(57)【要約】【課題】 多重パルサを用いて送信パルス信号のパワーを調節する超音波システムを提供する。【解決手段】本発明による超音波システムは、超音波信号を対象体に送信して前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して受信信号を形成する複数の変換素子を含む超音波プローブと、複数のチャンネルを介して前記複数の変換素子それぞれに連結され、送信制御クロックに同期して送信周波数の送信パルス信号を形成し、パルサ制御信号に応じて互いに異なる電圧で動作する多重パルサをそれぞれ含む複数のパルス生成器を有する送信部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波システムであって、
超音波信号を対象体に送信して前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して受信信号を形成する複数の変換素子を含む超音波プローブと、
複数のチャンネルを介して前記複数の変換素子それぞれに連結され、送信制御クロックに同期して送信周波数の送信パルス信号を形成し、パルサ制御信号に応じて互いに異なる電圧で動作する多重パルサをそれぞれ含む複数のパルス生成器を備える送信部と
を備えることを特徴とする超音波システム。
【請求項２】
前記送信部は、
前記送信制御クロック、前記送信周波数（ｔｒａｎｓｍｉｔ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）および前記各パルス生成器に含まれた前記パルサの数によって、前記パルス生成器に加えられる加重値を算出する加重値算出部と、
前記算出された加重値を前記パルス生成器に設定する加重値設定部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波システム。
【請求項３】
前記加重値は、前記パルサ制御信号をパルス幅変調（ｐｕｌｓｅ  ｗｉｄｔｈ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）して算出することを特徴とする請求項２に記載の超音波システム。
【請求項４】
前記送信部は、前記多重パルサを用いて多重レベル送信波形（ｍｕｌｔｉ−ｌｅｖｅｌ  ｔｒａｎｓｍｉｔ  ｗａｖｅｆｏｒｍ）を形成することを特徴とする請求項１に記載の超音波システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波システムに関し、特に多重パルサを用いて送信パルス信号のパワーを調節する超音波システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波システムは、無侵襲および非破壊特性を有しており、対象体内部の情報を得るために医療分野で広く用いられている。超音波システムは、対象体を直接切開して観察する外科手術の必要がなく、対象体の内部組織を高解像度の映像で医師に提供できるので、医療分野で非常に重要なものとして用いられている。
【０００３】
一般に、超音波システムは、超音波信号を対象体に送信して対象体から反射される超音波信号（即ち、超音波エコー信号）を受信して対象体の２次元または３次元超音波映像を形成する。超音波システムは、複数の変換素子を含む超音波プローブと複数の変換素子それぞれを駆動させるための送信パルス信号を形成するパルス生成器とを備える。複数の変換素子それぞれは、パルス生成器から提供される送信パルス信号に反応し、超音波信号を形成して対象体に送信する。パルス生成器は、送信制御クロック（ｔｒａｎｓｍｉｔ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｃｌｏｃｋ）に同期して目的とする送信周波数（ｔｒａｎｓｍｉｔ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）に合った送信パルス信号を形成する。この送信パルス信号は、複数の変換素子それぞれに伝送される。変換素子は、送信パルス信号によって駆動され超音波送信ビームを生成する。
【０００４】
一方、超音波送信ビームは、超音波映像の画質を劣化させるサイドローブ（ｓｉｄｅ  ｌｏｂｅ）やグレーティングローブ（ｇｒａｔｉｎｇ  ｌｏｂｅ）を含んでおり、そのサイドローブとグレーティングローブを減らすことが必要である。超音波送信ビームでサイドローブとグレーティングローブを減らす方法として、最近は、送信パルス信号のパワー波形を制御するアポダイゼーション（ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ）法が広く用いられている。このアポダイゼーションは、パルス生成器を制御するパルサ制御信号のパルス幅を変調するパルス幅変調（ｐｕｌｓｅ  ｗｉｄｔｈ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＰＷＭ）を用いて行うことができる。
【０００５】
