JP2003000596A - Ultrasonic diagnostic device - Google Patents
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- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、超音波診断装置に
係わり、特に、超音波探触子より生体へ送波した超音波
(基本波)によって生ずるエコー信号中の高調波成分を
画像化することができる超音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】超音波診断装置は、被検体に超音波ビー
ムを照射し、エコー信号を受信し、この受信信号を画像
化して、表示するものである。超音波画像の深度方向に
対する分解能(距離分解能)は使用される超音波の周波
数が高い程良い。しかし、送信する超音波の周波数を高
くすると超音波の減衰によって深部が見えにくくなる。
これを解決する方法に送信する超音波の周波数を2MHz
程度の低い周波数とし、生体内から得られるエコー信号
の高調波成分を画像化する、いわゆるハーモニックイメ
ージングが普及してきている。このハーモニックイメー
ジングのためには、探触子から生体内へ送波した超音波
の周波数帯域の大部分(基本波成分)をエコー信号から
除去し、高周波成分を抽出する手法が用いられている。
【0003】エコー信号から上記基本周波成分を除去
し、高調波成分を抽出する技術として、USP,5,706,819
および、USP,5,632,277がある。これらは、極性が正反
対の超音波パルスまたは180°の位相差を有した超音波
パルスを1ビーム方向に2回送信し、受信した超音波受信
信号を加算することによって、基本周波成分を除去し、
高調波成分を抽出するものである。両技術によれば、基
本周波成分を次数の高いフィルタを使用することなし
に、除去することができる。
【0004】
【発明が解決しようとしている課題】しかし、これら従
来方式の場合、1つの超音波走査線における画像データ
を得るために、2度の超音波送信パルスを送信する必要
があった。そのため、一定の間隔で超音波送信パルスを
送る場合、通常のBモード走査と比較し2倍の計測時間を
必要とする。このため同じ走査領域で比較した場合、こ
れらの従来技術はBモードの1/2のフレームレートとな
るため、心臓等の動きを有する臓器の場合、良い画像が
得られなかった。
【0005】本発明の目的は、超音波診断装置におい
て、フレームレートを低下させないでエコー信号から基
本周波成分を除去し、高調波成分を抽出してそれを画像
化することができる超音波診断装置を提供することであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、被検体内へ超音波を送信する超音波送信部
と、前記被検体内から反射するエコー信号を受信する超
音波受信部と、反射エコー信号の整相、加算処理を行う
整相加算部と、この整相加算部から出力された信号に対
し画像化前処理を行う信号処理部と、前記反射エコー信
号を画像に変換するためのデジタルスキャンコンバータ
部と、前記エコー信号から血流や、臓器移動を検出し、
それらをカラー表示をするための演算処理を行うカラー
ドプラ演算部と、画像を表示する表示手段を有する超音
波診断装置において、前記超音波受信部とディジタルス
キャンコンバータの間に、前記エコー信号をディジタル
信号へ変換するA/D変換器と、このA/D変換器の出力に任
意の遅延時間を与える遅延回路と、この遅延回路の出力
の位相を可変制御する位相制御回路と、前記遅延回路と
位相制御回路へ付与する遅延データを前記エコー信号か
ら演算する演算回路と、前記エコー信号と前記位相制御
回路の出力信号を合成し、前記エコー信号から基本波成
分を除去し、高調波成分を抽出・強調する信号合成手段
を備えたことを特徴としている。
【0007】
【実施の実施の形態】以下、本発明の第一の実施形態を
図面により説明する。図14は、第一の実施形態の超音波
診断装置の全体構成図である。図14において、18は超音
波を送信する超音波送信部、20は超音波を受信する超音
波受信部、21は本発明の特徴部分である基本周波成分を
除去し高調波成分を検出するための高調波検出部、22は
エコー信号の整相、加算処理を行う整相加算部、23はエ
コー信号を断層画像化するための包絡線検出部、24は超
音波のエコー信号23を画像に変換するためのディジタル
スキャンコンバータ部、25は血流や、体動などを検出
し、それをカラー表示するための演算処理を行うカラー
ドプラー演算部、26は画像を表示する表示手段である。
【0008】次に、図1に高調波検出部21の内部構造を
示す。図1において、1は遅延素子等で構成される時間遅
延手段、2は2つの波を実数部も虚数部も合わせて乗算す
る複素乗算器、3は加算器で構成される信号合成手段、6
は高調波検出のための制御信号を出力する高調波検出制
御部である。
【0009】次に上記構成になる超音波診断装置および
高調波検出部の動作を説明する。先ず、超音波送信部18
から、被検体に超音波が送信される。すると、被検体か
らエコーが反射される。反射されたエコーは超音波受信
部20により受信された後、高調波検出手段21により高調
波が検出され、整相加算部22により整相加算処理が行わ
れる。その後、包絡線検出部23により画像信号化された
後、ディジタルスキャンコンバータ部24によりモニタ表
示用の画像データに変換される。同時に整相加算処理さ
れたエコー信号はカラードプラー演算部25により被検体
内の血流情報等をカラー画像表示するための処理が施さ
れ、ディジタルスキャンコンバータ部24へ入力される。
ディジタルスキャンコンバータ部24へ入力された2つの
画像データは、択一的に又は合成されて表示手段26に表
示される。
【0010】高調波検出部21内部の動作は、次のようで
ある。図1において、高調波検出部21に入力されたエコ
ー信号X(t)は、高調波検出制御部6で、基本周波と高
調波の周波数の解析が行われ、遅延制御量nと微少な位
相制御量e-jw0t'が出力される。(高周波検出制御部6内
部の具体例については、図10を用い後述する。)遅延制
御量nは時間遅延手段1に送られ、n×Δt(Δtはサンプ
リング間隔)の時間分だけX(t)が遅延される。更に、
微少な位相制御量e-jw0t'が複素乗算器2に送られ、時間
遅延手段1の出力結果に乗ぜられる。複素乗算器2の出力
結果は、信号合成手段3に送られ、もともとのエコー信
号X(t)と合成されY(t)となる。
【0011】時間遅延手段1による遅延量n×Δtと、微
少な位相制御量e-jw0t'による遅延量t’の和が除去した
い基本周波成分の2分の1波長(T0/2)であれば、Y
(t)はX(t)から基本周波成分が除去された信号とな
る。これを式及び図で表すと、次のようである。ただ
