專利名稱：超聲波診斷裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種超聲波診斷裝置，該超聲波診斷裝置通過執(zhí)行合成孔徑掃描，對諸如活體等這樣的對象的狀態(tài)進行觀測和診斷，所述掃描中由排列的換能器執(zhí)行多次超聲波束的發(fā)射/接收。
背景技術：
近些年來，執(zhí)行合成孔徑掃描的超聲波診斷裝置已為人們所知。已經在P.D.Corl.等人的“A digital synthetic imaging system for NDE”，(Proc IEEE Ultrasonics Symp.，Sept.1978)中介紹了這種超聲波診斷裝置。接下來參考圖3描述該超聲波診斷裝置的操作原理。圖3是示意性地示出了在傳統(tǒng)實例1中利用合成孔徑掃描的超聲波診斷裝置的結構的實例的框圖。
圖3中，超聲波探測器1由多個換能器T1至T8組成。換能器Tn(n＝1至8)產生超聲波脈沖，并且在對象中反射的超聲波脈沖被換能器Tn作為超聲回波接收。由換能器Tn接收的接收信號經過多路復用器(MUX)，并被放大器102放大。然后，該接收信號被A/D 103轉換成數字數據，并被寫入存儲器104。一旦完成將接收信號從換能器Tn寫入到存儲器104，接著MUX 100就選擇與換能器Tn不同的換能器Tn’，并且按照與換能器Tn的情況中相同的方式，將接收信號寫入存儲器104中。按照上述方式，通過換能器T1至T8獲得的接收信號被寫入存儲器104中。然后，在加法器105中，來自存儲器104的輸出信號，即，通過換能器T1至T8獲得的、已被存儲在存儲器104中的接收信號，在被提供了各自的預定的時間差之后，被加在一起。
按照上述方式由換能器T1至T8一個接一個地執(zhí)行發(fā)射/接收序列(上述一系列發(fā)射/接收操作被稱為發(fā)射/接收序列)，并且信號被集成。因此，可以得到與由八個換能器同時接收時相同的效果。
假定，在換能器T1至T8接收期間對象靜止，那么在對象中，波束會聚的接收方向性、波束偏轉等可以被超聲波探測器1獲知。
信號處理器106對上述由加發(fā)器105相加的接收信號進行諸如檢測等等這樣的信號處理，并顯示在顯示部件107上。
但是，上述具有合成孔徑的傳統(tǒng)超聲波診斷裝置存在一個問題，即，在對象在換能器T1至T8接收期間移動的情況下，合成孔徑不能精確地操作。
參考圖4，接下來說明一種用于改進在對象移動的情況下的合成孔徑的方法。圖4是示意性地示出作為傳統(tǒng)實例2的，利用合成孔徑掃描的超聲波診斷裝置的結構的實例的框圖。
圖4中，探測器1由換能器T1至T8組成。探測器1由發(fā)射電路108產生的高壓脈沖驅動，并將超聲波發(fā)射到物體中(未示出)。在物體中反射的超聲波信號被換能器T1至T8接收，并被轉換成電信號。該發(fā)射/接收序列被執(zhí)行兩次。在第一時間發(fā)射/接收中，開關(SW)109至112連接到a側觸點，并分別從換能器T1至T4選擇接收信號。經過SW 109至112的信號分別被A/D轉換器113至116轉換成數字信號，并且由波束合成器117合成一個波束。在第一時間發(fā)射/接收中獲得的信號被存儲在孔徑相加部件118的存儲器119中。
隨后，執(zhí)行第二時間發(fā)射/接收。這種情況下，轉換SW 109至112，以使其連接到b側觸點，選擇換能器T5至T8。按照與第一時間發(fā)射/接收的情況中相同的方式，來自換能器T5至T8的接收信號分別被A/D轉換器113至116轉換成數字信號，并且由波束合成器117執(zhí)行波束合成。通過加法器120，將通過第二時間發(fā)射/接收獲得的接收信號與已被存儲在存儲器119中的，在第一時間發(fā)射/接收中獲得的信號相加。之后，由檢波器121對這些信號進行檢測，由數字掃描轉換器(DSC)122對這些信號進行掃描和轉換，并將這些信號顯示在顯示部件107上。
如上所述，在傳統(tǒng)實例2采用的方法中，合成孔徑的發(fā)射/接收序列包括兩次發(fā)射/接收，因此，與傳統(tǒng)實例1的合成孔徑的情況相比，對象的移動產生的影響較少。
