JP3711304B2

JP3711304B2 - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP3711304B2
Application number: JP29854596A
Authority: JP
Inventors: 寿夫伊藤
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-11-11
Filing date: 1996-11-11
Publication date: 2005-11-02
Anticipated expiration: 2016-11-11
Also published as: JPH10137240A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波診断装置、特に、Ｓ／Ｎ比を向上させるための受信信号の処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置においては、二次元超音波画像（二次元断層画像、二次元ドプラ画像）を形成するために超音波ビームの電子フォーカスや電子走査が実行される。電子走査方式としては例えばリニア走査やセクタ走査が知られている。
【０００３】
上記の電子フォーカスや電子走査は、周知のように、各振動素子ごとにその送信信号や受信信号に対して所定の遅延時間を設定して位相調整を実行するものであり、すなわち、送信波や受信波（受信信号）の位相が一致するように遅延制御が行われる。
【０００４】
ところで、単に１つの振動素子について着目してみると、各振動素子の音場特性（指向特性）は点音源のそれに相当する。すなわち、振動素子の表面に垂直な方位が最も感度が高く、その垂直方位からの傾き角度が大きくなるに従って感度が低下する。
【０００５】
図１には、コンベックス探触子における上記事項が概念的に示されている。いま素子番号３の振動素子について着目した場合、音場特性は一般に図の１００のようになる。角度θは、当該振動素子の垂直方位Ａと、当該振動素子から目標（又はフォーカス点）Ｐを見た場合の目的方位Ｂと、の交差角度（目的方位の傾き）を表している。Ｃは送受信開口１０２の中央の振動素子についての垂直方位かつ目的方位を表している。図から明らかなように、素子番号３の振動素子に関しては、垂直方位Ａで感度が最も高く、角度θが大きくなればなるほど感度が低下する。
【０００６】
この傾向は不要エコーについても同様であり、垂直方位又はそれに近い方位からの不要エコーは概してその強度が大きいと言える。よって、フォーカス点方位の角度θが大きくなればなるほど、一般に目的方位のエコーに対する不要エコーの強度比が上昇する。換言すれば、１回の送受信で利用される複数の振動素子からなる送受信開口１０２の内で、端に近い振動素子ほど、相対的に大きな不要エコーが混入する確率が高まり、Ｓ／Ｎ比が低下する。なお、例えば、垂直方位Ａの不要エコーとフォーカス点方位Ｂの真のエコーの強度比は、それらのエコー源までの距離が同一であるならば、図１に示すａに相当するものであると考えられる。
【０００７】
従来装置においては、以上の問題に対し、送受信開口１０２の中心部分から離れるのに従って、振動素子の送信レベルを下げたり、受信感度を下げたりすることが行われていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のような従来手法では、端付近の個々の振動素子に関し、決してＳ／Ｎ比を向上させるものではなく、整相加算において不要信号の割合が多い受信信号の重み付けを小さくしているのに過ぎない。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、不要エコーを抑圧してＳ／Ｎ比を向上できる超音波診断装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の振動素子からなるアレイ振動子と、前記アレイ振動子にて形成される超音波ビームの電子走査及び電子フォーカスを制御する送受波制御手段と、前記複数の振動素子から出力される受信信号ごとに設けられ、それぞれ設定されたリミット値以下に受信信号を抑圧する複数のリミッタ回路と、前記複数のリミッタ回路から出力された複数の受信信号を整相加算する整相加算回路と、送受信条件に応じて前記各リミッタ回路にリミット値を設定するリミット値設定手段と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、整相加算前の各受信信号に対し、各リミッタ回路によってリミッタ処理がなされ、設定されたリミット値以上の成分が抑圧（カット）される。よって、各リミット回路に対し、送受信条件に基づいて適当なリミット値を設定しておけば、特に目的方位の角度が大きくなる振動素子に関し不要エコーを抑圧でき、結果としてＳ／Ｎ比を向上できる。
【００１２】
以上のように、本発明は、目的方位の角度が大きくなるに従って概して不要エコーの相対強度が大きくなるという特性に着目し、リミット値によって不要エコーを少しでも抑圧してＳ／Ｎ比を向上させるものである。従って、目的方位の傾き角度が大きくなるような振動素子についてより効果がある。本発明では、リミット値を基準とする信号レベルの抑圧が利用されているため、真のエコー成分がカットされてしまう問題も回避できる。なお、本発明は、従来の送信強度や受信感度などの重み付け方式と共に適用してもよい。
【００１３】
本発明の好適な態様では、前記リミット値設定手段は、振動素子から見た目的方位の傾きに基づいて、各受信信号に対するリミット値を決定することを特徴とする。
【００１４】
本発明の好適な態様では、前記リミット値設定手段は、更に、超音波ビームのビーム形状に基づいて、各受信信号に対するリミット値を決定することを特徴とする。ビーム形状は、位相加算制御の他、電圧レベルの調整によっても可変可能であり、そのような送受信条件を考慮してリミット値を設定するものである。
【００１５】
本発明の好適な態様では、前記リミット値設定手段は、受信開始時からの経過時間に応じて各リミット値を動的に変化させることを特徴とする。エコー強度はエコー源から振動素子までの距離に依存して小さくなるため、観測深度の増大に応じて適応的にリミット値を減少させるのが望ましい。もちろん、その観測深度に依存する感度を補償するために観測深度に応じてプリアンプの増幅度などが適応的に制御されるのであれば、リミット値は深度に対して固定値であってもよい。
