超声波拍摄装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种使用超声波拍摄被检测体内的图像的超声波拍摄技术。
【背景技术】
[0002] 超声波拍摄技术是使用超声波（无法听到的声波，一般是20kHz以上的高频的声 波）非侵害地对以人体为代表的被检测体内部进行图像化的技术。作为一个例子，简单地 说明是关于医用超声波拍摄装置。超声波探头向患者的体内发送超声波，接收从患者体内 反射的回波信号。对于接收信号，在超声波探头和超声波拍摄装置本体的一方或其双方中 实施了信号处理后，发送到图像显示部，显示超声波图像。更详细地说明，例如在超声波拍 摄装置本体中的发送波束形成器中形成发送波束的信号，在经过收发分离电路（T/R)后， 发送到超声波探头。超声波探头发送超声波。超声波探头在接收到来自体内的回波信号后， 将信号传递到拍摄装置本体。在拍摄装置本体中，接收信号再次经过收发分离电路，在接收 波束形成器中实施了整相处理后，传递到图像处理部。在图像处理部中，执行各种滤波器、 扫描变换器等的各种图像处理。最终在图像显示部中显示超声波图像。
[0003] 这样，普通的超声波诊断装置由发送波束形成、接收波束形成、以及后端的图像处 理的3个技术构成。特别发送时和接收时的波束形成器进行RF(高频）等级的信号处理， 因此波束形成器的算法、安装构架决定超声波图像的基本画质。因此，波束形成器是装置的 主干部分。
[0004] 接收波束形成器与焦点位置和元件的位置之间的关系对应地向构成超声波探头 的多个元件的各接收信号（接收数据）赋予延迟量凹面型地分布的延迟时间，在使焦点虚 拟地与空间的某一点一致后，与接收信号数据相加。将该方法称为基于延迟相加方式的整 相。在该延迟相加方式中，将通过超声波诊断装置的多个元件接收到的接收数据和在诊断 装置中积蓄的固定的权重向量相乘，在加权后相加。这不只是对接收波束形成器，在发送波 束形成器中也同样。
[0005] 另一方面，作为超声波拍摄装置的基本问题，已知有方位方向分辨率的制约。通过 具有有限的孔径的阵列进行超声波的收发，因此产生孔径部边沿的衍射的影响。如果准备 无限长的阵列，则与深度方向同样地能够无限提高分辨率，但在现实中，存在收发阵列的长 度这样的装置设计上的物理制约，因此妨碍了方位方向的分辨率提高。近年来，通过使在波 束形成器的延迟相加时为了延迟而使用的上述固定的权重向量针对时序的一个个收发数 据适应性地变化，得到更高精细度的超声波图像的实验正在受到关注。由此，波束形成技术 中的本质问题之一即方位方向的分辨率有可能大幅地提高。
[0006] 特别是在近年，开始报告一种将以移动通信领域中发展出的MVDR法（Minimum VariaNce Distortionless Response最小方差无失真响应；Capon法）为代表的自适应信 号处理的技术应用于接收数据的波束形成器来改善方位方向的分辨率的技术。通过根据接 收数据的相关矩阵，使用于延迟相加的权重向量的复数部分适应性地变化，来实现这些适 应性方法。即，以前，权重向量是固定值，但在适应性方法中，对接收信号的时间方向的每个 采样点使用接收信号通过计算求出权重向量，并将其与接收信号相乘。
[0007] 在自适应信号处理中，与现有的延迟相加方式相同，因介质中的不均匀音速分布、 微小体的乱散射造成的超声波波面的失真成为问题。在自适应信号处理中，假定音速固定 并且匀质（均匀）的介质来设定了装置所设定的接收波束形成器的焦点。因此，在声波传 输存在失真的情况下，有时图像模糊、在与实际的位置不同的地方成像。在现有的延迟相加 方式中，以前波面失真的修正成为问题，研宄了利用互相关处理的像差修正技术，在自适应 波束形成器中，因介质内的不均匀造成的超声波图像的画质有很大变化同样成为问题。
