JPH0331458B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はトランスジユーサアレイにより超音波
パルスを送受波し、反射波を受波して画像表示す
る電子走査方式の超音波診断装置に関する。

（従来の技術） 超音波診断装置は超音波パルス信号を被検体内
に照射し、超音波の被検体に対する特性即ち減衰
や反射の度合が組織やその病変部により異なるこ
とを利用して反射波によつて形成される断層像を
陰極線管表示装置（以下CRTという）等の画像
表示装置に表示して診断する装置である。従来の
超音波診断装置の概略の構成を第４図に示す。図
において、高周波発振器１で発生した高周波信号
は、送信信号発生器２においてパルス変調されて
送波ビームフオーマ３に入力される。送波ビーム
フオーマ３は入力高周波信号に所定のプログラム
に従つて位相遅延を与え、超音波ビームを形成す
るように入力高周波信号を例えば64チヤネルの信
号に分離する。前記の64チヤネルの信号は、送信
用増幅器、送受切り替えスイツチ、受信用像幅器
等を含む送受信回路４で電力増幅されてトランス
ジユーサアレイ５に入力される。トランジユーサ
アレイ５は入力高周波パルス信号を超音波信号に
変換して被検体内に送波する。被検体内の反射体
から反射された超音波信号は再びトランスジユー
サアレイ５で受波されて高周波電気信号に変換さ
れ、送受信回路４を経て受波ビームフオーマ６に
入力される。64チヤネルの入力信号は受波ビーム
フオーマ６でそれぞれ位相遅延を受け整相加算さ
れて出力される。対数増幅器７は受信信号の広い
ダイナミツクレンジを圧縮して画像表示に適切な
レンジに対数圧縮する増幅器である。対数増幅器
７で圧縮増幅された信号は整流演算器８で検波さ
れ、デイジタルスキヤンコンバータ（以下DSC
という）９でテレビジヨンフオーマツトの信号に
変換されてCRT１０で表示される。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の超音波診断装置において被検体内の反射
体からの反射波による画像にはスペツクルノイズ
と称されるノイズが織物地又は梨地のように現れ
て、良好な画質の画像を得ることができない。こ
のノイズの発生原因は超音波の波長よりも小さい
散乱物体からの反射波が位相的に干渉して起こる
ものである。

第５図はコンパウンドスキヤンと称せらせるス
キヤン方式を示す図である。イ図は単一プローブ
２１を被検体２２に当てて観察している図で、こ
の単一プローブ２１を２１′の位置に動かすと散
乱体に対する角度が変つてスペツクルリダクシヨ
ンは有効である。ロ図はセクタスキヤン２３で、
２３′の位置にずらしてコンパウンドスキヤンを
している状態を示す図である。このコンパウンド
スキヤンという重ね書き手法はスペツクルリダク
シヨンには大変有効であるが、操作が難しく、速
い動きにはついて行けない等の問題があり、又、
スペツクルリダクシヨンだけのためにコンパウン
ドスキヤンを行うことはできない。

本発明は上記の問題点に鑑みなされたもので、
その目的は、分解能を落すことなく、微小散乱体
の干渉によつて生ずるスペツクルノイズ及びホワ
イトノイズ等のノイズを減少させ、画質の改善さ
れた超音波診断装置を実現することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記の問題点を解決する本発明は、トランスジ
ユーサアレイにより超音波パルスを送受波し、反
射波を受波して画像表示する電子走査方式の超音
波診断装置において、ビーム分解能より小さい角
度又は走査ピツチ単位で掃引する超音波ビーム発
生手段と、受波信号を整相加算する受波ビーム形
式手段と、整相加算された受波信号を略対数関数
で増幅する増幅手段と、受信信号を一時格納する
記憶手段と、該記憶手段からの信号と１音線分遅
れて受信した受信信号との相関関係を求める演算
手段とを具備し、１走査線に対応する受波信号を
複数の相関性の強い受信信号から合成することを
特徴とするものである。

（作用） ビーム分解能より小さい角度単位で送波した音
線に基づく受信信号を整相加算し、対数増幅後記
憶手段に一時格納し、次の音線に基づく受信信号
と相関演算を行う。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

第１図は本発明のセクタ走査における一実施例
のブロツク図である。図において、第４図と同等
の部分には同一の符号を付してある。図中、１１
はアナログ信号をデイジタル信号に変換するAD
変換器で、そのデイジタル信号は音線１ライン分
のデータを一時格納する１ラインバツフアメモリ
１２に入力されると共に、相関演算器１３にも入
力される。相関演算器１３は１ラインバツフアメ
モリ１２に格納された前回のデータとAD変換器
１１からの今回のデータとを加算平均する。

次に上記のように構成された実施例の装置の動
作を説明する。高周波発振器１で発生した高周波
信号が送信信号発生器２でパルス変調され、送波
ビームフオーマ３において遅延処理を受け、送受
信回路４を経てトランスジユーサアレイ５から送
波されるまでは第４図の従来の装置で説明したの
と同様である。トランスジユーサアレイ５は例え
ば第１音線Ａを送波し、次に僅かにビームを振ら
せて、最小ピンターゲツトを識別し得るビーム分
解能より小さい音響行路差を有する第２音線Ｂを
送波し、遂次角度を変えて断層面を走査する。

