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JPH0581141B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0581141B2
JPH0581141B2 JP1025151A JP2515189A JPH0581141B2 JP H0581141 B2 JPH0581141 B2 JP H0581141B2 JP 1025151 A JP1025151 A JP 1025151A JP 2515189 A JP2515189 A JP 2515189A JP H0581141 B2 JPH0581141 B2 JP H0581141B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
echo data
ultrasonic
memory
reception
ultrasound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP1025151A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH02206445A (en
Inventor
Hironobu Hongo
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
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP2515189A priority Critical patent/JPH02206445A/en
Publication of JPH02206445A publication Critical patent/JPH02206445A/en
Publication of JPH0581141B2 publication Critical patent/JPH0581141B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、超音波を用いてBモード情報やドプ
ラモード情報等の診断情報を得てこれを表示に供
する超音波診断装置に関し、特に、複数方向同時
受信方式を実施することができる超音波診断装置
に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to ultrasonic diagnosis that uses ultrasonic waves to obtain diagnostic information such as B-mode information and Doppler mode information and displays this information. The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and particularly relates to an ultrasonic diagnostic apparatus capable of implementing a simultaneous reception method in multiple directions.

(従来の技術) 超音波診断法では、Bモード像を代表例とする
解剖学的情報、Mモード像を代表例とする生体内
の器官の運動情報、血流速像を代表例とするドプ
ラ効果を利用した生体内の移動物体の移動に伴う
機能情報等を用いて診断に供するようにしてい
る。
(Prior art) Ultrasonic diagnostic methods use anatomical information, typically represented by B-mode images, motion information of organs within the body, typically represented by M-mode images, and Doppler images, typically represented by blood flow velocity images. Functional information associated with the movement of a moving object within a living body using this effect is used for diagnosis.

ここで、超音波の生体内に対する走査法につい
て説明する。先ず、電子走査法について説明す
る。リニア走査法は、複数の超音波振動子を並設
してなるアレイ型超音波探触子(プローブ)を用
い、超音波振動子の複数個を1単位とし、この1
単位の超音波振動子について励振を行ない超音波
ビームの送波を行う方法であり、例えば、順次1
振動個分づつピツチをずらしながら1単位の素子
の位置が順々に変わるようにして励振してゆくこ
とにより、超音波ビームの送波点位置を電子的に
ずらしてゆく走査である。そして、超音波ビーム
が集束するように、励振される超音波振動子は、
ビームの中心部に位置するものと側方に位置する
ものとでその励振のタイミングをずらし、これに
よつて生ずる超音波振動子の各発生音波の位相差
を利用し反射される超音波を電子フオーカスさせ
る。そして、励振したのと同じ振動子により反射
超音波を受波して電気信号に変換して(ただし、
送信と受信とでは使用する振動子の数は同一とは
限らない。)、各送受波によるエコー情報を例えば
断層像として形成し、TVモニタ等に画像表示す
る。
Here, a method of scanning the inside of a living body using ultrasound waves will be explained. First, the electronic scanning method will be explained. The linear scanning method uses an array type ultrasonic probe (probe) consisting of multiple ultrasonic transducers arranged side by side, with each ultrasonic transducer as one unit.
This is a method in which a unit of ultrasonic transducer is excited and an ultrasonic beam is transmitted. For example, one
This is scanning in which the position of the transmitting point of the ultrasonic beam is electronically shifted by exciting the element so that the position of each unit changes one after another while shifting the pitch by each vibration. Then, the excited ultrasonic transducer is
The timing of the excitation is shifted between those located at the center of the beam and those located at the sides, and the resulting phase difference between the sound waves generated by each ultrasonic transducer is used to convert the reflected ultrasound waves into electronic waves. Focus. The reflected ultrasound is then received by the same vibrator that was excited and converted into an electrical signal (however,
The number of transducers used for transmission and reception is not necessarily the same. ), echo information from each transmitted and received wave is formed, for example, as a tomographic image, and the image is displayed on a TV monitor or the like.

また、セクタ走査法は、励振される1単位の超
音波振動子群に対し、超音波ビームの送波方向が
超音波ビーム1パルス分毎に順次扇形に変わるよ
うに各振動子の励振タイミングを所望の方向に応
じて変化させてゆくものであり、後の処理は基本
的には上述したリニア走査と同じである。
In addition, in the sector scanning method, the excitation timing of each transducer is adjusted so that the transmission direction of the ultrasonic beam sequentially changes in a fan shape for each pulse of the ultrasonic beam for one unit of excited ultrasonic transducers. It changes according to the desired direction, and the subsequent processing is basically the same as the linear scanning described above.

さらに、以上のようなリニア、セクタの電子走
査の他に、振動子(探触子)を走査機構に取付
け、走査機構を運動させることにより超音波走査
を行う機械走査もある。
Furthermore, in addition to the above-mentioned linear and sector electronic scanning, there is also mechanical scanning in which a transducer (probe) is attached to a scanning mechanism and ultrasonic scanning is performed by moving the scanning mechanism.

一方、映像法については、超音波送受信に伴う
信号を超音波ラスタとして合成して断層像(Bモ
ード像)化するBモード法がある。
On the other hand, regarding the imaging method, there is a B-mode method in which signals accompanying ultrasound transmission and reception are synthesized as an ultrasound raster to form a tomographic image (B-mode image).