然而，傳統(tǒng)實例2采用的方法還存在以下問題。即，根據對象移動的速度，在通過第一時間發(fā)射/接收獲得的信號和通過第二時間發(fā)射/接收獲得的信號之間導致相位差，當由加法器120相加時，所述信號會相互抵消。在這種抵消達到高的程度以至影響圖像的情況下，在移動的影響下可以導致圖像質量的惡化。

發(fā)明內容
考慮前述情況，本發(fā)明的一個目的是提供一種甚至在對象高速移動的情況下也能夠獲得良好圖像質量的超聲波診斷裝置。即，本發(fā)明要實現(xiàn)一種超聲波診斷裝置，其消除了由于在通過合成孔徑多次發(fā)射/接收期間對象移動導致的信號之間的相位差，從而獲得良好的圖像質量。
為了實現(xiàn)上述目的，根據本發(fā)明的第一超聲波診斷裝置是利用合成孔徑掃描的超聲波診斷裝置，其中，通過多次發(fā)射/接收合成一個波束，并且第一超聲波診斷裝置包括發(fā)射電路，用于多次發(fā)射驅動脈沖；多個排列的換能器，每個換能器根據驅動脈沖從一個孔徑發(fā)射一個超聲波束，通過該孔徑接收在對象中反射的該超聲波束，并輸出接收信號；多個開關，用于從由排列的換能器輸出的多個接收信號中有選擇地輸出多個信號；波束合成器，用于基于由多個開關選擇的信號執(zhí)行波束形成；存儲器，用于暫存每個從波束合成器輸出的信號，作為多次發(fā)射/接收的結果；以及加法器，用于將存儲器中的分別與多次發(fā)射/接收相對應的多個信號加在一起。該超聲波診斷裝置還包括相位差檢測單元，用于檢測通過多次發(fā)射/接收所獲得的信號之間的相位差；以及延遲單元，用于使信號的相位相互匹配的同時，向加法器輸出通過多次發(fā)射/接收所獲得的多個信號。在這種情況中，例如，執(zhí)行兩次發(fā)射/接收作為多次發(fā)射/接收。
根據該結構，通過第一時間發(fā)射/接收所獲得的接收信號和通過第二時間發(fā)射/接收所獲得的接收信號之間的相位差被消除，從而可以防止圖像質量的惡化。
優(yōu)選地，在第一超聲波診斷裝置中，相位差檢測單元包括多個過零檢測器，每個過零檢測器檢測一個時刻，在該時刻，分別與多次發(fā)射/接收相對應的各個信號的幅度從正極轉變到負極，或反之從負極轉變到正極，以穿過零點；延遲量計算單元，用于根據由多個過零檢測器中的每一個檢測到的時刻，來計算與通過多次發(fā)射/接收所獲得的多個信號相對應的延遲量。
這使得能夠容易地校正通過多次發(fā)射/接收所獲得的多個信號之間的相位差。
為了實現(xiàn)上述目的，根據本發(fā)明的第二超聲波診斷裝置是利用合成孔徑掃描的超聲波診斷裝置，其中，通過多次發(fā)射/接收合成了一個波束，并且第二超聲波診斷裝置包括發(fā)射電路，用于多次發(fā)射驅動脈沖；多個排列的換能器，每個換能器根據驅動脈沖從一個孔徑發(fā)射一個超聲波束，通過該孔徑接收在對象中反射的該超聲波束，并輸出接收信號；多個開關，用于從由排列的換能器輸出的多個接收信號中有選擇地輸出多個信號；波束合成器，用于基于由多個開關選擇的多個信號執(zhí)行波束形成；存儲器，用于暫時存儲每個從波束合成器輸出的信號，作為多次發(fā)射/接收的結果；以及加法器，用于將存儲器中的分別與多次發(fā)射/接收相對應的多個信號加在一起。該超聲波診斷裝置還包括多個檢波器，用于對通過多次發(fā)射/接收所獲得的多個信號執(zhí)行幅度檢測，并將該多個信號輸出到加法器。在這種情況下，例如，執(zhí)行兩次發(fā)射/接收作為多次發(fā)射/接收。
根據該結構，防止了由于相位差導致的信號抵消，從而可以防止圖像質量的惡化。


圖1是示意性示出了根據本發(fā)明實施例1的，利用合成孔徑掃描的超聲波診斷裝置的結構的實例的框圖；圖2是示意性示出了根據本發(fā)明實施例2的，利用合成孔徑掃描的超聲波診斷裝置的結構的實例的框圖；圖3是示意性示出了作為傳統(tǒng)實例1的，利用合成孔徑掃描的超聲波診斷裝置的結構的實例的框圖；
圖4是示意性示出了作為傳統(tǒng)實例2的、利用合成孔徑掃描的超聲波診斷裝置的結構的實例的框圖。
具體實施例方式
