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課題

被写体の超音波映像を形成する際に、ゴレーコードの特長である良好なSNR及び軸方向の分解能を保持しつつ、またフレーム率を低下させることもなく、従来よりもSNRが高く、鮮明な映像を形成する。

解決手段

超音波送信部100´で、M個の相補的コードシーケンスを有し、直交するM個のコード組を用意する。そのM個のコード組に対応する各コードシーケンスを組み合わせて得た信号を、トランスデューサ列110により被写体内の所定の集束点に順次送信する。その集束点から反射される信号をトランスデューサ列110で受信する。パルス圧縮フィルター145及び受信ビーム形成部150´において、その反射信号からM個のコード組内のM個のコードシーケンスに対応するデータを取出す。取り出したデータを処理して、被写体に対する超音波映像を形成する。

概要

背景

通常、超音波撮像装置は、着目する被写体へ超音波信号を発射し、その被写体から反射される信号を取り扱って、リアルタイムにて、その被写体に対する平面像を提供するものであり、医療機器等の分野で広く用いられている。

超音波撮像装置で用いる超音波は、その強さが大きいほど被写体内媒質から散乱または反射によって受信される超音波の強さが大きくなり、優れた信号対雑音比(SNR)を得ることができる。従って、できるだけ大きい振幅の超音波、即ち高電圧送信波を用いることが有利である。つまり、大きい振幅及び短いパルス長さの超音波の送信が望ましい。

しかし、超音波撮像装置を人体に用いる場合に人体に及ぼす影響及びシステムハードウェア構成上の制約等によって、信号の強さの大きい超音波を用いるには制限がある。このような制限を克服するための方法として、多様なコード形式の超音波信号を用いる方法が提案されていた。コード形式の超音波信号を用いれば、長さのより長い超音波を送信できるようになるため、瞬間超音波の強さを適宜調節しながらより多くのエネルギーを送って優れたSNRを得ることが可能となる。この際、受信信号は、適切な信号処理によって、軸方向の分解能が向上するような長さに圧縮される。

このようなコードとしては大別して、1及び−1よりなる二相コードと、任意の値よりなる任意のシーケンスコードとがある。二相シーケンスコードを用いれば、超音波送信器ハードウェアを容易に構成することができる。二相シーケンスコードの中では、ゴレーコード(Golay code)は理論的に最も理想的な圧縮が可能であると知られている。

このゴレーコードは相補的な二相シーケンスの組から構成される。ここで、長さLのM個のシーケンスを有する所定の二相シーケンス組Aiは、次の通り表現することができる。

概要

被写体の超音波映像を形成する際に、ゴレーコードの特長である良好なSNR及び軸方向の分解能を保持しつつ、またフレーム率を低下させることもなく、従来よりもSNRが高く、鮮明な映像を形成する。

超音波送信部100´で、M個の相補的なコードシーケンスを有し、直交するM個のコード組を用意する。そのM個のコード組に対応する各コードシーケンスを組み合わせて得た信号を、トランスデューサ列110により被写体内の所定の集束点に順次送信する。その集束点から反射される信号をトランスデューサ列110で受信する。パルス圧縮フィルター145及び受信ビーム形成部150´において、その反射信号からM個のコード組内のM個のコードシーケンスに対応するデータを取出す。取り出したデータを処理して、被写体に対する超音波映像を形成する。

目的

従って、本発明の主な目的は、直交性のゴレーコードの組を用いて、ゴレーコードの特長である良好なSNR及び軸方向の分解能を保持し、且つフレーム率の減少を防ぐ超音波撮像装置及びその方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

被写体の超音波映像を形成する超音波撮像装置において、M個の相補的コードシーケンスを有し、互いに直交するM(Mは正の整数)個のコード組を格納する格納手段と、前記M個のコード組における対応する各コードシーケンスを組み合わせて得たM個の組合わせ信号を、超音波送信信号として前記被写体内の所定のM個の集束点に順次送信する送信手段と、前記超音波送信信号に対する前記M個の集束点からの反射信号を受信する受信手段と、前記反射信号から、前記格納手段に格納されたM個のコード組内の前記M個のコードシーケンスに対応するデータを取出し処理して、前記被写体に対する超音波映像を形成する処理手段とを含むことを特徴とする超音波撮像装置。

