JP2010269046A - 超音波装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】超音波装置は、探触子(1)をエレベーション方向に移動する移動機構と、エレベーション方向に沿った各位置において、受信信号(6)を整相加算して第1の加算信号(10)を出力する第1の整相加算回路(9)と、第1の整相加算回路の出力を遅延回路(23a、23b)に通過させることにより、異なる位置で得られた複数の第1の加算信号を並列に出力する信号切り出し回路(24)と、信号切り出し回路から出力される複数の第1の加算信号(a,b,c)を整相加算して第2の加算信号を出力する第2の整相加算回路(27)と、第2の加算信号を用いて被検体内部の画像を生成する画像処理回路と、を備える。
【選択図】図2
Description
レベーション方向の整相加算は合成開口原理に基づいた整相加算とすることが必要である。なお整相加算とは、注目点(焦点)と受信点の間の音響波の伝播距離に応じて各素子からの複数の信号の位相を調整した後、その複数の信号を加算(合成)して、当該注目点の情報を表す信号を得る処理のことをいう。
ーザから照射されたパルス状の電磁波によって被検体内部に誘起された光音響信号に対しても同様に適用可能である。この場合、まず電磁波源と探触子とを一体化して連続移動し、電磁波によって誘起された音響波を探触子で受信するようにすれば、超音波の場合と同様な処理で3次元光音響画像を再構成することが出来る。すなわち、本発明において「音響波」とは、被検体に送信した超音波が反射した超音波(エコー超音波)のみならず、被検体に照射したパルス光によって生体内の光吸収体が膨張して発生する光音響波も含む概念である。
(超音波の送信)
図1および図2を用いて本発明の実施例1を説明する。図1は1次元配列探触子1(以下、単に「探触子」ともよぶ)を用いて超音波ビーム5を発信するリニア走査方式の原理を示した図である。超音波ビームは探触子1の1個の送受信素子から発信することもできる。しかし通常は、図1に示すように複数の送受信素子を駆動し(以下、駆動する素子群を「送受信素子群2」とよぶ)、強度が強く指向性の高い1本の超音波ビーム5を発信するようにしている。この場合、送受信素子群2の個々の送受信素子には、送信中心位置から外側に行くにしたがって少しずつ早めにパルス状の駆動信号4を、送信制御回路3から印加する。この結果、各送受信素子から発生した超音波は、図1のように中心部に向かって収束する方向に伝播し、全体として送受信素子群2の中心部から発した1本の強い送信ビーム5が形成される。
図2は実施例1の超音波装置の受信処理に係る構成を示す図である。超音波装置は、第1の整相加算回路9、信号切り出し回路24、第2の整相加算回路27、検波回路11、画像メモリ12、CPUを備える。第1の整相加算回路9は遅れ調整回路7と加算回路8から構成される。信号切り出し回路24は遅延回路23a、23bから構成される。第2の整相加算回路は遅れ調整回路25と加算回路26から構成される。
る。これにより、点Pを焦点とした強い信号が受信できる。受信素子にはいろいろな方向からの超音波エコー信号が重畳して受信されるが、他の点からの超音波エコー信号は加算しても受信波の位相がそろっていないので大きな信号成分になることはない。
図4Aは探触子1をエレベーション方向の移動経路21に沿って機械的に移動させ、広い検査領域20の3次元エコー画像を取得する動作を示した図である。なお探触子1の移動機構は公知のものを利用できるので、図示および詳しい説明を省略する。図のように探触子1を等速で移動し、移動経路21上の各位置において前述の断面スライス画像を繰り返し取得すれば、取得した断層スライス像を密に並べることにより検査領域全体の3次元エコー画像とすることが出来る。
図2に戻って、2次元の整相加算について説明する。実施例1では、第1の整相加算回路9の後段に、遅延回路23a、23bから構成される信号切り出し回路24と第2の整相加算回路27とを付加することで、2次元の整相加算を実現できる。遅延回路23a、23bはカスケード接続されており、第1の整相加算回路9の出力(第1の加算信号)が
遅延回路23bに入力され、遅延回路23bの出力が遅延回路23aに入力される。遅延回路23a、23bの遅延時間は、一スライス面の走査期間に対応する時間に設定されている。第1の整相加算回路9からは図4Bに示した順に超音波エコー信号が出力されるので、この信号切り出し回路24によって、図4Bのa,b,cで示すように連続するスライス面の同じ位置のエコー信号が並列に出力される。したがって、信号切り出し回路24の後段に遅れ調整回路25と加算回路26を設ければ、エレベーション方向の整相加算が実行できる。
超音波が点R0に対応する点R1で受信される。前述の合成開口原理の整相加算は、R0での受信信号とR1での受信信号とを、それぞれ発信から点Pで反射して受信するまでの伝播時間に相当する受信時間のずれを調整して加算すれば実現できる。
