(57)【要約】【課題】グレーティングローブの発生やビーム形状の乱れを防止し、良質な画像が得られる超音波診断装置を提供する。【解決手段】配列振動子の指向性が低下する偏向角の大きな走査においては、送信周波数制御器２０の制御により、送信器１３で発生する送信パルスの周波数を低く設定する。これにより、グレーティングローブの発生やビーム形状の劣化を防止することができ、良好な画質の空間合成画像を得ることができる。【選択図】図１
2004290393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対して超音波ビームの送受信を行う複数の振動子が配列された配列振動子と、
前記配列振動子を用いて送受信を行う送受信器と、
前記送受信器からの受信信号に対して振幅検波を行って振幅情報を出力する検波器と、
前記配列振動子の偏向角度を変えて前記被検体に対して複数回の走査を行ない、その結果得られた前記検波器からの複数の振幅情報の空間合成を行う合成器と、
前記送受信器の送信パルスの送信周波数を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、複数回の走査により空間合成を行う際に、前記配列振動子の指向性が低下する偏向角度の大きい走査では、前記送信器に対して送信パルスの送信周波数を低く設定する制御を行うことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
被検体に対して超音波ビームの送受信を行う複数の振動子が配列された配列振動子と、
前記配列振動子を用いて送受信を行う送受信器と、
前記送受信器からの受信信号のうち設定された帯域の信号のみを通過させる帯域可変フィルタと、
前記帯域可変フィルタからの信号に対して振幅検波を行って振幅情報を出力する検波器と、
前記配列振動子の偏向角度を変えて前記被検体に対して複数回の走査を行ない、その結果得られた前記検波器からの複数の振幅情報の空間合成を行う合成器と、
前記帯域可変フィルタの通過帯域を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、複数回の走査により空間合成を行う際に、前記配列振動子の指向性が低下する偏向角度の大きい走査では、前記帯域可変フィルタの通過帯域を低域に設定する制御を行うことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
被検体に対して超音波ビームの送受信を行う複数の振動子が配列された配列振動子と、
前記配列振動子を用いて送受信を行う送受信器と、
前記送受信器からの受信信号に対して振幅検波を行って振幅情報を出力する検波器と、
前記配列振動子の複数の開口より前記被検体に対して同一音響線上への複数回の走査を行ない、その結果得られた前記検波器からの複数の振幅情報の空間合成を行う合成器と、
前記合成器により空間合成された画像信号を表示する表示器と、
前記送受信器の送信パルスの送信周波数を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、複数回の走査により空間合成を行い前記表示器に表示を行う際に、前記配列振動子の指向性が低下する偏向角度の大きい走査では、前記送受信器の送信パルスの送信周波数を低く設定する制御を行うことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
被検体に対して超音波ビームの送受信を行う複数の振動子が配列された配列振動子と、
前記配列振動子を用いて送受信を行う送受信器と、
前記送受信器からの受信信号のうち設定された帯域の信号のみを通過させる帯域可変フィルタと、
前記帯域可変フィルタからの信号に対して振幅検波を行って振幅情報を出力する検波器と、
前記配列振動子の複数の開口より前記被検体に対して同一音響線上への複数回の走査を行ない、その結果得られた前記検波器からの複数の振幅情報の空間合成を行う合成器と、
前記帯域可変フィルタの通過帯域を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、複数回の走査により空間合成を行い前記表示器に表示を行う際に、前記配列振動子の指向性が低下する偏向角度の大きい走査では、前記帯域可変フィルタの通過帯域を低域に設定する制御を行うことを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配列振動子により超音波ビームを複数回送受信して得たエコーデータを空間合成し表示することで、生体等の被検体の状態を観察および診断する超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空間合成とは、複数の視野角度から取得した超音波エコーを合成し、１枚の画像を形成するものである。
【０００３】
図３は、従来の空間合成を行なう超音波診断装置の一構成例を示すブロック図である（例えば、特許文献１参照）。図３において、送受信器２２では、まず、送信器１３で発生された送信パルスは配列振動子１０において超音波信号に変換され、図示されない生体内において反射し、配列振動子１０に戻ってくる。配列振動子１０では、受信したエコー信号を電気信号に変換する。この電気信号はビームフォーマ１４に入力される。ビームフォーマ１４では、遅延加算が行なわれ、所望の方向に指向性を有する受信信号が得られる。ビームフォーマ１４の出力信号（送受信器２２の出力信号）は検波器１５で検波され、振幅情報が取り出される。検波された信号は合成器１６に取り込まれる。ここまでの過程が数回行なわれる。
【０００４】
