提供能形成可进行发送灵敏度相等的多波束收发的发送波束的超声波摄像技术。超声波摄像装置具备：从超声波元件阵列将超声波脉冲信号发送到被检测体的波发送机构；和接收由所述被检测体反射的超声波脉冲的波接收机构；并对所述被检测体内部进行摄像，所述波发送机构，按照具有沿方位方向发送强度实际上相等的多个峰值、各峰值的深度方向的轨迹实际上呈直线的超声波脉冲信号，从所述超声波元件阵列的发送口径发送到所述被检测体的方式构成。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过将超声波向生物体等被检测体进行发送接收从而对其内部进行摄像的超声波摄像技术。
技术介绍
基于用于向生物体发送并接收(即收发)脉冲状超声波从而对其内部进行摄像的脉冲回波法的超声波诊断装置、与X线CT或MRI同时被广泛应用于医疗诊断中。与X线CT或MRI等其他图像诊断形式不同的超声波诊断的最大的优点在于使实时图像显示变为可能的摄像速度的高速。也就是人视觉的时间分辨能力即按每30ms可更新图像的摄像速度的高速。进一步，以通过低速再生来诊断心脏的瓣膜的移动为目的，能实现按每15ms取得图像的时间分辨能力。另一方面，基于脉冲回波的空间分辨能力中的深度方向的距离分辨能力通过超声波脉冲在反射物之间往复所需的时间的分辨能力来取得的。生物体中的超声波的传播速度在水中大致相等为1500m/s，因此若超声波频率为数MHz以上，则通过1μs程度的时间分辨能力就容易得到1mm左右的距离分辨能力。另一方面，与此正交的方向的空间分辨能力即方位分辨能力通过对发送或接收波进行聚焦而得到。为了得到超声波波长的数倍以下的方位分辨能力，而需要F数大致接近1的较强聚焦。其结果摄像机时的相当于视场深度的焦域深度变小为数波长。这相当于超声波的往复传播时间大致1μs，随着近年来的高速电子电路技术的显著进步，超声波在该距离中传播间可使接收焦距变化。这就是所谓的动态聚焦技术(例如，参照专利文献1)。根据上述的实时接收的动态聚焦技术，关于接收，能实现始终对焦的摄像，但是发送聚焦的问题仅仅通过电子电路的高速化是无法解决的。发送聚焦中，需要形成物理学上的波面。为了使用以方位分辨能力为优先且使F数大致接近1的较强的聚焦，需要以每摄像面1mm2一次左右的方式的多次的发送。由于不能进行实时摄像，因此目前的超声波诊断装置中，将方位分辨能力在某程度上作出牺牲，进行聚焦不太准的较大F数的发送。由此，采用一个发送波束(beam)的传播区域的摄像基本上通过一次的发送来进行的构成，从而确保摄像速度。在这样的构成中，基于接收聚焦的方位分辨能力远比基于发送聚焦的方位分辨能力高。因而，如图1所示，若对于1个发送波束，形成2个收发波束，则能实现2倍高的摄像速度。进一步，为了实现对1个发送波束分配1个接收波束时的4倍摄像速度，如图2所示，考虑对1个发送波束分配4个接收波束的尝试。图1的构成中，2个接收波束的灵敏度相等，相对于此，图2的构成中，接近发送波束的中央的2个接收波束和远离中央的2个接收波束的灵敏度之间产生差距。若与图像显示动态范围相比在收发S/N比中还有余裕，则通过调整接收灵敏度，可使两者的收发灵敏度相等。但是，如生物体深部摄像时那样在收发S/N比中没有余裕且噪音可被图像显示出的条件下，收发灵敏度之差就显示在图像上。也就是，存在以下问题，即远离发送波束的中央的2个接收波束的噪音电平比接近中央的2个接收波束要高，图像整体上噪音显示呈条纹状。专利文献1新超声波医学、第一卷、医用超声波的基础、2000年5月15日、第40～41页。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而提出的，本专利技术的目的在于，提供一种可形成能够进行收发灵敏度相等的多波束收发的发送波束的超声波摄像技术。作为可形成收发灵敏度相等的4个接收波束的发送波束，如图3(a)所示，考虑形成具有2个波瓣(lobe)的发送波束的方法。这种发送波束形成方法作为飞跃提高聚焦超声波治疗的处理量的居中调焦(split focus)方式被公知(参考文献Ultrasound in Medicine and Biology，vol.29，No.4，pp.591-599)。该方式中，通过将发送口径分割为2个，并且向各个口径供给由使相位反相所得到的正负相反符号的发送信号，来分别驱动分割口径。