以下，參考附圖通過優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行說明。
(實施例1)圖1是示意性示出了根據本發(fā)明實施例1的、利用合成孔徑掃描的超聲波診斷裝置的結構的實例的框圖。圖1中，相同的參考數字指示具有與圖4中的對應部件相似的結構和功能的各個部件，以免重復對其的說明，圖4用于參考其來描述傳統(tǒng)實例2。
圖1中，按照與在傳統(tǒng)實例2中相同的方式，使用探測器1，通過兩次發(fā)射/接收來接收合成孔徑的信號，并執(zhí)行波束合成。該實施例不同于傳統(tǒng)實例2之處在于孔徑相加部件的結構。
孔徑相加部件2包括存儲器3，用于存儲通過第一時間發(fā)射/接收所獲得的信號(第一信號)；第一過零檢測器4，用于檢測第一時刻，在該時刻，通過第一時間發(fā)射/接收所獲得的第一信號的幅度從正極轉變到負極，或反之從負極轉變到正極，以穿過零點；第二過零檢測器5，用于檢測第二時刻，在該時刻，通過第二時間發(fā)射/接收所獲得的第二信號的幅度從正極轉變到負極，或反之從負極轉變到正極，以穿過零點；延遲量計算器6，用于根據從兩個過零檢測器4和5輸出的第一和第二時刻來計算延遲量，確定第一信號或第二信號是否應該被延遲以及延遲多少，以使第一信號和第二信號的相位相互匹配；延遲器7和8，用于根據延遲量計算器6計算的延遲量來延遲第一信號或第二信號；以及加法器9，用于將相位已經通過延遲而匹配的兩個信號加在一起。
上述結構按照以下方式操作。開始，執(zhí)行第一時間發(fā)射/接收，并且接收信號(第一信號)被存儲在存儲器3中。隨后，執(zhí)行第二時間發(fā)射/接收，以獲得接收信號(第二信號)，并根據該接收信號，過零檢測器5檢測第一時刻，在該時刻，所述接收信號從正極轉變到負極，或反之從負極轉變到正極。同時，從存儲器3讀出通過第一時間發(fā)射/接收所獲得的接收信號，并且過零檢測器4檢測第二時刻，在該時刻，所述接收信號從正極轉變到負極，或反之從負極轉變到正極。根據由兩個過零檢測器4和5檢測到的第一和第二時刻信息，由延遲量計算器7判斷第一信號或第二信號是否超前(滯后)以及超前(滯后)多少。對延遲器7和8的延遲量進行調整，以使所接收的信號的相位被調整至相同，并且由加法器9將接收信號加在一起。
如上所述，根據該實施例，即使在對象高速移動的情況下，在通過第一時間發(fā)射/接收所獲得的接收信號和通過第二時間發(fā)射/接收所獲得的接收信號之間的相位差也被消除，因此可以防止圖像質量的惡化。
在該實施例中，存儲器3位于過零檢測器4的上游。然而，這種放置的順序可以顛倒。在那種情況下，當接收信號作為第一時間發(fā)射/接收的結果在存儲器3中被捕捉到時，接收信號從正極轉變到負極或反之從負極轉變到正極的第一時刻可以被檢測出，并被存儲在延遲量計算器7中。
另外，該實施例利用由過零檢測器4和5執(zhí)行的時刻檢測，在其中，信號的幅度從正極轉變到負極或反之從負極轉變到正極，以穿過零點的時刻被檢出，因為其使得能夠容易地進行相位檢測。然而，也可以使用其它的方法，例如利用頻率分析的方法。
(第二實施例)圖2是示意性示出了根據本發(fā)明實施例2的、利用合成孔徑掃描的超聲波診斷裝置的結構的實例的框圖。圖2中，相同的參考數字指示具有與圖4和1中的對應部件相似的結構和功能的各個部件，以免重復對其的說明，圖4和1用于參考其來描述傳統(tǒng)實例2和實施例1。
圖2中，按照與傳統(tǒng)實例2中和實施例1中相同的方式，使用探測器1，通過兩次發(fā)射/接收來接收合成孔徑的信號，并且執(zhí)行光束合成。該實施例與實施例1的不同之處在于孔徑相加部件的結構，并且不需要檢波器121。
圖2中，孔徑相加部件10包括存儲器3，用于存儲通過第一時間發(fā)射/接收所獲得的接收信號(第一信號)；檢波器11，用于檢測通過第一時間發(fā)射/接收所獲得的接收信號(第一信號)；檢波器12，用于檢測通過第二時間發(fā)射/接收所獲得的接收信號(第二信號)；以及加法器13，用于將被檢波的第一和第二信號加在一起。
