(57)【要約】【課題】被検体の運動速度が速い場合においても良好な画質が得られる超音波診断装置を提供する。【解決手段】メモリ３が１回目の送受信による第１の信号を記憶し、２回目の送受信より第２の信号を得た際に、遅延量算出器６が、第１および第２のゼロクロス検出器４、５から出力される、第１および第２の信号がゼロを横切る第１および第２のタイミングに基づいて、第１および第２の信号のうちいずれかの信号の遅延量を算出し、遅延器７、８が、算出された遅延量だけ第１または第２の信号を遅延させて位相を合わせ、加算器９が位相の合った２つの信号を加算する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動パルスを複数回送出する送信回路と、前記駆動パルスに応じて開口から超音波ビームを発射し被検体中で反射された当該超音波ビームを前記開口で受信してそれぞれ受信信号を出力する複数の配列振動子と、前記配列振動子から出力される複数の受信信号を選択して出力するスイッチと、前記スイッチにより選択された信号に基づいてビーム形成を行なうビーム合成器と、複数回の送受信で前記ビーム合成器から出力される信号をそれぞれ一時的に記憶するメモリと、前記複数回目の送受信にそれぞれ対応した前記メモリの信号を加算する加算器とを有し、前記複数回の送受信により１つのビーム合成を行なう合成開口走査を用いた超音波診断装置であって、
前記複数回の送受信による信号間の位相差を検出する手段と、
前記複数回の送受信による信号の位相を合わせて前記加算器に出力する遅延手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記複数回の送受信の回数が２回であることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記位相差を検出する手段は、
前記複数回の送受信に対応した信号の振幅がそれぞれゼロを横切り正から負へ、あるいは負から正へ変化するそれぞれのタイミングを検出する複数のゼロクロス検出器と、
前記複数のゼロクロス検出器で検出したそれぞれのタイミングに基づいて、前記複数回の送受信による信号に対する遅延量を算出する手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項４】
駆動パルスを複数回送出する送信回路と、前記駆動パルスに応じて開口から超音波ビームを発射し被検体中で反射された当該超音波ビームを前記開口で受信してそれぞれ受信信号を出力する複数の配列振動子と、前記配列振動子から出力される複数の受信信号を選択して出力するスイッチと、前記スイッチにより選択された信号に基づいてビーム形成を行なうビーム合成器と、複数回の送受信で前記ビーム合成器から出力される信号をそれぞれ一時的に記憶するメモリと、前記複数回目の送受信にそれぞれ対応した前記メモリの信号を加算する加算器とを有し、前記複数回の送受信により１つのビーム合成を行なう合成開口走査を用いた超音波診断装置であって、
前記複数回の送受信による信号を振幅検波して前記加算器に出力する複数の検波器を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
前記複数回の送受信の回数が２回であることを特徴とする請求項４記載の超音波診断装置。
【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する合成開口走査を行って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】
最近、合成開口走査を行う超音波診断装置が知られている。この超音波診断装置は、非特許文献１で知られており、以下、その動作原理について、図３を参照しながら説明する。図３は、従来例１としての合成開口走査を用いた超音波診断装置の一構成例を示す概略ブロック図である。
【０００３】
図３において、超音波プローブ１は複数の振動子Ｔ１〜Ｔ８で構成されている。振動子Ｔｎ（ｎ＝１〜８）は超音波パルスを発生し、被検体中で反射された超音波パルスはエコー超音波として振動子Ｔｎで受信される。振動子Ｔｎで受信された受信信号はマルチプレクサ（ＭＵＸ）１００を通過し増幅器１０２で増幅された後、Ａ／Ｄ１０３によりディジタルデータに変換されメモリ１０４に書き込まれる。振動子Ｔｎからの受信信号のメモリ１０４への書き込みが終了すると、次に、ＭＵＸ１００は振動子Ｔｎとは異なる振動子Ｔｎ’を選択し、振動子Ｔｎの場合と同様に受信信号がメモリ１０４に書き込まれる。以上のようにして振動子Ｔ１〜Ｔ８により得られた受信信号がメモリ１０４に書き込まれる。次に、加算器１０５において、メモリ１０４に記憶された振動子Ｔ１からＴ８により得られた各受信信号に所定の時間差を与えたメモリ１０４からの各出力信号が加算される。