し、ここではエコー信号X(t)は振幅がA0、初期位相が
0、周波数がω0の基本周波X0(t)と、振幅がA1、初期
位相が0、周波数がω1の高調波X1(t)より成るものと
すると式(1)のように表わされる。
【数1】
図2(a)は、エコー信号X(t)を示し、図2(b)はエコ
ー信号X(t)を基本周波X0(t)と高調波X1(t)の2個
の波に分けて表示したものである。
【0012】次に、時間遅延手段1でエコー信号X(t)
をn×Δtの時間分だけ遅延させると、出力X’(t)は、
次式(2)のようになる。
【数2】
図3(a)は、エコー信号X(t)とそれをn×Δtだけ遅延
シフトした信号X’(t)を表わし、左にシフトした図、
図3(b)はX(t)とX’(t)とをそれぞれ2個の波に分
けて表示したものであり、点線が遅延させる前、実線が
遅延させた後の波を示している。
【0013】更に、エコー信号X(t)をn×Δtだけ遅延
シフトした信号X’(t)に対し複素乗算器2により位相
制御量e-jw0t'が掛け合わされると、出力X”(t)は次
式(3)のようになる。
【数3】
図4(a)は、X’(t)とこれを位相遅延制御量e-jw0t'
で遅延シフトしたX”(t)を示し、図4(b)はそれらを
基本波X0’(t),X”0(t)と高調波X1’(t),X1”
(t)に2個の波に分けて表示したものである。
【0014】ここで、n・Δt+t’が、基本周波(ω0)
に対して180°、高調波(ω1)に対して360°の遅延と
する。すると、式(3)は次式(4)のように変形され
る。
【数4】【0015】最後に信号合成手段3の出力Y(t)は、式
(1)と式(4)より、次のように合成される(図5)。
【数5】
ここで、t’<<T0とすると、
【数6】
よって、式(6)より、エコー信号から基本周波成分を
除去し且つ、高調波成分を抽出することができる。図5
では、高調波X1(t)が強調されてX1(t)+X1”(t)
となるのに対して、もともとX(t)に含まれていたX
0(t)が除去されている。
【0016】次に図10を用い、高調波検出制御部6の内
部構造を説明する。図10において、7はFFT演算手段やウ
ェーブレット演算手段などの周波数解析手段、8はレジ
スタ、比較器等で構成される基本周波数検出手段、9は
メモリ10、12やカウンタ11で構成される遅延位相制御手
段である。
【0017】高調波検出制御部6の動作を説明する。先
ず、周波数解析手段7は、時間応答のエコー信号X(t)
から周波数応答のエコー信号X(f)に変換する。基本周
波数検出手段8は、各周波数の反射エコー信号強度を比
較し、最大値をとる周波数f0を出力する。遅延位相制御
手段9は、基本周波数検出手段8の出力f0に対し、概ね遅
延間隔がT0/2になるための遅延量であるサンプリング
間隔の数nと、前記サンプリング間隔×nでは、正確にT0
/2にならなかった分として、補正の位相回転量(位相
制御量)e-jw0t'を出力する。
【0018】次に、本発明の第二の実施形態を図面によ
り説明する。図15は、第二の実施形態の超音波診断装置
の全体構成図である。第二の実施形態では、第一の実施
形態と対比して、高調波検出部21と整相加算部22の配置
の順番が入れ変わっている。このことによって、整相加
算した後高調波の検出を行うので、高調波検出部におい
て必要な回路のチャンネル数が1個で済む。
【0019】次に、本発明の第三の実施形態を図面によ
り説明する。図16は、第三の実施形態における超音波断
層装置の全体構成図である。第三の実施形態では、整相
加算部22の中に高調波検出部21が設けられている。この
構造にすることによって、複素乗算器や加算器を整相加
算部22と高調波検出部2で共有できるので、回路の規模
を小さくすることができる。
【0020】次に、本発明の第四の実施形態を図面によ
り説明する。図11は、第四の実施形態における高調波検
出部21の内部構造である。4は新たに追加された複素乗
算器である。本実施形態では、エコー信号X(t)ととも
に高調波成分の単位ベクトルe-jw0t'が入力され、複素
乗算器4でX(t)に乗算される。これにより、エコー信
号X(t)の高調波成分がベースバンドに周波数シフトさ
れるので、高調波成分の検出精度が改善される。一方、
入力される単位ベクトルが基本周波(ω0)の場合に
は、基本周波成分がベースバンドに周波数シフトされる
ので、基本周波成分の検出精度が改善される。
【0021】第四の実施形態の場合には、高調波検出制
御部6の内部構造は、図10に示すようである。図10の場
合には、第一の実施形態の図9の場合と比較して、レジ
スタ8の出力f0が、直接メモリ12に入力されるという違
いがある。第四の実施形態の場合には、周波数シフトを
させてから遅延位相制御を行うので、遅延位相制御を行
う際にf0をも考慮に入れて計算しなければならないため
である。
【0022】一方、通常超音波受信信号は、ある包絡線
を有するパルス波形であるので、実際の高調波検出部内
の信号の流れは図7のようになる。図7(a)はエコー信
号を、図7(b)は反射エコー信号を2つの波形に分解し
たものを、図7(c)は複素乗算器2の出力を、図7(d)
は信号合成手段3の出力を示している。これによれば、
基本周波成分と高調波成分で包絡線の形状に違いがある
ので、パルスの始点と終点付近で基本周波成分の除去率
が小さくなる。しかし、この基本波成分を完全に除去で
きないことにもメリットがある。すなわち、包絡線検出
部23から出力された信号をディジタルスキャンコンバー
タ部24で画像化してモニタ26へ表示すると、基本波と高
調波が合成されて表示される。したがって、高調波を生
じない部位は基本波で表示され、高調波を生ずる部位は
高調波が強調されて画像に表示される。
【0023】次に、本発明の第五の実施形態を図面によ
り説明する。図8は、第五の実施形態における高調波検
出部21の内部構造である。図8において、5は加算器であ
る。第五の実施形態では、時間遅延手段1、複素乗算器
2、高調波検出制御部6をn組有している。本実施形態で
は、振幅と遅延時間を変えた波をn組作成し、加算する
ので、基本周波成分と高調波成分に含まれる包絡線の影
響を図9のように除去できる。
【0024】第五の実施形態の場合には、高調波検出制
御部6の内部構造は、図12のようである。図12におい
て、13は基本周波成分および高調波成分の帯域幅を検出
するための帯域幅検出部、14は遅延させて作成する波形
の係数(振幅と遅延時間)を計算するための係数計算手
段である。この高調波検出制御部6は、各波の帯域を検
出した後、基本周波と高調波の帯域の境界を判別し、遅
延波の係数を決め各波を分離するので、分離精度が高ま
る。
【0025】更に図13は、上記係数を求めるために最適
化をする手順を模式的に示した図である。図13におい
て、15はレジスタ、乗算器、加算器等で構成されるフィ