また、同一方向固定走査によるMモード法があ
る。このMモード法による画像つまりMモード像
は、超音波送受波部位の時間的変化を表わしたも
のであり、特に心臓の如く動きのある臓器の診断
には好適である。
There is also an M-mode method using fixed scanning in the same direction. The image obtained by this M-mode method, that is, the M-mode image, represents temporal changes in the ultrasound transmitting/receiving site, and is particularly suitable for diagnosing moving organs such as the heart.

さらに、超音波パルスドプラ法を代表例とする
超音波ドプラ(Dモード)法がある。このDモー
ド法は、超音波が移動物体により反射されると、
反射波の周波数が上記移動物体の移動速度に比例
して偏移する超音波ドプラ効果を利用したもので
あつて、血流の移動に伴う血流速に関するデータ
や2次元像(CFM像)を得るようにしている。
Furthermore, there is an ultrasonic Doppler (D mode) method, of which the ultrasonic pulse Doppler method is a typical example. In this D-mode method, when an ultrasonic wave is reflected by a moving object,
It utilizes the ultrasonic Doppler effect in which the frequency of reflected waves shifts in proportion to the speed of movement of the moving object, and it can collect data and two-dimensional images (CFM images) related to blood flow speed as the blood flow moves. I'm trying to get it.

第5図に従来例を示す。第5図は、セクタ電子
走査型超音波診断装置のブロツク図である。すな
わち、第5図に示すように、生体内に放射される
超音波パルスの間隔を決定するパルス発生器1か
ら出力された繰返しパルスは、送信遅延回路2,
-1〜2-Nにおいて送信超音波の放射方向と集束
点とから決定される所定の遅延時間が与えられた
後に振動子駆動回路3,3-1〜3-Nに送られ、
各々所定の大きさに増幅され重ね付けされた駆動
パルスが形成される。この駆動パルスによつてア
レイ型超音波探触子4のN個の超音波振動子4-1
〜4-Nは駆動され、超音波が生体内に放射され
る。
FIG. 5 shows a conventional example. FIG. 5 is a block diagram of a sector electronic scanning type ultrasound diagnostic apparatus. That is, as shown in FIG. 5, the repetitive pulses output from the pulse generator 1, which determine the interval of ultrasonic pulses emitted into the living body, are sent to the transmission delay circuit 2,
After being given a predetermined delay time determined from the radiation direction and the focal point of the transmitted ultrasonic waves at 2-1 to 2 -N , the ultrasonic waves are sent to the transducer drive circuits 3 , 3-1 to 3-N ,
Drive pulses that are each amplified to a predetermined magnitude and superimposed are formed. By this driving pulse, N ultrasonic transducers 4 -1 of the array type ultrasonic probe 4 are
~4 -N is driven and ultrasonic waves are emitted into the living body.

一方、図示しない生体内から反射された超音波
ビームは、前記アレイ型超音波探触子4の各振動
子4,4-1〜4-Nによつて受信され、プリアンプ
5,5-1〜5-Nにおいて前記所定の大きさに増幅
された後、受信遅延回路6,6-1〜6-Nに送られ
る。ここで、前記送信遅延回路2,2-1〜2-N
おいて与えられた遅延時間とほぼ同一の遅延時間
が与えられてから、加算器7において他の振動子
からの受信信号と加算される。
On the other hand, the ultrasound beam reflected from within the living body (not shown) is received by each transducer 4, 4-1 to 4-N of the array type ultrasound probe 4, and is received by the preamplifiers 5, 5-1 to 4 - N . After being amplified to the predetermined magnitude at 5 -N , the signal is sent to reception delay circuits 6, 6 -1 to 6 -N . Here, a delay time that is almost the same as that given in the transmission delay circuits 2, 2 -1 to 2 -N is given, and then added to the received signals from other oscillators in the adder 7. .

この加算器7の出力信号は、一方は断層像表示
のためのレシーバ回路20へ、またもう一方は血
流情報検出のための回路21に送られて所定の信
号処理が施される。まず、レシーバ回路20では
対数増幅器8において信号振幅が対数変換された
後に、包絡線検波回路9にて受信信号の包絡線が
検出され、A/D変換器(A/D−C)10にて
デイジタル化した後画像メモリ11にストアされ
る。
The output signal of the adder 7 is sent on one side to a receiver circuit 20 for tomographic image display, and on the other side to a circuit 21 for detecting blood flow information, where it is subjected to predetermined signal processing. First, in the receiver circuit 20, after the signal amplitude is logarithmically converted in the logarithmic amplifier 8, the envelope of the received signal is detected in the envelope detection circuit 9, and the envelope of the received signal is detected in the A/D converter (A/D-C) 10. After being digitized, it is stored in the image memory 11.

