超聲波拍攝裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種使用超聲波拍攝被檢測體內的圖像的超聲波拍攝技術。
【背景技術】
[0002] 超聲波拍攝技術是使用超聲波（無法聽到的聲波，一般是20kHz以上的高頻的聲 波）非侵害地對以人體為代表的被檢測體內部進行圖像化的技術。作為一個例子，簡單地 說明是關于醫(yī)用超聲波拍攝裝置。超聲波探頭向患者的體內發(fā)送超聲波，接收從患者體內 反射的回波信號。對于接收信號，在超聲波探頭和超聲波拍攝裝置本體的一方或其雙方中 實施了信號處理后，發(fā)送到圖像顯示部，顯示超聲波圖像。更詳細地說明，例如在超聲波拍 攝裝置本體中的發(fā)送波束形成器中形成發(fā)送波束的信號，在經過收發(fā)分離電路（T/R)后， 發(fā)送到超聲波探頭。超聲波探頭發(fā)送超聲波。超聲波探頭在接收到來自體內的回波信號后， 將信號傳遞到拍攝裝置本體。在拍攝裝置本體中，接收信號再次經過收發(fā)分離電路，在接收 波束形成器中實施了整相處理后，傳遞到圖像處理部。在圖像處理部中，執(zhí)行各種濾波器、 掃描變換器等的各種圖像處理。最終在圖像顯示部中顯示超聲波圖像。
[0003] 這樣，普通的超聲波診斷裝置由發(fā)送波束形成、接收波束形成、以及后端的圖像處 理的3個技術構成。特別發(fā)送時和接收時的波束形成器進行RF(高頻）等級的信號處理， 因此波束形成器的算法、安裝構架決定超聲波圖像的基本畫質。因此，波束形成器是裝置的 主干部分。
[0004] 接收波束形成器與焦點位置和元件的位置之間的關系對應地向構成超聲波探頭 的多個元件的各接收信號（接收數據）賦予延遲量凹面型地分布的延遲時間，在使焦點虛 擬地與空間的某一點一致后，與接收信號數據相加。將該方法稱為基于延遲相加方式的整 相。在該延遲相加方式中，將通過超聲波診斷裝置的多個元件接收到的接收數據和在診斷 裝置中積蓄的固定的權重向量相乘，在加權后相加。這不只是對接收波束形成器，在發(fā)送波 束形成器中也同樣。
[0005] 另一方面，作為超聲波拍攝裝置的基本問題，已知有方位方向分辨率的制約。通過 具有有限的孔徑的陣列進行超聲波的收發(fā)，因此產生孔徑部邊沿的衍射的影響。如果準備 無限長的陣列，則與深度方向同樣地能夠無限提高分辨率，但在現實中，存在收發(fā)陣列的長 度這樣的裝置設計上的物理制約，因此妨礙了方位方向的分辨率提高。近年來，通過使在波 束形成器的延遲相加時為了延遲而使用的上述固定的權重向量針對時序的一個個收發(fā)數 據適應性地變化，得到更高精細度的超聲波圖像的實驗正在受到關注。由此，波束形成技術 中的本質問題之一即方位方向的分辨率有可能大幅地提高。
[0006] 特別是在近年，開始報告一種將以移動通信領域中發(fā)展出的MVDR法（Minimum VariaNce Distortionless Response最小方差無失真響應；Capon法）為代表的自適應信 號處理的技術應用于接收數據的波束形成器來改善方位方向的分辨率的技術。通過根據接 收數據的相關矩陣，使用于延遲相加的權重向量的復數部分適應性地變化，來實現這些適 應性方法。即，以前，權重向量是固定值，但在適應性方法中，對接收信號的時間方向的每個 采樣點使用接收信號通過計算求出權重向量，并將其與接收信號相乘。
[0007] 在自適應信號處理中，與現有的延遲相加方式相同，因介質中的不均勻音速分布、 微小體的亂散射造成的超聲波波面的失真成為問題。在自適應信號處理中，假定音速固定 并且勻質（均勻）的介質來設定了裝置所設定的接收波束形成器的焦點。因此，在聲波傳 輸存在失真的情況下，有時圖像模糊、在與實際的位置不同的地方成像。在現有的延遲相加 方式中，以前波面失真的修正成為問題，研宄了利用互相關處理的像差修正技術，在自適應 波束形成器中，因介質內的不均勻造成的超聲波圖像的畫質有很大變化同樣成為問題。
