately controlled by this control circuit 1 and generate ultrasonic transmission outputs with different timings. 4 is an array-type ultrasonic probe for transmitting and receiving ultrasonic waves configured by arranging a plurality of ultrasonic transducers in parallel; Two groups of ultrasonic transducers are selected, each output from the transmitting circuit groups 2 and 3 corresponding to each group is applied to a corresponding transducer of the selected ultrasonic transducers, and each of the transducers is The function is to provide the received output from the receiver to a corresponding receiving circuit, which will be described later.

6.7は各々受信回路であり、前記制御回路1の制御に
より受信信号の遅延設定等を行うとともに選択回路5に
よシ選択された超音波振動子群の対応する超音波振動子
からの受信信号を遅延させ同一の深さ位置からの信号が
時間軸上で各々一致するようにしたうえで合成、増幅し
て出力する。
Reference numerals 6 and 7 each designate a receiving circuit, which performs delay setting of the received signal under the control of the control circuit 1, and also receives signals from the corresponding ultrasonic transducer of the ultrasonic transducer group selected by the selection circuit 5. The signals are delayed so that the signals from the same depth position match on the time axis, and then are combined, amplified, and output.

8.9は各々の受信回路6,7に対応して設けられたフ
ィルタであり、前記制御回路1の制御により順次時間的
に特性が変化するようにしてあシ、これによって深さ位
置によシ周波数帯域に応じた減衰率変化に対応して他の
超音波ビームの超音波反射波と干渉しにくいようにし、
目的の超音波波の信号を抽出する。
Reference numeral 8.9 denotes a filter provided corresponding to each of the receiving circuits 6 and 7, whose characteristics are sequentially changed over time under the control of the control circuit 1. In response to changes in attenuation rate depending on the frequency band, the ultrasonic beam is made less likely to interfere with ultrasonic reflected waves of other ultrasonic beams.
Extract the desired ultrasound wave signal.

1θ、11は前記フィルタ8,9にそれぞれ対応させて
設けられた信号処理回路であり、各々対応する前記フィ
ルタ8,9からの出力を前記制御回路1の制御のもとに
断層像表示のためのビデオ信号に処理して出力する。1
2は前記制御回路1の制御のもとに動作して前記各信号
処理回路10.11の出力するビデオ信号を映像として
表示する表示部である。
1θ and 11 are signal processing circuits provided corresponding to the filters 8 and 9, respectively, and outputs from the corresponding filters 8 and 9 are used to display tomographic images under the control of the control circuit 1. processed into a video signal and output. 1
A display section 2 operates under the control of the control circuit 1 and displays the video signals output from the signal processing circuits 10 and 11 as images.

本装置は送受信回路系の主要部を二系統設け、制御回路
1により各々タイミングをずらして駆動させるようにし
て超音波探触子4よシ異なる二本の超音波ビームをタイ
ミングをずらして送波し、その反射波を受信して特性が
時間的に変化するフィルタKかけることにより互いの超
音波ビームの反射波の干渉を抑え、これによって二つの
超音波ビームがほぼ同時期に送波されてもわずかに送波
時間差を持たせれば互いの干渉なしに各々の反射波を各
別に検出でき、これによって多数の超音波情報を得てコ
ンビネーションフォーカス方式においてもフレーム数減
少を避けることができ、リアルタイム性を保持すること
ができてしかも、画質の維持をも可能とすることができ
る。
This device has two main parts of the transmitting/receiving circuit system, each of which is driven by a control circuit 1 at different timings, and the ultrasonic probe 4 transmits two different ultrasound beams at different timings. Then, by receiving the reflected waves and applying a filter K whose characteristics change over time, the interference of the reflected waves of each ultrasound beam is suppressed, and as a result, the two ultrasound beams are transmitted almost at the same time. If there is a slight difference in transmission time, each reflected wave can be detected separately without mutual interference. This allows a large amount of ultrasonic information to be obtained and avoids a reduction in the number of frames even in the combination focus method, allowing real-time It is possible to maintain not only the image quality but also the image quality.