一方、血流情報検出回路21において、加算器
7の出力は位相検波回路13-1,13-2と、信号
源15と、π/2移相器14とにより超音波信号
の周波数とほぼ同じ周波数をもつた基準信号との
間でミクシング(直交位相検波)され、ローパス
フイルタ(L・P・F)16-1,16-2を経、そ
して、A/D変換器(A/D−C)17-1,17
−2にてデイジタル化した後、デイジタルフイルタ
で構成されるMTIフイルタ(ハイパスフイルタ)
18-1,18-2によつて、ドツプラ周波数偏位の
極めて少ない心臓や血管からの信号(クラツタ信
号)が除去され、血球からの微小な信号のみが分
離検出される。この信号は演算回路19において
例えば周波数分析された後、そのスペクトルの中
心あるいは広がり(分散)が算出され、その値は
画像メモリ11内の血流信号メモリにストアされ
る。そして、超音波ビームを電子的に走査するこ
とにより得られる断層像信号と血流信号とは画像
メモリ11に一旦ストアされ、断層像は白黒で、
また血流情報(方向、速度)はカラーでTVモニ
タ12上に表示される。
On the other hand, in the blood flow information detection circuit 21, the output of the adder 7 is generated by the phase detection circuits 13 -1 and 13 -2 , the signal source 15, and the π/2 phase shifter 14, so that the output is almost the same as the frequency of the ultrasound signal. It is mixed (quadrature phase detection) with a reference signal having a certain frequency, passes through low-pass filters (L・P・F) 16 -1 and 16 -2 , and then is sent to an A/D converter (A/D-C )17 -1 ,17
MTI filter (high pass filter) consisting of a digital filter after being digitized in -2
18 -1 and 18 -2 remove signals from the heart and blood vessels (clutter signals) with very little Doppler frequency deviation, and only minute signals from blood cells are separated and detected. After this signal is subjected to, for example, frequency analysis in the arithmetic circuit 19, the center or spread (dispersion) of its spectrum is calculated, and the value is stored in the blood flow signal memory in the image memory 11. The tomographic image signal and blood flow signal obtained by electronically scanning the ultrasound beam are temporarily stored in the image memory 11, and the tomographic image is black and white.
Further, blood flow information (direction, speed) is displayed in color on the TV monitor 12.

一方、この種の超音波診断装置が画像診断機器
として一層向上したものとなるには、リアルタイ
ム性が損われずに超音波画像の走査線の数を増や
す(走査線密度を大きくする。)ことによりちよ
う密な画像を得ること、或いは、フレーム数を増
やす(1画面を形成するのに要する時間を短縮す
る。)ことにより見やすい画像を得ることが不可
欠である。以下、走査線数、フレーム数を増加さ
せるための手法について説明する。
On the other hand, in order to further improve this type of ultrasound diagnostic equipment as an image diagnostic device, it is necessary to increase the number of scanning lines of ultrasound images (increase the scanning line density) without sacrificing real-time performance. It is essential to obtain a highly visible image by obtaining a denser image or by increasing the number of frames (reducing the time required to form one screen). A method for increasing the number of scanning lines and frames will be described below.

すなわち、走査線の本数NRは、概略的である
が下記(1)式で示される。
That is, the number N R of scanning lines is roughly expressed by the following equation (1).

NR=r/NF・NS ……(1) rは、超音波パルス繰返し周波数であり、 NFは、フレーム数であり、 NSは、1方向当りの超音波超音波送受信回数
である。
N R = r/N F・N S ...(1) r is the ultrasonic pulse repetition frequency, N F is the number of frames, and N S is the number of ultrasonic wave transmission/reception per direction. be.

また、上記(1)式によれば、フレーム数NFは、
下記(2)式で示される。
Also, according to equation (1) above, the number of frames N F is
It is shown by the following formula (2).

NF=r/NR・NS ……(2) この場合、断層像を得るための超音波超音波送
受信回数MSは通常でNS=1であり、超音波パル
ス繰返し周波数r=4kHz、フレーム数NF=30と
すると、上記(1)式により走査線の本数NRは、NR
≒133となる。これは、第6図に示すように、セ
クタ走査の場合には生体の深い部分で走査線の間
隔が粗くなり、良好な断層像が得られないことに
なる。そこで、走査線の本数NRを増加させるた
めの手法として超音波パルス繰返し周波数rを高
くすることが考えられるが、これでは最大視野深
度が小さくなつてしまい、一方、フレーム数NF
を小さくすると、リアルタイム性が損われること
になり、いずれにしても、好ましくない。
N F = r/N R・N S ...(2) In this case, the number of times M S transmits and receives ultrasound to obtain a tomographic image is normally N S = 1, and the ultrasound pulse repetition frequency r = 4 kHz. , the number of frames N F =30, the number of scanning lines N R is calculated by the above equation (1) as N R
≒133. This is because, as shown in FIG. 6, in the case of sector scanning, the intervals between scanning lines become coarse in deep parts of the living body, making it impossible to obtain a good tomographic image. Therefore, one possible method to increase the number of scanning lines N R is to increase the ultrasound pulse repetition frequency r, but this would reduce the maximum depth of field and, on the other hand, increase the number of frames N F
If it is made small, real-time performance will be impaired, which is not preferable in any case.

上記は断層像の場合についてであるが、CFM
像等の血流像を断層像と共に表示するドプラ断層
像の場合には、上述した不具合は一層顕著にな
る。すなわち、ドプラ断層像では、超音波超音波
送受信回数NSはNS≧8を必要とし、超音波パル
ス繰返し周波数r=4kHz、走査線の本数NR=30
とすると、上記(2)式によりフレーム数NFは、NF
=16となり、たとえ走査角を小さくして走査線密
度を断層像の場合と同じにしたとしても、リアル
タイム性は極めて悪いものとなる。これを解消す
るために超音波パルス繰返し周波数rを高くして
フレーム数NFを増加させれば良いが、これでは
これでは最大視野深度が小さくなつてしまう。こ
れとは逆に、走査線の本数NRを小さくすると、
走査角が狭くなり、血流の表示範囲が狭くなり、
好ましくない。
The above is for the case of tomographic images, but CFM
In the case of a Doppler tomographic image in which a blood flow image such as a blood flow image is displayed together with a tomographic image, the above-mentioned problems become even more noticeable. In other words, in a Doppler tomogram, the number of ultrasound transmissions and receptions N S requires N S ≧8, the ultrasound pulse repetition frequency r = 4 kHz, and the number of scanning lines N R = 30.
Then, according to equation (2) above, the number of frames N F is N F
= 16, and even if the scanning angle is made small and the scanning line density is made the same as in the case of a tomographic image, the real-time performance will be extremely poor. In order to solve this problem, the ultrasonic pulse repetition frequency r may be increased to increase the number of frames N F , but this would reduce the maximum depth of field. On the contrary, if the number of scanning lines N R is decreased,
The scanning angle becomes narrower, the blood flow display range becomes narrower,
Undesirable.