ルタ、16は減算器、17はレジスタ、メモリ、比較器等で
構成される最小2乗誤差演算手段である。この模式図の
ように、1度信号を合成した後、再度フィルタをかけ減
算処理を行い、最小2乗法により最適な係数値と求める
といった手順をとれば、基本周波成分の除去率が高くな
る。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
コー信号をもとに遅延信号を作成し、エコー信号と遅延
処理されたエコー信号とを合成することにより、高調波
成分を抽出し、強調し、画像化表示するようにしたの
で、フレームレートの低下を招くことがなく、診断し易
い画像を提供することができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to an echo generated by an ultrasonic wave (fundamental wave) transmitted from a ultrasonic probe to a living body. The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus capable of imaging harmonic components in a signal. 2. Description of the Related Art An ultrasonic diagnostic apparatus irradiates an object with an ultrasonic beam, receives an echo signal, converts the received signal into an image, and displays the image. The higher the frequency of the ultrasonic wave used, the better the resolution (distance resolution) in the depth direction of the ultrasonic image is better. However, if the frequency of the ultrasonic wave to be transmitted is increased, the deep part becomes difficult to see due to the attenuation of the ultrasonic wave.
To solve this, the frequency of the transmitted ultrasonic wave is 2MHz
So-called harmonic imaging, in which the frequency is set to a low level and a harmonic component of an echo signal obtained from a living body is imaged, has become widespread. For this harmonic imaging, a technique of removing most of the frequency band (fundamental wave component) of the ultrasonic wave transmitted from the probe into the living body from the echo signal and extracting a high-frequency component is used. US Pat. No. 5,706,819 discloses a technique for removing the fundamental frequency component from an echo signal and extracting a harmonic component.
And USP, 5,632,277. These transmit the ultrasonic pulse having the opposite polarity or the ultrasonic pulse having a phase difference of 180 degrees twice in one beam direction, and remove the fundamental frequency component by adding the received ultrasonic reception signals. ,
This is for extracting harmonic components. According to both techniques, the fundamental frequency component can be removed without using a high-order filter. However, in the case of these conventional systems, it is necessary to transmit two ultrasonic transmission pulses in order to obtain image data in one ultrasonic scanning line. Therefore, when transmitting an ultrasonic transmission pulse at a constant interval, a measurement time twice as long as a normal B-mode scan is required. For this reason, when compared in the same scanning area, these prior arts have a frame rate of の of the B mode, and therefore, in the case of an organ having motion such as the heart, a good image cannot be obtained. An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of removing a fundamental frequency component from an echo signal without lowering a frame rate, extracting a harmonic component, and forming an image thereof. It is to provide. [0006] In order to achieve the above