JP2005253828A - Ultrasonic imaging equipment - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide ultrasonic imaging equipment capable of selecting a calculation method of waveforms of ultrasonic waves to be transmitted and frequency characteristics of ultrasonic waves to be received according to various types of sites to become imaging objects. <P>SOLUTION: This ultrasonic imaging equipment is provided with an ultrasonic wave transmitting/receiving means 10; transmission side circuits 11-14b feeding a driving signal having a plurality of frequency components or having a waveform selected out of a plurality of types of waveforms whose frequencies are sequentially varied to the ultrasonic transmitting/receiving means; receiving side signal processing circuits 21-28c performing a frequency information processing selected from a plurality of types of frequency information processing for data based on a detection signal obtained by the ultrasonic transmitting/receiving means; and an image data creating means 29 creating image data expressing an ultrasonic image of the subject based on intensity information in the plurality of frequencies extracted by the receiving side signal processing circuit. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、超音波を送受信することにより生体内の臓器や骨等の撮像を行って、診断のために用いられる超音波画像を生成する超音波撮像装置に関する。   The present invention relates to an ultrasound imaging apparatus that captures images of organs, bones, and the like in a living body by transmitting and receiving ultrasound and generates an ultrasound image used for diagnosis.

医療用に用いられる超音波撮像装置においては、通常、超音波の送受信機能を有する複数の超音波トランスデューサを含む超音波用探触子（プローブ）が用いられる。このような超音波用探触子を用いて、複数の超音波を合波することにより形成される超音波ビームによって被検体を走査し、被検体内部において反射された超音波エコーを受信することにより、超音波エコーの強度に基づいて被検体に関する画像情報が得られる。さらに、この画像情報に基づいて、被検体に関する２次元又は３次元画像が再現される。   In an ultrasonic imaging apparatus used for medical use, an ultrasonic probe (probe) including a plurality of ultrasonic transducers having an ultrasonic transmission / reception function is usually used. Using such an ultrasonic probe, the subject is scanned with an ultrasonic beam formed by combining a plurality of ultrasonic waves, and an ultrasonic echo reflected inside the subject is received. Thus, image information related to the subject is obtained based on the intensity of the ultrasonic echo. Furthermore, based on this image information, a two-dimensional or three-dimensional image relating to the subject is reproduced.

ところで、人体には、筋肉等の軟部組織や骨等の硬部組織のような様々な組織が含まれている。また、受信される超音波エコーの周波数特性は、対象物の深さのみならず、対象物の特性に大きく依存する。そこで、超音波撮像においては、これらの組織を区別するための情報として、超音波エコーに含まれている複数の周波数成分を利用することが考えられる。   By the way, the human body includes various tissues such as soft tissue such as muscle and hard tissue such as bone. Further, the frequency characteristic of the received ultrasonic echo greatly depends not only on the depth of the object but also on the characteristic of the object. Therefore, in ultrasonic imaging, it is conceivable to use a plurality of frequency components included in an ultrasonic echo as information for distinguishing these tissues.

関連する技術として、下記の特許文献１には、対象物体の形状を示す情報を得る手段としてチャープ超音波を用い、このチャープ超音波の対象物体からのエコーを検出して増幅及び処理することにより、簡単な構成で、かつ高速に対象物体の３次元形状を認識することができるようにした形状認識装置が開示されている。   As a related technique, the following Patent Document 1 uses chirp ultrasound as a means for obtaining information indicating the shape of a target object, and detects and amplifies and processes echoes from the target object of the chirp ultrasound. There is disclosed a shape recognition device that can recognize a three-dimensional shape of a target object at high speed with a simple configuration.

下記の特許文献２には、被検材の面に向けてチャープ超音波を発射し、このチャープ超音波のエコーから検出した信号の包絡線を抽出し、この包絡線を分析、処理することにより、簡単な装置で、精度の高い被検材の検査を行うことができる超音波検査装置が開示されている。   In Patent Document 2 below, a chirped ultrasonic wave is emitted toward the surface of the test material, an envelope of a signal detected from the echo of the chirped ultrasonic wave is extracted, and this envelope is analyzed and processed. An ultrasonic inspection apparatus that can inspect a test object with high accuracy with a simple apparatus is disclosed.

下記の特許文献３には、帯域が比較的狭く安価なトランスデューサを使用しても分解能を上げられ、かつＳ／Ｎの良い超音波検査装置が開示されている。この超音波検査装置は、検出したチャープ超音波のエコーを増幅するために、短時間間隔内に検出した信号が有する周波数帯のみを通過させ、かつこの各周波数帯で所定のゲインを持った増幅器を備えたものである。   Patent Document 3 below discloses an ultrasonic inspection apparatus that can increase the resolution and has a good S / N even if a transducer having a relatively narrow band is used. In order to amplify the detected chirped ultrasound echo, this ultrasonic inspection apparatus passes only the frequency band of the detected signal within a short time interval and has an amplifier having a predetermined gain in each frequency band. It is equipped with.

下記の特許文献４には、簡単な回路構成により生体内の温度測定をすることのできる温度測定装置が開示されている。この温度測定装置においては、超音波チャープ波を被検部に発射し、該被検部から反射された超音波チャープ波から所定の反射波を選択し、この選択された反射波を包絡線検波することにより温度情報を得るようにしている。   Patent Document 4 below discloses a temperature measuring device that can measure the temperature in a living body with a simple circuit configuration. In this temperature measurement device, an ultrasonic chirp wave is emitted to a test part, a predetermined reflected wave is selected from the ultrasonic chirp wave reflected from the test part, and the selected reflected wave is detected by envelope detection. By doing so, temperature information is obtained.

また、被検体内において反射される超音波のスペクトル情報を得るために、チャープ波やインパルス波の超音波を送信し、超音波エコーを検出して得られた検出信号にＦＦＴ（高速フーリエ変換）を施すことにより周波数特性を測定する方式や、バースト波の超音波をスイープしながら送信することにより周波数特性を測定する方式も知られている。   In addition, in order to obtain spectral information of ultrasonic waves reflected in the subject, chirp wave and impulse wave ultrasonic waves are transmitted, and detection signals obtained by detecting ultrasonic echoes are subjected to FFT (Fast Fourier Transform). There are also known a method for measuring the frequency characteristic by applying the frequency characteristic and a method for measuring the frequency characteristic by transmitting the burst wave while sweeping ultrasonic waves.

しかしながら、チャープ波のエンベロープから周波数特性を求める方式は、受信系の信号処理回路が簡便でリアルタイム性に優れると共に、受信信号強度も確保できるものの、スペクトル分解能が低いという問題がある。インパルス波を送信して検出信号にＦＦＴを施すことにより周波数特性を測定する方式は、送信回路が簡単で消費電力を抑えられるという利点があるものの、送信信号の強度が低くなり、感度の観点から撮像対象が限られてしまう。また、ＦＦＴを施す場合には、演算時間が長くなり、リアルタイム性に劣るという問題がある。バースト波をスイープする方式は、受信信号の強度を連続的に高くすることができるが、スイープのために時間分解能が大幅に低くなってしまうという問題がある。このように、どの方式を用いたとしても、それぞれの方式に固有の問題があった。
特開昭６０−２４１１７７号公報（第２頁、第１図） 特公平５−５２４６１号公報（第３〜４頁、第７図） （特開昭６１−７４６５号） 特開昭６１−１６２７４７号公報（第６頁、第１図） 特開平３−１４０８３０号公報（第２頁、第１図） However, the method for obtaining the frequency characteristics from the envelope of the chirp wave has a problem that the signal processing circuit of the reception system is simple and excellent in real time and the received signal strength can be secured, but the spectral resolution is low. The method of measuring the frequency characteristics by transmitting an impulse wave and performing FFT on the detection signal has the advantage that the transmission circuit is simple and power consumption can be reduced, but the strength of the transmission signal is reduced, and from the viewpoint of sensitivity. The imaging target is limited. Moreover, when performing FFT, there exists a problem that calculation time becomes long and it is inferior to real-time property. The method of sweeping the burst wave can continuously increase the intensity of the received signal, but there is a problem that the time resolution is greatly reduced due to the sweep. Thus, no matter which method is used, there is a problem specific to each method.
JP-A-60-241177 (2nd page, FIG. 1) Japanese Patent Publication No. 5-52461 (pages 3 to 4, FIG. 7) (Japanese Patent Laid-Open No. 61-7465) JP 61-162747 A (6th page, FIG. 1) Japanese Patent Laid-Open No. 3-140830 (page 2, FIG. 1)

そこで、上記の点に鑑み、本発明は、送信される超音波の波形や、受信される超音波の周波数特性の算出方式を、撮像対象となる各種の部位等に応じて選択することが可能な超音波撮像装置を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above points, the present invention can select a waveform of transmitted ultrasonic waves and a calculation method of frequency characteristics of received ultrasonic waves according to various parts to be imaged. It is an object to provide a simple ultrasonic imaging apparatus.