[0008] 作为波束形成器的现有技术，例如在专利文献1中记载了利用了固定的零方向的 延迟相加波束形成器技术。
[0009] 在专利文献1的技术中，为了降低旁瓣的伪像，使主瓣朝向希望取得信息的对象 物的预定的方向来生成第一接收信号，并且使零方向朝向上述预定的方向来生成第二接收 信号。第二接收信号是几乎不包含对象物的预定的方向的信息的伪像（噪声）的信号，因 此通过从第一接收信号减去第二接收信号，能够抑制超声波图像中的有用的信号成分的丢 失，同时从第一接收信号中降低伪像（特别是专利文献1的0060段落）。
[0010] 现有技术文献
[0011] 专利文献
[0012] 专利文献1 :日本特开2010-158374
【发明内容】
[0013] 发明要解决的问题
[0014] 实际的被检测体介质是不均匀的，因此发送的超声波信号在焦点处被反射，向焦 点的周围散射。因此，在焦点的周围也存在焦点的对象物的信息。关于自适应波束形成器， 指向性敏锐，因此无法取得存在于焦点的周围的超声波信号，存在超声波图像的画质恶化 的问题。
[0015] 另外，存在以下的问题，即由于被检测体介质是不均匀的，产生因音速不均等造成 的波面失真，由于该波面失真，来自焦点周围的介质的反射波混入到接收声波中。该来自周 围的介质的反射波是与来自焦点的信号具有相关性的噪声信号（相关性噪声），因此难以 通过通常的噪声降低技术除去。由于该相关性噪声，超声波图像的画质恶化。
[0016] 本发明的目的在于，提供一种超声波拍摄装置，其能够补偿因被检测体介质的不 均匀性造成的画质恶化。
[0017] 解决问题的方案
[0018] 本发明的超声波拍摄装置的接收波束形成器具备：整相合成部，其在针对2个以 上的转向方向分别对超声波元件阵列所接收到的信号进行整相处理后进行合成；转向方向 指示部，其向整相合成部指示2个以上的转向方向。2个以上的转向方向包含接收聚焦点的 方向以外的至少2个方向。
[0019] 发明效果
[0020] 根据本发明，通过将针对包含接收聚焦点方向以外的2个方向的2个以上的转向 方向进行了整相处理后的信号进行合成，能够降低相关性噪声。由此，能够实现因波面失真 造成的相关性噪声导致的超声波图像的画质恶化的补偿和S/N比的提高。
【附图说明】
[0021] 图1是表示第一实施方式的接收波束形成器的结构的框图。
[0022] 图2是表示第一实施方式的转向方向的说明图。
[0023] 图3是说明第一实施方式的相关性噪声降低的作用的说明图。
[0024] 图4(a)是表示第一实施方式的超声波拍摄装置的概要结构的立体图，（b)是框 图。
[0025] 图5是表示第二实施方式的接收波束形成器的结构的框图。
[0026] 图6是表示图5的接收波束形成器的动作的流程图。
[0027] 图7是表示第三实施方式的接收波束形成器的结构的框图。
[0028] 图8是表示第四实施方式的接收波束形成器的结构的框图。
[0029] 图9是表示图8的接收波束形成器的动作的流程图。
[0030] 图10是表示第五实施方式的接收波束形成器的结构的框图。
[0031] 图11是表示图10的接收波束形成器的详细结构的框图。
[0032] 图12是表示第六实施方式的接收波束形成器的结构的框图。
[0033] 图13是表示图12的整相处理部204的详细结构的框图。
[0034] 图14是表示第七实施方式的接收波束形成器的结构的框图。
[0035] 图15是表示第八实施方式的接收波束形成器的结构的框图。
[0036] 图16是表示第九实施方式的接收波束形成器的一部分结构的框图。
[0037] 图17是本实施方式的超声波拍摄装置的控制台的立体图。