[0008] 作為波束形成器的現有技術，例如在專利文獻1中記載了利用了固定的零方向的 延遲相加波束形成器技術。
[0009] 在專利文獻1的技術中，為了降低旁瓣的偽像，使主瓣朝向希望取得信息的對象 物的預定的方向來生成第一接收信號，并且使零方向朝向上述預定的方向來生成第二接收 信號。第二接收信號是幾乎不包含對象物的預定的方向的信息的偽像（噪聲）的信號，因 此通過從第一接收信號減去第二接收信號，能夠抑制超聲波圖像中的有用的信號成分的丟 失，同時從第一接收信號中降低偽像（特別是專利文獻1的0060段落）。
[0010] 現有技術文獻
[0011] 專利文獻
[0012] 專利文獻1 :日本特開2010-158374

【發(fā)明內容】

[0013] 發(fā)明要解決的問題
[0014] 實際的被檢測體介質是不均勻的，因此發(fā)送的超聲波信號在焦點處被反射，向焦 點的周圍散射。因此，在焦點的周圍也存在焦點的對象物的信息。關于自適應波束形成器， 指向性敏銳，因此無法取得存在于焦點的周圍的超聲波信號，存在超聲波圖像的畫質惡化 的問題。
[0015] 另外，存在以下的問題，即由于被檢測體介質是不均勻的，產生因音速不均等造成 的波面失真，由于該波面失真，來自焦點周圍的介質的反射波混入到接收聲波中。該來自周 圍的介質的反射波是與來自焦點的信號具有相關性的噪聲信號（相關性噪聲），因此難以 通過通常的噪聲降低技術除去。由于該相關性噪聲，超聲波圖像的畫質惡化。
[0016] 本發(fā)明的目的在于，提供一種超聲波拍攝裝置，其能夠補償因被檢測體介質的不 均勻性造成的畫質惡化。
[0017] 解決問題的方案
[0018] 本發(fā)明的超聲波拍攝裝置的接收波束形成器具備：整相合成部，其在針對2個以 上的轉向方向分別對超聲波元件陣列所接收到的信號進行整相處理后進行合成；轉向方向 指示部，其向整相合成部指示2個以上的轉向方向。2個以上的轉向方向包含接收聚焦點的 方向以外的至少2個方向。
[0019] 發(fā)明效果
[0020] 根據本發(fā)明，通過將針對包含接收聚焦點方向以外的2個方向的2個以上的轉向 方向進行了整相處理后的信號進行合成，能夠降低相關性噪聲。由此，能夠實現因波面失真 造成的相關性噪聲導致的超聲波圖像的畫質惡化的補償和S/N比的提高。
【附圖說明】
[0021] 圖1是表示第一實施方式的接收波束形成器的結構的框圖。
[0022] 圖2是表示第一實施方式的轉向方向的說明圖。
[0023] 圖3是說明第一實施方式的相關性噪聲降低的作用的說明圖。
[0024] 圖4(a)是表示第一實施方式的超聲波拍攝裝置的概要結構的立體圖，（b)是框 圖。
[0025] 圖5是表示第二實施方式的接收波束形成器的結構的框圖。
[0026] 圖6是表示圖5的接收波束形成器的動作的流程圖。
[0027] 圖7是表示第三實施方式的接收波束形成器的結構的框圖。
[0028] 圖8是表示第四實施方式的接收波束形成器的結構的框圖。
[0029] 圖9是表示圖8的接收波束形成器的動作的流程圖。
[0030] 圖10是表示第五實施方式的接收波束形成器的結構的框圖。
[0031] 圖11是表示圖10的接收波束形成器的詳細結構的框圖。
[0032] 圖12是表示第六實施方式的接收波束形成器的結構的框圖。
[0033] 圖13是表示圖12的整相處理部204的詳細結構的框圖。
[0034] 圖14是表示第七實施方式的接收波束形成器的結構的框圖。
[0035] 圖15是表示第八實施方式的接收波束形成器的結構的框圖。
[0036] 圖16是表示第九實施方式的接收波束形成器的一部分結構的框圖。
[0037] 圖17是本實施方式的超聲波拍攝裝置的控制臺的立體圖。