請求項2

前記超音波送信信号が複数の送信走査線を形成し、前記M個の集束点が異なる送信走査線上に存在することを特徴とする請求項1に記載の超音波撮像装置。

請求項3

前記超音波送信信号が複数の送信走査線を形成し、前記M個の集束点が同一の送信走査線上に存在することを特徴とする請求項1に記載の超音波撮像装置。

請求項4

前記送信手段が、複数のトランスデューサからなるトランスデューサ列を備え、前記超音波送信信号が前記トランスデューサ列の所定の開口内のトランスデューサによって送信されることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の超音波撮像装置。

請求項5

前記超音波送信信号が、前記トランスデューサ列の前記所定の開口内の前記トランスデューサの中心周波数変調されて送信されることを特徴とする請求項4に記載の超音波撮像装置。

請求項6

前記処理手段が、互いに並列接続されており、前記反射信号を受信し、前記反射信号から前記M個のコードシーケンスに対応する前記データを取出すM個の相関器と、前記M個の相関器の各出力端に接続され、前記取出された各データを順次加算するM個の加算器とを備えることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の超音波撮像装置。

請求項7

前記処理手段が、各々が、前記M個の加算器の各出力端に接続され、前記順次加算済みのデータを用いて個別に動的受信集束を行うM個の受信ビーム形成器を、さらに備えることを特徴とする請求項6に記載の超音波撮像装置。

請求項8

前記処理手段が、前記M個の加算器の各出力端に共通接続され、前記順次加算済みのデータを用いて動的受信集束を行う単一受信ビーム形成器を、さらに備えることを特徴とする請求項6に記載の超音波撮像装置。

請求項9

iが1、2、…、M、Lが全二相シーケンスの長さで、ai1、ai2、…、aiLが−1,0,1のうちから選択された二相シーケンスであるとき、前記M個のコード組の各々が長さLを有し、下式

請求項

ID=000003HE=010 WI=031 LX=1345 LY=0650を満たす二相シーケンスの組Aiからなり、kが0、1、…、L−1であり、δ(k)がディラック関数を表すとき、前記二相シーケンスの組が下式

請求項

ID=000004HE=015 WI=041 LX=1295 LY=0950を満たす相補的な二相シーケンスの組であることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の超音波撮像装置。

請求項10

被写体の超音波映像を形成する超音波撮像方法において、M個の相補的なコードシーケンスを有し、互いに直交するM(Mは正の整数)個のコード組を用意する第1段階と、前記M個のコード組における対応する各コードシーケンスを組み合わせて得たM個の組合わせ信号を、超音波送信信号として前記被写体内の所定のM個の集束点に順次送信する第2段階と、前記超音波送信信号に対する前記M個の集束点からの反射信号を受信する第3段階と、前記反射信号から、前記M個のコード組内の前記M個のコードシーケンスに対するデータを取出し処理して、前記被写体に対する超音波映像を形成する第4段階とを含むことを特徴とする超音波撮像方法。

請求項11

前記超音波送信信号が複数の送信走査線を形成し、前記M個の集束点が異なる送信走査線上に存在することを特徴とする請求項10に記載の超音波撮像方法。

請求項12

前記超音波送信信号が複数の送信走査線を形成し、前記M個の集束点が同一の送信走査線上に存在することを特徴とする請求項10に記載の超音波撮像方法。

請求項13

前記超音波送信信号が、複数のトランスデューサを有するトランスデューサ列の所定の開口内のトランスデューサによって送信されることを特徴とする請求項10から12のいずれかに記載の超音波撮像方法。

請求項14

前記超音波送信信号が、前記トランスデューサ列の前記所定の開口内の前記トランスデューサの中心周波数に変調されて送信されることを特徴とする請求項13に記載の超音波撮像方法。