上記課題を解決するため、本発明に係る超音波撮像装置は、駆動信号に従って被検体に超音波を送信し、被検体から反射され又は被検体を透過した超音波を受信することによって検出信号を得る超音波送受信手段と、複数の周波数成分を有するか又は周波数が順次変化する複数種類の波形の内から１種類の波形を選択し、選択された波形を有する駆動信号を前記超音波送受信手段に供給する送信側回路と、複数種類の周波数情報処理の内から１種類の周波数情報処理を選択し、前記超音波送受信手段によって得られた検出信号に基づくデータに対して、選択された周波数情報処理を施すことにより、検出信号に含まれている複数の周波数における強度情報を抽出する受信側信号処理回路と、前記受信側信号処理回路によって抽出された複数の周波数における強度情報に基づいて、被検体の超音波画像を表す画像データを生成する画像データ生成手段とを具備する。   In order to solve the above problems, an ultrasonic imaging apparatus according to the present invention transmits an ultrasonic wave to a subject according to a drive signal, and receives a detection signal by receiving an ultrasonic wave reflected from the subject or transmitted through the subject. An ultrasonic transmission / reception unit to obtain, and one type of waveform is selected from among a plurality of types of waveforms having a plurality of frequency components or frequencies that change sequentially, and a drive signal having the selected waveform is sent to the ultrasonic transmission / reception unit. A transmission side circuit to be supplied and one type of frequency information processing among a plurality of types of frequency information processing are selected, and the selected frequency information processing is performed on the data based on the detection signal obtained by the ultrasonic transmission / reception means By performing the above, a reception-side signal processing circuit that extracts intensity information at a plurality of frequencies included in the detection signal, and a plurality of extractions by the reception-side signal processing circuit Based on the intensity information at a wave number, comprising an image data generation means for generating image data representing an ultrasonic image of the subject.

本発明によれば、複数の周波数成分を有するか又は周波数が順次変化する複数種類の波形の内から１種類の波形を選択する送信側回路と、複数種類の周波数情報処理の内から１種類の周波数情報処理を選択する受信側信号処理回路とを設けることにより、送信される超音波の波形や、受信される超音波の周波数特性の算出方式を、撮像対象となる各種の部位等に応じて選択することが可能となる。   According to the present invention, a transmission-side circuit that selects one type of waveform from a plurality of types of waveforms that have a plurality of frequency components or whose frequencies change sequentially, and one type of a plurality of types of frequency information processing By providing a signal processing circuit on the receiving side that selects frequency information processing, the method of calculating the waveform of the transmitted ultrasonic wave and the frequency characteristics of the received ultrasonic wave according to the various parts to be imaged, etc. It becomes possible to select.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る超音波撮像装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る超音波撮像装置は、超音波用探触子１０と、送信遅延パターン記憶部１１と、駆動データ演算部１２と、セレクタ部１３と、２種類の駆動信号発生部１４ａ及び１４ｂと、操作卓１５と、ＣＰＵによって構成された制御部１６と、ハードディスク等の記録部１７と、走査制御部１８とを含んでいる。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. The ultrasonic imaging apparatus according to the present embodiment includes an ultrasonic probe 10, a transmission delay pattern storage unit 11, a drive data calculation unit 12, a selector unit 13, and two types of drive signal generation units 14a and 14b. And a console 15, a control unit 16 constituted by a CPU, a recording unit 17 such as a hard disk, and a scanning control unit 18.

超音波用探触子１０は、トランスデューサアレイを構成する１次元又は２次元状に配列された複数の超音波トランスデューサ１０ａを備えており、被検体に当接させて用いられる。これらの超音波トランスデューサ１０ａは、印加される駆動信号に基づいて超音波ビームを送信すると共に、伝搬する超音波エコーを受信して検出信号を出力する。   The ultrasonic probe 10 includes a plurality of ultrasonic transducers 10a arranged in a one-dimensional or two-dimensional manner constituting a transducer array, and is used in contact with a subject. These ultrasonic transducers 10a transmit an ultrasonic beam based on an applied drive signal, receive a propagating ultrasonic echo, and output a detection signal.

各々の超音波トランスデューサは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Pb(lead) zirconate titanate）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン：polyvinylidene difluoride）に代表される高分子圧電材料等の圧電性を有する材料（圧電体）の両端に電極を形成した振動子によって構成される。このような振動子の電極に、パルス状の電気信号又は連続波の電気信号を送って電圧を印加すると、圧電体は伸縮する。この伸縮により、それぞれの振動子からパルス状の超音波又は連続波の超音波が発生し、これらの超音波の合成によって超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することによって伸縮し、電気信号を発生する。これらの電気信号は、超音波の検出信号として出力される。   Each ultrasonic transducer is, for example, a piezoelectric ceramic represented by PZT (Pb (lead) zirconate titanate), a polymer piezoelectric material represented by PVDF (polyvinylidene difluoride), or the like. It is comprised by the vibrator | oscillator which formed the electrode at the both ends of the material (piezoelectric body) which has the piezoelectricity. When a voltage is applied to the electrodes of such a vibrator by sending a pulsed electric signal or a continuous wave electric signal, the piezoelectric body expands and contracts. By this expansion and contraction, pulsed ultrasonic waves or continuous wave ultrasonic waves are generated from the respective vibrators, and an ultrasonic beam is formed by synthesizing these ultrasonic waves. Each vibrator expands and contracts by receiving propagating ultrasonic waves and generates an electrical signal. These electric signals are output as ultrasonic detection signals.

或いは、超音波トランスデューサとして、変換方式の異なる複数種類の素子を用いても良い。例えば、超音波を送信する素子として上記の振動子を用い、超音波を受信する素子として光検出方式の超音波トランスデューサを用いるようにする。光検出方式の超音波トランスデューサとは、超音波信号を光信号に変換して検出するものであり、例えば、ファブリーペロー共振器やファイバブラッググレーティングによって構成される。   Alternatively, a plurality of types of elements having different conversion methods may be used as the ultrasonic transducer. For example, the above-described vibrator is used as an element that transmits ultrasonic waves, and a photodetection type ultrasonic transducer is used as an element that receives ultrasonic waves. The photodetection type ultrasonic transducer converts an ultrasonic signal into an optical signal and detects it, and is constituted by, for example, a Fabry-Perot resonator or a fiber Bragg grating.

また、超音波を送信する超音波用探触子と超音波を受信する超音波用探触子とを対向して配置することにより、被検体を透過する超音波を受信するようにしても良い。その場合には、送信用探触子と受信用探触子との間の距離を調節可能とし、それらの探触子を被検体に押し付けて使用する。   Further, an ultrasonic probe that transmits ultrasonic waves and an ultrasonic probe that receives ultrasonic waves are arranged to face each other, so that ultrasonic waves that pass through the subject may be received. . In that case, the distance between the transmitting probe and the receiving probe can be adjusted, and these probes are used by pressing them against the subject.

制御部１６は、操作卓１５を用いたオペレータの操作に基づいて、走査制御部１８、駆動データ演算部１２、セレクタ部１３及び２７を制御する。記録部１７には、制御部１６を構成するＣＰＵに各種の動作を実行させるプログラムや、超音波トランスデューサの送受信における変換効率や周波数特性のデータが記録されている。   The control unit 16 controls the scanning control unit 18, the drive data calculation unit 12, and the selector units 13 and 27 based on the operator's operation using the console 15. The recording unit 17 stores a program for causing the CPU constituting the control unit 16 to execute various operations, and data on conversion efficiency and frequency characteristics in transmission / reception of the ultrasonic transducer.