如上所述，根據該實施例，通過第一時間發(fā)射/接收所獲得的接收信號和通過第二時間發(fā)射/接收所獲得的接收信號的相位信息中的每一個都通過幅度檢測由檢波器11和12消除，使得只保持幅度信息。這防止了由于相位差導致的信號之間的抵消，從而即使在對象高速移動的情況下，也可以防止圖像質量的惡化。
另外，根據該實施例，與實施例1比較，該裝置的構成部件的數量減少了。
在存儲器3位于檢波器11的下游的情況下，也可以獲得相同的效果。
如上所述，根據本發(fā)明，當執(zhí)行合成孔徑掃描時，對每次執(zhí)行發(fā)射/接收所獲得的每個接收信號的相位進行檢測并使之相互匹配，從而防止當對象移動時導致的相位差所引起的信號的抵消，并且從而可以獲得高質量的圖像。
權利要求
1.一種使用合成孔徑掃描的超聲波診斷裝置，其中，通過多次發(fā)射/接收合成一個波束，該超聲波診斷裝置包括發(fā)射電路，用于多次發(fā)射驅動脈沖；多個排列的換能器，每個換能器根據所述驅動脈沖從孔徑發(fā)射超聲波束，通過所述孔徑接收在對象中反射的所述超聲波束，并輸出接收信號；多個開關，用于從由所述排列的換能器輸出的多個所述接收信號中有選擇地輸出多個信號；波束合成器，用于基于由所述開關選擇的所述信號來執(zhí)行波束形成；存儲器，用于暫時存儲從所述波束合成器輸出的各信號，作為所述多次發(fā)射/接收的結果；以及加法器，用于將所述存儲器中分別與所述多次發(fā)射/接收相對應的所述信號加在一起，其中，所述裝置還包括相位差檢測單元，用于檢測通過所述多次發(fā)射/接收獲得的所述信號之間的相位差；以及延遲單元，用于使所述信號的相位相互匹配的同時，將通過所述多次發(fā)射/接收獲得的所述信號輸出到所述加法器。
2.如權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其中，所述多次發(fā)射/接收是兩次。
3.根據權利要求1所述的超聲波診斷裝置，其中，所述相位差檢測單元包括多個過零檢測器，每個過零檢測器都檢測到一個時刻，在所述時刻，分別與所述多次發(fā)射/接收相對應的所述信號中的每一個信號的幅度從正極轉變到負極或反之從負極轉變到正極，以經過零點；以及延遲量計算單元，其基于由所述多個過零檢測器中的每一個檢測到的所述時刻，計算與通過所述多次發(fā)射/接收所獲得的所述信號相對應的延遲量。
4.一種使用合成孔徑掃描的超聲波診斷裝置，其中，通過多次發(fā)射/接收合成一個波束，該超聲波診斷裝置包括發(fā)射電路，用于多次發(fā)射驅動脈沖；多個排列的換能器，每個換能器根據所述驅動脈沖從孔徑發(fā)射超聲波束，通過所述孔徑接收在對象中反射的所述超聲波束，并輸出接收信號；多個開關，用于從由所述排列的換能器輸出的多個所述接收信號中有選擇地輸出多個信號；波束合成器，用于基于由所述開關選擇的所述信號來執(zhí)行波束形成；存儲器，用于暫時存儲從所述波束合成器輸出的每個信號，作為所述多次發(fā)射/接收的結果；以及加法器，用于將所述存儲器中分別與所述多次發(fā)射/接收相對應的所述信號加在一起，其中，所述裝置還包括多個檢波器，用于對通過所述多次發(fā)射/接收所獲得的所述信號執(zhí)行幅度檢測，并將所述信號輸出到所述加法器。
5.如權利要求4所述的超聲波診斷裝置，其中，所述多次發(fā)射/接收是兩次。
全文摘要
提供了一種超聲波診斷裝置，即使在對象高速移動的情況下，該超聲波診斷裝置也可以獲得很好的圖像質量。存儲器(3)存儲通過第一時間發(fā)射/接收所獲得的第一信號。當通過第二時間發(fā)射/接收獲得第二信號時，延遲量計算器(6)基于分別從第一和第二過零檢測器(4、5)輸出的第一和第二時刻，為第一和第二信號中的任何一個計算延遲量，在第一和第二時刻，第一和第二信號分別經過零點。延遲器(7、8)根據計算的延遲量對第一和第二信號進行延遲，從而使得信號的相位相互匹配。加法器(9)將其相位已經匹配的兩個信號加在一起。
文檔編號A61B8/00GK1750788SQ20048000448
公開日2006年3月22日 申請日期2004年2月18日 優(yōu)先權日2003年2月18日
發(fā)明者西垣森緒 申請人:松下電器產業(yè)株式會社