JP4067666B2

JP4067666B2 - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP4067666B2
Application number: JP30363498A
Authority: JP
Inventors: 祐司近藤
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-10-26
Filing date: 1998-10-26
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2018-10-26
Also published as: JP2000126177A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波診断装置に関し、特に、メインビームとは異なる方位に生じるサイドローブ（不要輻射）による影響の低減に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
超音波診断装置において、いわゆる電子フォーカス技術を利用して超音波ビーム（送波ビーム及び受波ビーム）が形成される。超音波ビームを形成すると、一般にそのメインビーム方向とは異なる方向に複数のサイドローブが生じてしまう。そのサイドローブ上に反射体が存在すると、その反射体があたかもメインビーム上に存在しているかのように超音波画像上に現れる。そのような偽像は超音波画像の画質を劣化させる要因となるものであり、また疾病診断精度を低下させるものである。それゆえ、従来からサイドローブ低減のために、各種の方式が提案されている。例えば、特開平１０−１２７６３５号公報、特開平１０−０５７３７４号公報、特開平８−２８９８９１号公報、特開平７−１５９５２０号公報、特開平６−２４９９４７号公報には、サイドローブ低減に関する発明が提案されている。しかし、より柔軟にかつより的確にサイドローブを低減することが求められている。
【０００３】
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、超音波診断装置においてサイドローブを効果的に低減することにある。
【０００４】
【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、第１ビームに対応する第１受信信号を第１複素信号に変換する第１複素信号変換手段と、前記第１ビームとは異なる第２ビームに対応する第２受信信号を第２複素信号に変換する第２複素信号変換手段と、前記第１複素信号及び前記第２複素信号の少なくとも一方について、位相補正を行う位相補正手段と、前記位相補正後における前記第１複素信号及び前記第２複素信号に基づいて振幅信号を演算する振幅演算手段と、を含むことを特徴とする。
【０００５】
上記構成によれば、第１ビーム及び第２ビームが同時又は順次形成され、それらに対応する第１受信信号及び第２受信信号がそれぞれ複素信号に変換され、それにより生成された第１複素信号及び第２複素信号の少なくとも一方の位相が補正された後に両者が加算される。ここで、位相補正量は手動又は自動で設定され、位相補正量が適当に設定されれば、サイドローブが効果的に低減される。すなわち、サイドローブ成分の位相が反転するようにあるいはできる限り位相差が１８０度となるように、位相補正量の設定を行う。
【０００６】
望ましくは、前記位相補正における補正量を可変設定するための補正量設定手段を含む。この構成によれば、例えば表示画像を観察しつつ、サイドローブの影響が少なくなるように位相補正量を適宜調整すればよい。画面全体にわたってサイドローブ（偽像）をすべて除去するのは一般に困難であるが、目的部位に関しては上記手法で容易にサイドローブを低減できる。サイドローブか否かの判断は位相補正量を適当にシフトさせてみれば、画像上で容易に判別可能である。すなわち、そのような位相補正量のスキャンにより、通常、より大きく輝度が変化する部分がサイドローブによる画像成分である。
【０００７】
なお、第１ビーム及び第２ビームが時分割で形成される場合、第１複素信号変換手段及び第２複素信号変換手段を実質的に単一の手段として構成してもよい。これは他の構成についても同様である。ただし、時分割方式が採用される場合、先行処理された信号を、後続信号の処理完了まで記憶しておくメモリを設ける必要がある。
【０００８】
また、第１ビーム及び第２ビームは画像の空間分解能の観点から、相互に隣接形成されるのが望ましい。
【０００９】
望ましくは、前記振幅演算手段は、前記位相補正後における前記第１複素信号及び前記第２複素信号を加算する加算手段と、前記加算後の加算信号から振幅信号を生成する絶対値演算手段と、を含む。この構成によれば、必ずしも複数の絶対値演算手段を設けなくてもよい。
【００１０】
望ましくは、前記第１複素信号及び前記第２複素信号の加算前にそれぞれの複素信号に対して重み付けを行う重み付け手段を含む。この重み付けによれば、位相補正の強調度合いを調整できる。診断目的などに応じて、重み付け値を調整できるようにするのが望ましい。
【００１１】
望ましくは、前記振幅演算手段は、前記位相補正後における前記第１複素信号及び前記第２複素信号ごとに設けられ、各複素信号ごとに絶対値演算を行って第１振幅信号及び第２振幅信号を生成する絶対値演算手段と、前記第１振幅信号及び前記第２振幅信号を加算する加算手段と、を含む。
【００１２】
望ましくは、前記第１振幅信号及び前記第２振幅信号の加算前に、それぞれの振幅信号あるいはそれぞれの複素信号に対して重み付けを行う重み付け手段を含む。
【００１３】
