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，涉及基于通過由接收信號處理器對接收信號進(jìn)行放大和A/d轉(zhuǎn)換所獲取的接收數(shù)據(jù)來產(chǎn)生超聲波圖像的超聲波診斷裝置，該接收信號是從已接收到由對象反射的超聲回波的換能器陣列所輸出的。
背景技術(shù)：
在醫(yī)療領(lǐng)域中，采用超聲波圖像的超聲波診斷裝置已被投入實(shí)際使用中。用于醫(yī)療用途的典型超聲波診斷裝置從超聲波探頭的陣列換能器向?qū)ο篌w內(nèi)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)行電子處理，以產(chǎn)生超聲波圖像。
作為示例，JP 4-232888 A公開了一種執(zhí)行接收定焦的超聲波診斷系統(tǒng)，在該超聲波診斷系統(tǒng)中，將從已接收到超聲回波分量的陣列換能器所輸出的接收信號分別由前置放大器來放大，并經(jīng)過A/D (模/數(shù))轉(zhuǎn)換器的A/D轉(zhuǎn)換，以獲得數(shù)字接收數(shù)據(jù)，且通過向獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)給予充足的延遲，將獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)彼此同相匹配并彼此相加，以執(zhí)行接收定焦。根據(jù)所公開的接收定焦過程，獲得聲線信號作為良好定焦的超聲回波，且基于在診斷區(qū)域中獲得的多個聲線信號來產(chǎn)生作為與對象體內(nèi)相關(guān)的斷層成像圖像信息的B模式圖像。

發(fā)明內(nèi)容
用于對接收信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換器是種類繁多的。其中，由于其緊湊的電路尺寸，逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器被廣泛地使用。逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器對通過將逐次逼近寄存器的值轉(zhuǎn)換為模擬信號所獲得的信號與從每個換能器輸出的接收信號進(jìn)行比較，并基于比較結(jié)果，逐次改變逐次逼近寄存器的值，重復(fù)該比較。具體地，如圖6所示，當(dāng)輸入給出了開始A/D轉(zhuǎn)換的指令的轉(zhuǎn)換開始信號時(shí)，從A/D轉(zhuǎn)換器的最高有效位MSB到最低有效位LSB，每個時(shí)鐘脈沖按位改變逐次逼近寄存器的值，且將通過把逐次逼近寄存器的值轉(zhuǎn)換為模擬信號所獲得的信號與從每個換能器輸出的接收信號進(jìn)行逐次比較。例如，η-位A/D轉(zhuǎn)換器執(zhí)行η次這種比較，直到其完成了一個接收信號的A/D轉(zhuǎn)換，花費(fèi)了隨著進(jìn)行比較的次數(shù)而改變的轉(zhuǎn)換時(shí)間Τη。從而，即使當(dāng)在接收超聲回波時(shí)從每個換能器輸出的接收信號的幅度僅為A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍的一部分時(shí)，在從最高有效位MSB到最低有效位LSB的所有位上逐次進(jìn)行比較，也需要多于必要的轉(zhuǎn)換時(shí)間和功耗。為了產(chǎn)生超聲波圖像，在超聲波束掃描診斷區(qū)域時(shí)，換能器陣列的換能器輸出海量的接收信號，使得針對一個接收信號的A/D轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換時(shí)間的減少和功耗的節(jié)約導(dǎo)致了在由超聲波診斷裝置執(zhí)行圖像處理中所需的處理時(shí)間和功耗方面的顯著減少。本發(fā)明的目的是提供超聲波診斷裝置和超聲波圖像產(chǎn)生方法，其解決了現(xiàn)有技術(shù)的這些問題，并使得更快的圖像處理和功耗的降低成為可能。根據(jù)本發(fā)明的一種超聲波診斷裝置包括換能器陣列；發(fā)送驅(qū)動器，用于從所述換能器陣列向?qū)ο蟀l(fā)送超聲波束；接收信號處理器，用于對從已接收到來自所述對象的超聲回波的所述換能器陣列所輸出的接收信號進(jìn)行放大，然后對已放大的接收信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，以獲得接收數(shù)據(jù)，所述接收信號處理器具有A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍，在所述A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍中，能夠?qū)邮招盘枅?zhí)行A/D轉(zhuǎn)換；
圖像產(chǎn)生器，用于基于由所述接收信號處理器獲得的接收數(shù)據(jù)來產(chǎn)生超聲波圖像；以及控制器，用于控制所述接收信號處理器，以根據(jù)從所述換能器陣列輸出的接收信號的幅度，在所述A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍中，限制實(shí)際執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍。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換能器陣列向?qū)ο蟀l(fā)送超聲波束；使用具有A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍的接收信號處理器，對從已接收到來自所述對象的超聲回波的所述換能器陣列所輸出的接收信號進(jìn)行放大，然后對已放大的接收信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，以獲得接收數(shù)據(jù)，在所述A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍中，能夠?qū)邮招盘枅?zhí)行A/D轉(zhuǎn)換；基于所獲得的接收數(shù)據(jù)來產(chǎn)生超聲波圖像；以及控制所述接收信號處理器，以根據(jù)從所述換能器陣列輸出的接收信號的幅度，在所述A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍中，限制實(shí)際執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍。