即ち、本装置においては制御回路1により選択回路5を
制御して超音波探触子4の異なる二押の超音波振動子群
を選択させ、次に二系統の送信回路群2,3に制御回路
1より送信指令を与えて超音波励振・ぐルスを発生させ
る。各々の送信回路群2,3は各々励振すべき一群の超
音波振動子数と同数の送信回路を持ち、各送信回路は選
択回路5を介してこの選択回路5により選択された二押
の超音波振動子群のなかの対応する超音波振動子に接続
されており、各送信回路の出力はそれぞれ該対応する超
音波振動子に入力されて該超音波振動子を励振すること
になる。
That is, in this device, the control circuit 1 controls the selection circuit 5 to select two different ultrasonic transducer groups of the ultrasound probe 4, and then controls the two transmission circuit groups 2 and 3. A transmission command is given from circuit 1 to generate ultrasonic excitation/gurus. Each of the transmitting circuit groups 2 and 3 has the same number of transmitting circuits as the number of ultrasonic transducers in a group to be excited, and each transmitting circuit receives the two-press ultrasonic wave selected by the selecting circuit 5 via the selecting circuit 5. The transmitting circuits are connected to corresponding ultrasonic transducers in a group of acoustic transducers, and the output of each transmitter circuit is input to the corresponding ultrasonic transducer to excite the ultrasonic transducer.

本装置においては送信回路群2と送信回路群3はわずか
に時間をずらして駆動させ、また、各々の送信回路群2
,3では各送信回路の出力にて各超音波振動子を励振し
た際に各々の超音波振動子より発生ず・る超音波が干渉
して所望とする方向にビームとなって伝搬し且つ所望と
する深さに超音波ビームがフォーカスされるように各々
の送信回路の出力に遅延がかけられる。
In this device, transmitting circuit group 2 and transmitting circuit group 3 are driven with slightly different times, and each transmitting circuit group 2 is driven at a slightly different time.
, 3, when each ultrasonic transducer is excited by the output of each transmitting circuit, the ultrasonic waves generated from each ultrasonic transducer interfere and propagate as a beam in a desired direction. A delay is applied to the output of each transmitting circuit so that the ultrasonic beam is focused at a depth of .

これによりまず送信回路#2からの出力が選択回路5を
介して超音波探触子4の選択された一方の一群の超音波
振動子に入力され、該一群の超音波振動子は励振されて
該一群の超音波振動子の中心位置よυ設定方向に且つ設
定深さでフォーカスする超音波ビームUBIが送信され
ることになる。
As a result, the output from the transmitting circuit #2 is first inputted to the selected group of ultrasonic transducers of the ultrasonic probe 4 via the selection circuit 5, and the group of ultrasonic transducers is excited. An ultrasonic beam UBI focused in the set direction υ and at the set depth from the center position of the group of ultrasonic transducers is transmitted.

そして、該一群の超音波振動子によりその超音波ビーム
の反射波が検出され、電気信号に変換されて受信回路6
に送られることになる。
Then, the reflected waves of the ultrasonic beam are detected by the group of ultrasonic transducers, converted into electrical signals, and sent to the receiving circuit 6.
will be sent to.

一方、この超音波ビームUBIの送信よりタイミングを
やや遅らせて他方の系統の送信回路群3が駆動され、そ
の出力は選択回路5を介して超音波探触子4の選択され
た他方の一群の超音波振動子に入力される。これにより
、該他方の一群の超音波振動子は励振されて該他方の一
群の超音波振動子の中心位置より設定方向に且つ設定深
さでフォーカスする超音波ビームUB;zy)x送信さ
れることになる。超音波ビームUB1.UB2の送信方
向、フォーカス点は制御回路1によって制御される。
On the other hand, the transmission circuit group 3 of the other system is driven with a timing slightly delayed from the transmission of this ultrasound beam UBI, and its output is sent to the selected other group of ultrasound probes 4 via the selection circuit 5. input to the ultrasonic transducer. As a result, the other group of ultrasonic transducers is excited and an ultrasonic beam UB;zy)x is transmitted from the center position of the other group of ultrasonic transducers in a set direction and at a set depth. It turns out. Ultrasonic beam UB1. The transmission direction and focus point of UB2 are controlled by control circuit 1.

超音波ビームUB2の反射波は前記他方の一群の超音波
振動子により検出され、電気信号に変換されて受信回路
7に送られることになる。
The reflected wave of the ultrasonic beam UB2 is detected by the other group of ultrasonic transducers, converted into an electrical signal, and sent to the receiving circuit 7.