請求項15

前記第4段階が、前記反射信号から前記M個のコードシーケンスに対する前記データを取出すM回の取出し段階と、前記取出し段階にて取出したデータを順次加算するM回の加算段階を含むことを特徴とする請求項10から14のいずれかに記載の超音波撮像方法。

請求項16

前記第4段階が、前記M回の加算段階によって順次加算済みのデータを用いて個別に動的受信集束を行うM回の受信ビーム形成段階を、さらに含むことを特徴とする請求項15に記載の超音波撮像方法。

請求項17

前記第4段階が、前記M回の加算段階によって順次加算済みのデータを用いて動的受信集束を行う単一受信ビーム形成段階を、さらに備えることを特徴とする請求項15に記載の超音波撮像方法。

請求項18

iが1、2、…、M、Lが全二相シーケンスの長さで、ai1、ai2、…、aiLが−1,0,1のうちから選択された二相シーケンスであるとき、前記M個のコード組の各々が長さLを有し、下式

請求項

ID=000005HE=010 WI=031 LX=0445 LY=1300を満たす二相シーケンスの組Aiからなり、kが0、1、…、L−1であり、δ(k)がディラック関数を表すとき、前記二相シーケンスの組が下式

請求項

ID=000006HE=015 WI=041 LX=0395 LY=1600を満たす相補的な二相シーケンスの組であることを特徴とする請求項10から17のいずれかに記載の超音波撮像方法。

技術分野

0001

本発明は、超音波撮像装置及びその方法に関し、特に、直交性のゴレーコードの組を用いて超音波映像を形成する超音波撮像装置及びその方法に関する。

背景技術

0002

通常、超音波撮像装置は、着目する被写体へ超音波信号を発射し、その被写体から反射される信号を取り扱って、リアルタイムにて、その被写体に対する平面像を提供するものであり、医療機器等の分野で広く用いられている。

0003

超音波撮像装置で用いる超音波は、その強さが大きいほど被写体内媒質から散乱または反射によって受信される超音波の強さが大きくなり、優れた信号対雑音比(SNR)を得ることができる。従って、できるだけ大きい振幅の超音波、即ち高電圧送信波を用いることが有利である。つまり、大きい振幅及び短いパルス長さの超音波の送信が望ましい。

0004

しかし、超音波撮像装置を人体に用いる場合に人体に及ぼす影響及びシステムハードウェア構成上の制約等によって、信号の強さの大きい超音波を用いるには制限がある。このような制限を克服するための方法として、多様なコード形式の超音波信号を用いる方法が提案されていた。コード形式の超音波信号を用いれば、長さのより長い超音波を送信できるようになるため、瞬間超音波の強さを適宜調節しながらより多くのエネルギーを送って優れたSNRを得ることが可能となる。この際、受信信号は、適切な信号処理によって、軸方向の分解能が向上するような長さに圧縮される。

0005

このようなコードとしては大別して、1及び−1よりなる二相コードと、任意の値よりなる任意のシーケンスコードとがある。二相シーケンスコードを用いれば、超音波送信器ハードウェアを容易に構成することができる。二相シーケンスコードの中では、ゴレーコード(Golay code)は理論的に最も理想的な圧縮が可能であると知られている。

0006

このゴレーコードは相補的な二相シーケンスの組から構成される。ここで、長さLのM個のシーケンスを有する所定の二相シーケンス組Aiは、次の通り表現することができる。

0007

上記のシーケンス組が次式を満たせば、それは相補的な二相シーケンス組であり、ゴレーコードとして用いることが可能となる。

0008

以下、通常のゴレーコードを用いる超音波撮像装置について説明する。

0009

図1は、従来のゴレーコードを用いる超音波撮像装置の概略的なブロック図である。同図において、従来の超音波撮像装置は超音波送信部100、トランスデューサ列110、送受切換え用スイッチ120、アナログ受信部130、A/D変換部140、受信ビーム形成部150、パルス圧縮部155、エコ処理部160及びスキャン変換部170からなっている。

