專利名稱：超聲波診斷裝置和超聲波圖像產(chǎn)生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲波診斷裝置和超聲波圖像產(chǎn)生方法，且更具體地，涉及適于基于接收數(shù)據(jù)來產(chǎn)生超聲波圖像的超聲波診斷裝置，所述接收數(shù)據(jù)是通過在接收信號處理單元中對接收信號執(zhí)行放大和模/數(shù)轉(zhuǎn)換獲取的，所述接收信號是從已接收到由對象產(chǎn)生的超聲回波的陣列換能器輸出的。
背景技術(shù)：
在醫(yī)療領(lǐng)域中，已將采用超聲波圖像的超聲波診斷裝置投入實(shí)際使用中。典型的醫(yī)療用超聲波診斷裝置從超聲波探頭的換能器陣列向?qū)ο髢?nèi)部發(fā)送超聲波束，在陣列換能器上接收來自對象的超聲回波，以及在裝置本體中對與接收到的回波相對應(yīng)的接收信號進(jìn)行電處理，以產(chǎn)生超聲波圖像。作為示例，JP 4-232888A公開了一種執(zhí)行接收調(diào)焦的超聲波診斷系統(tǒng)，其中，從已接收到超聲回波分量的陣列換能器輸出的接收信號分別由前置放大器放大，并經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的模/數(shù)轉(zhuǎn)換，以獲得數(shù)字 接收數(shù)據(jù)，且通過向所獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)給予足夠的延遲，使它們彼此相位匹配，并將它們彼此相加，以實(shí)現(xiàn)接收調(diào)焦。根據(jù)公開的接收調(diào)焦過程，使用良好調(diào)焦的超聲回波來獲得聲線信號，且基于在診斷區(qū)域中獲得的多個聲線信號，產(chǎn)生B模式圖像信號，所述B模式圖像信號是與對象內(nèi)部相關(guān)的斷層成像圖像信息。在上述系統(tǒng)上進(jìn)行的這種超聲波檢查中，超聲波束在對象內(nèi)行進(jìn)時(shí)衰減，使得到達(dá)對象內(nèi)較深部位的超聲波束將具有較低的強(qiáng)度。此外，由對象內(nèi)任何部位向超聲波探頭反射的超聲回波在對象內(nèi)行進(jìn)時(shí)衰減。此外，由于與頻率相關(guān)的衰減，導(dǎo)致中心頻率向低頻側(cè)偏移。因此，從陣列換能器輸出的接收信號在幅度上將隨著測量深度而變化。從而期望模/數(shù)轉(zhuǎn)換器具有寬的動態(tài)范圍，以允許使用良好的解析度對整個測量區(qū)域中的接收信號(從與測量區(qū)域中較淺區(qū)域相對應(yīng)的具有較大幅度的接收信號，到與較深區(qū)域相對應(yīng)的具有較小幅度的接收信號)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。然而，在傳統(tǒng)超聲波診斷裝置中，所使用的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器在動態(tài)范圍方面是不夠的。為了解決這種問題，例如JP 2-004346A公開了超聲波診斷裝置，其中，將具有不同增益的一對放大器與超聲波換能器并聯(lián)，且使經(jīng)放大器放大的接收信號分別經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的模/數(shù)轉(zhuǎn)換，然后合并在一起。所公開的配置使得有可能使各種幅度的接收信號經(jīng)過優(yōu)選的模/數(shù)轉(zhuǎn)換，以產(chǎn)生高質(zhì)量的超聲波圖像。然而，上述配置要求針對構(gòu)成陣列換能器的多個通道中的每個通道，提供一對放大器和一對模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，這將增加組件的數(shù)目和功耗，且使得裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的這種問題所做出的本發(fā)明具有以下目的提供允許以簡單配置和低功耗來產(chǎn)生高質(zhì)量的超聲波圖像的超聲波診斷裝置和超聲波圖像產(chǎn)生方法。