このようにして信号が送られて来ると受信回路6,7で
は各々各超音波振動子の出力毎に該超音波振動子の励振
タイミングに応じた遅延時間を与えて各超音波振動子か
らの信号の時間位置即ち同じ深さからの信号がそろうよ
うにした後、合成し、増幅して受信回路6の出力はフイ
′ルク8に、また受信回路7の出力はフィルり9にそれ
ぞれ与える。
When the signals are sent in this way, the receiving circuits 6 and 7 give each ultrasonic transducer a delay time corresponding to the excitation timing of the ultrasonic transducer for each output of the ultrasonic transducer. After aligning the signals from the same time position, that is, the signals from the same depth, they are combined and amplified, and the output of the receiving circuit 6 is applied to the film 8, and the output of the receiving circuit 7 is applied to the filter 9.

各々のフィルタ8,9は各々の所属する系統の回路より
超音波送信があった後、該系統の次の超音波送信が成さ
れるまでの間に通過帯域が所定の周波数領域の間で時間
とともに一定の変化をするようにそれぞれ制御回路1に
よって制御されており、一方、超音波ビームの反射波は
反射された深さにより周波数帯が異なって来ること、及
び超音波ビームUBIとUB2はその送信タイミングが
ややずれていることなどから、各々フィルタを通すこと
によって他方の超音波ビームの干渉を避けることができ
る。
Each of the filters 8 and 9 has a pass band within a predetermined frequency range for a period of time after the ultrasonic wave is transmitted from the circuit of the system to which it belongs until the next ultrasonic wave is transmitted from the system. On the other hand, the reflected waves of the ultrasonic beams have different frequency bands depending on the depth of reflection, and the ultrasonic beams UBI and UB2 are Since the transmission timings are slightly different, interference with the other ultrasonic beam can be avoided by passing each ultrasonic beam through a filter.

従って、フィルタ8,9からは各々の糸の超音波ビーム
の反射波による信号が抽出され、各々のフィルタ8,9
の後段にある信号処理回路10.11に入力される。
Therefore, signals due to the reflected waves of the ultrasonic beams of each thread are extracted from the filters 8 and 9.
The signal is input to a signal processing circuit 10.11 located at a subsequent stage.

ここでフィルタによシ抽出された前記信号は同期信号な
どが付加されてビデオ信号となり、表示部12に入力さ
れて超音波探触子4の超音波ビーム送信位置および送信
方向に対応する表示部I2の表示画面位置に超音波ビー
ムの反射波の像が表示されることになる。
Here, the signal extracted by the filter is added with a synchronization signal etc. to become a video signal, and is input to the display unit 12, which displays the ultrasound beam transmission position and transmission direction of the ultrasound probe 4. An image of the reflected wave of the ultrasonic beam will be displayed at the display screen position I2.

ここで、前記フィルタ8,9により他方の超音波ビーム
の干渉抑制が行える理由を少し詳しく説明しておく。
Here, the reason why the filters 8 and 9 can suppress the interference of the other ultrasonic beam will be explained in a little more detail.

第2図は選択回路5で選択された超音波探触子4におけ
る二つの異なる超音波振動子群の励振タイミングと各々
の超音波振動子群の受信回路に接続される通過周波数領
域可変なフィルタ8.9における通過周波数領域の時間
的変化を示したものである。
FIG. 2 shows the excitation timings of two different ultrasonic transducer groups in the ultrasonic probe 4 selected by the selection circuit 5 and the filters with variable pass frequency ranges connected to the receiving circuits of each ultrasonic transducer group. 8.9 shows the temporal change in the pass frequency region.