圖I是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的超聲波診斷裝置的配置的框圖。圖2是示出了在實(shí)施例中使用的接收信號處理器的內(nèi)部配置的框圖。圖3是示出了在實(shí)施例中使用的A/D轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部配置的框圖。圖4是示出了在實(shí)施例中的A/D轉(zhuǎn)換器的操作的定時(shí)圖。圖5示出了回波信號和A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍之間的關(guān)系的圖。圖6是示出了傳統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換器的操作的頂視圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖I示出了根據(jù)實(shí)施例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具有以一維或二維排列的且分別連接到對應(yīng)的接收信號處理器4的多個超聲波換能器3。接收信號處理器4經(jīng)由并行/串行轉(zhuǎn)換器5連接到無線通信單元6。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)接收信號處理器4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。并行/串行轉(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由具有壓電體和在壓電體的兩端上均提供的電極的震動單元構(gòu)成，用于壓電體的材料包括例如以鋯鈦酸鉛(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(lead magnesium niobate lead titanate solid so lution, PMN-PT)為代表的壓電單晶。如果在上述震動單元的電極上施加脈沖電壓或連續(xù)波電壓，則壓電體膨脹并收縮，并從震動單元產(chǎn)生具有脈沖或連續(xù)波形的超聲波。將從單個震動單元產(chǎn)生的超聲波合成為超聲波束。此外，在接收到傳播的超聲波期間，每個震動單元膨脹并收縮以產(chǎn)生電信號，且將電信號作為表示超聲波的接收的接收信號加以輸出。發(fā)送驅(qū)動器7包括例如多個脈沖產(chǎn)生器，且其適于基于由發(fā)送控制器8所選擇的發(fā)送延遲模式來修改要饋送給超聲波換能器3的驅(qū)動信號的延遲量，使得從超聲波換能器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)域的寬的超聲波束，然后向換能器3饋送該驅(qū)動信號。每個接收信號處理器4在接收控制器9的控制下，通過讓從對應(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，來產(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)饋送給并行/串行轉(zhuǎn)換器5。接收信號處理器4可以讓通過對復(fù)基帶信號進(jìn)行采樣所獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)過低比特率編碼的數(shù)據(jù)壓縮，來產(chǎn)生采樣數(shù)據(jù)。并行/串行轉(zhuǎn)換器5將由接收信號處理器4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基于串行采樣數(shù)據(jù)對載波進(jìn)行調(diào)制來產(chǎn)生發(fā)送信號，并將該發(fā)送信號饋送到天線，從而從天線發(fā)送無線電波，來發(fā)送串行采樣數(shù)據(jù)。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，使得可以在由探頭控制器11指定的發(fā)送用無線電場強(qiáng)度下執(zhí)行對采樣數(shù)據(jù)的發(fā)送，并向探頭控制器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的單個組件。超聲波探頭I中包括有電池(未示出)，從該電池向超聲波探頭I的單個電路饋電。超聲波探頭I可以是外部探頭，比如具有線性掃描類型的探頭、具有凸面掃描類型的探頭、以及具有扇面掃描類型的探頭，或用于內(nèi)窺鏡超聲波檢查的探頭，比如徑向掃描類型的探頭。診斷裝置本體2具有經(jīng)由串行/并行轉(zhuǎn)換器22連接到數(shù)據(jù)存儲單元23的無線通信單元21，且數(shù)據(jù)存儲單元23連接到圖像產(chǎn)生器24。圖像產(chǎn)生器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也與通信控制器27相連，且串行/并行轉(zhuǎn)換器22、數(shù)據(jù)存儲單元23、圖像產(chǎn)生器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)而與操作者用來執(zhí)行輸入操作的操作單元29相連，且與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)，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，使得可以在由裝置本體控制器28指定的發(fā)送用無線電場強(qiáng)度下執(zhí)行各種控制信號的發(fā)送。