上述した問題を解消することができる手法とし
て、複数方向同時受信方式がある。これは、第7
図に示すように、一つの超音波の送波方向に対し
てM通りの受波指向性を設定するものであり、こ
れにより、1回の超音波の送受信についてM本の
走査線の情報を得ることができる。第8図は、こ
の種の複数方向同時受信方式を実現する超音波診
断装置の構成を示すブロツク図であり、ここでは
第8図のものが第5図のものと相違している部分
の構成について説明する。
As a method that can solve the above-mentioned problems, there is a multi-directional simultaneous reception method. This is the seventh
As shown in the figure, M types of reception directivity are set for one ultrasound transmission direction, and thereby information on M scanning lines is transmitted and received for one ultrasound transmission/reception. Obtainable. FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus that realizes this kind of simultaneous multi-directional reception system. Here, the configuration of the part in FIG. 8 is different from that in FIG. 5. I will explain about it.

すなわち、受信遅延回路に関し、第5図のもの
では一つのチヤンネルに一つ設けている受信遅延
回路6-1〜6-Nに対し、第8図のものでは一つの
チヤンネルにM個設けており(受信遅延回路6-1
−1〜6-1-M〜6-N-1〜6-N-M)、加算器に関し、
第5図のものでは一つ設けている加算器7に対
し、第8図のものではM個設けており(加算器7
−1〜7-M)、レシーバ回路に関し、第5図のもの
では一つ設けているレシーバ回路20に対し、第
8図のものではM個設けており(レシーバ回路2
-1〜20-M)、血流情報検出回路に関し、第5
図のものでは一つ設けている血流情報検出回路2
1に対し、第8図のものではM個設けている(血
流情報検出回路21-1〜21-M)。また、画像メ
モリに関し、第8図のものでは高速性のもの(高
速画像メモリ22)を用いている。
That is, regarding the reception delay circuits, the one in Fig. 5 has one reception delay circuit 6 -1 to 6 -N per channel, whereas the one in Fig. 8 has M pieces per channel. (Reception delay circuit 6 -1
-1 ~ 6 -1-M ~ 6 -N-1 ~ 6 -NM ), regarding the adder,
The one in Fig. 5 has one adder 7, while the one in Fig. 8 has M pieces (adder 7
-1 to 7 -M ), regarding the receiver circuit, the one in Fig. 5 has one receiver circuit 20, whereas the one in Fig. 8 has M pieces (receiver circuit 20).
0 -1 to 20 -M ), regarding the blood flow information detection circuit, the fifth
In the diagram, one blood flow information detection circuit 2 is provided.
1, the one shown in FIG. 8 has M pieces (blood flow information detection circuits 21 -1 to 21 -M ). Regarding the image memory, the one shown in FIG. 8 uses a high-speed one (high-speed image memory 22).

第8図に示す超音波診断装置によれば、一つの
超音波の送波方向に対してM通りの受波指向性を
設定することができる、つまり複数方向同時受信
方式を実現することができるので、これにより、
1回の超音波の送受信についてM本の走査線の情
報を得ることができる。
According to the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. 8, it is possible to set M types of reception directivity for one ultrasound transmission direction, that is, it is possible to realize a simultaneous reception system in multiple directions. So, with this,
Information on M scanning lines can be obtained for one transmission and reception of ultrasonic waves.

このような複数方向同時受信方式を用いること
により、断層像においては走査線密度を上げるこ
とができ、ちよう密な断層像が得られる。ドプラ
断層像の場合は、1/Mの送受波方向で1フレー
ムを形成することができるので、フレーム数NF
を増加させ、リアルタイム性を大幅に改善するこ
とができる。また、走査角を大きくして広い血流
像表示範囲を得たり、断層像の場合と同様に走査
線密度を増加させてちよう密なドプラ断層像を得
ることも可能であるのは言うまでもない。
By using such a multidirectional simultaneous reception system, it is possible to increase the scanning line density in a tomographic image, and a highly dense tomographic image can be obtained. In the case of a Doppler tomogram, one frame can be formed in the transmitting and receiving direction of 1/M, so the number of frames N F
This can significantly improve real-time performance. It goes without saying that it is also possible to obtain a wide blood flow image display range by increasing the scanning angle, or to obtain a very dense Doppler tomographic image by increasing the scanning line density as in the case of tomographic images. .