選択された二つの群のうち、一方の超音波振動子群は時
刻TIで励振され、これによって生じた超音波が所望の
生体深度まで往復する時間にほぼ相当する21時間後、
即ち時刻T1+ΔTに、選択回路5により選択されてい
る当該群の超音波振動子を1ピツチ隣9にずらした新た
な位置の一群の超音波振動子に切替えるよう選択切替え
され、同時にこの新たな一群の超音波振動子を該T1+
ΔTの時刻で励振する。、また、他方の超音波振動子群
は時刻TI と時刻T1+ΔTのほぼ中間の時刻T2で
励振され、その後、T2+ΔTで超音波振動子を1ピツ
チずらした新たな一群について再び励伽させる。
Of the two selected groups, one of the ultrasonic transducer groups is excited at time TI, and 21 hours later, approximately corresponding to the time for the ultrasonic waves generated thereby to travel back and forth to the desired biological depth.
That is, at time T1+ΔT, the selection circuit 5 selects and switches the group of ultrasonic transducers selected by the selection circuit 5 to a group of ultrasonic transducers at a new position shifted by one pitch to the adjacent group 9, and at the same time, the selection circuit 5 switches the ultrasonic transducers of the group selected by the selection circuit 5 to a group of ultrasonic transducers at a new position shifted by one pitch 9. The ultrasonic transducer of T1+
Excite at time ΔT. , the other group of ultrasonic transducers is excited at time T2, which is approximately halfway between time TI and time T1+ΔT, and then a new group of ultrasonic transducers shifted by one pitch is excited again at T2+ΔT.

これを交互に繰シ返すことによって超音波ビームの位置
を超音波振動子1ピッチ分ずつ順次シフトさせながら断
層像を得る。
By repeating this process alternately, tomographic images are obtained while sequentially shifting the position of the ultrasound beam by one pitch of the ultrasound transducer.

一方の超音波振動子群に対するフィルタの通過周仮数域
は第2図に1で示されるように時刻TIにおいては中心
周波数が高く設定され、時間とともに中心周波数が低く
なるように制御される。また、他方の超音波振動子群に
対するフィルタ特性Hに示すように先のIと同様、時刻
T2において中心周波数は高く、時間とともに中心周波
数が低くなるように制御される。
The pass frequency mantissa region of the filter for one group of ultrasonic transducers is controlled such that the center frequency is set high at time TI and becomes lower with time, as shown by 1 in FIG. Further, as shown in the filter characteristic H for the other ultrasonic transducer group, the center frequency is high at time T2 and controlled so as to become lower with time, similar to I above.

このようなフィルタ特性とするのは、生体中における超
音波のスペクトラムが生体中での載設のために次第に低
域に移動することに対応させたもので、実際の生体中の
状態に合うようにこの特性を予め決定する。
This type of filter characteristic corresponds to the fact that the spectrum of ultrasonic waves in a living body gradually moves to a lower range due to installation in a living body, and is designed to match the actual conditions inside a living body. This characteristic is determined in advance.

このようにすると、二つの超音波ビームの発生タイミン
グはずらしであるため、他方の超音波振動子群において
浅い位置からの超音波反射波を受信している際に一方の
超音波振動子群から送られた超音波の反射波が入って来
て受信されてもこの反射波は反射位置が深いところから
のものであるため、周波数のスペクトラムが低減に属し
ていて周波数域が異ガリ、前記他方の超音波振動子群の
反射波に対して与えるフィルタの通過周波数域内に入る
成分は極く弱いため、干渉効果は大幅に低減される。
In this way, the generation timings of the two ultrasound beams are staggered, so when the other ultrasound transducer group is receiving ultrasound reflected waves from a shallow position, one ultrasonic transducer group is receiving Even if the reflected wave of the transmitted ultrasound comes in and is received, this reflected wave is from a deep reflection position, so the frequency spectrum belongs to the reduced range and the frequency range is different from the other one. Since the component that falls within the pass frequency range of the filter given to the reflected wave of the ultrasonic transducer group is extremely weak, the interference effect is significantly reduced.

また前記一方の超音波振動子群で、深部よシの反射波を
検出している際の前記他方の超音波振動子群から放射さ
れた超音波の反射波の影響はこの反射波のスペクトラム
が主に高周波数成分にあるため、前記一方の超音波振動
子群に対するフィルタでこの成分は阻止され、1だ、生
体浅部からの反射波は超音波ビーム位置゛の異なる超音
波振動子群に対しては大きな入射角で入るため、もとも
と受信感度が低いと云う二つの効果によって干渉効果は
低減される。
Furthermore, when one of the ultrasonic transducer groups is detecting reflected waves from deep inside, the influence of the reflected waves of the ultrasonic waves emitted from the other ultrasonic transducer group is that the spectrum of this reflected wave is Since it is mainly a high frequency component, this component is blocked by the filter for one of the ultrasonic transducer groups, and the reflected wave from the shallow part of the body is transmitted to the ultrasonic transducer group at a different ultrasound beam position. Since the light enters at a large angle of incidence, the interference effect is reduced due to two effects: the reception sensitivity is originally low.