このＰＷＭ法を用いる場合、送信パルス信号のパワーを調節するための加重値の数、即ち加重値段階数（ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ  ｓｔｅｐ）は、送信制御クロック（ｔｒａｎｓｍｉｔ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｃｌｏｃｋ）および送信周波数（ｔｒａｎｓｍｉｔ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）により決まる。そして送信制御クロックが高く送信周波数が低い場合には、加重値段階数は多くなるのに対し、送信制御クロックが低く送信周波数が高い場合には、加重値段階数は少なくなる。この後者の場合、加重値段階数を多くするためには送信制御クロックを非常に高くしなければならないが、ハードウェアの制約によって高くすることができる送信制御クロックには限界がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開平９−２３４２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、多重パルサを用いて送信パルス信号のパワーを調節する超音波システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するために、本発明による超音波システムは、超音波信号を対象体に送信して前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して受信信号を形成する複数の変換素子を含む超音波プローブと、複数のチャンネルを介して前記複数の変換素子それぞれに連結され、送信制御クロックに同期して送信周波数の送信パルス信号を形成し、パルサ制御信号に応じて互いに異なる電圧で動作する多重パルサをそれぞれ含む複数のパルス生成器を備える送信部とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、多重パルサを用いて送信制御クロック（ｔｒａｎｓｍｉｔ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｃｌｏｃｋ）と送信周波数（ｔｒａｎｓｍｉｔ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）とによって制限される加重値段階数（ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ  ｓｔｅｐ）を高めることができ、アポダイゼーション（ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ）の効果を増大させることができる。
【００１０】
また、本発明は、多重パルサを用いて多重レベルの波形を有する送信パルス信号を形成できるだけでなく、擬似任意送信波形（ｐｓｅｕｄｏ  ａｒｂｉｔｒａｒｙ  ｔｒａｎｓｍｉｔ  ｗａｖｅｆｏｒｍ）を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例における超音波システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例における変換素子、走査線および座標系を示す概略図である。
【図３】本発明の実施例における送信部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例におけるデュアルパルサで構成されたパルス生成器を示す例示図である。
【図５ａ】送信制御クロックが８０ＭＨｚであり、送信周波数が５ＭＨｚの場合の加重値段階数（ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ  ｓｔｅｐ）を示す例示図である。
【図５ｂ】本発明の実施例におけるデュアルパルサを用いて加重値段階数を高める例を示す例示図である。
【図６ａ】送信制御クロックが８０ＭＨｚであり、送信周波数が１０ＭＨｚの場合に設定される加重値を示す例示図である。
【図６ｂ】本発明の実施例におけるデュアルパルサを備えたパルス生成器を用いて設けられる加重値を示す例示図である。
【図７】本発明の実施例における多重パルサを備えるパルス生成器を示す例示図である。
【図８】本発明の実施例における多重パルサを備えるパルス生成器で出力された送信パルス信号の多重レベル送信波形を示す例示図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施例における超音波システムの構成を示すブロック図である。超音波システム１００は、超音波プローブ１１０および送信部１２０を備える。また、超音波システム１００は受信部１３０、プロセッサ１４０、ディスプレイ部１５０および制御部１６０をさらに備える。
【００１４】
超音波プローブ１１０は、超音波信号を対象体に送信して対象体から反射される超音波信号（即ち、超音波エコー信号）を受信して受信信号を形成する。超音波プローブ１１０は、超音波信号と電気的信号とを相互変換する複数の変換素子１１２（図２参照）を備える。複数の変換素子１１２のそれぞれは、図２に示すように超音波信号を軸方向（ａｘｉａｌ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に沿って対象体に送信し、対象体から反射される超音波エコー信号を受信して受信信号を形成する。受信信号は、超音波映像の形成のために軸方向と共に、図２に示すように軸方向に垂直な横方向（ｌａｔｅｒａｌ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）と対象体の断面厚方向である高さ方向（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に対する対象体の解剖学的情報を含む。
【００１５】
送信部１２０は、超音波プローブ１１０の変換素子の位置および集束点を考慮し、送信制御クロック（ｔｒａｎｓｍｉｔ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｃｌｏｃｋ）に同期して送信周波数（ｔｒａｎｓｍｉｔ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）に対応する送信パルス信号を形成し、複数のチャンネルを介して複数の変換素子１１２に伝送される。また、送信部１２０は、送信制御クロック（ｔｒａｎｓｍｉｔ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｃｌｏｃｋ）と複数のパルサ（多重パルサ）によって送信パルス信号のパワーを調節する。
