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JP5269638B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily perform parallel transmission in an ultrasonic diagnostic apparatus. <P>SOLUTION: An array vibrator 12 has four vibration element rows 12A, 12B, 12C, and 12D. A wiring switching circuit 20 sets a grouping pattern for transmission with respect to the array vibrator 12 when transmission is performed, and sets a grouping pattern for reception when reception is performed. The grouping pattern for transmission includes a plurality of inclination vibration element groups aligned in an X-direction, which are respectively set over the four vibration element rows and constituted of four vibration elements coupled to each other. When the grouping pattern for transmission is set, a common signal set is simultaneously supplied to a plurality of different positions in a Y-direction in the array vibrator 12. Thus, a plurality of transmission beams having the same transmission beam profile are simultaneously formed at the respective positions. During reception, the grouping pattern for reception constituted of a plurality of linear vibration element groups is set. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は超音波診断装置に関し、特に、複数の送信ビームの同時形成技術に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to a technique for simultaneously forming a plurality of transmission beams.

フレームレートを向上するために、従来から、並列受信方式(パラレル受信方式)及び並列送信方式(パラレル送信方式)が知られている。前者のパラレル受信方式では、1つの送信ビームに対して複数の受信ビームが同時に形成される。図7の(A)には広がりをもった1つの送信ビームTxとそれに重合するように形成された2つの受信ビームRx1,Rx2が示されている。図7の(B)には、1つの送信ビームTxと4つの受信ビームRx1,Rx2,Rx3,Rx4が示されている。各図において、横軸は位置あるいは方位を示し、縦軸はパワー又は感度を示している。このパラレル受信方式では、感度の低下、感度差の発生、送受総合ビームの歪み、という問題が指摘される。   In order to improve the frame rate, a parallel reception method (parallel reception method) and a parallel transmission method (parallel transmission method) are conventionally known. In the former parallel reception system, a plurality of reception beams are simultaneously formed for one transmission beam. FIG. 7A shows one transmission beam Tx having a spread and two reception beams Rx1 and Rx2 formed so as to overlap therewith. FIG. 7B shows one transmission beam Tx and four reception beams Rx1, Rx2, Rx3, and Rx4. In each figure, the horizontal axis indicates position or orientation, and the vertical axis indicates power or sensitivity. In this parallel reception system, problems such as a decrease in sensitivity, a difference in sensitivity, and distortion of a transmission / reception integrated beam are pointed out.

一方、図8にはパラレル送信方式の一例が示されている。すなわち、アレイ振動子100により、異なる方位に2つの送信ビームTx1,Tx2が同時に形成されている。図8においてθは2つの送信ビームの電子走査方向を示している。このパラレル送信方式では、一般に、同時に形成する複数の送信ビームを相互に隔てておく(方位を異ならせる)必要があるので、それらの送信ビームを同時に走査して断層画像を形成した場合には、断層画像上において時間差に起因する不連続部分が生じるという問題が指摘されている。なお、複数の送信ビームの形成に当たって若干の時間差をもって複数の送信信号セットをアレイ振動子に供給することも可能であるが、その場合には、その時間差に相当する分だけフレームレートが低下してしまうという問題がある。その一方パラレル送信方式とパラレル受信方式とを組み合わせた複合方式もある。すなわち、その方式では、複数の送信ビームが同時に形成され、且つ、複数の受信ビームが同時に形成される。   On the other hand, FIG. 8 shows an example of a parallel transmission method. That is, two transmission beams Tx1, Tx2 are simultaneously formed in different directions by the array transducer 100. In FIG. 8, θ represents the electronic scanning direction of the two transmission beams. In this parallel transmission method, in general, it is necessary to separate a plurality of transmission beams to be formed at the same time (different orientations), so when a tomographic image is formed by simultaneously scanning these transmission beams, A problem has been pointed out that a discontinuous portion due to a time difference occurs on a tomographic image. It is possible to supply a plurality of transmission signal sets to the array transducer with a slight time difference in forming a plurality of transmission beams, but in that case, the frame rate is reduced by an amount corresponding to the time difference. There is a problem of end. On the other hand, there is also a composite system that combines a parallel transmission system and a parallel reception system. That is, in this method, a plurality of transmission beams are formed simultaneously and a plurality of reception beams are formed simultaneously.

以下の特許文献1にはパラレル受信方式が開示されている。特許文献2にはパラレル送信方式が開示されている。特許文献3には複数の振動素子列が開示されているが、そこには送信時と受信時とでグルーピングパターンを異ならせることは開示されていない。   The following Patent Document 1 discloses a parallel reception method. Patent Document 2 discloses a parallel transmission method. Patent Document 3 discloses a plurality of vibrating element arrays, but does not disclose that grouping patterns differ between transmission and reception.