走査制御部１８は、超音波ビームの送信方向及び超音波エコーの受信方向を順次設定する。送信遅延パターン記憶部１１は、超音波ビームを形成する際に用いられる複数の送信遅延パターンを記憶している。駆動データ演算部１２は、走査制御部１８において設定された送信方向に応じて、送信遅延パターン記憶部１１に記憶されている複数の遅延パターンの中から所定のパターンを選択し、そのパターンに基づいて、複数の超音波トランスデューサ１０ａの各々に与えられる駆動信号の遅延時間を設定し、駆動信号を発生するために用いられる駆動データを算出する。送信される超音波の波形、即ち、駆動信号の波形としては、インパルス波形、チャープ波形、バースト波形の内の１つが、制御部１６の制御に従って選択される。なお、駆動データとしては、予め算出して送信遅延パターン記憶部１１又は記録部１７等の駆動データ格納手段に格納してあるものを読み出して用いるようにしても良い。   The scanning control unit 18 sequentially sets the transmission direction of the ultrasonic beam and the reception direction of the ultrasonic echo. The transmission delay pattern storage unit 11 stores a plurality of transmission delay patterns used when forming an ultrasonic beam. The drive data calculation unit 12 selects a predetermined pattern from a plurality of delay patterns stored in the transmission delay pattern storage unit 11 according to the transmission direction set in the scanning control unit 18, and based on the pattern. Then, the delay time of the drive signal given to each of the plurality of ultrasonic transducers 10a is set, and the drive data used for generating the drive signal is calculated. As the waveform of the ultrasonic wave to be transmitted, that is, the waveform of the drive signal, one of an impulse waveform, a chirp waveform, and a burst waveform is selected according to the control of the control unit 16. As drive data, data calculated in advance and stored in drive data storage means such as the transmission delay pattern storage unit 11 or the recording unit 17 may be read and used.

セレクタ部１３は、制御部１６の制御の下で、駆動信号発生部１４ａと駆動信号発生部１４ｂとの内から、駆動データ演算部１２によって算出された駆動データが供給される駆動信号発生部を選択する。   Under the control of the control unit 16, the selector unit 13 selects a drive signal generation unit to which the drive data calculated by the drive data calculation unit 12 is supplied from the drive signal generation unit 14a and the drive signal generation unit 14b. select.

駆動信号発生部１４ａ及び１４ｂの各々は、所定の信号を発生する信号発生回路と、信号発生回路によって発生された信号に遅延を与えることにより、複数の超音波トランスデューサ１０ａに供給すべき複数の駆動信号をそれぞれ発生する複数の駆動回路とによって構成されている。駆動信号発生部１４ａの信号発生回路は、駆動データに従って、インパルス波形を有する駆動信号を発生する。また、駆動信号発生部１４ｂの信号発生回路は、駆動データに従って、チャープ波形を有する駆動信号、又は、１回の送信毎に周波数を順次変化させたバースト波形を有する駆動信号を発生する。駆動回路は、駆動データ演算部１２において設定された遅延時間に従って、信号発生回路が発生する信号を遅延させる。駆動信号発生部１４ａ又は１４ｂから出力される駆動信号に従って、複数の超音波トランスデューサ１０ａから超音波が送信される。   Each of the drive signal generation units 14a and 14b includes a signal generation circuit that generates a predetermined signal, and a plurality of drives to be supplied to the plurality of ultrasonic transducers 10a by giving a delay to the signal generated by the signal generation circuit. And a plurality of drive circuits each generating a signal. The signal generation circuit of the drive signal generator 14a generates a drive signal having an impulse waveform according to the drive data. Further, the signal generation circuit of the drive signal generation unit 14b generates a drive signal having a chirp waveform or a drive signal having a burst waveform in which the frequency is sequentially changed for each transmission according to the drive data. The drive circuit delays the signal generated by the signal generation circuit according to the delay time set in the drive data calculation unit 12. In accordance with the drive signal output from the drive signal generator 14a or 14b, ultrasonic waves are transmitted from the plurality of ultrasonic transducers 10a.

さらに、本実施形態に係る超音波撮像装置は、プリアンプ２１と、ＴＧＣ（time gain compensation：タイム・ゲイン・コンペンセーション）増幅器２２と、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器２３と、１次記憶部２４と、受信遅延パターン記憶部２５と、受信制御部２６と、セレクタ部２７と、周波数情報処理部２８ａ〜２８ｃと、画像データ生成部２９と、２次記憶部３０と、画像処理部３１と、表示部３２とを含んでいる。   Furthermore, the ultrasonic imaging apparatus according to the present embodiment includes a preamplifier 21, a TGC (time gain compensation) amplifier 22, an A / D (analog / digital) converter 23, and a primary storage. Unit 24, reception delay pattern storage unit 25, reception control unit 26, selector unit 27, frequency information processing units 28a to 28c, image data generation unit 29, secondary storage unit 30, and image processing unit 31 And a display unit 32.

超音波用探触子１０から送信された超音波ビームが被検体において反射され、これによって生じた超音波エコーが複数の超音波トランスデューサ１０ａに受信されて、複数の検出信号が生成される。これらの検出信号は、プリアンプ２１によって増幅され、ＴＧＣ増幅器２２によって、被検体内において超音波が到達した距離による減衰の補正が施される。また、複数の超音波トランスデューサ間における変換効率や周波数特性のバラツキは、記録部１７に記録されているデータを用いて補正される。   The ultrasonic beam transmitted from the ultrasonic probe 10 is reflected by the subject, and the ultrasonic echo generated thereby is received by the plurality of ultrasonic transducers 10a to generate a plurality of detection signals. These detection signals are amplified by the preamplifier 21, and the TGC amplifier 22 corrects the attenuation due to the distance that the ultrasonic wave has reached in the subject. In addition, variations in conversion efficiency and frequency characteristics among a plurality of ultrasonic transducers are corrected using data recorded in the recording unit 17.

ＴＧＣ増幅器２２から出力される検出信号は、Ａ／Ｄ変換器２３によってディジタル信号に変換される。なお、Ａ／Ｄ変換器２３のサンプリング周波数としては、少なくとも超音波の周波数の１０倍程度の周波数が必要であり、超音波の周波数の１６倍以上の周波数が望ましい。また、Ａ／Ｄ変換器２３の分解能としては、１０ビット以上が望ましい。１次記憶部２４は、Ａ／Ｄ変換器２３から出力されるディジタルの検出信号を、超音波トランスデューサごとに時系列に記憶する。   The detection signal output from the TGC amplifier 22 is converted into a digital signal by the A / D converter 23. The sampling frequency of the A / D converter 23 needs to be at least about 10 times the frequency of the ultrasonic wave, and is preferably a frequency that is 16 times or more the frequency of the ultrasonic wave. The resolution of the A / D converter 23 is preferably 10 bits or more. The primary storage unit 24 stores the digital detection signal output from the A / D converter 23 in time series for each ultrasonic transducer.

受信遅延パターン記憶部２５は、複数の超音波トランスデューサ１０ａから出力された複数の検出信号に対して受信フォーカス処理を行う際に用いられる複数の受信遅延パターンを記憶している。受信制御部２６は、走査制御部１８において設定された受信方向に基づいて、受信遅延パターン記憶部２５に記憶されている複数の受信遅延パターンの中から所定のパターンを選択し、そのパターンに基づいて複数の検出信号に遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれた検出信号である音線信号を表す音線データが形成される。なお、受信フォーカス処理は、Ａ／Ｄ変換の前、又は、ＴＧＣ増幅器２２による補正の前に行うようにしても良い。   The reception delay pattern storage unit 25 stores a plurality of reception delay patterns used when performing reception focus processing on a plurality of detection signals output from the plurality of ultrasonic transducers 10a. The reception control unit 26 selects a predetermined pattern from a plurality of reception delay patterns stored in the reception delay pattern storage unit 25 based on the reception direction set in the scanning control unit 18, and based on the pattern. The reception focus processing is performed by adding a delay to the plurality of detection signals. By this reception focus processing, sound ray data representing a sound ray signal which is a detection signal in which the focus of the ultrasonic echo is narrowed down is formed. Note that the reception focus processing may be performed before A / D conversion or before correction by the TGC amplifier 22.