根據(jù)本發(fā)明的一種超聲波診斷裝置包括陣列換能器；發(fā)送驅(qū)動器，用于從所述陣列換能器向?qū)ο蟀l(fā)送超聲波束；接收電路，用于處理在已接收到由所述對象產(chǎn)生的超聲回波的所述陣列換能器的一對可用通道中的一對接收信號，以產(chǎn)生一體的(in one piece)接收數(shù)據(jù)，并輸出所產(chǎn)生的接收數(shù)據(jù)，作為所述一對可用通道中的每一個通道中的接收數(shù)據(jù)，所述一對可用通道是屬于同時(shí)可用于接收所述超聲回波的通道中的、關(guān)于發(fā)送波束軸對稱布置的那些通道；以及圖像產(chǎn)生單元，用于基于從所述接收電路輸出的所述接收數(shù)據(jù)，產(chǎn)生超聲波圖像。根據(jù)本發(fā)明的一種超聲波圖像產(chǎn)生方法包括以下步驟從陣列換能器向?qū)ο蟀l(fā)送超聲波束；處理在已接收到由所述對象產(chǎn)生的超聲回波的所述陣列換能器的一對可用通道中的一對接收信號，以產(chǎn)生一體的接收數(shù)據(jù)，并使用所產(chǎn)生的接收數(shù)據(jù)作為所述一對可用通道中的每一個通道中的接收數(shù)據(jù)，所述一對可用通道是屬于在接收所述超聲回波時(shí)同時(shí)可用的通道中的、關(guān)于發(fā)送波束軸對稱布置的那些通道；以及基于所述接收數(shù)據(jù)來產(chǎn)生超聲波圖像。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的超聲波診斷裝置的配置的框圖；圖2A和2B分別示出了在測量深度區(qū)域處于較淺位置的測量中以及在測量深度區(qū)域處于較深位置的測量中在實(shí)施例1中使用的接收電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；圖3是示意性地示出了超聲回波從發(fā)送波束軸上的反射源到達(dá)各個通道的超聲波換能器的延遲時(shí)間的圖；圖4是示出了在實(shí)施例2中使用的接收電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框
圖5是示出了在實(shí)施例3中使用的接收電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖；圖6是示意性地示出了在實(shí)施例3中使用的一對模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的模/數(shù)轉(zhuǎn)換范圍的圖；圖7是示出了在參考情況下的可用通道的狀態(tài)的圖；以及圖8是示出了在實(shí)施例3中的可用通道的狀態(tài)的圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖1示出了根據(jù)實(shí)施例1的超聲波診斷裝置的配置。如圖所示的超聲波診斷裝置包括超聲波探頭I和通過無線通信與超聲波探頭I相連的診斷裝置本體2。超聲波探頭I具有一維或二維排列的多個超聲波換能器，且超聲波換能器3連接到接收電路4。接收電路4經(jīng)由并/串轉(zhuǎn)換器5連接到無線通信單元6。接收電路4包括分別與超聲波換能器3相連的多個接收信號處理單元4A。超聲波換能器3經(jīng)由發(fā)送驅(qū)動器7與發(fā)送控制器8相連，同時(shí)接收電路4中的接收信號處理單元4A與接收控制器9相連。無線通信單元6與通信控制器10相連。并/串轉(zhuǎn)換器5、發(fā)送控制器8、接收控制器9、以及通信控制器10與探頭控制器11相連。每個超聲波換能器3根據(jù)從發(fā)送驅(qū)動器7饋送的驅(qū)動信號來發(fā)送超聲波，并接收來自對象的超聲回波，以輸出接收信號。每個超聲波換能器3由震動元件構(gòu)成，該震動元件具有壓電體和在該壓電體兩端形成的電極，壓電體的材料的示例包括以鋯鈦酸鉛(PZT)為代表的壓電陶瓷、以聚偏二氟乙烯(PVDF)為代表的聚合壓電材料、以及以鈮鎂酸鉛鈦酸鉛固溶(PMN-PT)為代表的壓電單晶。如果在上述震動元件的電極上施加脈沖電壓或連續(xù)波電壓，則壓電體膨脹和收縮，并從震動元件產(chǎn)生脈沖或連續(xù)波形式的超聲波。將從各個震動元件產(chǎn)生的超聲波合成為超聲波束。此外，在接收傳播的超聲波期間，各個震動元件膨脹和收縮，以產(chǎn)生電信號，且將該電信號輸出為表示超聲波的接收的接收信號。發(fā)送驅(qū)動器7包括例如多個脈沖產(chǎn)生器，且適于基于由發(fā)送控制器8選擇的發(fā)送延遲模式，修改要饋送到超聲波換能器3的驅(qū)動信號的延遲量，以便從超聲波換能器3發(fā)送的超聲波可以形成用于覆蓋對象內(nèi)的指定組織區(qū)域的寬超聲波束，然后向換能器3饋送該驅(qū)動信號。接收電路4中的每個接收信號處理單元4A通過在接收控制器9的控制下使從對應(yīng)超聲波換能器3輸出的接收信號經(jīng)過正交檢測或正交采樣，產(chǎn)生復(fù)基帶信號，然后對復(fù)基帶信號執(zhí)行采樣，以產(chǎn)生包括與組織區(qū)域相關(guān)的信息在內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)，并將采樣數(shù)據(jù)饋送至并/串轉(zhuǎn)換器5。接收信號處理單元4A可以通過使經(jīng)由對復(fù)基帶信號進(jìn)行采樣所獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)過用于低比特率編碼的數(shù)據(jù)壓縮，產(chǎn)生采樣數(shù)據(jù)。