望ましくは、前記第１複素信号及び前記第２複素信号の位相差を演算する位相差演算手段と、前記位相差に基づいて位相補正量を設定する補正量設定手段と、を含む。この構成によれば、位相差に基づいて適応的に補正量を設定でき、位相補正量のマニュアル調整に伴う煩雑さを解消できる。
【００１４】
【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。
【００１５】
図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示すブロック図である。
【００１６】
プローブ１０は例えば複数の振動素子からなるアレイ振動子を収納した超音波探触子である。プローブ１０は体表面上に当接して用いられ、あるいは体腔内に挿入して用いられる。プローブ１０には送受信回路１２が接続されている。送受信回路１２からプローブ１０へ送信信号が供給され、一方、プローブ１０からの受信信号は送受信回路１２にて増幅などの処理を経た後、その送受信回路１２から直交検波器１４，１６へ出力される。送受信回路１２には図示されていない走査制御部が接続されており、その走査制御部によって送受信ビームの方位などが決定される。電子セクタ走査が、電子リニア走査、コンベックス走査など超音波ビームの走査形態にかかわらず本発明を適用可能である。
【００１７】
本実施形態においては、２つの直交検波１４，１６が並列的に設けられている。一方の直交検波器１４には第１ビームの形成により得られた第１受信信号１００が入力されている。他方の直交検波器１６には第２ビームの形成により得られた第２受信信号１０２が入力されている。このように２つの送受信ビームを同時に形成するために、本実施形態においては、２つの直交検波器を用意している。もちろん、２つのビームを時分割で形成してもよい。この場合には、単一の直交検波器を利用して２つの受信信号を順次処理することになる。
【００１８】
直交検波器１４，１６には、直交検波のための参照信号１０４が入力されている。この参照信号１０４は送信周波数に相当する周波数をもった信号であって、直交検波器１４，１６において９０度位相を異ならせた参照信号も生成され、それらの２つの参照信号が各受信信号に加算されることになる。そして、加算後の信号のうちで、特定帯域の信号を取り出すことによって第１ビームに相当する第１複素信号１０６と第２ビームに相当する第２複素信号１０８とが生成される。
【００１９】
本実施形態では、第１複素信号１０６が位相補正器１８に入力されている。この位相補正器１８は、第１複素信号１０６に対して位相の補正を実行する回路であり、その補正量は補正量調整器２０にて設定されている。
【００２０】
補正量調整器２０にはユーザー設定された入力値と送受信パラメータとが入力されており、補正量調整器２０はそれらの値に基づいて位相補正量の調整を実行する。入力値はユーザー設定された補正の基準となる値であり、送受信パラメータは例えば走査角度θであって、そのパラメータは入力値に対する修正値として利用される。例えば、走査角度θが０の場合、入力値がそのまま位相補正器１８へ出力される。
【００２１】
したがって、この図１に示した実施形態においては、基本的にユーザーによって位相補正量を設定でき、例えば表示される超音波画像を見ながら、適宜その補正量を設定できるという利点がある。この場合、例えば目的とする観察部位の画像が最も鮮明になるように入力値をユーザー設定すればよい。
【００２２】
ちなみに、補正量を調整すると、メインビームに対応する真のエコーによる画像はそれほど変化しないのに対し、サイドローブに対応する画像は位相関係が大きく変化するためその画質も大きく変化する。そのような前提に基づいてマニュアルによって適宜補正量を調整可能である。
【００２３】
位相補正器１８から出力される補正後の第１の複素信号１０６Ａは重み付け回路１９に入力されている。そして、複素信号１０６Ａの実数部及び虚数部に一定の係数βが乗算され、その重み付け後の第１複素信号１０６Ｂが加算器２２に入力されている。一方、直交検波器１６から出力される第２複素信号は重み付け回路２１に入力されている。そして、その第２複素信号１０８を構成する実数部及び虚数部に対して一定の係数（１−β）が乗算され、そのような重み付け後の第２複素信号１０８Ｂが加算器２２に送られている。加算器２２では、第１複素信号１０６Ｂ及び第２複素信号１０８Ｂの加算を、実数部及び虚数部のそれぞれにおいて実行し、加算後の複素信号を絶対値演算器２４へ出力する。
【００２４】
絶対値演算器２４は加算器２２から出力される加算後の複素信号に対して絶対値演算を実行する回路である。具体的には、実数部の二乗に虚数部の二乗を加えたものに対してルート演算を実行することによって絶対値を求めている。この絶対値は受信信号のエンベロープ成分に相当するものである。
【００２５】
ＤＳＣ（デジタルスキャンコンバータ）２６は、座標変換等を実行する回路であり、そのＤＳＣ２６内のフレームメモリには断層画像データとして絶対値演算器２４から出力されるデータ１１４が格納される。そして、そのようなデータによって構成される断層画像（Ｂモード画像）は表示器２８に表示される。
【００２６】
以上のように、図１に示した実施形態によれば、ユーザーが実際に断層画像を見ながら補正量を調整設定でき、サイドローブを低減させた所望の画像を自由に構築できるという利点がある。また、ユーザー設定された入力値に対してビーム走査角度などに応じた微修正が行われているので、補正量の設定をより適切に設定することができる。さらに、重み付け回路１９，２１における係数βの値をユーザー設定できるようにすれば、位相補正による効果の度合いを自由に調整できるという利点がある。この場合において、βの値を０．５に近づければより位相補正の効果を高めることができ、一方、その値を小さくすればその効果を少なくできる。