【００１６】
本発明は、電子リニア走査（コンベックス走査を含む）、電子セクタ走査などの各種の電子走査方式に適用できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図２には、本発明に係る超音波診断装置の送受信部の構成が示されている。
【００１９】
アレイ振動子２０は、ｎ個の振動素子２０ａで構成されるものであり、例えば、このアレイ振動子２０は図１に示したようにコンベックス状に配列される。図２に示す構成においては、各振動素子２０ａごとに送信器２２が設けられており、この送信器２２から各振動素子２０ａへ送信信号が供給される。ここで、各送信器２２は図示されていない制御部によって制御されており、また送信器２２は送信ビームパターンを形成するための遅延器などを含む。
【００２０】
図２に示されるように、各振動素子２０ａごとにプリアンプ２４が設けられている。このプリアンプ２４はそれぞれ受信信号を増幅するものであり、各増幅度は送受信条件に応じて設定することもできる。また、必要であれば観測深度に応じて増幅度を適用的に可変してもよい。
【００２１】
なお、図２に示す構成では、各振動素子２０ａごとに送信器２２及びプリアンプ２４が設けられていたが、送受信開口をシフトさせながら超音波ビームの走査を行うような電子走査が行われる場合、少なくともその送受信開口を構成する複数の振動素子分の送信器２２及びプリアンプ２４を設ければよい。その一方、セクタ走査などが行われる場合、図２に示すように各振動素子２０ａごとに送信器２２及びプリアンプ２４を設ける必要がある。これは従来と同様である。
【００２２】
リミッタ部２６は、プリアンプ２４から出力された受信信号ごとに設けられた複数のリミッタ回路２８と、それらのリミッタ回路が有するリミット値を個別的に設定するリミット値設定部３０と、で構成される。リミッタ回路２８は、設定されたリミット値以下に受信信号のレベルを抑圧するものであり、いわゆるレベル圧縮回路として機能する。各リミッタ回路２８に設定されるリミット値は、送受信条件に基づいて設定されており、具体的には、振動素子から見た目的方位の傾きや超音波ビームのビーム形状などに基づいて各リミット値が設定される。すなわち設定された送受信条件の下で、各振動素子２０ａごとにできる限りＳ／Ｎ比を向上させるために適切なリミット値が設定される。なお、プリアンプ２４において深度に応じて増幅度の可変設定が行われないような場合には、リミット値設定部３０が各リミッタ回路２８のリミット値を深度に応じて可変設定する制御を行ってもよい。すなわち、深度の増大にしたがってリミット値を減少させ、これによって良好なＳ／Ｎ比を確保するものである。
【００２３】
整相加算部３２は従来装置同様の構成を有し、すなわち複数の遅延器３４と遅延後の受信信号を加算する加算器３６とで構成される。すなわち、この整相加算部３２によって受信ビームパターンが形成され、同時に電子フォーカスなどの制御が実現されている。
【００２４】
図３には、リミッタ部２６の作用が概念的に示されている。受信信号１０４は例えば図１に示した素子番号３の振動素子によって得られた受信信号を表しており、受信信号１０６は例えば図１に示した素子番号６の振動素子で得られた受信信号を表している。受信信号１０４に対してはリミット値Ｌ１が設定されており、一方、受信信号１０６に対してはリミットＬ２が設定されている。すなわち、送受信開口１０２の端部付近に存在する素子番号３の振動素子についてはより低いリミット値Ｌ１が設定され、一方、送受信開口１０２の中央に存在する素子番号６の振動素子についてはほぼ最大のリミット値Ｌ２が設定される。すなわち、図１に示した目的方位の傾き角度θに依存した条件下で各リミット値が設定される。
【００２５】
図３に示されるように、例えば受信信号１０４に含有される目的方位以外からの不要エコーは、リミット値Ｌ１によってそれを超える部分についてのみカット・抑圧されており、これによって不要エコー自体を完全に消去できないまでも、その成分比を低減できることが理解される。これによって結果として当該振動素子についてのＳ／Ｎ比を向上でき、受信信号全体としても大幅にＳ／Ｎ比を向上できるという利点がある。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、目的方位以外からの不要エコーをできる限り抑圧して各振動素子ごとにＳ／Ｎ比を向上できるという利点があり、本発明によれば超音波画像の画質を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】振動素子の音場特性を示す説明図である。
【図２】本発明に係る超音波診断装置の送受信部の構成を示す構成図である。
【図３】リミッタ部の作用を示す説明図である。
【符号の説明】
２０アレイ振動子、２０ａ振動素子、２２送信器、２４プリアンプ、２６リミッタ部、２８リミッタ回路、３０リミット値設定部、３２整相加算部。

Claims

複数の振動素子からなるアレイ振動子と、
前記アレイ振動子にて形成される超音波ビームの電子走査及び電子フォーカスを制御する送受波制御手段と、
前記複数の振動素子から出力される受信信号ごとに設けられ、それぞれ設定されたリミット値以下に受信信号を抑圧する複数のリミッタ回路と、
前記複数のリミッタ回路から出力された複数の受信信号を整相加算する整相加算回路と、
送受信条件に応じて前記各リミッタ回路にリミット値を設定するリミット値設定手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の装置において、
前記リミット値設定手段は、振動素子から見た目的方位の傾きに基づいて、各受信信号に対するリミット値を決定することを特徴とする超音波診断装置。
請求項２記載の装置において、
前記リミット値設定手段は、更に、超音波ビームのビーム形状に基づいて、各受信信号に対するリミット値を決定することを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の装置において、
前記リミット値設定手段は、受信開始時からの経過時間に応じて各リミット値を動的に変化させることを特徴とする超音波診断装置。