并/串轉(zhuǎn)換器5將由接收信號處理單元4A產(chǎn)生的具有并行形式的采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行采樣數(shù)據(jù)。無線通信單元6通過以下方式發(fā)送串行采樣數(shù)據(jù)基于串行采樣數(shù)據(jù)對載波進(jìn)行調(diào)制，以產(chǎn)生發(fā)送信號，并將發(fā)送信號饋送至天線，從而從天線發(fā)送無線電波。可使用的調(diào)制方法包括幅移鍵控(ASK)、相移鍵控(PSK)、正交相移鍵控(QPSK)、以及16正交幅度調(diào)制(16QAM)。無線通信單元6以 無線方式與診斷裝置本體2通信，以不僅向診斷裝置本體2發(fā)送采樣數(shù)據(jù)，還從診斷裝置本體2接收各種控制信號，以向通信控制器10輸出接收到的控制信號。通信控制器10控制無線通信單元6，使得可以用由探頭控制器11指定的發(fā)送用無線電場強(qiáng)來執(zhí)行采樣數(shù)據(jù)的發(fā)送，且向探頭控制器11輸出由無線通信單元6接收到的控制信號。探頭控制器11基于從診斷裝置本體2發(fā)送的各種控制信號，控制超聲波探頭I的各個組件。超聲波探頭I中包括有電池(未示出)，從電池向超聲波探頭I中的各個電路饋電。超聲波探頭I可以是外部探頭，比如線性掃描類型、凸面掃描類型、以及扇面掃描類型，或者可以是用于內(nèi)窺鏡超聲波檢查的探頭，比如徑向掃描類型。診斷裝置本體2具有經(jīng)由串/并轉(zhuǎn)換器22連接到數(shù)據(jù)存儲單元23的無線通信單元21，數(shù)據(jù)存儲單元23連接到圖像產(chǎn)生單元24。圖像產(chǎn)生單元24經(jīng)由顯示控制器25連接到監(jiān)視器26。無線通信單元21還與通信控制器27相連，且串/并轉(zhuǎn)換器22、數(shù)據(jù)存儲單元23、圖像產(chǎn)生單元24、顯示控制器25和通信控制器27與裝置本體控制器28相連。裝置本體控制器28進(jìn)而與由操作員用于執(zhí)行輸入操作的操作單元29以及用于存儲操作程序的存儲單元30相連。
無線通信單元21以無線方式與超聲波探頭I通信，以向超聲波探頭I發(fā)送各種控制信號。此外，無線通信單元21通過對天線接收到的信號進(jìn)行解調(diào)來輸出串行采樣數(shù)據(jù)。通信控制器27控制無線通信單元21，使得可以用由裝置本體控制器28指定的發(fā)送用無線電場強(qiáng)來執(zhí)行對各種控制信號的發(fā)送。串/并轉(zhuǎn)換器22將從無線通信單元21輸出的串行采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行采樣數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲單元23由存儲器、硬盤等構(gòu)成，且適于存儲至少一幀的由串/并轉(zhuǎn)換器22轉(zhuǎn)換的采樣數(shù)據(jù)。圖像產(chǎn)生單元24使從數(shù)據(jù)存儲單元23逐幀讀取的采樣數(shù)據(jù)經(jīng)過接收調(diào)焦，以產(chǎn)生表示超聲波診斷圖像的圖像信號。圖像產(chǎn)生單元24包括調(diào)相求和器31和圖像處理器32。調(diào)相求和器31根據(jù)在裝置本體控制器28中指定的接收方向，從事先存儲的這些接收延遲模式中選擇一個接收 延遲模式，并基于所選的接收延遲模式向由采樣數(shù)據(jù)表示的復(fù)基帶信號提供他們相應(yīng)的延遲，然后將延遲后的信號相加，從而執(zhí)行接收調(diào)焦。接收調(diào)焦允許基帶信號(聲線信號)作為良好調(diào)焦的超聲回波。圖像處理器32基于由調(diào)相求和器31產(chǎn)生的聲線信號，產(chǎn)生B模式圖像信號，所述B模式圖像信號是與對象內(nèi)的組織相關(guān)的斷層成像圖像信息。圖像處理器32包括靈敏時(shí)間控制(STC)設(shè)備和數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換器(DSC)。STC設(shè)備根據(jù)超聲波被反射的位置的深度，針對由于距離造成的衰減，對聲線信號進(jìn)行校正。DSC使由STC設(shè)備校正過的聲線信號轉(zhuǎn)換(光柵轉(zhuǎn)換)為與傳統(tǒng)電視信號掃描方法兼容的圖像信號，并根據(jù)需要，經(jīng)過如灰階處理之類的這種圖像處理，以產(chǎn)生B模式圖像信號。顯示控制器25基于由圖像產(chǎn)生單元24產(chǎn)生的圖像信號來控制監(jiān)視器26，以顯示超聲波診斷圖像。監(jiān)視器26包括如IXD之類的顯示設(shè)備，且適于在顯示控制器25的控制下顯示超聲波診斷圖像。