0010

超音波送信部100は、トランスデューサ列110に電圧パルスを与え、そのうちの各トランスデューサから超音波信号が出力されるようにする。詳記すると、各トランスデューサはパルサー(図示せず)から印加されたパルスに応じて超音波信号を発生する。超音波送信の際、トランスデューサ列の各トランスデューサにおいて超音波信号を発生するタイミングを調整することによって、診断領域内の所定の位置に超音波信号が送信集束されることが可能となる。即ち、その超音波信号が診断領域内の希望の位置上に同時に至るように、パルサーから各トランスデューサに時間遅延を置いてパルスを印加することによって所望の診断位置に超音波信号を送信集束する。各トランスデューサに対する超音波送信遅延パターンを決定する方法として、超音波パルスのエネルギーを目標被写体内の所定の位置に集束させる固定集束技法が用いられてきた。また、近年にはその固定集束技法を用いることによる分解能の制限を避けるべく、合成開口技法が提案されている。

0011

送受切換え用スイッチ120は、超音波送信部100から出射される高電圧からアナログ受信部130を守る働きを果たす。即ち、送受切換え用スイッチ120はトランスデューサが送信及び受信を交互に行う間、超音波送信部100とアナログ受信部130との間の切換えを適切に行う。

0012

トランスデューサ列110は複数(例えば128個)のトランスデューサから構成され、各トランスデューサは超音波送信部100からの電圧に応じて超音波パルスを出力する。そのような送信技法として、上述した固定集束技法また合成開口技法が用いられ得る。一回の超音波送信において、複数のトランスデューサ内から一部のトランスデューサだけが用いられる。固定集束技法では、例えば128個のトランスデューサを備えている撮像装置であっても、一回の送信時には選択開口内の64個のトランスデューサのみが超音波信号を目標被写体に送信して一つの走査線を形成する。

0013

アナログ受信部130は、トランスデューサ列110の各トランスデューサから出力された超音波パルスに対して、その被写体から反射される信号を受信し、受信した反射信号後段のA/D変換部140に伝送する。

0014

このA/D変換部140はアナログ受信部130から受取った信号に対して増幅エイリアシング現象及び雑音成分の除去、超音波が身体内部を通過しながら生じる減衰補正などの処理を行う。またA/D変換部140はアナログ受信部130から受取ったアナログ信号デジタル信号に変換し、それを後段の受信ビーム形成部150に供給する。

0015

この受信ビーム形成部150はA/D変換部140から受取った各信号に対して、受信集束の位置によって変わる様々な遅延量を加えて動的受信集束を行うと共に、遅延した信号を合成する。

0016

パルス圧縮部155は、受信ビーム形成部150から受信した信号に対して短パルス方式の超音波撮像装置と同様な分解能を得るべくパルス圧縮を行う。ゴレーコードのような長いコードを用いる超音波撮像装置では、受信ビーム形成部150からの信号はそのサイドローブが非常に大きいため映像を形成するのに不適である。このため、パルス圧縮を行う必要がある。

0017

エコ処理部160はパルス圧縮部155によるパルス圧縮信号を基低帯域信号に変換し、直交復調器によって包落線を取出して、一つの走査線データを得る。

0018

スキャン変換部170はエコ処理部160からのデータをメモリ(図示せず)に格納し、格納されたデータの走査方向をモニタ画素方向と一致させ、そのデータをモニタ上の該当画素位置に写像させる。

0019

図2は、図1の従来の超音波撮像装置における超音波送信過程を説明する模式図である。説明の便宜上、同図では、長さL、M=2のコードシーケンス組A1,A2を有するゴレーコードを用い、一つの集束点Pに集束して送信する例を示す。

0020

一つのパルス繰り返し間隔(PRI)での第1超音波送信の際、トランスデューサ列110の所定の開口内の全てのアレー要素1a〜1hは、第1コードシーケンスA1において集束点Pが得られるように超音波に遅延量を加えて被写体の方へ発射し、被写体から反射される信号を受信する。