【０００４】
このようにして、Ｔ１〜Ｔ８までの振動子による送受信シーケンス（上記で説明したような一連の送受信動作を送受信シーケンスと呼ぶ）を１つ１つ行ない、信号を統合することで、８つの振動子で同時に受信したのと同じ効果を得ることができる。
【０００５】
振動子Ｔ１〜Ｔ８による受信期間中に被検体が静止していると仮定すれば、超音波プローブ１に対して被検体中で収束、偏向等の受信指向性を与えることができる。
【０００６】
以上のようにして加算器１０５で加算された受信信号は、信号処理器１０６で検波等の信号処理が施されて表示部１０７に表示される。
【０００７】
しかしながら、上記従来の合成開口部を有する超音波診断装置では、振動子Ｔ１〜Ｔ８による受信期間中に被検体が運動した場合に、正確な合成開口が行えないという問題があった。
【０００８】
次に、被検体が運動した場合における合成開口の改善方法について、図４を参照して説明する。図４は、従来例２としての合成開口走査を用いた超音波診断装置の一構成例を示す概略ブロック図である。
【０００９】
図４において、探触子１は振動子Ｔ１〜Ｔ８により構成され、送信回路１０８により発生する高圧パルスにより駆動され、図示されない体内へ超音波を照射する。体内で反射した超音波信号は振動子Ｔ１〜Ｔ８により受信され、電気信号に変換される。この送受信シーケンスは２回行なわれ、１回目の送受信では、スイッチ１０９〜１１２はａ側接点に接続されており、振動子Ｔ１〜Ｔ４からの受信信号を選択する。ＳＷ１０９〜１１２を通過した信号は、Ａ／Ｄ変換器１１３〜１１６によりディジタル信号に変換され、ビーム合成器１１７によりビームが合成される。１回目の送受信における信号は、開口加算部１１８内のメモリ１１９に蓄えられる。
【００１０】
続いて２回目の送受信が行なわれ、今度は、ＳＷ１０９〜１１２はｂ側接点に切り替えられ、振動子Ｔ５〜Ｔ８が選択される。振動子Ｔ５〜Ｔ８からの受信信号は、１回目と同様に、Ａ／Ｄ変換器１１３〜１１６によりディジタル信号に変換され、ビーム合成器１１７によりビーム合成がなされる。２回目の送受信による受信信号はメモリ１１９に蓄えられた１回目の信号と加算器１２０で加算され、以後、検波器１２１で検波され、ディジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）１２２で走査変換されて、表示部１０７に表示される。
【００１１】
上記のように、従来例２の方法においては、合成開口の送受信シーケンスが２回で行なわれるために、従来例１の合成開口の場合に比べ、被検体の運動の影響は少ない。
【００１２】
【非特許文献１】
Ｐ．Ｄ．Ｃｏｒｌ，  ｅｔ  ａｌ．”Ａ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ＮＤＥ”，  Ｐｒｏｃ  ＩＥＥＥ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ  Ｓｙｍｐ．  ，Ｓｅｐｔ．  １９７８
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例２の方法においても、被検体の運動速度が１回目の送受信と２回目の送受信とで信号の位相が異なり、加算器１２０で加算した際に打ち消しあい、画像に影響が出る程度に大きい場合には、運動の影響で画質が劣化するという問題がある。
【００１４】
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、被検体の運動速度が速い場合においても良好な画質が得られる超音波診断装置を提供することにある。すなわち、本発明は、合成開口の複数回の送受信の間における、被検体の運動による信号間の位相差をなくすことで、画質の優れた超音波診断装置を実現するものである。
【００１５】