図４は、配列振動子１０による送受信を複数回行って空間合成を行う様子を示す図である。図４において、走査は５回行なわれる。図４（ａ）に示す１回目の走査では、送受信は配列振動子の配列方向に対して垂直に、図４（ｂ）に示す２回目の走査では左斜め方向に、図４（ｃ）に示す３回目の走査ではやや左斜め方向に、図４（ｄ）に示す４回目の走査ではやや右斜め方向に、図４（ｅ）に示す５回目の走査では右斜め方向に送受信が行なわれる。このような走査の結果を図３の合成器１６に入力し、同じ部位からの信号を加算し、１枚の画像を構成し、スキャンコンバータ１７を介して表示器１８に表示する。制御器１９は、送信器１３、ビームフォーマ１４、合成器１６、スキャンコンバータ１７といったシステム各部のタイミングおよび動作を制御する。１枚の画像の構成には、図４（ｆ）に示すような送受信が必要である。
【０００５】
このように、空間合成では、同じ部位の信号を異なる方向から得ることにより、画質の向上を行なう。画質の向上とは、具体的には、輪郭の強調やスペックルの低減である。
【０００６】
次に、別の走査方法について、図５を参照しながら説明する。この走査方法でも、図３に示す装置の構成で実現できる。図５（ａ）に示すように、配列振動子１０の開口のうち、Ａ〜Ｄのような配置で４つの分割開口を用意する。これら４つの開口で、全て同一の走査線１２上を走査するように、図３のビームフォーマ１４を制御する。例えばＡの開口を用いる場合には、図５（ｂ）に示すように、走査線１２上のフォーカス点Ｆ１、Ｆ２へと走査を行なう。開口Ｂを用いる場合には、図５（ｃ）に示すように、図５（ｂ）と同様、フォーカス点Ｆ１、Ｆ２へと走査を行なう。このように４つの開口により同一走査線を走査し、得られた画像信号を合成器１６により合成し、スキャンコンバータ１７を介して表示する。
【０００７】
【特許文献１】
特表２００２−５２６２２４号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開昭５５−５６２２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例において空間合成を行なうためには、偏向を行なった送受信を必要とする。例えば、図４（ｂ）、図４（ｅ）、または図５の開口Ａ、Ｄのように、大きな偏向を行なう走査においては、配列振動子のチャンネルピッチに起因するグレーティングローブが発生したり、ビーム形状の乱れが発生する。
【００１０】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、配列振動子の指向性が低下する偏向角の大きな走査においても、グレーティングローブの発生やビーム形状の乱れを防止し、良質な画像が得られる超音波診断装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第１の超音波診断装置は、被検体に対して超音波ビームの送受信を行う複数の振動子が配列された配列振動子と、配列振動子を用いて送受信を行う送受信器と、送受信器からの受信信号に対して振幅検波を行って振幅情報を出力する検波器と、配列振動子の偏向角度を変えて被検体に対して複数回の走査を行ない、その結果得られた検波器からの複数の振幅情報の空間合成を行う合成器と、送受信器の送信パルスの送信周波数を制御する制御手段とを備え、制御手段は、複数回の走査により空間合成を行う際に、配列振動子の指向性が低下する偏向角度の大きい走査では、送受信器の送信パルスの送信周波数を低く設定する制御を行うことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、同一の配列振動子を用い偏向角度を変えて複数の走査を行ない、空間合成を行なう際に、配列振動子の指向性が低下する偏向角の大きい走査では、送信周波数を低くすることで、ビーム形状を損なうことなく空間合成を行なうことができる。
【００１３】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第２の超音波診断装置は、被検体に対して超音波ビームの送受信を行う複数の振動子が配列された配列振動子と、配列振動子を用いて送受信を行う送受信器と、送受信器からの受信信号のうち設定された帯域の信号のみを通過させる帯域可変フィルタと、帯域可変フィルタからの信号に対して振幅検波を行って振幅情報を出力する検波器と、配列振動子の偏向角度を変えて被検体に対して複数回の走査を行ない、その結果得られた検波器からの複数の振幅情報の空間合成を行う合成器と、帯域可変フィルタの通過帯域を制御する制御手段とを備え、制御手段は、複数回の走査により空間合成を行う際に、配列振動子の指向性が低下する偏向角度の大きい走査では、帯域可変フィルタの通過帯域を低域に設定する制御を行うことを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、第１の超音波診断装置のように送信周波数を低くするのではなく、受信側において通過帯域を選択する帯域可変フィルタを設け、低域の信号のみを抽出することで、ビーム形状を損なうことなく空間合成を行なうことができる。
【００１５】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第３の超音波診断装置は、被検体に対して超音波ビームの送受信を行う複数の振動子が配列された配列振動子と、配列振動子を用いて送受信を行う送受信器と、送受信器からの受信信号に対して振幅検波を行って振幅情報を出力する検波器と、配列振動子の複数の開口より被検体に対して同一音響線上への複数回の走査を行ない、その結果得られた検波器からの複数の振幅情報の空間合成を行う合成器と、合成器により空間合成された画像信号を表示する表示器と、送受信器の送信パルスの送信周波数を制御する制御手段とを備え、制御手段は、複数回の走査により空間合成を行い表示器に表示を行う際に、配列振動子の指向性が低下する偏向角度の大きい走査では、送受信器の送信パルスの送信周波数を低く設定する制御を行うことを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、配列振動子の複数の開口より同一音響線上のデータを取得し、空間合成を行ない表示し、複数の走査において配列振動子の指向性が低下する偏向角の大きい走査では、送信周波数を低くすることで、ビーム形状を損なうことなく空間合成を行なうことができる。
