JPS61272039A - Ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents

Ultrasonic diagnostic apparatus

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JPS61272039A
JPS61272039A JP11308885A JP11308885A JPS61272039A JP S61272039 A JPS61272039 A JP S61272039A JP 11308885 A JP11308885 A JP 11308885A JP 11308885 A JP11308885 A JP 11308885A JP S61272039 A JPS61272039 A JP S61272039A
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JP
Japan
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diagnostic apparatus
ultrasonic
ultrasonic diagnostic
ultrasound
gain correction
Prior art date
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Pending
Application number
JP11308885A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
神田 良一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS61272039A publication Critical patent/JPS61272039A/en
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、被検体に向って送波された超音波の被検体よ
りのエコー信号を基に被検体の超音波像を得る超音波診
断装置に関する。
Detailed Description of the Invention [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that obtains an ultrasound image of a subject based on echo signals from the subject of ultrasound waves transmitted toward the subject. Regarding.

[発明の技術的背景とその問題点] 近年、超音波診断装置においては、複数の撮動子(エレ
メント)をアレイ状に配列して成る振動子群より送波さ
れる超音波ビームを電子的にフォーカシングし、超音波
ビームにフォーカスポイントを設けることにより、超音
波像の分解能の向上を図っている。
[Technical background of the invention and its problems] In recent years, in ultrasonic diagnostic equipment, ultrasound beams transmitted from a transducer group consisting of a plurality of elements arranged in an array have been electronically transmitted. By focusing on the ultrasonic beam and providing a focus point on the ultrasonic beam, the resolution of the ultrasonic image is improved.

第4図は超音波ビームのフォーカシングを説萌するため
の説明図である。同図1は複数のエレメント1−1乃至
1−nより成る振動子群であり、rはこの振動子群より
送波された超音波のフォーカス点である。ただし、フォ
ーカス点fは、各エレメント1個にとってはフランホツ
ファ領域、全開口にとってはフレネル領域とする。実際
のエレメントの開口を0.5M、全開口を3 CIR,
励振周波数を3MHz 、音速を150011/Sとし
た場合、上記の2つの条件は、 ・−(1) となる。超音波診断装置の場合だいたいこの領域に入っ
ている。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining focusing of an ultrasonic beam. FIG. 1 shows a transducer group consisting of a plurality of elements 1-1 to 1-n, and r is the focal point of the ultrasonic waves transmitted from this transducer group. However, the focus point f is assumed to be in the Fraunhoffer region for each element, and in the Fresnel region for all the apertures. Actual element aperture is 0.5M, total aperture is 3 CIR,
When the excitation frequency is 3 MHz and the speed of sound is 150011/S, the above two conditions are: -(1). Ultrasonic diagnostic equipment generally falls within this range.

また、フォーカス点f付近の音場Upは次式のように表
わされる。
Further, the sound field Up near the focus point f is expressed as the following equation.

ここに、 である。ただし、前(4)式で示すのは、各エレメント
に与えられる遅延時間を位相補正として表わしたもので
ある。尚、kは波数を示し2π/λである。
Here is. However, the equation (4) above expresses the delay time given to each element as a phase correction. Note that k indicates a wave number and is 2π/λ.

また、エレメント開口についてはフランホツファ近似が
使えるので、Xo”/ziの項を無視すると前記(3式
は次式のように整理される。
Furthermore, since the Fraunhoffer approximation can be used for the element aperture, if the term Xo''/zi is ignored, the above equation (3) can be rearranged as the following equation.

ここに、 である。Here, It is.

さらに、ここでは考える音場をフォーカス点付近に限っ
ているので、xi(nxとすることにより、上記(0式
は次式のように表わされる。
Furthermore, since the sound field considered here is limited to the vicinity of the focus point, by setting xi(nx), the above equation (0) can be expressed as the following equation.

テする。0式で示すのは、各エレメントの指向特性を示
す値であり、エレメントファクタと呼ばれる。これは、
各エレメントから放射され且つフォーカス点fに集束す
る音波において、端のエレメントより放射されたものほ
ど微弱であることを示している。
Te. What is shown by equation 0 is a value indicating the directional characteristic of each element, and is called an element factor. this is,
This shows that among the sound waves emitted from each element and focused on the focus point f, those emitted from the end elements are weaker.