前記の第１音線Ａに基づく反射波（以下第１音
線Ａ信号という）はトランスジユーサアレイ５で
受波されて、送受信回路４を経て受波ビームフオ
ーマ６で整相加算される。この出力信号は対数増
幅器４で対数圧縮増幅され、AD変換器１１でデ
イジタル信号に変換されて、１ラインバツフアメ
モリ１２に一時格納されると共に、相関演算器１
３にも入力される。次に第２音線Ｂに基づく受信
信号（以下２音線Ｂ信号という）がAD変換器１
１においてデイジタル信号に変換されて、１ライ
バツフアメモリ１２に入力される。この入力によ
つて前回格納されていた第１音線Ａ信号のデータ
は相関演算器１３に押し出され、AD変換器１１
から相関演算器１３に入力された第２音線Ｂ信号
と単純加算平均される。この加算平均された信号
は整流演算器８で包絡線検波され、DSC９でテ
レビジヨンフオーマツトの信号に変換されて
CRT１０で表示される。

上記の信号処理の状況を説明する。第２図は第
１音線Ａ信号と第２音線Ｂ信号の信号処理の説明
図である。イはトランジユーサ５から送波される
第１音線Ａ信号と第２音線Ｂ信号とを示す図、ロ
図は前記第１音線Ａに送波している時のトランス
ジユーサ５の指向特性で受波ビームの受波感度を
示している。ハ図は第１図に示すｐ点、ｑ点及び
ｒ点における信号波形である。図において、１５
は送波ビームの最小分解能より大きいピンターゲ
ツトで、音線Ａと音線Ｂのなす角度Δθはピンタ
ーゲツト１５を見る角度より小さい。１６はピン
ターゲツト１５の反射信号の波形、１７は微小散
乱体の反射によるスペツクルノイズ波形、１８は
包絡線検波された信号波形である。第１音線Ａ信
号のｐ点における波形をハ図ａに示してある。ス
ペツクルノイズ１７は比較的大きく現れている。
ハ図ｂは第２音線Ｂ信号のｐ点における波形で、
ピンターゲツト反射信号１６はハ図ａの場合と略
同じ大きさで、スペツクルノイズ１７も大差なく
現れている。ハ図ｃはｑ点における第１音線Ａ信
号と第２音線Ｂ信号を相関演算器１３で加算平均
した出力波形である。この波形においては、ピン
ターゲツト反射信号１６は変りはないが、スペツ
クルノイズ１７は減少している。ハ図ｄは整流演
算器８で包絡線検波された信号波形である。

第３図に信号処理のシーケンスを示す。イ図は
トランスジユーサ５から遂次送波される音線を示
している。ロ図はイ図の各音線による反射信号の
時分割多重処理の状態を示す図で、音線Ａ信号は
１ラインバツフアメモリ１２に格納され、音線Ｂ
信号到来後相関演算器１３で演算され、同時に音
線Ｂ信号は１ラインバツフアメモリ１２に格納さ
れる。次に音線Ｃ信号到来と共に音線Ｂ信号は相
関演算器１３に出力され、音線Ｃ信号とが加算平
均される。

ピンターゲツト１５はビーム幅相当の大きさが
あつてビーム幅内で多少変つても振幅位相に十分
に大きな相関があるので殆ど変化のない信号が得
られるが、スペツクルノイズの原因である微小散
乱体による反射は波長よりも小さい物体からの反
射であつて第１音線Ａと第２音線Ｂに同じパター
ンで存在することは少ない。本実施例による相関
演算処理は加算平均であるが、対数増幅器７で増
幅された信号なので実質的には乗算であつて更に
高周波で位相情報も含む処理であるため、各音線
に同時に存在しないスペツクルノイズの積は相関
演算器１３よる演算で消滅してしまう。ホワイト
ノイズも又相関関係がなく同様に加算平均処理で
消滅してしまう。従つて、ピンターゲツトを識別
し得る程度の良好な分解能を維持しつつ、スペツ
クルノイズやホワイトノイズの極めて少ない良好
な画質の画像がCRTに表示される。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。信号を一時格納するために用いた１ライン
バツフアメモリは複数ラインバツフアメモリを用
いれば多音線の相関処理を行う等よりフレキシブ
ルに用いることができる。相関演算器は単純加算
平均を行うものを示したが、重み付き加算にして
もよく、更に、深さと共に相関関数の変化する演
算器を用いてもよい。

検波は包絡線検波で説明したが、他の検波方式
で行つてもよい。更にスキヤン方法はリニヤスキ
ヤン、セクタスキヤン、コンベツクススキヤン等
各種のスキヤンに適用されることは勿論である。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、
固定目標からの受波信号に影響なく、相関のない
ホワイトノイズは抑圧されてSN比が向上し、又、
スペツクルノイズも消去されて画質が改善され、
実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成ブロツク図、
第２図は２音線による信号処理の説明図、第３図
は信号処理のシーケンスを示す図、第４図は従来
の超音波診断装置の概略構成図、第５図はコンパ
ウンドスキヤンの説明図である。 ３……送波ビームフオーマ、５……トランスジ
ユーサアレイ、６……受波ビームフオーマ、７…
…対数増幅器、８……整流演算器、９……DSC、
１０……CRT、１１……AD変換器、１２……１
ラインバツフアメモリ、１３……相関演算器、１
５……ピンターゲツト、１６……ピンターゲツト
反射信号、１７……スペツクルノイズ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ トランスジユーサアレイにより超音波パルス
   を送受波し、反射波を受波して画像表示する電子
   走査方式の超音波診断装置において、ビーム分解
   能より小さい角度又は走査ピツチ単位で掃引する
   超音波ビーム発生手段と、受波信号を整相加算す
   る受波ビーム形成手段と、整相加算された受波信
   号を略対数関数で増幅する増幅手段と、受信信号
   を一時格納する記憶手段と、該記憶手段からの信
   号と１音線分遅れて受信した受信信号との相関関
   係を求める演算手段とを具備し、１走査線に対応
   する受波信号を複数の相関性の強い受信信号から
   合成することを特徴とする超音波診断装置。