串行/并行轉(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行/并行轉(zhuǎn)換器22轉(zhuǎn)換的采樣數(shù)據(jù)。圖像產(chǎn)生器24讓從數(shù)據(jù)存儲單元23中逐幀讀取的采樣數(shù)據(jù)經(jīng)過接收定焦，以產(chǎn)生表示超聲波診斷圖像的圖像信號。圖像產(chǎn)生器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)由裝置本體控制器28指定的接收方向，從提前存儲的接收延遲模式中選擇一個接收延遲模式，并基于所選接收延遲模式，向由采樣數(shù)據(jù)表示的復(fù)基帶信號提供相應(yīng)的延遲，然后將已被延遲過的信號相加，從而執(zhí)行接收定焦。接收定焦允許基帶信號(聲線信號)作為良好定焦的超聲回波。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)生作為與對象內(nèi)的組織相關(guān)的斷層成像圖像信息的B模式圖像信號。圖像處理器32包括敏感時(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)反射超聲波的位置的深度，針對由于距離造成的衰減，對聲線信號進(jìn)行校正。DSC讓由STC設(shè)備校正過的聲線信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換(光柵轉(zhuǎn)換)，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)需要讓該信號經(jīng)過諸如灰度處理(grayscaling)之類的圖像處理，以產(chǎn)生B模式圖像信號。顯示控制器25基于由圖像產(chǎn)生器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包括諸如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基于由操作者從操作單元29輸入的各種指令信號等，來控制診斷裝置本體2的各個組件。在如上所述的診斷裝置本體2中，由CPU來實(shí)現(xiàn)串行/并行轉(zhuǎn)換器22、圖像產(chǎn)生器24、顯示控制器25、通信控制器27以及裝置本體控制器28，該CPU與用于給出與各種類型處理相關(guān)的CPU指令的操作程序相關(guān)聯(lián)，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。作為操作單元30，可以使用記錄介質(zhì)，比如硬盤、軟盤、Μ0、ΜΤ、RAM、CD-ROM、DVD-ROM、SD卡、CF卡、或USB存儲器、服務(wù)器等等。圖2示出了超聲波探頭I中每個接收信號處理器4的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。每個接收信號處理器4具有經(jīng)由用于輸入保護(hù)的限幅(clip)電路41與對應(yīng)超聲波換能器3相連的前置放大器42、以及經(jīng)由低通濾波器43與前置放大器42的輸出端子相連的A/D轉(zhuǎn)換器44。增益設(shè)置電路45以并聯(lián)的方式與前置放大器42相連。限幅電路41避免了從超聲波換能器3向前置放大器42輸入具有超過預(yù)定值的電壓的信號。前置放大器42使用由增益設(shè)置電路45設(shè)置的適合對象及其診斷部位的增益，對從超聲波換能器3輸出的接收信號進(jìn)行放大，等等。低通濾波器43從前置放大器42放大過的接收信號中移除不用于信號檢測的高頻分量。A/D轉(zhuǎn)換器44將已由低通濾波器43移除了高頻分量的具有模擬形式的接收信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。在具有如上所述結(jié)構(gòu)的接收信號處理器4中，確定了由接收信號處理器4對接收信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍，且使用取決于A/D轉(zhuǎn)換器44的動態(tài)范圍的解析度，來執(zhí)行對接收信號的A/D轉(zhuǎn)換。在從超聲波換能器3輸出的接收信號的幅度的變化范圍僅是A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍(在該A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍中，接收信號處理器4可以進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換)的一部分的情況下，即使根據(jù)接收信號的幅度，通過僅使用與接收信號的幅度相對應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器44的所有位中的一些位，將實(shí)際用于執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍限制為其一部分，其依然能夠進(jìn)行精確的A/D轉(zhuǎn)換。