以上のように二つの超音波振動子群の励振タイミングお
よび各超音波振動子群に対するフィルタ特性を制御する
ことによって、二つの超音波振動子群間の干渉効果を低
減でき、これによって二本の超音波ビームによりそれぞ
れ異なる領域を時間的にわずかにずらして混在状態とさ
せながら走査しつつ各々の反射波を各別に検出できるの
で、超音波断層像の1フレームを得るに必要な時間が短
縮でき、従って、単位時間当りのフレーム数全従来のほ
ぼ2倍に増加させることが可能となり、コンビネーショ
ンフォーカスを用いてもリアルタイム性を維持できるよ
うになる他、画質も損なわれることがない。
As described above, by controlling the excitation timing of the two ultrasonic transducer groups and the filter characteristics for each ultrasonic transducer group, the interference effect between the two ultrasonic transducer groups can be reduced. Since the ultrasound beam can scan different areas with a slight temporal shift and mix them, each reflected wave can be detected separately, reducing the time required to obtain one frame of an ultrasound tomographic image. Therefore, it is possible to increase the total number of frames per unit time to about twice that of the conventional method, and even when combination focus is used, real-time performance can be maintained, and image quality is not impaired.

第3図は本方式を2段コンビネーションフォーカスに適
用した実施例での超音波振動子群の励振タイミングと受
信タイミングおよびそのフィルタ特性を示したものであ
る。
FIG. 3 shows the excitation timing and reception timing of the ultrasonic transducer group and their filter characteristics in an embodiment in which this method is applied to a two-stage combination focus.

コンビネーションフォーカスにおいてハ前記一方の超音
波振動子群と他方の超音波振動子群の構成超音波振動子
数および焦点を異なる所望の値に設定する。
In the combination focus, (c) the number of ultrasonic transducers and the focus of the one ultrasonic transducer group and the other ultrasonic transducer group are set to different desired values.

前記一方の超音波振動子群の焦点(フォーカス)が深部
に設定されると、この振動子群に対する超音波反射波の
うち深部に対応する部分、即ち、時刻Tl′からT1+
ΔTまでの超音波反射波がフィルタ特性1を通して受信
される。まだ、他方の超音波振動子群に対してはその超
音波ビームの焦点が浅部に設定され、この超音波振動子
群に対する超音波の反射波のうち近距離即ち、時刻T2
よりT2′までの超音波反射波がフィルタ特性11を特
性を通して受信される。
When the focus of one of the ultrasonic transducer groups is set to a deep part, the part of the ultrasonic reflected waves for this transducer group corresponding to the deep part, that is, from time Tl' to T1+
Ultrasonic reflected waves up to ΔT are received through filter characteristic 1. Still, the focus of the ultrasonic beam for the other ultrasonic transducer group is set to a shallow part, and the focus of the ultrasonic beam for this ultrasonic transducer group is at a short distance, that is, at time T2.
Ultrasonic reflected waves up to T2' are received through the filter characteristic 11.

この二つの受信信号を順次表示して合成することにより
、通常のコンビネーションフォーカスの2倍のフレーム
数で断層像が表示できる。
By sequentially displaying and combining these two received signals, a tomographic image can be displayed with twice the number of frames as in normal combination focus.

尚、第3図でT2とT1′とをずらしであるのは、T2
での励振パルスの洩れが前記一方の超音波振動子群に対
する受信信号に影響することのないように設定するため
である。
In addition, in FIG. 3, T2 and T1' are shifted because T2
This is to prevent leakage of excitation pulses from affecting the received signal for the one ultrasonic transducer group.

合成画面が隙間なく全領域をカバーするためにはTlか
らT 、/の時間とT2からT2′の時間が一致するよ
うに設定する必要がある。
In order for the composite screen to cover the entire area without gaps, it is necessary to set the time from Tl to T2, / so that the time from T2 to T2' matches.

