(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチビーム受信集束を行う超音波システムであって、
シンク関数を送信アポディゼーション(transmit apodization)関数として用い、送信パルス信号を形成する送信部と、
前記送信パルス信号に基づいて超音波信号を形成し、前記超音波信号からなる超音波ビームを複数のスキャンラインで予め定められたスキャンラインに沿って対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波ビームを受信する複数の変換素子を備えるプローブと、
前記受信された超音波ビームに基づいて前記複数のスキャンラインそれぞれに該当する受信信号を形成する受信部とを備え、
前記送信部は、前記複数の変換素子それぞれの位置に対応する前記シンク関数の値に基づいて位相と幅(width)を調節するための加重値が加えられた前記送信パルス信号を形成することを特徴とする超音波システム。
【請求項２】
前記加重値は、
前記シンク関数の値がマイナスに該当する変換素子の送信パルス信号に対して前記位相を１８０°変換させるための第１の加重値と、
前記複数の変換素子それぞれに対応する前記シンク関数の絶対値に応じて前記送信パルス信号の幅を調節するための第２の加重値と
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】
マルチビーム受信集束を行う超音波システムであって、
シンク関数を送信アポディゼーション関数として用い、送信パルス信号を形成する送信部と、
前記送信パルス信号に基づいて超音波信号を形成し、前記超音波信号からなる超音波ビームを複数のスキャンラインで予め定められたスキャンラインに沿って対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波ビームを受信する複数の変換素子を備えるプローブと、
前記受信された超音波ビームに基づいて前記複数のスキャンラインそれぞれに該当する受信信号を形成する受信部とを備え、
前記送信部は、前記複数の変換素子それぞれの位置に対応する前記シンク関数の値に基づいて位相と振幅(amplitude)を調節するための加重値が加えられた前記送信パルス信号を形成することを特徴とする超音波システム。
【請求項４】
前記加重値は、
前記シンク関数の値がマイナスに該当する変換素子の送信パルス信号に対して前記位相を１８０°変換させるための第３の加重値と、
前記複数の変換素子それぞれに対応する前記シンク関数の絶対値に応じて前記送信パルス信号の振幅を調節するための第４の加重値と
を備えることを特徴とする請求項３に記載の超音波システム。
【請求項５】
マルチビーム受信集束を行う超音波システムであって、
シンク関数を送信アポディゼーション関数として用い、送信パルス信号を形成する送信部と、
前記送信パルス信号に基づいて超音波信号を形成し、前記超音波信号からなる超音波ビームを複数のスキャンラインで予め定められたスキャンラインに沿って対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波ビームを受信する複数の変換素子を備えるプローブと、
前記受信された超音波ビームに基づいて前記複数のスキャンラインそれぞれに該当する受信信号を形成する受信部とを備え、
前記送信部は、前記複数の変換素子それぞれの位置に対応する前記シンク関数の値に基づいて位相、幅及び振幅を調節するための加重値が加えられた前記送信パルス信号を形成することを特徴とする超音波システム。
【請求項６】
前記加重値は、
前記シンク関数の値がマイナスに該当する変換素子の送信パルス信号に対して前記位相を１８０°変換させるための第５の加重値と、
前記複数の変換素子それぞれに対応する前記シンク関数の絶対値に応じて前記送信パルス信号の幅を調節するための第６の加重値と、
前記複数の変換素子それぞれに対応する前記シンク関数の絶対値に応じて前記送信パルス信号の振幅を調節するための第７の加重値と
を備えることを特徴とする請求項５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、超音波分野に関し、特にシンク関数の特性を有する送信アポディゼーション（ｔｒａｎｓｍｉｔ  ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ）関数を適用した送信パルス信号に基づいてマルチビーム（ｍｕｌｔｉ−ｂｅａｍ）受信集束を行う超音波システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波システムは、多様に応用されている重要な診断システム中の一つである。特に、超音波システムは対象体に無侵襲及び非破壊特性を有しているために、医療分野に広く用いられている。近来の高性能超音波装備は対象体内部の２次元または３次元映像を生成するのに用いられる。
【０００３】
一般に、超音波システムは一群の超音波信号からなる超音波ビームを対象体に送信して対象体から反射される超音波ビームを受信して対象体の超音波映像を形成する。超音波システムは高いフレームレート（ｆｒａｍｅ  ｒａｔｅ）を有することが望ましい。特に、動く対象体に対する超音波映像を形成する場合、フレームレートは超音波映像の画質に影響を及ぼす。フレームレートは一つのフレーム当りの一群の超音波信号の送信回数に反比例する。しかし、超音波信号の送信回数が多いほど歪みのない信号を得ることができる。従って、超音波信号の送信回数を減らしながら超音波信号の歪みが発生しないようにする方法が必要である。フレームレートを高めるために各変換素子から送信された一群の超音波信号の反射信号を用いて複数の受信スキャンラインに該当する受信信号を同時に生成するマルチビーム（ｍｕｌｔｉ−ｂｅａｍ）受信集束方法が用いられている。