図7は実施例2の超音波装置の受信処理に係る構成を示している。実施例2では、整相加算をする時に、各信号に重みをつけるアポダイジング処理を行う。アポダイジング処理は、整相加算の焦点位置に応じて開口寸法を最適調整するため、あるいは他方向から進入する妨害音響波の影響を少なくするために有効である。本実施例では、第1の整相加算回路9の加算回路8、および第2の整相加算回路27の加算回路26の前段に、それぞれに重み乗算回路41、42を追加することでアポダイジング処理を行うことを可能にする。この場合の重みは固定でも良いし、信号の受信時刻に応じて可変にしても良い。なお本実施例では第1の整相加算回路9と第2の整相加算回路27の両方でアポダイジング処理を行うが、いずれか一方だけでアポダイジング処理を行う構成でも良い。
図8は実施例3の超音波装置の受信処理に係る構成を示している。実施例3では、第2の整相加算回路が複数設けられており、それら複数の第2の整相加算回路は整相加算の基準となる焦点の位置(エレベーション方向の位置)が互いに異なっている。
相加算処理を行う。具体的には、本実施例の超音波装置は、遅れ調整回路25a、25b、25c、25dと加算回路26a、26b、26c、26dとで構成される、4個の第2の整相加算回路を備える。それぞれの第2の整相加算回路には、信号切り出し回路24から同じ信号が入力される。また第2の整相加算回路の出力は、対応する検波回路11a、11b、11c、11dに入力される。この構成により、4個の断層スライス面SL#(4n)、SL#(4n+1)、SL#(4n+2)、SL#(4n+3)が並列に計算され画像メモリ12に格納される。実施例3によれば、図9に示すように第1の整相加算回路9から出力される断層スライス面の密度を4倍に拡張し、出力される3次元エコー画像のエレベーション方向のボクセル密度を高めることが出来る。なお、本実施例においてもアポダイジング処理を行ってもよい。
図10は実施例4を示している。実施例4の超音波装置は光音響マンモグラフィー装置であり、光音響波を受信するための2次元配列センサ51と1次元超音波探触子1とが一体化された探触子を用いて、被検体表面20を経路21に沿って機械的に走査する。光音響マンモグラフィー装置は、パルスレーザなどのパルス状の電磁波を被検体に照射し、被検体内部で誘起された光音響波を2次元配列センサ51で受信し、その受信信号を基に被検体内部の3次元画像を再構成する装置である。光音響マンモグラフィー装置の2次元センサは電磁波照射後の短時間に並列に音響波を受信するので、等速で移動しながら高品質の音響信号を受信することができる。一方、1次元超音波探触子1は、実施例1〜3と同様にエコー超音波を受信する。そして実施例1〜3と同じように、この受信信号に対して2次元の整相加算処理を行うことで、高分解能の超音波画像が得られる。本実施例によれば、広い検査領域20の光音響画像と高分解能の超音波画像とを高速に取得できる光音響マンモグラフィー装置を容易に構成することが出来る。
Claims (7)
- 音響波を電気信号に変換する複数の素子が少なくとも第1の方向に沿って配列されている探触子と、
前記探触子を被検体の表面に沿って前記第1の方向に交差する第2の方向に移動する移動機構と、
前記第2の方向に沿った各位置において、前記複数の素子で得られた信号を整相加算して第1の加算信号を出力する第1の整相加算回路と、
前記第1の整相加算回路の出力を1以上の遅延回路に通過させることにより、異なる位置で得られた複数の第1の加算信号を並列に出力する信号切り出し回路と、
前記信号切り出し回路から出力される複数の第1の加算信号を整相加算して第2の加算信号を出力する第2の整相加算回路と、
前記第2の加算信号を用いて被検体内部の画像を生成する画像処理回路と、
を備えることを特徴とする超音波装置。 - 電子走査により、前記第1の方向に平行で、かつ、前記第2の方向に交差するスライス面内の複数の位置に対応する第1の加算信号が得られることを特徴とする請求項1に記載の超音波装置。
- 前記遅延回路の遅延時間が、一スライス面の走査期間に対応する時間に設定されていることを特徴とする請求項2に記載の超音波装置。
- 前記第2の整相加算回路が複数設けられており、
前記複数の第2の整相加算回路は、整相加算の基準となる焦点の位置が互いに異なっていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の超音波装置。 - 前記第1の整相加算回路と前記第2の整相加算回路の一方または両方は、整相加算する際に、各信号に対し該信号が得られた位置に応じた重みを付けることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の超音波装置。
- 前記音響波は、前記素子から送信された超音波が被検体内部で反射されて生じたエコー信号であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の超音波装置。
- 前記音響波は、電磁波の照射によって被検体内部に誘起される光音響波であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の超音波装置。
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