[0038] 圖18是本實施方式的超聲波拍攝裝置的其他具體例子的控制臺和圖像顯示部的 立體圖。
[0039] 圖19是表示本發(fā)明的延遲相加處理中的零角度檢測的結果的圖（二維繪圖）。
[0040] 圖20是表示本發(fā)明的延遲相加處理中的零角度檢測的結果的圖（線輪廓）。
[0041] 圖21是表示本發(fā)明的自適應波束形成器中的零角度檢測的結果的圖（二維描 繪）。
[0042] 圖22是表示本發(fā)明的自適應波束形成器中的零角度檢測的結果的圖（線輪廓）。
[0043] 圖23(a)和（b)是表示本發(fā)明的針對不同的被檢測體得到的圖像的對比度和零位 置的圖。
【具體實施方式】
[0044] 說明本發(fā)明的一個實施方式的超聲波診斷裝置。
[0045] (第一實施方式）
[0046] 使用圖1~圖3說明第一實施方式的超聲波診斷裝置。如圖1那樣，第一實施方 式的超聲波診斷裝置的結構為具備：超聲波元件陣列101，其沿著預定的方向排列了多個 超聲波元件（超聲波振子）105;接收波束形成器108,其對由超聲波元件陣列101接收到 的信號進行整相；圖像處理部109,其使用接收波束形成器108輸出的整相輸出生成圖像數 據。接收波束形成器108具備整相合成部113、轉向方向指示部112。整相合成部113進行 在針對2個以上的轉向方向分別對由超聲波元件陣列101接收到的信號進行整相處理后將 其合成的處理。轉向方向指示部112向整相合成部113指示2個以上的轉向方向。轉向方 向指示部112指示的2個以上的轉向方向如圖2所示包含接收聚焦點10的方向20以外的 至少2個方向（在圖2中，相對于接收聚焦點10的方向20沿著超聲波元件陣列106的排 列方向分別向左右成預定的角度9L、0R的2個方向）21、22。在此所說的轉向方向是指 以預定的超聲波元件105為中心朝向拍攝對象（被檢測體）的方向，是包含超聲波元件陣 列101的超聲波元件105的排列方向（即長度方向）和超聲波元件105的超聲波收發(fā)面的 法線的面內的方向。
[0047] 如果2個方向21、22分別是接收聚焦點10的方向20以外的方向，則能夠得到補 償因被檢測體介質的不均勻性造成的畫質惡化的一定的效果。另外，在2個方向21、22分 別如圖3所示是超聲波元件陣列101的指向性輪廓的零角度0 Nulj^方向的情況下，畫質惡 化修補的效果大，更理想。此外，此處所說的零角度0Null是接收信號表示零或極小值的角 度。另外，2個以上的轉向方向既可以包含接收聚焦點10的方向，也可以不包含。
[0048] 以下，更具體地說明第一實施方式的超聲波拍攝裝置。
[0049] 使用圖4(a)、(b)進一步說明超聲波拍攝裝置的整體結構。圖4(a)是裝置的立體 圖，圖4(b)是表示內部的概要結構的框圖。
[0050] 如圖4(a)那樣，超聲波拍攝裝置具備超聲波探頭106、裝置本體102、圖像顯示部 103、控制臺110。在裝置本體102內，如圖1(b)那樣配置有發(fā)送波束形成器104、收發(fā)分離 電路（T/R) 107、接收波束形成器108、圖像處理部109、控制它們的動作的控制部111。接收 波束形成器108和圖像處理部109具有上述的圖1的結構。超聲波探頭106具備圖1所示 的超聲波元件陣列101。
[0051] 發(fā)送波束形成器104生成發(fā)送波束用信號。發(fā)送波束用信號經過收發(fā)分離電路 107被轉交給超聲波探頭106。超聲波探頭106從超聲波元件陣列101的超聲波元件105 向被檢測體100的體內發(fā)送超聲波。通過超聲波探頭106的超聲波元件陣列101接收在體 內反射的回波信號。接收信號再次經過收發(fā)分離電路107在接收波束形成器108中被實施 整相運算處理等。
[0052] 接收波束形成器108如上述那樣具備整相合成部113、轉向方