JP2010142450A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体内に送信した第１超音波信号が被検体内において反射されて生成された反射信号である第２超音波信号を受信し、第２超音波信号の高調波成分を抽出する比較的小規模で低コストな信号処理回路を採用した低コストな超音波診断装置を提供する。
【解決手段】第２超音波信号を受信して、互いに異なる位相を有する所定周期で、Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）アンダーサンプリングした後に加算する。
【選択図】図５

Description

本発明は、被検体内に第１超音波信号を送信し、前記第１超音波信号が前記被検体内において反射して生成された第２超音波信号を受信して、前記第２超音波信号に基づいて前記被検体内の画像を形成する超音波診断装置に関する。

超音波は、通常、１６０００Ｈｚ以上の音波をいい、非破壊、無害および略リアルタイムでその内部を調べることが可能なことから、欠陥の検査や疾患の診断等の様々な分野に応用されている。その一つに、被検体内を超音波で走査し、被検体内から来た超音波の反射波（エコー）から生成した受信信号に基づいて当該被検体内の内部状態を画像化する超音波診断装置がある。この超音波診断装置は、医療用では、他の医療用画像装置に較べて小型で安価であり、そしてＸ線等の放射線被爆が無く安全性が高いこと、また、ドップラ効果を応用した血流表示が可能であること等の様々な特長を有している。このため、超音波診断装置は、循環器系（例えば心臓の冠動脈等）、消化器系（例えば胃腸等）、内科系（例えば肝臓、膵臓および脾臓等）、泌尿器系（例えば腎臓および膀胱等）および産婦人科系等で広く利用されている。

超音波診断装置には、被検体に対して超音波（超音波信号）を送受信する超音波探触子が用いられている。超音波探触子は、圧電現象を利用することによって、送信の電気信号に基づいて機械振動して超音波（超音波信号）を発生し、被検体内部で音響インピーダンスの不整合によって生じる超音波（超音波信号）の反射波を受けて受信の電気信号を生成する複数の圧電素子を備え、これら複数の圧電素子が例えばアレイ状に２次元配列されて構成されている（例えば、特許文献１参照）。

また、近年では、超音波探触子から被検体内へ送信された超音波の周波数（基本周波数）成分ではなく、その高調波周波数成分によって被検体内の内部状態の画像を形成するハーモニックイメージング（Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ）技術が研究、開発されている。このハーモニックイメージング技術は、基本周波数成分のレベルに比較してサイドローブレベルが小さく、Ｓ／Ｎ比（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）が良くなってコントラスト分解能が向上すること、周波数が高くなることによってビーム幅が細くなって横方向分解能が向上すること、近距離では音圧が小さくて音圧の変動が少ないために多重反射が抑制されること、および、焦点以遠の減衰が基本波並みであり高周波を基本波とする場合に較べて深速度を大きく取れること等の様々な利点を有している。

ハーモニックイメージング技術の例として、被検体に対して位相の異なる超音波信号を送信し、受信信号を加算することで、基本波成分を相殺し、高調波成分を抽出し、この高調波成分から超音波画像を生成する方法がある。１８０度異なる位相を有する二つの超音波信号を送信する技術（例えば、特許文献２参照）の他、さらに多くの異なる位相を有する超音波信号を送信する技術（例えば、特許文献３参照）がある。

特許文献２及び３に記載されている技術においては、送信する超音波信号の数は異なるが、送信する超音波信号の位相を所定の関係とし、反射する全ての基本波成分を足し合わせて互いに打消しあうようにし、反射波のうちの高調波成分のみ抽出するという方式において共通する。抽出した高調波成分をサンプリングし、解析して超音波画像を得る。
特開２００４−０８８０５６号公報 特開２００１−２９９７６４号公報 特開２００６−２７１７９１号公報

特許文献２及び３に記載の技術は、反射波のうちの基本波成分を打ち消し合わせて除去することはできるが、被検体の測定箇所の画像信号を含んだ反射波の高調波成分のサンプリング方法を改善するものではない。