因此根據(jù)本實(shí)施例，除了給出開始A/D轉(zhuǎn)換的指令的轉(zhuǎn)換開始信號之外，接收控 制器9還向每個接收信號處理器4的A/D轉(zhuǎn)換器44輸入用于指定A/D起始位的起始位指定信號和用于指定A/D結(jié)束位的結(jié)束位指定信號。A/D轉(zhuǎn)換器44通過將A/D轉(zhuǎn)換限制為由接收控制器9輸入的起始位指定信號和結(jié)束位指定信號分別指定的A/D起始位和A/D結(jié)束位所確定的A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍，來執(zhí)行對接收信號的A/D轉(zhuǎn)換。每個A/D轉(zhuǎn)換器44是所謂的逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，并包括如圖3所示的逐次逼近寄存器51、用于將逐次逼近寄存器51的值轉(zhuǎn)換為模擬信號的D/A轉(zhuǎn)換器52、以及用于比較通過D/A轉(zhuǎn)換器52的轉(zhuǎn)換獲得的模擬信號和經(jīng)由低通濾波器43輸入的接收信號的比較器53。逐次逼近寄存器51連接到定時(shí)控制電路54，定時(shí)控制電路54用于基于比較器53做出的比較結(jié)果來改變逐次逼近寄存器51的值。在A/D轉(zhuǎn)換器44中，隨著比較器重復(fù)對接收信號和通過轉(zhuǎn)換逐次逼近寄存器51的值所獲得的模擬信號之間的比較，定時(shí)控制電路54逐次改變逐次逼近寄存器51的值。逐次逼近寄存器51的值不在其從最高有效位MSB到最低有效位LSB之間的所有位上改變，而僅在由從接收控制器9輸入到定時(shí)控制電路54的起始位指定信號和結(jié)束位指定信號所分別指定的A/D起始位和A/D結(jié)束位之間的位上改變。S卩，如圖4所示，當(dāng)向定時(shí)控制電路54輸入轉(zhuǎn)換開始信號時(shí)，在從起始位指定信號指定的A/D起始位到結(jié)束位指定信號指定的A/D結(jié)束位中，每個時(shí)鐘脈沖按位改變逐次逼近寄存器51的值，因此對通過將逐次逼近寄存器51的值轉(zhuǎn)換為模擬信號所獲得的信號與接收信號進(jìn)行逐次比較。從而，假定A/D轉(zhuǎn)換器44是η位A/D轉(zhuǎn)換器，且假定從A/D起始位到A/D結(jié)束位有m位(m < η)，則當(dāng)在包含從最高有效位MSB到最低有效位LSB的η位在內(nèi)的整個范圍中實(shí)現(xiàn)時(shí)，完成A/D轉(zhuǎn)換將要求與η個時(shí)鐘脈沖相對應(yīng)的時(shí)間，反之根據(jù)本實(shí)施例，在m個時(shí)鐘脈沖中完成對一個接收信號的A/D轉(zhuǎn)換。從而，可以比在包含從最高有效位MSB到最低有效位LSB的η位在內(nèi)的整個范圍中實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換所需的轉(zhuǎn)換時(shí)間Tn更短的轉(zhuǎn)換時(shí)間Tm內(nèi)，完成根據(jù)實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換，且降低了功耗。接下來，將描述本實(shí)施例的操作。首先，在診斷之前，超聲波束在預(yù)掃描過程中掃描對象。具體地，超聲波探頭I的超聲波換能器3向?qū)ο蟀l(fā)送超聲波束，且將已接收到來自對象的超聲回波的超聲波換能器3輸出的接收信號供應(yīng)給接收信號處理器4，以產(chǎn)生采樣數(shù)據(jù)，將采樣數(shù)據(jù)經(jīng)由并行/串行轉(zhuǎn)換器13和無線通信單元14無線地發(fā)送給診斷裝置本體2。將無線通信單元21接收到的采樣數(shù)據(jù)通過串行/并行轉(zhuǎn)換器22轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，并存儲在數(shù)據(jù)存儲單元23中。假定每個接收信號處理器4的A/D轉(zhuǎn)換器44執(zhí)行使用從最高有效位MSB到最低有效位LSB的所有位的A/D轉(zhuǎn)換,而不限制A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍。裝置本體控制器28基于在數(shù)據(jù)存儲單元23中存儲的采樣數(shù)據(jù)，識別從對應(yīng)的超聲波換能器3輸出的每個接收信號的幅度的變化范圍，并基于識別出的接收信號的幅度的變化范圍，確定用于實(shí)現(xiàn)對接收信號的轉(zhuǎn)換的足夠的A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍。A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍是由每個接收信號處理器4的A/D轉(zhuǎn)換器44實(shí)際實(shí)現(xiàn)的A/D轉(zhuǎn)換的范圍。將A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍設(shè)置為給定位寬度，而不管測量深度如何，且可以通過指定A/D起始位和A/D結(jié)束位來定義該A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍。