受信制御部２６から出力される音線データは、セレクタ部２７によって、周波数情報処理部２８ａ、２８ｂ、２８ｃの何れかに選択的に供給される。周波数情報処理部２８ａは、音線データに対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）を施すことにより、音線信号（検出信号）に含まれている複数の周波数における強度情報を抽出する。なお、ＦＦＴの替わりに、ウェブレット変換等を施すようにしても良い。また、周波数情報処理部２８ｂは、音線データによって表されるチャープ波形を包落線検波することにより、音線信号（検出信号）に含まれている複数の周波数における強度情報を抽出する。さらに、周波数情報処理部２８ｃは、音線データによって表されるバースト波形を包落線検波することにより、音線信号（検出信号）に含まれている複数の周波数における強度情報を抽出する。   The sound ray data output from the reception control unit 26 is selectively supplied by the selector unit 27 to any one of the frequency information processing units 28a, 28b, and 28c. The frequency information processing unit 28a extracts intensity information at a plurality of frequencies included in the sound ray signal (detection signal) by performing FFT (fast Fourier transform) on the sound ray data. Note that weblet conversion or the like may be performed instead of FFT. Further, the frequency information processing unit 28b extracts intensity information at a plurality of frequencies included in the sound ray signal (detection signal) by performing envelope detection of the chirp waveform represented by the sound ray data. Further, the frequency information processing unit 28c extracts intensity information at a plurality of frequencies included in the sound ray signal (detection signal) by performing envelope detection of the burst waveform represented by the sound ray data.

以上において、制御部１６は、撮像対象の組織に関する情報、送受信される超音波の周波数に関する情報、又は、超音波を送受信するために使用される探触子に関する情報等に基づいて、駆動データ演算部１２とセレクタ部１３及び２７を制御することにより、送信される超音波の波形と、受信される超音波の周波数特性の算出方式を指定する。なお、撮像対象の組織に関する情報は、オペレータが、操作卓１５を用いて入力するようにしても良い。また、探触子に関する情報は、使用する探触子の型番及び／又はシリアル番号を検出して、予め記録部１７に記録しておいた複数種類の情報の内から、使用する探触子に対応するものを読み出すようにしても良い。   In the above, the control unit 16 calculates the drive data based on the information on the imaging target tissue, the information on the frequency of the transmitted / received ultrasonic waves, the information on the probe used for transmitting / receiving the ultrasonic waves, or the like. By controlling the unit 12 and the selector units 13 and 27, the calculation method of the waveform of the transmitted ultrasonic wave and the frequency characteristic of the received ultrasonic wave is specified. Information relating to the tissue to be imaged may be input by the operator using the console 15. The information on the probe is obtained by detecting the model number and / or serial number of the probe to be used, and selecting the probe to be used from a plurality of types of information recorded in the recording unit 17 in advance. A corresponding one may be read out.

送信波形としては、例えば、比較的浅部の軟部組織内における超音波スペクトルの微妙な変化を測定する場合には、深さ方向の分解能を高くすることができるインパルス波形を用いる。また、比較的深部又は減衰の大きい組織内における超音波スペクトルの変化を測定する場合には、受信信号強度を確保できるチャープ波形を用いる。さらに、骨の裏面反射を利用し、骨内部における超音波スペクトルの変化を測定するような場合には、バースト波形を用いる。   As the transmission waveform, for example, when measuring a subtle change in the ultrasonic spectrum in a relatively shallow soft tissue, an impulse waveform that can increase the resolution in the depth direction is used. Further, when measuring a change in the ultrasonic spectrum in a relatively deep part or a tissue with a large attenuation, a chirp waveform capable of ensuring the received signal strength is used. Further, when measuring changes in the ultrasonic spectrum inside the bone using the back surface reflection of the bone, a burst waveform is used.

具体的には、肩や足首等の関節に対しては、インパルス波形とチャープ波形の超音波を撮像対象の深さに応じて切り換えて送信し、受信側において音線データにＦＦＴ又はウェブレット変換等を施すことにより、複数の周波数における強度情報を抽出する。腹部に対しては、チャープ波形の超音波を送信し、受信側において音線データにＦＦＴ又はウェブレット変換等を施すことにより、複数の周波数における強度情報を抽出する。循環器に対しては、チャープ波形の超音波を送信し、受信側において音線データによって表されるチャープ波形を包落線検波することにより、複数の周波数における強度情報を抽出する。   Specifically, for joints such as shoulders and ankles, the impulse waveform and chirp waveform ultrasonic waves are switched according to the depth of the imaging target and transmitted, and the reception side performs FFT or weblet conversion to sound ray data. Etc., intensity information at a plurality of frequencies is extracted. For the abdomen, chirp waveform ultrasonic waves are transmitted, and intensity information at a plurality of frequencies is extracted by performing FFT or weblet transform on the sound ray data on the receiving side. For the circulator, ultrasonic waves having a chirp waveform are transmitted, and intensity information at a plurality of frequencies is extracted by detecting the chirp waveform represented by the sound ray data on the receiving side.

あるいは、撮像対象が浅部である場合には、超音波の周波数範囲を比較的高く設定してインパルス波形の超音波を送信し、受信側において音線データにＦＦＴ又はウェブレット変換等を施すことにより、複数の周波数における強度情報を抽出する。一方、撮像対象が深部である場合には、超音波の周波数範囲を比較的低く設定してチャープ波形の超音波を送信し、受信側において音線データによって表されるチャープ波形を包落線検波することにより、複数の周波数における強度情報を抽出する。さらに、撮像対象の組織に応じて、超音波の周波数範囲を変えるようにしても良い。   Alternatively, when the imaging target is a shallow part, the ultrasonic frequency range is set to be relatively high and impulse waveform ultrasonic waves are transmitted, and FFT or weblet conversion is performed on the sound ray data on the receiving side. Thus, intensity information at a plurality of frequencies is extracted. On the other hand, when the imaging target is a deep part, the ultrasonic frequency range is set to be relatively low and chirp waveform ultrasonic waves are transmitted, and the chirp waveform represented by the sound ray data is detected on the receiving side by envelope detection. By doing so, intensity information at a plurality of frequencies is extracted. Furthermore, the frequency range of ultrasonic waves may be changed according to the tissue to be imaged.

例えば、腹部（深さ１０ｃｍ以上）に対しては、周波数範囲２〜４ＭＨｚの超音波を送信し、乳腺（深さ１０ｃｍ程度）に対しては、周波数範囲５〜１０ＭＨｚの超音波を送信し、甲状腺（深さ５〜１０ｃｍ）に対しては、周波数範囲７〜１５ＭＨｚの超音波を送信する。また、骨・腱（深さ３〜７ｃｍ）に対しては、周波数範囲０．５〜４ＭＨｚの超音波を送信し、皮膚（深さ３ｍｍ以下）に対しては、周波数範囲１５ＭＨｚ以上の超音波を送信し、内視鏡下の粘膜（深さ数ｍｍ〜２ｃｍ程度）に対しては、周波数範囲１０〜２５ＭＨｚの超音波を送信する。   For example, for the abdomen (depth 10 cm or more), transmit ultrasonic waves in the frequency range 2-4 MHz, for the mammary gland (depth 10 cm), transmit ultrasonic waves in the frequency range 5-10 MHz, An ultrasonic wave having a frequency range of 7 to 15 MHz is transmitted to the thyroid gland (depth 5 to 10 cm). In addition, ultrasonic waves having a frequency range of 0.5 to 4 MHz are transmitted to bones / tendons (depth 3 to 7 cm), and ultrasonic waves having a frequency range of 15 MHz or more to skin (depth 3 mm or less). And ultrasonic waves with a frequency range of 10 to 25 MHz are transmitted to the mucosa (depth of about several mm to 2 cm) under the endoscope.