そのため、基本周波数よりも次数分だけ高い周波数を有する高調波成分を処理できる信号処理回路が必要となる。例えば、信号処理回路にデジタル回路を採用する場合、高度なＡＤ変換器が必要となる。

信号処理回路が処理する周波数が高ければ高いほど、超音波診断装置が対応できるフレームレートは低くなってしまう。

従って、フレームレートを落とさずに、高調波成分をサンプリングするには、その周波数を処理できる高度な信号処理回路が必要となる。しかし、高度な信号処理回路は大規模となって、二次元配列された圧電素子に作り込むには難易度が高い。また、高度な信号処理回路はコストが高い。

本発明は、高調波成分の簡易なサンプリング方法を用いた比較的小規模で低コストな信号処理回路を採用した低コストな超音波診断装置を提供することを目的とする。

前述の目的は、下記に記載する発明により達成される。

１．被検体内に第１超音波信号を送信する送信部と、
前記第１超音波信号が前記被検体内において反射されて生成された反射信号である第２超音波信号を受信して、電気信号を各々生成する複数の受信部と、
前記受信部毎に対応して備えられ、各々の前記受信部が生成した電気信号を、互いに異なる位相を有する所定周期で、Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）アンダーサンプリングしてＮ個のアンダーサンプリング信号を生成する複数のサンプル部と、
前記サンプル部毎に対応して備えられ、前記Ｎ個のアンダーサンプリング信号を加算して加算信号を生成する複数の加算部と、
前記複数の加算部が生成した加算信号に基づいて画像を形成する画像形成部と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。

２．前記受信部毎に各々定めた時間遅延量を、各々の前記受信部に対応する前記加算部が生成した前記加算信号に付与した後に、全ての前記加算信号を加算する整相加算部を有することを特徴とする前記１に記載の超音波診断装置。

３．前記複数の加算部の各々と前記整相加算部の間に前記複数の加算部の各々が生成した加算信号をＡＤ変換して前記整相加算部に入力するＡＤ変換部を有することを特徴とする前記２に記載の超音波診断装置。

高調波成分の簡易なサンプリング方法を用いた比較的小規模で低コストな信号処理回路を採用した低コストな超音波診断装置を提供できる。

以下に本発明の実施形態を図面により説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に限られるものではない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。また、本明細書において、適宜、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

図１は実施形態における超音波診断装置Ｓの外観構成を示す図であり、図２は実施形態における超音波診断装置Ｓの電気的な構成を示すブロック図である。超音波診断装置Ｓは、図１および図２に示すように、図略の生体等の被検体に対して、単一の周波数からなり複数の波数を有するバースト波である超音波（第１超音波信号）を送信すると共に、この被検体で反射した超音波の反射波（エコー、第２超音波信号）を受信する超音波探触子２と、超音波探触子２とケーブル３を介して接続され、超音波探触子２へケーブル３を介して電気信号の送信信号を送信することによって超音波探触子２に被検体に対して第１超音波信号を送信させると共に、超音波探触子２で受信された被検体内からの反射波である第２超音波信号に基づいて、被検体内の内部状態を超音波画像として画像化する超音波診断装置本体１とを備えて構成される。

図３は、超音波探触子（超音波プローブ）２の構造を示す図である。超音波探触子２は、被検体内に第１超音波信号を送信し、この第１超音波信号に対する被検体内からの反射波である第２超音波信号を受信する装置である。超音波探触子の構成としては、例えば、図３（Ａ）に示すように、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換することができる複数の圧電素子２２を備えて構成されている。すなわち、複数の圧電素子２２は、被検体内へ第１超音波信号を送信する場合では、超音波診断装置本体１の送信部１２からケーブル３を介して入力された送信の電気信号を、圧電現象を利用することによって第１超音波信号に変換して被検体内にこの第１超音波信号を送信し、そして、被検体内からの第２超音波信号を受信する場合では、圧電現象を利用することによってこの受信した第２超音波信号を電気信号に変換して受信信号を、ケーブル３を介して超音波診断装置本体１の受信部１３へ出力する。超音波探触子２が被検体に当てられることによって、圧電素子２２で生成された第１超音波信号が被検体内へ送信され、被検体内からの第２超音波信号が圧電素子２２で受信される。