以上のように1フレ一ム分の画像を得るに要する時間が
短縮されるので、リニア電子走査方式の超音波診断装置
の単位時間当りのフレーム数を増大することが可能とな
る。特に多段のコンビネーションフォーカスなどでリア
ルタイム性が問題となる場合に有効となる。
As described above, since the time required to obtain an image for one frame is shortened, it becomes possible to increase the number of frames per unit time of the linear electronic scanning ultrasonic diagnostic apparatus. This is especially effective when real-time performance is an issue, such as in multi-stage combination focusing.

尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定するこ
となくその要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施
し得るものであり、例えば上記実施例では二本の超音波
ビームにょシ断層像を得てゆく場合を示したが、これを
三本以上とするようにしても良く、この場合には送受信
回路系を超音波ビーム数に対応させてふやせば良い。
It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications within the scope of the gist thereof. For example, in the above embodiments, two ultrasonic beams are used. Although the case where tomographic images are obtained has been shown, the number of these may be three or more, and in this case, the number of transmitting/receiving circuit systems may be increased in accordance with the number of ultrasound beams.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述したように本発明は多数の超音波振動子を並設
したアレイ型超音波探触子を用い、順次この超音波探触
子の所望の複数個の超音波振動子を一群として選択し、
この一群について送信系の出力により超音波励振を行う
ことにより超音波ビームを順次位置をずらして発生する
と共にその反射波を受信して受信処理系に送シ、この受
信信号によシ超音波の映像信号を得、この映像信号によ
り超音波断層像を表示する超音波診断装置において、前
記超音波探触子に対し位置を異ならせた複数群の超音波
振動子を選択する手段を設け、また、前記各群にそれぞ
れ対応させて前記送信系及び受信処理系をそれぞれ設け
、寸た各受信処理系には前記受信信号の通過周波数領域
の可変制御が可能なフィルタをそれぞれ設けると共に前
記各送信系の出力発生タイミングが異なるように制御し
、捷だ、これら各送信系の対応する受信処理系における
各フィルタをそれぞれ対応する送信系の前記タイミング
に合わせ所定の高域から低域へ所定の変化特性となるよ
うその通過周波数領域の可変ft1lJ御を行う制御手
段を設けて構成し、前記制御手段によシ各送信系の出力
発生タイミングをずらして発生させることによシ選択手
段により選択設定された各群の超音波振動子群について
各々タイミングをずらして励振し、タイミングの異なる
且つ選択設定された群数と同数の超音波ビームを前記各
群の対応位置よ多発生させ、また、生体から反射される
超音波反射波のスペクトラムが反射深さが深くなる程、
低域成分が主体になることケ利用して前記各群の受信し
た前記反射波の受信信号を濾波するフィルタの通過周波
数領域を該フィルタの属する系統の超音波振動子群の発
生した超音波ビームにおける反射波の深さ位置に対応し
て変化させるべくフィルタを制御して他の超音波ビーム
からの反射波の干渉を抑えるようにし、これによシ同時
に複数本の超音波ビームが混在するかたちとなっても他
の超音波ビームによる干渉を避けることができるように
したので、これにより単位時間当りの得られるフレーム
数を画質を損なうことなく増大させることができ、従っ
て、コンビネーションフォーカスを実施しても1フレ一
ム分の画像を得るに必要な時間は従来に比べ太幅に短縮
できるのでリアルタイム性を損なうことな〈実施できる
などの特徴を有する超音波診断装置を提供することがで
きる。
As described in detail above, the present invention uses an array type ultrasonic probe in which a large number of ultrasonic transducers are arranged in parallel, and sequentially selects a desired plurality of ultrasonic transducers of the ultrasonic probe as a group. death,
By applying ultrasonic excitation to this group using the output of the transmitting system, ultrasonic beams are generated by sequentially shifting their positions, and the reflected waves are received and sent to the reception processing system. In an ultrasound diagnostic apparatus that obtains a video signal and displays an ultrasound tomographic image using the video signal, means is provided for selecting a plurality of groups of ultrasound transducers positioned at different positions with respect to the ultrasound probe, and , the transmission system and the reception processing system are respectively provided corresponding to each of the groups, and each reception processing system is provided with a filter capable of variable control of the passing frequency region of the reception signal, and each of the transmission systems The timing of output generation is controlled to be different, and each filter in the reception processing system corresponding to each of these transmission systems is controlled to have a predetermined change characteristic from a predetermined high frequency range to a low frequency range in accordance with the timing of the corresponding transmission system. The structure includes a control means for controlling the passing frequency region variable ft1lJ so that the output generation timing of each transmission system is shifted and generated by the control means, and the output is selected and set by the selection means. The ultrasound transducers in each group are excited with different timings, and multiple ultrasound beams with different timing and the same number of groups as selected are generated from the corresponding positions of each group, and reflected from the living body. The spectrum of the ultrasonic reflected wave becomes deeper as the reflection depth increases.