裝置本體控制器28基于由操作員從操作單元29輸入的各種指令信號等，控制診斷裝置本體2的各個組件。在如上配置的診斷裝置本體2中，由與操作程序相關(guān)聯(lián)的CPU來實(shí)現(xiàn)串/并轉(zhuǎn)換器22、圖像產(chǎn)生單元24、顯示控制器25、通信控制器27、以及裝置本體控制器28，所述操作程序提供與各種類型處理相關(guān)的CPU指令，同時(shí)也可以由數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)上述組件。在存儲單元30中存儲操作程序。除了內(nèi)置硬盤之外，存儲單元30可以包括作為記錄介質(zhì)的軟盤、MO、MT、RAM、CD-ROM、DVD-ROM、SD卡、CF卡、USB存儲器等等。服務(wù)器也可用于存儲操作程序。圖2A示出了超聲波探頭I中接收電路4的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。接收電路4包括與超聲波換能器3相對應(yīng)的接收信號處理單元4A，每個接收信號處理單元4A被構(gòu)造為使得，下述組件按順序串聯(lián)前置放大器41和可變增益放大器42，用于對從對應(yīng)超聲波換能器3輸出的接收信號進(jìn)行放大；低通濾波器43，用于從接收信號中移除不用于信號檢測的高頻分量；以及模/數(shù)轉(zhuǎn)換器44，用于對接收信號進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。超聲波換能器3構(gòu)成多個通道，且在接收超聲回波期間，使關(guān)于發(fā)送波束軸對稱的指定數(shù)目通道同時(shí)可用。接收電路4適于將一對通道分別獲得的接收信號相加在一起，這對通道關(guān)于發(fā)送波束軸對稱布置。作為示例，假定圖2A中的通道Ch(O)與發(fā)送波束軸重合，選擇器開關(guān)45連接在通道ch (η)中前置放大器41的輸出側(cè)上，且求和器46連接在關(guān)于通道Ch(O)與通道ch (η)對稱布置的通道ch(-n)中的前置放大器41的輸出側(cè)上。根據(jù)選擇器開關(guān)45的動作，可以確定是否將在通道ch (η)和ch (_n)中的超聲波換能器3處分別獲得的、并由對應(yīng)前置放大器41分別放大的接收信號相加在一起。對于處于小于指定測量深度DO的用于超聲波檢查的測量深度處的區(qū)域，如圖2Α所示設(shè)置選擇器開關(guān)45，使得可以不將通道ch (η)和ch(-n)彼此相連。另一方面，如圖2B所示設(shè)置選擇器開關(guān)45，使得對于處于大于等于指定測量深度DO的測量深度處的區(qū)域，可以將通道ch(n)和ch(-n)彼此相連。在測量深度區(qū)域處于較淺位置的情況下，在超聲波換能器3處獲得的接收信號均具有較高強(qiáng)度，使得即使在對應(yīng)接收信號處理單元4A中彼此獨(dú)立地處理這種信號，也有可能對各個通道中的接收信號執(zhí)行具有高解析度的模/數(shù)轉(zhuǎn)換。在測量深度區(qū)域處于較深位置的情況下，在超聲波換能器3處獲得的接收信號分別具有較低強(qiáng)度，使得對通過將關(guān)于發(fā)送波束軸對稱的通道ch (η)和ch (_η)中的接收信號相加在一起所產(chǎn)生的信號執(zhí)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。如圖3所示，類似于幾乎關(guān)于發(fā)送波束軸C以軸對稱方式變化的、來自發(fā)送波束軸C上的反射源P的超聲回波的強(qiáng)度，超聲回波到達(dá)各個通道中的超聲波換能器3的時(shí)間也關(guān)于發(fā)送波束軸C以軸對稱方式變化。因此，可以僅通過將同步獲取的關(guān)于發(fā)送波束軸C對稱布置的一對通道中的接收信號相加在一起，產(chǎn)生具有兩倍強(qiáng)度的接收信號，且可以將這樣產(chǎn)生的接收信號輸入到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器44中，以使其經(jīng)過具有高解析度的模/數(shù)轉(zhuǎn)換。在上文中，符號“η”表示任何自然數(shù)。下面詳細(xì)描述實(shí)施例1的裝置的操作。在超聲波探頭I的探 頭控制器11中事先存儲指定測量深度D0。超聲波換能器3首先根據(jù)從超聲波探頭I的發(fā)送驅(qū)動器7饋送的驅(qū)動信號來發(fā)送超聲波，然后將從已經(jīng)接收到來自對象的超聲回波的超聲波換能器3輸出的接收信號分別饋送至接收電路4的對應(yīng)接收信號處理單元4A。在探頭控制器11的控制下，接收控制器9針對處于比指定測量深度DO小的測量深度的區(qū)域(即，直到從發(fā)送超聲波開始經(jīng)過了與指定測量深度DO相對應(yīng)的時(shí)間為止)如圖2A所示設(shè)置選擇器開關(guān)45，使得可以不將關(guān)于發(fā)送波束軸對稱的通道ch (η)和ch(_n)彼此相連。