【００１７】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第４の超音波診断装置は、被検体に対して超音波ビームの送受信を行う複数の振動子が配列された配列振動子と、配列振動子を用いて送受信を行う送受信器と、送受信器からの受信信号のうち設定された帯域の信号のみを通過させる帯域可変フィルタと、帯域可変フィルタからの信号に対して振幅検波を行って振幅情報を出力する検波器と、配列振動子の複数の開口より被検体に対して同一音響線上への複数回の走査を行ない、その結果得られた検波器からの複数の振幅情報の空間合成を行う合成器と、帯域可変フィルタの通過帯域を制御する制御手段とを備え、制御手段は、複数回の走査により空間合成を行い表示器に表示を行う際に、配列振動子の指向性が低下する偏向角度の大きい走査では、帯域可変フィルタの通過帯域を低域に設定する制御を行うことを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、第３の超音波診断装置のように送信周波数を低くするのではなく、受信側において通過帯域を選択する帯域可変フィルタを設け、低域の信号のみを抽出することで、ビーム形状を損なうことなく空間合成を行なうことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る空間合成を行う超音波診断装置の一構成例を示すブロック図である。なお、図１において、従来例の説明で参照した図３と同様の構成および機能を有する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２１】
本実施の形態が図３に示す従来例と異なるのは、送信周波数制御器２０（制御手段）を設けている点にある。
【００２２】
送信周波数制御器２０は、制御器１９（制御手段）から出力された送信周波数データに基づいて、送信器１３により発生される送信パルスの周波数を制御する。なお、ここでいう周波数とは、繰返し間隔ではなく、送信パルスの１波の時間の逆数である。本構成により、図４および図５に示したような走査を行ない、空間合成画像を表示する。配列振動子の指向性が低下する走査ビームの偏向角が大きいときには、送信周波数制御器２０の制御により、送信器１３で発生する送信パルスの周波数が低く設定される。
【００２３】
配列振動子のチャンネルピッチに依存するグレーティングローブの発生、あるいは、ビーム偏向角が大きいことによるビーム形状の劣化は、使用する周波数を低くすることで解消される。この本実施の形態では、送信周波数を低くすることで、使用する周波数を下げ、ダイナミックレンジの広い優れた画質を実現することができる。
【００２４】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２に係る空間合成を行なう超音波診断装置の一構成例を示すブロック図である。なお、図２において、実施の形態１の説明で参照した図１と同様の構成および機能を有する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２５】
本実施の形態が実施の形態１と異なるのは、送信周波数制御器２０により送信周波数を制御するのではなく、受信において通過帯域を選択する帯域可変フィルタ２１を設けた点にある。
【００２６】
帯域可変フィルタ２１は、制御器１９（制御手段）から出力された受信帯域制御データに基づいて、ビームフォーマ１４により受信された受信信号の帯域を制限する。本構成により図４および図５に示したような走査を行ない、空間合成画像を表示する。配列振動子の指向性が低下する走査ビームの偏向角が大きいときには、帯域可変フィルタ２１による帯域制限により受信信号のうちの高い帯域の信号が制限され、低域の信号が抽出される。
【００２７】
配列振動子のチャンネルピッチに依存するグレーティングローブの発生、あるいは、ビーム偏向角が大きいことによるビーム形状の劣化は、使用する周波数を低くすることで解消される。本実施の形態では、受信信号のうちの高い周波数成分をカットすることで、使用する周波数を下げ、ダイナミックレンジの広い優れた画質を実現することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、配列振動子の指向性が低下する偏向角の大きな走査においても、グレーティングローブの発生やビーム形状の乱れを防止し、良質な画像が得られる超音波診断装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空間合成を行なう超音波診断装置の一構成例を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態２に係る空間合成を行なう超音波診断装置の一構成例を示すブロック図
【図３】従来の空間合成を行なう超音波診断装置の一構成例を示すブロック図
【図４】本発明および従来例で空間合成を行なう際の走査方法を示す説明図
【図５】本発明および従来例で空間合成を行なう際の別の走査方法を示す説明図
【符号の説明】
１０  配列振動子
１１  音響走査線
１２  音響走査線
１３  送信器
１４  ビームフォーマ
１５  検波器
１６  合成器
１７  スキャンコンバータ
１８  表示器
１９  制御器
２０  送信周波数制御器
２１  帯域可変フィルタ
２２  送受信器
Ｆ１、Ｆ２  音響走査線上のフォーカス点
【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５】
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