第5図<a )及び(b)はそれぞれ中央のエレメント
IS及び端のエレメント1nより放射された音波とフォ
ーカス点fとの関係を示す説明図である。同図(a)、
(b)及び前(8)、0式より明らかなように、フォー
カス点を付近の音場は、エレメントファクタをnに関し
て離散的フーリエ変換したもので表わされるが、エレメ
ントファクタは上述したように端のエレメントはど弱く
なっているため、これを離散的フーリエ変換したところ
のフォーカス点f付近の音場はなまってしまい、最適な
フォーカシングとはいえない。このため可視化される超
音波像の分解能は十分ではない。
FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams showing the relationship between the sound waves radiated from the central element IS and the end element 1n, respectively, and the focus point f. Figure (a),
As is clear from equations (b), (8), and 0 above, the sound field near the focus point is expressed by discrete Fourier transform of the element factors with respect to n. Since the element of is weak, the sound field near the focus point f when subjected to discrete Fourier transform becomes dull, and this cannot be said to be optimal focusing. Therefore, the resolution of the visualized ultrasound image is not sufficient.

[発明の目的] 本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、その目
的とするところは、フォーカシングの適正化を図り、超
音波像の分解能を向上させることができる超音波診断装
置を提供することにある。
[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide an ultrasound diagnostic apparatus that can optimize focusing and improve the resolution of ultrasound images. It is about providing.

[発明の概要] 上記目的を達成するための本発明の概要は、超音波の送
受波信号に対して、各振動子の指向特性に応じたゲイン
補正を行うゲイン補正手段を有することを特徴として超
音波診断装置を構成することにより、超音波像の分解能
の向上を図ったものである。
[Summary of the Invention] The present invention for achieving the above object is characterized in that it includes a gain correction means for performing gain correction on ultrasonic transmission/reception signals according to the directivity characteristics of each transducer. By configuring an ultrasonic diagnostic device, the resolution of ultrasonic images is improved.

[発明の実施例] 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。[Embodiments of the invention] Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples.

第1図は本発明の一実施例たる超音波診断装置の主要部
を示すブロック図である。同図において、1は複数の振
動子1−1乃至l−nをアレイ状に並設して成る振動子
群、2−1乃至2−nはこの振動子群1−1乃至1−n
に対応して配置されたアンプ(増幅手段)、3−1乃至
3−nはこのアンプ2−1乃至2−n′に対応して配置
された遅延手段である。また、4はゲイン設定部であり
、前記名振動子1−1乃至1−nの指向特性(エレメン
トファクタ)に応じて前記アンプ2−1乃至2−nのゲ
イン(利得)設定を行うものである。例えば、振動子1
において中央に配置される振動子に対応するアンプに対
してはゲインOdBとし、端に近づく撮動子に対応する
アンプはどゲインを高くする。アンプのゲインは、振動
子のエレメントファクタの逆数倍とすることでほぼ決定
される。具体的には、前0式で示すように音波の重ね合
せによって生ずる指向性の伯に、フォーカス点rから斜
め方向にエレメント開口を見たときの実効面積、及びエ
レメント素材の機械・電気的結合係数の音波に対する方
向移動性などの種々の要素で実際のエレメントファクタ
が決まることから、これらを考慮してゲインを決定する
のが好ましい。
FIG. 1 is a block diagram showing the main parts of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a transducer group formed by arranging a plurality of transducers 1-1 to l-n in an array, and 2-1 to 2-n are the transducer groups 1-1 to 1-n.
The amplifiers (amplification means) 3-1 to 3-n arranged corresponding to the amplifiers 2-1 to 2-n' are delay means arranged corresponding to the amplifiers 2-1 to 2-n'. Further, 4 is a gain setting section, which sets the gain of the amplifiers 2-1 to 2-n according to the directional characteristics (element factors) of the oscillators 1-1 to 1-n. be. For example, vibrator 1
The gain of the amplifier corresponding to the transducer located in the center is set to O dB, and the gain of the amplifier corresponding to the transducer located near the edge is set high. The gain of the amplifier is approximately determined by multiplying the element factor of the vibrator by a reciprocal number. Specifically, as shown in the previous equation 0, the directivity ratio caused by the superposition of sound waves, the effective area when the element aperture is viewed diagonally from the focus point r, and the mechanical/electrical coupling of the element material. Since the actual element factor is determined by various factors such as the directional mobility of the coefficient with respect to the sound wave, it is preferable to take these factors into consideration when determining the gain.

このような意味において、前記アンプ2−1乃至2−n
及びゲイン設定部4をゲイン補正手段5と総称する。
In this sense, the amplifiers 2-1 to 2-n
and the gain setting section 4 are collectively referred to as gain correction means 5.