0021

続いて、次のPRIでの第2超音波送信の際、同様にアレー要素1a〜1hの全ては、第2コードシーケンスA2において集束点Pが得られるように超音波に遅延量を加えて被写体の方へ発射し、被写体から反射された信号を受信する。

0022

そのような2回の超音波送信によって受信した信号を用いて、走査線の映像を表示することができる。詳記すると、アレー要素1a〜1hの各々から受信した信号はパルス圧縮され、その後、遅延量が選択的に加えられる。また、受信信号に遅延量を選択的に加えた後、その結果信号に対してパルス圧縮を行ってもよい。

0023

前述のように、従来の二相ゴレーコードを用いて一つの集束点に超音波送信集束が得られた場合、一つの走査線を形成するためには、一つのゴレーコードに含まれたシーケンスの数の数倍、即ちM回の送信が行われなければならない。これによって、一般のパルシング技法に比べてフレーム率が1/M分減少する。

発明が解決しようとする課題

0024

従って、本発明の主な目的は、直交性のゴレーコードの組を用いて、ゴレーコードの特長である良好なSNR及び軸方向の分解能を保持し、且つフレーム率の減少を防ぐ超音波撮像装置及びその方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0025

上記の目的を達成するために、本発明の一好適実施例によれば、 被写体の超音波映像を形成する超音波撮像装置において、M個の相補的なコードシーケンスを有し、互いに直交するM(Mは正の整数)個のコード組を格納する格納手段と、前記M個のコード組における対応する各コードシーケンスを組み合わせて得たM個の組合わせ信号を、超音波送信信号として前記被写体内の所定のM個の集束点に順次送信する送信手段と、前記超音波送信信号に対する前記M個の集束点からの反射信号を受信する受信手段と、前記反射信号から、前記格納手段に格納されたM個のコード組内の前記M個のコードシーケンスに対応するデータを取出し処理して、前記被写体に対する超音波映像を形成する処理手段とを含むことを特徴とする超音波撮像装置が提供される。

0026

本発明の他の好適実施例によれば、被写体の超音波映像を形成する超音波撮像方法において、M個の相補的なコードシーケンスを有し、互いに直交するM(Mは正の整数)個のコード組を用意する第1段階と、前記M個のコード組における対応する各コードシーケンスを組み合わせて得たM個の組合わせ信号を、超音波送信信号として前記被写体内の所定のM個の集束点に順次送信する第2段階と、前記超音波送信信号に対する前記M個の集束点からの反射信号を受信する第3段階と、前記反射信号から、前記M個のコード組内の前記M個のコードシーケンスに対するデータを取出し処理して、前記被写体に対する超音波映像を形成する第4段階とを含むことを特徴とする超音波撮像方法が提供される。

0027

上記装置および方法では、前記超音波送信信号が、複数の送信走査線を形成し、前記M個の集束点が異なる送信走査線上に存在するようにする形態と、前記超音波送信信号が複数の送信走査線を形成し、前記M個の集束点が同一の送信走査線上に存在するようにする形態が考えられる。

0028

また、送信手段は、複数のトランスデューサからなるトランスデューサ列を備え、前記超音波送信信号が前記トランスデューサ列の所定の開口内のトランスデューサによって送信されることが好ましい。

0029

また、前記超音波送信信号は、前記トランスデューサ列の前記所定の開口内の前記トランスデューサの中心周波数変調されて送信されることが好ましい。

0030

前記処理手段は、互いに並列接続されており、前記反射信号を受信し、前記反射信号から前記M個のコードシーケンスに対応する前記データを取出すM個の相関器と、前記M個の相関器の各出力端に接続され、前記取出された各データを順次加算するM個の加算器とを備えることが好ましい。

0031

また、前記処理手段は、各々が、前記M個の加算器の各出力端に接続され、前記順次加算済みのデータを用いて個別に動的受信集束を行うM個の受信ビーム形成器を、さらに備えることが好ましい。あるいは、前記処理手段は、前記M個の加算器の各出力端に共通接続され、前記順次加算済みのデータを用いて動的受信集束を行う単一受信ビーム形成器を、さらに備えるものであってもよい。