因此，在接收期間同時(shí)可用的各個通道中的接收信號彼此獨(dú)立地經(jīng)過對應(yīng)接收信號處理單元4A中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換，且被輸出為采樣數(shù)據(jù)。針對處于大于等于指定測量深度DO的測量深度的區(qū)域(即，在從發(fā)送超聲波開始經(jīng)過了與指定測量深度DO相對應(yīng)的時(shí)間之后)，接收控制器9如圖2B所示設(shè)置選擇器開關(guān)45，使得可以將關(guān)于發(fā)送波束軸對稱的通道ch (η)和ch (_η)彼此相連。然后將通道ch (η)和ch(_η)中的接收信號加在一起，以產(chǎn)生具有兩倍強(qiáng)度的接收信號。這樣產(chǎn)生的接收信號經(jīng)過例如通道ch(-n)中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器44處的模/數(shù)轉(zhuǎn)換，并在通道ch (η)和通道ch(_n)兩者中作為采樣數(shù)據(jù)輸出。針對關(guān)于發(fā)送波束軸對稱布置的在接收期間同時(shí)可用的每對可用通道執(zhí)行上述操作，使得在模/數(shù)轉(zhuǎn)換之前，將每對可用通道中的接收信號加在一起，已經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換的接收信號作為相關(guān)的一對可用通道中的采樣數(shù)據(jù)加以輸出。
在以無線方式從無線通信單元6向診斷裝置本體2發(fā)送之前，在并/串轉(zhuǎn)換器5處使得如此產(chǎn)生的采樣數(shù)據(jù)串行化。將在診斷裝置本體2的無線通信單元21處接收到的采樣數(shù)據(jù)在串/并轉(zhuǎn)換器22處轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，然后存儲在數(shù)據(jù)存儲單元23中。從數(shù)據(jù)存儲單元23中逐幀讀取存儲的采樣數(shù)據(jù)，由圖像產(chǎn)生單元24產(chǎn)生圖像信號，且由顯示控制器25基于圖像信號在監(jiān)視器26上顯示超聲波診斷圖像。如上所述，對于處于深位置處的測量深度區(qū)域，通過對經(jīng)由將關(guān)于發(fā)送波束軸對稱的通道ch (η)和ch(-n)中的接收信號加在一起所產(chǎn)生的接收信號執(zhí)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生一體的接收數(shù)據(jù)，且輸出所產(chǎn)生的接收數(shù)據(jù)，作為在通道ch (η)和ch (-η)中的接收數(shù)據(jù)。因此，即使對于產(chǎn)生低強(qiáng)度超聲回波的處于深位置的測量深度區(qū)域，也有可能以高解析度對接收信號進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。此外，僅需要為每個通道提供一個前置放大器41和一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器44，這允許以簡單的配置和低功耗來產(chǎn)生高質(zhì)量的超聲波圖像。實(shí)施例2圖4示出了根據(jù)實(shí)施例2的超聲波診斷裝置中的接收電路51的配置。接收電路51包括復(fù)用器52，復(fù)用器52與構(gòu)成例如128個通道的陣列傳感器相連，且其還連接到數(shù)目為64的前置放大器41。64個前置放大器41通過縱橫式開關(guān)53連接到64個可變增益放大器42，同時(shí)低通濾波器43和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器44與可變增益放大器42串連。復(fù)用器52能夠通過選擇性地將128個超聲波換能器3中的64個連接到64個前置放大器41，使得最大64個通道同時(shí)可用?？v橫式開關(guān)53適于以選擇性的方式將64個前置放大器41中的每一個連接到64個可變增益放大器42之一。除了接收電路51之外，根據(jù)實(shí)施例2的超聲波診斷裝置在配置上與圖1所示的實(shí)施例I的超聲波診斷裝置相同。