特開平2−206451号公報JP-A-2-206451 特開2000−157548号公報JP 2000-157548 A 特開2008−22887号公報JP 2008-22887 A

以上のように、従来の並列受信方式では、単一の送信ビームと複数の受信ビームの関係に起因して幾つかの問題が指摘されており、従来の並列送信方式では、複数の振動素子に対して複数の送信ビームを形成するための複数の送信信号セットを供給しなければならないことから幾つかの問題が指摘されている。そのような問題を回避しつつ、簡便にフレームレートあるいは画質を向上させることが望まれている。   As described above, in the conventional parallel reception system, several problems have been pointed out due to the relationship between a single transmission beam and a plurality of reception beams. In the conventional parallel transmission system, a plurality of vibration elements are used. On the other hand, several problems have been pointed out because a plurality of transmission signal sets for forming a plurality of transmission beams must be supplied. It is desired to easily improve the frame rate or image quality while avoiding such problems.

本発明の目的は、複数の送信ビームを簡便に同時に形成できるようにすることにある。   An object of the present invention is to enable a plurality of transmission beams to be easily and simultaneously formed.

本発明の他の目的は、従来の受信部及び送信部を基本的にそのまま利用して複数方向において同時に送受信を行えるようにすることにある。   Another object of the present invention is to enable simultaneous transmission / reception in a plurality of directions by using a conventional receiving unit and transmitting unit as they are.

本発明の他の目的は、複数の受信ビーム間において感度差を生じさせず、かつ、送受総合ビームに歪を生じさせない送受信方式を実現することにある。   Another object of the present invention is to realize a transmission / reception method that does not cause a difference in sensitivity among a plurality of reception beams and that does not cause distortion in a transmission / reception integrated beam.

本発明に係る超音波診断装置は、複数の振動素子を有するアレイ振動子と、複数の送信信号からなる送信信号セットを生成する送信部と、前記アレイ振動子からの複数の受信信号からなる受信信号セットを処理する受信部と、前記複数の振動素子に対し、送信時においては送信用グルーピングパターンを設定し、受信時においては受信用グルーピングパターンを設定するグルーピング手段と、を含み、前記送信用グルーピングパターンは、前記送信信号セットを前記アレイ振動子における互いに異なる複数の位置に同時供給することによって互いに異なる複数の位置において実質的に同一のビームプロファイルをもった複数の送信ビームが同時形成されるようにするグルーピングパターンである。   An ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention includes an array transducer having a plurality of transducer elements, a transmission unit that generates a transmission signal set including a plurality of transmission signals, and a reception including a plurality of reception signals from the array transducer. A receiving unit that processes a signal set; and a grouping unit that sets a grouping pattern for transmission at the time of transmission and sets a grouping pattern for reception at the time of reception with respect to the plurality of vibration elements. In the grouping pattern, a plurality of transmission beams having substantially the same beam profile are simultaneously formed at a plurality of different positions by simultaneously supplying the transmission signal set to a plurality of different positions in the array transducer. This is a grouping pattern.

上記構成によれば、送信信号セットが複数の送信ビームに対する共通信号群として利用される。換言すれば、共通の送信信号セットに基づいて相互に位置的にシフトした関係にある複数の送信ビームを形成することができる。そのために、送信信号セットがアレイ振動子上における複数の位置に同時供給される。例えば、電子走査方向における互いに異なる位置に同じ送信信号セットが分配供給される。その場合にはそれらの位置が更に電子走査方向と直交する方向にシフトしていた方がよい。つまり、複数の振動素子列をそれぞれ個別的に機能させて各振動素子列ごとに1つの送信ビームが形成されるように送信用グルーピングパターンを構成するのが望ましい。通常、受信時においては電子的な信号処理によりパラレル受信が実行され、その際にはパラレル受信を行うための受信用グルーピングパターンが設定される。本発明においては、送信信号セットの供給位置を物理的に異ならせるだけで、簡便に複数の送信ビームを同時に形成できる。その場合、一次元配列型のアレイ振動子を用いることも可能であるが、複数の送信ビーム間での信号干渉を避けるために、二次元配列型のアレイ振動子を用い、各振動素子列ごとに1つの送信ビームを形成させるように構成するのが望ましい。複数の送信ビームは電子走査され、その場合に相互の位置的関係が維持されつつその電子走査が行われるのが望ましいが、スキャンコンバートを適切に行える限りにおいて、必ずしもそうでなくてもよい。なお、2Dアレイ振動子上に複数の二次元送信開口を同時形成するようにしてもよい。   According to the above configuration, the transmission signal set is used as a common signal group for a plurality of transmission beams. In other words, it is possible to form a plurality of transmission beams having a positional shift relationship with each other based on a common transmission signal set. For this purpose, the transmission signal set is simultaneously supplied to a plurality of positions on the array transducer. For example, the same transmission signal set is distributed and supplied to different positions in the electronic scanning direction. In that case, it is better that these positions are further shifted in a direction orthogonal to the electronic scanning direction. That is, it is desirable to configure the transmission grouping pattern so that each of the plurality of vibration element arrays functions individually and one transmission beam is formed for each vibration element array. Usually, at the time of reception, parallel reception is performed by electronic signal processing, and at that time, a reception grouping pattern for performing parallel reception is set. In the present invention, it is possible to easily form a plurality of transmission beams at the same time only by physically changing the supply position of the transmission signal set. In that case, it is also possible to use a one-dimensional array type array transducer, but in order to avoid signal interference between a plurality of transmission beams, a two-dimensional array type array transducer is used for each transducer element array. It is desirable to configure so that one transmitting beam is formed. The plurality of transmission beams are electronically scanned, and in this case, it is desirable that the electronic scanning is performed while maintaining the positional relationship with each other. However, this is not necessarily required as long as the scan conversion can be appropriately performed. A plurality of two-dimensional transmission openings may be formed simultaneously on the 2D array transducer.