【００１６】
図３は、本発明の実施例における送信部の構成を示すブロック図である。送信部１２０は、送信集束遅延格納部１２１、送信パルス信号形成部１２２、加重値算出部１２３および加重値設定部１２４を備える。
【００１７】
送信集束遅延格納部１２１は、超音波信号が超音波プローブ１１０の変換素子１１２で対象体の集束点に到達する時間を補正するための遅延パターンを格納する。
【００１８】
送信パルス信号形成部１２２は、複数のチャンネルに連結される複数のパルス生成器を備え、送信集束遅延格納部１２１の遅延パターンによって超音波プローブ１１０の変換素子１１２それぞれに印加される送信パルス信号を形成する。本実施例で、パルス生成器それぞれは多重パルサを備える。一例として、パルス生成器は、図４に示すようにパルサ制御信号に応じて動作する第１のパルサ１２２ａおよび第２のパルサ１２２ｂを含むデュアルパルサ（ｄｕａｌ  ｐｕｌｓｅｒ）を備える。図４において、ＨＶ１およびＨＶ２は互いに異なる電圧を示す。一例として、ＨＶ１はＨＶ２の２倍に該当する電圧である。
【００１９】
加重値算出部１２３はさらに、送信制御クロック、送信周波数およびパルサの数によって複数の変換素子１１２それぞれに印加する送信パルス信号のパワーの加重値を算出する。一例として、送信制御クロックが８０ＭＨｚであり、送信周波数が５ＭＨｚであって、各パルス生成器が１つのパルサ（即ち、単一パルサ）を備え、ＨＶ１がＨＶ２の２倍である場合、図５ａに示すように８つの加重値（第１〜８の加重値）が算出できる。本実施例によって送信制御クロックが８０ＭＨｚであり、送信周波数が５ＭＨｚであり、各パルス生成器が２つのパルサ（即ち、デュアルパルサ）を備え、ＨＶ１がＨＶ２の２倍である場合、加重値算出部１２３は図５ｂに示すように第１のパルサ１２２ａに該当する加重値（第１〜８の加重値）および第２のパルサ１２２ｂに該当する加重値（第９〜１２の加重値）を算出する。
【００２０】
前述した例では第１のパルサ１２２ａに対して第１〜８の加重値を算出し、第２のパルサ１２２ｂに対して第９〜１２の加重値を算出するものとして説明したが、これに限定されず、第１のパルサに対して第１〜４の加重値を算出し、第２のパルサに対して第５〜１２の加重値を算出することもできる。
【００２１】
また、前述した例では各パルス生成器が２つのパルサ、即ちデュアルパルサを備える場合について加重値を算出する方法を説明したが、これに限定されず、各パルス生成器が複数のパルサを備える多重パルサの場合についても加重値を算出できる。
【００２２】
他の例として、送信制御クロックが８０ＭＨｚであり、送信周波数が１０ＭＨｚであり、パルス生成器が１つのパルサ（即ち、単一パルサ）を備える場合、図６ａに示すように４つの加重値（第１〜４の加重値）が算出できる。しかし、本実施例によって送信制御クロックが８０ＭＨｚであり、送信周波数が１０ＭＨｚであり、各パルス生成器が２つのパルサ（即ち、デュアルパルサ）を備える場合、加重値算出部１２３は図６ｂに示すように第１のパルス１２２ａに該当する加重値（第１〜４の加重値）および第２のパルサ１２２ｂに該当する加重値（第５および第６の加重値）を算出する。
【００２３】
前述した例では、第１のパルサ１２２ａについて第１〜４の加重値を算出し、第２のパルサ１２２ｂについて第５および第６の加重値を算出するものとして説明したが、これに限定されず、第１のパルサ１２２ａについて第１および第２の加重値を算出し、第２のパルサ１２２ｂについて第３〜６の加重値を算出することもできる。
【００２４】
また、前述した例ではパルサが２つ、即ちデュアルパルサで加重値を算出する場合を説明したが、これに限定されず、複数のパルサを備える多重パルサの場合についても加重値を算出することができる。
【００２５】
加重値設定部１２４は、加重値算出部１２３で算出された加重値を送信パルス信号形成部１２２に提供して送信パルス信号のパワーを調節する。
【００２６】
受信部１３０は、超音波プローブ１１０から提供される受信信号をアナログデジタル変換する。また、受信部１３０は超音波プローブ１１０の変換素子の位置および集束点を考慮してデジタル変換された受信信号を受信集束させて受信集束信号を形成する。
【００２７】
プロセッサ１４０は、受信部１３０から提供される受信集束信号を用いて対象体の超音波映像を形成する。ディスプレイ部１５０は、プロセッサ１４０で形成された超音波映像を表示する。
【００２８】
制御部１６０は、超音波信号の送受信を制御し、送信パルス信号のパワーを制御する。また、制御部１６０は超音波映像の形成およびディスプレイを制御する。
【００２９】
本発明を望ましい実施例を通じて説明し例示したが、当業者であれば添付の特許請求の範囲および範疇を逸脱せずに様々な変形および変更がなされることが分かるはずである。
【００３０】
一例として、本実施例では多重パルサを用いて送信パルス信号のパワーを調節するものとして説明したが、他の実施例では送信部が図７に示された多重パルサを用いて図８に示すように多重レベル送信波形（ｍｕｌｔｉ−ｌｅｖｅｌ  ｔｒａｎｓｍｉｔ  ｗａｖｅｆｏｒｍ）を形成することもできる。
【符号の説明】
【００３１】
１００  超音波システム
１１０  超音波プローブ
１１２  変換素子
１２０  送信部
１３０  受信部
１４０  プロセッサ
１５０  ディスプレイ部
１６０  制御部
１２１  送信集束遅延格納部
１２２  送信パルス信号形成部
１２２ａ  第１のパルサ
１２２ｂ  第２のパルサ
１２３  加重値算出部
１２４  加重値設定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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