object, the present invention provides an ultrasonic transmitting unit for transmitting ultrasonic waves into a subject, and receiving an echo signal reflected from the subject. An ultrasonic receiving unit, a phasing and adding unit for performing phasing and addition processing of the reflected echo signal, a signal processing unit for performing pre-imaging processing on a signal output from the phasing and adding unit, and the reflected echo signal A digital scan converter unit for converting the image into an image, and detects blood flow and organ movement from the echo signal,
In an ultrasonic diagnostic apparatus having a color Doppler operation unit that performs an operation process for displaying them in color and a display unit that displays an image, the echo signal is digitally interposed between the ultrasonic reception unit and a digital scan converter. A / D converter for converting to a signal, a delay circuit for giving an arbitrary delay time to the output of the A / D converter, a phase control circuit for variably controlling the phase of the output of the delay circuit, and the delay circuit An arithmetic circuit for calculating the delay data to be applied to the phase control circuit from the echo signal; synthesizing the echo signal and the output signal of the phase control circuit to remove a fundamental component from the echo signal and extract a harmonic component; -It is characterized by having a signal synthesizing means for enhancing. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 14 is an overall configuration diagram of the ultrasonic diagnostic apparatus of the first embodiment. In FIG. 14, 18 is an ultrasonic transmitter for transmitting ultrasonic waves, 20 is an ultrasonic receiver for receiving ultrasonic waves, and 21 is for removing a fundamental frequency component, which is a characteristic part of the present invention, for detecting a harmonic component. , A phasing and adding unit for performing phasing and addition processing of echo signals, an envelope detecting unit for converting an echo signal into a tomographic image, and an ultrasound echo signal 23 as an image. A digital scan converter unit for conversion, 25 is a color Doppler operation unit for detecting blood flow, body movement, and the like, and performing an arithmetic process for displaying them in color, and 26 is a display means for displaying an image. Next, FIG. 1 shows the internal structure of the harmonic detection unit 21. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a time delay unit including a delay element or the like, 2 denotes a complex multiplier that multiplies two waves together with both a real part and an imaginary part, 3 denotes a signal combining unit that includes an adder, 6
Is a harmonic detection control unit that outputs a control signal for harmonic detection. Next, the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus and the higher harmonic wave detecting section having the above-described configurations will be described. First, the ultrasonic transmission unit 18