望ましくは、前記複数の振動素子は電子走査方向である第1方向及びそれに直交する第2方向に整列し、これにより前記アレイ振動子において前記第2方向に整列した複数の振動素子列が構成され、前記各振動素子列が前記第1方向に整列した複数の振動素子により構成され、前記送信用グルーピングパターンは、前記第1方向に並んだ複数の振動素子グループにより構成され、前記各振動素子グループは前記複数の振動素子列を横切るように並んだ相互接続される複数の振動素子により構成される。望ましくは、前記複数の振動素子グループは前記第1方向に並んだ複数の傾斜振動素子グループにより構成され、前記各傾斜振動素子グループは前記第2方向に対して傾斜した形態を有する。   Preferably, the plurality of vibration elements are aligned in a first direction that is an electronic scanning direction and a second direction orthogonal thereto, thereby forming a plurality of vibration element arrays aligned in the second direction in the array transducer. The vibrating element rows are composed of a plurality of vibrating elements arranged in the first direction, and the transmission grouping pattern is composed of a plurality of vibrating element groups arranged in the first direction. Is composed of a plurality of interconnected vibration elements arranged across the plurality of vibration element rows. Preferably, the plurality of vibration element groups include a plurality of inclined vibration element groups arranged in the first direction, and each of the inclined vibration element groups is inclined with respect to the second direction.

望ましくは、前記受信グルーピングパターンは前記送信グルーピングパターンとは異なるパターンである。望ましくは、前記受信グルーピングパターンは、前記受信部におけるパラレル受信処理により前記複数の送信ビームに対応する複数の受信ビームが同時形成されるようにするグルーピングパターンである。望ましくは、前記複数の送信ビームにおける送信ビーム中心線配列と前記複数の受信ビームにおける受信ビーム中心線配列とが実質的に合致する。上記構成によれば複数の送信ビームのプロファイルを実質的に同一にでき、しかも、複数の送信ビームと複数の受信ビームとを合致させることができるので、各送受総合ビームのプロファイルを適正なものにして画質を著しく高められる。   Preferably, the reception grouping pattern is a pattern different from the transmission grouping pattern. Preferably, the reception grouping pattern is a grouping pattern in which a plurality of reception beams corresponding to the plurality of transmission beams are simultaneously formed by parallel reception processing in the reception unit. Desirably, the transmission beam center line arrangement in the plurality of transmission beams substantially matches the reception beam center line arrangement in the plurality of reception beams. According to the above configuration, the profiles of the plurality of transmission beams can be made substantially the same, and the plurality of transmission beams can be matched with the plurality of reception beams. Image quality can be significantly improved.

望ましくは、前記受信用グルーピングパターンは、前記第1方向に並んだ複数の直線振動素子グループにより構成され、前記各直線振動素子グループは前記複数の振動素子列を横切るように前記第2方向に並んだ相互接続される複数の振動素子により構成される。この構成では、通常の1Dアレイ振動子と等価な構成が実現され、受信信号セットに対して互いに異なる複数の整相加算条件を適用することにより複数の受信ビームが電子的に同時に構成される。その場合、整相加算処理部を時分割で動作させるようにしてもよいし、複数の整相加算処理部を並列的に実行させるようにしてもよい。   Preferably, the reception grouping pattern includes a plurality of linear vibration element groups arranged in the first direction, and the linear vibration element groups are arranged in the second direction so as to cross the plurality of vibration element rows. It is composed of a plurality of vibration elements that are interconnected. In this configuration, a configuration equivalent to a normal 1D array transducer is realized, and a plurality of reception beams are electronically configured simultaneously by applying a plurality of different phasing addition conditions to the reception signal set. In that case, the phasing addition processing unit may be operated in a time division manner, or a plurality of phasing addition processing units may be executed in parallel.

望ましくは、前記グルーピング手段は、前記アレイ振動子と共にプローブ内に設けられた配線切換回路により構成され、前記配線切換回路に対してその動作を制御する制御信号が与えられる。この構成によれば、装置本体とプローブとで超音波診断装置が構成される場合において、装置本体から従来同様の送信信号セットをプローブ側に供給すれば、プローブ内におけるスイッチングにより送信用グルーピングパターンを設定して、それにより複数の送信ビームを同時形成できる。その場合、装置本体側から送受切換信号をパターン切換信号としてプローブに供給するのが望ましい。従来の超音波診断装置は通常、パラレル受信方式に対応した受信部を有しているので、その場合には受信部の構成もそのまま利用できる。つまり、スイッチング回路を有する2Dタイプのプローブを装置本体に接続し、それに対して制御信号を与えるだけで、簡便にパラレル送信方式かつパラレル受信方式を実現できる。なお、上記構成において、複数の送信ビーム間のシフト量については送信用グルーピングパターンの変更によって任意に定めることができる。   Preferably, the grouping means includes a wiring switching circuit provided in a probe together with the array transducer, and a control signal for controlling the operation of the wiring switching circuit is given to the wiring switching circuit. According to this configuration, when an ultrasonic diagnostic apparatus is configured by the apparatus main body and the probe, if a transmission signal set similar to the conventional one is supplied from the apparatus main body to the probe side, the transmission grouping pattern is changed by switching in the probe. It can be set so that multiple transmit beams can be formed simultaneously. In that case, it is desirable to supply a transmission / reception switching signal from the apparatus main body side to the probe as a pattern switching signal. Conventional ultrasonic diagnostic apparatuses usually have a receiving unit corresponding to the parallel receiving method, and in this case, the configuration of the receiving unit can be used as it is. That is, a parallel transmission method and a parallel reception method can be simply realized by simply connecting a 2D type probe having a switching circuit to the apparatus main body and giving a control signal thereto. In the above configuration, the shift amount between the plurality of transmission beams can be arbitrarily determined by changing the transmission grouping pattern.