一般而言，在超聲波診斷中，已發(fā)送的超聲波束隨著其通過對象傳播而衰減，隨著 深度的增加，到達(dá)該深度的超聲波束的強(qiáng)度下降，如圖5所示。從對象內(nèi)的點(diǎn)中反射并返回超聲波探頭的超聲回波也類似地隨著其傳播而衰減。即，隨著測量深度的增加，超聲回波的強(qiáng)度一般下降。因此，當(dāng)接收到超聲回波時(shí)從每個超聲波換能器3輸出的接收信號的幅度也以與超聲回波實(shí)質(zhì)相同的方式，隨著測量深度而變化，隨著測量深度的增加而下降。為了接收隨著測量深度如此變化的超聲回波，每個接收信號處理器4將A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍(在A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍中，接收信號處理器可以執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換)設(shè)置為與包含從要測量的區(qū)域中的點(diǎn)返回的超聲回波的所有強(qiáng)度在內(nèi)的強(qiáng)度范圍相對應(yīng)的范圍。此夕卜，根據(jù)隨著測量深度而改變的超聲回波的強(qiáng)度的變化，來確定A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍，以覆蓋具有足夠包含每個超聲回波的強(qiáng)度在內(nèi)的強(qiáng)度的寬度，該每個超聲回波隨著每個測量深度而變化且隨著測量深度的增加而逐漸下降。在圖5中，基于超聲回波強(qiáng)度，示出了 A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍和A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍。從而，為了指定隨著測量深度的增加而下降的A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍，隨著測量深度的增加，逐漸減少A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍的A/D起始位和A/D結(jié)束位。從裝置本體控制器28經(jīng)由通信控制器27和無線通信單元21向超聲波探頭I無線發(fā)送如此確定的A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍的A/D起始位和A/D結(jié)束位，由無線通信單元6接收，然后經(jīng)由通信控制器10和探頭控制器11發(fā)送到接收控制器9。當(dāng)開始超聲波檢查時(shí)，超聲波換能器3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，發(fā)送超聲波束，且將從已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到對應(yīng)的接收信號處理器4。在每個接收信號處理器4中，接收信號在前置放大器42處被放大，并在低通濾波器43處從信號中移除了高頻分量之后，將接收信號輸入到A/D轉(zhuǎn)換器44。從接收控制器9向A/D轉(zhuǎn)換器44提供起始位指定信號和結(jié)束位指定信號以及轉(zhuǎn)換開始信號，并在由起始位指定信號和結(jié)束位指定信號分別指定的A/D起始位和A/D結(jié)束位所確定的A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍中，執(zhí)行對接收信號的A/D轉(zhuǎn)換。具體地，在從A/D起始位到A/D結(jié)束位中，在每個時(shí)鐘脈沖處由定時(shí)控制電路54按位改變逐次逼近寄存器51的值，且將現(xiàn)在已被D/A轉(zhuǎn)換器52轉(zhuǎn)換為模擬信號的逐次逼近寄存器51的值與對應(yīng)的接收信號逐次比較，從而實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。由于在根據(jù)接收信號的幅度而限制的A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍中，而不是使用A/D轉(zhuǎn)換器44的從最高有效位MSB到最低有效位LSB的所有位，來執(zhí)行該過程中進(jìn)行的A/D轉(zhuǎn)換，因此可以在短的時(shí)間段中完成A/D轉(zhuǎn)換。由于隨著測量深度的增加，而逐漸減小由接收控制器9向A/D轉(zhuǎn)換器44指定的A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍的A/D起始位和A/D結(jié)束位，通過跟隨隨著測量深度而變化的回波信號的幅度，使對接收信號的精確A/D轉(zhuǎn)換成為可能。由在每個接收信號處理器4中的A/D轉(zhuǎn)換器44處的這種A/D轉(zhuǎn)換來產(chǎn)生采樣數(shù)據(jù)，且在從無線通信單元6向診斷裝置本體2以無線方式發(fā)送之前，讓該采樣數(shù)據(jù)在并行/串行轉(zhuǎn)換器5中變?yōu)榇?。在串?并行轉(zhuǎn)換器22處，將診斷裝置本體2的無線通信單元21處接收到的采樣數(shù)據(jù)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。此外，從數(shù)據(jù)存 儲單元23中逐幀讀取采樣數(shù)據(jù)，且圖像產(chǎn)生器24產(chǎn)生圖像信號，基于該圖像信號，顯示控制器25使得監(jiān)視器26顯示超聲波診斷圖像。