送信波形の選択は、予備走査において撮像対象から反射された超音波の信号強度に応じて、自動又は手動で行っても良い。例えば、十分な信号強度が得られている場合にはインパルス波形を選択し、信号強度を上げたい場合にはチャープ波形に切り換え、さらに信号強度を上げたい場合にはバースト波形に切り換える。あるいは、バースト波形を選択している際に、超音波スペクトルの変化を厳密に測定したい場合にはチャープ波形に切り換え、さらに厳密に測定したい場合にはインパルス波形に切り換える。   The transmission waveform may be selected automatically or manually according to the signal intensity of the ultrasonic wave reflected from the imaging target in the preliminary scan. For example, when a sufficient signal strength is obtained, an impulse waveform is selected. When it is desired to increase the signal strength, it is switched to a chirp waveform. When it is desired to further increase the signal strength, it is switched to a burst waveform. Alternatively, when a burst waveform is selected, the measurement is switched to a chirp waveform if the change in the ultrasonic spectrum is to be measured strictly, and to the impulse waveform if it is to be measured more precisely.

また、超音波撮像装置をバッテリーで駆動する場合には、インパルス波形を選択するようにして、送信系回路における電力の消費を抑えるようにしても良い。さらに、通常はインパルス波形を選択し、信号強度又はＳＮ比が不足する場合にのみ、チャープ波形又はバースト波形に切り換えても良い。   Further, when the ultrasonic imaging apparatus is driven by a battery, an impulse waveform may be selected to suppress power consumption in the transmission system circuit. Furthermore, an impulse waveform is usually selected, and switching to a chirp waveform or burst waveform may be performed only when the signal strength or the SN ratio is insufficient.

このようにして、送信される超音波の波形や、受信される超音波の周波数特性の算出方式を、撮像対象の組織や、送受信される超音波の周波数や、超音波を送受信するために使用される探触子等に応じて選択することが可能となる。なお、送信波形をインパルス波形とチャープ波形との２種類のみとして、受信される超音波の周波数特性の算出方式としてはＦＦＴ（又はウェブレット変換等）のみを用いるようにしても良い。   In this way, the method of calculating the waveform of the transmitted ultrasound and the frequency characteristics of the received ultrasound are used to transmit and receive the tissue to be imaged, the frequency of the transmitted and received ultrasound, and the ultrasound. It becomes possible to select according to the probe to be performed. Note that only two types of transmission waveforms, an impulse waveform and a chirp waveform, may be used, and only the FFT (or weblet transform or the like) may be used as a method for calculating the frequency characteristics of the received ultrasonic waves.

選択された周波数情報処理部によって周波数情報処理が施された音線データは、画像データ生成部２９に入力される。画像データ生成部２９は、音線信号（検出信号）に含まれている複数の周波数における強度情報に基づいて、画像データを生成する。   The sound ray data subjected to the frequency information processing by the selected frequency information processing unit is input to the image data generation unit 29. The image data generation unit 29 generates image data based on intensity information at a plurality of frequencies included in the sound ray signal (detection signal).

２次記憶部３０は、画像データ生成部２９から出力される画像データを記憶する。画像処理部３１は、２次記憶部３０に記憶されている画像データに、各種の画像処理を施す。表示部３２は、例えば、ＣＲＴやＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、画像処理部３１によって画像処理が施された画像信号に基づいて超音波画像を表示する。   The secondary storage unit 30 stores the image data output from the image data generation unit 29. The image processing unit 31 performs various types of image processing on the image data stored in the secondary storage unit 30. The display unit 32 includes, for example, a display device such as a CRT or LCD, and displays an ultrasonic image based on the image signal subjected to image processing by the image processing unit 31.

図２に、本実施形態に係る超音波撮像装置において表示される超音波画像の例を模式的に示す。図２の（ａ）は、通常のＢモード画像を模式的に示す図であり、硬部組織（骨）の内部はほとんど不明であるが、硬部組織（骨）の外側に存在する軟部組織（筋）が表された超音波画像が生成される。このようなＢモード画像は、駆動データ演算部１２〜駆動信号発生部１４ａ又は１４ｂにおいて、単一の周波数を有する駆動信号を発生させ、周波数情報処理部２８ａ〜２８ｃのいずれかにおいて、音線データに対して通常の検波処理を施すようにすれば得られる。   FIG. 2 schematically shows an example of an ultrasonic image displayed in the ultrasonic imaging apparatus according to the present embodiment. FIG. 2A is a diagram schematically showing a normal B-mode image, and the inside of the hard tissue (bone) is almost unknown, but the soft tissue existing outside the hard tissue (bone). An ultrasonic image representing the (streak) is generated. Such a B-mode image is generated by generating a drive signal having a single frequency in the drive data calculation unit 12 to the drive signal generation unit 14a or 14b, and the sound ray data in any of the frequency information processing units 28a to 28c. Can be obtained by applying a normal detection process to.

一方、図２の（ｂ）は、本実施形態において得られる周波数画像を模式的に示す図であり、送信超音波の波形と受信側信号処理における周波数特性の算出方式とを適切に選択することにより、硬部組織（骨）の内部を強調して表示することができる。また、硬部組織（骨）と軟部組織（筋）との分離もはっきりと表されており、骨から表皮までを撮像することが可能である。図２の（ｃ）は、Ｂモード画像と周波数画像とを合成して表示した画面を模式的に示している。   On the other hand, FIG. 2B is a diagram schematically showing a frequency image obtained in the present embodiment, and appropriately selecting a transmission ultrasonic waveform and a frequency characteristic calculation method in reception-side signal processing. Thus, the inside of the hard tissue (bone) can be highlighted and displayed. In addition, the separation between the hard tissue (bone) and the soft tissue (muscle) is clearly shown, and it is possible to image from the bone to the epidermis. FIG. 2C schematically shows a screen on which a B-mode image and a frequency image are combined and displayed.

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図３は、本発明の第２の実施形態に係る超音波撮像装置の構成を示すブロック図である。本実施形態においては、セレクタ部２７と、周波数情報処理部２８ａ、２８ｂ、２８ｃとの順序を入れ替えている。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the order of the selector unit 27 and the frequency information processing units 28a, 28b, and 28c is switched.

周波数情報処理部２８ａ〜２８ｃは、受信制御部２６から出力される音線データに対して、第１の実施形態において説明したような複数種類の異なる周波数情報処理をそれぞれ施す。セレクタ部２７は、制御部１６の制御の下で、周波数情報処理部２８ａ〜２８ｃからそれぞれ出力される複数種類の音線データの内から、画像データ生成部２７に供給される１種類の音線データを選択し、画像データ生成部２７に供給する。   The frequency information processing units 28a to 28c perform different types of frequency information processing as described in the first embodiment on the sound ray data output from the reception control unit 26, respectively. The selector unit 27 is one type of sound ray supplied to the image data generation unit 27 from among a plurality of types of sound ray data respectively output from the frequency information processing units 28a to 28c under the control of the control unit 16. Data is selected and supplied to the image data generation unit 27.

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
本発明の第３の実施形態においては、本発明に係る超音波撮像装置が内視鏡装置に組み込まれており、超音波トランスデューサが生体内に挿入されて超音波撮像が行われる。
図４は、本発明の第３の実施形態に係る超音波撮像装置が組み込まれた内視鏡装置の概観を示す図である。この内視鏡装置は、被検体である患者の体腔内に挿入される挿入部４０と、所定の場所に設置されて挿入部４０を操作するために用いられる本体操作部５０とによって構成される。 Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the third embodiment of the present invention, the ultrasonic imaging apparatus according to the present invention is incorporated in an endoscope apparatus, and an ultrasonic transducer is inserted into a living body to perform ultrasonic imaging.
FIG. 4 is a diagram showing an overview of an endoscope apparatus incorporating an ultrasonic imaging apparatus according to the third embodiment of the present invention. The endoscope apparatus includes an insertion unit 40 that is inserted into a body cavity of a patient as a subject, and a main body operation unit 50 that is installed at a predetermined location and is used to operate the insertion unit 40. .