また、6は所定周波数のパルス信号を発生する送信部で
あり、発生したパルス信号は、遅延手段3−1乃至3−
n及びアンプ2−1乃至2−nを介して8振動子1−1
乃至1−nに印加されるように成っている。7は超音波
像の可視化のための種々の演算処理を行う受信部であり
、前記各振動子1−1乃至1−nによって受波されたエ
コー信号をアンプ2−1乃至2−n及び遅延手段3−1
乃至3−nを介して取り込むように成っている。
Further, 6 is a transmitter that generates a pulse signal of a predetermined frequency, and the generated pulse signal is transmitted to the delay means 3-1 to 3-3.
8 oscillators 1-1 via n and amplifiers 2-1 to 2-n
1 to 1-n. 7 is a receiving unit that performs various arithmetic processing for visualization of ultrasound images, and transmits echo signals received by each of the transducers 1-1 to 1-n to amplifiers 2-1 to 2-n and delays. Means 3-1
3-n to 3-n.

尚、前記遅延手段3−1乃至3−nの遅延時間はフォー
カス点fとの関係で定められるものであるが、その制御
については従来装置と同様であるので省略する。
Incidentally, the delay times of the delay means 3-1 to 3-n are determined in relation to the focus point f, but the control thereof is the same as that of the conventional device, so a description thereof will be omitted.

以上のように構成される実施例装置において、送信部6
より出力されたパルス信号は、遅延手段3−1乃至3−
nによりそれぞれ所定時間遅延された後、アンプ2−1
乃至2−nを介して振動子群1の対応する撮動子の励振
に供される。振動子群1の励振により、図示しない被検
体に向って送波された超音波の被検体よりの反射波は、
再び前記振動子群1により受波される。反射波の受波に
よって8振動子1−1乃至1−nに生じた電気信号は、
それぞれ対応するアンプ2−1乃至2−nによって増幅
され、遅延手段3−1乃至3−nにより所定時間遅延さ
れた後、電流加算され、受信部7に入力される。
In the embodiment device configured as described above, the transmitter 6
The pulse signals output from the delay means 3-1 to 3-
After being delayed for a predetermined time by n, the amplifier 2-1
It is used to excite the corresponding sensor of the transducer group 1 via the transducers 2-n to 2-n. The reflected wave from the object of the ultrasonic wave transmitted toward the object (not shown) by the excitation of the transducer group 1 is as follows.
The wave is received by the vibrator group 1 again. The electrical signals generated in the eight oscillators 1-1 to 1-n by receiving the reflected waves are as follows:
After being amplified by the corresponding amplifiers 2-1 to 2-n and delayed for a predetermined time by delay means 3-1 to 3-n, the currents are added together and input to the receiving section 7.

以上の送受信動作において、撮動子1−1乃至1−nの
励振に供されるパルス信号及び振動子1−1乃至1−n
の受波による電気信号、すなわち送受波信号は、ゲイン
補正手段5によって8振動子1−1乃至1−nの指向特
性に応じたゲイン補正が行われることになる。
In the above transmission/reception operations, the pulse signals used for excitation of the imagers 1-1 to 1-n and the oscillators 1-1 to 1-n
The electric signal received by the wave, that is, the transmitted and received wave signal, is subjected to gain correction by the gain correction means 5 according to the directivity characteristics of the eight transducers 1-1 to 1-n.

ここに、ゲイン補正を行わない場合、全開口における音
波の強さは第2図(a )の8で示すようになるが(従
来装置に相当)、前記ゲイン補正部5によるゲイン補正
を行う結果、その音波の強さは同図(b )の9で示す
ように方形状となる。そして、8.9で示す波形をフー
リエ変換した場合、それぞれ第3図(a)、(b)にお
いて、8′。
Here, if no gain correction is performed, the intensity of the sound wave at the full aperture will be as shown by 8 in FIG. , the intensity of the sound wave has a rectangular shape as shown by 9 in FIG. 2(b). When the waveform shown by 8.9 is Fourier transformed, it becomes 8' in FIGS. 3(a) and (b), respectively.

9′で示す波形となる。故にゲイン補正を行うことによ
り超音波のメインビームが細くなり、ゲイン補正前に比
してフォーカシングが改善されることになる。
The waveform is shown as 9'. Therefore, by performing gain correction, the main beam of the ultrasonic wave becomes narrower, and focusing is improved compared to before gain correction.

このように本実施例装置にあっては、撮動子1−1乃至
1−nに対応して配置されたアンプ2−1乃至2−nと
、このアンプ2−1乃至2−nのゲイン設定を行うゲイ
ン設定部4とを有して成るゲイン補正手段を備え、フォ
ーカシングの適正化を図ることができるものであるから
、高分解能なる超音波像を可視化することができる。
As described above, in the device of this embodiment, the amplifiers 2-1 to 2-n arranged corresponding to the camera elements 1-1 to 1-n and the gains of the amplifiers 2-1 to 2-n Since it is equipped with a gain correction means having a gain setting section 4 that performs settings and can achieve appropriate focusing, it is possible to visualize a high-resolution ultrasonic image.