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在超聲波檢查中，通常在掃描指定數(shù)目的同時(shí)可用通道時(shí)發(fā)送和接收超聲波，這導(dǎo)致發(fā)送波束軸在每次掃描操作時(shí)的位置發(fā)生改變。在實(shí)施例2中，每次復(fù)用器52選擇同時(shí)可用通道時(shí)，縱橫式開關(guān)53控制同時(shí)可用通道，使得關(guān)于發(fā)送波束軸對稱的一對同時(shí)可用通道可以或可以不彼此相連。更具體地，在處于比指定測量深度DO小的測量深度的區(qū)域的情況下，縱橫式開關(guān)53工作，使得關(guān)于發(fā)送波束軸對稱的一對通道可以不彼此相連，且通道中的接收信號可以相應(yīng)地彼此獨(dú)立地經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換。在處于大于等于指定測量深度DO的測量深度的區(qū)域的情況下，縱橫式開關(guān)53工作，使得關(guān)于發(fā)送波束軸對稱的一對通道可以彼此相連，以在將信號相加在一起之后，對通道中的接收信號執(zhí)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。即使在掃描同時(shí)可用通道時(shí)執(zhí)行超聲波發(fā)送和接收，從而也始終可以針對處于深位置的測量深度區(qū)域，對通過將關(guān)于發(fā)送波束軸對稱的一對通道中的接收信號加在一起所產(chǎn)生的接收信號執(zhí)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，以產(chǎn)生一體的接收數(shù)據(jù)，且將所產(chǎn)生的接收數(shù)據(jù)輸出為每個通道中的接收數(shù)據(jù)。因此，允許產(chǎn)生高質(zhì)量的超聲波圖像。盡管在實(shí)施例2中的接收電路51是64通道電路，且與構(gòu)成128通道的陣列換能器相連，所提到的通道數(shù)目和比特?cái)?shù)僅是不限制本發(fā)明的示例。實(shí)施例3圖5示出了根據(jù)實(shí)施例3的超聲波診斷裝置中的接收電路的配置。
對于每個超聲波換能器3，按前置放大器41、可變增益放大器42、低通濾波器43、以及模/數(shù)轉(zhuǎn)換器44的順序?qū)⑺鼈兇?lián)。超聲波換能器3構(gòu)成多個通道，且在接收超聲回波期間，使關(guān)于發(fā)送波束軸對稱的指定數(shù)目的通道同時(shí)可用。如圖所示的接收電路適于允許在關(guān)于發(fā)送波束軸對稱布置的一對可用通道中的具有不同動態(tài)范圍的模/數(shù)轉(zhuǎn)換。作為示例，假定圖5中的通道Ch(O)與發(fā)送波束軸重合，增益改變電路61與關(guān)于通道ch (O)對稱布置的通道ch (η)和ch (_η)中的每一個中的前置放大器41并聯(lián)，增益改變電路61還與接收控制器9相連。此外，數(shù)據(jù)合并器62連接在通道ch (η)和ch(_n)中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器44的輸出側(cè)上。 在上文中，符號“η”表示任何自然數(shù)。增益改變電路61和接收控制器9構(gòu)成了增益改變器，而數(shù)據(jù)合并器62構(gòu)成了數(shù)據(jù)合并器。如圖3所示，類似 于幾乎關(guān)于發(fā)送波束軸C以軸對稱方式變化的、來自發(fā)送波束軸C上的反射源P的超聲回波的強(qiáng)度，超聲回波到達(dá)各個通道中的超聲波換能器3的時(shí)間也關(guān)于發(fā)送波束軸C以軸對稱方式變化。在實(shí)施例3中，接收控制器9控制增益改變電路61，使得前置放大器41可以在增益方面彼此不同，所述增益改變電路61與關(guān)于發(fā)送波束軸C對稱布置的通道ch (η)和ch (_η)中的前置放大器41分別并聯(lián)。在接收超聲回波期間，關(guān)于發(fā)送波束軸對稱的通道ch(n)和ch(-n)中的接收信號被設(shè)置為不同增益的前置放大器41放大，然后在模/數(shù)轉(zhuǎn)換器44處經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換。由數(shù)據(jù)合并器62將通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換得到的一對數(shù)據(jù)合并在一起，將合并的數(shù)據(jù)輸出為通道ch (η)和通道ch (_η)中的接收數(shù)據(jù)。針對關(guān)于發(fā)送波束軸對稱布置的在接收期間同時(shí)可用的每一對可用通道執(zhí)行上述操作，使得每一對可用通道中的接收信號被設(shè)置為不同增益的前置放大器41放大，并經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器44處的模/數(shù)轉(zhuǎn)換，由數(shù)據(jù)合并器62將得到的一對數(shù)據(jù)合并在一起，以將合并后的數(shù)據(jù)輸出為相關(guān)的一對可用通道中的采樣數(shù)據(jù)。