より具体的には、例えば、図３（Ｂ）に示すように、これら複数の圧電素子２２のそれぞれは、導電線の信号線２４と接続する導電材料から成る信号電極層２２２と、信号電極層２２２上に形成され、圧電材料から成る圧電層２２１と、圧電層２２１上に形成され、導電材料から成る接地電極層２２３とを備えて構成される。すなわち、これら複数の圧電素子２２のそれぞれは、互いに対向する一対の第１および第２電極を備え、これら第１および第２電極間に、圧電材料から成る圧電部が形成されている。

なお、本明細書において、前述のように、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。また、添え字のうちの左側の添え字は、行番号を示し、その右側の添え字は、列番号を示している。例えば、圧電素子２２−２３は、行番号２で列番号３の圧電素子２２である。

これら複数の圧電素子２２は、平板状の音響制動部材２１の一方主面上に配置され、これら複数の圧電素子２２上に音響整合層２３が積層される。複数の圧電素子２２は、クロストーク等の相互干渉を低減するために、互いに所定の隙間（溝、間隙、ギャップ）を空けて音響制動部材２１上に配置される。なお、さらに相互干渉を低減するために、超音波を吸収する超音波吸収材がこの隙間に充填されることが好ましい。この超音波吸収材には、例えば、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等が用いられる。

音響制動部材２１は、超音波を吸収する材料から構成され、複数の圧電素子２２から音響制動部材２１方向へ放射される超音波を吸収するものである。音響制動部材２１は、一般に、ダンパあるいはバッキング層とも呼ばれる。そして、各圧電素子２２のそれぞれに接続する複数の信号線２４（図３（Ａ）では信号線２４−１１〜２４−４６）が音響制動部材２１を貫通している。なお、各圧電素子２２のそれぞれに接続する複数の接地線（アース線）は、図示が省略されているが、各圧電素子２２の上面からそれぞれ引き出される。

音響整合層２３は、圧電素子２２の音響インピーダンスと被検体の音響インピーダンスとの整合をとる部材である。従って、音響整合層２３は、圧電素子２２の音響インピーダンスと被検体の音響インピーダンスとの差が最も小さくなるように設定される。音響整合層２３は、単層で構成されてもよく、あるいは、複数層で構成されてもよい。なお、図３（Ａ）では、この音響整合層２３の図示が省略されている。また、音響整合層２３は、円弧状に膨出した形状とされ、被検体に向けて送信される超音波を収束する音響レンズの機能を兼用してもよく、また、このような音響レンズが音響整合層２３上に積層されてもよい。

超音波診断装置本体１は、例えば、図２に示すように、操作入力部１１と、送信部１２と、受信部１３と、画像処理部１４と、表示部１５と、制御部１６と、信号処理部１７とを備えて構成されている。

操作入力部１１は、例えば、診断開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータの入力を受け付けるものであり、例えば、複数の入力スイッチを備えた操作パネルやキーボード等である。

送信部１２は、制御部１６の制御に従って、超音波探触子２へケーブル３を介して電気信号の送信信号を供給して超音波探触子２に第１超音波信号を発生させる回路である。送信部１２は、例えば、制御部１６からの送信信号に応じて送信ビームを形成する図示しない送信ビームフォーマ回路を備えて構成される。

受信部１３は、制御部１６の制御に従って、超音波探触子２からケーブル３を介して電気信号の受信信号を受信する回路であり、この受信信号を信号処理部１７へ出力する。受信部１３は、例えば、受信信号を予め設定された所定の増幅率で増幅する増幅器等を備えて構成される。

表示部１５は、制御部１６の制御に従って、画像処理部１４で生成された被検体の超音波画像を表示する装置である。表示部１５は、例えば、ＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ、有機ＥＬディスプレイおよびプラズマディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。

制御部１６は、例えば、マイクロプロセッサ、記憶素子およびその周辺回路等を備えて構成され、これら操作入力部１１、送信部１２、受信部１３、信号処理部１７、画像処理部１４および表示部１５を当該機能に応じてそれぞれ制御することによって超音波診断装置Ｓの全体制御を行う回路である。