(発明が解決しようとする問題点) 以上の如くの従来の技術における複数方向同時
受信方式超音波診断装置によれば、リアルタイム
性を損うことなく走査線数、フレーム数の増加し
た断層像及びドプラ断層像を得ることができる
が、次のような問題点がある。すなわち、断層像
については、受信遅延回路及びレシーバ回路が同
時受信方向の数つまりM組必要であり、ドプラ断
層像についてはさらに血流情報検出回路がM組必
要であり、回路規模が膨大になり、コストの点を
含め実現ははなはなだ困難であると言わざるを得
ない。
(Problems to be Solved by the Invention) According to the conventional multi-direction simultaneous reception type ultrasonic diagnostic apparatus as described above, tomographic images with an increased number of scanning lines and frames can be obtained without impairing real-time performance. Although Doppler tomographic images can be obtained, there are the following problems. That is, for tomographic images, M sets of reception delay circuits and receiver circuits are required for simultaneous reception directions, and for Doppler tomographic images, M sets of blood flow information detection circuits are also required, resulting in an enormous circuit scale. It must be said that it is extremely difficult to realize this, including in terms of cost.

そこで本発明の目的は、回路規模の増大を極力
抑制して複数方向同時受信方式を実施することを
可能にした超音波診断装置を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that is capable of implementing a multi-directional simultaneous reception method while suppressing an increase in circuit scale as much as possible.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は上記課題を解決し且つ目的を達成する
ために次のような手段を講じた構成としている。
すなわち、本発明は、アレイ型超音波探触子を構
成する並設された複数の振動子と、前記振動子
個々に設けられ、前記各振動子からのエコーデー
タを各別に保管する複数のメモリと、前記各メモ
リから読み出される前記エコーデータを加算する
手段と、前記加算手段からの出力を信号処理して
超音波画像を生成する信号処理系と、前記信号処
理系からの前記超音波画像を表示に供する手段
と、前記メモリへの前記エコーデータの書き込み
及び読出し制御をするものであつて、前記エコー
データを前記メモリに書き込んだ時刻から次の超
音波送受波による次のエコーデータを書き込む時
刻までの期間内に、前記メモリから前記エコーデ
ータを複数回繰り返し読出させ、且つこの繰り返
しの毎に異なる遅延時間を与えて異なる指向性を
与える手段とを具備したことを特徴とする。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention has a structure in which the following means are taken to solve the above problems and achieve the objects.
That is, the present invention includes a plurality of transducers arranged in parallel constituting an array type ultrasound probe, and a plurality of memories provided for each of the transducers and storing echo data from each transducer separately. a means for adding the echo data read out from each of the memories; a signal processing system for processing the output from the adding means to generate an ultrasound image; and a signal processing system for generating an ultrasound image from the signal processing system. a means for displaying the echo data, and a means for controlling writing and reading of the echo data in the memory, the time at which the next echo data is written by the next ultrasonic transmission/reception from the time when the echo data is written into the memory; The present invention is characterized by comprising means for repeatedly reading out the echo data from the memory a plurality of times within a period of 1 to 3, and providing different directivity by giving a different delay time each time the echo data is read out from the memory.

(作用) このような構成で、書き込み及び読出しを制御
する手段により、エコーデータをメモリに書き込
んだ時刻から次の超音波送受波による次のエコー
データを書き込む時刻までの期間内に、メモリか
らエコーデータが複数回繰り返し読出され、且つ
この繰り返しの毎に異なる遅延時間を与えられる
ので、その指向性は読出し毎に変化されて、複数
方向同時受信方式が実施される。
(Function) With such a configuration, by means of controlling writing and reading, echo data is written from the memory within a period from the time when echo data is written to the memory to the time when the next echo data is written by the next ultrasonic wave transmission/reception. Since the data is repeatedly read out a plurality of times and a different delay time is given each time, the directivity is changed each time the data is read out, thereby implementing a multi-directional simultaneous reception system.

(実施例) 以下本発明にかかる超音波診断装置の一実施例
を、第1図及び第2図を参照して説明する。第1
図は本発明の第1の実施例を示すブロツク図、第
2図は同実施例のデータに関するタイミング図で
ある。なお、第1図においては、第5図及び第8
図と同じ部分には同一符号を付してある。
(Embodiment) An embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. 1st
The figure is a block diagram showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a timing diagram regarding data of the same embodiment. In addition, in Figure 1, Figures 5 and 8
The same parts as in the figure are given the same reference numerals.

第1図に示すように、生体内に放射される超音
波パルスの間隔を決定するパルス発生器1から出
力された繰返しパルスは、送信遅延回路2,2-1
〜2-Nにおいて送信超音波の放射方向と集束点と
から決定される所定の遅延時間が与えられた後に
振動子駆動回路3,3-1〜3-Nに送られ、各々所
定の大きさに増幅され重み付けされた駆動パルス
が形成される。この駆動パルスによつてアレイ型
超音波探触子4のN個(Nチヤンネル)の超音波
振動子4-1〜4-Nは駆動され、超音波が生体内に
放射される。
As shown in FIG. 1, the repetitive pulses output from the pulse generator 1, which determine the interval of ultrasound pulses emitted into the living body, are sent to transmission delay circuits 2, 2 -1
After being given a predetermined delay time determined from the radiation direction and focal point of the transmitted ultrasonic waves at ~2 -N , the ultrasonic waves are sent to the transducer drive circuits 3 and 3-1 to 3-N , each having a predetermined size. A drive pulse that is amplified and weighted is formed. By this drive pulse, N pieces (N channels) of ultrasound transducers 4 -1 to 4 -N of the array type ultrasound probe 4 are driven, and ultrasound waves are emitted into the living body.