如上所述，由于使用在A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍(在該A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍中，接收信號處理器4可以執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換)內(nèi)的根據(jù)接收信號的幅度而限制的A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍，來執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換，因此可以實(shí)現(xiàn)在對每個接收信號的A/D轉(zhuǎn)換中的轉(zhuǎn)換時(shí)間和功耗的減少，從而使得在整體圖像產(chǎn)生處理中的速度增加和功耗減少。在上述實(shí)施例中，由向A/D轉(zhuǎn)換器44指定A/D起始位和A/D結(jié)束位的接收控制器9來指定A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍，但是可以通過指定A/D起始位和給定位寬度來以其他方式指定A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍，因?yàn)閷/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍設(shè)置為給定位寬度,而不管測量深度如何。類似地，可以通過指定A/D結(jié)束位和給定位寬度來指定A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍。盡管診斷裝置本體2的裝置本體控制器28識別出從超聲波換能器3輸出的每個接收信號的幅度的變化，并確定了 A/D轉(zhuǎn)換器44的A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍，超聲波探頭I的探頭控制器11可以例如適于基于接收信號處理器4產(chǎn)生的采樣數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對每個接收信號的幅度的變化的識別以及對A/D轉(zhuǎn)換器44的A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍的確定。在上述實(shí)施例中，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。還有可能經(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以及診斷裝置本體2的無線通信單元21和通信控制器27等等是不必要的。
權(quán)利要求
1.一種超聲波診斷裝置，包括 換能器陣列； 發(fā)送驅(qū)動器，用于從所述換能器陣列向?qū)ο蟀l(fā)送超聲波束； 接收信號處理器，用于對從已接收到來自所述對象的超聲回波的所述換能器陣列所輸出的接收信號進(jìn)行放大，然后對已放大的接收信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，以獲得接收數(shù)據(jù)，所述接收信號處理器具有A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍，在所述A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍中，能夠?qū)邮招盘枅?zhí)行A/D轉(zhuǎn)換； 圖像產(chǎn)生器，用于基于由所述接收信號處理器獲得的接收數(shù)據(jù)來產(chǎn)生超聲波圖像；以及 控制器，用于控制所述接收信號處理器，以根據(jù)從所述換能器陣列輸出的接收信號的幅度，在所述A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍中，限制實(shí)際執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲波診斷裝置， 其中，所述接收信號處理器包括用于對接收信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器， 所述控制器控制所述A/D轉(zhuǎn)換器，以限制所述A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置，其中，所述控制器向所述A/D轉(zhuǎn)換器指定根據(jù)從所述換能器陣列輸出的接收信號的幅度而確定的所述A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍的起始位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波診斷裝置，其中，隨著測量深度的增加，所述控制器逐漸減小所述A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍的起始位。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置，其中，所述控制器將所述A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍設(shè)置為與測量深度無關(guān)的給定位寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波診斷裝置，其中，所述控制器將所述A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍設(shè)置為與測量深度無關(guān)的給定位寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)所述的超聲波診斷裝置，其中，所述控制器根據(jù)通過預(yù)掃描獲得的接收信號的幅度，來確定所述A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置， 