0032

iが1、2、…、M、Lが全二相シーケンスの長さで、ai1、ai2、…、aiLが−1,0,1のうちから選択された二相シーケンスであるとき、前記M個のコード組の各々が長さLを有し、下式

発明を実施するための最良の形態

0033

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。各図中、図1及び図2に示したものと同じものには、同一の符号を付し、説明を省略する。

0034

まず、本発明で用いられるゴレーコードの直交性について説明する。上記式(2)のように、相補的なコードシーケンス組A1,A2に対して、その組と直交関係にある相補的なコードシーケンス組B1,B2がある。次式(3)を満たすコードシーケンス組はM個存在する。

0035

本発明は、上述のように相互に直交する相補的なコードシーケンス組を用いて、超音波映像の形成を行う。

0036

第1の実施の形態:図3に、本発明の第1の実施の形態に係る超音波撮像装置の概略図を示す。同図において、図1に示したものと同じものには、同一の符号を付し、説明を省略する。以下、本発明の特徴部分である、超音波送信部100´、パルス圧縮フィルター145及び受信ビーム形成部150´について詳細に説明する。

0037

超音波送信部100´は、メモリ(図示せず)に格納された第1コードシーケンス組A1,A2及び第2シーケンスコード組B1,B2を用いて被写体に向けて超音波を送信する。第1コードシーケンス組A1,A2はn番目の走査線を形成し、第2コードシーケンス組B1,B2はn+1番目の走査線を形成する(後述)。

0038

図4は、M=2,L=32の場合、第1コードシーケンス組A1,A2及び第2コードシーケンス組B1,B2のコードパターンの一例を示す波形図である。

0039

通常、これらのコードをトランスデューサに直送すると、送信効率が低下する恐れがある。そのため、トランスデューサの中心周波数に変調されたコードを用いることが有利である。図5中の(a)〜(d)はトランスデューサの中心周波数に変調されたコードパターンの一例を示した波形図である。

0040

超音波送信部100´は、トランスデューサ列110の選択された開口内の各トランスデューサ1a〜1hに対して、第1送信時にてパルス信号X(A1+B1)を、第2送信時にてはパルス信号Y(A2+B2)を与える。ここで、パルス信号X(A1+B1)は第1コードシーケンスA1とそれに直交する第1直交コードシーケンスB1との和を示し、パルス信号Y(A2+B2)は第2コードシーケンスA2とそれに直交する第2直交コードシーケンスB2との和を示す。即ち、従来のゴレーコードに基づいた技法とは異なり、本発明の超音波送信部100´はマルチレベルの超音波信号を送信する。詳記すると、従来の超音波送信部100が{+1,−1}といった2レベル高電圧パルスによって駆動されるのに対し、本発明の超音波送信部100´は遅延量が相異なり、互いに直交する二つのコードシーケンスA1及びB1またはA2及びB2の和を示す、{+2,+1,0,−1,−2}といったマルチレベルの高電圧パルスによって駆動される。M=1の場合、レベルは2M+1に相当することとなる。このような高電圧パルスがトランスデューサの中心周波数に変調された一例を図5の(e)、(f)に示す。

0041

パルス圧縮フィルター145は、A/D変換部140と受信ビーム形成部150´との間に接続され、送信パルス信号X(A1+B1)及びY(A2+B2)に対して被写体から各々反射された受信パルス信号X´(A1+B1)及びY´(A2+B2)から、n番目の走査線及びn+1番目の走査線を形成するのに必要なデータをフィルターリングする。詳記すると、任意の選択されたトランスデューサから送信された信号がn番目の走査線に対応するデータ(即ち、 A1、A2)とn+1番目の走査線に対応するデータ(即ち、B1、B2)とを有するため、パルス圧縮フィルター145は各走査線に対応するデータを弁別してから、そのデータを受信ビーム形成部150´へ与える。