一方、図示しない生体内から反射された超音波
ビームは、前記アレイ型超音波探触子4の各振動
子4,4-1〜4-Nによつて受信され、受信系の各
チヤンネルのプリアンプ5,5-1〜5-Nから増幅
されたエコーデータとして出力される。このプリ
アンプ5,5-1〜5-Nにおいて所定の大きさに増
幅された後、受信遅延系をなす全チヤンネル分用
意されたA/D−C23,23-1〜23-N及びマ
ルチポートRAM等のメモリ24,24-1〜24-
に送られる。
On the other hand, the ultrasonic beam reflected from within the living body (not shown) is received by each transducer 4, 4 -1 to 4 -N of the array type ultrasonic probe 4, and is sent to a preamplifier of each channel of the receiving system. 5, 5 -1 to 5 -N are output as amplified echo data. After being amplified to a predetermined size in the preamplifiers 5, 5 -1 to 5 -N , the A/D-Cs 23, 23 -1 to 23 -N and multiport RAM prepared for all channels forming the reception delay system are etc. memory 24, 24 -1 ~ 24 -
Sent to N.

受信遅延系の各チヤンネルから出力されるデイ
ジタル化したエコーデータは、デイジタル加算器
26にて全チヤンネルについて加算され、その
後、信号処理系をなす全同時受信方向分つまりM
個それぞれ用意されたラツチ25,25-1〜25
−M、デイジタル化レシーバ回路27,27-1〜2
-M及びデイジタル化血流情報検出回路28,2
-1〜24-Mに送られる。
The digitized echo data output from each channel of the reception delay system is summed for all channels in a digital adder 26, and then the echo data for all simultaneous reception directions forming the signal processing system, that is, M
Individually prepared latches 25, 25 -1 ~ 25
-M , digitizing receiver circuit 27, 27 -1 ~2
3 -M and digitized blood flow information detection circuit 28, 2
8 -1 ~ 24 Sent to -M .

ここで、デイジタル化レシーバ回路27では、
デイジタル化された各チヤンネルからのエコーデ
ータについて、対数増幅器29において信号振幅
が対数変換された後に、包絡線検波回路30にて
エコーの包絡線が検出され、高速画像メモリ22
にストアされる。
Here, in the digitizing receiver circuit 27,
After the signal amplitude of the digitized echo data from each channel is logarithmically converted in the logarithmic amplifier 29, the envelope of the echo is detected in the envelope detection circuit 30, and the echo data is stored in the high-speed image memory 22.
Stored in

また、デイジタル化血流情報検出回路28で
は、位相検波回路31-1,31-2と、参照信号発
生器32-1,32-2とにより超音波信号の周波数
とほぼ同じ周波数をもつた基準信号との間でミク
シング(デイジタル直交位相検波)され、デイジ
タルフイルタで構成されるMTIフイルタ(ハイ
パスフイルタ)33-1,33-2によつて、ドツプ
ラ周波数偏位の極めて少ない心臓や血管からの信
号(クラツタ信号)が除去され、血球からの微小
な信号のみが分離検出される。この信号は演算器
34において例えば周波数分析された後、そのス
ペクトルの中心あるいは広がり(分散)が算出さ
れ、その値は高速画像メモリ22内の血流信号メ
モリにストアされる。そして、超音波ビームを電
子的に走査することにより得られる断層像信号と
血流信号とは高速画像メモリ22に一旦ストアさ
れ、断層像は白黒で、また血流情報(方向、速
度)はカラーでTVモニタ12上に表示される。
Further, in the digitized blood flow information detection circuit 28, the phase detection circuits 31 -1 and 31 -2 and the reference signal generators 32 -1 and 32 -2 generate a reference signal having a frequency almost the same as the frequency of the ultrasound signal. The MTI filter (high pass filter) 33-1 , 33-2 composed of digital filters mixes (digital quadrature phase detection) with the signal from the heart and blood vessels with extremely little Doppler frequency deviation. (clutter signal) is removed, and only minute signals from blood cells are separated and detected. After this signal is frequency-analyzed, for example, by the calculator 34, the center or spread (dispersion) of its spectrum is calculated, and the value is stored in the blood flow signal memory in the high-speed image memory 22. The tomographic image signal and blood flow signal obtained by electronically scanning the ultrasound beam are temporarily stored in the high-speed image memory 22, and the tomographic image is in black and white, and the blood flow information (direction, velocity) is in color. is displayed on the TV monitor 12.

ここで、A/D−C23,23-1〜23-Nにお
ける変換タイミング、メモリ24,24-1〜24
−Nにおけるデータを書込むタイミング、データを
読出すイミング、及びラツチ25,25-1〜24
−Mにおけるラツチタイミング(ラツチパルス)
は、第2図に示されるタイミングであつて、これ
は制御回路35により実施される。
Here, the conversion timing in A/D-C 23, 23 -1 to 23 -N , the memory 24, 24 -1 to 24
- Timing to write data at N , timing to read data, and latches 25, 25 -1 to 24
- Latch timing at M (latch pulse)
is the timing shown in FIG. 2, and is implemented by the control circuit 35.