本発明によれば、複数の送信ビームを簡便に同時に形成できる。あるいは、従来の受信部及び送信部をそのまま利用して複数方向において同時に送受信を行える。あるいは、複数の受信ビーム間において感度差を生じさせず、かつ、送受総合ビームに歪を生じさせない送受信方式を実現できる。   According to the present invention, a plurality of transmission beams can be easily and simultaneously formed. Alternatively, simultaneous transmission and reception can be performed in a plurality of directions by using the conventional receiving unit and transmitting unit as they are. Alternatively, it is possible to realize a transmission / reception method that does not cause a difference in sensitivity among a plurality of reception beams and does not cause distortion in the transmission / reception integrated beam.

本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows suitable embodiment of the ultrasonic diagnosing device which concerns on this invention. 送信用グルーピングパターンを示す図である。It is a figure which shows the grouping pattern for transmission. 受信用グルーピングパターンを示す図である。It is a figure which shows the grouping pattern for reception. 送信時における配線切換回路の動作状態を示す図である。It is a figure which shows the operation state of the wiring switching circuit at the time of transmission. 受信時における配線切換回路の動作状態を示す図である。It is a figure which shows the operation state of the wiring switching circuit at the time of reception. 複数の送信ビームと複数の受信ビームとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a some transmission beam and a some receiving beam. パラレル受信を説明するための図である。It is a figure for demonstrating parallel reception. パラレル送信を説明するための図である。It is a figure for demonstrating parallel transmission.

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。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.

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概念図である。本実施形態に係る超音波診断装置は装置本体とプローブ10とにより構成される。プローブ10は装置本体に対して着脱自在に装着されるものである。プローブ10はプローブヘッド、プローブケーブルおよびプローブコネクタを有しているが、図1においてはそのうちでプローブヘッドの部分が概念的に示されている。   FIG. 1 shows a preferred embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, and FIG. 1 is a conceptual diagram showing the overall configuration thereof. The ultrasonic diagnostic apparatus according to this embodiment includes an apparatus main body and a probe 10. The probe 10 is detachably attached to the apparatus main body. The probe 10 has a probe head, a probe cable, and a probe connector. FIG. 1 conceptually shows the probe head portion.

プローブ10において、アレイ振動子12は超音波の送受波を行う送受波器である。アレイ振動子12は、電子走査方向であるX方向およびそれに直交するY方向に整列した複数の振動素子からなる。具体的には、アレイ振動子12は、4つの振動素子列12A,12B,12C,12Dを有しており、それらはY方向に並んでいる。各振動素子列12A,12B,12C,12DはそれぞれX方向に整列した複数の振動素子により構成されている。アレイ振動子12におけるY方向の分割数が後に説明する送信ビームの同時形成数に対応する。   In the probe 10, the array transducer 12 is a transducer that transmits and receives ultrasonic waves. The array transducer 12 is composed of a plurality of vibrating elements aligned in the X direction, which is the electronic scanning direction, and the Y direction orthogonal thereto. Specifically, the array vibrator 12 has four vibration element rows 12A, 12B, 12C, and 12D, which are arranged in the Y direction. Each of the vibration element arrays 12A, 12B, 12C, and 12D includes a plurality of vibration elements that are aligned in the X direction. The number of divisions in the Y direction in the array transducer 12 corresponds to the number of simultaneous transmission beam formations described later.

アレイ振動子12の生体側には整合層14が設けられている。この整合層14はアレイ振動子12における素子配列と同様の素子配列を有している。すなわち、整合層14は複数の整合素子列14A,14B,14C,14Dをを有しており、それぞれの整合素子列14A,14B,14C,14DはX方向に整列した複数の整合素子により構成されている。複数の整合層14を多層的に設けるようにしてもよい。整合層14の生体側には音響レンズ16が設けられている。この音響レンズ16はY方向すなわちエレベーション方向におけるビーム集束性を良好なものにするための部材である。   A matching layer 14 is provided on the living body side of the array transducer 12. The matching layer 14 has an element arrangement similar to the element arrangement in the array transducer 12. That is, the matching layer 14 includes a plurality of matching element rows 14A, 14B, 14C, and 14D, and each matching element row 14A, 14B, 14C, and 14D is configured by a plurality of matching elements that are aligned in the X direction. ing. A plurality of matching layers 14 may be provided in multiple layers. An acoustic lens 16 is provided on the living body side of the matching layer 14. The acoustic lens 16 is a member for improving the beam focusing property in the Y direction, that is, the elevation direction.