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は
上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の
範囲内で適宜に変形実施が可能であるのはいうまでもな
い。
Although one embodiment of the present invention has been described above, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and can be modified as appropriate within the scope of the gist of the present invention.

例えば上記実施例では振動子1−1乃至1−nに対応し
てアンプ2−1乃至2−nを配置したものについて説明
したが、振動子群1において中央に配置される振動子に
対応するアンプのゲインをOdBとする限りにおいては
、当該アンプを省略することもできる。
For example, in the above embodiment, the amplifiers 2-1 to 2-n are arranged corresponding to the transducers 1-1 to 1-n. As long as the gain of the amplifier is set to OdB, the amplifier can be omitted.

また、上記実施例では、超音波の送波、受波においてア
ンプ2−1乃至2−nを共用したが、それぞれ別個に備
えるようにしても良い。
Further, in the above embodiment, the amplifiers 2-1 to 2-n are used in common for transmitting and receiving ultrasonic waves, but they may be provided separately.

さらに、上記実施例装置は、所謂電流加算装置と称され
るものであるが、開口合成装置と称されるもの、すなわ
ち位相補正を時間的な遅延として行うものではなく、デ
ィジタル信号処理によって行うものの場合にも本発明を
適用することができる。この場合、ディジタル信号に変
換されたエコー成分に対して、振動子のエレメントファ
クタの逆数を乗算することによりゲイン補正を行えば良
い。開口合成装置の場合、すべての点をフォーカス点と
して扱うことができるので、ゲイン補正の効果は上記実
施例の場合よりも大きい。
Furthermore, although the device of the above embodiment is called a current adding device, it is a device called an aperture synthesis device, that is, a device that performs phase correction not as a time delay, but as a device that performs phase correction using digital signal processing. The present invention can also be applied to such cases. In this case, gain correction may be performed by multiplying the echo component converted into a digital signal by the reciprocal of the element factor of the transducer. In the case of the aperture synthesis device, all points can be treated as focus points, so the effect of gain correction is greater than in the above embodiment.

尚、振動子群1による走査方式はリニア、セクタのいず
れであっても良い。
Note that the scanning method by the transducer group 1 may be either linear or sector.

[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、フォーカシングの
適正化を図り、超音波像の分解能を向上させることがで
きる超音波診断装置を提供することができる。
[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide an ultrasound diagnostic apparatus that can optimize focusing and improve the resolution of ultrasound images.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例たる超音波診断装置の主要部
を示すブロック図、第2図(a)、(b)及び第3図(
a)、(b)は本実施例装置の作用を従来装置と比して
説明するための波形図、第4図は超音波ビームのフォー
カシングを説明するための説明図、第5図(a)、(b
)はそれぞれ振動子群における中央のエレメント及び端
のエレメントより放射された音波とフォーカス点との関
係を示す説明図である。 1・・・振動子群、1−1乃至1−n・・・振動子、5
・・・ゲイン補正手段。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑〈1よか1名)第2図 (b) CG) (b)
FIG. 1 is a block diagram showing the main parts of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2(a) and 3(b), and FIG.
a) and (b) are waveform diagrams for explaining the operation of the device of this embodiment in comparison with a conventional device; FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining focusing of the ultrasonic beam; FIG. 5(a) , (b
) are explanatory diagrams showing the relationship between the focus point and the sound waves radiated from the center element and end elements in the transducer group, respectively. 1... Vibrator group, 1-1 to 1-n... Vibrator, 5
...gain correction means. Agent Patent attorney Noriyuki Chika (1 person) Figure 2 (b) CG) (b)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] アレイ状に並設された複数の振動子により超音波の送受
波を行い、被検体に向つて送波された超音波の被検体よ
りの反射波を基に被検体の超音波像を得る超音波診断装
置において、超音波の送受波信号に対して、前記各振動
子の指向特性に応じたゲイン補正を行うゲイン補正手段
を有することを特徴とする超音波診断装置。
An ultrasound system that transmits and receives ultrasound waves using multiple transducers arranged in parallel in an array, and obtains an ultrasound image of the subject based on the reflected waves of the ultrasound waves sent toward the subject. What is claimed is: 1. An ultrasonic diagnostic apparatus, characterized in that the ultrasonic diagnostic apparatus includes gain correction means for performing gain correction on ultrasonic transmission and reception signals according to the directivity characteristics of each of the transducers.
JP11308885A 1985-05-28 1985-05-28 Ultrasonic diagnostic apparatus Pending JPS61272039A (en)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4953464A (en) * 1972-09-22 1974-05-24
JPS59155242A (en) * 1983-02-22 1984-09-04 株式会社東芝 Ultrasonic diagnostic apparatus
JPS6021744A (en) * 1983-07-19 1985-02-04 横河メディカルシステム株式会社 Ultrasonic image pick-up apparatus

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