以上のように構成された下で、各チヤンネルの
デイジタル化したエコーデータは、周波数W
クロツクにより発生された書込みアドレスを用い
てメモリ24,24-1〜24-Nに書込まれる。次
に、周波数RE=M・Wのクロツクにより発生さ
れた各チヤンネル独立の読出しアドレスでメモリ
24,24-1〜24-Nからデータが読出される。
With the above configuration, the digitized echo data of each channel is written into the memories 24, 24 -1 to 24 -N using write addresses generated by a clock of frequency W. Next, data is read from the memories 24, 24 -1 to 24 -N using independent read addresses for each channel generated by a clock with frequency RE=M· W .

これにより、1回の超音波の送受信で得られる
各チヤンネルの超音波エコーデータを、M通りの
受信指向性を得るための遅延時間を与えて読出す
ことができ、デイジタル加算器26で全チヤンネ
ル分加算した後に、ラツチ25,25-1〜25-M
で分離することにより、M通りの受信指向性に対
応する受信信号を得ることができる。つまり、超
音波エコーデータのメモリ24,24-1〜24-N
からの読出しを時分割動作としたものである。
As a result, the ultrasonic echo data of each channel obtained by one transmission/reception of ultrasonic waves can be read out with a delay time required to obtain M different reception directivities, and the digital adder 26 can read out the ultrasonic echo data of each channel obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves once. After adding the minutes, the latch 25, 25 -1 ~ 25 -M
By separating the signals, it is possible to obtain received signals corresponding to M different reception directivities. In other words, the memories 24, 24 -1 to 24 -N of ultrasound echo data
This is a time-division operation for reading data.

従つて、本実施例によれば、1系統のデイジタ
ル受信遅延系にてM通りの受信指向性を得ること
ができる。よつて、受信遅延系の回路規模を従来
と比べて1/Mにして複数方向同時受信を実現し
つつリアルタイム性を損うことなく走査線数、フ
レーム数の増加した断層像及びドプラ断層像を得
ることができる。
Therefore, according to this embodiment, M types of reception directivity can be obtained with one digital reception delay system. Therefore, the circuit size of the reception delay system is reduced to 1/M compared to the conventional one, and simultaneous reception in multiple directions can be realized while tomographic images and Doppler tomographic images with an increased number of scanning lines and frames can be processed without compromising real-time performance. Obtainable.

また、受信遅延をデイジタル方式により行うよ
うにしているので、遅延精度の向上や反射等によ
るアーチフアクトの低減効果があり、画質の向上
を期待できる。
Further, since the reception delay is performed by a digital method, there is an effect of improving delay accuracy and reducing artifacts due to reflections, etc., and it is expected that image quality will be improved.

次に第3図及び第4図を参照して本発明の第2
の実施例を説明する。第1の実施例では信号処理
系として、全同時受信方向分つまりM個それぞれ
用意されたラツチ25,25-1〜24-M、デイジ
タル化レシーバ回路27,27-1〜23-M及びデ
イジタル化血流情報検出回路28,28-1〜24
−Mを設けているが、第2の実施例では、1系統の
デイジタル化レシーバ回路27及びデイジタル化
血流情報検出回路28だけを設け、これらを第1
の実施例のときよりもM倍の高速動作を行なわせ
るものである。つまり、超音波エコーデータのメ
モリ24,24-1〜24-Nからの読出しから高速
画像メモリ22へのデータの書込みまでを時分割
動作としたものである。ただし、A/D−C2
3,23-1〜23-Nにおける変換タイミング、メ
モリ24,24-1〜24-Nにおけるデータを書込
むタイミング、データを読出すイミングは、第4
図に示されるタイミングであつて、これは制御回
路35により実施される。
Next, referring to FIGS. 3 and 4, the second embodiment of the present invention will be described.
An example will be explained. In the first embodiment, the signal processing system includes M latches 25, 25 -1 to 24 -M , digitizing receiver circuits 27, 27 -1 to 23 -M, and digitizing receiver circuits 27, 27 -1 to 23 -M, which are prepared for all simultaneous reception directions, that is, M latches. Blood flow information detection circuit 28, 28 -1 to 24
-M is provided, but in the second embodiment, only one system of digitizing receiver circuit 27 and digitizing blood flow information detection circuit 28 is provided, and these are connected to the first
This allows the operation to be performed M times faster than in the embodiment. In other words, the process from reading out ultrasonic echo data from the memories 24, 24 -1 to 24 -N to writing the data into the high-speed image memory 22 is a time-division operation. However, A/D-C2
The conversion timing in 3, 23 -1 to 23 -N , the timing to write data in memories 24, 24 -1 to 24 -N , and the timing to read data are based on the fourth
The timing shown in the figure is implemented by the control circuit 35.

以上の構成によつても第1の実施例同様な効果
を得ることができ、しかも信号処理系の回路を、
第1の実施例のものに比べて約1/Mにすること
ができる。
With the above configuration, the same effects as in the first embodiment can be obtained, and the signal processing circuit can be
It can be reduced to about 1/M compared to that of the first embodiment.

上述した第1、第2の実施例においては、デイ
ジタル化された超音波診断装置を例として説明し
たが、各チヤンネルの超音波エコーデータを記憶
する記憶手段を有し、時分割多重日により複数方
向の受信指向性を得るという構成を有する範囲で
種々変形して実施できるものである。
In the first and second embodiments described above, the digitalized ultrasound diagnostic apparatus was explained as an example. Various modifications can be made within the scope of the configuration to obtain reception directivity in various directions.