挿入部４０は、超音波観測部４１と、内視鏡観察部４２と、アングル部４３と、軟性部４４とを含んでおり、軟性部４４が本体操作部５０に連結されて使用される。また、本体操作部５０は、モータ等の回転駆動部５１を含んでいる。超音波観測部４１は、超音波トランスデューサ４１ａと、この超音波トランスデューサ４１ａを支持する支持台４１ｂと、支持台４１ｂに連結されたフレキシブルシャフト４１ｃとを有している。フレキシブルシャフト４１ｃは、本体操作部５０において、回転駆動部５１に連結されている。これにより、超音波トランスデューサ４１ａが軸回りに回転して、ラジアルスキャンを行うことができる。   The insertion unit 40 includes an ultrasonic observation unit 41, an endoscope observation unit 42, an angle unit 43, and a flexible unit 44, and the flexible unit 44 is used by being connected to the main body operation unit 50. The main body operation unit 50 includes a rotation drive unit 51 such as a motor. The ultrasonic observation unit 41 includes an ultrasonic transducer 41a, a support base 41b that supports the ultrasonic transducer 41a, and a flexible shaft 41c coupled to the support base 41b. The flexible shaft 41 c is connected to the rotation drive unit 51 in the main body operation unit 50. As a result, the ultrasonic transducer 41a rotates about the axis, and a radial scan can be performed.

図５は、図４に示す挿入部の先端部分を示す図である。超音波観測部４１は、挿入部４０の先端に突出する先端キャップ４１ｄを有しており、先端キャップ４１ｄ内には、超音波トランスデューサ４１ａが、支持台４１ｂに支持されて設けられている。支持台４１ｂは、フレキシブルシャフト４１ｃと共に回転する。なお、先端キャップ４１ｄ内は、液体で満たされている。   FIG. 5 is a view showing a distal end portion of the insertion portion shown in FIG. The ultrasonic observation unit 41 has a distal end cap 41d protruding from the distal end of the insertion unit 40, and an ultrasonic transducer 41a is provided in the distal end cap 41d while being supported by a support base 41b. The support base 41b rotates together with the flexible shaft 41c. The tip cap 41d is filled with liquid.

内視鏡観察部４２は、挿入部４０の側面の一部を面取りすることによって平坦化された観察機構装着部４２ａに設けられた照明窓４２ｂ及び観察窓４２ｃを有している。照明窓４２ｂには、光源装置からライトガイドを介して供給される照明光を出射させるための照明用レンズが装着されている。また、観察窓４２ｃには、対物レンズが装着されており、この対物レンズの結像位置に、イメージガイドの入力端又はＣＣＤカメラ等の固体撮像素子が配置されている。   The endoscope observation unit 42 includes an illumination window 42b and an observation window 42c provided in an observation mechanism mounting unit 42a that is flattened by chamfering a part of the side surface of the insertion unit 40. An illumination lens for emitting illumination light supplied from the light source device via the light guide is attached to the illumination window 42b. In addition, an objective lens is attached to the observation window 42c, and an image guide input end or a solid-state imaging device such as a CCD camera is disposed at the imaging position of the objective lens.

さらに、観察機構装着部４２ａには、観察窓４２ｃの前方位置に、鉗子等の処置具を導出されるための処置具導出孔４２ｄが形成されている。また、面取りされた部分の段差領域には、照明窓４２ｂ及び観察窓４２ｃを洗浄するための液体を供給するノズル孔４２ｅが形成されている。   Furthermore, a treatment instrument lead-out hole 42d for leading a treatment instrument such as forceps is formed in the observation mechanism mounting portion 42a at a position in front of the observation window 42c. A nozzle hole 42e for supplying a liquid for cleaning the illumination window 42b and the observation window 42c is formed in the stepped region of the chamfered portion.

図６に示すように、超音波観測部４１と内視鏡観察部４２とを含む挿入部４０が、被検体である患者の消化管１００内に挿入されて、超音波診断及び内視鏡検査が行われる。   As shown in FIG. 6, an insertion unit 40 including an ultrasonic observation unit 41 and an endoscopic observation unit 42 is inserted into a digestive tract 100 of a patient as a subject, and ultrasonic diagnosis and endoscopy are performed. Is done.

図７は、本発明の第３の実施形態に係る超音波撮像装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る超音波撮像装置は、挿入部４０（図４）に設けられている超音波観測部４１と、本体操作部５０（図４）に設けられている制御部５１〜表示部７０とを含んでいる。   FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic imaging apparatus according to the third embodiment of the present invention. The ultrasonic imaging apparatus according to the present embodiment includes an ultrasonic observation unit 41 provided in the insertion unit 40 (FIG. 4), and a control unit 51 to a display unit 70 provided in the main body operation unit 50 (FIG. 4). Including.

超音波観測部４１は、ラジアルスキャンを行う１素子の超音波トランスデューサを含んでいる。なお、超音波観測部４１において、１次元又は２次元状に配列された複数の超音波トランスデューサを含むトランスデューサアレイを用いても良い。   The ultrasonic observation unit 41 includes a single-element ultrasonic transducer that performs radial scanning. In the ultrasonic observation unit 41, a transducer array including a plurality of ultrasonic transducers arranged one-dimensionally or two-dimensionally may be used.

制御部５１は、操作卓５２を用いたオペレータの操作に基づいて、セレクタ部５４及び６５を制御する。記録部５３には、制御部５１を構成するＣＰＵに各種の動作を実行させるプログラムや、超音波トランスデューサの送受信における変換効率や周波数特性のデータが記録されている。   The control unit 51 controls the selector units 54 and 65 based on an operator's operation using the console 52. The recording unit 53 stores a program for causing the CPU constituting the control unit 51 to execute various operations, and data on conversion efficiency and frequency characteristics in transmission / reception of the ultrasonic transducer.

セレクタ部５４は、制御部５１の制御の下で、駆動信号発生部５５ａと駆動信号発生部５５ｂとの内から、駆動信号の発生に用いる一方を選択する。送信される超音波の波形、即ち、駆動信号の波形としては、インパルス波形、チャープ波形、バースト波形の内の１つが、制御部４６の制御に従って選択される。   Under the control of the control unit 51, the selector unit 54 selects one of the drive signal generation unit 55a and the drive signal generation unit 55b that is used to generate the drive signal. As the waveform of the ultrasonic wave to be transmitted, that is, the waveform of the drive signal, one of an impulse waveform, a chirp waveform, and a burst waveform is selected according to the control of the control unit 46.

駆動信号発生部５５ａは、インパルス波形を有する駆動信号を発生する。また、駆動信号発生部５５ｂは、チャープ波形を有する駆動信号、又は、１回の送信毎に周波数を順次変化させたバースト波形を有する駆動信号を発生する。駆動信号発生部５５ａ又は５５ｂから出力される駆動信号に従って、超音波観測部４１から超音波が送信される。   The drive signal generator 55a generates a drive signal having an impulse waveform. The drive signal generator 55b generates a drive signal having a chirp waveform or a drive signal having a burst waveform in which the frequency is sequentially changed for each transmission. An ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic observation unit 41 in accordance with the drive signal output from the drive signal generation unit 55a or 55b.

超音波観測部４１から送信された超音波ビームが被検体において反射され、これによって生じた超音波エコーが超音波観測部４１に受信されて、検出信号が生成される。この検出信号は、プリアンプ６１によって増幅され、ＴＧＣ増幅器６２によって、被検体内において超音波が到達した距離による減衰の補正が施される。   The ultrasonic beam transmitted from the ultrasonic observation unit 41 is reflected by the subject, and the ultrasonic echo generated thereby is received by the ultrasonic observation unit 41 to generate a detection signal. This detection signal is amplified by the preamplifier 61, and the TGC amplifier 62 corrects attenuation due to the distance that the ultrasonic wave has reached within the subject.

ＴＧＣ増幅器６２から出力される検出信号は、Ａ／Ｄ変換器６３によってディジタル信号に変換される。１次記憶部６４は、Ａ／Ｄ変換器６３から出力されるディジタルの検出信号を、時系列に記憶する。   The detection signal output from the TGC amplifier 62 is converted into a digital signal by the A / D converter 63. The primary storage unit 64 stores the digital detection signal output from the A / D converter 63 in time series.