0042

図6は、図3中のパルス圧縮フィルター145の詳細なブロック図である。同図において、パルス圧縮フィルター145は物理的に並列接続されたM個の相関器を備える。この実施例では、M=2の場合に対して、2つの相関器146、148が例示されている。相関器146の出力端には加算器147が、相関器148の出力端には加算器149が各々接続されている。第1相関器146は、受信パルス信号X´(A1+B1)からA1を取出し、受信パルス信号Y´(A2+B2)からA2を取出して、それを第1加算器147に供給する。第1加算器147は第1相関器146から受取ったA1とA2とを加算し、その結果をn番目の走査線に対応するRFデータとして受信ビーム形成部150´の第1受信ビーム形成器151に供給する。同様に、第2相関器148は受信パルス信号X´(A1+B1)からB1を取出し、受信パルス信号Y´(A2+B2)からB2を取出して、その結果を第2加算器149に供給する。第2加算器149は第2相関器148から受取ったB1とB2とを加算し、その結果をn+1番目の走査線に対応するRFデータとして受信ビーム形成部150´の第2受信ビーム形成器152に供給する。

0043

受信ビーム形成部150´は、パルス圧縮フィルター145からのRFデータを用いて動的受信集束を行う。n番目及びn+1番目の両走査線に対応するRFデータを同時に処理するために、前述のように受信ビーム形成部150´は2つの受信ビーム形成器151、152を組み込んでいる。第1受信ビーム形成器151は、第1加算器147から受取ったn番目の走査線のRFデータに対して、集束点Pに対する動的受信集束を行う。同様に、第2受信ビーム形成器152は第2加算器148から受取ったn+1番目の走査線のRFデータに対して、集束点Qに対する動的受信集束を行う。この場合、デュアルビーム受信機能を追加しようとするなら、4つの受信ビーム形成器を備えればよい。

0044

次に、図7を参照して、本発明の第1実施例に係る超音波送信過程を説明する。第1送信の際、トランスデューサ列110の所定の開口内のトランスデューサ1a〜1hの各々は、第1コードシーケンスA1に送信集束遅延を加えてn番目の走査線上の送信集束位置である集束点Pに送信集束すると同時に、第1直交コードシーケンスB1に送信集束遅延を加えてn+1番目の走査線上の送信集束位置である集束点Qに送信集束するべく、遅延量が相異し互いに直交する二つのコードシーケンスA1とB1とを加算した信号X(A1+B1)を被写体に送信する。

0045

第2送信時、第1送信の際に用いられた同トランスデューサ1a〜1hの各々は、第2コードシーケンスA2に送信集束遅延を加えてn番目の走査線上の送信集束位置である集束点Pに送信集束すると同時に、第2直交コードシーケンスB2に送信集束遅延を加えてn+1番目の走査線上の送信集束位置である集束点Qに送信集束するべく、遅延量が相異し互いに直交する二つのコードシーケンスA2及びB2を加算した信号Y(A2+B2)を、その被写体に送信する。

0046

受信時において、X(A1+B1)及びY(A2+B2)に対する反射信号としてのX´(A1+B1)及びY´(A2+B2)からA1及びA2とB1及びB2とを各々取出して、n番目及びn+1番目の走査線の両方を形成するためのデータを求める。

0047

本発明の、第1の実施の形態によれば、一回の送信時、相互に直交する2つのコードシーケンスA1とB1またはA2とB2からなるゴレーコード組X(A1+B1)またはY(A2+B2)を送信するため、2回の送信によって、両走査線に対する超音波映像データを得ることができる。これによって、通常のパルシング技法に比べてフレーム率は低下しなくなる。

0048

なお、選択された開口内の全てのトランスデューサが用いられているため、ゴレーコードのSNRが悪化することはない。即ち、本発明によれば、従来技法と同レベルの分解能を保ちつつ、ゴレーコードの長さLあたりのSNRを改善することができる。