[発明の効果] 以上のように、本発明では、書き込み及び読出
しを制御する手段により、エコーデータをメモリ
に書き込んだ時刻から次の超音波受波による次の
エコーデータを書き込む時刻までの期間内に、メ
モリからエコーデータが複数回繰り返し読出さ
れ、且つこの繰り返しの毎に異なる遅延時間を与
えるので、その指向性は読出し毎に変化されて、
複数方向同時受信方式が実施される。
[Effects of the Invention] As described above, in the present invention, by means of controlling writing and reading, within the period from the time when echo data is written in the memory to the time when the next echo data by the next ultrasound reception is written. In addition, the echo data is repeatedly read out from the memory multiple times, and a different delay time is given each time the echo data is read out, so that its directivity changes each time it is read out.
A multi-directional simultaneous reception scheme is implemented.

従つて本発明によれば、回路規模の増大を極力
抑制して複数方向同時受信方式を実施することを
可能にした超音波診断装置を提供できるものであ
る。
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that makes it possible to implement a multi-directional simultaneous reception method while suppressing an increase in circuit scale as much as possible.

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

第1図は本発明にかかる超音波診断装置の第1
の実施例を示すブロツク図、第2図は同実施例の
データに関するタイミング図、第3図は本発明に
かかる超音波診断装置の第2の実施例を示すブロ
ツク図、第4図は同実施例のデータに関するタイ
ミング図、第5図は一般的な電子走査型超音波診
断装置を示すブロツク図、第6図はセクタ走査に
おける走査線を示す図、第7図は複数方向同時受
信の原理を示す図、第8図は従来の複数方向同時
受信方式超音波診断装置のブロツク図ある。 1……パルス発生器、2,2-1〜2-N……送信
遅延回路、3,3-1〜3-N……振動子駆動回路、
4……アレイ型超音波探触子、5,5-1〜5-N
…プリアンプ、12……TVモニタ、22……高
速画像メモリ、23,23-1〜23-N……A/D
変換器(A/D−C)、24,24-1〜24-N
…メモリ、25,25-1〜25-M……ラツチ、2
6……デイジタル加算器、27,27-1〜23-M
……デイジタル化レシーバ回路、28,28-1
24-M……デイジタル化血流情報検出回路、29
……対数増幅器、30……包絡線検波回路、31
−1,31-2……位相検波回路、32-1,32-2
…参照信号発生器、33-1,33-2……MTIフイ
ルタ(ハイパスフイルタ)、34……演算器34。
FIG. 1 shows a first diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a timing diagram regarding data of the same embodiment, FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing the same implementation. Timing diagram for example data; Figure 5 is a block diagram showing a general electronic scanning ultrasonic diagnostic device; Figure 6 is a diagram showing scanning lines in sector scanning; Figure 7 shows the principle of simultaneous reception in multiple directions. FIG. 8 is a block diagram of a conventional multi-directional simultaneous reception type ultrasonic diagnostic apparatus. 1... Pulse generator, 2, 2 -1 to 2 -N ... Transmission delay circuit, 3, 3 -1 to 3 -N ... Vibrator drive circuit,
4...Array type ultrasonic probe, 5,5 -1 ~5 -N ...
... Preamplifier, 12 ... TV monitor, 22 ... High-speed image memory, 23, 23 -1 ~ 23 -N ... A/D
Converter (A/D-C), 24, 24 -1 ~ 24 -N ...
...Memory, 25, 25 -1 ~ 25 -M ...Latch, 2
6...Digital adder, 27, 27 -1 ~ 23 -M
...Digitization receiver circuit, 28, 28 -1 ~
24 -M ...Digitized blood flow information detection circuit, 29
... Logarithmic amplifier, 30 ... Envelope detection circuit, 31
-1 , 31 -2 ... Phase detection circuit, 32 -1 , 32 -2 ...
... Reference signal generator, 33 -1 , 33 -2 ... MTI filter (high pass filter), 34 ... Arithmetic unit 34.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 アレイ型超音波探触子を構成する並設された
複数の振動子と、 前記振動子個々に設けられ、前記各振動子から
のエコーデータを各別に保管する複数のメモリ
と、 前記各メモリから読み出される前記エコーデー
タを加算する手段と、 前記加算手段からの出力を信号処理して超音波
画像を生成する信号処理系と、 前記信号処理系からの前記超音波画像を表示に
供する手段と、 前記メモリへの前記エコーデータの書き込み及
び読出し制御をするものであつて、前記エコーデ
ータを前記メモリに書き込んだ時刻から次の超音
波送受波による次のエコーデータを書き込む時刻
までの期間内に、前記メモリから前記エコーデー
タを複数回繰り返し読出させ、且つこの繰り返し
の毎に異なる遅延時間を与えて異なる指向性を与
える手段とを具備したことを特徴とする超音波診
断装置。
[Scope of Claims] 1. A plurality of transducers arranged in parallel constituting an array-type ultrasonic probe, and a plurality of transducers provided for each of the transducers and storing echo data from each transducer separately. a memory; means for adding the echo data read from each of the memories; a signal processing system for processing the output from the adding means to generate an ultrasound image; and the ultrasound image from the signal processing system. means for displaying the echo data; and a means for controlling writing and reading of the echo data in the memory, and writing the next echo data by the next ultrasonic transmission/reception from the time when the echo data was written in the memory. Ultrasonic diagnosis characterized by comprising means for repeatedly reading out the echo data from the memory a plurality of times within a period up to a time, and giving different directivity by giving a different delay time for each repetition. Device.
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