【０００４】
図１は、超音波ビームを１回送信して３つのマルチビームを形成するマルチビーム受信集束を説明する説明図である。超音波システムは、一群の超音波信号からなる超音波ビームＴｘ（１）を形成してスキャンラインＳ２に沿って対象体（図示せず）に送信し、対象体から反射される超音波ビームを受信する。超音波システムは受信された超音波ビームを用いて３つのスキャンラインＳ１、Ｓ２、Ｓ３それぞれに該当する受信信号Ｒｘ（１、−１）、Ｒｘ（１、０）、Ｒｘ（１、１）を形成する。続いて、超音波システムは超音波ビームＴｘ（２）を形成してスキャンラインＳ５に沿って対象体に送信し、対象体から反射される超音波ビームを受信する。超音波システムは受信された超音波ビームを用いて３つのスキャンラインＳ４、Ｓ５、Ｓ６それぞれに該当する受信信号Ｒｘ（２、−１）、Ｒｘ（２、０）、Ｒｘ（２、１）を形成する。このように超音波システムは、超音波ビームを１回送信して３つのスキャンラインに該当する受信信号を形成することができ、フレームレートを高めることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１０３２９０号公報
【特許文献２】特開２００５−１５２６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マルチビーム受信集束を通じて獲得された受信信号は図１に示した通りスキャンラインＳ２、Ｓ５、Ｓ８それぞれに該当する受信信号の強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）が残りのスキャンラインＳ１、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ９に該当する受信信号の強度より大きくなる。このような受信信号の強度変化によってマルチビームアーティファクトが超音波映像に発生する問題がある。
【０００７】
本発明は、シンク関数の特性を有する送信アポディゼーション（ｔｒａｎｓｍｉｔ  ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ）関数を適用した送信パルス信号に基づいて、マルチビーム受信集束を通じて獲得された受信信号の強度を類似してマルチビームアーティファクトを減少させる超音波システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による超音波システムは、シンク関数を送信アポディゼーション関数として用い、送信パルス信号を形成する送信部と、前記送信パルス信号に基づいて超音波信号を形成し、前記超音波信号からなる超音波ビームを多数スキャンラインで予め定められたスキャンラインに沿って対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波ビームを受信する多数の変換素子を備えるプローブと、前記受信された超音波ビームに基づいて前記多数スキャンラインそれぞれに該当する受信信号を形成するように作動する受信部とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、マルチビーム受信集束を通じて獲得された受信信号の強度を類似させることができ、マルチビームアーティファクトが減少した超音波映像を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図２は、本発明の実施形態による超音波システム１００の構成を示すブロック図である。プローブ１１０は超音波信号と電気信号を相互に変換するための多数の変換素子１１２を備える。各変換素子１１２は図３に示した通り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信号を受信する。図３は、軸方向に垂直な側方向（ｌａｔｅｒａｌ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）と対象体の断面厚さ方向である高度方向（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）を共に示している。
【００１１】
送信部１２０は、シンク関数（ｓｉｎｃ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の特性を有する送信アポディゼーション（ｔｒａｎｓｍｉｔ  ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ）を用いて変換素子１１２それぞれに印加される電気信号、即ち送信パルス信号を形成する。これと併せて、送信部１２０は対象体の集束点と各変換素子の位置を考慮して各送信パルス信号に時間遅延量を加える。
【００１２】