, An ultrasonic wave is transmitted to the subject. Then, the echo is reflected from the subject. After the reflected echo is received by the ultrasonic wave receiving unit 20, the higher harmonic wave is detected by the harmonic wave detecting unit 21, and the phasing and adding unit 22 performs the phasing and adding process. Thereafter, the image signal is converted into an image signal by the envelope detection unit 23, and then converted into image data for monitor display by the digital scan converter unit 24. At the same time, the echo signal subjected to the phasing addition processing is subjected to processing for displaying a color image of blood flow information and the like in the subject by the color Doppler operation unit 25 and is input to the digital scan converter unit 24.
The two image data input to the digital scan converter section 24 are displayed on the display means 26 alternatively or combined. The operation inside the harmonic detecting section 21 is as follows. In FIG. 1, the echo signal X (t) input to the harmonic detection unit 21 is analyzed by the harmonic detection control unit 6 for the fundamental frequency and the harmonic frequency, and the delay control amount n and the minute phase The control amount e- jw0t ' is output. (A specific example of the inside of the high-frequency detection control unit 6 will be described later with reference to FIG. 10.) The delay control amount n is sent to the time delay unit 1, and X (t) is equal to n × Δt (Δt is a sampling interval). ) Is delayed. Furthermore,
The minute phase control amount e- jw0t ' is sent to the complex multiplier 2 and multiplied by the output result of the time delay means 1. The output result of the complex multiplier 2 is sent to the signal synthesizing means 3 and synthesized with the original echo signal X (t) to become Y (t). [0011] and the delay amount n × Delta] t with time delay means 1, at half wavelength of the fundamental frequency component to be the sum removal of 'delay amount t by' fine phase control amount e -jw0t (T 0/2) If there is, Y
(T) is a signal in which the fundamental frequency component has been removed from X (t). This is represented by the following equations and figures. However, where the echo signal X (t) is the amplitude A 0 is the initial phase is 0, the fundamental frequency X 0 of frequency omega 0 (t), 1 amplitude A, the initial phase is 0, the frequency is omega 1 Assuming that it is composed of harmonics X 1 (t), it is expressed as in equation (1). (Equation 1) 2 (a) shows an echo signal X (t), the two waves shown in FIG. 2 (b) is an echo signal X (t) the fundamental frequency X 0 (t) and harmonic X 1 (t) This is shown separately. Next, the echo signal X (t) is
Is delayed by the time of n × Δt, the output X ′ (t) becomes
The following equation (2) is obtained. (Equation 2) FIG. 3A shows an echo signal X (t) and a signal X ′ (t) obtained by delay-shifting the echo signal X (t) by n × Δt, and FIG.