【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、駆動パルスを複数回送出する送信回路と、駆動パルスに応じて開口から超音波ビームを発射し被検体中で反射された当該超音波ビームを開口で受信してそれぞれ受信信号を出力する複数の配列振動子と、配列振動子から出力される複数の受信信号を選択して出力するスイッチと、スイッチにより選択された信号に基づいてビーム形成を行なうビーム合成器と、複数回の送受信でビーム合成器から出力される信号をそれぞれ一時的に記憶するメモリと、複数回目の送受信にそれぞれ対応したメモリの信号を加算する加算器とを有し、複数回の送受信により１つのビーム合成を行なう合成開口走査を用いた超音波診断装置であって、複数回の送受信による信号間の位相差を検出する手段と、複数回の送受信による信号の位相を合わせて加算器に出力する遅延手段とを備えたことを特徴とする。この場合、複数回の送受信として、例えば２回の送受信が行われる。
【００１６】
この構成によれば、１回目の送受信で得られた受信信号と２回目の送受信で得られた受信信号との間の位相差を解消することで、画質の劣化を防止することができる。
【００１７】
第１の超音波診断装置において、位相差を検出する手段は、複数回の送受信に対応した信号の振幅がそれぞれゼロを横切り正から負へ、あるいは負から正へ変化するそれぞれのタイミングを検出する複数のゼロクロス検出器と、複数のゼロクロス検出器で検出したそれぞれのタイミングに基づいて、複数回の送受信による信号に対する遅延量を算出する手段とを含むことが好ましい。
【００１８】
これにより、簡便に、複数回の送受信による信号間の位相差を補正することができる。
【００１９】
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、駆動パルスを複数回送出する送信回路と、駆動パルスに応じて開口から超音波ビームを発射し被検体中で反射された当該超音波ビームを開口で受信してそれぞれ受信信号を出力する複数の配列振動子と、配列振動子から出力される複数の受信信号を選択して出力するスイッチと、スイッチにより選択された信号に基づいてビーム形成を行なうビーム合成器と、複数回の送受信でビーム合成器から出力される信号をそれぞれ一時的に記憶するメモリと、複数回目の送受信にそれぞれ対応したメモリの信号を加算する加算器とを有し、複数回の送受信により１つのビーム合成を行なう合成開口走査を用いた超音波診断装置であって、複数回の送受信による信号を振幅検波して加算器に出力する複数の検波器を備えたことを特徴とする。この場合、複数回の送受信として、例えば２回の送受信が行われる。
【００２０】
この構成によれば、位相差による信号の打ち消しを防止し、画質の劣化を防止することができる。
【００２１】
【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。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による合成開口走査を用いた超音波診断装置の一構成例を示す概略ブロック図である。なお、図１において、従来例２の説明で参照した図４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。
【００２３】
図１において、探触子１を用いて２回の送受信により合成開口用の信号を受信し、ビーム合成を行う部分までは、従来例２と同様である。本実施の形態は、開口加算部の構成が従来例２とは異なる。
【００２４】
開口加算部２は、１回目の送受信による信号（第１の信号）を記憶するメモリ３と、１回目の送受信による第１の信号の振幅がゼロを横切り正から負へ、あるいは負から正へ変わる第１のタイミングを検出する第１のゼロクロス検出器４と、２回目の送受信による第２の信号の振幅がゼロを横切り正から負へ、あるいは負から正へ変わる第２のタイミングを検出する第２のゼロクロス検出器５と、２つのゼロクロス検出器４、５から出力される第１および第２のタイミングに基づいて、第１および第２の信号のうちいずれの信号をどれだけ遅延させれば位相が合うかという遅延量を算出する遅延量算出器６と、遅延量算出器６で算出した遅延量だけ、第１の信号または第２の信号を遅延させる遅延器７、８と、遅延させ位相を合わせた２つの信号を加算する加算器９とから構成される。
【００２５】
以上のような構成により次のような動作を行なう。まず、１回目の送受信を行ない、受信信号（第１の信号）をメモリ３に蓄積させる。次に、２回目の送受信を行ない、受信信号（第２の信号）を得るが、この受信信号に基づき、ゼロクロス検出器５により、受信信号が正から負へ、あるいは負から正へ変化する第１のタイミングが検出される。それと同時に、メモリ３から１回目の送受信による受信信号が読み出され、ゼロクロス検出器４により、受信信号が正から負へ、あるいは負から正へ変化する第２のタイミングが検出される。これら２つのゼロクロス検出器４、５により検出された第１および第２のタイミング情報に基づいて、遅延量算出器７により、どちらの信号がどれだけ進んでいるか（あるいは遅れているか）が判断され、遅延器７、８の遅延量が調節されて、同じ位相になるように受信信号の位相を合わせ、加算器９で加算される。