其中，每個A/D轉(zhuǎn)換器包括逐次逼近寄存器、D/A轉(zhuǎn)換器、比較器、和定時(shí)控制電路，所述D/A轉(zhuǎn)換器用于將所述逐次逼近寄存器的值轉(zhuǎn)換為模擬信號，所述比較器用于將通過所述D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換所獲得的模擬信號與從所述換能器陣列輸出的接收信號中對應(yīng)的接收信號進(jìn)行比較，以及所述定時(shí)控制電路用于基于所述比較器的比較結(jié)果來改變所述逐次逼近寄存器的值， 所述控制器控制所述定時(shí)控制電路，以限制所述A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波診斷裝置， 其中，每個A/D轉(zhuǎn)換器包括逐次逼近寄存器、D/A轉(zhuǎn)換器、比較器、和定時(shí)控制電路，所述D/A轉(zhuǎn)換器用于將所述逐次逼近寄存器的值轉(zhuǎn)換為模擬信號，所述比較器用于將通過所述D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換所獲得的模擬信號與從所述換能器陣列輸出的接收信號中對應(yīng)的接收信號進(jìn)行比較，以及所述定時(shí)控制電路用于基于所述比較器的比較結(jié)果來改變所述逐次逼近寄存器的值， 所述控制器控制所述定時(shí)控制電路，以限制所述A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷裝置， 其中，每個接收信號處理器包括前置放大器和低通濾波器，所述前置放大器用于對從所述換能器陣列輸出的接收信號中對應(yīng)的接收信號進(jìn)行放大，以及所述低通濾波器用于從由所述前置放大器放大過的接收信號中對應(yīng)的接收信號中移除不用于信號檢測的高頻分量， 每個A/D轉(zhuǎn)換器將已由對應(yīng)的低通濾波器移除了高頻分量的接收信號中對應(yīng)的接收信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波診斷裝置， 其中，每個接收信號處理器包括前置放大器和低通濾波器，所述前置放大器用于對從所述換能器陣列輸出的接收信號中對應(yīng)的接收信號進(jìn)行放大，以及所述低通濾波器用于從由所述前置放大器放大過的接收信號中對應(yīng)的接收信號中移除不用于信號檢測的高頻分量， 每個A/D轉(zhuǎn)換器將已由對應(yīng)的低通濾波器移除了高頻分量的接收信號中對應(yīng)的接收信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的超聲波診斷裝置， 其中，每個接收信號處理器包括前置放大器和低通濾波器，所述前置放大器用于對從所述換能器陣列輸出的接收信號中對應(yīng)的接收信號進(jìn)行放大，以及所述低通濾波器用于從由所述前置放大器放大過的接收信號中對應(yīng)的接收信號中移除不用于信號檢測的高頻分量， 每個A/D轉(zhuǎn)換器將已由對應(yīng)的低通濾波器移除了高頻分量的接收信號中對應(yīng)的接收信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
13.—種超聲波圖像產(chǎn)生方法，包括以下步驟 從換能器陣列向?qū)ο蟀l(fā)送超聲波束； 使用具有A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍的接收信號處理器，對從已接收到來自所述對象的超聲回波的所述換能器陣列所輸出的接收信號進(jìn)行放大，然后對已放大的接收信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，以獲得接收數(shù)據(jù)，在所述A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍中，能夠?qū)邮招盘枅?zhí)行A/D轉(zhuǎn)換； 基于所獲得的接收數(shù)據(jù)來產(chǎn)生超聲波圖像；以及 控制所述接收信號處理器，以根據(jù)從所述換能器陣列輸出的接收信號的幅度，在所述A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍中，限制實(shí)際執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍。
全文摘要
一種超聲波診斷裝置包括接收信號處理器，用于對從已接收到來自對象的超聲回波的換能器陣列所輸出的接收信號進(jìn)行放大，然后對已放大的接收信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，以獲得接收數(shù)據(jù)，所述接收信號處理器具有A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍，在所述A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍中，能夠?qū)邮招盘枅?zhí)行A/D轉(zhuǎn)換；以及控制器，用于控制所述接收信號處理器，以根據(jù)從所述換能器陣列輸出的接收信號的幅度，在所述A/D轉(zhuǎn)換可執(zhí)行范圍中，限制實(shí)際執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行范圍。
文檔編號A61B8/00GK102772224SQ20121013980
公開日2012年11月14日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月12日
發(fā)明者佐藤智夫 申請人:富士膠片株式會社