FIG. 3B shows X (t) and X ′ (t) divided into two waves, and the dotted line shows the wave before delay and the solid line shows the wave after delay. . Further, when a signal X '(t) obtained by delay-shifting the echo signal X (t) by n.times..DELTA.t is multiplied by the complex multiplier 2 with the phase control amount e- jw0t' , the output X "(t ) Is given by the following equation (3). FIG. 4A shows X ′ (t) and the phase delay control amount e −jw0t ′.
X ”(t) that is delayed and shifted in FIG. 4 (b), and FIG. 4 (b) shows them as fundamental waves X 0 ′ (t), X ″ 0 (t) and harmonics X 1 ′ (t), X 1 ″.
(T) is divided into two waves and displayed. Here, n · Δt + t ′ is the fundamental frequency (ω 0 )
180 °, and 360 ° relative to the harmonic (ω 1 ). Then, the equation (3) is transformed into the following equation (4). (Equation 4) Finally, the output Y (t) of the signal synthesizing means 3 is synthesized as follows from equations (1) and (4) (FIG. 5). (Equation 5) Here, assuming that t ′ << T 0 , Therefore, from equation (6), it is possible to remove the fundamental frequency component from the echo signal and extract the harmonic component. Figure 5
Then, the harmonic X 1 (t) is emphasized and X 1 (t) + X 1 ″ (t)
Whereas X originally contained in X (t)
0 (t) has been removed. Next, the internal structure of the harmonic detection control section 6 will be described with reference to FIG. In FIG. 10, 7 is frequency analysis means such as FFT operation means and wavelet operation means, 8 is basic frequency detection means composed of registers, comparators, etc., and 9 is a delay phase composed of memories 10, 12 and a counter 11. Control means. The operation of the harmonic detection control unit 6 will be described. First, the frequency analysis means 7 outputs a time-response echo signal X (t).
To a frequency response echo signal X (f). The fundamental frequency detecting means 8 compares the reflected echo signal intensities of the respective frequencies and outputs the frequency f0 having the maximum value. Delaying the phase control means 9, to the output f 0 of the fundamental frequency detecting means 8, the number n of sampling intervals substantially delay interval is a delay amount to become a T 0/2, wherein the sampling interval × n, exactly To T 0
The correction phase rotation amount (phase control amount) e- jw0t ' is output as the amount not becoming / 2. Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 15 is an overall configuration diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment. In the second embodiment, the arrangement order of the harmonic detection unit 21 and the phasing addition unit 22 is changed compared to the first embodiment. As a result, the harmonics are detected after the phasing addition, so that only one channel is required for the circuit in the harmonic detector. Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 16 is an overall configuration diagram of an ultrasonic tomographic apparatus according to the third embodiment. In the third embodiment, the harmonic detection unit 21 is provided in the phasing addition unit 22. With this structure, the complex multiplier and the adder can be shared by the phasing addition unit 22 and the harmonic detection unit 2, so that the circuit scale can be reduced. Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 11 shows the internal structure of the harmonic detector 21 according to the fourth embodiment. Reference numeral 4 denotes a newly added complex multiplier. In the present embodiment, the unit vector e −jw0t ′ of the harmonic component is input together with the echo signal X (t), and is multiplied by the complex multiplier 4 by X (t). As a result, the harmonic component of the echo signal X (t) is frequency-shifted to the baseband, and the detection accuracy of the harmonic component is improved. on the other hand,
When the input unit vector is the fundamental frequency (ω 0 ), the fundamental frequency component is frequency-shifted to the baseband, so that the detection accuracy of the fundamental frequency component is improved. In the case of the fourth embodiment, the internal structure of the harmonic detection control section 6 is as shown in FIG. The case of FIG. 10 is different from the case of FIG. 9 of the first embodiment in that the output f 0 of the register 8 is directly input to the memory 12. This is because, in the case of the fourth embodiment, the delay phase control is performed after the frequency shift, and therefore, when performing the delay phase control, the calculation must be made in consideration of f 0 . On the other hand, since an ordinary ultrasonic reception signal has a pulse waveform having a certain envelope, an actual signal flow in the higher harmonic wave detector is as shown in FIG. 7 (a) shows the echo signal, FIG. 7 (b) shows the reflected echo signal decomposed into two waveforms, FIG. 7 (c) shows the output of the complex multiplier 2, and FIG. 7 (d).