１次記憶部６４から読み出された検出信号は、セレクタ部６５によって、周波数情報処理部６６ａ、６６ｂ、６６ｃの何れかに選択的に供給される。周波数情報処理部６６ａは、検出信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）を施すことにより、検出信号に含まれている複数の周波数における強度情報を抽出する。なお、ＦＦＴの替わりに、ウェブレット変換等を施すようにしても良い。また、周波数情報処理部６６ｂは、検出信号によって表されるチャープ波形を包落線検波することにより、検出信号に含まれている複数の周波数における強度情報を抽出する。さらに、周波数情報処理部６６ｃは、検出信号によって表されるバースト波形を包落線検波することにより、検出信号に含まれている複数の周波数における強度情報を抽出する。   The detection signal read from the primary storage unit 64 is selectively supplied by the selector unit 65 to any of the frequency information processing units 66a, 66b, and 66c. The frequency information processing unit 66a extracts intensity information at a plurality of frequencies included in the detection signal by performing FFT (Fast Fourier Transform) on the detection signal. Note that weblet conversion or the like may be performed instead of FFT. In addition, the frequency information processing unit 66b extracts intensity information at a plurality of frequencies included in the detection signal by performing envelope detection of the chirp waveform represented by the detection signal. Further, the frequency information processing unit 66c extracts intensity information at a plurality of frequencies included in the detection signal by performing envelope detection of the burst waveform represented by the detection signal.

以上において、制御部５１は、撮像対象の組織に関する情報、送受信される超音波の周波数に関する情報、又は、超音波を送受信するために使用される超音波トランスデューサに関する情報等に基づいて、セレクタ部５４及び６５を制御することにより、送信される超音波の波形と、受信される超音波の周波数特性の算出方式を指定する。なお、撮像対象の組織に関する情報は、オペレータが、操作卓５２を用いて入力するようにしても良い。また、超音波トランスデューサに関する情報は、使用する超音波トランスデューサの型番及び／又はシリアル番号を検出して、予め記録部５３に記録しておいた複数種類の情報の内から、使用する超音波トランスデューサに対応するものを読み出すようにしても良い。   In the above, the control unit 51 selects the selector unit 54 based on the information on the imaging target tissue, the information on the frequency of the transmitted / received ultrasonic wave, the information on the ultrasonic transducer used for transmitting / receiving the ultrasonic wave, or the like. And 65 are specified, the calculation method of the waveform of the transmitted ultrasonic wave and the frequency characteristic of the received ultrasonic wave is specified. Information relating to the tissue to be imaged may be input by the operator using the console 52. In addition, as for information regarding the ultrasonic transducer, the model number and / or serial number of the ultrasonic transducer to be used is detected, and the ultrasonic transducer to be used is selected from a plurality of types of information recorded in the recording unit 53 in advance. A corresponding one may be read out.

選択された周波数情報処理部によって周波数情報処理が施された検出信号は、画像データ生成部６７に入力される。画像データ生成部６７は、検出信号に含まれている複数の周波数における強度情報に基づいて、画像データを生成する。   The detection signal subjected to the frequency information processing by the selected frequency information processing unit is input to the image data generation unit 67. The image data generation unit 67 generates image data based on intensity information at a plurality of frequencies included in the detection signal.

２次記憶部６８は、画像データ生成部６７から出力される画像データを記憶する。画像処理部６９は、２次記憶部６８に記憶されている画像データに、各種の画像処理を施す。表示部７０は、例えば、ＣＲＴやＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、画像処理部６９によって画像処理が施された画像信号に基づいて超音波画像を表示する。   The secondary storage unit 68 stores the image data output from the image data generation unit 67. The image processing unit 69 performs various types of image processing on the image data stored in the secondary storage unit 68. The display unit 70 includes, for example, a display device such as a CRT or LCD, and displays an ultrasonic image based on the image signal subjected to image processing by the image processing unit 69.

本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、送信超音波の波形と受信側信号処理における周波数特性の算出方式とを適切に選択することにより、硬部組織の内部を強調して表示したり、硬部組織と軟部組織との分離をはっきりさせることが可能である。   Also in this embodiment, as in the first embodiment, the inside of the hard tissue is emphasized and displayed by appropriately selecting the waveform of the transmission ultrasonic wave and the frequency characteristic calculation method in the reception-side signal processing. Or the separation of the hard tissue and the soft tissue can be made clear.

本発明は、超音波を送受信することにより生体内の臓器や骨等の撮像を行って、診断のために用いられる超音波画像を生成する超音波撮像装置において利用することが可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in an ultrasound imaging apparatus that captures an image of an organ or bone in a living body by transmitting and receiving ultrasound and generates an ultrasound image used for diagnosis.

本発明の第１の実施形態に係る超音波撮像装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of an ultrasonic imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態に係る超音波撮像装置において表示される超音波画像の例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the example of the ultrasonic image displayed in the ultrasonic imaging device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る超音波撮像装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the ultrasonic imaging apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係る超音波撮像装置が組み込まれた内視鏡装置の概観を示す図である。It is a figure which shows the external appearance of the endoscopic apparatus incorporating the ultrasonic imaging device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図４に示す挿入部の先端部分を示す図である。It is a figure which shows the front-end | tip part of the insertion part shown in FIG. 図４に示す挿入部が患者の消化管内に挿入されて、超音波診断及び内視鏡検査が行われる様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the insertion part shown in FIG. 4 is inserted in a patient's digestive tract, and an ultrasonic diagnosis and endoscopy are performed. 本発明の第３の実施形態に係る超音波撮像装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the ultrasonic imaging device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 超音波用探触子
１０ａ 超音波トランスデューサ
１１ 送信遅延パターン記憶部
１２ 駆動データ演算部
１３、５４ セレクタ部
１４ａ、１４ｂ、５５ａ、５５ｂ 駆動信号発生部
１５、５２ 操作卓
１６、５１ 制御部
１７、５３ 記録部
１８ 走査制御部
２１、６１ プリアンプ
２２、６２ ＴＧＣ増幅器
２３、６３ Ａ／Ｄ変換器
２４、６４ １次記憶部
２５ 受信遅延パターン記憶部
２６ 受信制御部
２７、６５ セレクタ部
２８ａ〜２８ｃ、６６ａ〜６６ｃ 周波数情報処理部
２９、６７ 画像データ生成部
３０、６８ ２次記憶部
３１、６９ 画像処理部
３２、７０ 表示部
４０ 挿入部
４１ 超音波観測部
４１ａ 超音波トランスデューサ
４１ｂ 支持台
４１ｃ フレキシブルシャフト
４１ｄ 先端キャップ
４２ 内視鏡観察部
４２ａ 観察機構装着部
４２ｂ 照明窓
４２ｃ 観察窓
４２ｄ 処置具導出孔
４２ｅ ノズル孔
４３ アングル部
４４ 軟性部
５０ 本体操作部
５１ 回転駆動部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ultrasonic probe 10a Ultrasonic transducer 11 Transmission delay pattern memory | storage part 12 Drive data calculating part 13, 54 Selector part 14a, 14b, 55a, 55b Drive signal generating part 15, 52 Control console 16, 51 Control part 17, 53 Recording unit 18 Scan control unit 21, 61 Preamplifier 22, 62 TGC amplifier 23, 63 A / D converter 24, 64 Primary storage unit 25 Reception delay pattern storage unit 26 Reception control unit 27, 65 Selector units 28a-28c, 66a to 66c Frequency information processing unit 29, 67 Image data generation unit 30, 68 Secondary storage unit 31, 69 Image processing unit 32, 70 Display unit 40 Insertion unit 41 Ultrasonic observation unit 41a Ultrasonic transducer 41b Support base 41c Flexible shaft 41d End cap 42 Endoscope observation part 42a Observation mechanism mounting part 42b Illumination Window 42c Observation window 42d Treatment instrument outlet hole 42e Nozzle hole 43 Angle part 44 Soft part 50 Main body operation part 51 Rotation drive part