信号処理部１７は、受信部からの出力をアンダーサンプリングしつつ高次高調波を抽出する機能を有する。詳細は後述する。

画像処理部１４は、制御部１６の制御に従って、信号処理部１７において、抽出された高次高調波の受信信号に基づいて被検体内の内部状態の画像（超音波画像）を生成する回路である。

このような構成の超音波診断装置Ｓでは、例えば、操作入力部１１から診断開始の指示が入力されると、制御部１６の制御によって送信部１２で電気信号の送信信号が生成される。この生成された電気信号の送信信号は、ケーブル３を介して超音波探触子２へ供給される。より具体的には、この電気信号の送信信号は、超音波探触子２における圧電素子２２へ供給され、該圧電素子２２がその厚さ方向に伸縮し、超音波振動する。この超音波振動によって、圧電素子２２は、第１超音波信号を放射する。圧電素子２２から音響制動部材２１方向へ放射された第１超音波信号は、音響制動部材２１によって吸収される。また、圧電素子２２から音響整合層２３方向へ放射された第１超音波信号は、音響整合層２３を介して放射される。超音波探触子２が被検体に例えば当接されていると、これによって超音波探触子２から被検体に対して第１超音波信号が送信される。

なお、超音波探触子２は、被検体の表面上に当接して用いられてもよいし、被検体の内部に挿入して、例えば、生体の体腔内に挿入して用いられてもよい。

各圧電素子２２から順次に超音波が被検体に向けて送信され、被検体で反射した第２超音波信号が複数の圧電素子２２で受信される。

この被検体に対して送信された超音波は、被検体内部における音響インピーダンスが異なる１または複数の境界面で反射され、超音波の反射波（第２超音波信号）となる。この第２超音波信号には、送信された第１超音波信号の周波数（基本波の基本周波数）成分だけでなく、基本周波数の整数倍の高調波の周波数成分も含まれる。例えば、基本周波数の２倍、３倍および４倍等である。

そして、該圧電素子２２で取り出されたこの電気信号の受信信号は、ケーブル３を介して制御部１６で制御される受信部１３で受信される。受信部１３は、この入力された受信信号を受信処理し、受信された電気信号は信号処理部１７へ出力される。

信号処理部１７における信号処理について説明する。図４は信号処理部１７の内部構成を示す概要図である。信号処理部１７には受信部１３が処理して電気信号に変換した各圧電素子２２からの出力信号が入力される。

信号処理部１７の内部には、サンプル部４０、加算部４１、ＡＤ変換部４２の各々が、この順番で各圧電素子２２からの出力信号を処理するように配置されている。各ＡＤ変換部４２の出力を入力するデジタル整相加算器４３が配置されている。サンプル部４０には、制御部１６からのトリガＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３の入力を受ける信号線が接続されている。

次に信号処理部１７の動作について説明する。各サンプル部４０は各圧電素子２２からの出力信号を複数の異なる（時間的）位相を有する所定周期でアンダーサンプリングすることで、第２超音波信号が有する周波数をダウンコンバートし、各位相での第２超音波信号を低周波数化する。ダウンコンバートすることで、サンプル部４０以後の信号処理を容易にすることができる。アンダーサンプリング等の詳細については後述する。次に、サンプル部４０によってダウンコンバートされた各電気信号は、加算部４１によって加算され、第２超音波信号から高調波成分のみ取り出される。第２超音波信号から取り出された高調波成分はＡＤ変換部４２に入力され、デジタル信号に変換される。なお、アナログ信号の状態で以後の信号処理を行うことも可能であり、その場合にはＡＤ変換部は用いない。次にデジタル信号に変換された電気信号はデジタル整相加算器４３に入力され、被検体内の測定箇所から反射した第２超音波信号が超音波探触子を構成する各圧電素子２２に到達する時間の時間差を補正される。すなわち、デジタル整相加算器４３は圧電素子２２に対応する受信部に各々定めた時間遅延量を、加算部が生成した加算信号に付与した後に、全ての前記加算信号を加算する。