Indicates the output of the signal combining means 3. According to this,
Since there is a difference in the shape of the envelope between the fundamental frequency component and the harmonic component, the rejection rate of the fundamental frequency component decreases near the start point and the end point of the pulse. However, there is also a merit that the fundamental wave component cannot be completely removed. That is, when the signal output from the envelope detection unit 23 is imaged by the digital scan converter unit 24 and displayed on the monitor 26, the fundamental wave and the harmonic are combined and displayed. Therefore, a portion that does not generate a harmonic is displayed by a fundamental wave, and a portion that generates a harmonic is displayed on an image with the harmonic being emphasized. Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 shows the internal structure of the harmonic detector 21 according to the fifth embodiment. In FIG. 8, reference numeral 5 denotes an adder. In the fifth embodiment, the time delay means 1, the complex multiplier
2. It has n sets of harmonic detection control units 6. In the present embodiment, n sets of waves having different amplitudes and delay times are created and added, so that the influence of the envelope included in the fundamental frequency component and the harmonic component can be removed as shown in FIG. In the case of the fifth embodiment, the internal structure of the harmonic detection control section 6 is as shown in FIG. In FIG. 12, reference numeral 13 denotes a bandwidth detection unit for detecting the bandwidths of the fundamental frequency component and the harmonic component, and reference numeral 14 denotes coefficient calculation means for calculating coefficients (amplitude and delay time) of a waveform created with delay. It is. After detecting the band of each wave, the harmonic detection control unit 6 determines the boundary between the band of the fundamental frequency and the band of the harmonic, determines the coefficient of the delayed wave, and separates each wave, thereby increasing the separation accuracy. FIG. 13 is a diagram schematically showing a procedure for performing optimization for obtaining the coefficient. In FIG. 13, reference numeral 15 denotes a filter including a register, a multiplier, an adder, etc., 16 denotes a subtractor, and 17 denotes a least square error calculating means including a register, a memory, a comparator, and the like. As shown in this schematic diagram, if the signal is synthesized once, the filter is applied again, the subtraction process is performed, and the optimum coefficient value is obtained by the least square method, the removal rate of the fundamental frequency component is increased. According to the present invention, as described above, a delayed signal is created based on an echo signal, and the echo signal and the delayed echo signal are combined to obtain a harmonic component. Is extracted, emphasized, and imaged and displayed, so that it is possible to provide an image that can be easily diagnosed without lowering the frame rate.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施形態における高調波検出部
の内部構造を示すブロック図。
【図2】模式的エコー信号X(t)と、それを基本波成分
と高調波成分に分解して示した波形図。
【図3】基本波成分X(t)と時間遅延手段によりそれを
遅延シフトした際の波形を示す図。
【図4】図3に示す信号X’(t)と複素乗算器によりそ
れを位相遅延制御した際の波形を示す図。
【図5】信号合成手段の出力波形を示す図。
【図6】本発明の第四の実施形態における高調波検出部
の内部構造を示すブロック図。
【図7】実際のエコー信号の高調波成分を抽出し強調す
る処理手順における信号波形を示す図。
【図8】本発明の第五の実施形態における高調波検出部
の内部構造を示すブロック図。
【図9】包絡線の影響を除去した波形を示す図。
【図10】本発明の第一の実施形態における超音波検出
制御部の内部構造を示すブロック図。
【図11】本発明の第四の実施形態における超音波検出
制御部の内部構造を示すブロック図。
【図12】本発明の第五の実地形態における超音波検出
制御部の内部構造を示すブロック図。
【図13】係数を求めるために最適化する手順。
【図14】本発明の第一の実施形態における超音波診断
装置の全体構成図を示すブロック図。
【図15】本発明の第二の実施形態における超音波診断
装置の全体構成図を示すブロック図。
【図16】本発明の第三の実施形態における超音波診断
装置の全体構成図を示すブロック図。
【符号の説明】
1…時間遅延手段、2…複素乗算器、3…信号合成手