如果例如將通道ch (_n)中的前置放大器41的增益設(shè)置為通道ch (η)中的前置放大器41的增益的8倍，且通道ch (η)中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換的動態(tài)范圍從O至O. 8V，則如圖6所示，通道ch(-n)中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換的動態(tài)范圍是從O至O.1V。假定用于通道的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器44分別具有512比特的有效比特長度，則將在通道ch (η)中以O(shè). 8V/512 =1. 5625mV的解析度來執(zhí)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，且在通道ch (-η)中以O(shè). 1V/512 = 195 μ V的解析度來執(zhí)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。從而針對在通道ch(n)和ch(-n)中分別獲得的實(shí)質(zhì)相同的接收信號，高輸出電平側(cè)的信號分量可以經(jīng)過具有第一動態(tài)范圍(O至0.8V)的通道ch (η)中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換，且低輸出電平側(cè)的信號分量可以經(jīng)過具有第二動態(tài)范圍(O至O.1V)的通道ch(-n)中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換，且由數(shù)據(jù)合并器62將通過這種模/數(shù)轉(zhuǎn)換獲得的數(shù)據(jù)合并在一起。因此，可以在接收信號的整個輸出電平上，以比單一通道中執(zhí)行的模/數(shù)轉(zhuǎn)換更高的解析度，執(zhí)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。換言之，即使對于有效比特長度較短的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，也可以獲得高質(zhì)量的超聲波圖像。在圖7和8中由黑色方塊來表示通道Al，其中，以第一動態(tài)范圍來執(zhí)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，且由自色方塊來表示通道A2，其中，以第二動態(tài)范圍來執(zhí)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，可以將通道Al和通道A2分別布置在發(fā)送波束軸C的兩側(cè)，8卩，如圖7所示，通道Al可以在一側(cè)，且通道A2可以在另一側(cè)。然而考慮到關(guān)于發(fā)送波束軸C的超聲回波的軸對稱上的微小瑕疵，優(yōu)選地通道Al和通道A2如圖8所示分布在發(fā)送波束軸C的兩側(cè)。通道的這種分布允許具有良好再現(xiàn)性的超聲波圖像。在上述實(shí)施例1至3中，超聲波探頭I和診斷裝置本體2通過無線通信彼此相連，然而本發(fā)明不限于此。還可以經(jīng)由連接電纜將超聲波探頭I和診斷裝置本體2相連。在該情況下，超聲波探頭I的無線通信單元6和通信控制器10、診斷裝置本體2的無線通信單元21和通信控制器 27等是不必要的。
權(quán)利要求
1.一種超聲波診斷裝置，包括 陣列換能器； 發(fā)送驅(qū)動器，用于從所述陣列換能器向?qū)ο蟀l(fā)送超聲波束； 接收電路，用于處理在已接收到由所述對象產(chǎn)生的超聲回波的所述陣列換能器的一對可用通道中的一對接收信號，以產(chǎn)生一體的接收數(shù)據(jù)，并輸出所產(chǎn)生的接收數(shù)據(jù)，作為所述一對可用通道中的每一個通道中的接收數(shù)據(jù)，所述一對可用通道是屬于同時(shí)可用于接收所述超聲回波的通道中的、關(guān)于發(fā)送波束軸對稱布置的那些通道；以及 