【００２７】
次に、図２を用いて第２実施形態に説明する。なお、図１に示した構成と同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。図２に示す実施形態においては、加算器３４の前段に２つの絶対値演算器３０，３２が設けられ、加算器３４においてエンベロープ信号の状態において加算が実行されている。
【００２８】
図示されるように絶対値演算器３０，３２と加算器３４との間には重み付け回路４２，４４が設けられ、上述同様の重み付けが実行されている。すなわち、絶対値演算器３０から出力される信号１２２は重み付け回路４２に入力され、その信号１２２に対して係数βが乗算され、その乗算後の信号１２２Ａが加算器３４の一方の入力端子に入力されている。これと同様に、絶対値演算器３２から出力される信号１２４は重み付け回路４４において係数（１−β）と乗算され、その乗算結果を表す信号１２４Ａが加算器３４の他方の入力端子に入力されている。そして、それらの信号１２２Ａ，１２４Ａが加算され、その加算結果がＤＳＣ２６に送られている。
【００２９】
ちなみに、図２に示した実施形態においても、２つのビームを時分割で形成することができ、その場合において１つの直交検波器１４と１つの絶対値演算器３０を設ければよい。そして、位相補正器１８は何れか一方の受信信号のみに対して動作させればよい。また、重み付け回路においては時分割でβ及び１−βの乗算を実行し、加算器３４においては先行する信号を一旦メモリに記憶した後、次の信号と加算を行うようにしてもよい。
【００３０】
次に、図３を用いて第３実施形態について説明する。なお、図１及び図２に示した構成と同様の構成には同一符号を付しその説明を省略する。
【００３１】
この図３に示される第３実施形態においては、自動的に位相補正量が設定されている。すなわち、直交検波器１４，１６から出力される第１複素信号１０６及び第２複素信号１０８は、補正量設定器４０に入力されており、２つの複素信号間における位相差が演算されている。補正量設定器４０はその位相差にしたがって位相補正量を算出する。この場合において、必要に応じて上述同様に送受信パラメータが考慮される。他の構成は上述した図１に示した構成と同一である。したがって、この図３に示す実施形態によれば、自動的に位相補正量を設定できるので、手動の場合に比べて煩雑さを解消できるという利点がある。検出される位相差及び送受信パラメータに応じてどのように補正量を設定するかについては実験結果などに基づいて適宜その設定関数を定めればよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、超音波診断装置においてサイドローブを効果的に低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る他の実施形態を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る他の実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０プローブ、１２送受信回路、１４，１６直交検波器、１８位相補正器、１９，２１重み付け回路、２０補正量調整器、２２加算器、２４絶対値演算器。

Claims

第１ビームに対応する第１受信信号を第１複素信号に変換する第１複素信号変換手段と、
前記第１ビームとは異なる第２ビームに対応する第２受信信号を第２複素信号に変換する第２複素信号変換手段と、
前記第１複素信号及び前記第２複素信号の少なくとも一方について、位相補正を行う位相補正手段と、
前記位相補正後における前記第１複素信号及び前記第２複素信号に基づいて振幅信号を演算する振幅演算手段と、
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、
前記位相補正における補正量を可変設定するための補正量設定手段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、
前記振幅演算手段は、
前記位相補正後における前記第１複素信号及び前記第２複素信号を加算する加算手段と、
前記加算後の加算信号から振幅信号を生成する絶対値演算手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
請求項３記載の装置において、
前記第１複素信号及び前記第２複素信号の加算前にそれぞれの複素信号に対して重み付けを行う重み付け手段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、
前記振幅演算手段は、
前記位相補正後における前記第１複素信号及び前記第２複素信号ごとに設けられ、各複素信号ごとに絶対値演算を行って第１振幅信号及び第２振幅信号を生成する絶対値演算手段と、
前記第１振幅信号及び前記第２振幅信号を加算する加算手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
請求項５記載の装置において、
前記第１振幅信号及び前記第２振幅信号の加算前に、それぞれの振幅信号あるいはそれぞれの複素信号に対して重み付けを行う重み付け手段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、
前記第１複素信号及び前記第２複素信号の位相差を演算する位相差演算手段と、
前記位相差に基づいて位相補正量を設定する補正量設定手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。