由此，在焦点面上形成关于图3(b)所示的中心轴成点对称的正负的音压分布，并且作为超声波强度分布形成关于图3(a)所示的中心轴呈线对称的2个波瓣。但是，即使直接采用该方式也无法解决上述问题。即，在距探头一定距离的各深度中对于发送灵敏度相等的4个点，如果求出改变距探头的距离时的轨迹，则如图4的等高线图中由实线所示那样，在焦距附近变细的X字形状的曲线变成2重(twin)形状。对于有效地扫描并摄像一定的二维或三维区域的目的而言，上述的变细的曲线状的扫描线组极其不适合。即，这样的发送声场虽然在只要是发送焦距附近就将等发送灵敏度的收发点沿方位方向同时形成4个点的目的下可进行使用，但是对于摄像目的深度整体进行扫描而言，无法形成适合它的直线状的等发送灵敏度的收发波束，因此极其不适合。另一方面，作为形成波束宽度不依赖于距探头的距离而大致一定的发送波束的方法，公知的有按照在利用一维阵列形成非圆筒面或非球面形状的发送波面之际使发送波束宽度大致一定的方式，对发送波面进行最优化的方法(参考文献Proceedings of 2002 IEEE Utrasonics Symposium，vol.2，pp.1721-1724)。这是通过以下的控制来实现的方法将发送口径上的局部焦距按照在发送口径中央部变短而在发送口径端部变长的方式进行设定，并且使其长度逐渐变化，换言之，从发送口径发送的所述超声波脉冲信号的波面按照发送口径的中央部的曲率比中央部以外的部分的曲率要大的方式进行控制。使局部焦距在发送口径上逐渐变化的方法可各种各样，以下示出了一例。将发送波束宽度从距探头的近焦距f0至远焦距f1为止设定得大致一定。此时，在发送口径上的坐标由距发送口径上中央的距离被至口径的一端为止的距离正规化后的值X表示之际，按照相对于x的局部焦距f(x)以公式1那样的洛仑兹共振型的函数变化的方式进行控制。公式1 f(x)=f1-(1+α1+αx2-1)f1-f0α---(1)]]>图5示出了在近焦距f0＝40mm、远焦距f1＝160mm时f(x)和由此形成的超声波频率3MHz的发送声场。另外，同时示出了附加在发送口径上的高斯函数型的加权。在传播方向较宽的范围内形成有宽度一样的主波瓣。但是，即使宽度在深度方向一样，一个深度中的波束的剖面如图2所示，等发送灵敏度的点只能得到2点。从而，仅仅直接采用这样的方式是无法解决上述问题。在此，为了达成上述目的，本专利技术中通过发展有关的方式，并且采用居中调焦方式的技术，可将发送灵敏度相等且适合于摄像扫描线的直线状的收发波束，在基于一维传感器(transduser)阵列的二维摄像时同时形成4条，而在基于二维传感器阵列的三维摄像时同时形成16条。在此，所谓摄像扫描线，是在线性扫描时为平行的直线组，在凸形扫描时为在摄像范围外具有共同的交点的放射状的直线组，在扇形扫描时为在摄像范围的一端具有共同的交点的放射状的直线组。以下，列举基于本专利技术的超声波摄像装置的代表的构成例。(1)一种超声波摄像装置，具有波发送机构，从超声波元件阵列将超声波脉冲信号发送到被检测体；和波接收机构，接收由所述被检测体反射的超声波脉冲；并且对所述被检测体内部进行摄像，其中，所述波发送机构构成如下将具有沿方位方向发送强度实际上相等的多个峰值且各峰值在深度方向的轨迹实际上呈直线的超声波脉冲信号，从所述超声波元件阵列的发送口径发送到所述被检测本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超声波摄像装置，具有：波发送机构，从超声波元件阵列将超声波脉冲信号发送到被检测体；和波接收机构，接收由所述被检测体反射出的超声波脉冲；并且对所述被检测体内部进行摄像，其中，所述波发送机构构成如下：将具有沿方位方向发送强度实质上相 等的多个峰值且各峰值在深度方向的轨迹实际上呈直线的超声波脉冲信号，从所述超声波元件阵列的发送口径发送到所述被检测体。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：梅村晋一郎，东隆，三和祐一，
申请(专利权)人：株式会社日立医药，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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