アレイ振動子12の背面側にはバッキング層18が設けられている。このバッキング層18は後方へ放射される不要な超音波の吸収散乱を行うものである。本実施形態においてはアレイ振動子12を構成する複数の振動素子のそれぞれから背面側に信号線が引き出されており、それらの信号線がバッキング層18を貫通し配線切換回路20に接続されている。   A backing layer 18 is provided on the back side of the array transducer 12. This backing layer 18 absorbs and scatters unnecessary ultrasonic waves emitted backward. In the present embodiment, signal lines are led out from the respective vibration elements constituting the array transducer 12 to the back side, and these signal lines penetrate the backing layer 18 and are connected to the wiring switching circuit 20. .

配線切換回路20は装置本体側から引き出された複数の信号線に対して複数の振動素子を接続するためのスイッチングを行う回路であり、パラレル送信かつパラレル受信を行う場合には、送信時においてアレイ振動子12に対して送信用グルーピングパターンを設定し、受信時においては受信用グルーピングパターンを設定する。なお、パラレル受信を行わない場合においては、送信時および受信時とも同じ受信用グルーピングパターンが設定される。この設定によれば従来の1Dアレイ振動子の動作と同様の動作を行わせることができる。グルーピングパターンについては後に詳述する。   The wiring switching circuit 20 is a circuit that performs switching for connecting a plurality of vibration elements to a plurality of signal lines drawn from the apparatus body side. When performing parallel transmission and parallel reception, an array is used at the time of transmission. A transmission grouping pattern is set for the vibrator 12, and a reception grouping pattern is set at the time of reception. When parallel reception is not performed, the same reception grouping pattern is set for both transmission and reception. According to this setting, the same operation as that of the conventional 1D array transducer can be performed. The grouping pattern will be described in detail later.

次に、装置本体が有する構成について説明する。送信部22は送信ビームフォーマとして機能するものである。この送信部22は送信時において複数の送信信号からなる送信信号セットをプローブに向けて出力する。送信信号セットは後に説明するように配線切換回路20の作用によりアレイ振動子12上における複数の位置に同時並列的に供給され、それらの複数の位置において複数の送信ビームが形成される。一方、生体内からの反射波はアレイ振動子12において受波され、そこから出力される複数の受信信号がすなわち受信信号セットが受信部26に出力される。この受信部26は受信ビームフォーマーとして機能し、特にパラレル受信機能を有しており、電子的に複数の受信ビームを形成するために複数の整層加算条件で受信信号セットを処理する。この場合において、単一の整層加算回路を次分割動作させることにより複数の受信ビームを形成するようにしてもよいし、複数の整層加算回路を並列的に実行させることにより複数の受信ビームが形成されてもよい。   Next, the configuration of the apparatus main body will be described. The transmission unit 22 functions as a transmission beamformer. The transmission unit 22 outputs a transmission signal set including a plurality of transmission signals to the probe at the time of transmission. As will be described later, the transmission signal set is supplied simultaneously to a plurality of positions on the array transducer 12 by the operation of the wiring switching circuit 20, and a plurality of transmission beams are formed at the plurality of positions. On the other hand, the reflected wave from the living body is received by the array transducer 12, and a plurality of reception signals output therefrom, that is, a reception signal set is output to the reception unit 26. The reception unit 26 functions as a reception beam former, and particularly has a parallel reception function, and processes a reception signal set under a plurality of stratified addition conditions in order to electronically form a plurality of reception beams. In this case, a plurality of reception beams may be formed by performing a next division operation of a single stratified adder circuit, or a plurality of received beams by executing a plurality of stratified adder circuits in parallel. May be formed.

信号処理部28は、受信部26から出力される整層加算処理後の受信信号すなわちビームデータに対していくつかの信号処理を適用する。その信号処理には検波処理、対数圧縮処理等が含まれる。ドプラ情報の抽出処理等が行われてもよい。画像形成部30は、本実施形態においてデジタルスキャンコンバータにより構成され、入力される複数のビームデータに基づいて超音波画像を形成する。本実施形態においては特にBモード断層画像が形成されている。その画像データが画像形成部30から表示処理部32を経由して表示部34に送られる。表示部34の画面上には超音波画像が表示される。   The signal processing unit 28 applies some signal processing to the reception signal after the layered addition processing, that is, beam data, output from the receiving unit 26. The signal processing includes detection processing, logarithmic compression processing, and the like. Doppler information extraction processing or the like may be performed. The image forming unit 30 is configured by a digital scan converter in the present embodiment, and forms an ultrasonic image based on a plurality of input beam data. In the present embodiment, in particular, a B-mode tomographic image is formed. The image data is sent from the image forming unit 30 to the display unit 34 via the display processing unit 32. An ultrasonic image is displayed on the screen of the display unit 34.

