JP2000126177A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波診断装置において、サイドローブを低
減する。 【解決手段】 同時又は時分割で隣接する第１ビーム及
び第２ビームが形成される。それぞれに対応する第１受
信信号１００及び第２受信信号は複素信号に変換され、
そのうちの一方の複素信号１０６に対して位相補正がな
される。位相補正後において２つの複素信号に対して重
み付けが行われた後加算され、その加算後の複素信号に
対して絶対値演算が行われる。表示される断層画像を見
ながら補正量を調整することができ、そのような調整に
よってサイドローブを低減できる。位相補正量を自動的
に設定することも可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【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１０−０５７
３７４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１
０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１
４，１６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１
０４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１０
８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）２
６は、座標変換等を実行する回路であり、そのＤＳＣ２
６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，１２
４Ａ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１０
６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 (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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。
2. 【請求項２】 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。
3. 【請求項３】 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。
4. 【請求項４】 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。
5. 【請求項５】 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。
6. 【請求項６】 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。
7. 【請求項７】 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。