補正された電気信号は画像処理部１４に出力され被検体内の測定箇所の画像化がなされる。

次に、サンプル部４０と加算部４１について説明する。図５は、サンプル部４０と加算部４１の概要図である。サンプル部４０には、受信部１３が処理して電気信号に変換した各圧電素子２２からの各出力信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路ＳＨ０１、ＳＨ０２、ＳＨ０３が配置されている。サンプルホールド回路の数は、第２超音波信号から取り出す高調波の次数に合わせた数にされている。例えば、第２高調波を取り出す場合には２個、第３高調波を取り出す場合には３個用意される。

各サンプルホールド回路ＳＨ０１、ＳＨ０２、ＳＨ０３の出力は抵抗を介してオペアンプに入力される。オペアンプの１つの入力端と出力端は抵抗で接続される。オペアンプの他方の入力端は接地される。オペアンプの出力端にはサンプルホールド回路ＳＨ０４が接続され、サンプルホールド回路ＳＨ０４へのトリガは制御部１６から送られる。サンプルホールド回路の出力はＡＤ変換部４２に出力される。

続いて、サンプル部４０と加算部４１の動作について説明する。

サンプルホールド回路はトリガがかかったタイミングで入力された電気信号を維持する機能を有する。各サンプルホールド回路におけるサンプルホールド動作は、第２超音波信号の１周期の時間を、抽出したい高調波の次数で除した時間をずらせて順次行われる。例えば、第２高調波を取り出す場合には１周期の時間を２で除した時間をずらせてサンプルホールドする。第３高調波を取り出す場合には１周期の時間を３で除した時間をずらせてサンプルホールドする。

サンプルホールド回路が第２超音波信号をサンプルホールドするタイミングは、制御部１６が制御し、制御部１６からの制御信号であるトリガＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３が、各サンプルホールド回路ＳＨ０１、ＳＨ０２、ＳＨ０３にトリガをかけてタイミングを制御する。

オペアンプにおいては、オペアンプ入力端への複数の電圧入力端の値が加算されオペアンプ出力端に加算した電圧が出力される。なおオペアンプの開ループゲインが十分に大きいことと、前段の出力インピーダンスが十分に小さいことが必要となる。加算された第２超音波信号信号は制御部１６からのトリガＴＲ４を受けてＡＤ変換部に出力される。

次にアンダーサンプリングについて図６を用いて説明する。図６は第２超音波信号の時間波形Ｓｏとアンダーサンプリングしたアンダーサンプリング波形Ｗを表す図である。説明の容易化のために横軸は波形の角度とし、縦軸は波形の振幅とする。ＳＯは第２超音波信号である。従来の超音波信号の検出方法においては、サンプリング定理に従って有為なサンプリングを行えるように第２超音波信号の１周期を少なくとも２分割したタイミングでサンプリングしていた。アンダーサンプリングにおいては、第２超音波信号のサンプリングのタイミングは、第２超音波信号の基本周波数より僅かに大きな周波数とする。同図では、第２超音波信号の１周期よりｄθ大きい周期でサンプリングする。同図では、ｄθは３６０度を１１等分する角度であるとする。するとサンプリングは３６０度＋ｄθづつ実施される。ｄθは３６０度を１１等分した角度であるので、１１回サンプリングすると振幅が元に戻る。具体的には、最初に３６０＋ｄθでサンプリングするので３６０度離れた位相のｄθの値をサンプリングすることになる。次にさらに７２０度＋２×ｄθでサンプリングするのでさらに３６０度離れた位相の２×ｄθの値をサンプリングすることになる。１１回目には最初にサンプリングした振幅と同じ値をサンプリングすることになる。このように継続すると１１×ｄθの地点でサンプリングしてアンダーサンプリング波形Ｗを得る。

サンプリングは３６０度＋ｄθづつ実施するが、第２超音波信号は正弦波状であるので、正弦波をｄθづつサンプリングすることと等しいことから、サンプリングした波形は第２超音波信号自身をサンプリングした波形と等価となる。すなわち、３６０度＋ｄθづつサンプリングすることは、ｄθづつサンプリングしたことと等価となる。従来はｄθという高速でサンプリングしていたところを、３６０度＋ｄθでサンプリングできるので、低速で同じ結果を得るサンプリングができることとなる。