制御部24は図1に示される各構成の動作制御を行っている。特に、制御部24は配線切換回路20に対して制御信号24Aを出力している。この制御信号24Aは送受信タイミング信号に相当し、その制御信号24Aに基づいて配線切換回路20が送信時において送信グルーピングパターンを設定し、受信時おいて受信グルーピングパターンを設定する。制御部24には操作パネル36が接続されている。操作パネル36はキーボードやトラックボールなどを有するものであり、ユーザーは操作パネル36を利用して超音波診断装置の動作設定をおこなえる。   The control unit 24 performs operation control of each component shown in FIG. In particular, the control unit 24 outputs a control signal 24 </ b> A to the wiring switching circuit 20. The control signal 24A corresponds to a transmission / reception timing signal. Based on the control signal 24A, the wiring switching circuit 20 sets a transmission grouping pattern at the time of transmission and sets a reception grouping pattern at the time of reception. An operation panel 36 is connected to the control unit 24. The operation panel 36 has a keyboard, a trackball, and the like, and the user can set the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus using the operation panel 36.

次に、パラレル送信およびパラレル受信について説明する。図2および図3にはアレイ振動子12の結線関係が示されている。図2は、送信用グルーピングパターンを示すものであり、図3は受信用グルーピングパターンを示すものである。図2において、送信時においては複数の振動素子グループが設定される。各振動素子グループは傾斜した直線的な形態を有し、複数の振動素子列12A,12B,12C,12Dにまたがって設けられている。各振動素子グループは、それぞれの振動素子列12A,12B,12C,12Dに属する一つの振動素子を含んでおり、斜め方向に4つの振動素子が相互に接続されて一つの振動素子グループが構成されている。複数の振動素子グループはX方向に密に整列しており、それら全体として送信用グルーピングパターンが構成されている。ちなみに、符号200A,200B,200C,200Dは複数の振動素子列12A,12B,12C,12Dにおいて実際に機能する有効範囲を表している。すなわち符号200A,200B,200C,200Dで示される範囲以外の隅部分については、送信時においては機能していない。ただし、それらの部分についても送信時において機能させることが可能である。ちなみに、本実施形態においては、電子リニア走査が適用されているが、もちろん電子セクタ走査やコンベックス走査などが適用されてもよい。   Next, parallel transmission and parallel reception will be described. 2 and 3 show the connection relationship of the array transducer 12. FIG. 2 shows a transmission grouping pattern, and FIG. 3 shows a reception grouping pattern. In FIG. 2, a plurality of vibration element groups are set at the time of transmission. Each vibration element group has an inclined linear shape and is provided across a plurality of vibration element arrays 12A, 12B, 12C, and 12D. Each vibration element group includes one vibration element belonging to each vibration element row 12A, 12B, 12C, and 12D, and four vibration elements are connected to each other in an oblique direction to form one vibration element group. ing. The plurality of vibration element groups are closely arranged in the X direction, and a transmission grouping pattern is formed as a whole. Incidentally, reference numerals 200A, 200B, 200C, and 200D represent effective ranges that actually function in the plurality of vibration element arrays 12A, 12B, 12C, and 12D. That is, corner portions other than the ranges indicated by reference numerals 200A, 200B, 200C, and 200D do not function during transmission. However, these portions can also function at the time of transmission. Incidentally, in this embodiment, electronic linear scanning is applied, but of course, electronic sector scanning, convex scanning, or the like may be applied.

図2に示す送信用グルーピングパターンを設定し、複数の振動素子グループの中において送信開口に相当する一部の振動素子グループに対して送信信号セットを供給すると、1つの振動素子グループを構成する4つの振動素子に対しては同じ送信信号が供給されることになるため、各振動素子列ごとに互いに独立して送信ビームが形成されることになる。具体的には、本実施形態においては4つの送信ビームが形成される。それらの送信ビームのビームプロファイルは互いに実質的に同一である。元になる送信信号セットが互いに同一だからである。複数の送信ビームはX方向において位置的にシフトしており、かつY方向においても位置的にシフトしている。ただし、音響レンズの作用等によりY方向の位置ずれが画像形成に与える影響はかなり小さい。   When the transmission grouping pattern shown in FIG. 2 is set and a transmission signal set is supplied to a part of the vibration element groups corresponding to the transmission openings in the plurality of vibration element groups, one vibration element group is formed. Since the same transmission signal is supplied to one vibration element, a transmission beam is formed independently from each other for each vibration element array. Specifically, in this embodiment, four transmission beams are formed. The beam profiles of these transmit beams are substantially identical to each other. This is because the original transmission signal sets are the same. The plurality of transmission beams are shifted in position in the X direction and also shifted in position in the Y direction. However, the influence of the positional deviation in the Y direction on image formation due to the action of the acoustic lens or the like is considerably small.

図3には上述したように受信用グルーピングパターンが示されている。このグルーピングパターンは図示されるようにX方向に並んだ複数の振動素子グループにより構成される。各振動素子グループは4つの振動素子列12A,12B,12C,12DにまたがってY方向に平行に伸長した形態を有しており、すなわち従来における1Dアレイ振動子と同様の短冊状の複数の振動素子が構成されている。ちなみに、図3に示すグルーピングパターンを用いて送信を行うことも可能であり、これによれば従来同様のシングル送信ビームを形成することが可能である。   FIG. 3 shows the grouping pattern for reception as described above. This grouping pattern is composed of a plurality of vibrating element groups arranged in the X direction as shown. Each vibration element group has a form extending in parallel to the Y direction across the four vibration element rows 12A, 12B, 12C, and 12D, that is, a plurality of strip-like vibrations similar to those of a conventional 1D array vibrator. An element is configured. Incidentally, it is also possible to perform transmission using the grouping pattern shown in FIG. 3, and according to this, it is possible to form a single transmission beam similar to the conventional one.