圖像產(chǎn)生單元，用于基于從所述接收電路輸出的所述接收數(shù)據(jù)，產(chǎn)生超聲波圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其中，所述接收電路通過將所述一對可用通道中的所述一對接收信號加在一起之后，對所述一對接收信號執(zhí)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，來產(chǎn)生一體的接收數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置，其中，針對處于比指定測量深度小的測量深度的區(qū)域，所述接收電路使所述一對可用通道中的所述一對接收信號彼此獨(dú)立地經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換，以產(chǎn)生所述一對可用通道中的接收數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超聲波診斷裝置，其中，所述接收電路包括兩個或更多個前置放大器，每個前置放大器用于對從所述陣列換能器輸出的接收信號進(jìn)行放大；兩個或更多個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，每個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器用于對接收信號進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換；以及縱橫式開關(guān)，用于以選擇性方式對所述前置放大器和所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行互聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其中，所述接收電路使所述一對可用通道中的所述一對接收信號中的一個接收信號經(jīng)過具有第一動態(tài)范圍的模/數(shù)轉(zhuǎn)換，以及使另一接收信號經(jīng)過具有與所述第一動態(tài)范圍不同的第二動態(tài)范圍的模/數(shù)轉(zhuǎn)換，然后將所述接收信號合并在一起，以產(chǎn)生一體的接收數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波診斷裝置，其中，所述接收電路包括兩個或更多個前置放大器，每個前置放大器用于對對應(yīng)通道中的接收信號進(jìn)行放大；兩個或更多個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對由所述前置放大器放大的接收信號分別進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換；增益改變器，用于改變所述前置放大器中與所述一對可用通道相對應(yīng)的兩個前置放大器的增益，使得增益可以彼此不同；以及數(shù)據(jù)合并器，用于將通過所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器中與所述一對可用通道相對應(yīng)的兩個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器處的模/數(shù)轉(zhuǎn)換得到的一對數(shù)據(jù)合并在一起，以產(chǎn)生一體的接收數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的超聲波診斷裝置，其中，所述接收電路使得在接收時(shí)使用的同時(shí)可用通道中、接收信號經(jīng)過具有所述第一動態(tài)范圍的模/數(shù)轉(zhuǎn)換的通道和接收信號經(jīng)過具有所述第二動態(tài)范圍的模/數(shù)轉(zhuǎn)換的通道分布在發(fā)送波束軸的兩側(cè)。
8.一種超聲波圖像產(chǎn)生方法，包括以下步驟 從陣列換能器向?qū)ο蟀l(fā)送超聲波束； 處理在已接收到由所述對象產(chǎn)生的超聲回波的所述陣列換能器的一對可用通道中的一對接收信號，以產(chǎn)生一體的接收數(shù)據(jù)，并使用所產(chǎn)生的接收數(shù)據(jù)作為所述一對可用通道中的每一個通道中的接收數(shù)據(jù)，所述一對可用通道是屬于在接收所述超聲回波時(shí)同時(shí)可用的通道中的、關(guān)于發(fā)送波束軸對稱布置的那些通道；以及 基于所述接收數(shù)據(jù)來產(chǎn)生超聲波圖像。
全文摘要
一種超聲波診斷裝置包括陣列換能器；發(fā)送驅(qū)動器，用于從所述陣列換能器向?qū)ο蟀l(fā)送超聲波束；接收電路，用于處理在已接收到由所述對象產(chǎn)生的超聲回波的所述陣列換能器的一對可用通道中的一對接收信號，以產(chǎn)生一體的接收數(shù)據(jù)，并輸出所產(chǎn)生的接收數(shù)據(jù)，作為所述一對可用通道中的每一個通道中的接收數(shù)據(jù)，所述一對可用通道是屬于同時(shí)可用于接收所述超聲回波的通道中的、關(guān)于發(fā)送波束軸對稱布置的那些通道；以及圖像產(chǎn)生單元，用于基于從所述接收電路輸出的所述接收數(shù)據(jù)，產(chǎn)生超聲波圖像。
文檔編號A61B8/00GK103054609SQ201210316269
公開日2013年4月24日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者佐藤智夫 申請人:富士膠片株式會社