ｄθはサンプリング定理に基づき、第２超音波信号を有為に復元できるように１８０度以下の角度となる。従って、アンダーサンプリングする所定周期は第２超音波信号の周期の整数倍に超音波信号の周期の半分以下の周期を加えた周期となる。

なおｄθは正負どちらでもよい。図６では、ｄθは正の値であるが、負の値でも同様の結果となる。

次に、複数の位相でアンダーサンプリングしたアンダーサンプリング波形を加算して高調波を抽出する動作について説明する。

図５で示したサンプル部４０と加算部４１においては、サンプルホールド回路は３個用意されており、制御部１６が指示するサンプルホールドのタイミングは第２超音波信号の周期を３等分した周期である。第１超音波信号は正弦波信号であるので、第２超音波信号は正弦波状の信号を基本とし、被検体内の測定箇所の情報に基づいて高調波成分が付加された波形となる。

１２０度づつ位相が異なって生成された第２超音波信号の基本部分である正弦波の信号が、各サンプルホールド回路でサンプルホールドされて加算部４１で加算されると振幅は相殺されて０になる。

すると、加算部４１からの出力は被検体内の測定箇所の情報に基づいて変形された波形のみになる。すなわち、高調波成分が付加された被検体内の測定箇所からの情報を得ることとなる。この事情は、サンプルホールド回路が３個の場合のみならず、Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）の場合も同じである。１周期（３６０度）内でサンプリングするにあたって、１周期を分割回数Ｎで分割して３６０度／Ｎづつサンプリングし、サンプリングした信号強度を全て加算すると必ず信号振幅は０になる。

複数の分割回数Ｎを例に挙げて高次高調波を抽出する計算例について説明する。

図７はＮが２の場合、すなわちサンプルホールド回路を２個用いた場合のサンプリング波形の計算例である。横軸は上記のように角度とし、縦軸は電気信号の振幅（任意目盛）とする。第２超音波信号ＳＯは３６０度の周期を有し、計算上所定振幅の第２高調波が重畳されている。１８０度の時間位相のずれをもって２個のサンプルホールド回路がアンダーサンプリングし、波形Ｗ１、Ｗ２を得た。この波形Ｗ１、Ｗ２を加算することで加算波形Ｓ２を得た。同図より、加算波形Ｓ２は第２超音波信号ＳＯの２倍の周期を有すと言える。従って第２高調波を抽出できることが分かる。

図８は分割回数Ｎが３の場合、すなわちサンプルホールド回路を３個用いた場合のサンプリング波形の計算例である。第２超音波信号ＳＯは３６０度の周期を有し、計算上所定振幅の第３高調波が重畳されている。１２０度の時間位相のずれをもって３個のサンプルホールド回路がアンダーサンプリングし、波形Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を得た。この波形Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を加算することで加算波形Ｓ３を得た。同図より、加算波形Ｓ３は第２超音波信号ＳＯの３倍の周期を有すと言える。従って第３高調波を抽出できることが分かる。

例えば、４ＭＨｚの超音波信号を３１＋α波バースト送信し、被検体内の測定箇所で反射し、高調波成分を付加された第２超音波信号を、基本周波数４ＭＨｚより３０／３１分僅かに小さい値である３．８７０９６８ＭＨｚでサンプリングするとする。ｄθは負の値である、絶対値は約１２９ＫＨｚとなる。サンプルホールドは４ＭＨｚの周期の３分の１づつの周期で行う。

４ＭＨｚの第３高調波の周波数（１２ＭＨｚ）を従来のようにサンプリングする場合、時間的に４０ｎｓｅｃ誤差をもってサンプリングすると、位相がほぼ１８０度ずれてしまうところである。しかし、本実施形態によると、１８０度位相がずれる時間的な誤差は１μｓｅｃとなり、非常に許容誤差が大きくなる。従って、精度の高い整相加算を行うことができる。