【００２６】
以上のように、本実施の形態によれば、被検体の運動速度が速くても、１回目の送受信で得られた受信信号と２回目の送受信で得られた受信信号との間の位相差を解消することで、画質の劣化を防止することができる。
【００２７】
なお、本実施の形態において、メモリ３はゼロクロス検出器４の前に配置したが、両者の順序が逆になってもさしつかえない。その場合は、１回目の送受信により受信信号をメモリ３に取り込む際に、受信信号が正から負へ、あるいは負から正へ変化する第１のタイミングを検出し、遅延量算出器７に蓄えておけばよい。
【００２８】
また、本実施の形態において、ゼロクロス検出器４、５による、信号の振幅がゼロを横切り正から負へ、あるいは負から正へ変わるタイミングの検出を用いたのは、位相の検出が簡単であるためであり、他の方法、例えば周波数解析などを用いてもよい。
【００２９】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２による合成開口走査を用いた超音波診断装置の一構成例を示す概略ブロック図である。なお、図２において、従来例２および実施の形態１の説明でそれぞれ参照した図４および図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。
【００３０】
図２において、探触子１を用いて２回の送受信により合成開口用の信号を受信し、ビーム合成を行う部分までは、従来例２および実施の形態１と同様である。本実施の形態は、開口加算部の構成が実施の形態１とは異なり、検波器１２１を不要とするものである。
【００３１】
図２において、開口加算部１０は、１回目の送受信による受信信号（第１の信号）を記憶するメモリ３と、１回目の送受信による受信信号（第１の信号）を検波する検波器１１と、２回目の送受信による受信信号（第２の信号）を検波する検波器１２と、検波した第１および第２の信号を加算する加算器１３とから構成される。
【００３２】
以上のように、本実施の形態によれば、１回目の送受信による受信信号と２回目の送受信による受信信号の位相情報を検波器１１、１２での振幅検波により消去し、振幅情報のみを残すことで、位相差により信号が打ち消し合うのを防ぎ、被検体の運動速度が速い場合でも、画質の劣化を防止することができる。
【００３３】
また、本実施の形態によれば、実施の形態１と比較して、少ない部品点数で装置を構成することができる。
【００３４】
なお、メモリ３は検波器１１の後に配置しても同一の効果が得られる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、合成開口走査を行なう場合において、各回の送受信による受信信号の位相を検出し合わせることで、被検体が動いた際に生ずる位相差による信号の打ち消し合いを防ぎ、画質の良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による合成開口走査を用いた超音波診断装置の一構成例を示す概略ブロック図
【図２】本発明の実施の形態２による合成開口走査を用いた超音波診断装置の一構成例を示す概略ブロック図
【図３】従来例１としての合成開口走査を用いた超音波診断装置の一構成例を示す概略ブロック図
【図４】従来例２としての合成開口走査を用いた超音波診断装置の一構成例を示す概略ブロック図
【符号の説明】
１  探触子
Ｔ１〜Ｔ８  振動子
２、１０、１１８  開口合成部
３、１０４、１１９  メモリ
４、５  ゼロクロス検出器
６  遅延量算出器
７、８  遅延器
９、１３、１０５、１２０  加算器
１１、１２、１２１  検波器
１００  マルチプレクサ（ＭＵＸ）
１０１、１０８  送信回路
１０２  増幅器
１０３、１１３〜１１６  Ａ／Ｄ変換器
１０６  信号処理器
１０７  表示部
１０９〜１１２  スイッチ
１１７  ビーム合成器
１２２  ディジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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