Claims (8)

駆動信号に従って被検体に超音波を送信し、被検体から反射され又は被検体を透過した超音波を受信することによって検出信号を得る超音波送受信手段と、
複数の周波数成分を有するか又は周波数が順次変化する複数種類の波形の内から１種類の波形を選択し、選択された波形を有する駆動信号を前記超音波送受信手段に供給する送信側回路と、
複数種類の周波数情報処理の内から１種類の周波数情報処理を選択し、前記超音波送受信手段によって得られた検出信号に基づくデータに対して、選択された周波数情報処理を施すことにより、検出信号に含まれている複数の周波数における強度情報を抽出する受信側信号処理回路と、
前記受信側信号処理回路によって抽出された複数の周波数における強度情報に基づいて、被検体の超音波画像を表す画像データを生成する画像データ生成手段と、
を具備する超音波撮像装置。 Ultrasonic transmission / reception means for obtaining a detection signal by transmitting an ultrasonic wave to a subject according to a drive signal and receiving an ultrasonic wave reflected from the subject or transmitted through the subject;
A transmission-side circuit that selects one type of waveform from a plurality of types of waveforms having a plurality of frequency components or the frequency of which sequentially changes, and that supplies a drive signal having the selected waveform to the ultrasonic wave transmitting / receiving means;
By selecting one type of frequency information processing from among a plurality of types of frequency information processing and performing the selected frequency information processing on the data based on the detection signal obtained by the ultrasonic transmission / reception means, a detection signal is obtained. Receiving-side signal processing circuit for extracting intensity information at a plurality of frequencies included in
Image data generating means for generating image data representing an ultrasonic image of a subject based on intensity information at a plurality of frequencies extracted by the receiving side signal processing circuit;
An ultrasonic imaging apparatus comprising: 撮像対象の組織に関する情報と、送受信される超音波の周波数に関する情報と、超音波を送受信するために使用される探触子に関する情報との内の少なくとも１つに基づいて、前記送信側回路及び前記受信側信号処理回路を制御する制御部をさらに具備する、請求項１記載の超音波撮像装置。   Based on at least one of information on the tissue to be imaged, information on the frequency of ultrasonic waves to be transmitted and received, and information on a probe used to transmit and receive ultrasonic waves, the transmission side circuit and The ultrasonic imaging apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that controls the reception-side signal processing circuit. 前記送信側回路が、
波形の異なる複数種類の駆動信号をそれぞれ発生する複数の駆動信号発生回路と、
前記複数の駆動信号発生回路において駆動信号を発生するために用いられる駆動データを算出する駆動データ演算部と、
前記制御部の制御の下で、前記複数の駆動信号発生回路の内から、前記駆動データ演算部によって算出された駆動データが供給される駆動信号発生回路を選択する選択部と、
を含む、請求項２記載の超音波撮像装置。 The transmitting circuit is
A plurality of drive signal generation circuits each generating a plurality of types of drive signals having different waveforms;
A drive data calculation unit for calculating drive data used to generate a drive signal in the plurality of drive signal generation circuits;
A selection unit that selects a drive signal generation circuit to which the drive data calculated by the drive data calculation unit is supplied from among the plurality of drive signal generation circuits under the control of the control unit;
The ultrasonic imaging apparatus according to claim 2, comprising: 前記送信側回路が、
波形の異なる複数種類の駆動信号をそれぞれ発生する複数の駆動信号発生回路と、
前記複数の駆動信号発生回路において駆動信号を発生するために用いられる駆動データを格納する駆動データ格納手段と、
前記制御部の制御の下で、前記複数の駆動信号発生回路の内から、前記駆動データ格納手段から読み出された駆動データが供給される駆動信号発生回路を選択する選択部と、
を含む、請求項２記載の超音波撮像装置。 The transmitting circuit is
A plurality of drive signal generation circuits each generating a plurality of types of drive signals having different waveforms;
Drive data storage means for storing drive data used to generate drive signals in the plurality of drive signal generation circuits;
Under the control of the control unit, a selection unit that selects a drive signal generation circuit to which drive data read from the drive data storage unit is supplied from among the plurality of drive signal generation circuits;
The ultrasonic imaging apparatus according to claim 2, comprising: 前記複数の駆動信号発生回路が、
駆動データに従って、インパルス波形を有する駆動信号を発生する第１の駆動信号発生回路と、
駆動データに従って、チャープ波形又は周波数が順次変化するバースト波形を有する駆動信号を発生する第２の駆動信号発生回路と、
を含む、請求項３又は４記載の超音波撮像装置。 The plurality of drive signal generation circuits are:
A first drive signal generation circuit for generating a drive signal having an impulse waveform according to the drive data;
A second drive signal generating circuit for generating a drive signal having a burst waveform whose chirp waveform or frequency sequentially changes according to drive data;
The ultrasonic imaging apparatus of Claim 3 or 4 containing these. 前記受信側信号処理回路が、
前記超音波送受信手段によって得られた検出信号に基づくデータに対して、複数種類の異なる周波数情報処理をそれぞれ施す複数の周波数情報処理回路と、
前記制御部の制御の下で、前記複数の周波数情報処理回路の内から、前記超音波送受信手段によって得られた検出信号に基づくデータが供給される周波数情報処理回路を選択する選択部と、
を含む、請求項２記載の超音波撮像装置。 The reception-side signal processing circuit is
A plurality of frequency information processing circuits each performing a plurality of different types of frequency information processing on the data based on the detection signal obtained by the ultrasonic transmission / reception means;
Under the control of the control unit, a selection unit that selects a frequency information processing circuit to which data based on a detection signal obtained by the ultrasonic transmission / reception means is supplied from among the plurality of frequency information processing circuits;
The ultrasonic imaging apparatus according to claim 2, comprising: 前記受信側信号処理回路が、
前記超音波送受信手段によって得られた検出信号に基づくデータに対して、複数種類の異なる周波数情報処理をそれぞれ施す複数の周波数情報処理回路と、
前記制御部の制御の下で、前記複数の周波数情報処理回路からそれぞれ出力される複数種類のデータの内から、前記画像データ生成手段に供給される１種類のデータを選択する選択部と、
を含む、請求項２記載の超音波撮像装置。 The reception-side signal processing circuit is
A plurality of frequency information processing circuits each performing a plurality of different types of frequency information processing on the data based on the detection signal obtained by the ultrasonic transmission / reception means;
Under the control of the control unit, a selection unit that selects one type of data to be supplied to the image data generation unit from among a plurality of types of data respectively output from the plurality of frequency information processing circuits;
The ultrasonic imaging apparatus according to claim 2, comprising: 前記複数の周波数情報処理回路が、
前記超音波送受信手段によって得られた検出信号に基づくデータに対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）又はウェブレット変換を施すことにより、検出信号に含まれている複数の周波数における強度情報を抽出する第１の周波数情報処理回路と、
前記超音波送受信手段によって得られた検出信号に基づくデータによって表されるチャープ波形を包落線検波することにより、検出信号に含まれている複数の周波数における強度情報を抽出する第２の周波数情報処理回路と、
前記超音波送受信手段によって得られた検出信号に基づくデータによって表されるバースト波形を包落線検波することにより、検出信号に含まれている複数の周波数における強度情報を抽出する第３の周波数情報処理回路と、
を含む、請求項６又は７記載の超音波撮像装置。 The plurality of frequency information processing circuits,
First, intensity information at a plurality of frequencies included in the detection signal is extracted by performing FFT (Fast Fourier Transform) or Weblet transform on the data based on the detection signal obtained by the ultrasonic transmission / reception means. Frequency information processing circuit of
Second frequency information for extracting intensity information at a plurality of frequencies included in the detection signal by detecting the chirp waveform represented by the data based on the detection signal obtained by the ultrasonic transmission / reception means. A processing circuit;
Third frequency information for extracting intensity information at a plurality of frequencies included in the detection signal by detecting a burst waveform represented by data based on the detection signal obtained by the ultrasonic transmission / reception means. A processing circuit;
The ultrasonic imaging apparatus of Claim 6 or 7 containing.

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