図４は、本発明の一実施形態によるシンク関数、変換素子及び送信パルス信号を示す例示図である。送信部１２０は、変換素子１１２それぞれの位置に対応するシンク関数２１０の値に基づいて位相と幅（ｗｉｄｔｈ）を調節するための加重値（即ち、アポディゼーション係数）が加えられた送信パルス信号を形成する。本実施形態で加重値はシンク関数２１０の値がマイナス２１２に該当する変換素子の送信パルス信号に対して位相を１８０°変換させるための加重値（以下、第１の加重値という）及び変換素子１１２それぞれの位置に対応するシンク関数２１０の絶対値に応じて送信パルス信号の幅を調節するための加重値（以下、第２の加重値という）を含む。
【００１３】
図５は、本発明の他の実施形態によるシンク関数、変換素子及び送信パルス信号を示す例示図である。送信部１２０は、変換素子１１２それぞれの位置に対応するシンク関数２１０の値に基づいて位相と振幅（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）を調節するための加重値が加えられた送信パルス信号を形成する。本実施形態で加重値はシンク関数２１０の値がマイナス２１２に該当する変換素子の送信パルス信号に対して位相を１８０°変換させるための第１の加重値及び変換素子１１２それぞれの位置に対応するシンク関数２１０の絶対値に応じて送信パルス信号の振幅を調節するための加重値（以下、第３の加重値という）を含む。
【００１４】
図６は、本発明の他の実施形態によるシンク関数、変換素子及び送信パルス信号を示す例示図である。送信部１２０は、変換素子１１２それぞれの位置に対応するシンク関数２１０の値に基づいて位相、幅及び振幅を調節するための加重値が加えられた送信パルス信号を形成する。本実施形態で加重値はシンク関数２１０の値がマイナス２１２に該当する変換素子の送信パルス信号に対して位相を１８０°変換させるための第１の加重値、変換素子１１２それぞれの位置に対応するシンク関数２１０の絶対値に応じて送信パルス信号の幅を調節するための第２の加重値及び変換素子１１２それぞれの位置に対応するシンク関数２１０の絶対値に応じて送信パルス信号の振幅を調節するための第３の加重値を含む。
【００１５】
受信部１３０は、プローブ１１０を通じて受信された超音波ビームに基づいて各スキャンラインに該当する受信信号を形成する。図７は、本発明の実施形態によるマルチビーム受信集束を説明する説明図である。プローブ１１０を通じて一群の超音波信号からなる超音波ビーム（Ｔｘ（１）、Ｔｘ（２）、Ｔｘ（３）、…）それぞれが該当スキャンライン（Ｓ２、Ｓ５、Ｓ８、…）に沿って送受信されれば、受信部１３０は受信された超音波ビーム（Ｔｘ（１）、Ｔｘ（２）、Ｔｘ（３）、…）それぞれに基づいて各スキャンライン（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、…）それぞれに該当する受信信号（Ｒｘ（１、−１）、Ｒｘ（１、０）、Ｒｘ（１、１）、Ｒｘ（２、−１）、…）を形成する。この時、受信信号それぞれの強度は、図７に示した通り、類似の強度を有するようになる。超音波の音場（ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ）の特性上、パーフィールド（ｆａｒ  ｆｉｅｌｄ）では送信アポディゼーション関数のフーリエ変換（Ｆｏｕｒｉｅｒ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）に該当する特性が示される。従って、送信アポディゼーション関数としてシンク関数を用いれば、図８に示した通り、シンク関数のフーリエ変換に該当する長方形関数（ｒｅｃｔａｎｇｌｅ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の特性が示される。従って、本実施形態ではシンク関数の特性を有する送信アポディゼーションが適用された送信パルス信号（即ち、超音波ビーム）を用い、図７に示した通り、マルチビーム受信集束時の強度が類似の、各スキャンラインに該当する受信信号を形成することができる。
【００１６】
映像処理部１４０は、各スキャンラインに該当する受信信号に基づいて対象体の超音波映像を形成する。ディスプレイ部１５０は超音波映像をディスプレイする。
【００１７】
本発明が望ましい実施形態を通じて説明され例示されたが、当業者であれば添付した特許請求の範囲の事項及び範疇を逸脱せず、様々な変形及び変更がなされることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一般的なマルチビーム（ｍｕｌｔｉ−ｂｅａｍ）受信集束を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態による超音波システムの構成を示す説明図である。
【図３】図２のプローブの変換素子と走査線及び座標系を示す概略図である。
【図４】本発明の実施形態によるシンク関数、変換素子及び送信パルス信号を示す例示図（その１）である。
【図５】本発明の実施形態によるシンク関数、変換素子及び送信パルス信号を示す例示図（その１）である。
【図６】本発明の実施形態によるシンク関数、変換素子及び送信パルス信号を示す例示図（その１）である。
【図７】本発明の実施形態によるマルチビーム受信集束を示す説明図である。
【図８】シンク関数とシンク関数のフーリエ変換に該当する長方形関数を示す説明図である。
【符号の説明】
【００１９】
１００超音波システム
１１０プローブ
１２０送信部
１３０受信部
１４０映像処理部
１５０ディスプレイ部
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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