段、6…高調波検出制御部、21…高調波検出部BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an internal structure of a harmonic detector according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a waveform diagram showing a schematic echo signal X (t) and its decomposition into a fundamental component and a harmonic component. FIG. 3 is a diagram showing a waveform when a fundamental wave component X (t) is delayed and shifted by time delay means. FIG. 4 is a diagram showing a waveform when the signal X ′ (t) shown in FIG. 3 is subjected to phase delay control by a complex multiplier. FIG. 5 is a diagram illustrating an output waveform of a signal combining unit. FIG. 6 is a block diagram showing an internal structure of a harmonic detector according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram showing a signal waveform in a processing procedure for extracting and enhancing a harmonic component of an actual echo signal. FIG. 8 is a block diagram showing an internal structure of a harmonic detector according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a diagram showing a waveform from which the influence of an envelope is removed. FIG. 10 is a block diagram showing an internal structure of an ultrasonic detection control unit according to the first embodiment of the present invention. FIG. 11 is a block diagram showing an internal structure of an ultrasonic detection control unit according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 12 is a block diagram showing an internal structure of an ultrasonic detection control unit according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 13 shows a procedure for optimizing a coefficient. FIG. 14 is a block diagram showing an overall configuration diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 15 is a block diagram showing an overall configuration diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to a second embodiment of the present invention. FIG. 16 is a block diagram showing an overall configuration diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to a third embodiment of the present invention. [Description of Signs] 1 time delay means 2 complex multiplier 3 signal synthesis means 6 harmonic detection control unit 21 harmonic detection unit
Claims (1)
部と、前記被検体内から反射するエコー信号を受信する
超音波受信部と、前記エコー信号の整相、加算処理を行
う整相加算部と、この整相加算部から出力された信号に
対し画像化前処理を行う信号処理部と、前記反射エコー
信号を画像に変換するためのデジタルスキャンコンバー
タ部と、前記エコー信号から血流や、臓器移動を検出
し、それらをカラー表示をするための演算処理を行うカ
ラードプラ演算部と、画像を表示する表示手段を有する
超音波診断装置において、前記超音波受信部とディジタ
ルスキャンコンバータの間に、前記エコー信号をディジ
タル信号へ変換するA/D変換器と、このA/D変換器
の出力に任意の遅延時間を与える遅延回路と、この遅延
回路の出力の位相を可変制御する位相制御回路と、前記
遅延回路と位相制御回路へ付与する遅延データを前記エ
コー信号から演算する演算回路と、前記エコー信号と前
記位相制御回路の出力信号を合成し、前記エコー信号か
ら基本波成分を除去し、高調波成分を抽出・強調する信
号合成手段を備えたことを特徴とする超音波診断装置。Claims: 1. An ultrasonic transmitter for transmitting an ultrasonic wave into a subject, an ultrasonic receiver for receiving an echo signal reflected from the subject, and phasing of the echo signal. A phasing addition unit that performs an addition process, a signal processing unit that performs pre-imaging processing on a signal output from the phasing addition unit, and a digital scan converter unit that converts the reflected echo signal into an image. An ultrasonic diagnostic apparatus having a color Doppler operation unit for detecting a blood flow and organ movement from the echo signal and performing an arithmetic process for displaying them in color, and a display unit for displaying an image; An A / D converter for converting the echo signal into a digital signal between the receiving unit and the digital scan converter; a delay circuit for providing an arbitrary delay time to the output of the A / D converter; A phase control circuit that variably controls the phase of the output of the path, a calculation circuit that calculates delay data to be applied to the delay circuit and the phase control circuit from the echo signal, and combines the echo signal and an output signal of the phase control circuit. An ultrasonic diagnostic apparatus comprising a signal synthesizing means for removing a fundamental component from the echo signal and extracting and enhancing a harmonic component.
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