図4には送信時における配線切換回路20の動作状態が示されている。各振動素子を相互に連結するために多数のスイッチング素子が配列されており、図4においてはX方向に並んだ複数の傾斜振動素子グループが構成されている。図5においては受信用グルーピングパターンが示されており、図示されるように配線切換回路20は複数の直線的な振動素子グループを設定している。図4においては、一部のスイッチ端子(左端)についての図示が省略されている。各振動素子グループはY方向に並ぶ4つの振動素子により構成されている。ちなみに、複数の送信ビームの相互間におけるシフト量すなわちピッチは任意に定めることが可能であり、任意のグルーピングパターンが実現できるように配線切換回路20を構成するのが望ましい。なお、符号38は、装置本体側からの複数の信号線を示している。   FIG. 4 shows the operating state of the wiring switching circuit 20 during transmission. A large number of switching elements are arranged in order to connect the vibration elements to each other. In FIG. 4, a plurality of inclined vibration element groups arranged in the X direction are formed. FIG. 5 shows a grouping pattern for reception, and the wiring switching circuit 20 sets a plurality of linear vibration element groups as shown. In FIG. 4, illustration of some switch terminals (left end) is omitted. Each vibration element group includes four vibration elements arranged in the Y direction. Incidentally, the shift amount, that is, the pitch between a plurality of transmission beams can be arbitrarily determined, and it is desirable to configure the wiring switching circuit 20 so that an arbitrary grouping pattern can be realized. Reference numeral 38 denotes a plurality of signal lines from the apparatus main body side.

図6には複数の送信ビームと複数の受信ビームとの関係が示されている。(A)にはアレイ振動子上に形成される複数の送信ビームTx1,Tx2,Tx3,Tx4が示されている。それらのビームプロファイルは互いに実質的に同一である。それらの送信ビームはX方向において1素子分だけシフトしており、かつY方向においても1素子分だけシフトしている。受信時においては(B)に示されるように、4つの送信ビームにおけるビーム中心線配列が完全に合致するように、複数の受信ビームのビーム中心線配列が設定されている。(B)において複数の受信ビームがRx1,Rx2,Rx3,Rx4で表されている。それぞれの位置において送信ビームと受信ビームの中心が完全に一致しているため送受総合ビームを左右対称な形態にすることができ、すなわちビームの歪みを極力防止できるという利点がある。また、4つの送受総合ビーム間において感度差を解消することができるので、超音波画像の画質を著しく高められるという利点がある。なお(B)において横軸は位置あるいは方位を表しており、縦軸は音響パワーあるいは感度を表している。   FIG. 6 shows the relationship between a plurality of transmission beams and a plurality of reception beams. (A) shows a plurality of transmission beams Tx1, Tx2, Tx3, and Tx4 formed on the array transducer. Their beam profiles are substantially identical to each other. These transmit beams are shifted by one element in the X direction and also shifted by one element in the Y direction. At the time of reception, as shown in (B), the beam center line arrangement of a plurality of reception beams is set so that the beam center line arrangements of the four transmission beams are completely matched. In (B), a plurality of received beams are represented by Rx1, Rx2, Rx3, and Rx4. Since the centers of the transmission beam and the reception beam are completely coincident at each position, there is an advantage that the transmission / reception integrated beam can be made symmetrical, that is, the distortion of the beam can be prevented as much as possible. In addition, since the difference in sensitivity between the four transmission / reception integrated beams can be eliminated, there is an advantage that the image quality of the ultrasonic image can be remarkably improved. In (B), the horizontal axis represents position or orientation, and the vertical axis represents acoustic power or sensitivity.

上記実施形態によれば、パラレル受信を行える超音波診断装置の本体に対して、上述した配線切換回路およびアレイ振動子を備えるプローブを接続し、そのプローブに対して制御信号を与えるだけで、簡便にパラレル送信を実現できるという利点がある。上述した実施形態においては、2次元の走査面が形成されていたが、2Dアレイ振動子を用いて3次元エコーデータ取込空間を形成するようにしてもよい。いずれにしても、送信信号セットを分配利用し、複数の位置に同じ送信信号セットを供給すれば、簡便に複数の送信ビームを形成することが可能である。   According to the above-described embodiment, simply connecting a probe including the above-described wiring switching circuit and the array transducer to the main body of the ultrasonic diagnostic apparatus capable of parallel reception and simply giving a control signal to the probe makes it easy. There is an advantage that parallel transmission can be realized. In the above-described embodiment, a two-dimensional scanning plane is formed. However, a three-dimensional echo data capturing space may be formed using a 2D array transducer. In any case, if the transmission signal set is distributed and used and the same transmission signal set is supplied to a plurality of positions, a plurality of transmission beams can be easily formed.