Taking advantage of the fact that low-frequency components are the main component, the passing frequency region of a filter that filters the received signal of the reflected wave received by each group is used to filter the ultrasonic beam generated by the ultrasonic transducer group of the system to which the filter belongs. The filter is controlled to vary according to the depth position of the reflected waves in order to suppress the interference of the reflected waves from other ultrasound beams. However, since interference by other ultrasound beams can be avoided, the number of frames obtained per unit time can be increased without degrading the image quality. Therefore, combination focusing can be performed. Since the time required to obtain an image for one frame can be greatly shortened compared to the conventional method, it is possible to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that can be used without impairing real-time performance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
本発明装置の動作における原理的な説明をするための図
、第3図はコンビネーションフォーカスに適用した場合
の動作における原理的な説明をするだめの図である。 1・・・制御回路、2,3・・・送信回路群、4・・・
超音波探触子、5・・・選択回路、6,7・・・受信回
路、8.9・・・フィルタ、10.11・・・信号処理
回路、12・・・表示部。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of operation of the device of the present invention, and FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of operation when applied to combination focus. This is a diagram that provides a detailed explanation. 1... Control circuit, 2, 3... Transmission circuit group, 4...
Ultrasonic probe, 5... Selection circuit, 6, 7... Receiving circuit, 8.9... Filter, 10.11... Signal processing circuit, 12... Display section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 多数の超音波振動子を並設したアレイ型超音波探へ虫子
を用い、順次この超音波探触子の所望の複数個の超音波
振動子を一群として選択し、この一群について送信系の
出方により超音波励振を行うことによう超音波ビームを
順次位置をずらして発生すると共にその反射波を受信し
て受信処理系に送りこの受信信号より超音波の映像信号
を得、この映像信号により超音波滓を表示する超音波診
断装置において、前記超音波探触子に対し位置を異なら
せた複数群の超音波振動子を選択する手段を設け、また
、前記各群にそれぞれ対応させて前記送信系及び受信処
理系をそれぞれ設け、また、各受信処理系には前記受信
信号の通過周波数領域の可変制御が可能なフィルタをそ
れぞれ設けると共に前記各送信糸の出力梶生タイミング
が異なるように制御し、また、これら各送信系の対応す
る受信処理系における各フィルタをそれぞれ対応する送
信系の前記タイミングに合わせ所望の高域から低域へ所
定の変化特性となるようその通過筒V数領域の可変制御
を行う制御手段を設けたことを特徴とする超音波診断装
置。
Using an array-type ultrasonic probe in which a large number of ultrasonic transducers are arranged in parallel, a desired plurality of ultrasonic transducers of this ultrasonic probe are sequentially selected as a group, and the output of the transmitting system is selected for this group. In order to perform ultrasonic excitation, an ultrasonic beam is generated by sequentially shifting the position, and the reflected wave is received and sent to the reception processing system, and an ultrasonic video signal is obtained from this received signal. In an ultrasonic diagnostic apparatus that displays ultrasonic slag, means is provided for selecting a plurality of groups of ultrasonic transducers positioned at different positions with respect to the ultrasonic probe, and the A transmitting system and a receiving processing system are respectively provided, and each receiving processing system is provided with a filter capable of variable control of the passing frequency region of the received signal, and the output timing of each of the transmitting threads is controlled to be different. In addition, each filter in the reception processing system corresponding to each of these transmission systems is adjusted to the timing of the corresponding transmission system, and the passage tube V number region is adjusted so that a desired change characteristic from the high frequency range to the low frequency range is obtained. An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by being provided with a control means that performs variable control.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015150144A (en) * 2014-02-13 2015-08-24 株式会社東芝 ultrasonic diagnostic apparatus

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