[0038] 图18是本实施方式的超声波拍摄装置的其他具体例子的控制台和图像显示部的 立体图。
[0039] 图19是表示本发明的延迟相加处理中的零角度检测的结果的图（二维绘图）。
[0040] 图20是表示本发明的延迟相加处理中的零角度检测的结果的图（线轮廓）。
[0041] 图21是表示本发明的自适应波束形成器中的零角度检测的结果的图（二维描 绘）。
[0042] 图22是表示本发明的自适应波束形成器中的零角度检测的结果的图（线轮廓）。
[0043] 图23(a)和（b)是表示本发明的针对不同的被检测体得到的图像的对比度和零位 置的图。
【具体实施方式】
[0044] 说明本发明的一个实施方式的超声波诊断装置。
[0045] (第一实施方式）
[0046] 使用图1~图3说明第一实施方式的超声波诊断装置。如图1那样，第一实施方 式的超声波诊断装置的结构为具备：超声波元件阵列101，其沿着预定的方向排列了多个 超声波元件（超声波振子）105;接收波束形成器108,其对由超声波元件阵列101接收到 的信号进行整相；图像处理部109,其使用接收波束形成器108输出的整相输出生成图像数 据。接收波束形成器108具备整相合成部113、转向方向指示部112。整相合成部113进行 在针对2个以上的转向方向分别对由超声波元件阵列101接收到的信号进行整相处理后将 其合成的处理。转向方向指示部112向整相合成部113指示2个以上的转向方向。转向方 向指示部112指示的2个以上的转向方向如图2所示包含接收聚焦点10的方向20以外的 至少2个方向（在图2中，相对于接收聚焦点10的方向20沿着超声波元件阵列106的排 列方向分别向左右成预定的角度9L、0R的2个方向）21、22。在此所说的转向方向是指 以预定的超声波元件105为中心朝向拍摄对象（被检测体）的方向，是包含超声波元件阵 列101的超声波元件105的排列方向（即长度方向）和超声波元件105的超声波收发面的 法线的面内的方向。
[0047] 如果2个方向21、22分别是接收聚焦点10的方向20以外的方向，则能够得到补 偿因被检测体介质的不均匀性造成的画质恶化的一定的效果。另外，在2个方向21、22分 别如图3所示是超声波元件阵列101的指向性轮廓的零角度0 Nulj^方向的情况下，画质恶 化修补的效果大，更理想。此外，此处所说的零角度0Null是接收信号表示零或极小值的角 度。另外，2个以上的转向方向既可以包含接收聚焦点10的方向，也可以不包含。
[0048] 以下，更具体地说明第一实施方式的超声波拍摄装置。
[0049] 使用图4(a)、(b)进一步说明超声波拍摄装置的整体结构。图4(a)是装置的立体 图，图4(b)是表示内部的概要结构的框图。
[0050] 如图4(a)那样，超声波拍摄装置具备超声波探头106、装置本体102、图像显示部 103、控制台110。在装置本体102内，如图1(b)那样配置有发送波束形成器104、收发分离 电路（T/R) 107、接收波束形成器108、图像处理部109、控制它们的动作的控制部111。接收 波束形成器108和图像处理部109具有上述的图1的结构。超声波探头106具备图1所示 的超声波元件阵列101。
[0051] 发送波束形成器104生成发送波束用信号。发送波束用信号经过收发分离电路 107被转交给超声波探头106。超声波探头106从超声波元件阵列101的超声波元件105 向被检测体100的体内发送超声波。通过超声波探头106的超声波元件阵列101接收在体 内反射的回波信号。接收信号再次经过收发分离电路107在接收波束形成器108中被实施 整相运算处理等。
[0052] 接收波束形成器108如上述那样具备整相合成部113、转向方