10 プローブ、12 アレイ振動子、14 整合層、16 音響レンズ、18 バッキング層、20 配線切換回路、22 送信部、24 制御部、26 受信部(パラレル受信部)、28 信号処理部、30 画像形成部、32 表示処理部、34 表示部。   10 probes, 12 array transducers, 14 matching layers, 16 acoustic lenses, 18 backing layers, 20 wiring switching circuits, 22 transmitters, 24 controllers, 26 receivers (parallel receivers), 28 signal processors, 30 image formation Part, 32 display processing part, 34 display part.

Claims (8)

複数の振動素子を有するアレイ振動子と、
複数の送信信号からなる送信信号セットを生成する送信部と、
前記アレイ振動子からの複数の受信信号からなる受信信号セットを処理する受信部と、
前記複数の振動素子に対し、送信時においては送信用グルーピングパターンを設定し、受信時においては受信用グルーピングパターンを設定するグルーピング手段と、
を含み、
前記送信用グルーピングパターンは、前記送信信号セットを前記アレイ振動子における互いに異なる複数の位置に同時供給することによって互いに異なる複数の位置において実質的に同一のビームプロファイルをもった複数の送信ビームが同時形成されるようにするグルーピングパターンである、ことを特徴とする超音波診断装置。
An array vibrator having a plurality of vibration elements;
A transmission unit that generates a transmission signal set including a plurality of transmission signals;
A reception unit for processing a reception signal set including a plurality of reception signals from the array transducer;
Grouping means for setting a grouping pattern for transmission at the time of transmission and a grouping pattern for reception at the time of reception for the plurality of vibration elements;
Including
In the transmission grouping pattern, a plurality of transmission beams having substantially the same beam profile at a plurality of different positions are simultaneously provided by simultaneously supplying the transmission signal set to a plurality of different positions in the array transducer. An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by being a grouping pattern to be formed.
請求項1記載の装置において、
前記複数の振動素子は電子走査方向である第1方向及びそれに直交する第2方向に整列し、これにより前記アレイ振動子において前記第2方向に整列した複数の振動素子列が構成され、前記各振動素子列が前記第1方向に整列した複数の振動素子により構成され、
前記送信用グルーピングパターンは、前記第1方向に並んだ複数の振動素子グループにより構成され、前記各振動素子グループは前記複数の振動素子列を横切るように並んだ相互接続される複数の振動素子により構成される、ことを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 1.
The plurality of vibration elements are aligned in a first direction which is an electronic scanning direction and a second direction orthogonal thereto, thereby forming a plurality of vibration element arrays aligned in the second direction in the array transducer, A vibration element array is composed of a plurality of vibration elements aligned in the first direction,
The transmission grouping pattern includes a plurality of vibration element groups arranged in the first direction, and each vibration element group includes a plurality of interconnected vibration elements arranged so as to cross the plurality of vibration element rows. An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by comprising.
請求項2記載の装置において、
前記複数の振動素子グループは前記第1方向に並んだ複数の傾斜振動素子グループにより構成され、前記各傾斜振動素子グループは前記第2方向に対して傾斜した形態を有する、ことを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 2.
The plurality of vibration element groups includes a plurality of inclined vibration element groups arranged in the first direction, and each of the inclined vibration element groups has a form inclined with respect to the second direction. Ultrasonic diagnostic equipment.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の装置において、
前記受信グルーピングパターンは前記送信グルーピングパターンとは異なるパターンである、ことを特徴とする超音波診断装置。
The device according to any one of claims 1 to 3,
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the reception grouping pattern is a pattern different from the transmission grouping pattern.
請求項4記載の装置において、
前記受信グルーピングパターンは、前記受信部におけるパラレル受信処理により前記複数の送信ビームに対応する複数の受信ビームが同時形成されるようにするグルーピングパターンである、ことを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 4.
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the reception grouping pattern is a grouping pattern that simultaneously forms a plurality of reception beams corresponding to the plurality of transmission beams by parallel reception processing in the reception unit.
請求項5記載の装置において、
前記複数の送信ビームにおける送信ビーム中心線配列と前記複数の受信ビームにおける受信ビーム中心線配列とが実質的に合致する、ことを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 5.
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein a transmission beam center line arrangement in the plurality of transmission beams substantially matches a reception beam center line arrangement in the plurality of reception beams.
請求項5記載の装置において、
前記受信用グルーピングパターンは、前記第1方向に並んだ複数の直線振動素子グループにより構成され、前記各直線振動素子グループは前記複数の振動素子列を横切るように前記第2方向に並んだ相互接続される複数の振動素子により構成される、ことを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 5.
The receiving grouping pattern includes a plurality of linear vibration element groups arranged in the first direction, and the linear vibration element groups are interconnected in the second direction so as to cross the plurality of vibration element rows. An ultrasonic diagnostic apparatus comprising a plurality of vibrating elements.
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の装置において、
前記グルーピング手段は、前記アレイ振動子と共にプローブ内に設けられた配線切換回路により構成され、
前記配線切換回路に対してその動作を制御する制御信号が与えられる、ことを特徴とする超音波診断装置。
The device according to any one of claims 1 to 7,
The grouping means is constituted by a wiring switching circuit provided in the probe together with the array transducer,
An ultrasonic diagnostic apparatus characterized in that a control signal for controlling the operation is given to the wiring switching circuit.
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