0049

第2の実施の形態:次に、図8を参照して、本発明の第2の実施の形態に係る超音波送信過程を説明する。第2の実施の形態は、2つの送信集束点P、Qが同じ走査線上に存在する点で、上記の第1の実施の形態と異なる。これによって、第1の実施の形態とは異なり、複数の受信ビーム形成器は必要なくなる。

0050

第1送信の際、トランスデューサ列110の所定の開口内の全てのトランスデューサ1a〜1hは、第1コードシーケンスA1に送信集束遅延を加えてn番目の走査線上の送信集束位置である集束点Pに送信集束すると同時に、第1直交コードシーケンスB1に送信集束遅延を加えて同n番目の走査線上の送信集束位置である集束点Qに送信集束するべく、遅延量が相異し相互に直交する2つのコードシーケンスA1とB1を加算した信号X(A1+B1)を被写体に送信する。

0051

第2送信の際、第1送信の際に用いられた同トランスデューサ1a〜1hは、第2コードシーケンスA2に送信集束遅延を加えてn番目の走査線上の送信集束位置である集束点Pに送信集束すると同時に、第2直交コードシーケンスB2に送信集束遅延を加えて同n番目の走査線上の送信集束位置である集束点Qに送信集束するべく、遅延量が相異し相互に直交する2つのコードシーケンス A2とB2を加算した信号Y(A2+B2)を被写体に送信する。

0052

これによって、2回の送信によって2つの送信集束点に対するデータが得られるため、従来のパルシング技法に比べてフレーム率は低下しなくなる。とりわけ、安価の超音波撮像装置において、本発明の上記した送信技法を用いて二つの相関器を加えるだけで、従来の受信技法をそのまま採用することができる。信号の集束、続いて信号の圧縮が行われたら、従来の非コーディング・パルシング技法に比べて、フレーム率の低下を防止できる。

0053

また、本実施の形態によれば、一つの集束点を有する従来のパルシング技法に比べてフレーム率は1/M位低下するが、多重送信集束点によってSNRが高く、より一層正確な映像を得ることができる。

0054

上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得る。例えば、本発明ではM=2の場合を例示したが、M>2の場合にも適用できる。例えば、M=3の場合であれば、1つのゴレーコードとこれに直交する2つの直交コードとを用い、3つの集束点に集束すればよい。

0055

なお、本発明では1次元(1D)アレーについて説明したが、トランスデューサ列が2次元平面(または曲面)上に配設される2Dアレイと、その2Dアレイと同様な構成を有し、垂直方向の上でトランスデューサ列の大きさを減らしてトランスデューサの総数を少なくした1.75Dアレーと、その1.75Dアレーをより簡略化したもので、垂直方向に対称位置にあるトランスデューサ同士が電気的に互いに結ばれている1.5Dアレイとにも適用できることは勿論である。

発明の効果

0056

本発明によれば、直交性のゴレーコードを用いて同時に様々なコードを送信することによって、音場特性は同じく維持し、フレーム率の低下もなく、従来に比べてSNRが高く、より一層正確な映像を得ることができる。

図面の簡単な説明

0057

図1従来のゴレーコードを用いる超音波撮像装置の概略的なブロック図である。
図2図1の従来の超音波撮像装置における超音波送信過程を説明する模式図である。
図3本発明の第1の実施の形態に係る超音波撮像装置の概略図である。
図4M=2,L=32の場合、第1コードシーケンス組A1,A2及び第2コードシーケンス組B1,B2のコードパターンの一例を示す波形図である。
図5トランスデューサの中心周波数に変調されたコードパターンの一例を示した波形図である。
図6図3中のパルス圧縮フィルターの詳細なブロック図である。
図7本発明の第1の実施の形態に係る超音波送信過程を説明する図である。
図8本発明の第2の実施の形態に係る超音波送信過程を説明する図である。

--

0058

100、100´超音波送信部
110トランスデューサ列
120送受切換え用スイッチ
130アナログ受信部
140 A/D変換部
145パルス圧縮フィルター
150、150´受信ビーム形成部
155パルス圧縮部
160エコ処理部
170スキャン変換部

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