図９は分割回数Ｎが４の場合、すなわちサンプルホールド回路を４個用いた場合のサンプリング波形の計算例である。第２超音波信号ＳＯは３６０度の周期を有し、計算上所定振幅の第４高調波が重畳されている。９０度の時間位相のずれをもって４個のサンプルホールド回路がアンダーサンプリングし、波形Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４を得た。この波形Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４を加算することで加算波形Ｓ４を得た。同図より、加算波形Ｓ４は第２超音波信号ＳＯの４倍の周期を有すと言える。従って第４高調波を抽出できることが分かる。

Ｎは２、３、４の場合のみならず、５以上であっても同様の結果となる。

以上のように、本実施形態によれば、第２超音波信号を受信して、互いに異なる位相を有する所定周期で、Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）アンダーサンプリングした後に加算することで、低周波数のサンプリングで高次高調波を抽出することができる。従って、比較的小規模で低コストな信号処理部１７を採用でき、低コストな超音波診断装置を提供することができる。

また、本実施の形態によれば、受信部毎に各々定めた時間遅延量を、各々の受信部に対応する加算部が生成した加算信号に付与した後に、全ての加算信号を加算する整相加算部を有することから、被検体内の測定箇所から反射した第２超音波信号が各圧電素子２２に到達する時間の時間差を補正できるので、精度のよい超音波診断装置を提供することができる。

また、本実施の形態によれば、複数の加算部の各々と整相加算部の間に前記複数の加算部の各々が生成した加算信号をＡＤ変換して整相加算部に入力するＡＤ変換部を有することから、デジタル信号処理に基づいた精度のよい超音波診断装置を提供することができる。

実施形態における超音波診断装置Ｓの外観構成を示す図である。 実施形態における超音波探触子２の構造を示す図である。 実施形態における超音波診断装置Ｓの電気的な構成を示すブロック図である。 実施形態における信号処理部１７の内部構成を示す概要図である。 実施形態におけるサンプル部４０と加算部４１の概要図である。 実施形態における第２超音波信号の時間波形Ｓｏとアンダーサンプリングしたアンダーサンプリング波形Ｗを表す図である。 実施形態におけるサンプルホールド回路を２個用いた場合のサンプリング波形の計算例である。 実施形態におけるサンプルホールド回路を３個用いた場合のサンプリング波形の計算例である。 実施形態におけるサンプルホールド回路を４個用いた場合のサンプリング波形の計算例である。

符号の説明

１ 超音波診断装置本体
２ 超音波探触子
３ ケーブル
１１ 操作入力部
１２ 送信部
１３ 受信部
１４ 画像処理部
１５ 表示部
１６ 制御部
１７ 信号処理部
２１ 音響制動部材
２２ 圧電素子
２３ 音響整合層
２４ 信号線
４０ サンプル部
４１ 加算部
４２ ＡＤ変換部
４３ デジタル整相加算器
２２１ 圧電層
２２２ 信号電極層
２２３ 接地電極層
２４１ 信号線
Ｓ 超音波診断装置

Claims (3)

1. 被検体内に第１超音波信号を送信する送信部と、
   前記第１超音波信号が前記被検体内において反射されて生成された反射信号である第２超音波信号を受信して、電気信号を各々生成する複数の受信部と、
   前記受信部毎に対応して備えられ、各々の前記受信部が生成した電気信号を、互いに異なる位相を有する所定周期で、Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）アンダーサンプリングしてＮ個のアンダーサンプリング信号を生成する複数のサンプル部と、
   前記サンプル部毎に対応して備えられ、前記Ｎ個のアンダーサンプリング信号を加算して加算信号を生成する複数の加算部と、
   前記複数の加算部が生成した加算信号に基づいて画像を形成する画像形成部と、
   を有することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記受信部毎に各々定めた時間遅延量を、各々の前記受信部に対応する前記加算部が生成した前記加算信号に付与した後に、全ての前記加算信号を加算する整相加算部を有することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記複数の加算部の各々と前記整相加算部の間に前記複数の加算部の各々が生成した加算信号をＡＤ変換して前記整相加算部に入力するＡＤ変換部を有することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。

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